Zylindrische, mehrgängige Werkzeugwalze mit hinterschliffenen Anfängen, sowie Verfahren und Maschine zum Hinterschleifen der Anfänge ihrer Profile Die Erfindung bezieht sich auf eine zylindrische, mehrgängige Werkzeugwalze, die zum Einwalzen von Gewinden geeignet ist, wobei diese Walze mit Pro filen mit hinterschliffenen Anfängen versehen ist. Ferner richtet sich die Erfindung auf ein Verfahren und eine Maschine zum Hinterschleifen der Profil anfänge.
Es sei zur Erläuterung erwähnt, dass beim Einwalzen von Gewinden das zu walzende Werkstück zwischen zwei gegeneinanderbewegten Werkzeugwal zen liegenbleibt, also keine axiale Bewegung ausführt.
An Werkzeugwalzen, die für das Durchlaufwalzen bestimmt sind, hat man die Einlaufseite und gegebenen falls auch die Auslaufseite konisch ausgebildet, indem man die Gewindegänge unter einem bestimmten Win kel angeschrägt hat, um das Einwalzen der Profile am Werkstück zu erleichtern. Die Abflachung er streckt sich meist über mehrere Gänge, so dass die volle Höhe des Profils erst nahe der Mitte der Werk zeugwalze erreicht ist.
Diese Werkzeugwalzen sind für das Einwalzen von Gewinden durch Gegeneinanderbewegung der Werkzeugwalzen ungeeignet, weil hierbei die volle Profilhöhe möglichst über die ganze Breite der Werk zeugwalze vorhanden sein muss.
Man kennt zylindrische, mehrgängige Werkzeug walzen zum Kaltwalzen von Gewinden an zylindri schen Werkstücken aus Metall, wie beispielsweise Stahl, mit mehreren, am Umfang der Walzen an ihren Stirnflächen beginnenden und schraubenförmig ver laufenden Profilen, deren Anfänge in Richtung des Umfanges bogenförmig bis auf volle Profilhöhe hinterschliffen sind. Auf solche Werkzeugwalzen richtet sich die Erfindung.
Bevor man die Anfänge der Profile hinterschliffen hat, wurde bisher die Werkzeugwalze stirnseitig bis auf den Profilgrund abgefasst, um das Einwalzen der Profile am Werkstück zu erleichtern und ein Aus brechen der Anfänge der Profile zu verhindern. Diese Massnahme führte jedoch zu keinem Erfolg, da die an den Stirnseiten der Werkzeugwalze beginnen den Profile auch im Bereich der Anfassung schnei- denscharfe Profilanfänge aufweisen, die leicht aus brechen. Man hat daher versucht, diesen Nachteil durch Hinterschleifen zu vermeiden.
Das Hinter schleifen wurde mit einer von Hand geführten Schleifscheibe (Schleifhexe) vorgenommen oder er folgte maschinell dadurch, dass der Profilanfang durch eine radial eintauchende Schleifscheibe abgeschliffen wurde. In beiden Fällen entstanden Ungleichheiten an den Profilanfängen, die Stösse zur Folge hatten, wodurch ein Ausbrechen der Profilanfänge erfolgte. Oftmals war das Ausbrechen auch darauf zurück zuführen, dass beim Einwalzen des zwischen den Wäl zen befindlichen Werkstückes eine durch Ungleich heiten bedingte, nach aussen gerichtete Druckkom ponente auftrat.
Die Erfindung vermeidet diese Nachteile dadurch, dass die Anfänge der Profilgänge symmetrisch zur Profilmitte hinterschliffen sind und der Hinterschliff der einzelnen Profilgänge an den Stellen beginnt, wo die äussern Flanken der einzelnen Profilgänge im Gewindegrund in die Stirnfläche der Werkzeugwalze auslaufen und vor Beginn jedes folgenden Anfanges des benachbarten Ganges die -volle Profilhöhe der Werkzeugwalze erreicht.
