DE1948806B2 - Zahnradwalzmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zahnradwalzmaschine mit zwei an gegenüberliegenden Walzenträgern angeordneten, über Gelenkwellen gemeinsam zwangsantreibbaren und phaseneinstellbaren, zylindrischen Matrizenwalzen, deren eine längs einer Zustellachse radial zustellbar ist, wobei das Werkstücksrad im Walzspalt auf einem gegenüber den Matrizenwalzen einstellbar antreibbaren Dorn mit diesem drehfest verbunden und während des Walzens axial unverschiebbar gelagert ist.

Bei Zahnradwalzmaschinen dieser Gattung wird der Werkstoff aus den Zahnlücken des Werkstücksrades durch allmähliches radiales Eintauchen der Zähne der Matrizenwalzen, also durch eine rein radiale Zustellbewegung, verdrängt. Die Zahnlücken des Werkstücksrades können vorbearbeitet sein; es kann aber auch ein zylindrischer Rohling für das Werkstücksrad verwendet werden.

Bei einer bekannten Zahnradwalzmaschine der beschriebenen Gattung (deutsche Patentschrift 806) sind die Matrizenwalzen mit je einem Schraubrad über je ein Kegelradgetriebe verbunden. Jedes dieser Schraubräder ist von erheblicher Breite und kämmt mit einem weiteren Schraubrad, so daß durch die Zustellbewegung der Matrizenwalzen die miteinander kämmenden Schraubräder achsparallel zueinander verschoben werden können, ohne außer Eingriff zu geraten. Die Schraubradpaarungen bewirken dann, daß die Matrizenwalzen sich bei ihrer Zustellbewegung in bezug auf das Werkstücksrad um einen Betrag verdrehen, der vom Steigungswinkel der Schraubräder und dem Zustellweg abhängt. Damit wird erreicht, daß die beiden Matrizenwalzen nicht genau radial in das Werkstücksrad eindringen, sondern jeweils nur die Zahnflanken an einer Seite der Zahnlücken bearbeiten, und zwar die eine Matrizenwalze die in Drehrichtung und die andere Matrizenwalze die gegen die Drehrichtung weisenden Flanken. Dadurch soll die am Werkstücksrad entstehende Verzahnung ohne Umkehr der Abwälzrichtur\g besonders genau symmetrisch werden. Mit dieser Zahnradwalzmaschine ist es jedoch nicht möglich, darüber hinaus auf die Richtung der am Werkstücksrad stattfindenden Werkstoffverdrängung Einfluß zu nehmen, denn die Richtung der zwischen den Zahnflanken der Matrizenwalzen und denen des Werkstücksrades stattfindenden Gleitbewegungen ist in jeder Stellung der Zustellbewegung der Matrizenwalzen durch deren Verzahnungsgeometrie und durch ri!e gewählten Schraubradpaarungen festgelegt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zahnradwalzmaschine der beschriebenen Gattung, bei der also eine axiale Relativbewegung zwischen den Matrizenwalzen und dem Werkstücksrad während des Walzvorganges nicht stattfindet, derart weiterzubilden, daß die effektive Wirkrichtung der Matrizenwalzen auf das Werkstücksrud und damit die Art der Werkstoffverdrängung aus den Zahnlükken speziellen Erfordernissen auf einfache Weise anpaßbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Walzenträger mit den Matrizenwalzen in an sich bekannter Weise unabhängig voneinander um die Zustellachse schwenkbar und jeweils um eine die Zustellachse schneidende, zu dieser und der Matrizenwalzenachse im rechten Winkel verlaufende Kippachse einstellbar sind.

