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Vorrichtung zur Oberflächenhärtung, insbesondere von Spindeln oder
Wellen Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Oberflächenhärtung, insbesondere
von Spindeln, Wellen und vorzugsweise Gewindespindeln, bei welcher eine in axialer
Richtung des zu härten,dwn Werkstückes nur einen kurzen Einwirkungsbereich aufweisende
autogene Wärmequelle vorgesehen und dieser unmittelbar nachfolgend die Abschreekeinrichtung,
beispielsweise ein Behälter, mit Kühlmitteln angeordnet ist.
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Bei bekannten Vorrichtungen. für die Oberflächenhärtung von sich in
Längsrichtung erstreckenden Werkstücken ist ,das Werkstück in einer drehbaren und
längs bewegbaren Haltevorrichtung ,aufgehängt, die mittelis einer drehbar an-.geordneten
Leitgewindespindel, die parallel zu der Achse des Werkstückes verläuft, so bewegt
wird, daß das Werkstück nach der Erhitzung in den Kühlmittelbehälter hineingeführt
wird. Um eine über den Umfang des Werkstückes Erhitzung und Abkühlung zu erzielen,
wird bei den bekannten Ausführungen, die zur Oberflächenhärtung von Zahnrädern oder
von Werkstücken mit kurvenförmig geschwungenen Oberflächen dienen, das Werkstück:
entsprechend der an seinem Umfang befindl.ic'hen und zu härtenden kurvenförmigen
Abschnitte verdreht. Bei schräg verzähnten Zahnrädern ist eine derartige von der
Breite dies Zahnrades und der Schrägstellung der Zähne abhängige Verdrehung auch
erforderlich, damit eine gleichmäßige Härtung der Zahnflanken überhaupt herbeigeführt
werden kann. Auch bei anderen Werkstücken mit kurvenförmigen. Oberflächentei
'len
muß die Verdrehung nach Maßgabe des Kurvenverlaufes der Oberflächenteile erfolgen,
damit die erforderlichen Abschnitte in den. Bereich der Brenner kommen. Es ist bekannt,
anstatt. des Werkstüdkes den Brenner über einen entsprechenden Umfangsabschnitt
neben ;dem mittels der Leitspindel. in axialer Richtung bewegten Werkstüdk hin,
und her zu führen.
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Diese Ausführung erfordert erheblichen Aufwand, da bei Teilen mit
empfindlddhen Oberflächen neben den Abtastmitteln Schablonen vorgesehen werden müssen.
Für die Bearbeitung von Gewi.nd!espindel:n kann. dieses Verfahren nicht an.-gewendet
werden. Bei -der Oberflächenhärtung normaler Wellen ist überhaupt keine Eingriffsmöglichkeit
vorhanden., ,gemäß welcher die Verdreh:unig des Werkstückes gesteuert werdend kann.
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Durdh die Führung der mittels einer Leitgewindespindel- wird durch
diie Anordnung ;des Antriebsmotors erheblicher, Iden Bauraum der Vorrichtung -vergrößernder
Platz be-
ansprucht, wobei dieser Motor lediglich zur Be-@vegung :d,es Weflcstüc'kes
in axi.alerRichtung dient.
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Die Erfindung verbessert die bekannten Vorrichtungen erheblich .dadurch,
daß der Antriebsmotor des Werkstückhalters zugleich. fauch eine ständig drehende
Bewegung -des Wer'kstüdke.s verursacht, die von irgendwelchen Oberflächenformen
;des Werkstückes unabhängig ist. Dialurch besteht außerdem die Möglichkeit, :den,
Rücklauf des Werkstückes nach ;der Abkühlung schnell durchzuführen, da die Oberfläche
nicht ;durch T.astvorr.ichtungen, die zur Stecverung :der Umdrehung bei den ,bekannten
Vorrichtungen, erforderlich sind, angegriffen wird. Außerdem wird :durch die erfindungsge:mäße
Ausführung ein gedrängter Aufbau erreicht, der darüber hinaus den Vorteil: mit sich
bringt, eine weitergehende Automatisierung des Härtevorganges zu ermöglichen, als
selbst :durch ,die bekannten Vorrichtungen erreichbar ist.
