DE1016222B

DE1016222B - Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen gerader oder zur Werkstueckachse schraeg verlaufender, paralleler Profile, z.B. von Verzahnungen, durch einen Walzvorgang

Info

Publication number: DE1016222B
Application number: DEG8822A
Authority: DE
Inventors: Ernst Grob
Original assignee: Ernst Grob AG
Current assignee: Ernst Grob AG
Priority date: 1951-05-16
Filing date: 1952-05-12
Publication date: 1957-09-26
Also published as: GB808865A; CH352987A; GB721054A; DE1034127B; US2715846A; CH304101A; FR1163900A; FR1061949A

Description

DEUTSCHES

kl. 7f 1

INTERNAT. KX. B 21 h

PATENTAMT

G8822Ib/7f

ASMELDETAG: 12.MAI 1952

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 26. SEPTEMBER 1957

Die Erfindung¹ betrifft ein Verfahren zum Erzeugen gerader oder zur Warkstückachse schräg' verlaufender, paralleler Profile, z. B. von; Verzahnungen,, durch einen Walzvorgang, der unter Verwendung ringartig profilierter Walzen in einzelnen; schlagartig und im wesentlichen: in Profillängsrichtung mit gleichbleibendem Richtungssinn durchgeführten, schnell aufeinanderfolgenden sowie sich hinsichtlich ihres Angriffs am Werkstück überdeckenden Teilwalzvorgangen abläuft, durch die der Werkstoff schrittweise jeweils innerhalb kleiner Werkstück-Längsabschnitte, d. h. Profil abschnitte:, aus dem Profilgrund zur Werkstückoberfläche hin verdrängt wird. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Zum Erzeugen paralleler Profile an der Oberfläche oder am Umfang eines Werkstückes hat man bereits ständig mit dem Werkstück im Eingriff bleibende und auf diesem abrollende Profilwalzen benutzt, die—wie im Falle des Anmeldungsgegenistamdes — ringartig profiliert sind und bei ihrem Einwirken auf das Werkstück den. Werkstoff aus dem Profilgrund zur Werkstückoberfläche hin. verdrängen, wobei ein Teil des Werkstoffes· über die ursprüngliche Werkstückoberfläche hinausgedrückt wird. Zur Erzeugung genauar Profilformen paralleler, d. h. nebeneinanderlaufander Profile sind diese bekannten Profilwalzverfahren wenig geeignet, da bei ihnen die Bearbeitung in Längsrichtung eines Profils· fortschreitet und dabei eine¹ unerwünschte Verformung benachbarter Profile eintritt.

Ein. Verfahren zum Erzeugen paralleler Profile!, bei dem dieses unerwünschte Verformen benachbarter Profile vermieden; wird, ist in Verbindung mit der spanlosen Formung von Außengewinden bereits zur Anwendung gelangt. Die dabei gleichfalls benutzten ringartig profilierten Walzen weisen eine größere Zahl von, parallelen Umfa,ngsrippen auf, deren Querschnitt — wie im vorliegenden. Fall — der Profilform des zu erzeugenden: Gewindes entspricht. Mehrere dieser profilierten! Walzen sind derart in einem gemeinsamen, rasch umlaufenden Schlagkopf mit gleichem Abstand von dessen, Achse frei drehbar gelagert, daß ihre Achsen parallel zur Achse des Werkstückes, d. h. des Schraubenbolzens, liegen. Während der raschen Drehung des Schlagkopfeis — die ebenfalls um eine¹ parallel zur Werkstückachse liegende Achse erfolgt — wird der Bolzenrohling axial vor- und zurückgeschoben und dabei entsprechend der Steigung des zu, erzeugendem Gewindes gedreht. Die einzelnen. Teilwalzvocgänge werden dabei unmittelbar nacheinander auf in dar Profilrichtung hintereinandsrliegende Längsabschnitte jedes Profils ausgeübt.

Die zahlreichem Rippen des Walzprofils treffen bei Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen gerader oder zur Werkstückachse

schräg verlaufender, paralleler Profile,

z. B-. von Verzahnungen,

durch einen Walzvorgang

Anmelder:
Ernst Grob, Zürich (Schweiz)

Vertreter: Dipl.-Ing. R. Beetz, Patentanwalt,
München 22, Steinsdorfstr. 10

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 16. Mai 1951

Ernst Grob, Zürich (Schweiz),
ist als Erfinder genannt worden

der raschen Drehung des Schlagkopfeis stets gleichzeitig auf das Werkstück auf, wobei sie den Werkstoff schrittweise jeweils innerhalb kleiner- Längsabschnitte¹ des zu erzeugenden: Gewin.deprofi.ls aus dem Profilgrund zur Werkstückoberfläche verdrängen..

