Vorrichtung zum spanlosen Profilieren von Metallkörpern Es ist ein Verfahren zum spanlosen Profilseren von Metallkörpern bekannt, bei dem mindestens eine Formrolle mit dem Rohkörper in wiederholte ver formende Berührung gebracht wird, wobei zwischen Rohkörper und Formrollen eine relative Vorschub bewegung in Richtung der zu erzeugenden Profile stattfindet. Die wiederholte verformende Berührung zwischen Rohkörper und Formrollen wird in der Weise bewirkt, dass in einem drehangetriebenen Tragkopf die Formrollen alle in gleichem Abstand achsparallel um die Drehachse des Tragkopfes herum frei drehbar angeordnet sind, also in dem sich drehenden Tragkopf eine Planetenbewegung ausführen.
Die freie Drehbarkeit der Profilrollen im Trag kopf ist deswegen vorgesehen, weil der wiederholte verformende Eingriff zwischen Formrolle und Werk stück praktisch mittels einer Abrollbewegung erfolgen sollte, also die Formrolle sich in bezug auf die Plane tenbewegung gegensinnig drehen sollte. Bisher wurde angenommen, dass die einmal im Eingriff gestandene Formrolle die dabei erhaltene gegensinnige Drehung bis zu ihrem nächsten Eingriff einigermassen bei behalte und beim jedesmaligen Eingriff nur ganz unwesentlich vom Werkstück beschleunigt werden müsse.
Die so erhaltenen Arbeitsresultate waren jedoch mangelhaft und liessen vermuten, dass die durch das schlagartige Auftreffen der Formrolle am Werkstück bedingte kleine, aber erhebliche schlagartige Beschleu nigung der Formrolle nicht messbare und maschinell nicht beherrschbare Schwingungen oder sonstige Kleinbewegungen zwischen Formrolle und Werk stück hervorrufe, welche der Grund für die mangel hafte Arbeit seien.
Erfindungsgemäss erhält nun die Formrolle dann, wenn sie mit dem Werkstück nicht in Eingriff ist, einen Drehantrieb um ihre eigene Achse, welcher einen zur Kreisbewegung der Planetenbewegung gegenläufigen Drehsinn besitzt, um zu vermeiden, dass die Formrolle beim Eingriff mit dem Werkstück eine grosse Drehbeschleunigung erhält.
Mit verschiedenen Ausführungsformen der Er findung wurde festgestellt, dass ein gewisses maschinell kontrollierbares Mass von gleitender Reibung zwi schen Werkzeug und Werkstück je nach Art der Arbeit sogar wünschbar und für deren Qualität vor teilhaft ist. Deshalb werden im folgenden als Bei spiele verschiedene Ausführungsformen des Erfin dungsgedankens gezeigt, welche teils formschlüssigen, teils kraftschlüssigen Drehantrieb der Formrollen vom Tragkopf aus vorsehen oder auch nur die Formrollen unter sich in möglichst gleichmässig drehender Bewe gung halten.
Die Zeichnung stellt Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dar: Fig. 1 einen Tragkopf des ersten Beispiels im Achsschnitt mit formschlüssigem Antrieb der Form rolle; Fig. 2 einen Teil eines zweiten Beispiels, bei dem Federelemente auf den Umfang derFormrolle wirken; Fig. 3 den Tragkopf eines weiteren Beispiels, bei dem Federelemente im spitzen Winkel zur Form rollenachse wirken; Fig. 4 einen Achsschnitt und Fig. 5 einen Querschnitt eines Tragkopfes eines Beispiels, bei dem die Formrolle von einer Wirbel bremse angetrieben wird;
Fig. 6 einen Achsschnitt und Fig. 7 einen Querschnitt eines Beispiels mit einem Antrieb der Formrollen untereinander; Fig. 8 ein Beispiel mit einem starren Reibring. Die Vorrichtung zum Kaltwalzen gemäss Fig. 1 von Profilen an zylindrischen Metallkörpern, arbeitet auf folgende Weise: Das Werkstück w ist auf einem Schlitten gelagert, welcher während des Arbeitsganges in Richtung der Achse von w eine Vorschubbewegung ausführt. Ferner sind Mittel vorhanden, um während des Arbeits ganges das Werkstück um seine Längsachse gleich förmig zu drehen.
Weiter trägt die Maschine einen oder mehrere Tragköpfe 1, welche ortsfest sind. Bei Verwendung mehrerer Tragköpfe sind dieselben symmetrisch zur Achse A des Werkstückes gelagert. Jeder dieser Tragköpfe 1 enthält einen Rotor 2, welcher von der Maschine aus über Antriebswelle 3 eine drehende Bewegung erhält. In jedem Rotor sind parallelachsig und in gleichem Abstand zu seiner Drehachse ein oder meist mehrere Formrollen 4 mit Lagerbolzen 5 drehbar gelagert.