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Erfindungsgemäß bilden die Halteeinrichtung für das Werlstüölc, die
Leitspindel und @die Antrieibseineichtung für die Bewegung dies Werkstückes in axialer
Richtung und in Umfangsrichtung eine B.aueinfieit. Diese Baueinheit wird mit dem
Werkstück in seiner axialen. Richtung bewegt und infolge Anordnung einer beim Härtevorgang
sich spannenden Rückstellvorrichtung, z. B. infolge Anhebens eines Gegengewichtes;
bei der abwärts gerichteten Härtebewegung wird Idas Werkstück bei selbsttätiger
Freigabe :der Rückstellvorrichtung nach ;dem Härten selbsttätig in. dme Ausgangslag:e
zurückbewegt, ohne daß eine Umsteuerung des Antriebsmotors zur Umkehr der Be--,vegungsrichtung
erforderlich wäre. Das Werkstück wird hierbei aus :der Kühlieinvidhtunig gehoben.
D.aboi werden die Haltevorrichtungen zugänglich, und, zugleich Noird bei Auslösung
der Rückführbewegungedier Brenner von :dem Werkstück fortgeschwenkt.
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Zwischen dem Motor zum Antrieb der Leitspindel und dieser Spindel
ist ein regelbares, vorzugsweise stufenlos regelbares Getriebe angeordnet. Die Drehung
:des Werkstückes wird beis.piellsweise von der Bewegung der Leitspindel: abgeleitet.
Das Gewicht des Werkstückschiebers und der daran, ;befestigten Teile ist mittels;
eines Gegengewichtes im wesentlichen. ausgelastet.
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Die Leitspindel bewegt sich in einer mehrteiligen Schloßmutter, edieren
Teile wiederum bewegbar in einem Schloß-muttergehäuse angeordnet sind. Das Schloßm.uttergehäuse
befindet sich fest an Iden Führungsstangen, auf denen :der Werkstücksdbieber axial
'be-#vegbar gelagert ist.
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Die axiale Länge :des zur Erhitzung des Werkstückes führenden Wärmebereiches
der Wärmequelle soll etwa gleich dem Durchmesser des zu härtenden Werkstückes sein.
Bei. der Härtung von Gewindespindeln ;ist die Wärmequelle parallel, zu den Gewiindegängen
ausgerichtet. Die Leitspindel: weist vorzugsweise dieselbe Steigung .auf wie die
zu härtende Gewindespindel.
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An Hand der Zeichnungen sind; weitere Verbesserungen und zweckmäßige
Au sgestalturgen ;dies Erfindungsgegenstandes beschrieben. Es zeigt Fig. i einen
senkrechten: Querschnitt durch eine erfindungsgemäß ausgebildete Vorridhtu:ng, Fsig.
2 eine Varderansdcht auf die Vorrichtung nach Fig. i, Fig. 3 eine Ansicht von oben,
in vergrößertem Maßstab auf die ;bei der Ausführungsform nach dien Fdg. i und 2
benutzte Schloßmutter und die Schere zum Bedienen der Schloßmutter und zum Haltern
dies Schweißbrenners; alle Teile sind in der gegeschlossenen Stellung dargestellt;
Fig. 4 zeigt einen. se nkrechtenLängsschniittdu:rch die Vorrichtung mach Fig. 3
zur Darstellung der Schloßmutter und der unteren Halterung des Werkstückes, Fig.5
eine Seitenansicht auf die Vorrichtung nach Rig. 3 und 4, wobei Teile davon; nach
Linie V-V geschnitten darg-stel:lt sind,; 'hierbei sind diese Teile bei geöffneter
Schloßmutter gezeigt; Fig.6 zeigt !die gleiche Darstellung wie Fig. 5, jedoch bei
geschlossener Schl:oßmutter, Fig.7 e4ne Seitenansicht auf :die Vorrichtung nach
den Fdg. 3 und 4 in Pfeilridhtunig ca-b gesehen, wobei nur ein kleines Halteblech
fortgenommen ist, um die Teile besser darzustellen; hier ist :eine Verblodkun:g
zweier Führungsschieber dargestellt, mit deren; Hilfe die Leitspim:del axial. bei;
gelösten Schloßmutters.cbieber.n geführt wird.
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Auf zwei runden Führungsstangen i gleitet ein Werkstückschieber 2,
dieser transportiert über ein stufenloses Getriebe 3, welches von; feinem Elektromotor
4 angetrieben wird., mittels einer Leitspindiel:5 die zu härtende Spindel.