Der Nachteil dieses bekannten Verfahrens, zur Herstellung von Bolzengewinden besteht im wesentlichen, darin, daß eine größere Zahl von profilformendem. Rippen der Walzen, stets gleichzeitig mit dem Werkstück in. foirmschlüssigen Eingriff kommt. Da beim Walzen des Gewindes nicht nur der Außendurchmesser des Gewindes wächst, sondern auch eine axiale Längung des Bolzens auftritt, ergeben sich beim gleichzeitigem Eingriff der Rippen der Formwalze sehr starke Zwängungen, zwischen dem Werkstück und dem Werkzeug. Die dadurch bedingten, sehr hohen-, wenn auch nur kurzzeitigen Flächendrücke führen zum Abblättern des Werkstoffes, zu starker Erwärmung und gegebenenfalls sogar zum Ausbrechen der Kanten- der Rippen, des profilformenden Werkzeuges. Außerdem treten bei jedem schlagartigen Eingriff sämtlicher Rippen der Walzen in das Werkstück sehr hohe Reaktionskräfte an den Lagerungen der Walzen und des Schlagkopf as auf. Schließlich wird bei dieser Maßnahme des Standes der Technik

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das Werkstück nacheinander vor- und zurückgeschoben, so daß die Teilwälzvorgänge zunächst in einem Richtungssinn, und dadurch — bei der »Nachbearbeitung« — im entgegengesetzten Sinne auf das Werkstück wirken, was für die Güte der Oberflächenschicht nachteilig ist.

Diese Nachteile jenes· bereits- vor etwa 90· Jahren bekanntgewordenen. Verfahrens zur Erzeugung von Außengewinden haben offenbar seine Anwendung in der Praxis verhindert.

Die Erfindung zeigt, daß diese Nachteile vermieden werden können, wenn man dia einzelnen Teilwalzvargänge in der Weise durchführt, daß kein unerwünschtes Zwängen des Werkstoffes eintritt und seine Herstellung von Zahnrädern solchen bisher üblichen Zahnrad-Walzverfahren weit überlegen, bei denen ein warmer, leicht verformbarer Rohling zwischen zwei als Gegenräder ausgebildeten verzahnten Formwalzen abgerollt wird.

Das neue Verfahren eignet sich aber nicht nur zur Herstellung von geraden Profilen, wie sie für Geradverzahnungen oder längs genutete Schäfte in Frage kommen, es kann auch zur Herstellung von schräg ίο bzw. schraubenlinienförmig zur Werkstückachse verlaufenden. Profilen, z. B. von Zahnrädern mit Schrägverzahnung, benutzt werden.

Bei der Bearbeitung von, Werkstoffen hoher Festigkeit hat es sich als zweckmäßig erwiesen, alle einzel-

an sich bekannter Weise

Verdrängung aus dem Profilgrund in Richtung auf 15 neu Teilwalzvorgänge in

die Werkstückoberfläche und über diese hinaus er- vom Profilgrund ausgehend und sich über die ur-

leichtert wird, sprüngliche Werkstückoberfläche hinaus bis in die

Dia Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß Außen- bzw. Aufbauzonen des verdrängten! Werk-

bei einer Anwendung des eingangs geschilderten;, bis- stoffeis fortsetzen zu lassen. Dabei bleibt der Rich-

heir nur für die Herstellung von Außengewinden, vor- 20 tungssinn der Teilwalzvorgänge bis zur endgültigen

geschlagenen. Verfahrens nunmehr zur Erzeugung ge- Fertigstellung der Profile stets der gleiche. Bei dieser

radeir oder zur Weckstückachse schräg verlaufender, Arbeitsweise taucht die ringprofilierte Walze vor ihrer

paralleler Profile, z. B. von Verzahnungen, die einzel- Berührung mit dem Werkstück in der Längsrichtung

nen Teilwalzvorgänge nicht mehr gleichzeitig auf des zu erzeugenden Profils in Richtung auf den. Pro-

etwa in Profilrichtung hintereinanderliegende Profil- 25 filgrund ein und kommt zunächst mit einem fest fertig-

Längsabschnitte zur Einwirkung gelangen, sondern in regelmäßigem Wechsel auf nebeneinanderliegende, d. h. etwa in. einer sich senkrecht zur Vorschubachse des Werkstückes- erstreckendien schmalen Zone befindliche Werkstück-Längsabschnitte ausgeübt werden. Hier ist zu beachten,, daß es in Verbindung mit rundem Halbzeug, insbesondere mit Rohren, an sich nicht mehr neu ist, die Werkstücke in einem Walzvorgang zu formen, der sich aus einzelnen schlaggestellteni Querschnitt des zu erzeugenden. Profils in Walzberührung. Anschließend schiebt sich, die profilierte Walze — während sie sich wieder allmählich von, der Achse des Werkstückes entfernt — um ein begrenztes Längenstück walzend vor, wobei sie den. Werkstoff in. radialer Richtung verdrängt, und die Profilnut oder Zahnlücke schlitzend verlängert und erweitert. Der Baustoff in den Außenzonen, des zu erzeugendem Profils wird vorübergehend unter sehr

