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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Rotationskörpern, die über deren Länge unterschiedliche Durchmesser aufweisen, bei dem unter Dehnung der Rohlinge örtlich ein die Fliessgrenze des Materials des Rohlings übersteigender Druck ausgeübt und durch umlaufende Nuten, Gewinde oder Abstufungen des Durchmessers eingedrückt werden.
Bei den bisher bekannten derartigen Verfahren wurden meist zwei parallel verlaufende Druckzonen verwendet, zwischen denen der Rohling bearbeitet wird. Dazu werden meist zwei mit Profilrippen versehene gegenläufig antreibbare Walzen verwendet, zwischen denen ein Walzenspalt verbleibt. Die Rohlinge werden dabei im wesentlichen quer zu den meist um einen kleinen Winkelbetrag gekreuzt angeordneten Walzen durch den Walzenspalt bewegt, wodurch sich der Nachteil einer nahezu schlagartig einsetzenden und nur sehr kurz dauernden Einwirkung der durch die Profilrippen bestimmten Druckzone ergibt.
Weiters wurde zum Herstellen von Gewindebolzen auch schon vorgeschlagen, den Rohling zwischen zwei parallel verlaufenden Druckzonen, die durch auf einer Walze und einer mit dieser zusammenwirkenden Gegendruckfläche angeordneten Profilrippen bestimmt sind, zu verformen. Damit lässt sich aber mangels einer Nachstellmöglichkeit der Gegenfläche zur Walze über längere Zeit keine genügende Genauigkeit bei den fertigen Rotationskörpern erzielen.
Durch die DE-PS Nr. 84493 wurde ein Stauchwalzverfahren bekannt, bei dem ein Rohling in einer durch zwei gegeneinander bewegbare Platten gebildeten Matrize, die bei eingelegtem Rohling diesen teilweise umgebende Hohlräume aufweist, die in das Material des Rohlings bei der Verschiebung der Platten unter Druck fliesst, aufweist. Dabei grenzen die Stirnseiten des Rohlings zu dieser parallel verlaufenden Wand des Hohlraumes der Matrize an, so dass das Längenwachstum des Rohlings bei seiner Bearbeitung begrenzt ist.
Unter anderem ist es mit diesem Verfahren möglich, aus einem zylindrischen Rohling eine Schraube samt einem einen grösseren Durchmesser als der Schaft aufweisenden Kopf herzustellen, wobei das Material des Rohlings unter anderem in die den Gewinderippen entsprechenden, gegen die Achse des Rohlings geneigt verlaufenden Rillen der Matrize gedrückt wird bzw. in diese hineinfliesst.
Weiters wurden durch die CH-PS Nr. 114727 und die US-PS Nr. 3, 208, 257 Einrichtungen für das Fliessumformen von Rohlingen bekannt, bei denen der Rohling zwischen zwei mit Profilrippen versehenen Walzen behandelt wird, wobei zum Einarbeiten längerer Abschnitte mit vermindertem Durchmesser pfeilartig zusammenlaufende Rippen vorgesehen sind, bei denen der Spitzenbereich der beiden zusammengehörigen Rippen in einer sich von der Mantelfläche der Walze allmählich erhebenden Kante ausläuft, die wie eine Spitze in den Rohling eindringt bzw. dessen Material nach beiden Seiten wegdrängt. Die beiden Walzen sind dabei gleich ausgebildet und so justiert, dass bei der gegenläufigen Drehung der beiden Walzen die Spitzen der Rippen gleichzeitig auf den im Spalt zwischen den beiden Walzen gehaltenen Rohling einwirken.
Mit dieser Einrichtung ist zwar die Herstellung von Drehkörpern mit abgestuften Durchmesserbereichen, nicht aber die Herstellung von Gewinden möglich. Ausserdem ergibt sich bei dieser bekannten Lösung der Nachteil, dass die Justierung der gegenseitigen Lage der Walzen sehr schwierig ist, es zu einer ungleichmässigen Belastung der beiden Walzen kommen kann, die naturgemäss zu einem ungleichen Verschleiss und damit zu einer Beeinträchtigung der Qualität der fertigen Rotationskörper im Hinblick auf die Masshaltigkeit und die Oberflächengüte kommt. Weiters ergeben sich auch durch plötzliche Erhöhungen der Belastung der Walzen zu dem Zeitpunkt, zu dem die Kanten der Spitzenbereiche der Rippen der beiden Walzen in den Rohling einarbeiten, Probleme im Hinblick auf die Abstützung der Rohlinge im Walzenspalt.
Durch die Neigung der pfeilartig zusammenlaufenden Rippen gegen eine Senkrechte zur Längsachse der Rohlinge, wird zwar die Einleitung des Fliessumformers etwas erleichtert, doch hängt die mögliche Neigung der Rippen von der Erstreckung des Bereiches des fertigen Rotationskörpers ab, der einen verminderten Durchmesser aufweisen soll. Für die Herstellung schmaler umlaufender Nuten oder von Gewinden sind die in Pfeilform ausgebildeten Rippen, wobei die einander entsprechenden Rippen der beiden Walzen stets parallel verlaufen, nicht geeignet.
Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile der bekannten Verfahren zu vermeiden und ein Verfahren vorzuschlagen, das universell für die Herstellung unterschiedlich geformter Rotationskörper geeignet ist und bei dem ein allmählicher Einsatz des Druckes möglich ist.
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Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass der Rohling zwischen zwei einander kreuzen- den Druckzonen bearbeitet wird, wobei die Druckzonen relativ zueinander bewegt werden und der
Rohling in Abhängigkeit von der sich durch die Kreuzungspunkte bei der Relativbewegung der
Druckzonen ergebenden Linie und den herzustellenden Durchmesseränderungen in deren axialer Richtung bewegt wird.
