DE3111501A1 - METHOD FOR FINISHING BY SMOOTH ROLLING A SCREW THREAD, AND DEVICE FOR CARRYING OUT THIS METHOD - Google Patents
METHOD FOR FINISHING BY SMOOTH ROLLING A SCREW THREAD, AND DEVICE FOR CARRYING OUT THIS METHODInfo
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Description
Bezeichnung;Description;
Verfahren zum Endbearbeiten durch Glattwalzen eines Schraubengewindes und Vorrichtung zur Durchführung dieses VerfahrensMethod of finishing by roller burnishing a screw thread and apparatus for performing this method
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Endbearbeiten durch Glattwalzen eines Schraubengewindes nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.The invention relates to a method for finishing by roller burnishing a screw thread according to the preamble of claim 1 and to a device for performing this method.
Dabei hat das Schraubengewinde einen oder mehrere Gewindegänge und ist insbesondere für ein Getriebe bestimmt.The screw thread has one or more threads and is intended in particular for a transmission.
Bekanntlich kann durch Glattwalzen (Feindrücken) die Oberflächenbeschaffenheit von Werkstücken verbessert werden und es kann die Oberflächenhärte des Metalls, aus dem das Werkstück gefertigt ist, erhöht werden. Bei diesem Verfahren läßt man auf der fein zu bearbeitenden Oberfläche ein WerkzeugAs is well known, the surface texture can be reduced by roller burnishing (fine pressing) of workpieces can be improved and it can increase the surface hardness of the metal that makes up the workpiece is made to be increased. In this process, a tool is left on the surface to be finely machined
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abrollen oder ggf. gleiten, das eine komplementäre Form hat und auf die zu bearbeitende Oberfläche mit relativ hohem Druck preßt. Während dieses Verfahrens werden Bearbeitungsfehler in der Oberfläche mehr oder weniger ausgeglichen und ausgemerzt, man erreicht eine Verbesserung des Oberflächenzustandes. roll or possibly slide, which has a complementary shape and on the surface to be processed with a relatively high Pressure presses. During this process, machining errors in the surface are more or less compensated for and eradicated, an improvement in the surface condition is achieved.
Für den speziellen Anwendungsfall bei Schraubengewinden insbesondere für Getriebe wird das Glattwalzen mittels Walzrädchen ausgeführt, die Schraubengewinde aufweisen, welche komplementär zu den Schraubengewinden sind, deren Oberflächenbeschaffenheit man verbessern möchte. Gemäß einer ersten Verfahrensvariante wird das mit einem Schraubengewinde versehene und oberflächlich zu bearbeitende Zylinderstück zwischen zwei Walzrädchen eingespannt, deren Achsen parallel und zu beiden Seiten der Achse des Schraubengewindes angeordnet sind. Zumindest eins der beiden Walzrädchen wird in Drehung versetzt, während das oberflächlich zu bearbeitende Zylinderstück sich frei mitdrehen kann, der Antrieb dieses Zylinderstücks wird durch die Anlage an eines oder mehrere, angetriebene Walzrädchen erreicht. Bei dieser Verfahrensvariante haben die Walzrädchen ein im Winkel zu ihrer Achse angestelltes Schraubengewinde. Gemäß einer anderen Verfahrensvariante wird das Glattwalzen mittels eines Rädchens ausgeführt, dessen Achse in bezug auf dieFor the special application with screw threads For gearboxes in particular, roller burnishing is carried out using roller wheels with screw threads, which are complementary to the screw threads whose surface quality one would like to improve. According to A first variant of the method is that with a screw thread provided and superficially machined cylinder piece clamped between two rolling wheels, their axes are arranged parallel and on both sides of the axis of the screw thread. At least one of the two rolling wheels is set in rotation, while the surface of the cylinder piece to be machined can rotate freely, the This cylinder piece is driven by the system on one or more driven rolling wheels. At this In a variant of the process, the rolling wheels have a screw thread set at an angle to their axis. According to a Another variant of the method, the roller burnishing is carried out by means of a wheel, the axis of which with respect to the
