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G e w i n d e w al z r 0 1 1 e Die Erfindung betrifft eine Gewindewalzrolle
zum Aufwalzen eines Außengewindes auf ein Werkstück kreisförmigen Querschnitts mit
am Ende ihres zylindrischen Gewindeteils befindlicher konischer Anfasung, sowie
ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bearbeitung einer derartigen Cewindewalzrolle
durch Schleifen.
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Es ist bekannt, Gewinde in zylindrischen und konischen Werkstücken
durch Schneiden und durch Walzen herzustellen. Beim Schneiden entsteht die geometrische
Form durch schraubenförmiges Umfahren des Werkstückschaftes mittels eines Schneidbaoken
aufweisenden Werkzeugs bzw. im Falle von Innengewinden mittels Gewindebohrer. Beim
Walzen von Gewinden wird ohne Spanabnahme das Gewinde in das Werkstück mittels Walzrollen
eingerollt. Es handelt sich hierbei um einen grundsätzlich anderen Formgebungsvorgang,
zu dem sich eine spezifische Technologie entwickelt hat.Das Walzen oder Rollen von
Gewinden in Werkstücken von kreisförmigen Querschnitt errolgt auf Spezialmaschinen,
bei denen unterschieden wird zwischen solchen mit Rollbacken und solchen mit Gewindewalzrollen.
Bei ersteren dreht sich nur das Werkstück, bei den letztgenannten bewegen sich die
Walzen und das Werkstück. Die Gewindewalzen sind hierbei auf einander parallelen
Antriebsspindeln einander gegenüberliegend angeordnet und werden mit gleicher Drehrichtung
und gleicher Winkelgesohw ndigkeit derart bewegt, daß das Werkstück in umgekehrtem
Sinne umläuft, aufgrund des Druckes, den die wirksamen Umfangsteile der Rollen auf
diametral gegenüberliegende Seiten des Werk stückes ausüben, wozu das WerkstUctetwischen
den Walzrollen befindlichen Walzspalt zugeführt wird. In den Walzen ist negativ
das herzustellende Gewinde durch entsprechende
Profilierung ausgebildet.
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Die bekannten in derartigen Gewindewalzmaschinen zum Aufwalzen von
Außengewinden auf Werkstückrohlinge verwendeten Gewindewalzrollen sind am Ende des
Gewindeteils zur Stirnfläche hin konisch abgeschliffen, so daß sich eine sogenannte
Anfasung ergibt. Durch diese normalerweise im Winkel von 30° zur zylindrischen Walzfläche
verlaufenden Anfasung soll ein Ausbrechen des Rollwerkzeugs während des Walzvorganges
verhindert werden. Die Anfasung wird derart hergestellt, daß die Endteile der Gewindewalzrolle,
die bereits mit der Negativform des zu walzenden Gewindes versehen ist, zu den Stirnseiten
hin konisch abgesohliffen werden, mit der Folge, daß die Spitzen der einzelnen Zähne
im Schleifbereich abgeschliffen werden und sich scharfe Kanten an den Flanken der
Zähne bilden. Je nach Art des zu walzenden Gewindes ergeben sich hierdurch unterschiedliche
Nachteile hinsichtlich Paßgenauigkeit,Gängigkeit und insbesondere allgemein der
Nachteil einer verstärkten Kerbwirkung am Gewindeauslauf des gewalzten WerkstU¢ks,
was sn bei hoch beanspruchten Schrauben und Spindeln oder dergleichen nicht tragbar
ist. Zu berücksichtigen ist hierbei, daß durch Walzen Gewinde hoher Genauigkeit,Präzisionsgewinde
zum Beispiel für die Spindeln von Lehren, hergestellt werden, und andererseits das
Walzverfahren gerade auch deshalb angewandt wird, um in den Genuß der durch die
Verformung durch Verfestigung erhöhten Dauerfestigkeit zu gelangen, die bei geschnittenen
Gewinden fehlt. Dieser Vorteil wird durch die verstärkte Kerbwirkung bei der bekannten
Anfasung teilweise aufgehoben.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Beibehaltung der Anfassung
Gewindewalzrollen zur Erzielung guter Festigkeitseigenschaften von Gewinden an Werkstücken
zu verbessern und die Nachteile bekannter Gewindewalzrollen zu beseitigen.
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Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Gewindeprofil
unter Erhaltung im wesentlichen seiner Querschnittsform von dem zylindrischen Gewindeteil
in die Anfasung übergeht und bis zum Rollenende fortgesetzt ist.
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Vorzugsweise sind der Flankenwinkel, die Profiltiefe und die Steigung
des Gewindeprofils gleichbleibend und die nach vorn und nach hinten gerichteten
Flanken unter sich einander parallel.