Der Vorteil besteht in einem völlig erschütterungsfreiem Walzen, so dass die Werk zeugwalzen ausserordentlich geschont werden und die Gefahr des Ausbrechens der Profilanfänge völlig be seitigt ist, da die Anfänge der Profilgänge am zylin drischen Gewindegrund volle Profilbreite und symme trische Seitenflanken aufweisen. Dadurch wird jeder Seitendruck, der ein Ausbrechen der Profilanfänge hervorrufen könnte, vermieden.
Es hat sich gezeigt, dass ein ruhiges, erschütte rungsfreies Anwalzen nur möglich ist, wenn der Hinterschliff eines Profilanfanges beendet ist, bevor der neue Profilanfang des benachbarten Ganges be ginnt, und dass alle Profilanfänge in dem genau glei chen Anstieg bogenförmig hinterschliffen sein müssen. Das bisher durch rhythmische Erschütterungen und durch Ermüdung des Materials hervorgerufene Aus brechen der Profilanfänge lässt sich auf diese Weise auch bei Aufwendung grosser Arbeitsdrücke vermei den. Dadurch wird jeder Seitendruck, der ein Aus brechen der Profilanfänge hervorrufen könnte, ver mieden.
Eine Vereinfachung des Hinterschliffes kann darin bestehen, dass die Anfänge der Gewindegänge an Stelle der Profilierung mit gerader, parallel zur Achse der Werkzeugwalze verlaufender Profillinie hinterschliffen sind. Die Anfänge der Profile können unter dem Vordrehmass des zu walzenden Werk stückes beginnen, wenn sie den Profilen der Werk zeugwalze kongruent oder ähnlich sind. Unter der Voraussetzung, dass diese Profile symmetrisch zu einer rechtwinklig zur Achse gedachten Mittellinie liegen, liegt die Druckkomponente der Profildruck fläche ebenfalls rechtwinklig.
Die Erfindung richtet sich ferner auf ein Verfah ren zum Hinterschleifen der Anfänge der Profile zur Herstellung einer Werkzeugwalze nach Patentan spruch I und kennzeichnet sich dadurch, dass die zu hinterschleifende Werkzeugwalze kontinuierlich an getrieben wird und eine Bewegung macht, die sich aus einer Zustellkomponente in Richtung auf das Schleif werkzeug und einer in Richtung der Achse der Werk zeugwalze verlaufenden Komponente zusammensetzt, und dass die Bewegungen zum Hinterschleifen der Anfänge in Abhängigkeit von der Tiefe und der Stei gung der Profile in sich stets wiederholender Folge von Steuerkurven abgeleitet werden, welche gegen über der Werkzeugwalze sovielmal schneller umlau fen, wie die Werkzeugwalze Profilanfänge hat.
Auf diese Weise wird eine intermittierende Drehung der Werkzeugwalze bei der Bearbeitung der Profilanfänge vermieden.
Die ebenfalls Gegenstand der Erfindung bildende Maschine zur Ausübung des Verfahrens ist in be kannter Weise mit einer .in der zu schleifenden Stei gung angeordneten Schleifscheibe und einem kurven gesteuerten Werkstück- oder Werkzeugträger aus gerüstet und kennzeichnet sich dadurch, dass der Werkstück- oder Werkzeugträger unter dem Bewe gungsgesetz zweier stetig umlaufender Kurvenschei ben steht, von denen die eine Kurvenscheibe (Ge- windetiefenkurve) den bogenförmigen Profilanstieg entsprechend der Profiltiefe der zu schleifenden Werkzeugwalze und die andere Kurvenscheibe (Stei gungskurve)
einen AxWschub entsprechend der Stei gung der zu hinterschleifenden Anfänge zwischen der zu schleifenden Werkzeugwalze und der Schleif scheibe steuert, wobei die Antriebswellen beider Kur- venscheiben über Wechselräder mit der die zu schlei fende Werkzeugwalze tragenden Hauptspindel in An triebsverbindung stehen, welche Räder den Antrieb der Werkzeugwalze untersetzen.
