DE19920163A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen ringförmiger Werkstücke durch Kaltumformen - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen ringförmiger Werkstücke durch KaltumformenInfo
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- B21H—MAKING PARTICULAR METAL OBJECTS BY ROLLING, e.g. SCREWS, WHEELS, RINGS, BARRELS, BALLS
- B21H1/00—Making articles shaped as bodies of revolution
- B21H1/06—Making articles shaped as bodies of revolution rings of restricted axial length
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen ringförmiger Werkstücke durch Kaltumformen mit der Aufgabenstellung, das Verfahren und die Vorrichtung schutzrechtlich so zu plazieren, dass es möglich ist, mit einem koordinierten Aufweitvorgang die produzierte Menge ringförmiger Werkstücke innerhalb gleicher bisher zur Verfügung stehender Zeiteinheiten zu vervielfachen. Die Erfindung löst die Aufgabe, durch ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kaltumformen mit Profilen versehener Werkstücke durch Aufweiten mehrerer Ausgangsringe zwischen einer profilierten Walze (2) und/oder einem mit komplementär dazu geformten Profil versehenen Walzdorn (1) auf dem die ringförmigen Werkstücke (5) mit einem, eine Relativbewegung zwischen Walze (2) und Walzdorn (1) erzeugenden, beweglichen Walzschlitten (8) oder Walzelement angeordnet sind, auf dem Profile (3) angeordnet sind, zwischen denen die Werkstücke (5) rotierend aufgenommen sind und die Profile (3) auf dem Walzdorn (1), der Walze (2) und der Meßrolle (6) in axialer Richtung sich wiederholend angeordnet sind.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kaltaufweiten ringförmiger Werkstücke durch
Kaltumformen, insbesondere zum Kaltwalzen, wahlweise mit Profilen versehener ring
förmiger Werkstücke, durch Aufweiten eines Ausgangsringes zwischen einer profilierten
Walze und einem mit komplementär dazu geformtem Profil versehenen Walzdorn, der auf
einem mit einer Relativbewegung zum Walzdorn arbeitenden Walzenschlitten angeordnet
ist, mit der Walze und/oder dem Walzdorn die Walzkraft zum rotierenden Aufweiten
eingeleitet und bis zum Erhalt des vorgesehenen Fertigmaßes weitergeführt wird sowie
eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens.
Es ist bekannt, mittels Verfahren zum Profilringkaltwalzen mit einem überwiegend tangen
tialen Werkstofffluß nach dem Prinzip Walze - Walzdorn ringförmige Werkstücke aus
Rohlingen herzustellen. Bei diesen Verfahren der Kaltumformung, auch bekannterweise
als Aufweitwalzen bezeichnet, werden die in der Regel durch eine spanende Formgebung
volumengenau hergestellten Rohlinge in den Spalt, der wahlweise profiliert ausgeführten,
rotierenden Werkzeuge aufgenommen. Durch eine kontinuierliche Walzspaltverringerung
zwischen Walze und Walzdorn wird das Werkstück durch tangentiale Reckung bei
gleichzeitig weitestgehend formtreuer Übertragung der Werkzeugprofile auf das
Werkstück aufgeweitet. Nach Abschluß der Umformung steht ein drehgenauer innen oder
außen profilierter rotationssymmetrischer Ring für eine Weiterbearbeitung zur
Verfügung.
Es sind aus der Schrift DE 16 02 666 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Pro
filieren von ringförmigen Werkstücken bekannt. Der Aufweit- und Profilierungsvorgang
erfolgt in einer geschlossenen Profilierungseinrichtung, in der mehrere derartige
Vorrichtungen nebeneinander vorgesehen sind. Die zu verformenden Werkstücke, hier
Ringe vorrangig für Kugellager, als Außen- und Innenringe ausgeführt, sind in den Profi
lierungsvorrichtungen eingeführt und werden in diesen während des Profilierungs- und
Aufweitvorganges in käfigartigen Führungen, teilweise durch Transportketten durch die
Vorrichtung bewegt. Das Verfahren und die zugehörige Einrichtung sind darauf gerichtet,
ein Profilieren ringförmiger Werkstücke in einer geschlossenen, mit Profilierungsgängen
versehenen Vorrichtungen durchzuführen. Die zu bearbeitenden Werkstücke sind dabei
radial und axial von der Vorrichtung umschlossen. Die Bearbeitung der Werkstücke in
diesen Vorrichtungen beschränkt sich weitestgehend auf sehr kleindimensionierte
Werkstücke. Das Verfahren sowie die Vorrichtung gestatten keinen frei ablaufenden Kalt
walzvorgang mit relativ zueinander verlaufenden Walzen und Walzdornen. Als Nachteil
dieser Vorrichtung ist zu erkennen, daß Walze und Walzdorn keine gelenkt zueinander
genau definierte Relativbewegung durchführen können. Die Walzdorne gemäß dieser
Lösung sind nur axial in Käfigen bzw. seitlichen Transportketten geführt.