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Achse des oberflächlich zu bearbeitenden Schraubengewindes im Winkel angeordnet ist. Die Andrückkraft des Rädchens wird durch die Reaktionskraft einer zylindrischen Lagerschale kompensiert, an der der Außenmantel des zu bearbeitenden Zylinderstücks anliegt. Bei dieser Verfahrensvariante wird das Rädchen in Umdrehung versetzt, das oberflächlich zu bearbeitende Zylinderstück kann sich frei mitdrehen, seine Drehbewegung wird durch ein Zusammenwirken des oberflächlich zu bearbeitenden Schraubengewindes mit dem Walzrädchen erreicht. In allen Verfahrensvarianten erfolgt die Drehbewegung des oder der Walzrädchen einerseits und des zu bearbeitenden ZylinderStücks andererseits immer aktiv nur auf eines dieser Elemente und im allgemeinen wird das Walzrädchen oder werden die Walzrädchen angetrieben.Axis of the screw thread to be machined on the surface is arranged at an angle. The pressing force of the wheel is generated by the reaction force of a cylindrical bearing shell compensated against which the outer jacket of the cylinder piece to be machined rests. In this process variant the wheel is set in rotation, the surface of the cylinder piece to be machined can rotate freely, his Rotational movement is superficial through an interaction of the screw thread to be machined reached with the roller wheel. The rotary movement takes place in all process variants of the rolling wheel or wheels on the one hand and the cylinder piece to be machined on the other hand only always active on one of these elements and in general the roller wheel or the roller wheels are driven.
Die oben beschriebenen, bekannten Glattwalzverfahren für Schraubengewinde ermöglichen relativ schlechte Arbeitsergebnisse, da der Antrieb des oberflächlich zu bearbeitenden Schraubengewindes durch die Walzrädchen immer mit einem gewissen Schlupf (Gleiten) erfolgt, wodurch ein geringer Versatz zwischen den Rädchen und dem Schraubengewinde auftritt, so daß insbesondere dann, wenn die Bearbeitungszeiten beim Glattwalzen groß sind, eine Verschiebung zwischen dem zu bearbeitenden Zylinderstück und den Rädchen oder eine bleibende Deformation der Zylinderstücke auftritt. WeiterhinThe known roller burnishing processes described above for Screw threads allow relatively poor work results, as the drive of the surface to be machined Screw thread through the roller wheels always takes place with a certain amount of slippage (sliding), which is less Offset between the wheel and the screw thread occurs, so that especially when the machining times when roller burnishing are large, a shift between the cylinder piece to be machined and the wheels or a permanent deformation of the cylinder pieces occurs. Farther
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muß in Betracht gezogen werden, daß die beim Glattwalzen auftretende, geringe plastische Deformation die Gleitbewegung zwischen den gegenüberstehenden Teilen nur noch erhöhen kann und daß die Schraubenlinien oben auf den Gewinderippen der Walzrädchen mit den Schraubenlinien innen in den Gewindegängen des Schraubengewindes beim zu bearbeitenden Zylinderstück zusammenwirken, wobei sie nicht genau denselben Weg beschreiben, da von ihnen eines jenseits und das andere diesseits des ursprünglichen Weges ist, auf dessen Basis die Bearbeitung zwischen dem Walzrädchen und dem Zylinderstück berechnet wurde.It must be taken into account that the slight plastic deformation occurring during roller burnishing impairs the sliding movement between the opposing parts can only increase and that the helical lines on top of the Thread ribs of the rolling wheels with the helical lines inside in the threads of the screw thread to be machined Cylinder piece work together, whereby they do not describe exactly the same path, since one of them is beyond and the other is this side of the original path, on the basis of which the machining between the roller wheel and the cylinder piece was calculated.