6, im folgenden Arbeitsstück genannt, senderecht in :das Wasser eines Härtebottichs
7. Dabei wird: ;der unmittelbar über dem Wasserspiegel liegende Gewindegang des
Aribeits@stüelces mittels einfies Schweißbrenners 8 auf Härtetemperatur erhitzt
und ;durch das darauffolgende Einlaufen.- in das Wasser ;abgeschreckt. Du@rdh ;die
Schnelligkeit ;des Vorganges kommt es nicht zu einer volls.tänddgen# Erhitzung vier
Gewindegänge
oder gar d.2- Spiegelkerns. Deshalb findet nur eine
Härtung der Oberflächen statt, wobei das Innere zäh bleibt. In dem 'Maschinenständer
9 sind- die beiden runden Führungsstangen i im oberen Halter io und im unteren Halter
i i befestigt. Auf den Führungsstangen i gleitet der Werkstückschieber 2 mit runden
Führungs:augen. Der Antrieb des Schiebers :2 erfolgt von einem Motor .t aus. Auf
dem Wellenzapfen 12 sitzt eine Scheibe 13, -d,ie sich auf einer Reibscheibe 14.
abrollt. Durch Verstellung des Motors d., der auf einem Verstellschieber 15 angeordnet
ist, ''kann die Drehzahl. durch Änderung des Reibungsradius auf der Scheibe 13 in
einem bestimmten. Verhältnis ge.-resgelt werden. Die 14 sitzt auf einer Welle 16
und wird mittels einer eingebauten Feder 17 gegen die Scheibe 13 gedrückt und in
Spannung gehalten. Die Welle 16, -die an ihrem oberen Ende in dem Gehäuse des Schiebers
2 in dem Hauslager i9 eingespannt ist, trägt eine Keilriemenscheibe 2o. Zwei Keilriemen
21 treiben, über -eine Keilriemenscheibe 2#2 :die Leitspindel 5 an. Von :der Lei:tspin@d-el
5 aus wird über die Keilriemenscheihe 23, den Ke.il:rieinen. 2.I, die Keilri,em@ensche:ib,;:
2.5 und die NIitnehinerwell,e 26 die 1l,itnieli-mersche!ibe 27 angetrieben: durch
eine obere Körnerspitze 28, die durch eine DrucIcfeder 29 nach unten gedrückt wird,
und eine untere hörnerspitze 30 wird das Arbeits:stüclc aufgenommen.
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Die L%ertragu@ng der Drehbewegung erfolgt mittels eines Mitnehmers
31, wie er an DreIh.bänken gebraucht wird. Die untere Körnerspitze 30 ist in einem
Arm 32 aufgenommen, der mittels einer Stange 33 in dem Halter 34. des `N@er.ICSStllekschieb°rs
2befestigt ist. Die Auf- und Abwärtsbewegung des Werlcstüclcschiebers 2 wird also
auf das Arbeitsstück 6 übertragen. An der Verlängerung eines der beiden Handgriffe
35 ist ein Brennerstück 36 befestigt. Durch ein Ansc'hlußstück mit Mischkammer 37,
ähnlich wie an normalen Schweißbrennern, wird diesem Bren.nerstÜe1z 36 über eine
Rohr- und Schlauchverbindung 38 das Azethylen-Sauerstoff-Gemisch zugeführt. Die
Handgriffe 35 sind nach hinten. als Hebel- 39 und .Io verlängert und drehen sich
beide um den Drehbol,zen4i, der auf einem Fiihrungskast,en.I8 angeordnet ist, der
wiederum mittels zweier Augen 49 am untern Ende der runden Führungsstangen i befestigt
isst. Die hinter diesen Drehbolzen 41 liegenden beiden SChenkel 4 2 und -3 umfassen
mit ihren gabelförmigen Emden 4..1 und. 45 zwei Bolzen .46 und .I7.
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Zwecks Abführung der durch die Flamme entstehenden Wärme ist der Hebel
do hohlgebohrt und wird -durch einten. Wasserstrom gekühlt. Die gleiche Maßnahme
ist beim Brennerstück 36 getroffen.