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Dadurch haben die nach vorn und nach hinten gerichteten Gewindeflanken
den gleichen Neigungswinkel wie die Flanken des zylindrischen Gewindeteils. Die
Gewindespitzen im Grund des Anfasungsbereichs haben zwar das gleiche Steigungsmaß
wie die äußeren Gewindespitzen bzw. dieJenigen des zylindrischen Gewindeteils, sind
jedoch zwangsläuftg um einen bestimmten Betrag zur Stirnseite der Gewinderolle hin
versetzt.
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Um die Sicherheit bei der Arbeit mit erfindungsgemäßen Gewindewalzrollen
zu erhöhen, insbesondere zur Vermeidung von Schnittverletzungen, ist gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung der -Erfindung die Anfasung unter einem Winkel von etwa
150 zur Längsachse auf eine Länge von zwei bis drei Gewindegängen verlaufend ausgebildet
und eine zweite Anfasung unter einem größeren Winkel, vorzugsweise einem Winkel
von etwa 4'0 zur Längsachse sm außersten Gewindegang vorgesehen, die durch Abschleifen
in an sich bekannter Weise hergestellt ist.
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Gemäß der Erfindung wird bei einem Verfahren zur Bearbeitung einer
Gewindewalzrolle obiger Art durch Schleifen die Gewindewalzrolle zum Schleifen des
Bereichs der Anfasung um den vorgesehenen Anfasungswinkel geschwenkt. Das Schleifen
der Walzrollen wird in zwei Arbeitsgängen durchgeführt0 Zuerst wird das Profil im
zylindrischen Bereich geschliffen. Danach wird die Rolle um den vorgesehenen Anfasungswinkel
geschwenkt und das Profil im Bereich der Anfasung mit Hilfe einer Vorrichtung geschliffen.
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Die Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens ist erfindungsgemäß
gekennzeichnet durch eine im Konus der Reitstockpinole aufgenommene besondere Spannvorrichtung
und einen mit Kugelspitzen versehenen Mitnehmer mit Mitnehmerscheibe.
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Mit der Erfindung wird erreicht, daß insbesondere am Auslauf die Kerbwirkung
vermieden wird und der Kerquerschnitt kontinuierlich und ohne scharfe Kanten größer
wird. Die Herstellung von Präzisionsgewinden unbeeinträchtigter Festigkeit wird
erzielt und trotzdem ein Ausbrechen der Rollwerkzeuge während des Walzvorganges
verhindert.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Es zeigen: Fig. 1 ein Gewindewalzrollenpaar gemäß der Erfindung in Seitenansicht;
Fig. 2 ein Gewindewalzrollenpaar mit Werkstück in Draufsicht; Fig. 3 an einer Gewindewalzrolle
die konische Walzenanfasung schematisch; Fig. 4 an einer Gewindewalzrolle die konische
Walzenanfasung zur Verdeutlichung der Bemessung genauer; Fig. 5 eine Vorrichtung
zur Bearbeitung einer Gewindewa&zrolle, teilweise im Schnitt.
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Aus Fig. 1 der Zeichnung ist ein Gewindewalzrollenpaar in Seitenansicht
ersichtlich. Zwischen den Gewindewalzrollen 1,2 ist ein feststehendes Lineal 4 angeordnet,
dem WerkstUcke,namlich Bolzen 3,aus einem nicht dargestellten Magazin zugeführt
werden.
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Das in Arbeitsstellung befindliche WerkstUak, der Bolzen 3, liegt
auf dem Lineal 4 auf und befindet sich, wie am besten aus Fig. 2 erkennbar ist,
im Walzspalt zwischen den beiden Gewindewalzrollen 1 und 2. Der Bolzen 3 wird durch
den Walzvorgang mit einem Außengewinde versehen. Zu diesem Zweck sind die Gewindewalzrollen
1 und 2 mit entsprechenden Außenprofilen versehen, von dem Gewindegänge 5, 6, 7
in Fig. 2 näher bezeichnet sind. Im Bereich dieser Gewindegänge 5, 6 und 7 befindet
sich eine konische Anfasung 8, die den Walzspalt an beiden Stirnseiten der einander
gegenüberliegenden Gewindewalzrollen 1 und 2 erweitert. Die Anfasung 8 an den Gewindewalzrollen
ist zur Verhinderung eines Ausbrechens der Rollwerkzeuge während des Walzvorgangs
erforderlich und erfindungsgemäß sind im Bereich der Anfasung 8 die Gewindegänge
5, 6,7 voll ausgesohliffen. Die erfindungsgemäße Anfasung 8 kann Je nach Bedarf
an einer oder an beiden Stirnseiten einer Gewindewalzrolle 1 bzw.
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2 angebracht werden, im Ausführungsbeispiel werden insgesamt vier
Anfasungen 8 hergestellt.
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Wie am besten aus Fig. 3 ersichtlich ist, verbleibt bei der Herstellung
des Gewindeprofils auch im Bereich der Anfasung unter Beibehaltung im wesentlichen
seiner Querschnittsform ein letzter Gewindegang 9 an jeder Stirnfläche 10 der Gewindewalzrollei
1, 2, welcher eine scharfe Spitze 11, die in Fig.