Bei angetriebenem Rotor 2 machen also die Formrollen 4, die sich wie nachher erwähnt noch um ihre eigene Achse drehen, eine planetenartige Bewegung zum Werkstück hin und von diesem weg.
Nun sind die Drehbewegungen des Werkstückes w und der Rotor 2 so aufeinander abgestimmt, dass bei jedem Auftreffen einer Profilrolle auf das Werk stück die ringförmigen Profilrippen 8 der Profilrolle 4 auf Umfangsstellen des Werkstückes treffen, wo eine Profillücke eingewalzt werden soll. Entsprechend der Dreh- und Vorschubbewegung des Werkstückes w werden also in diesem, spiralig am Umfang fort schreitend, kleine Teilwalzvorgänge erzeugt, welche sich in der einzelnen Werkstück-Zahnlücke gegen seitig überdecken und zu fortlaufenden Rillen ver längern.
Die Tragköpfe haben einen unveränderlichen Abstand zur Achse des Werkstückes w und letzteres wird erst nach Anlaufen der Maschine durch den Vorschub in den Wirkungsbereich der Formrollen 4 gebracht.
Nach dem bisherigen Stand der Technik sind, wie erwähnt, die Profilrollen 4 auf den Lagerbolzen 5 des Rotors antriebslos frei drehbar gelagert. So erhal ten sie beim jeweiligen Auftreffen äuf das Werkstück w eine Drehbeschleunigung im entgegengesetzten Sinn zur Rotordrehung. Beim Verlassen der Werk stückberührung hört diese Beschleunigung auf und die Drehzahl der Formrolle fällt ab bis zur neuer lichen Berührung mit Werkstück. Diesem Übelstand hilft die Vorrichtung gemäss Fig. 1 dadurch ab, dass die Formrollen nicht frei drehbar sind, sondern einen Drehantrieb um ihre eigene Achse erhalten.
Das ist so ausgeführt, dass der feststehende zylindrische Teil l' des Tragkopfes 1 einen Innenzahnkranz 6 erhält. Der Lagerbolzen 5 ist mit der Formrolle 4 verkeilt und trägt an einem Ende fest angearbeitet das Ritzel 7, welches mit dem Zahnkranz 6 in Eingriff steht.
Es wird nun der Teilkreis des Ritzels 7 so gewählt, dass er dem mittleren Durchmesser der Profilringe 8 der Formrolle 4 entspricht. Es findet so zwischen Werkstück w und Formrolle 4 statt der bisherigen Reibung praktisch eine reine Abrollung statt, weil die durch den beschriebenen formschlüssigen Dreh antrieb erzwungene rückläufige Drehbewegung der Formrolle 4 gleiche Umfangsgeschwindigkeit an der Berührungsstelle mit dem Werkstück w besitzt, wie die vorläufige Drehbewegung des Rotors 2, diese also aufhebt.
Durch Vergrössern oder Verkleinern des Durchmessers der Formrollen 4 ist man ausserdem in Lage, eine geringe Reibung zwischen Formrolle und Werkstück zu erzeugen, falls dies für die Oberflächen güte des letzteren wünschbar ist, und zwar im Sinne oder im Gegensinne zur Vorschubbewegung. Die be schriebene Vorrichtung nach Fig. 1 bewirkt also, dass die Formrollen einen Drehantrieb erhalten, welcher einen zur Planetenbewegung gegenläufigen Drehsinn besitzt und bewirkt, dass zwischen Formrollen und Werkstück nur eine geringfügige Reibung während des verformenden Eingriffes stattfindet.
Die Formrolle erhält also beim Eingriff mit dem Werkstück keine grosse Drehbeschleunigung, sondern sie erhält diese im wesentlichen in den Pausen zwischen je zwei Eingriffen durch den oben beschrie benen Drehantrieb 6, 7.
Im Gegensatz zu Fig. 1, wo der Drehantrieb der Formrolle 4 formschlüssig vom feststehenden Trag kopf 1 aus erfolgt, zeigt Fig. 2 eine Vorrichtung mit kraftschlüssig wirkendemDrehantrieb derFormrollen. Eine oder mehrere Federn 13 sind am Tragkopf 1 befestigt (nicht dargestellt) also ortsfest und ragen mit ihrem freien Ende in die Planetenbahn der Formrollen 4 hinein, werden bei deren Durchgang jeweils angehoben und erteilen durch Reibung zwi schen Teil 4 und 13 den Formrollen eine Drehung im Pfeilsinn.