artig und im wesentlichen in Profillängsrichtung mit ₃₅ hohen Druck (Fließdruck) gesetzt. Es bildet sich so gleichbleibendem Richtungssinn, durchgeführtem, im Profilgrund, und an den Profilflanken des sich beim schnell aufeinanderfolgenden sowie sich hinsichtlich
ihres Angriffes am Werkstück überdeckenden Teil-

walzvorgängen; zusammensetzt, durch die gleichfalls Weizen in radialer Richtung heraushebenden: Profils eine gleichmäßige, unter starkem Druck verfestigte Oberflächenschicht. Diese Oberflächenschicht wird bei

in regelmäßigem Wechsel auf neibeneinanderliegen.de, 40 dieser Art der Durchführung des neuen Verfahrens

d. h. in einer sich, senkrecht zur Vorschubachse des Werkstücks erstreckenden Zone befindliche Werkstück-Längsschnitte eingewirkt wird. Dabei wird, jedoch nur der glatte Umfang des Werkstücks geformt und gleichzeitig sein Durchmesser stark verringert. Mit der hier vorliegenden: Problemstellung hat jene bekannte Maßnahme nichts gemein.

Bei dem Erzeugen· gerader oder zur Werkstückachse schräg verlaufender, paralleler Profile, z. B. von noch zusätzlich dadurch »vergütet«, daß die profilierte Walze bei ihrem Eintauchen in die Profilnut etwa tangential mit leichtem Schlag auf einen Teil der Profilkontur auftrifft, der durch den Schlag kaum noch, verfoTmt, sondern, nur zusätzlich verfestigt und geglättet wird.

Um eine einwandfreie Glättung und Vergütung der Profiloberfläche zu erzielen, ist es günstig, die Teilwalzvorgänge in an sich, vom einfachen. Abrollwalzen.

Verzahnungen, in dieser neuartigen Weise kann, der 50 bekannter¹ Weise genau in Richtung der Profillängs-Werkstoff unter dem schlagartigen Eingreifen der achse durchzuführen. Bei entsprechender Ausbildung

profilformenden. Rippen der Profilwalzen ohne wesentliche Zwängung aus dem Profilgrund des einzelnen Profils verdrängt werden; der Werkstoff hat die Möglichkeit, nahezu frei zu fließen. Unerwünscht hohe spezifische Flächendrücke werden vermieden. Bei Anwendung des neuen Verfahrens ist es möglich, auch Werkstoffe sehr hoher Festigkeit kalt zu bearbeiten. Nach dem neuen Verfahre«:, lassen sich Profile mit sehr genauen. Abmessungen herstellen;, da bei den einzelnenTeilwalzvO'rgängen, die in, regelmäßigem Wechsel auf nebeneinanderliegende Profilabschnitte einwirken, sämtliche Profilverzerrungen, die gegebenenfalls durch geringfügiges· seitliches· Ausweichen des Werkstoffes in den Bereich des danebenliegenden Profils eintreten, sofort wieder _ durch, den Eingriff der Formwalze in dieses Profil ausgeglichen.werden, ehe sie größere Ausmaße annehmen, können.

Durch die hohe Bearbeitungsgenauigkeit ist das

des Walzenprofils berühren dann, nämlich die profilformenden Umfangsrippen der einzelnen. Walzen, den gesamten, Umfang des zu erzeugenden Profils.

Nach dem neuen. Verfahren, hergestellte Nuten, oder Zähne haben derartig maßgenaue, glatte und verdichtete Oberflächen, daß ein Nacharbeiten· der Profile normalerweise überflüssig ist.

Um einander benachbarte, d. h. nebeneinanderliegende Profilabschnitte in regelmäßigem Wechsel nacheinander bearbeiten zu, können, insbesondere bed der Herstellung von, genuteten, Schäften und Zahnrädern, kann man das mit paralleler Achse zur Walzrichtung liegende und während des Walzens stillstehende Werkstück in an sich bekannter Weise nach jedem Teilwalzvorgang absatzweise um einen der Profilteilung entsprechenden Winkel drehen.

Diese absatzweise Drehen·bringt jeweils das nächste zu bearbeitende Profil in den Arbeitsweg der Profil-

neue Verfahren z. B. in seiner Anwendung auf die 70 walze oder -walzen. Ein solches absatzweises Drehen

des Werkstückes läßt jedoch keine schnell fortschreitende Bearbeitung zu, da während der Drehung des. Werkstückes keine der Profilwalzen, mit dem Werkstück in Berührung kommen: darf. Wesentlich rascher . kann man arbeiten, — was sich besonders vorteilhaft bei der Herstellung von· Stirn.- oder Schraubenrädern auswirkt —, wenn das Werkstück in an. sich bekannter Weise mit gleichbleiibander, in, fester Abhängigkeit vom der Profilteilung und von der Anzahl der Teilwalzvorgänge pro Zeiteinheit stehender Winkelgeschwindigkeit um eiine zur Walzrichtung geneigte Achse gedreht wird.