Es ist zwar bei Walzvorrichtungen zum Herstellen von Rippenrohreu bekannt (deutsche Auslegeschrift 1 265 696), die Achsen der radial zustellbaren Werkzeugwalzen in zweifacher Weise winkeleinstellbar zu machen, so daß sowohl der Winkel, um den die Achse jeder Werkzeugwalze gegen die Werkstückachse schräggestellt ist, wie der Winkel, unter dem sich die Achsen bei Schrägstellung Null schneiden würden, veränderbar ist. Bei diesen bekannten Vorrichtungen bewegt sich das Werkstück während des Walzvorganges axial in bezug auf die Werkzeugwalzen. Sie arbeiten also nach dem Durchlaufverfahren. Mit dem Kegelwinkel wird hierbei die Eindringtiefe der Werkzeugwalzen vnd mit der Schrägstellung der Werkstückvorschub reguliert.

Bei Zahnradwalzmaschinen mit axialem Durchlauf (österreichische Patentschrift 260 663), bei denen eine radiale Zustell bewegung der Matrizenwalzen während des Walzvorganges nicht stattfindet und das Werkstücksrad axial zwischen den Matrizenwalzen hindurchbewegt wird, hat man z.B. auch eine geringfügige Schrägstellung der Matrizenwalzen gegenüber dem Werkstücksrad vorgesehen. Doch dient dort diese Schrägstellung im wesentlichen nur der Unterstützung der beim Walzvorgang auftretenden axialen Bewegung des Werkstücksrades in bezug auf die Matrizenwalzen und ist unveränderbar. Kegelwinkel können dort nicht eingestellt werden.

Demgegenüber wird mit der erfindungsgemäß gestalteten Zahnradwalzmaschine erreicht, daß an den einander berührenden Flanken der Matrizenwalzen

und des Werkstücksrades zusätzlich zu dem bei jeder Zahnpaarung auftretenden Profilgleiten zum Wälzpunkt hin bzw, von diesem weg auch noch Gleichewegungskomponenten in Zahnlängsrichtung hervorgerufen werden können, ohne daß eine axiale ReIativbewegung zwischen den Matrizenwalzen und dem Werkstücksrad insgesamt stattfindet. Man hat es deshalb in der Hand, mit geringem Vorrichtungsaufwand die Struktur des Werkftücksrades in nahezu beliebiger Weise zu beeinflussen und die Zahnflanken dabei auf ihrer gesamten Länge gleichmäßig zu verdichten und zu glätten.

Bei einer ebenfalls bekannten, u. a. für das Herstellen konischer Gewinde vorgesehenen Gewindewalzmaschine (USA.-Patentschrift 2 627 767) sind wahlweise zylindrische oder kegelförmige Matrizenwalzen verwendbar. Zum Einstellen des Kegelwinkels der Matrizenwalzen weisen die Walzenträger kreisbogenförmig gekrümmte Führungsflächen auf, die an je einer komplementären Gegenfläche eines Maschinengestells abgestützt sind und sich mittels einer Gewindespindel mit zugehöriger Ϊ»'utter gegeneinander verstellen lassen. Eine Schrägstellung der Matrizenwalzen ist dabei nicht vorgesehen.

Schließlich sind noch weitere, wiederum nach dem Durchlaufverfahren arbeitende Walzmaschinen bekannt, bei denen man die Matrizenwalzenträger mit je einem Schwenkzapfen in einem feststehenden Maschinenteil schrägeinstellbar gelagert hat (deutsche Patentschrift 479 973) bzw. bei denen ein Walzenträger mittels eines verzahnten Verstelltriebes schräg einstellbar ist (USA.-Patentschrift 538 775). Bei diesen Walzmaschinen ist jedoch kein Kegelwinkel einstellbar.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist jeder Walzenträger mit einem Schwenkzapfen in einem Kippteil gelagert, der sich in an sich bekannter Weise mit einer um die zugehörige Kippachse Kreisbogenförmig gekrümmten Führungsfläche an einer komplementären Gegenfläche des 4-Maschinengestells bzw. eines längs der Zustellachse verschiebbaren Stößels abstützt.