Die DE 196 34 927 A1 stellt ein Verfahren zur gleichzeitigen Aufweitung von mindestens
einem Paar ringförmiger Rohlinge vor. Die Rohlinge sind aus metallischen Werkstoffen
gefertigt und werden durch eine Kaltumformung bis zum Erreichen einer bestimmten
Dicke der Wand und deren axialen Erstreckung kalt verformt. Dem Umformungsvorgang
werden dabei gleichzeitig zwei axial, stirnseitig aneinandergefügte Rohlinge zugeführt.
Zum Vermeiden unerwünschter Konturenveränderungen und Beeinträchtigung der Maßhal
tigkeit sowie einer Nachbearbeitung nach der Kaltumformung der fertiggeformten Ringe
sind an deren Stirnseiten Eindrehungen angeordnet, die beim paarweisen Zusammenfügen
der aneinander liegenden Stirnseiten eines Paares ein offenes kreisförmiges Profil
ausbilden. Die Eindrehungen sind dazu vorgesehen, die bei der Materialverdrängung im
Kaltwalzvorgang störend auftretenden Materialwülste aufzunehmen und durch ein
gewolltes Ausfüllen der Hohlräume nachteilige Maßabweichungen zu vermeiden. Die
erfindungsgemäße Lösung entsprechend der Schrift läßt die Möglichkeit eines mehr als
paarweisen Zusammenfügens von ringförmigen Rohlingen für den Walzvorgang erkennen,
ohne jedoch eine solche Lösung zu beanspruchen und im Prinzip zu offenbaren. Der
mitlesende Fachmann, der mit der Lösung einer solchen Aufgabe betraut ist, liest bei
Kenntnis der Schrift mit, daß ein mehrfaches Zusammenfügen von Ringen beim Kaltwalz
vorgang nur dann sinnvoll ist, wenn sie paarweise zusammengefügt, in einem durchgängig
verlaufenden Kaltwalzprozeß bearbeitet werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Kaltaufweiten ringförmiger
Werkstücke, insbesondere zum Kaltwalzen mit Profilen versehener ringförmiger
Werkstücke durch Aufweiten eines Ausgangsringes zwischen einer profilierten Walze und
einem mit komplementär dazu geformten Profil versehenen Walzdorn, der auf einem mit
einer Relativbewegung zum Walzdorn arbeitenden Walzenschlitten angeordnet ist, mit der
Walze und/oder dem Walzdorn die Walzkraft zum rotierenden Aufweiten eingeleitet und
bis zum Erhalt des vorgesehenen Fertigmaßes weitergeführt wird, sowie eine Vorrichtung
zum Durchführen des Verfahrens zu schaffen, mittels denen es möglich ist, mit einem
koordinierten Aufweitvorgang, die produzierte Menge ringförmiger Werkstücke innerhalb
gleicher bisher zur Verfügung stehender Zeiteinheiten zu vervielfachen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Kaltwalzen von ringförmi
gen Werkstücken, insbesondere einem Kaltumformen mit Profilen versehener ringförmiger
Werkstücke durch Aufweiten mehrerer Ausgangsringe zwischen einer profilierten Walze
und einem mit komplementär dazu geformten Profil versehenen Walzdorn, der auf einen,
eine Relativbewegung zwischen Walze und Walzdorn erzeugenden, beweglichen Walzen
schlitten angeordnet ist, und mit der Walze die Walzkraft zum rotierenden Aufweiten des
Werkstückes eingeleitet und bis zum Erhalt seines vorgesehenen Fertigmaßes weiter
geführt wird, wobei in axialer Richtung, parallel zueinander gerichtet, mehrere achsmit
ten- und maßgleiche ringförmige Werkstücke in dem resultierenden Spalt zwischen
Walzdorn und Walze, in Abstand zueinander gestellt, gleichzeitig in einem Aufweitvor
gang bearbeitet werden, gelöst. Dabei ist es für das Verfahren bezeichnend, daß zu dessen
Durchführung grundsätzlich nur ein Walzdorn und eine Walze erforderlich sind und die
Rohlinge in axialer Richtung nebeneinander in einem frei verlaufenden Aufweitvorgang,
in übereinstimmende Aufweitgrößen, gleichzeitig auf ihr vorgesehenes Fertigmaß gebracht
werden. Es ist im Sinne der Erfindung vorteilhaft, daß für die Durchführung des
Verfahrens grundsätzlich nur ein Walzdorn und eine Walze erforderlich sind, um die
Rohlinge in axialer Richtung nebeneinander in einem frei verlaufenden Arbeitsgang in
aufeinander abgestimmte Aufweitgrößen gleichzeitig auf ihr vorgesehenes Fertigmaß
gebracht werden. Dabei ist es erfindungsgemäß möglich, die Meßdaten mehrerer
Meßrollen, die unterschiedliche Profile aufweisen können, auszuwerten. Die Unterschied
lichkeit der Profile der Meßrollen ist deshalb möglich, da in einem Walzvorgang
ringförmige Werkstücke mit unterschiedlichen Profilausbildungen nebeneinander in einem
Umformvorgang hergestellt werden können.
