DE19718629A1

DE19718629A1 - Tool arrangement for ring rolling of bevel gear teeth

Info

Publication number: DE19718629A1
Application number: DE19718629A
Authority: DE
Inventors: Frank Siewert; Werner Sczesny
Original assignee: WDB Ringwalztechnik GmbH
Current assignee: WDB Ringwalztechnik GmbH
Priority date: 1996-05-02
Filing date: 1997-05-02
Publication date: 1997-12-11
Also published as: ES2165055T3; JP2001523166A; EP0907437A1; WO1997041982A1; EP0907437B1; JP3299974B2; DE59704981D1

Abstract

The two rotating tools are arranged inclined to one another corresponding to the contours of the bevel gear to be produced. The upper profiled tool is axially adjustable in the direction of its symmetry line. The contour of the workpiece to be worked during the rolling process is arranged in a closed space, formed by the upper profiled tool and at least one closure device which is also rotating. The closure device comprises an inner (4) and an outer (5) bandage, which during the rolling process are displaceable in the adjustment direction relatively to the upper profiled tool (3). At least the inner bandage of the closure device has a mechanically or hydraulically acting adjustment device.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß Oberbegriff des Anspruches 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens gemäß Oberbegriff des Anspruches 5.The invention relates to a method according to the preamble of Claim 1 and an apparatus for performing this method according to the preamble of claim 5.

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 Werkzeugdrehzahlen erfolgt mit verzahnten Synchronisatoren im Werkzeugraum, wobei die Zahnräder unter Last gemäß dem Walzvorschub verstellt werden müssen, was naturgemäß mit entsprechendem Verschleiß verbunden ist.From DE 35 26 796 C2 a method is known in which the workpieces by moving the upper tool towards the machine predetermined inclination of the upper tool is carried out. Naturally one is missing Adjustment device for the angle of inclination. The radial limitation of the Material flow takes place through rigid bandages. The Tool speeds are synchronized with toothed Synchronizers in the tool room, the gears according to load the roll feed must be adjusted, which naturally with corresponding wear is connected.

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. From DE-OS 26 11 568 is a method for manufacturing ring-shaped workpieces with a strongly profiled cross-section and a rolling mill known for its implementation, two mutually deliverable and Rollers inclined at a fixed angle, at least one of which is driven, have the negative of the profile to be rolled. The angle is fixed by the machine and is naturally missing Adjustment device for adjusting the angle of inclination. With this So-called axial die rolls (AGW) is not the manufacture a tangential profile on the front of the workpiece and naturally there is a lack of tools with a corresponding profile and one Locking device and the kinematic coupling of the tools.

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 rechtwinklig auf der Ebene steht, die durch die Spindelachsen geht.From DE-AS 18 12 423 is also a machine for rolling or Rolling teeth on bevel gears known, the tooth rolling tool is attached to a progressively displaceable spindle, which with a Blank-bearing spindle interacts and in one of the spindles around one Joint is pivotable, the axis of which is perpendicular to the plane that goes through the spindle axes.

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.The invention has for its object a generic method and propose a device for performing this method, in which the shaping of the profiling to be generated, in particular in the Edge areas or corners of the tooth tips improved and the cycle times be reduced.

Die Lösung der Aufgabe ist im Kennzeichen der Ansprüche 1 und 5 angegeben. Die Unteransprüche 2 bis 4 und 6 bis 10 enthalten sinnvolle Ergänzungen dazu.The solution to the problem is in the characterizing part of claims 1 and 5 specified. The sub-claims 2 to 4 and 6 to 10 contain meaningful Additions to this.