Durch die Relativbewegung der einander kreuzenden Druckzonen und der Führung der Rohlinge ist es möglich, aus diesen Rotationskörper beliebiger Gestalt herzustellen, wobei auch eine längere Einwirkdauer der Druckzonen auf den Rohling und eine allmähliche Steigerung des auf diesen ausgeübten Druckes möglich ist. Weiters wird durch diese Massnahmen auch sichergestellt, dass auch bei der Herstellung schmaler umlaufender Nuten des Materials des Rohlings durch die axiale Bewegung des Rohlings in bezug auf die durch die Kreuzungspunkte der Druckzonen bestimmte Linie angeregt wird, in einer bestimmten Richtung zu fliessen, wodurch die Einleitung des Fliessens des Materials wesentlich erleichtert wird.
Für die Herstellung von Rotationskörpern mit umlaufenden Rillen kann zweckmässigerweise vorgesehen sein, dass die Rohlinge im wesentlichen parallel zum Verlauf der sich bei der Relativbewegung der Druckzonen ergebenden Kreuzungspunkte der Druckzonen bewegt werden.
Für die Herstellung von Rotationskörpern mit spiralig verlaufenden Rillen, wie z. B. Gewinde, kann dagegen vorgesehen sein, dass die Rohlinge in einem dem Steigungswinkel der herzustellenden spiralig verlaufenden Rille entsprechenden Winkel zu der dem geometrischen Ort der Kreuzungspunkte der Druckzonen während deren Relativbewegung entsprechenden Linie bewegt werden, wobei zur Herstellung von Gewinden vorzugsweise ein den Aussendurchmesser des gewünschten Gewindes aufweisender Rohling verwendet wird.
Bei Gewinden, insbesondere Trapezgewinden od. dgl., ergibt sich bei Verwendung von den Aussendurchmesser aufweisenden Rohlingen der Vorteil, dass das Material nicht die Gewindeflanken hinauffliessen muss, um die Gewinderippen vollständig aufzubauen, was unter Umständen zu einer Überbeanspruchung des Materials und zu Rissbildungen an der Mantelfläche der Gewinderippen führen kann, sondern nur axial fliessen kann, wodurch gewährleistet ist, dass die Gewinderippen aus vollem Material bestehen und keine von nach aussen verdrängtem Material überdeckte Hohlräume bzw. Risse aufweisen kann.
Für die Herstellung von Rotationskörpern mit mindestens zwei Abschnitten mit unterschiedlichen Durchmessern ist es dagegen vorteilhaft, wenn die einander kreuzenden Druckzonen zumindest abschnittweise schmäler als der herzustellende, einen kleineren Durchmesser aufweisende Abschnitt des herzustellenden Rotationskörpers sind und die Rohlinge geneigt gegen die zu der dem geometrischen Ort der Kreuzungspunkte der Druckzonen während der Relativbewegung entsprechenden Linie bewegt werden.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens vorzuschlagen. Bei einer Einrichtung, die eine Walze und eine mit dieser zusammenwirkende Gegendruckfläche aufweist, die relativ zueinander bewegbar sind und bei der auf der Walze und der Gegendruckfläche mindestens je eine erhabene Profilrippe angeordnet sind, wird daher nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgeschlagen, dass die Profilrippen einander kreuzend angeordnet sind und eine Führung für die Rohlinge vorgesehen ist, deren Verlauf auf die von den Kreuzungspunkten der Profilrippen während des Drehens der Walze bestimmte Linie bezogen ist.
Durch diese Massnahmen werden auf sehr einfache Weise die einander kreuzenden Druckzonen sichergestellt, wobei der Verlauf der Führung für die Rohlinge je nach dem herzustellenden Rotationskörper in bezug auf den durch die sich beim Drehen der Walze ergebenden Verlauf der Kreuzungspunkte der Profilrippen gewählt werden kann.
Durch die einander kreuzenden Profilrippen wird es auch möglich, einen spitzen oder stromlinienförmig verlaufenden Endbereich herzustellen. Dazu ist es lediglich erforderlich, die Profilrippen entsprechend auszubilden, wobei sich diese im Zuge der gegenseitigen Verdrehung berühren. Für die Herstellung von Rotationskörpern mit umlaufenden Rillen kann vorgesehen sein, dass die Führung im wesentlichen parallel zu der durch die Kreuzungspunkte der Profilrippen während des Drehens der Walze bestimmten Linie verläuft, wobei die Gegenfläche vorzugsweise in radial zur Walze verschiebbare Segmente unterteilt ist. Dadurch wird erreicht, dass die Profilrippen wäh-
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rend der gesamten Bearbeitung im wesentlichen stets in der gleichen axialen Lage auf den Rohling einwirken.
Geringfügige Abweichungen von der Parallelität zwischen Führung und der durch die sich beim Drehen der Walze ergebenden Kreuzungspunkt der Profilrippen können vorgesehen werden, um die Wände der Rippen zu verfestigen. Bei einer in Segmente unterteiltenGegenfläche ist es auf Grund der einander kreuzenden Profilrippen auch möglich, die Gegenfläche mehr oder weniger weit zu der Walze zuzustellen. Dies ist auf Grund des Umstandes möglich, dass sich die einander kreuzenden Profilrippen im Extremfall nur entlang einer Mantellinie berühren können. Bei den bekannten Einrichtungen mit parallellaufenden Profilrippen ist dies dagegen nicht möglich, da sich in diesem Falle bei einer Änderung der radialen Lage der Gegendruckfläche ein sich über die Bogenlänge ändernder Spalt zwischen den zusammenwirkenden Flächen der Profilrippen ergeben würde.
