VERFAHREN ZUM WALZEN VON KEGELRÄDERN AUF EINER AXIAL-GESENKWALZMASCHINE UND WERKZEUGANORDNUNG ZU DESSEN DURCHFÜHRUNG

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß Oberbegriff des Anspruches 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens gemäß Oberbegriff des Anspruches 5.

[0002] Aus der DE 35 26 796 C2 ist ein Verfahren bekannt, bei dem die Werkstücke durch Zustellen des oberen Werkzeuges in Richtung der durch die Maschine fest vorgebene Neigung des oberen Werkzeuges erfolgt. Naturgemäß fehlt eine Verstellvorrichtung für den Neigungswinkel. Die radiale Begrenzung des Materialflusses erfolgt durch starr angebundene Bandagen. Die Synchronisation der Werkzeudrehzahlen erfolgt mit verzahnten Synchronisatoren im Werkzeugraum, wobei die Zahnräder unter Last gemäß dem Walzvorschub verstellt werden müssen, was naturgemäß mit entsprechendem Verschleiß verbunden ist.

[0003] Aus der DE-OS 26 11 568 ist weiterhin ein Verfahren zum Herstellen von ringförmigen Werkstücken mit stark profiliertem Querschnitt und ein Walzwerk zu dessen Durchführung bekannt, wobei zwei gegeneinander zustellbare und im festen Winkel gegeneinander geneigte Walzen, von denen zumindest eine angetrieben ist, das Negativ des zu walzenden Profiles aufweisen. Der Winkel ist durch die Maschine fest vorgegeben und naturgemäß fehlt eine Verstellvorrichtung zur Einstellung des Neigungswinkels. Bei diesem sogenannten axialen Gesenkwalzen (AGW) ist allerdings nicht die Herstellung einer tangentialen Profilierung auf der Stirnseite des Werkstückes vorgesehen und es fehlen naturgemäß Werkzeuge entsprechender Profilierung sowie eine Schließvorrichtung und die kinematische Kopplung der Werkzeuge.

[0004] Aus der DE-AS 18 12 423 ist darüber hinaus eine Maschine zum Rollen oder Anwalzen von Zähnen an Kegelrädern bekannt, wobei das Zahnrollwerkzeug auf einer fortschreitend verschiebbaren Spindel befestigt ist, die mit einer den Rohling tragenden Spindel zusammenwirkt und in der eine der Spindeln um ein Gelenk schwenkbar ist, dessen Achse rechtwinkling auf der Ebene steht, die durch die Spindelachsen geht.

[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens vorzuschlagen, bei dem die Ausformung der zu erzeugenden Profilierung, insbesondere in den Randbereichen bzw. Ecken der Zahnköpfe verbessert und die Taktzeiten verringert werden.

[0006] Die Lösung der Aufgabe ist im Kennzeichen der Ansprüche 1 und 5 angegeben. Die Unteransprüche 2 bis 4 und 6 bis 9 enthalten sinnvolle Ergänzungen dazu.

[0007] Die erfindungsgemäße Anwendung des AGW-Verfahrens mit gegeneinander schräggestellten Werkzeugen zur Herstellung von ringförmigen Werkstücken mit tangentialer Profilierung auf der Oberseite ermöglicht es, daß beim Walzen jeweils nur ein Teil der Ringfläche des Werkstückes beaufschlagt wird, so daß erheblich geringere Anpreßkräfte aufzubringen sind. Die tangentiale Profilierung wird ausschließlich dadurch erzeugt, daß der Werkstoff überwiegend axial in das tangential profilierte Oberwerkzeug fließt. Mit Zustellen des Oberwerkzeuges wird gleichzeitig mindestens die innere Bandage der Schließeinrichtung zurückgezogen, um die Ausformung der zu erzeugenden Profilierung dadurch sicherzustellen, daß eine Relativbewegung zwischen dem Werkzeug und der Schließvorrichtung stattfindet. Durch die damit verbesserten Reibungsverhältnisse wird Werkstoff in die Ecken "gezogen". Die innere Bandage wird parallel zur Drehachse des Oberwerkzeuges verschoben. in die AGW wird ein vorgeformter Rohling gelegt, der bis auf den Bereich der Verzahnung im wesentlichen dem fertiggewalzten Kegelrad entspricht. Bei Zustellung des Oberwerkzeuges setzt die innere Bandage auf dem Steg des Kegelrades auf und bildet gemeinsam mit der äußeren Bandage, die durch das axial nicht verschiebbare Unterwerkzeug gebildet wird, einen geschlossenen Raum für die Umformung. Anschließend dringt die Matrize in den Rohling ein und formt die Verzahnung aus. Durch den Vorschub der Matrize (Oberwerkzeug) zur feststehenden äußeren Matrize (Unterwerkzeug) als auch zur durch einen mitrotierenden Hydraulikzylinder rückziehbaren inneren Bandage (ebenfalls Oberwerkzeug) kommt es zu Relativbewegungen zwischen Bandagen und Matrize, die zu einer verbesserten Formfüllung in den Ecken führen.

