DE1008242B

DE1008242B - Process for cold rolling of axially parallel profiles, e.g. Toothing, on rod-shaped workpieces made of tough material

Info

Publication number: DE1008242B
Application number: DEP14518A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Moeltzner
Original assignee: PEE WEE MASCHINEN und APPBAU I
Current assignee: PEE WEE MASCHINEN und APPBAU I
Priority date: 1955-07-21
Filing date: 1955-07-21
Publication date: 1957-05-16

Description

Verfahren zum kaltwalzen von achsparallelen Profilen, z. B. Verzahnungen, an stangenförmigen Werkstücken aus zähhartem Werkstoff Die Erfindung richtet sich.auf ein Verfahren zum Kaltwalzen von Verzah;nungs-, Riffel- oder Kerbprofilen an stangenförmigen Werkstücken aus zähhartem Werkstoff im axialen Durchzug.Process for cold rolling axially parallel profiles, e.g. B. gears, on rod-shaped workpieces made of tough-hard material The invention is directed a process for the cold rolling of toothed, corrugated or notched profiles on bar-shaped Workpieces made of tough, hard material in axial passage.

Es i,st bekannt, achsparallele Profile an stangenförmigen Werkstücken aus zähhartem Werkstoff spanlos zu erzeugen, indem man das frei drehbar zngeordnete Werkstück mittels einer besonderen Vorsdhubeinrichtung zwischen zum Werkstück parallelächsigen und auf festen Abstand eingestellten, drehangetriebenen Verzahnungswalzen mit konischem Ein-und Auslaufbereich hindurchzieht.It is known, axially parallel profiles on rod-shaped workpieces can be produced without cutting from a tough, hard material by arranging the freely rotatable Workpiece by means of a special Vorsdhubeinrichtung between axes parallel to the workpiece and rotationally driven toothed rollers with conical ones, which are set at a fixed distance Inlet and outlet area pulls through.

Durch die bekannte Maßnahme wird ein wirtschaftliches Durchlaufwalzen auch bei den hier in Rede stehenden Werkstoffen verhältnismäßig hoher Festigkeit ermöglicht, da die Werkstoffaser ohne wesentliche Breitung nahezu radial aufwächst. Gemäß einem älteren Vorschlag, kann die Wirkung der bekannten Maßnahme noch dadurch gesteigert werden, daß sich 'an der Einlaüfseite der konisch ausgebildeten Profilwalzen die Profile des zylindrischen Teils in dem konischen Teil entsprechend der Abnahme der Kopf-und Fußkreisdu.rchmesser der Profile- kleiner werdend fortsetzen.The known measure results in economical continuous rolling even with the materials in question here, relatively high strength made possible because the material fiber grows almost radially without any significant expansion. According to an older proposal, the effect of the known measure can still be thereby be increased that 'on the inlet side of the conical profile rollers the profiles of the cylindrical part in the conical part according to the decrease the head and foot diameter of the profiles continue to get smaller.

Wenn Profile der hier in Rede stehenden Art in einen Werkstoff hoher Festigkeit von über 80 kg/mm2, wie bisher üblich, eingewalzt werden, haben die Werkzeugwalzen oft eine nur sehr geringe Lebensdauer, da die Zahnprofile an den Werkzeugwalzen außerordentlich hoch beansprucht werden und die geringsten Fremdkörper, z. B. Späne, die sich während des Walzens zwischen den Zahnflanken befinden, zu einem Platzen der Walzen Anla.ß geben können.If profiles of the type in question in a material are higher The tool rollers have a strength of more than 80 kg / mm2, as has been the case up to now often only a very short service life, because the tooth profiles on the tool rollers are extremely stressed and the slightest foreign bodies, z. B. chips, which are located between the tooth flanks during rolling, to bursting the rollers can give occasion.

Im allgemeinen hat man bisher für das Walzea achsparalleler Verzahnungen Gewindewalzmaschinen verwendet, in diese an Stelle der Gewindewalzen entsprechende Verzahnungswalzen eingesetzt und mit Drehzahlen von etwa 30 Umdr./inin gewalzt. Die Drehzahl der Walzen wurde, um die Werkzeuge zu schonen, oftmals sogar bis auf 10 Um.dr./min herabgesetzt. Der Walzdruck beträgt dann je nach der Festigkeit des zu walzenden Werkstucks mindestens 10 t, wenn größere Verzahnungsprofile gewalzt werden müssen. Es hat sich jedoch gezeigt, daß durch das Senken der Drehzahlen keine hcheren Standzeiten der W .erkze--ugwalzen erzielt werden konnten.In general, axially parallel toothings have hitherto been used for rolling Thread rolling machines are used in these instead of the thread rolling machines Toothed rollers are used and rolled at speeds of around 30 rev / min. In order to protect the tools, the speed of the rollers was often even up to 10 rev / min reduced. The rolling pressure is then depending on the strength of the Workpieces to be rolled at least 10 t if larger tooth profiles are rolled Need to become. However, it has been shown that by lowering the speeds none Longer service lives of the tool pull rolls could be achieved.