Die Drehzahlen bzw. Winkelgeschwindigkeiten, des Werkstückes und. der auf einer Kreisbahn, geführten. Formwalzen müssen dabei genau, aufeinander abgestimmt sein, damit die Rippen der Profilwalzen jeweils in der Längsrichtung der zu. erzeugenden Profile auf das Werkstück auftreffen..

Eine zur Durchführung das soeben, beschriebenen, Verfahrens gemäß der vorliegenden, Erfindung benutzbare Einrichtung enthält eine axial verschiebbare sowie drehangetriebene: Werkstückaufnahme und wenigstens einen, drehbaren Schlagkopf, in dem mehrere ringprofilierte Walzen frei drehbar gelagert sind, wo^ bei die Profilwalzen zur Durchführung der einzelnen Teilwalzvorgänge, die in regelmäßigem Wechsel auf nebeneiinanderliegende, kurze Profilabschnitte! ausgeübt werden, in bekannter Weise auf einer Kreisbahn, umlaufen.

In. der Zeichnung sind Teildarstellungen der wesentliehen Teile von Einrichtungen gezeigt, an Hand deren das neue Verfahren und die zu seiner Durchführung dienende Einrichtung erläutert werden sollen; es zeigen,

Fig. 1 und 2 eine Einrichtung zur Herstellung von gerad verzahnten Zahnrädern, wobei die Fig. 1 einen Schnitt längs der Linie I-I der Fig. 2 und die Fig. 2 einen Teilschnitt längs der Linie II-II der Fig. 1 enthält,

Fig. 3 eine Einrichtung ähnlich Fig. 2, aber mit zwei umlaufenden. Schlagköpfen,

Fig. 4 eine Teildarstellung einer Einrichtung zum Herstellen von schräg verzahnten Zahnrädern.

In den Fig. 1 und 2 ist das Werkstück oder der zur Herstellung des gerad verzahnten Zahnrades dienende Rohling mit G bezeichnet. Das Werkstück ha,t eine zylindrische Außenfläche, sein Außendurchniesser ist ■— wie dies beim spanlosen Herstellen von Profilen üblich ist — zunächst noch kleiner als der spätere Außendurchmesser des Zahnrades.

Das Werkstück G wird den Walzeingriffen von ringartig profilierten. Walzen, 10 ausgesetzt, die in einem drehbaren. Schlagkopf 11 ihrerseits frei drehbar gelagert sind. Der Schlagkopf 11 sitzt fest auf der angetriebenen Schlagkopf welle 12, die sich um ihre Achsel mit hoher Drehzahl dreht. Bei dieser fortlaufenden, Drehung dar Welle 12 wirken- die einzelnen profilierten Walzen 10 nacheinander walzend auf das Werkstück G ein, wobei sie schlagartig und im wesentlichen in der Längsrichtung dar zu. erzeugenden Zahnprofile mit gleichbleibendem Richtungssinn sehr schnell aufeinanderfolgende sowie sich hinsichtlich ihres Angriffs am Werkstück überdeckende Teilwalzvorgänge ausführen, durch dia der Werkstoff am Umfang des Werkstückes. G schrittweise jeweils innerhalb kleiner Werkstück-Längsabschnittei, d. h. Abschnitte der zu erzeugenden ProfilniUten g, aus dem Profilgrund zur Werkstückoberfläche hin verdrängt wird. Während des Einwirken» einer Profilwalze 10 auf da,s Werkstück G draht sich die betreffende Walze um ihre eigene Achse, die parallel zur Achse A ■ der Welle des Schlagkopfes 11 liegt. Das zylindrische ^: Werkstück G ist drehfest, aber lösbar auf eine Werk-;' stückaufnähme 13 aufgesetzt; es wird in zeitlich bestimmter Abhängigkeit von, der Drehung der Welle 12' des Schlagkopfes 11 um die Achse B der Werkstückaufnahme 13 gedreht.

In, der Darstellung gemäß den. Fig. 1 und 2 ist das Werkstück ein zylindrischer Ring, der auf den abgesetzten Wellenteiil 14 der Werkstückaufnahme 13 aufgeschoben und unter Zwischenschaltung einer Distaiiizhülse 15 von einer auf das Gewindeende des' abgesetzten Wellenteiles 14 aufgeschraubten: Mutter 16 gegen eine durch den, Absatz der Werkstückaufnahme 13 gebildete Schulter gepreßt ist. Die Achse B der Werkstückaufnahme 13 steht rechtwinklig zur Achse A der Schlagkopfwelle 12.