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile der bekannten Glattwalzverfahren zu vermeiden und ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die Fertigungsqualität beim Glattwalzen eines Schraubengewindes wesentlich verbessert.wird. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, das sich mittels einer Vorrichtung nach den Merkmalen des Anspruchs Io durchführen läßt. Mit diesem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich hervorragende Ergebnisse erzielen, weil einerseits die Walzrädchen und andererseits das zu bearbeitende Zylinderstück gemeinsam in Drehbewegung versetzt werden und diese aktiven Drehbewegungen synchron.zueinander und mit gezielter Winkeleinstellung zwischen dem Schraubengewinde und den WalzrädchenThe object of the present invention is to avoid the disadvantages of the known roller burnishing processes and to provide a process To create of the type mentioned, in which the production quality when roller burnishing a screw thread is essential will be improved. This task is accomplished by using a procedure solved the features of claim 1, which are carried out by means of a device according to the features of claim Io leaves. With this method according to the invention, excellent results can be achieved because, on the one hand, the rolling wheels and on the other hand, the cylinder piece to be machined is set in rotary motion together and these are active Rotary movements synchronized with each other and with targeted angle adjustment between the screw thread and the rolling wheels
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erfolgen. Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich dann einfach ausfuhren, wenn man eine Mehrspindel-Drehmaschine verwendet, wie sie zum Schneiden der Schraubengewinde benutzt wird. Dabei wird auf derselben Drehmaschine eine Bearbeitungsstation angeordnet, die ein Glattwalzen des gewindegeschnittenen Zylinderstücks dann ermöglicht, wenn der Gewindeschneidvorgang abgeschlossen ist. Auf einer Mehrspindel-Drehmaschine ist es möglich, die Winkelposition einerseits des Zylinderstücks mit Schraubengewinde und andererseits der Walzrädchen einzustellen. Die gesamte Einheit wird synchron durch eine einzige kinematische Kette angetrieben, wie sie bei Mehrspindel-Drehmaschinen vorhanden ist.take place. The method according to the invention can then be simple when using a multi-spindle lathe such as that used to cut the screw threads will. A machining station is arranged on the same lathe for roller burnishing of the thread-cut Cylinder piece then allows when the thread cutting process is completed. On a multi-spindle lathe it is possible to change the angular position on the one hand of the cylinder piece with screw thread and, on the other hand, of the roller wheels. The entire unit becomes synchronous driven by a single kinematic chain as found on multi-spindle lathes.
Die vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 2 vermeidet unerwünschte Druckspuren oder dergleichen des Gegenstücks und verkürzt die Bearbeitungszeit. Eine weitere Verkürzung der Bearbeitungszeit wird durch die vorteilhafte Weiterbildung gemäß Anspruch 3 erzielt, da die gleichzeitig arbeitenden, mehreren Walzrädchen die Gesamtbearbextung verkürzen, die parallele Anordnung ermöglicht einen einfachen Aufbau der Vorrichtung und eine präzise Bearbeitung. Die in Anspruch 4 beschriebene, vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens führt zu einem einfachen Aufbau der zugehörigen Vorrichtung und ermöglicht eine mechanisch einfache Anpassung an unterschiedliche Zylinderstückdurchmesser.The advantageous development of the invention according to claim 2 avoids unwanted pressure marks or the like of the Counterpart and shortens the processing time. The processing time is further reduced by the advantageous Further development according to claim 3 achieved, since the several rolling wheels working simultaneously shorten the overall machining, the parallel arrangement enables a simple construction of the device and precise machining. In the Advantageous development of the method according to the invention described in claim 4 leads to a simple structure of the associated device and enables a mechanically simple adaptation to different cylinder piece diameters.