Die Erfindung ist sinnvoll ausgebildet, wenn im Wirkbereich von Walze und Walzdorn,
die im Abstand zueinander angeordneten Werkstücke durch Stütz- und Distanzelemente
axial in ihren Abständen, parallel zueinander und in der radialen Erstreckung senkrecht
zur Walzdornmittenachse, geführt werden. In einer vorteilhaften Ausbildung der
Erfindung sind zum Einarbeiten asymmetrischer Ringquerschnitte in die radial nach innen
und nach außen gerichteten Flächen der ringförmigen Werkstücke, die Rohlinge, mit der
das Profil tragenden Seite, spiegelbildlich zueinander gerichtet. Die erforderliche Vorpro
filierung der Ausgangsringe mit asymmetrischen Querschnitten setzt eine entsprechende
richtungsorientierte Zuführung der Ausgangsringe voraus. Im Sinne der Erfindung sind
dabei Distanz- und Stützelemente vorgesehen, die zwischen den Werkstücken eingeordnet
sind, beim Aufweiten axiale Kraftkomponenten aufnehmen und die Ringe in ihrer genauen
Arbeitslage halten. Es ist eine vorteilhafte Ausführung der Erfindung, daß für ein
Aufweiten und Profilieren von mehr als zwei Werkstücken, die eine Profilierung tragende
Ringseite dem eingeordneten Stütz- und Distanzelement zur Justierung der axialen Winkel
lage des Ringes zur Mittenachse des Walzdorns zugewendet wird. Das Verfahren ist
weiterhin ausgebildet, wenn bei einer geradzahligen Anordnung ringförmiger
asymmetrisch zu profilierender Werkstücke, die ein profiltragenden Seiten der Ringe in
einer paarweisen Anordnung zueinander gerichtet werden und zwischen den einander
zugerichteten Seiten eines jeden Paares ein Stütz- und Distanzelement zur Aufnahme von
Querkräften eingeordnet wird. Vorteilhafterweise ist jedem aufzuweitenden ringförmigen
Werkstück eine Meßrolle in bekannter Funktionslage, mit den Umformvorgang aktiv
unterstützenden Funktionen, wie Aufnahme von Umformungskräften, zugeordnet.
Es ist eine vorteilhafte Ausbildungsform der Erfindung, wenn das Stütz- und Distanzele
ment als ringförmig erhabenes Profilteil ausgebildet, zwischen den durch die Werkstücke
bestimmten Profilgruppen auf der Walze sowie dem Walzdorn als Distanzelement vor
gesehen sind. Dabei sind die Erfindung fortführend, die Distanzelemente als Profilteile
ausgebildet, mittig zwischen den für die Werkstücke bestimmten Profilgruppen auf der
Walze, dem Walzdorn und der Meßrolle vorgesehen.
Eine vorteilhaft variable Ausgestaltung dieser Verfahrensmöglichkeit ist darin zu sehen,
daß ringförmige Werkstücke im Bereich der ringförmig erhabenen Distanzelemente neben
einander angeordnet sind und in einem Formgebungsvorgang umgeformt werden. Die für
die Durchführung des Verfahrens erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung zum Kalt
walzen von ringförmigen Werkstücken ist mit einer rotierenden Walze und einem
Walzdorn, bei dem die Walze für eine Relativbewegung zwischen Walze und Walzdorn
auf einem Walzenschlitten angeordnet ist, ausgebildet. Zwischen Walze und Walzdorn ist
das Werkstück rotierend aufgenommen. Auf dem Walzdorn und der Walze sind Profile
angeordnet, zwischen denen das Werkstück rotierend für die Durchführung des tangen
tialen Aufweitens aufgenommen ist. Die Profile sind auf dem Walzdorn und auf der
Walze, sich in axialer Richtung wiederholend, angeordnet. Die Wiederholungen der Profi
le sind in Weiterführung der Erfindung als nebeneinander verlaufende, sich wiederholende
Profilgruppen ausgebildet.