[0008] Das Werkstück wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorzugsweise nur partiell im Umformbereich erwärmt und durch eine fernbetätigte Klemmvorrichtung gegen Kippen und Drehen gesichert. Die Erwärmung des Werkstückes erfolgt außerhalb der Walzstation derart, daß ein kontinuierlicher Betrieb ohne Wartezeit auf die Erwärmung möglich wird. Die Beladung der Walzstation erfolgt direkt aus der integrierten Erwärmungvorrichtung und mit immer gleich langer zur Beladung erforderlichen Zeit, so daß Schwankungen im Prozeßergebnis minimiert werden. Die taktgenaue Beladung der Erwärmungsvorrichtung erfolgt vollautomatisch von einer als Pufferstrecke genutzten Transporteinrichtung aus.

[0009] Die Erfindung wird anhand der beigefügten Figuren 1 bis 3 beispielsweise näher erläutert.

Fig. 1

zeigt beispielhaft im Schnitt die erfindungsgemäße Walzstation

Fig. 2

zeigt schematisch in der Draufsicht das Beladen (B), Walzen

(W)

und Entladen (E)

Fig. 3

zeigt eine Seitenansicht zu Fig. 2

[0010] Gemäß Fig. 1 ist das Oberwerkzeug 3 und die Schließvorrichtung 4,5 um den Winkel α geneigt angeordnet, wobei die Zustellrichtung 8 des oberen Werkzeuges mit der Symmetrielinie der oberen Lagereinheit übereinstimmt. Durch veränderbare Einstellung des Winkels α ist sichergestellt, daß die Wälzlinie der Maschine (Erzeugungswälzlinie) jederzeit mit der Betriebswälzlinie des zu erzeugenden Profiles übereinstimmt. Beim Ende des Walzvorganges kämmt das Werkzeug 3 mit dem erzeugten Profil am Werkstück vergleichbar mit einer bekannten Kegelrad-Verzahnung. Die Schließvorrichtung 4 verschließt beispielsweise die Zahnlücken des Oberwerkzeuges 3, wobei die Zustellung 7 der inneren Bandage 4 der Schließvorrichtung in Richtung der Zustellrichtung 8 derart erfolgt, daß idealerweise ohne Berührung des Werkstückes 10 in Zustellrichtung während der Umformung eine Relativbewegung zum Oberwerkzeug 3 entsteht. Die äußere Bandage 5 der Schließvorrichtung ist fest mit dem unteren Werkzeug verbunden, das wiederum axial nicht zugestellt wird. Die Verformung des Werkstückes 10 wird bestimmt durch das Profil des Werkzeuges 3, das in Zustellrichtung 8 auf das Werkzeug 2 zubewegt wird, bis die endgültige Form des Werkstückes 10 erreicht ist und der Werkstoff in überwiegend axialer Richtung in die Hohlräume des Werkzeuges 3 geflossen ist. Die Klemmvorrichtung 1 mit der Zustellrichtung 9 ragt aus dem Werkzeug 2 heraus und hält das Werkstück 10 in zentrischer Lage, gleichzeitig wird damit ein Ankippen des Werkstückes 10 oder ein relatives Verdrehen zu den Werkzeugen verhindert. Das Entladen der Walzstation bei drehenden Werkzeugen erfolgt mit einer üblichen Entladevorrichtung.

[0011] In den Fig. 2 und Fig. 3 ist die Walzstation W entsprechend Fig. 1 schematisch dargestellt, wobei eine Beladevorrichtung 15 und eine Entladevorrichtung 17 für die Walzstation W angeordnet sind. Außerhalb der Walzstation W befindet sich im Zugriffsbereich der Beladevorrichtung 15 die Erwärmungseinrichtung 13, die ihrerseits über die Stationen B1 und die Beladevorrichtung 12 beladen wird.