Eine zweckmässige Ausführungsform dieser Ma schine besteht darin, dass die Steigungskurve auf einen einseitig gelagerten Hebelarm eines durch einen zur Änderung des übersetzungsverhältnisses längs- verschieblichen Druckschuh gekuppelten Hebelpaares wirkt, dessen zweiarmiger Hebel mit einer in der Hauptspindel axial verschiebbaren Welle der Werk zeugwalze verbunden ist, um durch Veränderung des übersetzungsverhältnisses mit einer Steigungskurve verschiedene Steigungen schleifen zu können. Die Bewegungsübertragung zwischen der Gewindetiefen kurve und der Stützrolle kann ebenfalls über ein Hebelpaar mit verschiebbarem Druckschuh erfolgen.
Die Erfindung ist an einer mehrgängigen Gewinde walze erläutert und in der Zeichnung an mehreren Ausführungsbeispielen dargestellt, und zwar zeigen: Fig. 1 eine Gewindewalze, deren Anfänge hinter schliffen sind, in Abwicklung, Fig. 2 eine Seitenansicht zur Fig. 1, Fig. 3 und 4 Querschnitte eines in der Profilform hinterschliffenen Profilanfanges nach den Schnitten 1-I und II-II der Fig. 7, Fig. 5 und 6 Querschnitte eines mit geraden,
par allel zur Achse verlaufenden Profillinien hinterschlif- fenen Profilanfanges, Fig.7 die Stellung der Schleifscheibe während des Hinterschleifens eines Profilanfanges, Fig. 8 eine Aufsicht zur Fig. 7, Fig. 9 eine schematische Darstellung der Maschine und Fig. 10 eine Steuerkurve in Ansicht.
Die zylindrische Werkzeugwalze 1 besitzt an ihrem Umfang das mehrgängige Gewindeprofil 2. Die als Beispiel dargestellte Gewindewalze hat acht An fänge 3, nämlich<B>31</B> bis 38, die je nach der Gewinde tiefe vom Profilgrund 4 bis auf volle Profilhöhe 5 bogenförmig ansteigen, so dass der Anstieg das Um fangsprofil 5 tangiert. Der Berührungspunkt des Profil anstieges mit dem Umfangsprofil ist mit 6 bezeichnet. Dieser Punkt liegt kurz vor dem Beginn 7 des fol genden Profilanstiegs. Der Abstand beider Punkte ist mit a bezeichnet. Der Profilanstieg ist nach dem Aus führungsbeispiel der Fig. 3 und 4 profilmässig hinter schliffen.
Er beginnt gemäss Fig.3 unterhalb der Höhe des Vordrehmasses des zu walzenden Werk stückes etwa auf halber Flankenhöhe des Gewinde profils, wie es durch die Bezugslinie 8 angedeutet ist. Von dieser Bezugslinie an wächst das Profil in bogen förmigem Anstieg 3 bis auf volle Profilhöhe, die in dem Punkt 6 erreicht wird. Fig.4 stellt einen Zwi schenquerschnitt in Richtung 11-II der Fig.7 dar. Die zum Hinterschleifen dienende Schleifscheibe ist mit 9 bezeichnet.
Sie ist der Einfachheit halber als unprofilierte Schleifscheibe dargestellt, die aber beim Profilschleifen ein den Fig.3 und 4 entsprechendes Profil aufweist. Wenn an Stelle dieser profilierten Schleifscheibe eine umprofilierte Schleifscheibe mit zylindrischer Umfangsfläche verwendet wird, lassen sich die Profilanfänge mit parallel zur Achse der Werkzeugwalze geraden Profillinien 10 hinterschlei- fen, wie es in den Fig. 5 und 6 dargestellt ist.
Das Verfahren zum Hinterschleifen der Profil anfänge wird zweckmässig an Hand der Maschine erläutert, die in Fig. 9 schematisch dargestellt ist. Die Werkzeugwalze 1 ist auf der auf einem Schlitten 11 des Maschinengestelles 12 gelagerten Hauptspindel 13 befestigt, deren Drehantrieb durch den Schnecken trieb 14 erfolgt. Der Antrieb erfolgt über die Riemen scheibe 15, den Schneckentrieb 16 und die Kegel räder 17 und 18, die Wechselräder 19 und die Welle 20, welche die nicht dargestellte Schnecke .des Schneckentriebes 14 trägt. Der Antrieb arbeitet gleich zeitig auf die Drehung der beiden Kurvenscheiben 21 und 22, die beide synchron laufen.