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4 gstrichelt eingezeichnet ist, darestellt. Zur Vermeidung von Schnittverletzungen
wird diese Spitze 11 des letzten Gewindeganges 9 unter einem größeren Winkel #',
unter Ausbildung einer zusätzlichen Anfasung abgeschliffen, als de eigentliche Anfasung
8 mit einem Anfasungswinkel 6, Hierdurch entstehen scharfe Kanten 12, in Fig. 4
ersichtlich, die so weit zurückgesetzt sind, daß diese sich am Werkstück, dem Bolzen
3, nicht mehr auswirken können.
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Der Anfasungswinkel beträgt vorzugsweise 150 gemäß Fig. 3 der Zeichnung
und der Winkel #' der zusätzlichen Anfasung beträgt 450. Aus Fig. 4 werden die einzelnen
Winkel und Abmessungsbeziehungen des Gewindeprofils deutlich ersichtlich.Der Fltninkel
zwischen
nach vorn und nach knoten gerichteten Flanken 15 bzw.
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14 des Gewindeprofils ist sowohl im Bereich der Anfasung als auch
im zylindrischen Bereich des Gewindeprofils in Fig. 4 eingezeichnet. Es ist ersichtlich,
daß der Flankenwinkel über du verlauf des gesamten Gewindeprofils, also auch im
Bereich der konischen Anfasung, beibehalten wird, ebenso wie die Profiltiefe, die
mit dem Bezugszeichen 13 verdeutlicht ist. Hierdurch wird erreicht, daß die nach
vorn und nach hinten gerichteten Flanken 15 und 14 des Gewindeprofils auch im Bereich
der Anfasung untereinander parallel verlaufen.
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Die Flanken bilden mitehander Schnittlinien, die in der Zeichnung
in Fig. 4 mit dem Bezugszeichen 16 im Falle der äußeren Schnittlinie und 17 im Falle
der inneren Schnittlinie versehen sind. Verbindet man die Schnittlinien an entsprechenden
Punkten durch eine gedachte Linie, so ergeben sich außen und innen einander parallele
Verbindungen, die konzentrische Kegelmäntel 18 und 19 darstellen.
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Ein weiteres Merkmal von Gewinden allgemein ist die Steigung.
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Das Steigungsmaß des Gewindes des vorliegenden Ausführungsbeispiels
ist mit dem Bezugszeichen 20 in Fig. 4 eingetragen und durch Pfeile abgegrenzt.
Die äußeren Schnittlinien 16 liegen genau im Steigungsmaß 20 des zylindrischen Gewindeteils
auch im Bereich der Anfasung 8,während die inneren Schnittlinien 17 zwar das gleiche
Steigungsmaß 20 besitzen, jedoch wegen der Beibehaltung des Flankenwinkels JC und
der Profiltiefe 13 zwangsläufig um einen Betrag 21 tur Stirnseite 10 der Gewindewalzrolle
1 bzw. 2 hin versetzt sind.
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In Fig. 5 der Zeichnung ist eine Vorrichtung zur Bearbeitung einer
erfindungsgemäßen Gewindewalzrolle dargestellt, die zwischen einer Werkstückspindel
e und einem Reitstook b aufgenommen wird. An dem Reitstock b ist eine besondere
Spannvorriohtung a befestigt, die zur Reitstockmitte versetzt eine Kugelspitze i
besitzt. An der Werkstückßpindel e ist ein Mitnehmer c
angeordnet,
der mittig eine Kugelspitze j und außermittig weitere Kugelspitzen k besitzt. Die
Kugelspitzen 1 und j dienen der Halterung eines Aufnahmedorns f, auf dem die Gewindewalzrolle
g, die der Bearbeitung zu unterziehen ist, angeordnet ist.
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Der Aufnahmedorn f verläuft zwischen der zentrischen Kugelspitze j,
der Werkstückspindel e und der exzentrischen Kugelspitze i des Reitstocks. Zur gleichmäßigen
Übertragung der Drehbewegung der Werkstückspindel e auf den Aufnahmedorn £ dient
der Mitnehmer c mit mehreren Kugelspitzen k und Mitnehmerscheibe d. Diese Mitnehmerkombination
ist so ausgelegt, daß eine punktförmige Berührung zwischen den jeweils im Eingriff
befindlichen Kugelspitzen k und Zahnlücke der Mitnehmerscheibe d gewährleistet ist.
An die Gewinderolle g ist die Schleifscheibe h in Fig. 5 angedrückt.
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Mit dieser Vorrichtung wird erreicht, daß ein genaues Schleifen von
konischen und Durchlaufgewinderollen ermöglicht ist, wobei die Spannvorrichtung
a zur Erreichung des Schwenkwinkels (Anfasungswinkel zu «) dient.