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In dem Führun.gsk.asten: d.8 sind bewegbar zwei Sc loßmuttersohieber
5o angeordnet. An der inneren Seite dieser Schieber 5o befinden sich zwei Muttersegmente
aus Bronze i8, deren Gewindegänge in die Leitspindel- 5 eingeklinkt werden können,
in der Art, wie es beim Schl:oß einer Drehban'k üblich ist. In diesem Zustand schraubt
sich die herumlaufende Leitspindel 5 in diese vorgenannte Schloßmutter hinein und
nimmt damit den vertikal. beweglichen, `Verl:s.tücl:sch(ieber 2 mit allen, seinen
Teilen und: dem Arbeitsstück 6 mit nach unten.
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Um während des Härtevorganges die Schloßinutter geschlossen halten
zu können, sind in den beiden Mutterschiebern 5o die Längsnuten 51 und die Ouernuten
52 angebracht. Ein kleiner Auslösesch@i.eber 53 trägt zwei quadratische Zapfen:
5d., die sich im ausgeschalteten Zustand in den Quernuten 52 befinden. Durch eine
Druckfeder 55 wird der Auslöseschieber 53 hochgedrückt, wodurch die Zapfen 54 in
den Quernuten 52 festgehalten werden. Ein Druck auf den Stift 56 entgegen der Wirkung
der Feder 55 schiebt <den Zapfen 5.4 aus den Quernuten 52 in die Längsnuten 51,
wodurch die Sperrung wieder aufgehoben isst. Die Druckfedern 79 drücken dabei die
beiden Mutterschieber 50 auseiniander.
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Der durch die Transporteinrichtung während. ,des Arbeitsganges nach
abwärts gelaufene Werk.stückschieber 2 wird dadurch frei und kann durch das Gegengewicht
57 das Draht sei:158 über diie beiden Rollen 59 wieder nach oben in die Aus.gan:gsstellung
gezogen werden. Eine automatische Auslösung erfolgt durch die Auslösestange 6o,
:die in dem Werkstückschieber 2 befestigt ist und mit d,i,esem abwärts läuft. Dabei
stößt sie ,auf den Stift 56 und schiebt dieser, mit dem Auslöseschieber 53 nach
unten aus der Sperrung heraus. Damit d,ie Leitspindel 5 unten auch dann geführt
ist, wenn das Schloß nicht geschlossen ist, sind, unter diesem noch zwei andere
Schieber (Führungsschieber) 61 und 62 angebracht, deren nach innen liegende Seiten
63 und 6.I ebenfalls mit Bronzebacken ausgekleidet sind. Diese haben jedoch keine
Gewindegänge, sondern eine glatte Oberfläche mit entsprechend dem äußeren. Durchmesser
der Leitspindel 5 glatter Bohrung. Diese Führung wird nur beim Auswechseln .der
Leitspindel geöffnet und wider neu edngefähren.. Wenn die Führung aus der in Fig.
7 gezeigten geschlossenen Stellung heraus, geöffnet «erden soll, isst auf .den Knopf
65 zu drücken, hierbei schiebt sich ein Stellkhieber 66 nach unten und spreizt mit
den beiden Hebeln 67 und 68 über die Bolzen 69 und 70, die in den Schlitzen
7 1 und 72 gleiten, die Führungsschieber 6i und 62 nach außen. Über die Bolzen 73
und 74 sind die beiden Hebel 67 und 68 an den Stellr schieber 66 an.gelenkt.
Ein: Sperrstift 75 hält den Stel.lschieber 66 .in seiner jeweils eingestellten Lage
fest, indem er .in einen der beiden Schlitze 76 und 77 einrastet. Beim Verstellen
des Stellschiebers 66 ist der Sperrstift 75 durch Herunterdrücken vorher auszurasten.
Losgelassen schiebt er sich durch die Feder 78 wieder in einer der beiden Schlitze
76 und 77 hinein.
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In: Aden Fi:g. 8 und 9 ist im Schnitt und in der Draufsicht der Einsatz
8o für einen Brenner dargestellt, aus denen sich ergibt, daß für das Härten
einer
Gewindespindel die Düsen 8.r für den Austritt der Brennerflammen zweclkmäßigerweise
parallel, zu den Gewindegängen, angeordnet sind. Hierbei empfiehlt es sich, die
Reihen für die Austrittsdüsen 81 so vorzusehen, daß die Flammen in die Gewün@deau@ssparungen
hinein errichtet sind.
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Die Leitspindel. muß hierbei, also dieselbe Steigung wie Idas Arbeitsstück
haben, um sicherzustellen, @daß immer die Flammenreihen in die Giewindegänge hineingerichtet
sind.