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.The inventive application of the AGW method with each other inclined tools for the production of ring-shaped workpieces With tangential profiling on the top, it enables that when rolling only part of the ring surface of the workpiece is applied, so that considerably lower contact forces are to be applied. The tangential Profiling is created exclusively by the fact that the material predominantly flows axially into the tangentially profiled upper tool. With At least the inner tool is delivered at the same time Bandage of the locking device withdrawn to the formation of the generating profiling thereby ensuring that a relative movement between the tool and the locking device. Through the thus improved friction conditions, material becomes in the corners "drawn". The inner bandage is parallel to the axis of rotation of the Upper tool moved. A preformed blank is placed in the AGW, that, apart from the area of the toothing, essentially the finished rolled one Bevel gear corresponds. When the upper tool is delivered, the inner one sets Bandage on the web of the bevel gear and forms together with the outer bandage due to the axially non-displaceable lower tool is formed, a closed space for reshaping. Subsequently the die penetrates into the blank and forms the toothing. By the Feed the die (upper tool) to the fixed outer die (Lower tool) as well as through a rotating hydraulic cylinder retractable inner bandage (also upper tool) Relative movements between the bandage and the die, leading to a lead to improved mold filling in the corners.

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 Erwärmungsvorrichtung 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.The workpiece is preferably only in the inventive method partially heated in the forming area and by remote control Clamping device secured against tipping and turning. The warming of the Workpiece takes place outside the rolling station in such a way that a continuous Operation without waiting for heating is possible. The loading of the Rolling station takes place directly from the integrated heating device and with always the same length of time required for loading, so that fluctuations in Process result can be minimized. The precise loading of the Heating device takes place fully automatically from a buffer section used transport equipment.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Fig. 1 bis 3 beispielsweise näher erläutert.The invention is explained in more detail, for example, with the aid of the attached FIGS .

Fig. 1 zeigt beispielhaft im Schnitt die erfindungsgemäße Walzstation Fig. 1 shows an example in section, the rolling station according to the invention

Fig. 2 zeigt schematisch in der Draufsicht das Beladen (B), Walzen (W) und Entladen (E) Fig. 2 shows schematically in plan view the loading (B), the rollers (W) and unloading (E)

Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht zu Fig. 2. FIG. 3 shows a side view of FIG. 2.

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.Referring to FIG. 1, the upper tool 3 and the closing means 4, 5 by the angle α arranged inclined, wherein the infeed 8 matches the upper tool with the symmetry line of the upper bearing unit. A variable setting of the angle α ensures that the rolling line of the machine (generating rolling line) matches the operating rolling line of the profile to be generated at all times. At the end of the rolling process, the tool 3 meshes with the profile produced on the workpiece, comparable to a known bevel gear toothing. The closing device 4 closes, for example, the tooth gaps of the upper tool 3 , the infeed 7 of the inner bandage 4 of the closing device in the direction of the infeed direction 8 such that, ideally, there is a relative movement to the upper tool 3 without touching the workpiece 10 in the infeed direction during the forming. The outer bandage 5 of the closing device is firmly connected to the lower tool, which in turn is not axially advanced. The deformation of the workpiece 10 is determined by the profile of the tool 3 , which is moved towards the tool 2 in the feed direction 8 until the final shape of the workpiece 10 is reached and the material has flowed into the cavities of the tool 3 in a predominantly axial direction. The clamping device 1 with the infeed direction 9 protrudes from the tool 2 and holds the workpiece 10 in a central position, at the same time preventing the workpiece 10 from tilting or rotating relative to the tools. The rolling station is unloaded with rotating tools using a conventional unloading device.

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. In FIGS. 2 and Fig. 3, the roll stand W according to FIG. 1 schematically, a loader 15 and an unloader 17 are arranged for the rolling station W. Outside the rolling station W, the heating device 13 is located in the access area of the loading device 15 , which in turn is loaded via the stations B1 and the loading device 12 .

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.In addition, the heating device 13 has one or more heating stations 14 , under which the workpieces, after having been picked up in the correct position by one or more holders, pass one after the other, for example by rotating the transport plane above the feed device 18 . The number of heating stations 14 results from the required heating time and the cycle time of the machine. If necessary, the design of the heating device 13 enables heating in a closed space, for example under protective gas. A transport device 11 for the workpieces 10 to be heated is connected upstream of the heating device 13 .

Die Einstellung der Erzeugungswälzlinie der Maschine auf die Betriebswälzlinie 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.The setting of the generating rolling line of the machine to the operating rolling line of the profiling to be generated takes place around the pivot point 22 in such a way that different angles α can be set in the adjustment range β, the device for generating the feed direction 8 of the upper tool 3 being adjusted at the same time. As a result, the feed force always acts in the direction of the line of symmetry of the upper tool.