Diese Ausführungsform ist zweckmäßigerweise dadurch weitergebildet, daß jeder Schwenkzapfen eine Schneckenverzahnung aufweist, mit der eine im Kippteil gelagerte Einstellschnecke kämmt.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

F i g. 1 zeigt eine Vorderansicht einer Zahnradwalzmaschine,

F i g. 2 eine Seitenansicht der Zahnradwalzmaschine.

Die dargestellte Zahnradwalzmaschine weist ein Maschinengestell 10 auf, an dem unten ein Antriebsmotor 12 angeordnet ist, der durch einen Treibriemen 14 mit einem Getriebe 15 verbunden ist.

Am oberen Teil des Maschinengestells 10 ist eine obere Walzenträgerlagerung 16 angeordnet, die einen Sockel 18 mit einer kreisbogenförmig gekrümmten, nach unten weisenden Führungsfläche 20 für ein Kippteil 22 aufweist. Das Kippteil 22 ist um die im folgenden als Kippachse K bezeichnete waagerechte Achse der Führungsfläche 20 winkelverstellbar. Das Kippteil 22 läßt sich in der gewünschten Stellung, z.B. mit einer Spannschraube 24, festspannen. Im Kippteil 22 ist ein Schwenkzapfen 26 gelagert, dessen Achse mit einer senkrechten, die Kippachse K schneidenden Achse übereinstimmt, die im folgenden als Zustellachse Z bezeichnet wird. Der Schwenkzapfen 26 ragt von einem oberen Walzenträger 28 aus nach oben und ist mit einer Schneckenverzahnung 30 versehen, mit der eine Einstellschnecke 32 kämmt. Durch Drehen der Einstellschnecke 32 läßt sich somit eine Winkelverstellung des Walzenträgers 28 um die Zustellachse Z bewirken. Der Walzenträger 28 kann in der gewählten Stellung mit uem Kippteil 22 verspannt werden.

In entsprechender Weise ist an einem im Maschinengestell 10 senkrecht bewegbaren Stößel 34 eine untere Walzenträgerlagerung 16' angeordnet, deren Einzelteile mit denen der Walzenträgerlagerung 16 übereinstimmen und deshalb gleiche Bezugszeichen, jedoch mit einem Indexstrich, aufweisen. Der Walzenträger 28' ist um eine zur Kippachse K parallele Kippachse K' und um die Zustellachse Z winkeiverstellbar sowie durch Auf- oder Abbewegen des Stößels 34 längs der Zustellachse Z höhenverstellbar.

Im oberen Walzenträger 28 Λ eine Welle 37 gelagert, auf der eine obere Matrize:.walze 38 befestigt ist. Entsprechend ist im unteren Walzenträger 28' eine Welle 39 gelagert, auf der eine untere Matrizenwclze 40 befestigt ist. Zwischen den Matrizenwalzen 38 und 40 ist ein Werkstücksrad W angeordnet.

Für die Aufwärtsbewegung des Stößels 34 längs der senkrechten Zustellachse Z ist eine Kolbenzylindereinheit 42 vorgesehen, die es ermöglicht, einen hohen Druck auf das zwischen deu Matrizenwalzen 38 und 40 angeordnete Werkstück W aufzubringen.

Zum Antreiben der Matrizenwalzen 38 und 40 dient das Getriebe 15 mit einem Ritzel 44 und zwei damit kämmenden Zahnrädern 46 und 48, die durch Gelenkwellen 50 und 52 mit den Wellen 37 und 39 verbunden sind. Die Matrizenwalzen 38 und 40 können durch eine Phasenverstelleinrichtung 54 in Umfangsrichtung gegeneinander verstellt werden.