Während des Arbeitans der Vorrichtung macht der Schlagkopf 11 mindestens eine Umdrehung für jede der an dem Werkstück G herzustellenden Nuten g. Der Schlagkopf 11 wird dabei stetig gedreht. Das Werkstück G kann, absatzweise jeweils um eine Nuten:-oder Zahniteilung gedreht warden, es wird dann während des Einwirkens einer der profilierten, Walzen 10 fest-., gehalten. Aus der Anordnung der Achsen der Werk-' stückauf nähme 13 und des Schlagkopfes 11 sowie der einzelnen, profilierten, Walzen· 10 ergibt sich, da.ß die einzelnen. Teilwalzvorgänge genau in. Richtung der jeweiligen, Profil längs achse verlaufen.

Während das Profiliarvorganges wird das Werkstück G in an, sich bekannter Weise allmählich in Richtung der Achse B zusammen mit der Werkstückaufnahme 13 vorgeschoben;; dadurch rücken die Angriffspunkte der Profilwalzen. in Richtung der Profilachsen der Profile oder Nuten g vor, so daß die Pro-Olnuten. nacheinander gewissermaßen schlitzend verlängert und erweitert werden.

Die einzelnen profilierten Walzen 10 stimmen untereinander in ihrer Form überein:. In dem dargestellten Ausführungsbaispiel hat jede der Profilwalzen: 10 mehrere mit axialem Abstand voneinander angeordnete, parallele, mit ebenen Seitenflächen versehene Umfangsrippen 17, die voneinander durch Ringnuten. 18 getrennt sind. Das gesamte Axialschnittprofil einer Profilwalzei 10 entspricht etwa dem Profil einer geraden Zahnstange.

Aus der Zeichnung ergibt sich, daß praktisch nur die mittlere Umfangsrippe die Walzarbeit leistet und daß die seitlichen Rippen — wenn, überhaupt ·—■ das Werkstück höchstens leicht berühren.

Jede der profilierten, Walzen 10 ist im Schlagkopf 11 axial unverschiabbar so gelagert, daß die Umfangsrippen. 17 der einzelnen, nacheinander mit dam Werkstück G im Eingriff kommenden. Walzen 10 genau in die durch die Rippen der vorher arbeitenden Walze gebildeten Nuten g des Werkstückes G eintreten.

Beim langsamen Vorschieben, des Werkstückes zunächst der äußere Rand dieses Werkstückes in den Arbeitsbereich, der Umfangsrippen 17 der Walzen. 10, wobei diese Rippen — im wesentlichen, die mittlere Rippe — zuerst kleine Lücken oder Nuten g in den Rand des Werkstückes G einwalzen.. Infolge der absatzweisen Drehung des Werkstückes G wird dessen Rand a,n seinem ganzen, Umfang zunächst mit derartigen kleinen. Einwalzungen versehen,, wobei die einzelnen: Teilwalzvorgänge in regelmäßigem AVechsel auf nebeneinanderliegends, d. h. etwa, in einer sich senkrecht zur Vorschubachse des Werkstückes G erstreckenden schmalen. Zone befindliche Werkstück-

Längsabschnitte ausgeübt warden. Bed der weiteren Drehung· des Werkstückeis G und dessen gleichzeitig erfolgenden Vorschub werden die zunächst kleinen Nuten g ständig vertieft und verlängert. Dabei ist der Arbeitsfortschritt während einer Umdrehung des Werkstückes verhältnismäßig gering, so daß das Profilieren, der Nuten nahezu gleichmäßig innerhalb einer sich etwa senkrecht zur Voarschubachse des Werkstückes erstreckenden Zone am Umfang des Werkstückes in Richtung der Werkstückachsel fortschreitet. Die maximale Tiefe der einzelnen Nuten g wird jeweils dann, erreicht, wenn, der vordere Rand des Werkstückes G genau senkrecht unterhalb der Achse A des Schlagkopfes 11 angelangt ist. A⁷On diesem Zeitpunkt ab werden die Nuten, g lediglich in Richtung der Vorschubachse B schlitzend verlängert, bis sie schließlich die ganze Breite der zu profilierenden Umfangsflächei des Werkstückes G durchsetzen und aus dem Werkstück G ein Stimzahnrad entstanden, ist.

Wenn man. zur Beschleunigung des Arbeitens das Werkstück G nicht absatzweise, sondern, gleichmäßig fortlaufend dreht, so können die profilierten Walzen 10 gegeneinander in axialer Richtung so versetzt werden, daß die zwischen! den durch jeweils eine Walze ausgeführten Teilwalzvorgängen erfolgende Drehung des Werkstückes· G kompensiert wird.