[0012] Darüber hinaus besitzt die Erwärmungseinrichtung 13 eine oder mehrere Erwärmungsstationen 14, unter die die Werkstücke, nachdem sie lagerichtig von einem oder mehreren Haltern aufgenommen worden sind, nacheinander, zum Beispiel durch Drehen der Transportebene oberhalb der Zustelleinrichtung 18, gelangen. Die Anzahl der Erwärmungsstationen 14 ergibt sich aus der erforderlichen Erwärmungszeit und der Taktzeit der Maschine. Bei Erfordernis ermöglicht die Ausführung der Erwärmungseinrichtung 13 die Erwärmung in einem geschlossenen Raum, beispielsweise unter Schutzgas. Der Erwärmungseinrichtung 13 vorgeschaltet ist eine Transporteinrichtung 11 für die zu erwärmenden Werkstücke 10.

[0013] Die Einstellung der Erzeugungswälzlinie der Maschine auf die Betriebswäzlinie der zu erzeugenden Profilierung erfolgt um den Drehpunkt 22 derart, daß im Verstellbereich β verschiedene Winkel α eingestellt werden können, wobei die Einrichtung zur Erzeugung der Zustellrichtung 8 des oberen Werkzeuges 3 gleichzeitig mit verstellt wird. Dadurch wirkt die Zustellkraft stets in Richtung der Symmetrielinie des oberen Werkzeuges.

[0014] Die obere Wechseleinheit 21 beinhaltet das Werkzeug 3 und die Schließvorrichtung 4. Die untere Wechseleinheit 20 beinhaltet das Werkzeug 2, die Klemmvorrichtung 1 und die Schließvorrichtung 5. Der Antrieb der Walzstation 16 erfolgt mit mindestens einem Drehantrieb derart, daß eine ununterbrochene kinematische Kopplung der beiden um den Winkel α zueinander geneigten Achsen bei einem bestimmten Übersetzungsverhältnis der Drehzahlen von oberer und unterer Werkzeugachse erfolgt.

[0015] Eine mechanische Kopplung erfolgt beispielsweise mit einem Antrieb durch Anordnung eines Kronenrades im Drehpunkt 22, in das den Symmetrielinien der oberen und unteren Werkzeugachsen folgende Ritzelwellen kämmen. Eine elektrische Kopplung erfolgt naturgemäß mit getrennten Antrieben für die obere und untere Werkzeugachse.

[0016] Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren finden im wesentlichen folgende Arbeitabläufe statt:

1. Das Werkstück wird in der Beladestation B1 aufgenommen und auf die Beladestation B2 umgesetzt. Es durchläuft die Erwärmungseinrichtung 13 derart, daß vorzugsweise nur die auf der Stirnseite umzuformenden Bereiche des Werkstückes erwärmt werden.

2. Anschließend wird das Werkstück von der Beladestation B2 auf die Beladestation B3 umgesetzt und gelangt anschließend in die Walzstation 16. Mit der Klemmvorrichtung 1 wird der innere Durchmesser des Werkstückes 10 zentrisch zum Werkzeug 2 geklemmt. Mit Zustellung des Werkzeuges 3 während des Walzvorganges wird die Schließvorrichtung 4 zurückgezogen. Nach Beendigung des Walzvorganges und Aufeinanderfahren der Werkzeuge fährt die Entladevorrichtung 17 in die Walzstation und die Klemmvorrichtung 1 wird gelöst.

3. Nach dem Ausschwenken der Entladevorrichtung 17 wird das Werkstück der Entladestation übergeben.

Bezugszeichenliste:

[0017] 

1

Klemmvorrichtung für 10

2

unteres Werkzeug (ohne Zustellung)

3

oberes Werkzeug

4

innere Bandage der Schließvorrichtung

5

äußere Bandage der Schließvorrichtung

7

Zustellrichtung für 4

8

Zustellrichtung von 3 (senkrecht zu 2)