Auch das Freispülen durch Überfluten der Walzen iiiit Kühlflüssigkeit bringt nicht den gewünschten Erfolg, da trotz erheblicher Kühlmnttelmengen nicht alle Spähe von den Werkzeugflanken entfernt werden können. Außerdem ist der erwähnte hohe- Walzdruck nachteilig, da bei der geringsten Seitenkomponente die glasharten Zähne der Walzen häufig ausbrechen.Also flushing out by flooding the rollers with cooling liquid does not bring the desired success, as it does not, in spite of considerable amounts of cooling medium all spots can be removed from the tool flanks. Besides, the one mentioned is high rolling pressure is disadvantageous, since the slightest side component is the glass-hard Teeth of the rollers break out frequently.

Uni den Walzdruck herabzusetzen, ist es bereits bekannt, das Werkstück vorzuwärmeäi. .Diese Maßnahme ist aber meist deshalb nicht trägb,a.r; weil vorgewärmte Werkstücke oftmals zum Verzun.dern neigen und vor allem infolge von Schrumpfvorgängen keine genauen Profile ergeben. Außerdem vertragen manche hochwertigen Werkstoffe, wenn sie nicht ihre Festigkeitseigenschaften verlieren sollen, solche Vorwärmungen nicht.Uni to reduce the rolling pressure, it is already known to the workpiece preheatingäi. However, this measure is usually not sluggish, a.r; because preheated Workpieces often tend to shrink and especially as a result of shrinking processes no exact profiles result. In addition, some high-quality materials tolerate if they are not to lose their strength properties, such preheating not.

Es hat sich nun gezeigt, daß man zu wesentlich höheren Standzeiten der Walzen und zu einem wesentlich gesteigerten Arbeitstempo gelangen kann, wenn man die Fließwilligkeit des Werkstoffs erfinduTigsgenäß erhöht, indem man die Verzahnungswalzen mit mindestens 100 bis 1000 Umdr./min und mehr drehantreibt und das Werkstück bei einem Walzdruck von höchstens 1 bis 2,5 t zwischen den Walzen hindurchzieht.It has now been shown that a significantly longer service life can be achieved the rollers and can reach a significantly increased pace of work, if the fluidity of the material according to the invention is increased by the toothed rollers with at least 100 to 1000 rev / min and more and the workpiece at a rolling pressure of at most 1 to 2.5 t pulls through between the rollers.

Für das Verständnis des - von dem des Gewindewalzens übrigens völlig abweichenden - Wirkungszusammenhangs der beanspruchten Maßnahme dient folgende Überlegung: Wenn angenommen wird, daß die Werkzeugwalzen an ihrem Umfang beispielsweise, 100 Zähne aufweisen, so kommen die Zähne- bei 400 Umdrehungen 40 000mal in der Minute mit dem Werkstück in Eingriff und üben 40 000mal in der Minute auf dessen Gefüge einen Schwelldruck aus. Dies ist der Fall, wenn es sich um Werkzeugwalzen für Werkstücke mit geraden Zähnezahlen handelt. Werden Werkzeugwalzen für Werkstücke mit ungeraden Zähnezahlen verwendet, so erhöht sich der auf das Werkstoffgefüge ausgeübte Schwelldruck auf das Doppelte, nämlich 80 000 Iinpulse/min. Demnach werden bei einer Drehzahl von 1000 Urndr./min bei ungeradzahnigen Walzen 200 000 Druckimpulse/min auf das zu verformende Material ausgeübt. Durch diese dauernde schlagende Einwirkung auf das Werkstoffgefüge wird dieses so fließwillig, ,daß auch härtere Materialien über 80 kg/mm2 mit gegenüber früher wesentlich geringeren Walzdrücken im Durchlauf verzahnt werden können, ohne daß eine Überbeanspruchung der Verzahnungswalzen auftritt. Versuche haben ergeben, daß der Walzdruck bei einer weiteren Erhöhung der Drehzahlen der Profilwalzen, bis auf 1000 Umdr./mdn bis auf 1 t selbst dann herabsinken kann, wenn Werkstoffe von 80 kg/mm2 und mehr gewalzt werden.For an understanding of - by the way, of thread rolling completely deviating - causal relationship of the claimed measure serves the following consideration: Assuming that the tool rolls on their periphery, for example, 100 If you have teeth, the teeth come up 40,000 times per minute at 400 revolutions Engage with the workpiece and practice 40,000 times per minute on its structure a threshold pressure. This is the case when it comes to tool rolls for workpieces acts with even numbers of teeth. Are tool rollers for workpieces with odd Number of teeth is used, the swelling pressure exerted on the material structure increases doubled, namely 80,000 pulses / min. Accordingly, at a speed from 1000 Urndr./min with odd-toothed rollers 200,000 pressure impulses / min on the to be deformed Material exercised. Due to this permanent impact on the structure of the material this becomes so easy to flow that even harder materials over 80 kg / mm2 are also opposite previously much lower rolling pressures can be intermeshed in the throughfeed without that overstressing of the toothed rollers occurs. Tests have shown that the rolling pressure with a further increase in the speeds of the profile rollers, to to 1000 rev./mdn down to 1 t even if materials of 80 kg / mm2 and more can be rolled.