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Dabei ist ein Einspannen mittels einer Spindel oder dergleichen gemäß Anspruch 5 zur einfachen Verstellbarkeit von Vorteil. Eine besonders einfache, mechanische Ausbildung wird durch die Merkmale des Anspruchs 6 gegeben. Werden entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 7 mehrere Walzrädchen eingesetzt, so ist es vorteilhaft, alle synchron miteinander aktiv zu drehen, um auch geringe Abweichungen auszuschließen* Besonders vorteilhaft ist die Ausführung der Erfindung in einer Mehrspindel-Drehmaschine, da in dieser das Zylinderstück einerseits mit einem Gewinde versehen und andererseits - ohne umzuspannen - glattgewalzt werden kann, so daß Spannarbeit entfällt und die Präzision des Glattwalzens verbessert wird. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich für Schraubengewinde mit einem oder mit mehreren Gewindegängen.A clamping by means of a spindle or the like is according to claim 5 for easy adjustability of Advantage. A particularly simple, mechanical design is given by the features of claim 6. Be accordingly the features of claim 7 used several rolling wheels, it is advantageous to all synchronously with each other to actively rotate in order to exclude even small deviations * The embodiment of the invention in FIG a multi-spindle lathe, because in this the cylinder piece on the one hand provided with a thread and on the other hand - can be rolled smooth without re-clamping, so that clamping work omitted and the precision of roller burnishing is improved. The method according to the invention is suitable for screw threads with one or more threads.
Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens läßt sich feststellen, daß die Oberflächenbeschaffenheit durch Glattwalzen des Schraubengewindes ausgesprochen zufriedenstellend ist, es treten keine abweichenden oder unregelmäßigen Bearbeitungsgänge auf. Das Glattwalzen kann so ausgeführt werden, daß die Walzrädchen sehr lange Zeit auf dem zu bearbeitenden Zylinderstück abrollen, ohne daß sich irgendeine mechanische Abweichung einstellt. Dies wird durch den synchronen Antrieb des abschließend zu bearbeitenden Zylinder-Stücks mit den Walzrädchen erreicht, durch den keine Gleit- oderWhen carrying out the method according to the invention leaves find out that the surface finish is through Roller burnishing of the screw thread is extremely satisfactory, there are no deviating or irregular Machining operations. The roller burnishing can be carried out in such a way that the roller wheels spend a very long time on the surface to be machined Roll off the cylinder without any mechanical deviation. This is made possible by the synchronous Drive of the finally to be machined cylinder piece achieved with the rolling wheels, through which no sliding or
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Schlupfbewegung zwischen den Walzrädchen und dem Zylinderstück während ihrer gemeinsamen Bewegung auftreten kann.Slipping movement between the roller wheels and the cylinder piece can occur during their joint movement.
Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs Io.The invention also relates to an apparatus with the features of claim Io.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird im folgenden ein lediglich der Erläuterung dienendes und nicht einschränkendes Ausführungsbeispiel für die Ausführung der Erfindung beschrieben.For a better understanding of the invention, what follows is merely illustrative and not restrictive Described embodiment for carrying out the invention.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das oberflächlich zu bearbeitende Zylinderstück eine Schraube mit zwei eingeschnittenen Gewinden auf einer zylindrischen Welle von 8 mm Außendurchmesser aus halbhartem Stahl. Die Gewindehöhe jedes Gewindegangs beträgt 5,2 mm, so daß der axiale Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Gewindegängen auf dem Mantel der Schraube 2,6 mm beträgt. Die Gewindetiefe liegt bei 1,8 mm. Die Schraube ist durch Gewindeschneiden auf einer Mehrspindel-Drehmaschine in mehreren Arbeitsgängen gefertigt worden.In this embodiment, the surface is to be machined Cylindrical piece a screw with two cut threads on a cylindrical shaft of 8 mm Semi-hard steel outer diameter. The thread height of each thread turn is 5.2 mm, so that the axial distance between two consecutive threads on the jacket of the screw is 2.6 mm. The thread depth is at 1.8 mm. The screw is made by tapping on a multi-spindle lathe in several operations has been manufactured.