Für die Herstellung von Rotationskörpern mit spiraligen Rillen ist es dagegen vorteilhaft, wenn die Führung in einem der Steigung der herzustellenden Rille entsprechenden Winkel gegen die durch die Kreuzungspunkte der Profilrippen während des Drehens der Walze bestimmte Linie verläuft. Durch den der Steigung des herzustellenden Gewindes entsprechenden Winkel zwischen dem Verlauf der Führung und der durch die sich beim Drehen der Walze ergebenden, von den Kreuzungspunkten der Profilrippen bestimmten Linie ist es möglich, mit lediglich einer Gewinderippen entsprechenden Profilrippen auf sehr einfache Weise das Gewinde zu formen.
Für die Herstellung von Rotationskörpern mit mindestens zwei Abschnitten mit unterschiedlichen Durchmessern kann vorgesehen sein, dass die Führung gegen die durch die Kreuzungspunkte der Profilrippen während des Drehens der Walze bestimmte Linie geneigt verläuft, wobei der durch die Neigung bedingte Unterschied des Abstandes dieser von der Führung über einem einer der Umdrehung des Rohlings entsprechenden Wegstrecke kleiner als die Breite der Profilrippe ist und der Unterschied der Abstände der Führung von durch die Kreuzungspunkte bestimmten Linien im Zuführbereich für die Rohlinge und einem Entnahmebereich für die fertigen Rotationskörper der Länge des Abschnittes mit geringerem Durchmesser des Rotationskörpers entspricht.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann weiters vorgesehen sein, dass die Segmente der Gegenfläche an radial zur zentralen Walze verschiebbar geführten Schlitten angeordnet sind, die mittels eines Steuerantriebes vorzugsweise unabhängig voneinander bewegbar sind.
Damit ist es möglich, Unterschiede der Rohlinge sowohl im Hinblick auf deren Abmessung als auch im Hinblick auf deren Härte bzw. Festigkeit auf sehr einfache Weise auszugleichen. Dabei kann auch vorgesehen sein, den Steuerantrieb mit Signalen einer automatischen Messeinrichtung zu beaufschlagen, die die fertigen Rotationskörper stichprobenartig überprüft bzw. vermisst. Damit kann die Gegendruckfläche so nachgestellt werden, dass die fertigen Rotationskörper im mittleren Bereich des vorgesehenen Toleranzfeldes liegen.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann vorgesehen sein, dass jede der einander kreuzenden Profilrippen der zentralen Walze und der Gegenfläche gegen die Achse der zentralen Walze schräg geneigt verläuft. Es ist durchaus möglich, eine der einander kreuzenden Profilrippen senkrecht zur Achse der zentralen Walze anzuordnen, doch müssen in diesem Falle die zentrale Walze und die Gegendruckfläche neben der relativen Drehbewegung auch noch eine Relativbewe- gung ausführen, die eine in axialer Richtung der Walze verlaufende Komponente aufweist. Diese zusätzliche Bewegung erübrigt sich durch die gegen die Drehachse der Walze geneigte Anordnung der Profilrippen der Walze und der Gegendruckfläche.
Um eine exakte Mitnahme und Führung der Rohlinge während deren Bearbeitung zwischen der zentralen Walze und der Gegendruckfläche zu gewährleisten, kann nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgesehen sein, dass die Führung durch eine Mitnahmeeinrichtung gebildet ist, die mindestens eine, vorzugsweise aber zwei, in axialer Richtung der zentralen Walze voneinander distanzierte Drehkörper aufweist, in dem bzw denen Stössel in deren Längsrichtung verschiebbar gehalten sind, die mittels eines Gleitsteins od.
dgl. in eine in einem ortsfesten Teil der Einrichtung angeordnete umlaufende Steuernut eingreifen, wobei in zwei verschiedenen Drehkörpern geführte Stössel axial zueinander und im wesentlichen parallel zur Drehachse der Walze ausgerichtet sind und die Rohlinge durch mindestens einen Stössel, vorzugsweise aber zwischen zwei Stössel klemmbar sind. Durch diese Massnahmen wird erreicht, dass die Rohlinge zwischen die Stössel und eine Kulisse, besser aber zwischen je zwei axial zueinander ausgerichtete Stössel, geklemmt und so mitge-
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nommen werden.
Dabei kann weiters vorgesehen sein, dass die Steuernut (en) mit Ausnahme eines
Zufuhr- und Entnahmebereiches für die Rohlinge bzw. die Rotationskörper im wesentlichen parallel zueinander verlaufen, wodurch eine exakte Führung der Rohlinge und eine einfache Zufuhr der
Rohlinge und Abfuhr der fertigen Rotationskörper sichergestellt wird. Dabei kann eine geringe
Abweichung der Parallelität zum Ausgleich des Längenwachstums der Rohlinge während der Bearbei- tung vorgesehen sein.
Um eine Reibung und damit eine stärkere Erwärmung der Rohlinge in der Mitnahmeeinrichtung während der Bearbeitung zu vermeiden, kann weiters vorgesehen sein, dass zumindest die einander zugekehrten Endbereiche der Stössel um die Längsachse der Stössel drehbar gehalten sind, wobei vorzugsweise die Endbereiche der einen Stössel gegen die koaxial ausgerichteten Stössel federbelastet sind. Dabei kann durch die federnde Abstützung des Endbereiches des einen Stössels das Längenwachstum des Rohlings während der Bearbeitung ausgeglichen werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemässen Einrichtung kann vorgesehen sein, dass für die Mitnahmeeinrichtng ein mit der zentralen Walze drehfest verbundener Zahnkranz vorgesehen ist, in den mit parallel zu dem Stössel angeordneten Abstützwellen in Antriebsverbindung stehende Zahnradgetriebe eingreifen, wobei die Abstützwellen in den die Stössel führenden Drehkörpern bzw. mit diesen drehfest verbundenen Drehkörpern gehalten sind. Auf diese Weise werden die Rohlinge während der Bearbeitung nicht nur durch die mit den Profilrippen versehene zentrale Walze, sondern auch über die Abstützwellen, die für die Abstützung der Rohlinge im Spalt zwischen der zentralen Walze und der Gegendruckfläche sorgt, angetrieben, wodurch ein Schlupf der Rohlinge gegenüber der zentralen Walze vermieden wird.
Bei der Herstellung von Rotationskörpern mit umlaufenden Nuten kann eine zusätzliche Verdichtung im Bereich der Rillenwände in manchen Fällen erwünscht sein. In einem solchen Falle kann die Steuernut gegen die sich aus dem Verlauf der Kreuzungspunkte der Profilrippen der zentralen Walze und der Gegendruckfläche ergebende imaginäre Linie geneigt sein. Dadurch drücken die Profilrippen nicht nur radial auf den Rohling, sondern auch in axialer Richtung auf die sich bildenden Rillenwände.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemässen Einrichtung ist weiters vorgesehe, dass zumindest die einander zugekehrten Endbereiche der Stössel um die Längsachse der Stössel drehbar gehalten sind, wobei vorzugsweise die Endbereiche der einen Stössel gegen die koaxial ausgerichteten Stössel federbelastet sind. Damit wird eine Reibung zwischen den Stirnflächen der Rohlinge und den Stösseln vermieden. Durch eine federnde Abstützung der Endbereiche der einen Stössel wird eine zu starke Pressung des in Bearbeitung befindlichen Rohlings verhindert, wenn dieser z. B. durch das Eindrücken der Rille oder einer Durchmesserverminderung in axialer Richtung wächst. Ausserdem können dadurch auch Massabweichungen der Rohlinge ausgeglichen werden.
Die Endbereiche des Stössels können dabei durch Einsätze gebildet sein.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann auch noch vorgesehen sein, dass die Führung durch eine Mitnahmeeinrichtung gebildet ist, die mindestens eine, vorzugsweise aber zwei in axialer Richtung der zentralen Walze voneinander distanzierte Drehkörper aufweist, in dem bzw. deren Stössel in deren Längsrichtung verschiebbar gehalten sind, die mittels eines Gleitsteines od. dgl. in eine in einem ortsfesten Teil der Einrichtung angeordnete umlaufende Steuernut eingreifen, wobei in zwei verschiedenen Drehkörpern geführte Stössel axial zueinander und im wesentlichen parallel zur Drehachse der Walze ausgerichtet sind und die Rohlinge durch mindestens einen Stö- ssel, vorzugsweise aber zwischen zwei Stössel klemmbar sind.
Durch diese Massnahmen wird erreicht, dass die Rohlinge während ihrer Bearbeitung angetrieben werden, wobei durch entsprechende Abstimmung der Zahnradgetriebe die Umfangsgeschwindigkeiten der zentralen Walze und der Rohlinge einander angeglichen werden können.
Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen Fig. lA und 1B schematische Werkzeuge zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens und die Verformung eines Rohlings mit solchen Werkzeugen, Fig. 2 die Abwicklung der Profilrippen der Werkzeuge nach Fig. lA und 1B, Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel einer Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens im Vertikalschnitt, Fig. 4 eine Draufsicht auf die Einrichtung gemäss Fig. 3, Fig. 5 ein Detail der Einrichtung nach Fig. 3 und 4 in einem grösseren Massstab, Fig. 6 ein Detail der
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Stösselführung der Einrichtung gemäss Fig. 3 und 4 in vergrössertem Massstab, Fig. 7 ein weiteres Detail der Stössel, Fig. 8 eine Explosionsdarstellung der Mitnahmeeinrichtung der Einrichtung gemäss Fig. 3 und 4, Fig.
9 eine Ansicht der Mitnahmeeinrichtung und Fig. 10 eine Draufsicht auf die Mitnahmeeinrichtung.
Fig. lA zeigt schematisch, die an der Gegendruckfläche --1--, die in fünf Segmente--2, 3, 4,5 und 6-- unterteilt ist, angeordneten Profilrippen --7 und 8--, von denen die Profilrippe - zur Ausbildung des Absatzes bzw. der Schulter --10-- des fertigen Rotationskörpers
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zum Eingabebereich für die zu bearbeitenden Rohlinge --9-- ihre grösste Breite und geringste Höhe auf. Entlang ihres Weges vom Anfang der Profilrippe --8-- bis zu deren Ende an der im Hinblick auf die Drehrichtung der in Fig. lB dargestellten und innerhalb der Gegendruckfläche angeordneten Walze --12-- ablaufenden Kante des Segments --6-- der Gegendruckfläche --1-- nimmt die Breite der Profilrippe --8-- ständig ab und deren Höhe zu, wobei sie in eine der Form der Rille --10-gegengleiche Form ausläuft.
Die Profilrippe --7--, die die Ausformung der Schulter --10-- des fertigen Rotationskörpers bewirkt, nimmt dagegen entlang ihres Weges vom Querschnitt x am Rande des Eingabebereiches zum Querschnitt x5 an der ablaufenden Kante des Segmentes --6-- bzw. am Beginn des Ausgabebereiches für die fertigen Rotationskörper--9v--in ihrer Breite und Höhe zu.
Die in Fig. lB dargestellte zentrale Walze --12-- läuft in dem von den Segmenten --2 bis 6-- der Gegendruckfläche umschlossenen Raum, doch wurde von einer gemeinsamen Darstellung aus Gründen einer besseren Übersichtlichkeit abgesehen. Der Einbau der Walze --12-- erfolgt dabei so, dass bei einer Stellung der Walze --12-- relativ zu den Segmenten --2 bis 6-- der Gegendruck- fläche --1--, in der die Anfänge der Profilrippen --7 und 8-- radial ausgerichtet sind, diese auch in gleicher Höhe liegen.
Das Zusammenwirken der beiden Gruppen von Profilrippen --7 und 8 bzw. 7'und 8'-- ist am besten aus der Fig. 2 ersichtlich, die die Abwicklung der Profilrippen --7 und 8-- der Gegen- druckfläche-l-und der Profilrippen --7' und 8'-- der Walze --12-- zeigt. Dabei steigen die Profilrippen --7 und 8-- von links nach rechts an, wogegen die Profilrippen --7'und 8'-- von links nach rechts abfallen. Bei einer Drehung der Walze --12-- in Richtung des Pfeils --13-- in Fig. lB werden die Profilrippen --7'und 8'-- in Richtung des Pfeils --13-- in Fig. 2 gegenüber den Profilrippen --7 und 8-- bewegt.
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in ihrer Breite im Bereich ihrer grössten Erhebung ab und in ihrer Höhe zu.
Auf Grund der entgegengesetzt zueinander und zur Achse der Walze --12-- geneigten Anordnung der Profilrippen der Gegendruckfläche --1-- und der Walze --12-- ergeben sich beim Drehen der Walze --12-- laufend Kreuzungspunkte dieser Profilrippen, die eine zur strichpunktiert gezeichneten Linie --15-- im wesentlichen parallele imaginäre Linie ergeben, die dem geometrischen Ort der sich beim Drehen der Walze --12-- ergebenden Kreuzungspunkte der Profilrippen-8, 8'- entspricht. Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, werden die Rohlinge --9-- parallel zu der Linie --15-- zwischen zwei Stösseln --14, 14'-- geführt, welche Linie gegen die Profilrippe --8-- etwas geneigt ist, um das Längenwachstum des Rohlings beim Eindrücken der Rille zu berücksichtigen.
Da die der Linie --15-- nähere Kante der Profilrippe--7 bzw. 7'-mit dieser einen Winkel einschliesst, wird der Rohling --9-- bei seinem Weg vom Querschnitt x zum Querschnitt x5 zwischen der Walze --12-- und der Gegendruckfläche-l-nicht nur auf Grund der entlang dieses Weges zunehmenden Höhe der Profilrippen einem radial wirkenden Druck ausgesetzt, sondern auch einem an der sich ausbildenden Schulter --10-- angreifenden axialen Druck, der das Fliessen des Materials, insbesondre in axialer Richtung, wesentlich begünstigt und erleichtert. Die Änderung der Form des Rohlings --9--, die dieser bei der Erreichung der einzelnen Querschnitte x bis x5 zeigt, ist in Fig. lA dargestellt.
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So entspricht das Zwischenprodukt --9'-- dem Verformungszustand des Rohlings --9--, wie er an der Grenze xl zwischen dem Segment --2-- und dem Segment --3-- gegeben ist. Dies lässt die Querschnittsform der Profilrippen in diesem Querschnitt erkennen. In gleicher Weise entspricht
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die Profilrippe --8-- und die Profilrippe--8'- (Fig. lB) von ihrem Beginn an in ihrer Breite an ihre grösste Erhebung im jeweiligen Querschnitt abnimmt, wogegen die Profilrippen --7 und 7'-- in ihrer Breite zunehmen.
Aus Fig. lA ist auch zu ersehen, dass die Rohlinge --9-- während der Bearbeitung zwischen zwei Stösseln --14, 14'-- gehalten sind, die sich im zwischen den Querschnitten 5x und x liegenden Eingabe- und Ausgabebereich voneinander trennen und so die Eingabe der Rohlinge --9-und die Ausgabe der fertigen Rotationskörper --9 v -- ermöglichen, die in verschiedenen, senkrecht zur Achse der Walze liegenden Ebenen erfolgt.
Wie sich aus den Fig. lA und 2, insbesondere aber aus Fig. 2 ergibt, ist es bei gleicher Ausbildung der Profilrippen durch blosse Änderung des Winkels, in dem der Rohling bei seiner Bearbeitung zu der durch die sich beim Drehen der Walze ergebenden, durch die Kreuzungspunkte der Profilrippen bestimmten Linie geführt wird, die Verformung des Rohlings zu ändern. So könnten die Profilrippen --8, 8'-- bei einer zu diesen entsprechend geneigten Führung der Rohlinge --9--
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geneigten Führung der Rohlinge eine umlaufende Rille entstehen, deren Breite jene der Profilrippe - -8, 8'-- übersteigt. Auf Grund des dabei von der Profilrippe --8, 8'-- in axialer Richtung auf den Rohling ausgeübten Druckes würde es dabei zu einer Verdichtung des Materials im Bereich einer Wand der Rille kommen.
Bei einem entsprechend grossen Winkel zwischen der Profilrippe --8, 8'-- und der Bahn, auf der die Rohlinge --9-- zwischen der Walze --12-- und der Gegenfläche geführt werden, kann die Profilrippe --8, 8'-- aber auch zur Ausformung eines Anschnittes des herzustellenden Rotations- körpers --9 -- verwendet werden. Dazu brauchen die Rohlinge lediglich auf einer Bahn geführt zu werden, die relativ zu der Profilrippe--8, 8'-nach oben führt, z. B. entlang der strichliert in Fig. 2 eingezeichneten Linie --16--.
Dabei würden die durch die Profilrippen --8, 8'-- bestimmten Druckzonen in axialer Richtung gegenüber dem Rohling verschoben werden, wogegen bei der durch die Profilrippen --7, 7'-- bestimmten Druckzone und einer Führung der Rohlinge entsprechend der Linie --15-- in Fig. 2 nur eine Begrenzung der Druckzonen in axialer Richtung gegenüber dem Rohling bewegt wird.
Fig. 3 zeigt schematisch eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens im Vertikalschnitt, wobei insbesondere die Lager bzw. deren Einbau vereinfacht dargestellt sind.
Auch sind aus herstellungstechnischen Gründen und aus Gründen einer einfacheren Montage aus mehreren Teilen bestehende Baugruppen zum Teil als ein Teil dargestellt.
Der Antriebsmotor --20-- treibt über eine Kupplung --21--, deren eine Hälfte mit einer Schwungmasse --22-- verbunden ist, eine Welle --23-- an. Diese ist in üblicher Weise über die Wälzlager--24 und 25-- im Gehäuse --26-- abgestützt und ist drehfest mit einem Kegelzahnrad --27-- und einem Kettenrad --29-- verbunden.
Das Kegelrad --27-- kämmt mit einem weiteren Kegelzahnrad --28--, das mit einer vertikal stehenden Hauptwelle --30-- drehfest verbunden ist. Die Hauptwelle --30-- ist mittels zweier Kegelrollenlager--31 und 32-- in einem mit dem Gehäuse --26-- verbundenen Tragzylinder --33-- ge- halten.
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Auf diesem Tragzylinder --33-- ist ein erster Führungskörper --34-- aufgesetzt und mit diesem starr verbunden. Weiters ist auf dem Tragzylinder --33-- ein Nadellager --35-- angeordnet, das durch den Führungskörper --34-- und einen Stützflansch --36-- in seiner axialen Lage festgelegt ist und einen mit einem Kettenzahnkranz --38-- versehenen Drehkörper --37-- drehbar lagert.
Dieser Drehkörper --37-- bzw. dessen Kettenzahnkranz --38-- ist über zwei Ketten --39-mit Kettenrädern --40-- verbunden, die mit der Abtriebswelle --41-- eines Getriebes --42-- drehfest verbunden sind. Dieses Getriebe --42-- wird über zwei Ketten --44-- und Kettenräder --43-- von der Welle --23-- bzw. den mit dieser verbundenen Kettenrädern --29-- angetrieben und über eine Konsole --46-- im Gehäuse --26'-- gehalten.
Der Drehkörper --37-- ist über Bolzen --45-- mit einem weiteren Drehkörper --47-- verbunden und über ein Wälzlager --48-- an der Hauptwelle --30-- gelagert. Diese beiden Drehkörper --37 und 47-- sind weiters über geschlitzte Führungshülsen --49-- miteinander verbunden, in denen die Stössel --14'-- bzw. deren Führungsköpfe --50-- axial verschiebbar geführt sind. Diese Führungsköpfe --50-- greifen mit ihrer drehbar gehaltenen Rolle --51-- in eine im Führungskörper --43-- angeordnete Steuernut --52-- ein.
Die Stössel --14'-- durchsetzen den Drehkörper --47-- und sind in diesem in Buchsen --53-geführt. Weiters ist an dem Drehkörper-4-ein Spritzring-54-befestigt, der zum Ableiten des zur Schmierung dienenden Öls in einen nicht dargestellten, ringförmig angeordneten Ölsumpf dient.
Der Drehkörper --47-- ist mittels Stützen --55-- mit einem weiteren Drehkörper --56-- verbunden, der ebenso wie der Drehkörper --47-- mit sich in tangentialer Richtung erstreckenden Abschnitten von Schwalbenschwanzführungen versehen ist, die zur Aufnahme von Gleitsteinen dienen, die Teile der in den Fig. 8 bis 10 dargestellten Mitnahmeeinrichtung sind und später an Hand dieser Figur erläutert werden. Aus Gründen einer besseren Übersichtlichkeit sind die entsprechenden Bezugszeichen in der Fig. 3 nicht eingetragen.
Auf der Hauptwelle --30-- ist ein Futterkörper --57-- drehfest angeordnet, auf den die mit den Profilrippen --7' und 8'-- versehene Walze --12-- aufgeschoben und mittels einer Feder und Nutverbindung drehfest gehalten ist. Mit der Walze --12-- ist ein Zahnkranz --58-- verschraubt, von dem der Antrieb für die Mitnahmeeinrichtung abgeleitet wird, wie noch an Hand der Fig. 8 und 10 näher erläutert werden wird.
Auf einem Absatz der Hauptwelle --30-- ist eine Hülse --59-- aufgeschoben und über eine Nut-Federverbindung drehfest mit dieser verbunden. Auf dieser Hülse --59-- ist über ein Wälzlager --60-- ein mit einem Innenzahnkranz --61-- verschraubter Drehkörper --62-- gelagert. Der Innenzahnkranz --61-- kämmt, wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, mit Zwischenzahnrädern --63--, die ihrerseits mit weiteren, lediglich zur Drehrichtungsumkehr dienenden Zahnrädern --64-- kämmen, die ebenso wie die Zwischenzahnräder --63-- drehbar in einem im Inneren eines weiteren gehäusefesten Führungskörpers --65-- angeordneten Ring --66-- gehalten sind. Die Zahnräder --64--
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drehbar und axial verschiebbar geführt sind, gehalten sind.
Der Führungskörper --65-- ist zweiteilig ausgebildet und stützt über ein Wälzlager --69'-die Hauptwelle --30-- ab. Weiters ist der Führungskörper --65-- mit einer Steuerneut --70-- versehen, in die, wie aus Fig. 6 in grösserem Massstab dargestellt ist, eine in jedem Führungskopf --71-- der Stössel --14-- gehaltene drehbare Rolle --51-- eingreift. Der die Rolle --51-- tragende Zapfen --72-- greift, wie Fig. 6 zeigt, mit einem Ansatz in eine umlaufende Nut --73-- des Stö- ssels --14-- ein, wodurch dieser drehbar, aber axial unverschiebbar in dem Führungskopf-71-- gehalten ist.
Die Steuernut --70-- verläuft über den grössten Teil des Umfanges des Führungskörpers --65-parallel zu der Steuernut --52-- des Führungskörpers --34--. Lediglich im an Hand der Fig. lA erläuterten Eingabe- und Ausgabebereich ist diese Parallelität nicht gegeben und die beiden Steuer-
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In der Rinne --104-- ist eine Weiche --105-- eingebaut, die es ermöglicht, durch Einschieben eines Ablenkbleches --106-- mittels der Kolben-Zylinderanordnung --107-- wahlweise einen Rotationskörper herauszuziehen, der dann über eine Rinne --108-- zu einer Messeinrichtung --109-gelangt.
In dieser wird der Rotationskörper-9"-mit einem Kolben --110-- in eine Messposition geschoben, in der er an einem durch die Kolben-Zylinderanordnung --112-- verschwenkbaren Anschlag --111-- anliegt. Die Messung selbst erfolgt mittels eines optischen Messkopfes --113--, der das Messergebnis in Form von elektrischen Signalen abgibt, die einer nicht dargestellten Steuereinrichtung, z. B. einem Prozessrechner, zugeführt werden. Dieser gibt im Falle, dass die ermittelten Messwerte gegen die Grenzen eines vorgegebenen Toleranzfeldes gehen, an die Schrittschaltmotore --86-- der Schlitten --81-- entsprechende Steuerbefehle, um diese entsprechend zu verstellen.
Dadurch wird die Einhaltung sehr enger Toleranzen möglich.
Nach dem Vermessen des Rotationskörpers-9 -wird durch die Zylinder-Kolbenanordnung --112-- der Anschlag --111-- verschwenkt, und die Zylinder-Kolbenanordnung --110-- schiebt den bereits vermessenen Rotationskörper zu der Öffnung --114-- vor, durch die er über die Rinne -- 115-- nach aussen rutscht.
Fig. 7 zeigt die Endbereiche der Stössel --14 und 14'-- in vergrössertem Massstab, wobei diese
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drehbarsatz --116-- in dessen Stirnseite eingeschraubt, in dem eine Spitze mittels eines eine Querbohrung-118-der --118-- der Spitze --117-- durchsetzenden Stiftes --119-- gehalten ist, der auch die Wände des Einsatzes --116-- durchsetzt. Die Spitze --117-- ist axial verschiebbar in dem Einsatz -- 116-- gehalten und von einer Feder --120-- beaufschlagt. Da die Querbohrung --118-- einen grösseren Durchmesser aufweist als der Stift, ist eine geringe axiale Verschiebung der Spitze --117-gegenüber dem Einsatz bzw. dessen Hülse gegeben.
Diese ermöglicht den Ausgleich von geringen Massabweichungen der Rohlinge --9-- und den Ausgleich des Längenwachstums der Rohlinge während der Verformung durch die Profilrippen --7 und 8 bzw. 7' und 8'-- der Gegendruckfläche
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Auf den Gewindezapfen --120-- des Stössels --14'- ist eine Hülse --121-- aufgeschraubt, in die eine Gleitbuchse --122-- eingesetzt und mit einem Einsatzstück --123-- gesichert ist. In dieser Gleitbuchse --122-- ist eine Spitze --124-- drehbar gehalten, wobei der Bund der Spitze an einem Gleitring-125- abgestützt ist, der seinerseits an einer Schulter der Hülse --121-abgestützt ist.
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Die Mitnahmeeinrichtung wird an Hand der Fig. 8, 9 und 10 näher erläutert.
Die Drehkörper --47 und 56-- sind abschnittweise mit tangential verlaufenden, radial vorspringenden Schwalbenschwanzführungen --126-- versehen. Auf jedem der Abschnitte der Schwalbenschwanzführungen sind zwei Gleitsteine --127-- verschiebbar angeordnet. Die Stössel --14 und 14'-verlaufen zwischen den Ansätzen der Drehkörper hindurch, wogegen die Abstützrollen --128-- in den Bohrungen --129-- der Gleitsteine --127-- drehbar gelagert sind. Die in verschiedenen Drehkörpern --47 bzw. 56-- gehaltenen Gleitsteine --127-- sind über die Druckkörper-ISO-,
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drische Ansätze --132-- die in den radial vorspringenden Ansätzen der Drehkörper --47 und 56-angeordneten Bohrungen --133-- durchsetzen bzw. in diesen drehbar gehalten sind.
Dabei sind die oberen zylindrischen Ansätze --132-- in je einem Steuerhebel --134-- drehfest geklemmt, wobei die Ansätze --132-- in die Bohrungen --135-- eingreifen, die einen Schlitz --136-- begrenzen. Diese Steuerhebel --134-- gleiten beim Drehen der beiden Drehkörper --47, 56-- an der feststehenden Kulisse --92-- entlang.
Diese Kulisse --92-- beschreibt über den Bogenbereich, über den sich die Gegendruckfläche - erstreckt, im wesentlichen einen Kreisbogen. Im Bereich des Zuführ- und Ausgabebereiches für die Rohlinge --9-- bzw. die fertigen Rotationskörper --9'-- weist die Kulisse --92-- eine Vertiefung --137-- auf, die den Steuerhebeln ein Verschwenken ermöglicht.
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bewegungsschlüssigen Verbindung mit den Drehkörpern --47 und 56--, die durch die Abstützwellen -- 128-- gegeben ist, mitbewegenden Haltern --140-- zu einem Abwälzen der Zwischenräder --139-- und damit zu einem Antrieb der Abstützwellen.
Die jeweils zusammengehörenden Halter --140-- sind, wie aus den Fig. 9 und 10 ersichtlich ist, mit einem Bolzen --141-- miteinander verbunden, wobei die beiden Halter --140-- durch zwei Federn --142-- zusammengespannt sind.
Solange die Steuerhebel --134-- an dem kreisbogenförmigen Bereich der Kulisse --92-- ent- langgleiten, sind diese ausgelenkt, und die Nockenwellen --131--, die mit diesen drehfest verbun-
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--30-- undline-9-. Dabei werden auch die Halter --140-- gegen die Kraft der Federn --142-- auseinan- dergezwängt. Gleitet einer der Steuerhebel --134-- in die Vertiefung der Kulisse, so kann dieser ausweichen und die Federn --142-- können die Abstützwellen --128-- von den Stösseln wegdrücken, wodurch es über die Verschwenkung der Nockenwelle --131-- auch zu einem Verschwenken des Steuerhebels --134-- kommt, der durch die Federn --142-- in Kontakt mit der Kulisse --92-- gehalten wird.
Wie aus Fig. 10 zu ersehen ist, laufen die Zwischenräder --139-- in zwei verschiedenen horizontalen Ebenen um und sind auf einseitig in dem jeweiligen Halter --140-- gehaltenen Achsstummeln drehbar befestigt. Die Übersetzung der Getriebe--58, 139, 138-- und die Abstützwelle
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jene der an diesen anliegenden Rohlinge --9-- gleich der Umfangsgeschwindigkeit des Mantels der die Profilrippen tragenden Walze --12-- ist. Die Rohlinge --9-- werden zwar schon allein durch das Abwälzen an der stillstehenden Gegendruckfläche --1-- und dem Mantel der Walze --12-- in Drehung versetzt, wie dies durch die Pfeile in Fig. 10 angedeutet ist, doch kann es während der Verformung des Rohlings auch zu einem Gleiten des Rohlings an diesen Flächen kommen.
Dies wird durch den zusätzlichen Antrieb der Rohlinge durch die Abstützwellen verhindert, wobei, wie aus Fig. 10 ersichtlich ist, der Rohling --9-- stets zwischen den in benachbarten Paaren von Haltern --140-- gehaltenen Abstützwellen --128-- abgestützt und angetrieben werden.
Wie aus der Fig. 8 ersichtlich ist, wiesen die Druckkörper --130-- eine den Abstützwellen --128-- zugekehrte Nut auf, die in axialer Richtung verläuft und in der Wälzkörper--144-gehal- ten sind, die über äussere Ränder der Nut --145-- vorragen. Damit wird die Reibung zwischen den Abstützwellen und den Druckkörpern --30-- weitgehend vermieden.
Beim Übergang der Steuerhebel --134-- vom kreisbogenförmigen Bereich der Kulisse --92-in deren Vertiefung --137-- kommt es zu einer zusätzlichen Bewegung der Zwischenräder --139-- gegenüber dem Zahnkranz --58-- auf Grund der dabei erfolgenden Annäherung der beiden mit dem Bolzen --141-- verbundenen Halter --140--, die durch die Federn --142-- bedingt ist. Diese zusätzliche Bewegung führt zwar zu einer Änderung der Drehzahl der Abstützwellen, die aber, da sich dabei die Abstützwellen-128-vom --128-- vom Rohling --9-- entfernen, bedeutungslos ist.
Die Steuernuten --52, 70--, die den Weg der Rohlinge --9-- bestimmen, verlaufen in dem durch die Gegendruckfläche-l-überdeckten Bereich entsprechend der Linie --15-- in Fig. lA bzw. parallel zu dieser. Ausserhalb dieses Bereiches weist der Verlauf der Steuernuten gegenläufige Ausbauchungen auf, wobei sich die umlaufenden Stuernuten --52, 70-- voneinander weiter entfernen
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Selbstverständlich können die Steuernuten --52, 70-- in dem der Gegendruckfläche-l- gleichen Bereich einen von der Linie --15-- in Fig. 1A abweichenden Verlauf aufweisen und z. B. parallel zur Linie-16 oder 17-- in Fig. 2 verlaufen. Dies hängt von der Form des herzustellenden Rotationskörpers --9 v -- und der Ausbildung der Profilrippen --7, 8 ; 7', 8'-- ab.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Gegendruckfläche eine der Walze --12-entsprechende Krümmung auf. Dies ist aber keineswegs unbedingt erforderlich. So kann auch eine ebene Gegendruckfläche vorgesehen sein, über die sich die Walze hinwegbewegt, wobei es gleichgültig ist, ob die Gegendruckfläche gegenüber der Achse der Walze bewegt wird oder diese parallel zur Gegendruckfläche bewegt wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Rotationskörpern, die über deren Länge unterschiedliche Durchmesser aufweisen, bei dem unter Drehung der Rohlinge örtlich ein die Fliessgrenze des Materials des Rohlings übersteigender Druck ausgeübt und dadurch umlaufende Nuten, Gewinde oder Abstufungen des Durchmessers eingedrückt werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohling zwischen zwei einander kreuzenden Druckzonen bearbeitet wird, wobei die Druckzonen relativ zueinander bewegt werden und der Rohling in Abhängigkeit von der sich durch die Kreuzungspunkte bei der Relativbewegung der Druckzonen ergebenden Linie und der herzustellenden Durchmesseränderungen in dessen axialer Richtung bewegt wird.