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.The upper exchange unit 21 contains the tool 3 and the locking device 4 . The lower exchange unit 20 contains the tool 2 , the clamping device 1 and the closing device 5 . The rolling station 16 is driven with at least one rotary drive in such a way that there is an uninterrupted kinematic coupling of the two axes inclined by the angle α to one another at a specific transmission ratio of the speeds of the upper and lower tool axes.

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. A mechanical coupling takes place, for example, with a drive by arranging a crown wheel at the pivot point 22 , into which the pinion shafts that follow the lines of symmetry of the upper and lower tool axes mesh. An electrical coupling naturally takes place with separate drives for the upper and lower tool axes.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren finden im wesentlichen folgende Arbeitsabläufe statt:In the method according to the invention there are essentially the following Workflows instead of:

1. The workpiece is picked up in the loading station B1 and transferred to the loading station B2. It passes through the heating device 13 such that preferably only the regions of the workpiece to be formed on the end face are heated.
2. The workpiece is then transferred from the loading station B2 to the loading station B3 and then reaches the rolling station 16 . With the clamping device 1 , the inner diameter of the workpiece 10 is clamped centrally to the tool 2 . When the tool 3 is delivered during the rolling process, the closing device 4 is withdrawn. After completion of the rolling process and moving the tools together, the unloading device 17 moves into the rolling station and the clamping device 1 is released.
3. After the unloading device 17 has been pivoted out, the workpiece is transferred to the unloading station.

BezugszeichenlisteReference list

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 1 clamping device for 10
2 lower tools (without infeed)
3 upper tool
4 inner bandage of the locking device
5 outer bandage of the locking device
7 Infeed direction for 4
8 infeed direction of 3 (perpendicular to 2 )
9 Infeed direction from 1
10 workpiece
11 Transport device for 10
12 loading device for 13
13 heating device for 10
14 heating stations for 10
15 loading device for 16
16 rolling station
17 unloading device for 16
18 delivery device for 14
20 carriers of 1 and 2 , lower exchange unit
21 carriers of 3 and 4 , upper exchange unit
22 pivot point for 3
23 Adjustment device for α
α angle between 8 and ½ β
β adjustment range for α
W rolling station
B1, B2 loading station from 13
B3 loading station from 16
E unloading station from 16

Claims

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

a pretreated blank is assumed, the contour of which lies outside the forming area of the profiled tools already substantially corresponds to the finished contour,
- the contour to be formed is heated before rolling,
the profiled tool forms, together with at least one rotating locking device, a closed space with respect to the heated contour of the workpiece,
- The forming takes place between two rotating tools and
the inclined upper tool is fed in the direction of its line of symmetry, characterized in that

that the locking device during the rolling process along the The line of symmetry of the upper profiled tool is moved axially.

2. The method according to claim 1, characterized in that the inner Bandage of the locking device during the delivery of the upper Tool against the infeed direction of this tool is withdrawn.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the Drives of the two rotating tools outside the Tool room mechanically or electrically coupled.

4. The method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that a or several raw parts before rolling outside the rolling device be heated.

5. Tool arrangement for carrying out the method according to at least one of the preceding claims consisting of two rotating tools which are arranged inclined to one another according to the contours of the bevel gear to be produced, the upper profiled tool being axially adjustable in the direction of its line of symmetry and the contour of the workpiece to be reshaped is arranged in a closed space during the rolling process, which is formed by the upper profiled tool and at least one rotating locking device, characterized in that the locking device consists of an inner ( 4 ) and an outer ( 5 ) bandage, which during the rolling process are displaceable in the feed direction relative to the upper profiled tool ( 3 ).

6. Tool arrangement according to claim 5, characterized in that at least the inner bandage ( 4 ) of the locking device has a mechanical or hydraulically acting adjusting device.

7. Tool arrangement according to claim 5 or 6, characterized in that the closing device ( 4 , 5 ) encloses 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, characterized in that the inner bandage ( 4 ) is supported at the start of rolling on the workpiece ( 10 ).

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