Eine Bearbeitungsstation der Mehrspindel-Drehmaschine ist für das Glattwalzen ausgelegt und arbeitet nach dem erfindungsgemäßen Verfahren. Die abschließend zu bearbeitende SchraubeA machining station of the multi-spindle lathe is designed for roller burnishing and works according to the invention Procedure. The final screw to be machined
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wird zwischen zwei identischen und an den freien Enden der beiden Schenkel eines Zirkels angeordneten Walzrädchen eingespannt. Die Schenkel des Zirkels werden mittels eines Hydraulikzylinders um ihre Gelenkachse verstellt, während des Glattwalzens sind die beiden Walzrädchen gegeneinander festgelegt und befinden sich beidseits der zu bearbeitenden Schraube, die Andrückkraft beträgt 5oo N. Die Achsen der beiden Walzrädchen verlaufen parallel zur Achse der zu bearbeitenden Schraube, diese drei Achsen liegen in einer Ebene, in der auch das Glattwalzen abläuft. Jedes der beiden Walzrädchen hat einen Außendurchmesser von 34 mm und trägt auf seinem Außenmantel, der auf die Schraube drückt, ein komplementär zum in der Schraube eingeschnittenen Gewinde ausgebildetes Schraubengewinde. Die Mehrspindel-Drehmaschine dreht mit einer ihrer Spindeln die zu bearbeitende Schraube und gleichzeitig jede der beiden Walzrädchen, die Synchronisierung wird mittels einer internen kinematischen Kette dieser Drehmaschine sichergestellt. Da die endzubearbeitende Schraube auch auf dieser Drehmaschine, auf der der Glattwalzvorgang abläuft, geschnitten wurde, ist die Winkeleinstellung der zu bearbeitenden Schraube und der beiden Walzrädchen mittels derselben kinematischen Kette gegeben, die den Rotationsantrieb der beiden Walzrädchen übernimmt.is clamped between two identical rolling wheels arranged at the free ends of the two legs of a circle. The legs of the compass are adjusted around their joint axis by means of a hydraulic cylinder, while For roller burnishing, the two roller wheels are set against each other and are located on both sides of the one to be processed Screw, the pressing force is 500 N. The axes of the two rolling wheels run parallel to the axis of the one to be machined Screw, these three axes lie in one plane in which the roller burnishing also takes place. Either of the two Rolling wheel has an outer diameter of 34 mm and marks on its outer surface, which presses on the screw Complementary to the screw thread cut into the screw. The multi-spindle lathe One of its spindles rotates the screw to be machined and, at the same time, each of the two rolling wheels, the synchronization is ensured by means of an internal kinematic chain of this lathe. Since the Screw also on this lathe on which the roller burnishing process is carried out runs, has been cut, is the angle setting of the screw to be machined and the two rolling wheels given by means of the same kinematic chain that takes over the rotational drive of the two rolling wheels.
Auf diese Weise kann das Glattwalzen für zumindest dreiThis way the roller burnishing can be done for at least three
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Sekunden ausgeführt werden, ohne daß irgendeine Störung beim Bearbeiten auftritt. Es wird eine Oberflächenfeinheit von zumindest o,2 Mikrometern bei dem Gewinde der gewindegeschnittenen Schraube erreicht.Seconds can be executed without any disturbance in the processing. It becomes a surface fineness of at least 0.2 micrometers in the thread of the self-tapping screw.
Das oben beschriebene Ausführungsbeispiel ist nicht einschränkend zu verstehen, weitere Ausführungen sind im erfindungsgemäßen Rahmen möglich.The embodiment described above is not restrictive to be understood, further explanations are possible within the scope of the invention.
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Claims (8)
ZylinderStücks ausgebildetes Schraubengewinde hat und einem Gegenstück aufweist und andererseits eine das zu bearbeitende Zylinderstück synchron mit dem Walzrädchen in Drehung versetzende, kinematische Kette for the cylinder piece to be finally machined to be clamped between a roller wheel « the one complementary to the screw thread of the finally machined
Cylinder piece has formed screw thread and has a counterpart and, on the other hand, a kinematic chain that sets the cylinder piece to be machined in rotation synchronously with the roller wheel
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