Diese Kompensation kann dadurch erreicht werden., daß die Achse B des Werkstückes G bzw. seiner Aufnahme 13 und die; Achse A des Schlagkopfes 11 nicht genau senkrecht zueinander angeordnet werden. Im vorliegenden Fall, in dem angenommen ist, daß die Welle 12 und die Werkstückaufnahme 13 sich, im Sinne· der in Fig. 1 eingetragenen Pfeile drehen, muß die Achsel quer zur Zeichenebene der Fig. 1 etwa derartig geschwenkt werden, daß ihr rechts in der Zeichnung befindliches Ende hinter der Zeicheneibene liegt und das links liegende Ende aus der Zeichenebene heraustritt. Dann ergibt sich während des Eingriffes - der Umf angsrippen. 17 in das Werkstück G eine zusätzliche tangenitiale Bewegungskomponente der Umf angsrippen 17 der Walzen 10 in bezug auf das Werkstück G. Diese tangentiale Bewegungskomponente kompensiert die stetige Verdrehung des Werkstückes· G; die Bewegungsbahn der Walzen 10 in bezug auf das Werkstück G liegt dann genau in Richtung der zu erzeugendem Nutprofilei g. Der hierzu nötige Verstellwinkel zwischen den Achsen A und B kann genau, berechnet werden,. In einer Anordnung, in der der Schlagkopf 11 eine volle Umdrehung ausführt, während das Werkstück G um eine Profilteilung gedreht wird., ist der Sinus des Korrekturwinkels gleich dem Quotienten aus Profilteilung (Umfangsabstand. der Mitten zweier Zähne:) und dem auf die Achse ^4 des Schlagkopfes 11 bezogenem Umf angsweg der Rippen 17 bei einer vollen, Drehung des Schlagkopfes 11. Da dieser Korrekturwinkel im allgemeinen sehr klein ist und jede Profil walze 10 nur während ganz kurzer Zeit mit dem Werkstück G im Eingriff steht, ist eine derartige Korrektur nur für die Herstellung genauer Verzahnungen notwendig.

Selbstverständlich kann diese Korrektur statt durch eine Verschwenkung der Achsel auch, durch eine entsprechende Verschwenkung der Achse B erreicht werden. Bei besonders hohen Anforderungen an die Genauigkeit des zu erzeugenden Profils erweist es sich als zweckmäßig, auch die Achsen der einzelnen Profilwalzen 10 im Schlagkopf 11 winkelmäßig gegenüber der Schlagkopf achse A zu verstellen, so daß beim Eingriff der Walzen 10 in das Werkstück G die Umf angsrippen. 17 dieser Walzen, in Ebenen, liegen, die parallel zu dem zu erzeugenden Nuten g sind.

Man kann auf die soeben beschriebene Weise gleichzeitig mehrere Zahnräder erzeugen. Zu. diesem Zweck können auf die Werkstückaufnahme 13 mehrere Werkstücke G hintereinander aufgespannt werden. An sich wäre es auch möglich, rund um die Achse A des Schlagkopfes 11 mehrere Werkstückauf nahmen 13. mit aufgespannten Werkstücken: G anzuordnen. Schließlich kann an Stelle eines schmalen Werkstückes G, wie es in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, ein bedeutend längeres Werkstück G' fortlaufend bearbeitet werden, das nach Profilieren seiner gesamten Länge in bekannter Weise in einzelne Zahnräder zersägt wird.

Eine für diesen Zweck besonders geeignete- Anordnung ist in Fig. 3 dargestellt. In dieser Figur wird das Werkstück G' durch eine zylindrische Stange, gebildet, die in der gleichen. Weise wie ein; zu walzendes Rohr bei den bekannten Rohrwalzverfahren- zwischen, zwei einander symmetrisch gegenübeirllegenden, angetriebenen. Schlagköpfen 11 in Pfeilrichtung hindurchgeschoben: und gleichzeitig gedreht wird. Die Profilwalzen 10 sind dabei in. bekannter Art so in den. beiden. Schlagköpfen angeordnet, daß bei synchronem Lauf der beiden» Schlagköpfe jeweils gleichzeitig zwei Profilwalzen. 10 von. beiden Seiten her auf das Werkstück G' einwirken. Dadurch werden die auf das Werkstück während des Walzeingriffes einwirkenden Radialkräfte ausgeglichen. . ....