9

Zustellrichtung von 1

10

Werkstück

11

Transporteinrichtung für 10

12

Beladevorrichtung für 13

13

Erwärmungseinrichtung für 10

14

Erwärmungsstationen für 10

15

Beladevorrichtung für 16

16

Walzstation

17

Entladevorrichtung für 16

18

Zustelleinrichtung für 14

20

Träger von 1 und 2, untere Wechseleinheit

21

Träger von 3 und 4, obere Wechseleinheit

22

Drehpunkt für 3

23

Verstelleinrichtung für α

α

Winkel zwischen 8 und ½ β

β

Verstellbereich für α

W

Walzstation

B1, B2

Beladestation von 13

B3

Beladestation von 16

E

Entladestation von 16

Ansprüche

1. Verfahren zum Ringwalzen der Verzahnung von Kegelrädern, vorzugsweise Kegelrädern mit Hypoidverzahnung, in einem geschlossenen Gesenk, wobei

- von einem vorbehandelten Rohteil ausgegangen wird, dessen außerhalb des Umformbereiches der profilierten Werkzeuge (2, 3) liegende Kontur bereits im wesentlichen der Fertigkontur entspricht,

- vor dem Walzen die umzuformende Kontur erwärmt wird,

- das profilierte Werkzeug (2, 3) zusammen mit mindestens einer sich mitdrehenden Schließvorrichtung (4, 5) einen hinsichtlich der erwärmten Kontur des Werkstückes (10) geschlossenen Raum bildet,

- das Umformen zwischen zwei rotierenden Werkzeugen (2, 3) geschieht und

- das geneigte obere Werkzeug (3) in Richtung seiner Symmetrielinie zugestellt wird, dadurch gekennzeichnet,

daß die Schließvorrichtung (4, 5) während des Walzvorganges in Zustellrichtung (8) relativ zum oberen profilierten Werkzeug (3) verschoben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Bandage (4) der Schließvorrichtung (4, 5) während der Zustellung des oberen Werkzeuges (3) entgegen der Zustellrichtung (8) dieses Werkzeuges zurückgezogen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebe der beiden rotierenden Werkzeuge (2, 3) außerhalb des Werkzeugraumes mechanisch oder elektrisch gekoppelt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Rohteile vor dem Walzen außerhalb der Walzvorrichtung (W) erwärmt werden.

5. Werkzeuganordnung zur Durchführung des Verfahrens nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche bestehend aus zwei rotierenden Werkzeugen (2, 3), die entsprechend den Konturen des zu erzeugenden Kegelrades zueinander geneigt angeordnet sind, wobei das obere profilierte Werkzeug (3) in Richtung seiner Symmetrielinie axial zustellbar ist und die umzuformende Kontur des Werkstücks (10) während des Walzvorganges in einem geschlossenen Raum angeordnet ist, der von dem oberen profilierten Werkzeug (3) und mindestens einer sich mitdrehenden Schließvorrichtung (4, 5) gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließvorrichtung aus einer inneren (4) und einer äußeren (5) Bandage besteht, die während des Walzvorganges in Zustellrichtung relativ zu dem oberen profilierten Werkzeug (3) verschiebbar sind.

6. Werkzeuganordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die innere Bandage (4) der Schließvorrichtung eine mechanische oder hydraulisch wirkende Verstelleinrichtung besitzt.

7. Werkzeuganordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließvorrichtung (4,5) mindestens die Zahnlücken des oberen Werkzeuges (3) umschließt.

8. Werkzeuganordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Bandage (4) sich zu Walzbeginn auf dem Werkstück (10) abstützt.

9. Werkzeuganordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Bandage (5) fest mit dem unteren Werkzeug (2) verbunden ist.

Claims

1. Method of ring-rolling the toothing of bevel gears, preferably bevel gears with hypoid toothing, in a closed die, wherein

- the starting point is a pretreated blank, the contour of which lying outside the reshaping region of the profiled tool (2, 3) already substantially corresponds with the finished contour,

- the contour to be reshaped is heated before the rolling,

- the profiled tool (2, 3) together with at least one co-rotating closing device (4, 5) forms a closed space with respect to the heated contour of the workpiece (10),

- the reshaping takes place between two rotating tools (2, 3) and

- the inclined upper tool (3) is advanced in the direction of its line of symmetry,

   characterised in that
the closing device (4, 5) is displaced during the rolling process in the advance direction (8) relative to the upper profiled tool (3).

2. Method according to claim 1, characterised in that the inner lining (4) of the closing device (4, 5) is retracted, during the advance of the upper tool (3), opposite to the advance direction (8) of this tool.