Die Vorschubgesohwindigkeit ist auch bei großen Materialverformungen bei diesen Drehzahlen beträchtlich. So können beispielsweise 100 mm Walzweg in etwa 20 Sekunden lehrenhaltig gewalzt «=erden.The feed rate is even with large material deformations considerable at these speeds. For example, 100 mm rolling path can be approx Rolled for 20 seconds true to gauge «= earth.

Der überraschende Erfolg, der bei der Anwendung dieser beim Kaltwalzen neuen, bisher noch nicht bekanntgewordenen Drehzahlen erzielt wird, beruht, wie angenommen wird, einerseits auf der Erhöhung der Fließwilligkeit des Werkstoffs, dessen Gefüge während des Walzens wegen der hohen Schlagfrequenz nicht mehr zur Ruhe kommt, und andererseits darauf, daß bei den erheblichen Umfangsgeschwindigkeiten des Werkstücks und des Werkzeugs die bisher an den Zahnflanken haftenden Verunreinigungen, z. B. Späne, abgeschleudert werden.The surprising success that came with using this in cold rolling new, hitherto unknown speeds is achieved, based on how is assumed, on the one hand, to increase the fluidity of the material, its structure is no longer used during rolling because of the high impact frequency Quiet comes, and on the other hand, that at the considerable peripheral speeds of the workpiece and the tool, the impurities previously adhering to the tooth flanks, z. B. chips, are thrown off.

Der Erfolg der Erfindung zeigt sich auch in der nahezu unbegrenzten Lebensdauer der Verzahnungswerkzeuge.The success of the invention is also shown in the almost unlimited Service life of gear cutting tools.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann nicht mehr auf einer üblichen Gewindewalzmaschine durchgeführt werden. Es ist vielmehr notwendig, das dort im Walzenantrieb vorhandene Schneckengetriebe durch einen Schraubenradtrieb zu ersetzen, mit dem dann die erforderlichen hohen Drehzahlen an den Werkzeugspindeln erreicht werden können. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist die Herstellung von Keilwellenprofilen, Kerbverzahnungen und Modul-Gera,dverzahnungen möglich, die lehrenhaltig genau sind und bei denen das Profil ohne irgendwelche Einfaltungen in den Profilspitzen hochwächst.The method according to the invention can no longer be carried out on a conventional basis Thread rolling machine can be carried out. Rather, it is necessary that there im Roller drive to replace existing worm gears with a helical gear drive, with which the required high speeds on the tool spindles are then achieved can be. According to the method according to the invention, the production of spline profiles, Serrations and modular gears are possible that are true to gauge and in which the profile grows up without any folds in the profile tips.

Das zu walzende Werkstück wird in einem Schlitten zwischen den Spitzen aufgenommen, so daß es sich genau in der Achsmitte zwischen den beiden Rollwerkzeugen bewegen läßt. Der vorzugsweise stufenlos einstellbare Vorschub erfolgt hierbei ebenso wie der Wal druck zweckmäßig in bekannter Weise durch hydraulische Einrichtungen.The workpiece to be rolled is in a slide between the centers added so that it is exactly in the center of the axis between the two rolling tools lets move. The feed, which is preferably infinitely variable, also takes place here as the whale pressure expediently in a known manner by hydraulic devices.

Claims

PATENT CLAIM: Process for cold rolling of axially parallel profiles, z. B. Toothings, on rod-shaped workpieces made of tough-hard material, in which the freely rotatable workpiece to be profiled is pulled axially through a special feed device between parallel-axis, set at a fixed distance, rotationally driven and in their inlet area conical toothed rollers and is set in circulation by the rollers, characterized in that the workpiece blank to be profiled is pulled through at a rolling pressure of 1 to 2.5 t between the toothed rollers rotating at a speed of at least 100 to 1000 revolutions per minute. Considered publications: Excerpts from German patent applications K 169218 Ib / 7 f; Book by H. Apel, "Ge, # vindewalzen", Carl Hanser Verlag, Munich 1952, pp. 76 to 85 and 153 to 162.