Eine vorteilhafte Ausführungsart der erfindungsgemäßen Lösung ist so gestaltet, daß die
Profilgruppen als in sich geschlossene Profile für paarig nebeneinander aufzuweitende
Werkstücke ausgebildet sind. Es ist vorteilhaft im Sinne der Erfindung, zwischen jedem
Profil einer Profilgruppe eine Stützfläche einzuordnen und mit einem Distanz- und Stütz
element in eine Wirkverbindung zu bringen. Eine Ausführungsform der Erfindung stellt
sinnvoll vor, daß das Stütz- und Distanzelement rotationssymmetrisch geformt, mit seiner
Umfangsfläche an der Stützfläche des Walzdorns anliegt und zwischen den Werkstücken
zum Eingreifen gebracht ist. Die Seitenflächen der Distanzstücke sind mit den Seiten
flächen der sich aufweitenden ringförmigen Werkstücke für deren axialer Führung zur
Anlage gebracht. Sinnvoll weitergebildet ist die Erfindung dadurch, daß die Seitenflächen
der Stütz- und Distanzelemente den mit einer größeren zur Seite in axialer Richtung
wirkenden Aufweitkraft beaufschlagten asymmetrischen Ringsektoren zugerichtet sind. Es
ist eine sinnvolle Ausbildung der Erfindung, daß die Profilelemente auf der Walze sowie
auf dem Walzdorn und der Meßrolle zu nah aneinander liegenden Profilgruppen
ausgebildet sind. Zwischen den auf diesen Profilgruppen angeordneten Werkstücken
greifen auf den Werkzeugen erhaben ausgebildete Distanzelemente ein. Gemäß dieser
Ausbildung der Erfindung ist es möglich, die Quererstreckung der Werkzeuge, wie Walze,
Walzdorn und Meßrolle, gering zu halten und mit dicht an dicht liegenden, nur durch das
Distanzelement axial geführte Werkstücke den Aufweitvorgang durchzuführen.
Durch das Einbringen eines sich mehrfach wiederholenden Profils oder sich wiederholen
der Profilgruppen, die in sich spiegelbildlich ausgebildet sind, werden beim Kaltwalzen
asymmetrischer Werkstücke auftretende Axialkraftkomponenten - F-axial - durch die sich
axial gegenüberliegende Profilierung in den Gruppen, gegeneinander nicht aufgehoben.
Die vorgesehenen Stützelemente dienen dazu, ungleiche, axial verlaufende Umformkräfte
aufzunehmen und die Werkstücke in genau axialer Richtung, in Bezug zu ihrer Lage zu
den Mittenachsen von Walze und Walzdorn zu halten. Es ist ein Vorteil der erfindungs
gemäßen Lösung, daß ein paarweises Walzen ringförmiger Werkstücke sich nicht auf die
Herstellung asymmetrisch ausgebildeter Werkstücke beschränken braucht, sondern bei ein
maliger Umrüstung der Maschine mit der Verwendung von entsprechenden Werkzeugen
auch gleichartig profilierte Werkstücke mit symmetrischem Querschnitt hergestellt werden
können. Die Ausbildungsart der erfindungsgemäßen Lösung läßt in ihren Ausgestaltungen
erkennen, daß es nach der Erfindung vorteilhaft möglich ist, nicht nur zwei, sondern vier
und mehr, auch im Bereich von ungeradzahligen Stückzahlen liegende Werkstückgrößen
zu fertigen. Eine sinnvolle Ausbildung der erfindungsgemäßen Lösung, daß in einem
Arbeitsgang in den Werkzeugen nebeneinander angeordnet, bei deren entsprechender
Profilierung Werkstücke unterschiedlicher Profilausbildung gleichzeitig gefertigt werden
können. So ist es möglich, in einem Aufweitvorgang ringförmige Werkstücke mit
schrägverlaufenden Innenprofilierungen, wie z. B. für Kegel-, Schrägrollen- oder Schräg
kugellager, und gleichzeitig Innen- oder Außenringe von Wälzlagern herzustellen. Als
wesentlich ist dabei zu erkennen, daß der Aufweitprozeß der unterschiedlich profilierten
Werkstücke zum gleichen Zeitpunkt beendet sein muß. Es ist vorteilhaft im Sinne der
Erfindung, die Meßrollen, wie bereits dargestellt, auch als arbeitsaktive, im Sinne der
Umformung, Mittel zu benutzen und dabei gleichzeitig Meßvorgänge auszuführen, die
darüber Aufschluß geben, inwieweit die Toleranzfelder eines jeden im gleichzeitigen
Aufweitprozeß bearbeiteten Werkstückes eingehalten werden. Dabei werden die Meßdaten
einer jeden im Verfahrensablauf beanspruchten Meßrolle ausgewertet. Jedem Meßrollen
weg wird ein Toleranzfeld für die Beendigung des Walzprozesses zugeordnet. Ein
Beendigen des Prozesses erfolgt dann, wenn
- 1. die Daten aller Meßrollenwege sich in dem jeweilig erforderlichen Toleranzfeld befinden oder
- 2. einer der Meßrollenwege die obere Toleranzgrenze des ihm zugeordneten Toleranz feldes erreicht hat.
Die Beendigung des Aufweitprozesses erfolgt dann durch ein Abschalten der Maschine.
Die Erfindung ist auch dann erfüllt, wenn in einer vorteilhaften Verfahrensdurchführung,
die steuerungsinterne Auswertung der Meßdaten grundsätzlich in einer vom Betreiber
bevorzugten Form unter Beachtung der vorstehenden Prämissen durchgeführt wird.
Die Erfindung kann vorteilhafterweise in der Wälzlagerfertigung Anwendung finden.
Erstmals besteht hier vorteilhafterweise die Möglichkeit, gleichzeitig mehrere, mit
asymmetrischen Querschnitten ausgebildete Werkstücke in einem Arbeitsgang durch
Kaltumformen herzustellen. Besonders zu bewerten ist dabei die Herstellung von Schräg
rollenlagern, Kegelrollenlagerungen u. a. Der Vorzug der erfindungsgemäßen Lösung liegt
darin, daß hier das Prinzip des freien Kaltumformens von ringförmigen Werkstücken
durch Aufweiten nicht verlassen werden muß. Als signifikant ist zu erkennen, daß die
Ausbildung des Verfahrens vorteilhaft darin gesehen werden kann, daß zwei voneinander
getrennte Rohlinge in einem Arbeitsgang zu zwei und mehr separaten Werkstücken
gefertigt werden können. Dazu werden die Rohlinge in mehrfache Profilierungen der
Walzdorne eingelegt und beim Aufweitvorgang durch mitlaufende, zwischengreifende
Stütz- und Markierungselemente lagegerecht geführt. Der Fachmann erkennt beim Lesen
der erfindungsgemäßen Lösung, daß hier wirtschaftliche Vorteile nicht nur in der Verviel
fachung der Stückzahlen pro Arbeitsgang gesehen werden können.
Im Bereich der Maschinenherstellung ergibt sich durch die vorteilhafte Einführung der
erfindungsgemäßen Lösung ein breites Anwendungsgebiet. War es bisher üblich, nur ein
Werkstück in einem Arbeitsvorgang frei zu walzen, so ist es jetzt gestattet, die Fertigung
von zwei und mehr Werkstücken in einem Arbeitsvorgang durchzuführen. Dem Fachmann
eröffnet sich die Möglichkeit, über den Einsatz langdimensionierter, wahlweise zwischen
gestützter Walzdorne eine Vielzahl von ringförmigen Werkstücken kalt zu verformen.
Dabei ist die Verwendung von einem Werkzeugsatz, Walze, Walzdorn, Meßrolle, erfor
derlich.
Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. In der
zugehörigen Zeichnung zeigen:
Fig. 1 die Vorrichtung zum Kaltumformen eines symmetrischen Werkstückpaares in
einer Draufsicht,
Fig. 1a die Vorrichtung zum Kaltumformen eines asymmetrischen Werkstückpaares in
einer Draufsicht mit Distanzelementen,
Fig. 2 die Vorrichtung nach Fig. 1a in entgegengesetzter axialer Asymmetrie der
Werkstücke, teilweise im Schnitt,
Fig. 3 die Vorrichtung zum Walzen eines Werkstückpaares mit eingeordneter Trenn
markierung,
Fig. 3a die Vorrichtung gemäß Fig. 3 ohne Kontaktbereich zwischen Distanzelement
und Werkstück mit Meßrollen und Distanzelementen,
Fig. 3b die Vorrichtung nach Fig. 2 mit mittig zwischen den Werkstücken angeord
netem Distanzelement und zur axialen Lagestabilisierung geformten Meßrollen.
Fig. 1 zeigt in einer schematischen Darstellung die Vorrichtung zur Durchführung des
Verfahrens in einer Draufsicht. Dabei ist ein Walzdorn 1 mit einer Walze 2 in eine
Wirkverbindung gebracht worden. Die Walze 2 ist mit einem Profilelement 3 versehen,
das paarweise zu Profilgruppen 3' zusammengeführt, auf der Walze 2 in symmetrischer
Lage SL1 eingearbeitet ist. In diese Profilelemente 3 sind die Werkstücke 5 eingesetzt.
Der Walzdorn 1 durchragt das Innere der ringförmigen Werkstücke 5 und wird mit der
Walzdornlagerung 4 in einer Relativbewegung zur Walze 2 gegen die auf einem
Walzschlitten 8 gelagerte Walze 2 bewegt. Mit der Rotationsbewegung der Walze 2 und
des Walzdorns 1 sowie durch die kontinuierliche Walzspaltverringerung werden die
ringförmigen Werkstücke 5 in eine rotierende Arbeitsbewegung versetzt und die
Umformungsarbeit des Aufweitens der Werkstückringe 5 ausgeführt. Die radiale Relativ
bewegung zwischen Walzdorn 1 und Walze 2 führt durch den tangentialen Materialfluß
zur einer Verringerung der Materialdicke der Werkstücke 5 und zu einer Durchmesser
vergrößerung bei gleichzeitiger formgetreuer Übertragung der Profile der Werkzeuge auf
die Werkstücke 5. Das Erreichen des Solldurchmessers der Werkstückringe 5 wird an der
Meßrolle 6 gemessen und der Aufweitprozeß beendet.
Zur Einhaltung der Werkstückgeometrie ist es erforderlich, die Werkstückringe 5 in
genau 90° zu den Längsmittenachsen SL2 der Werkzeuge 1; 2, Walze-Walzdorn, in ihrer
Arbeitslage zu halten. Dazu ist im Bereich der Walzdornlagerung 4, symmetrisch
zwischen den Profilelementen 3, ein Distanzelement 7 eingeordnet, das mit seinen Seiten
flächen 9 die inneren Seitenflächen der Werkstücke 5 führend berührt und ein Verkanten
der Werkstücke 5 in radialer Richtung und ihr Ausweichen in axialer Richtung unter
bindet. Das Distanzelement 7 ist so gelagert, daß es mit seiner Umlauffläche 14 der
linearen Arbeitsbewegung des Walzdorns 1, an dessen Stützfläche 10 anliegend, diesen
gleichzeitig gegen Durchbiegen stützend, folgt. Das Distanzelement 7 kann aus einem
rotationssymmetrischen Element bestehen, was gleichzeitig und gegenläufig mit dem Walz
dorn 1 umläuft oder auch ein nicht rotierendes Element sein, das geradlinig der linearen
Arbeitsbewegung des Walzdorns 1 folgt. Das Distanzelement 7 vermeidet eine
Richtungsänderung der Werkstücke 5 in axialer Richtung bzw. deren Verkanten, also der
Veränderung einer Winkelneigung der radialen Richtung der Werkstücke 5 zueinander
hin. Gemäß Fig. 1a ist an den Außenseiten der paarig angeordneten Werkstücke 5 jeweils
ein Distanzelement 7'' vorgesehen. Das Distanzelement 7'' verhindert ein Auseinander
driften bzw. Neigen der Werkstücke 5 aus der lotrechten Lage in Bezug auf die Mitten
achse SL4 des Walzdorns 1 bzw. der Walze 2 der Vorrichtung. Die Vorrichtung gemäß
dieser Ausführung ist vorteilhafterweise für die Herstellung von Werkstücken 5 mit
asymmetrischer Profilierung ihrer Ringquerschnitte geeignet. Es ist diskussionswürdig und
im Sinne dieser Ausführung richtig, bei der Bearbeitung ringförmiger Werkstücke 5 auf
das Einwirken von Stützelementen 7; 7'' insgesamt zu verzichten. Auch mit dieser Lösung
ist der erfindungsgemäße Gedanke entsprechend der Aufgabe vollständig erfüllt.
Fig. 2 zeigt die grundsätzliche Anordnung der Hauptarbeitselemente wie in Fig. 1 und 1a.
Dabei ist der Walzdorn 1 in einer gleichen Anordnung wie in Fig. 1 über einer Walze 2
angeordnet, die in gleicher Art ausgebildete Profilgruppen 3' aufweist. Der Walzdorn 1 ist
für die Herstellung asymmetrisch ausgebildeter Ringe 5 vorgesehen. Die Asymmetrie der
Ringe 5 ist so gebildet, daß sie beispielsweise für die Aufnahme von Kegelrollen,
Tonnenrollen oder Kugeln in Schrägkugellagern geeignet sind. In sinnvoller Weise ist der
Walzdorn 1 so geformt, daß die größeren Aufweitungen der Ringe 5 und damit die
erhöhte Umformarbeit auf der abgewandten Seite des Werkstückpaares vorgesehen ist.
Die Querschnittsfläche 11 der im Schnitt dargestellten Werkstücke 5 zeigt den größer auf
zuweitenden Ringsektor 12. Der mit der Lösung einer solchen Aufgabe betraute Fachmann
erkennt, daß durch die partiell erhöhte Umformungsarbeit die Belastung im Ringsektor 12,
die Werkstücke 5 an ihrem frei drehenden, der Stelle Walzdorn 1 - Walze 2 gegenüber
liegenden Bereich, sich mit ihren Seitenflächen 9' zueinander neigen würden. Dieser stö
renden Beeinflussung entgegenarbeitend ist ein Distanzelement 7' in der Art des Distanz
elementes 7 aus Fig. 1 in gleicher Art und Weise eingearbeitet. Das Distanzelement 7'
stützt mit seinen Seitenflächen 9 die Seitenflächen 9' der Werkstücke 5 und bewahrt sie
führend und stützend vor einer Neigung, die durch den erhöhten Arbeitsdruck des Walz
dorns 1 im Bereich des Ringsektors 12 hervorgerufen werden würde. Aus der Sicht gemäß
Fig. 2 ist zu erkennen, daß bei einer bewußt gewählten paarigen Anordnung der Werk
stücke 5 miteinander abgewandten Ringsektoren 12 die Anordnung eines Distanzelemen
tes 7 in die Distanz zwischen den Werkstücken 5 des jeweiligen Werkstückpaares ausrei
chend ist. Entgegen der Ausbildung gemäß der Fig. 1a können asymmetrisch ausgebildete
ringförmige Werkstücke 5 ihre senkrecht zu den Mittenachsen SL3; SL4 gelagerte radiale
Erstreckung axial nach außen nicht verlassen. Deshalb erübrigt sich bei der Ausbildung
gemäß Fig. 2 die Anordnung von Distanzelementen 7'' an den äußeren Seiten des
Werkstückpaares.
Eine Ausführungsart der Erfindung mit veränderten Verfahrensparametern ist in der
Vorrichtung gemäß Fig. 3 dargestellt. Demgemäß sind die Profilelemente 3 auf der
Walze 2 zu nah aneinander liegenden Profilgruppen 3' ausgebildet, die zwischen sich ein
Distanzelement 13 aufweisen. Der Walzdorn 1 und die Meßrolle 6 sind in einer dem
Walzdorn 1 kongruenten Form ausgebildet. In diesem Falle werden für eine paarweise
Herstellung ringförmiger Werkstücke 5 zwei Rohlinge zwischen Walzdorn 1 und Walze 2
eingesetzt, die zwischen den Distanzelementen 7'' in ihrer seitlichen Lage und Ausrich
tung fixiert werden. Dabei läuft das Distanzelement 13 genau mittig entsprechend der
axialen Erstreckung des Werkstückes 5 auf den Werkzeugen. Gemäß der vorliegenden
Ausführungsart der Erfindung ist das Distanzelement 13 auf den Werkzeugen 5 angeord
net. Es bildet auf den Profilen 3 der Walze 2 des Walzdorns 1 und der Meßrolle 6 ein auf
dem Profil 3 erhabenen ringförmigen Teil. In diesem Fall ist das Distanzelement 13 mittig
zwischen den Profilen 3 einer Profilgruppe 3' eingegliedert, wobei die Distanzelemente 13,
sich radial annähernd, zwischen den Werkstücken 5 eingeordnet sind. Durch diese Anord
nung des Distanzelementes 13 auf allen Werkzeugen 1; 2 einschließlich der Meßrolle 6 ist
eine in axialer Richtung genaue Führung der Werkstücke 5 beim Aufweiten gewährleistet
und ein ungewolltes seitliches Ausweichen des Werkstoffes in Form einer Balligkeit oder
eines Fischmauls unterbunden. Die erfindungsgemäße Ausführung gestattet es, aus zwei
Rohlingen in den durchgehend geführten kontinuierlichen Arbeitsgang ein Paar gleichartig
gestalteter ringförmiger Werkstücke 5 zu erzeugen. Der Walzvorgang erfolgt adäquat zur
Verfahrensführung gemäß Fig. 1 mit dem Unterschied, daß keine mittig geführte Stützvor
richtung erforderlich ist. Gemäß der Darstellung in der Fig. 3a liegt die Unterscheidung
nach Fig. 3 auch darin, daß kein Werkstückkontakt zu äußeren Distanzelementen 7''
vorhanden ist. Gemäß dieser Ausführung übernimmt die Meßeinrichtung zugleich die
Aufgabe einer axialen Lageabstützung. Bei der Ausführung gemäß der Fig. 3b wird in
einer weiteren Ausbildungsart die Meßrolle 6 für die axiale Lagestabilisierung der
Werkstücke 5 verwendet. Das mittig zwischen den Werkstücken 5 angeordnete Distanz
element 7 dient gemäß der Ausführungsart ausschließlich der Dornabstützung gegen ein
Durchbiegen.
1
Walzdorn
2
Walze
3
Profilelement
3
' Profilgruppe
4
Walzdornlagerung
5
Werkstück
6
Meßrolle
7
;
7
';
7
'' Distanzelement
8
Walzschlitten
9
;
9
' Seitenfläche
10
Stützfläche
11
Querschnittsfläche
12
Ringsektor
13
Distanzelement
14
Umlauffläche
Claims (15)
1. Verfahren zum Kaltwalzen von ringförmigen Werkstücken, insbesondere zum Kaltum
formen mit Profilen versehener Werkstücke, durch Aufweiten mehrerer Ausgangs
ringe zwischen einer profilierten Walze und/oder einem mit komplementär dazu
geformten Profil versehenen Walzdorn, auf einem, eine Relativbewegung zwischen
Walze und Walzdorn erzeugenden beweglichen Walzschlitten angeordneten
Walzdorn, wobei mit der Walze und dem Walzdorn die Walzkraft zum rotierenden
Aufweiten eingeleitet und bis zum Erhalten des vorgesehenen Fertigmaßes
weitergeführt wird, und in axialer Richtung parallel zueinander gerichtet, mehrere
achsmitten- sowie maßgleiche, ringförmige Werkstücke zwischen dem Spalt Walz
dorn-Walze in Abstand zueinander gestellt, gleichzeitig in einem Aufweitvorgang
hergestellt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die im Wirkbereich
Walze-Walzdorn in Abständen zueinander eingeordneten Werkstücke durch Stütz-
und Distanzelemente axial in ihren Abständen parallel zueinander und in der radialen
Erstreckung senkrecht zur Walzdornmittenachse geführt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einarbeiten
asymmetrisch umlaufender Profilierungen in die radial nach innen und nach außen
gerichteten Flächen der ringförmigen Werkstücke die Ausgangsringe mit ihrer für das
Profil tragend vorgesehenen Seite, zueinander gerichtet, Stütz- und Distanzelemente
zwischen sich aufnehmend, für das Aufnehmen einseitig beim Aufweiten wirkender
Kräfte angeordnet werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für ein Aufweiten
und Profilieren von mehr als zwei Werkstücken, die eine Profilierung tragende
Ringseite dem Stütz- und Distanzelement zur Justierung der axialen Winkellage der
Ringe zur Mittenachse des Walzdorns zugewendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 und einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß bei einer geradzahligen Anordnung ringförmiger, asymmetrisch
zu profilierender Werkstücke die ein Profil tragenden Seiten der Ringe in einer
paarweisen Anordnung zueinander gerichtet werden und zwischen den einander
zugewendeten Seiten jedes Paares ein Stütz- und Distanzelement eingeordnet wird.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jedem
aufzuweitenden ringförmigen Werkstück eine Meßrolle in bekannter Funktionslage
zugeordnet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßrollen in der
gleichen Profilausbildung angeordnet werden, welche die Werkzeuge Walze und
Walzdorn aufweisen, wobei in die Profile der Meßrolle die Werkstücke zur
Aufnahme von Axial- und Radialkräften führend und formend eingeordnet werden.
8. Vorrichtung zum Kaltwalzen von ringförmigen Werkstücken (5) mit einer rotierenden
Walze (2) und einem beweglichen Walzdorn (1), der auf einen eine Relativbewegung
zwischen Walze (2) und Walzdorn (1) erzeugenden beweglichen Walzschlitten (8)
oder Walzelement angeordnet ist, auf denen Profile (3) angeordnet sind, zwischen
denen das Werkstück (5) rotierend aufgenommen ist, und die Profile (3) auf dem
Walzdorn (1) und auf der Walze (2) und der Meßrolle (6), in axialer Richtung sich
wiederholend, angeordnet sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wiederholungen
der Profile (3) als nebeneinander verlaufende Profilgruppen (3') ausgeführt sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Profil
gruppen (3') als Profile (3) paarig nebeneinander aufzuweitender Werkstücke (5)
ausgeführt sind und zwischen jeder Profilgruppe (3') eine auf dem Walzdorn (1)
eingeordnete Stützfläche (10) eingeschlossen ist, die mit einem Stütz- und Distanz
element (7) in eine Wirkverbindung gebracht ist.
11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das
Stütz- und Distanzelement (7) rotationssymmetrisch geformt, mit seiner Umlauf
fläche (14) an der Stützfläche (10) anliegend, zwischen den Werkstücken (5) zum
Eingreifen gebracht ist, und seine Seitenflächen (9) mit denen der sich aufweitenden
ringförmigen Werkstücke (5), für deren axialer Führung, zur Anlage gebracht sind.
12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die
Seitenflächen (9) der Stütz- und Distanzelemente (7) den mit einer größeren
Umformarbeit beaufschlagten asymmetrischen Ringsektoren (12) zugerichtet sind.
13. Vorrichtung nach den Ansprüchen 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die
Seitenflächen (9) der Stütz- und Distanzelemente (7) den mit einer größeren
Umformarbeit beaufschlagten asymmetrischen Ringsektoren (12) abgewandt sind.
14. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß Stütz- und Distanz
elemente (7') als ringförmig, erhabenes Profilteil ausgebildet, zwischen den für die
Werkstücke (5) bestimmten Profilgruppen (3') auf der Walze (2) sowie dem
Walzdorn (1), als Distanzelement (13) arbeitend, vorgesehen sind.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzele
mente (13), als Profilteile ausgebildet, mittig zwischen den für die Werkstücke (5)
bestimmten Profilgruppen (3') auf der Walze (2), dem Walzdorn (1) und den
Meßrollen (6) vorgesehen sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19920163A DE19920163A1 (de) | 1999-04-28 | 1999-04-28 | Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen ringförmiger Werkstücke durch Kaltumformen |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19920163A DE19920163A1 (de) | 1999-04-28 | 1999-04-28 | Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen ringförmiger Werkstücke durch Kaltumformen |
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Publication Number | Publication Date |
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ID=7906719
Family Applications (1)
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DE19920163A Withdrawn DE19920163A1 (de) | 1999-04-28 | 1999-04-28 | Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen ringförmiger Werkstücke durch Kaltumformen |
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