Die Zahnradwalzmaschine ist ferner mit einer automatischen Werkstückzuführ- und -haltevorrichtung 80 ausgerüstet, die in einem bestimmten Verhältnis zu den senkrechten Bewegungen des Stößels 34 senkrecht auf- und abbewegbar ist. Die Werkstückzuführ- und -haltevorrichtung 80 ist durch eine Stange 82 mit einem zweiarmigen Hebel 84 gelenkig verbunden, der einerseits mit dem Stößel 34 und andererseits mit einem am Maschinengestell 10 befestigten Lagerbock 88 gelenkig verbunden ist. Deshalb entsteht eine senkrechte Bewegung der gesamten Werkstückzuführ- und -haltevorrichtung 80, wenn der Stößel 34 mit der Matrizenwalze 40 auf- und abbewegt wird. Die Armlängen des Hebels 84 sind so bemessen, daß bei einer senkrechten Bev/egung der unteren Matrizenwalze 40 um einen bestimmten Betrag die Werkstückzufuhr- und -haltevorrichtung 80 mit dem Werkstück W nur um eine genau halb so große Strecke in senkrechter Richtung bewegt wird.

Zur automatischen Werkstückzuführ- und -haltevorrichtung 80 gehört im dargestellten Beispiel eine geneigte Rutsche 102 mit einer geschlossenen Stirnwand 104, die die Abwärtsbewegung der zugeführten Werkstücksrader W begrenzt, sowie ein Dorn 112, der zum Aufnehmen eines Werkstücksrades W axial verschiebbar ist und sich mit einer Antriebsvorrichtung 116 in Eingriff bringen läßt. Die Antriebsvorrichtung 116 arbeitet nicht zwangsläufig und treibt das Werkstücksrad W, solange es nicht mit den Ma-

trizenwalzen 38, 40 in Eingriff steht, mit einer Umfangsgeschwindigkeit, die von derjenigen der Matrizenwalzen 38, 40 etwas abweichen kann. Dadurch wird gewährleistet, daß bei der relativen radialen Zustellbewegung zwischen Matrizenwalzen 38, 40 und Werkstücksrad W die einander zugeordneten Verzahnungen richtig in Eingriff kommen, sofern das Werkstücksrad W bereits vorverzahnt ist.

Schließlich ist an der Zahnradwalzmaschine eine Einstellvorrichtung 124 mit einer Schnecke 126 und einem Schneckenrad vorgesehen, die zwischen dem senkrecht bewegbaren Kolben und dem Zylinder der Kolbenzylindereinheit 42 angeordnet ist und es ermöglicht, die untere Matrizenwalze 40 entsprechend den Abmessungen des Werkstücksrades W in bezug auf den Dorn 112 in der Höhe einzustellen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (3)

Patentansprüche:

1. Zahnradwalzmaschine mit zwei an gegenüberliegenden Walzenträgern angeordneten, über Gelenkwellen gemeinsam zwangsantreibbaren und phaseneinstellbaren, zylindrischen Matrizenwalzen, deren eine längs einer Zustellachse radial zustellbar ist, wobei das Werkstücksrad im Walzspalt auf einem gegenüber den Matrizenwalzen einstellbar antreibbaren Dorn mit diesem drehfest verbunden und während des Walzens axial unverschiebbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzenlager (28, 280 n»¹ den Matrizenwalzen (38, 40) in an sich bekannter Weise unabhängig voneinander um die Zustellachse (Z) schwenkbar und jeweils um eine die Zustellachse (Z) schneidende, zu dieser und der MatrizenVr'alzenachse im rechten Winkel verlaufende Kippacb-:". (K, K') einstellbar sind.

2. Zahnradwdlzmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Walzenträger (28, 28') mit einem Schwenkzapfen (26, 26') in einem Kippteil (22, 22') gelagert ist, der sich in an sich bekannter Weise mit einer um die zügehörige Kippachse (K, K') kreisbogenförmig gekrümmten Führungsfläche (2&, 20') an einer komplementären Gegenfläche des Maschinengestells (10) bzw. eines längs der Zustellachse (Z) verschiebbaren Stößels (34) abstützt.

3. Zahnradwalzvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schwenkzapfen (26, 26') eine Schneckenverzahnung (30, 30') aufweist, mit der eine im J'ippteil (22, 22') gelagerte Einstellschnecke (32, 32') kämmt.