Ein Umlauf der beiden Kurvenscheiben entspricht einer kontinuier lichen Weiterdrehung der Hauptspindel 13 der Werk zeugwalze 1 um den Winkelbetrag, der zwischen den Anfängen zweier benachbarter Gewindegänge liegt. Die Wechselräder 19 müssen deshalb so bestimmt werden, dass die Kurvenscheiben 21 und 22 gegen über der Hauptspindel 12 sovielmal schneller laufen, wie die Werkzeugwalze Gewindeanfänge hat. Hierbei ist das Übersetzungsverhältnis des Schneckentriebes 14 zu berücksichtigen.
Die Kurvenscheibe 21 steuert den bogenförmigen Anstieg der Profilanfänge entsprechend der Profil tiefe der zu schleifenden Werkzeugwalze. Der Schlit ten 11 liegt durch das Gegengewicht 23 oder durch Federkraft mit der Kurvenscheibe 21, die als Ge- windetiefenkurve bezeichnet werden kann, gegen die im Maschinengestell 12 ortsfest gelagerte Stütz rolle 24 an und untersteht somit dem Bewegungs gesetz der Gewindetiefenkurve, die den bogenförmigen Anstieg jedes Profilanfanges in einem Umlauf steuert. Die Kurvenscheibe 22, die als Steigungskurve be zeichnet werden kann, steuert die Relativbewegung zwischen der zu schleifenden Werkzeugwalze 1 und der Schleifscheibe in axialer Richtung der Haupt spindel 13.
Zu diesem Zweck ist die Hauptspindel 13 als Pinole mit von dieser drehangetriebenen, aber axial verschiebbaren Welle 13' ausgebildet, die durch die Feder 25 nach rechts gedrückt wird. Die axiale Verschiebung der Welle 13' erfolgt durch die Stei- gungskurvenscheibe 22 entgegen der Druckfeder 25 unter Vermittlung des Hebelpaares 26, 27. Der ein armige Hebel 26 ist bei 28 am Schlitten 11 schwenk bar gelagert. Der Hebel 27 ist bei 29 ebenfalls am Schlitten 11 schwenkbar gelagert, so dass er als zwei armiger Hebel wirkt. Zwischen den Hebeln 26 und 27 befindet sich der längsverschiebbare Druckschuh 30, durch den das Übersetzungsverhältnis des Hebelpaares veränderlich und einstellbar ist.
Durch die Ver änderung des Übersetzungsverhältnisses kann man mit einer Steigungskurvenscheibe 22 verschiedene Stei gungen schleifen. Der durch die Steigungskurven scheibe 22 in einem Umlauf gesteuerte Axialschub entspricht der Steigungshöhe. Um die zu hinterschlei fende Werkzeugwalze durch axiale Verschiebung nach links nach Erreichung des Punktes 6 auf den Punkt 7, der dem neuen Profilanfang entspricht, zu rückzubewegen, besitzt die Steigungskurvenscheibe 22, wie es in Fig. 10 dargestellt ist, den Kurven sprung 31.
Die Schleifscheibe setzt also nach Been digung des Hinterschliffes eines Profilanstiegs bei dem Beginn des nächstfolgenden Profilanstiegs wieder an, um auch diesen bogenförmig bis zur Erreichung des Punktes 6 zu schleifen. Das Hinterschleifen der An fänge erfolgt in Abhängigkeit von der Tiefe und der Steigung der Profile bei kontinuierlicher Drehung der als Werkstück aufgespannten Werkzeugwalze. Das Hebelpaar 26, 27 kann auch in Verbindung mit der Gewindetiefenkurvenscheibe 21 verwendet werden, um auch hier ein einstellbares Übersetzungsverhältnis zu ermöglichen, welches das Auswechseln der Kur venscheibe 21 erspart.
Selbstverständlich kann die in Fig.9 beispiels weise dargestellte Maschine an Stelle der ortsfesten Schleifscheibe mit einer entsprechend gesteuerten Schleifscheibe bei ortsfest gelagerter Hauptspindel für den Werkstückantrieb arbeiten.