3. Method according to claim 1 or 2, characterised in that the drives of the two rotating tools (2, 3) are mechanically or electrically coupled outside the tool space.

4. Method according to claim 1, 2 or 3, characterised in that one or more blanks are heated outside the rolling device (W) before the rolling process.

5. Tool arrangement for carrying out the method according to at least one of the preceding claims, consisting of two rotating tools (2, 3), which are arranged at an inclination relative to one another in correspondence with the contours of the bevel gear to be produced, wherein the upper profiled tool (3) can be axially advanced in the direction of its line of symmetry and the contour, which is to be reshaped, of the workpiece (10) is arranged during the rolling process in a closed space, which is formed by the upper profiled tool (3) and at least one co-rotating closing device (4, 5), characterised in that the closing device consists of an inner lining (4) and an outer lining (5), which during the rolling process are displaceable in advance direction relative to the upper profiled tool (3).

6. Tool arrangement according to claim 5, characterised in that at least the inner lining (4) of the closing device has a mechanically or hydraulically acting adjusting device.

7. Tool arrangement according to claim 5 or 6, characterised in that the closing device (4, 5) surrounds at least the tooth gaps of the upper tool (3).

8. Tool arrangement according to at least one of the preceding claims 5 to 7, characterised in that the inner lining (4) is supported on the workpiece (10) up to the start of rolling.

9. Tool arrangement according to at least one of the preceding claims 5 to 8, characterised in that the outer lining (5) is fixedly connected with the lower tool (2).

Revendications

1. Procédé pour le laminage annulaire de la denture de roues coniques, de préférence de roues coniques présentant une denture hypoïde, dans une matrice fermée,

- dans lequel on part d'une ébauche prétraitée, dont le contour situé à l'extérieur de la zone de formage de l'outil profilé (2,3) correspond déjà essentiellement au contour fini,

- dans lequel le contour à façonner est chauffé avant le laminage,

- dans lequel l'outil profilé (2, 3) forme avec au moins un dispositif de fermeture (4, 5) tournant simultanément un espace fermé par rapport au contour chauffé de la pièce (10),

- dans lequel le façonnage est réalisé entre deux outils (2, 3) en rotation et

- dans lequel l'outil (3) supérieur incliné est réglé dans le sens de sa ligne de symétrie, caractérisé en ce que le dispositif de fermeture (4, 5) est déplacé pendant le processus de laminage dans le sens d'avancement (8) par rapport à l'outil supérieur (3) profilé.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bandage interne (4) du dispositif de fermeture (4, 5) est retiré pendant l'avancement de l'outil supérieur (3) contre le sens d'avancement (8) de cet outil.

3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les entraînements des deux outils (2, 3) en rotation sont accouplés mécaniquement ou électriquement à l'extérieur de l'espace de l'outil.

4. Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce qu'une ou plusieurs ébauches sont chauffées avant le laminage à l'extérieur du dispositif de laminage (W).

5. Disposition d'outils pour réaliser le procédé selon au moins l'une quelconque des revendications précédentes constituée de deux outils rotatifs (2, 3) qui sont disposés avec une inclinaison l'un par rapport à l'autre selon les contours de la roue conique à obtenir, l'outil profilé supérieur (3) pouvant être avancé axialement dans le sens de sa ligne de symétrie et le contour à façonner de la pièce (10) étant disposé pendant le processus de laminage dans un espace fermé, qui est formé par l'outil profilé supérieur (3) et au moins un dispositif de fermeture (4, 5) tournant simultanément, caractérisé en ce que le dispositif de fermeture est constitué d'un bandage interne (4) et d'un bandage externe (5), qui peuvent être déplacés pendant le processus de laminage dans le sens d'avancement par rapport à l'outil supérieur profilé (3).

6. Disposition d'outils selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'au moins le bandage interne (4) du dispositif de fermeture présente un dispositif de réglage mécanique ou hydraulique.

7. Disposition d'outils selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que le dispositif de fermeture (4, 5) entoure au moins les vides entre les dents de l'outil supérieur (3).

8. Disposition d'outils selon au moins l'une quelconque des revendications précédentes 5 à 7, caractérisé en ce que le bandage interne (4) repose au début du laminage sur la pièce (10).

9. Disposition d'outils selon au moins l'une quelconque des revendications précédentes 5 à 8, caractérisé en ce que le bandage externe (5) est relié de manière fixe à l'outil inférieur (2).

Zeichnung