Auch bei dieser Ausführung steht die Winkelgeschwindigkeit des Werkstückes G' in. einem ganzzahligen; Verhältnis zu der Winkelgeschwindigkeit der beiden. Schlagköpfe 11. Diese Winkelgeschwindigkeit ist von. der Profilteilung und der Anzahl der Teilwalzvorgänge je Zeiteinheit abhängig. Bei der Ausführung gemäß Fig. 3 erzeugen die Umf angsrippen 17 der Profilwalzen 10 in der zylindrischen Umfangsfläche des Werkstückes G' genau axial verlaufende Nuten, so· daß das Werkstück G' einen Stirnzahnradquerschnitt erhält und. nach seiner Profilierung durch senkrecht zu seiner Achse geführte Schnitte in einzelne Zahnräder zersägt werden, kann,

Mit dem bisher beschriebenen Verfahren können gerad verzahnte Zahnräder sowie Kerbverzahnungen, Keilbahnen und andere parallele Längsprofilnuten hergestellt werden. Es ist aber auch möglich, dieses Verfahren zur Herstellung schräg verzahnter Räder anzuwenden,. Zu diesem Zweck müssen die Drehachsen A des oder den- Schlagköpfe 11 zur Achse B des Werkstückes G in. einem derartigen» Winkel stehen, daß der Winkel zwischen der Achse B und der Drehebene der Profilwalzen 10 gleich: dem Schraubenwinkel des herzustellenden Zahnrades ist, wie in Fig. 4 dargestellt. Auch.. hier stehen die Winkelgeschwindigkeiten des Schlagkopfes 11 und des Werkstückes in· ganzzahligem Verhältnis. Ebenso· wird der Werkstückaufnahme 13, auf welcher das Werkstück mit Hilfe der Mutter 15 und der Distanzhülse 16 aufgespannt ist, eine Axialbewegung erteilt, wie unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 3 erläutert. Bei diesem Vorschub wird aber dem Werkstück G noch eine zusätzliche Drehbewegung erteilt, die zu seiner Vorschubgeschwindigkeit in einem derartigen. Verhältnis steht, daß die Profilwalzen 10 bzw. deren Umf angsrippen 17 dem vorbestimmten Zahnschraubenwinkel folgen. Auch in diesem Fall kann die Achsel des Schlagkopf es 11 um einen Korrekturwinkel verstellt werden, um bei kontinuierlicher Drehung der Werkstückaufnahme 13 während des Eingreifens der Rippen 17 eine

Kompensation· der tangeintialen Relativbewegung der im Eingriff stehenden Teile zu erzielen.

Unter Umständen: kann eis vorteilhaft sein, bei einer Anoirdnung¹ gemäß Fig. 4 das- Werkstück G parallel zur Rotationsebene dar Profilwalzen: 10 zu verschieben, um eine gleichzeitige Zusa.tzverdreh,ung unnötig zu machen.

Es können auch ebene Flächen, eines Werkstückes nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, profiliert werden,, wobei entsprechend- geformte Profilwalzen zweckmäßigerweise ebenfalls in, einem angetriebenen Schlagkopf drehbar gelagert sind, während das zu profilierende Werkstück etwa quer zur Drehachse: des Schlagkopfes verschoben, wird.

Die Profilierung des Werkstückes läßt sich auch in der Weise durchführen, daß nicht das Werkstück, sondern, die Profilierwerkzeuge, d. h. die Schlagköpfe 11 gegenüber dem dann körperlich ruhenden Werkstück eine Vorschubbewegung in, Richtung der zu erzeugenden Profilbahn, erhalten,

Das neue Verfahren, gemäß der vorliegenden Erfindung hat nicht nur den Vorteil, daß man bei seiner Anwendung Profile sehr hoher Genauigkeit erzeugen kann, es bietet weiterhin die Möglichkeit, das Werkstück stets in unmittelbarer Nähe der Arbeitsstelle abzustützen und so· Werkstückschwingungen,, die durch, das schlagartige Eingreifen der profilformenden. Walzen in das Werkstück hervorgerufen werden können, durch eine praktisch starre Abstützung des Werkstückes zu unterdrücken. Schwierigkeiten in der Abstützung des Werkstückes treten dagegen vor allem bei denjenigen Verfahren auf, bei denen, die einzelnen Profile nacheinander geformt werden, da, bei dieser Art der Bearbeitung des Werkstückes über die ganze Länge des Werkstückes Rippen entstehen, die z. B. an bestimmten Stellen eines zylindrischen. Werkstückes dessen. Außen durchmesser vergrößern und die Anwendung zuverlässiger AVerkstückführungen, wie Buchsen, Lüiietten od. dgl., nicht gestatten, sobald die. erste Längsrippe hergestellt worden ist. Selbst wenn man zweii oder mehr Schlagköpfe in symmetrischer Anordnung und mit synchroner Drehzahl vorsieht, deren Profilwalzen. stets gleichzeitig auf das Werkstück auftreffen, können durch die nicht vollständig ausgleichbaren Restkräfte Werkstückschwingungen verursacht werden, die die Oberflächengüte der zu erzeugenden Profile beeinträchtigen..

Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung schreitet der Profilierungsvorgang in axialer Richtung und ungefähr gleichmäßig am gesamten Querschnitt bzw. Umfang des Werkstückes vor, so* daß das Werkstück sowohl kurz vor der Bearbedtungsstelle als auch kurz hinter ihr gleichmäßige Au-ßenabmessungen, bei zylindrischen. Werkstücken, z. B. eine Kreisfoorm, hat, die die Anwendung bekannter Führungen, dicht an der jeweiligen Bearbeitungsstelle ermöglicht.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Erzeugen gerader oder zur Werkstückachse schräg verlaufender, paralleler Profile:, z. B. von Verzahnungen, durch einen Walzvorgang, der unter Verwendung ringartig profilierter Walzen in einzelnen schlagartig und im wesentlichen in Profillängsrichtung mit gleichbleibendem Richtungssinn durchgeführtem:, schnell aufeinanderfolgenden sowie sich hinsichtlich ihres Angriffs am Werkstück überdeckenden Teilwa.lzvorgängen abläuft, durch die der Werkstoff schrittweise jeweils innerhalb kl aimer Werkstück-Längsabschnitte, d. h. Profil abschnitte, aus dem Profilgrun.d zur Werkstückoberfläche hin verdrängt wird, dadurch, gekennzeichnet, daß die einzelnen Teilwalzvorgänge in an sich bekannter Weise in regelmäßigem Wechsel auf nebeneinanderliegende, d. h, etwa in einer sich senkrecht zur Vorschubachse des Werkstücks erstreckenden Zone befindliche Werkstück-Längsabschnitte ausgeübt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle einzelnen. Teilwalzvorgänga in an sich bekannter Weise vom Profilgrund ausgehen und sich über die ursprüngliche Werkstückoberfläche hinaus bis in die Außenzonem des verdrängten Werkstoffes fortsetzen.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, da.~ durch gekannzeichnet, daß die Teilwalzvorgänge in an sich bekannter Weise genau in Richtung der Profillängsachse erfolgen.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3 zum Herstellen von genuteten Schäften.und Zahnrädern', dadurch gekennzeichnet, daß das mit paralleler Achse zur Walzrichtung liegende und während des Walzens stillstehende Werkstück in an sich, bekannter Weise nach jedem Teilwalzvorgang absatzweise um einen der Profiltailung entsprechenden Winkel gedreht wird.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3 zum Herstellen von Stirn- oder Schraubenrädern, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück in an sich bekannter Weise mit gleichbleibender, in fester Abhängigkeit von der Profilteilung und von der Anzahl der Teilwalzvorgänge pro Zeiteinheit stehender Winkelgeschwindigkeit um eine zur Walzrichtung geneigte. Achse gedreht wird.

6. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 5 mit einer axial verschiebbaren sowie drehangetriebenen. Werkstückaufnahme und. wenigstens einem drehbaren Schlagkopf, in dem eine oder mehrere ringprofilierte Walzen frei drehbar gelagert sind, dadurch, gekennzeichnet, daß die Profilwalzen (10) zur Durchführung der einzelnen Teilwalzvorgäng'e in bekannter Weise auf einer Kreisbahn umlaufen.

7. Einrichtung nach Anspruch 6-, dadurch, ger kennzeichnet, daß zwei oder mehrere Profilwalzensätze (10, 11), die synchron umlaufen, in an sich bekannter Weise, beidseits und symmetrisch am Werkstück (G, G') angreifend, vorgesehen sind.

8. Einrichtung nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch- gekennzeichnet, da.ß die Werkstückaufnähme (13) in vorbestimmter zeitlicher Abhängigkeit von der Drehzahl des oder der Schlagköpfe (11) drehantreibbar ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 8 zum Herstellen von genuteten Schäften oder Zahnrädern, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl des oder der Schlagköpfe (11) ein ganzzahliges Vielfaches des Produktes der Drehzahl der Werkstückaufnahme (13) mit der Zahl der am Umfang des Werkstückes (G, G') herzustellenden Längsprofile ist.

10. Einrichtung nach den Ansprüchen. 8 und. 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Adh.se (A) des oder der Schlagköpfe (11) in. an sich bekannter Weise im wesentlichen rechtwinklig zur Achse (B) der Werkstückaufnahme (13) liegt und die Achsen der Profilwalzen (10) parallel zueinander sowie vorzugsweise auch parallel zur Schlaigkopf achse (A) angeordnet sind.

11. Einrichtung nach den Ansprüchen. 9 und. 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsei des oder

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der Schlagköpfe (11) gegenüber der Achse; (B) der Werkstückaufnahme (13) sdiwenkbar ist.

12. Einrichtung nach Anspruch 9, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen den Achsen der Profilwalzein (10) und des Schlag-. kopf es (11) verstellbar ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 295 561; : '

schweizerische Patentschriften Ni-. 235 618, 52 298, 216,50 733,46 879;

USA.-Pa.tentschriften Nr. 2 464 658, 1964 746, 580 975, 97 691, 58 134.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen