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Verfahren und Vorrichtung zum Profilieren von Werkstücken
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Profilieren hohler Werkstücke, bei dem das Werkstück lose auf einen massiven Dorn aufgesteckt wird, der an beiden Seiten herausragt, und Dorn und Werkstück zwischen relativ gegeneinander sich bewegenden Flächen abgerollt werden.
Bei einem bekannten Verfahren dieser Art (z. B. nach der USA-Patentschrift Nr. 1, 026, 983) ruht der Dorn in Lagern oder ist (z. B. nach der USA-Patentschrift Nr. 899, 436) zwischen Rollen gelagert, so dass die Achse des Dornes relativ zu den Walzen stationär bleibt. Das Einführen neuer Werkstücke ist sehr zeitraubend und daher für eine Serienfabrikation sehr störend.
Es ist das Ziel der Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, bei dem die auf den Dorn aufgesteckten Werkstücke in rascher Folge durch die Walzen hindurchgeführt werden können. Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass zur Formgebung zwei Flächen herangezogen werden, die miteinander einen konvergierenden Spalt bilden und mit Geschwindigkeiten sich relativ gegeneinander bewegen, die eine Resultierende in Richtung der Spaltkonvergenz ergeben, und dass Werkstück und Dorn in den Spalt eingeführt, von den konvergierenden Flächen erfasst und durch den Spalt hindurchgezogen werden, wobei die Enden des Dornes die erste Fläche berühren und das Werkstück mit dem Dorn und der zweiten Fläche in Berührung steht.
Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist versehen mit einem Dorn, der durch eine Höhlung eines Werkstückes steckbar ist, mit einer Vorrichtung, welche die beiden Enden des Dornes abstützt, mit einer Profilierfläche, die an der andern Fläche des Werkstückes anliegt, und mit einer Vorrichtung zum Hindurchdrehen der Werkstückwand zwischen Dorn und Profilierfläche. Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Stützvorrichtungen für die Dornenden aus nur je einer Lagerfläche bestehen, an denen die Dornenden abrollen und die zusammen mit der Profilierfläche einen Spalt bilden, den der Dorn und das Werkstück während des Walzens durchschreiten.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform sind die Profilier- und Lagerflächen die Oberflächen von Rollen, wie dies an sich bereits in der obgenannten Literatur vorgeschlagen ist.
Die Erfindung ist im folgenden an Hand von beispielsweisen Ausführungsformen näher erläutert, die in den Zeichnungen veranschaulicht sind. In den Zeichnungen zeigen : Fig. 1 eine erfindungsgemässe Vorrichtung teils in Vorderansicht, teils im Schnitt, Fig. 2 eine Seitenansicht der Vorrichtung nach Fig. 1, Fig. 3 eine Vorderansicht einer zweiten Ausführungsform, Fig. 4 teils in Vorderansicht, teils im Schnitt eine dritte Ausführungsform, Fig. 5 eine Seitenansicht der Vorrichtung nach Fig. 4, Fig. 6 eine Seitenansicht einer andern Ausführungsform, Fig. 7 eine Seitenansicht einer fünften Ausführungsform, Fig. 8 in schematisierter schaubildlicher Darstellung eine weitere Ausführungsform, Fig. 9 eine Teilansicht einer andern Ausführungsform und Fig. 10 eine der Fig. 4 entsprechende Ansicht einer Maschine, bei welcher der in Fig.
9 erläuterte Grundgedanke angewendet ist.
In den Fig. 1 und 2 sind zwei Walzen-10 und 12-übereinander angeordnet, die einen Spalt
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--14- abgrenzen. Die Walzen sind in entgegengesetztem Drehsinn antreibbar. Das Werkstück --16-- ist ein Ring, in dessen Hohlraum sich ein Dorn --18-- befindet. Die Walze --12-- ist breiter als der Ring und die Enden des Domes--18--ragen über den Ring --16-- heraus und liegen auf den End-Ringzonen der Walze --12-- auf. Die Walze--10--ist schmäler als die Walze --12-- dargestellt, was aber unwesentlich ist. Die Walze --12-- besitzt im Umfang eine Nut-20--, um den Ring --16-- aufzunehmen.
Die Walzen sind so bemessen und werden mit solchen Relativgeschwindigkeiten angetrieben, dass beim Zuführen des Werkstückes-16-und seines Dornes --18-- zum Spalt --14-- diese erfasst, in den Spalt hineingezogen und durch ihn hindurchgeführt werden. Die Abmessungen und
Geschwindigkeiten werden nicht besprochen, da diese grundsätzlich bekannt sind.
Der Ring wird zu der ihm von der Walze-10-und/oder dem Dorn --18-- aufgedrückten
Gestalt verformt. Die Walze --10-- ist wie in der Darstellung kegelstumpfförmig, so dass der Ring mit einer komplementären äusseren Oberfläche geformt wird.
Die gleichen Ergebnisse können durch eine Teilung der Walze --12--. wie in Fig. 3 dargestellt, erzielt werden.
In den Fig. 4 und 5 ist eine Walze --22-- hohl ausgebildet, und die zweite Walze --24-- ist in ihrem Hohlraum untergebracht. Ein Spalt --23-- wird von der Innenfläche der Walze-22- und der Aussenfläche der Walze--24--begrenzt. Das Werkstück-26-rückt mit dem in ihm enthaltenen Dorn --28-- zum Spalt vor. Die Walze --22-- ist topfförmig und mittels einer Welle - -30-- antreibbar, die mit einer ihrer Stirnwände --32-- fest verbunden ist. Die Walze-24ist auf einer in einem Stützlager --36-- gelagerten Welle --34-- angebracht.
Hier wird die
Verformung des Werkstückes --26-- zur Ausbildung eines äusseren Bundes --38-- und einer inneren Ausnehmung --40-- gezeigt, um darzustellen, welche Arbeit ausgeführt werden kann.
Gemäss Fig. 6 umgibt der Ring --41-- die Walze --24--, die sich ihrerseits wie gemäss den Fig. 4 und 5 im Hohlraum der Walze --22-- befindet. In diesem Falle ist alles, was erforderlich ist, eine geeignete Einstellung der Walzengeschwindigkeit, um zu gewährleisten, dass das Werkstück - die erforderliche Anzahl von Durchgängen durch die Verengung ausführt. Bei einem geeigneten Werkstück --41-- kann das Endprodukt durch Ausweitung mit der Innenfläche der Walze --22-- in innige Berührung gebracht werden, so dass der äussere Umriss des fertigen Erzeugnisses streng vorgeschrieben ist.
Die gleiche Art der Anordnung ist mit zwei aussen abgestützten Walzen möglich, wie in Fig. 7 gezeigt wird.
Bei den angeführten Beispielen wird das Werkstück entweder in einer Ausnehmung in einer Walze aufgenommen oder es umgibt eine Walze. Es ist auch möglich, das Werkstück in einer Ausnehmung im Dorn aufzunehmen. Ein derartiger Fall ist in Fig. 8 dargestellt, wo der Dorn-46-hanteiförmig ausgebildet und eine Endscheibe zur Einführung eines Werkstückes --47-- abnehmbar ist. Die Endscheiben des Dornes --46-- sitzen auf einer Walze --48-- auf und vermitteln einen Druck auf eine Walze-49-, die keine Ausnehmungen aufweist.
Um ein Endprodukt mit dem genau benötigten Durchmesser unter Verwendung der oben dargestellten Methoden zu erhalten, ist es erforderlich, mit einem vorbereiteten rohen Werkstück zu beginnen, und alle Rohteile einer Serie müssen fast identisch in Gewicht und in den Ausmassen sein.
Diese Vorbereitung schliesst gewöhnlich eine maschinelle Bearbeitung ein, was in gewisser Hinsicht eine Beeinträchtigung bedeuten kann.
Bei einem Ring sind gewöhnlich der Aussen- und Innendurchmesser die wesentlichen Masse. Es ist meistens nicht schwierig, die Längenabmessungen genau herzustellen, da ein Fertigschleifen zur Verkleinerung des Ringes auf seine Axialgrösse leicht ausführbar ist.
Bei der Anordnung nach Fig. 9 wird der Aussendurchmesser des Ringes --54-- auf das erforderliche Mass durch Einlegen des Ringes in einen Kaliberring--56--gebracht, dessen Innendurchmesser gleich gross wie der Aussendurchmesser des Werkstückes ist und aus einem, im Vergleich zum Material des Werkstückes sehr harten Material, z. B. aus Wolframkarbid, besteht, wenn die Werkstücke aus weichem Stahl bestehen.
Der Kaliberring --56-- mit dem in seinem Hohlraum befindlichen Werkstück-54-wird zwischen die inneren und äusseren Walzen-58, 60- eingeführt, wobei sich ein Dorn-62zwischen der äusseren Oberfläche der Innenwalze-58-und der inneren Oberfläche des Werkstückes - wie in Fig. 6 befindet, wie es bei festen und nebeneinanderliegenden Walzen bei der Anordnung nach Fig. 7 der Fall ist. Hiebei stellt natürlich das Trennen des fertigen Werkstückes von dem Kaliberring ein Problem dar. Wenn es die Beschaffenheit des Erzeugnisses erlaubt, kann der
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Aussendurchmesser konisch sein, und ein Gleitmittel wird zur Erleichterung der Trennung zwischen die angrenzenden Oberflächen eingebracht.
Wenn keine Verjüngung zur Trennung anwendbar ist, kann das
Material des Kaliberringes so gewählt werden, dass die verschiedenen Ausdehnungskoeffizienten von
Kaliberring und Werkstück bei der Abkühlung oder Erwärmung eine zur Trennung ausreichende
Lockerung des fertigen Werkstückes bewirkt. Die Abkühlung kann der naturbedingten, auf die
Verformung des Werkstückes zurückzuführenden Erwärmung folgen oder es kann vor oder während der
Bearbeitung erwärmt werden. Schliesslich könnten, was aber nur selten notwendig sein wird, der
Kaliberring und das eingeklemmte Erzeugnis zur Erleichterung der Trennung gemeinsam erwärmt oder abgekühlt werden.
Eine Trennung in Längsrichtung auf diese Weise kann nur erfolgen, wenn die einander berührenden Oberflächen sich nicht übergreifen. So ist eine Trennung in Längsrichtung möglich, wenn das vom Kaliberring auf das Werkstück aufgedrückte Profil konisch oder abgestuft ist. Wenn andere
Profile geformt werden, die ein Übergreifen bewirken, kann der Kaliberring z. B. wie ein Fass zerlegbar ausgebildet werden. Selbstverständlich wird diese Vorrichtung nur dann kommerziell brauchbar sein, wenn der Wert des fertigen Erzeugnisses gross genug ist, die Kosten des zerlegbaren Kaliberringes und der zum Zerlegen und Wiederzusammensetzen erforderlichen Bedienung aufzuwiegen.
Gewöhnlich wird der Rohling für das Werkstück so gewählt, dass das überschüssige Metall vorhanden ist. Um zu gewährleisten, dass der Metallüberschuss nach einer Seite fliesst, kann der Dorn mit einer Schulter zum Übergreifen und Anstossen an eine Ringfläche des Ringes ausgebildet werden, wobei das überschüssige Metall in den offenen Zwischenraum auf der gegenüberliegenden Seite zwischen Dorn und Ring gedrückt wird. Das überschüssige Material kann durch einen sehr einfachen Arbeitsgang entfernt werden.
Die innere Oberfläche des Kaliberringes kann konisch oder sogar in Axialrichtung abgestuft oder auf andere Weise profiliert sein, damit das Werkstück aus dem Ring herausgenommen werden kann. In ähnlicher Weiöe kann der das Werkstück berührende Teil des Domes konisch oder in Axialrichtung abgestuft sein. Ausserdem kann die Innenfläche des Ringes mit geeigneten Einkerbungen in der Richtung des Umfanges ausgebildet werden, so dass, wenn das Metall des Werkstückes in die Einkerbungen gepresst wird, Getriebezähne od. dgl. geformt werden. Tatsächlich eignen sich die bei den üblichen Verzahnungen auftretenden Winkel hervorragend für die Verwendung des erfindungsgemässen Verfahrens und der Vorrichtung zur Herstellung von Ringen mit an ihrem Umfang angeordneten Getriebezähnen.
Fig. 10 stellt einen von vielen möglichen Fällen von Abänderungen, u. zw. eine Abänderung der Vorrichtung nach den Fig. 4 und 5 zur Anwendung des an Hand von Fig. 9 erläuterten Gedankens, dar.
Bei dieser Vorrichtung ist ein Kaliberring --560-- zwischen der Walze --32-- und dem Werkstück eingelegt. Es wird beabsichtigt, ein Walzenlager mit einer inneren konischen Verjüngung herzustellen. Das Werkstück-26-ist in seiner fertigen Gestalt im Schnitt dargestellt. Der rechts von der strichlierten Linie-301-befindliche Teil ist an dem fertigen Werkstück nicht mehr vorhanden, weil er maschinell abgenommen wird. Der Dorn--28--ist mit einem an den Kaliberring --560-- stossenden Flansch-302-ausgebildet. Der den Flansch --302-- tragende Teil des Domes ist mit dem Rest des Domes abnehmbar verbunden, um das Aufbringen und Abnehmen des Werkstückes auf den bzw. von dem Dorn zu ermöglichen.
Die strichlierte Linie --300-- zeigt den Querschnitt des ursprünglich in die Maschine eingeführten ringförmigen Rohlings.
Praktisch wurde gefunden, dass bei guter Schmierung der Teile das Endprodukt leicht aus dem Kaliberring--560--entnommen werden kann, sogar wenn der äussere Umfang des Werkstückes zylindrisch ist.
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