In Beispiel Fig.3 tragen die Formrollen 4 an beiden Stirnseiten Kegelflächen 19, gegen welche die am Tragkopf 1 uridrehbar befestigten ortsfesten Feder ringe 20, 20' mit ihren konischen Stirnflächen an liegen. Durch Zwischenlegen verschieden breiter Distanzringe 21, 21' wird das Mass der Reibung an der Berührungslinie zwischen den Teilen 4 und 20, 20' bestimmt. Die Ausfederung der Ringe 20, 20' geschieht als Deformierung aus der Kreisform heraus. Die Ringe 20, 20' bewirken ausserdem eine axiale Festlegung der Formrollen 4.
Fig. 4 und 5 zeigen einenDrehantrieb mitFlüssib keit. In einer von der Maschine mit Drucköl versorg ten Ölkammer 14 läuft eine Verlängerung des Lager zapfens 5 der Formrolle 4 planetenförmig um, an dem die Schaufelkränze 15, 15' sich befinden. Der Gegen schaufelkranz 16 ist ortsfest uridrehbar auf dem zylin drischen Teil 1' des Trägers 1 befestigt. Durch die Kränze 15, 15' wird der Formrolle die Rotation um ihre Achse erteilt.
In den bisherigen Beispielen Fig. 1 bis 5 wurde die Relativbewegung zwischen dem ortsfesten Träger 1 und dem drehenden Rotor 2 dazu benützt, die Drehbewegung der Formrollen 4 um ihre Achsen zu erzeugen. Das Beispiel nach Fig. 6 und 7 zeigt da gegen eine reibungsschlüssige Verbindung der einzel nen Formrollen untereinander; z. B. mittels einer endlosen Kordel 17, welche in ringförmigen Rillen 18 der Formrollen läuft und alle Formrollen eines Trag- kopfes umschlingt.
Die schädliche, schlagartige Dreh beschleunigung jeder Formrolle beim Eingriff mit dem Werkstück (siehe Einleitung) ist hier etwa um so viel mal geringer, als Formrollen in einem Tragkopf angeordnet sind, da der Beschleunigungsimpuls von der jeweils mit dem Werkstück im Eingriff befind lichen Rolle auf die andern Rollen übertragen wird.
Die vorgezeigten Beispiele sind nicht erschöpfend. So lässt sich beispielsweise statt des hydraulischen Drehantriebes (Fig. 4 und 5) ein pneumatischer Dreh antrieb denken. Die Kordel 17 (Fig. 6 und 7) wird beim Beispiel nach Fig. 8 ersetzt durch einen Reib ring 19 mit zylindrischer oder kegeliger Innenfläche, der undrehbar mit dem Tragkopf verbunden ist und unter Vorspannung steht.
Apparatus for chipless profiling of metal bodies A method for chipless profiling of metal bodies is known in which at least one forming roller is brought into repeated forming contact with the blank, with a relative feed movement in the direction of the profile to be generated between blank body and forming rollers. The repeated deforming contact between the blank and the forming rollers is effected in such a way that the forming rollers in a rotationally driven support head are all arranged axially parallel around the axis of rotation of the support head at the same distance, i.e. they execute a planetary movement in the rotating support head.
The free rotation of the profile rollers in the support head is provided because the repeated deforming engagement between the form roller and work piece should be done practically by means of a rolling movement, so the form roller should rotate in opposite directions with respect to the Plane tenbewegung. So far it has been assumed that the shaping roller, once in engagement, retains the opposite rotation obtained in the process to some extent until its next engagement and only has to be accelerated by the workpiece to a very insignificant extent with each engagement.
The work results obtained in this way were, however, inadequate and suggested that the small but significant sudden acceleration of the forming roller caused by the sudden impact of the forming roller on the workpiece, which cannot be measured and cannot be controlled by the machine, causes vibrations or other small movements between the forming roller and the workpiece, which the Reason for the poor work.
According to the invention, when it is not in engagement with the workpiece, the forming roller receives a rotary drive about its own axis, which has a direction of rotation opposite to the circular movement of the planetary motion, in order to prevent the forming roller from receiving a high rotational acceleration when it engages the workpiece .
With various embodiments of the invention, it was found that a certain amount of machine-controllable sliding friction between the tool and workpiece, depending on the type of work, is even desirable and advantageous for its quality. Therefore, in the following, different embodiments of the inven- tion concept are shown as examples, which provide partly positive, partly non-positive rotary drive of the forming rollers from the support head or just keeping the forming rollers under them in as uniformly rotating motion as possible.
The drawing shows exemplary embodiments of the subject matter of the invention: Figure 1 shows a support head of the first example in axial section with a form-fitting drive of the form roll; Figure 2 shows part of a second example in which spring elements act on the periphery of the forming roller; 3 shows the support head of a further example, in which spring elements act at an acute angle to the shape of the roller axis; FIG. 4 shows an axial section and FIG. 5 shows a cross section of a support head of an example in which the forming roller is driven by a vortex brake;
FIG. 6 shows an axial section and FIG. 7 shows a cross section of an example with a drive of the forming rollers among one another; 8 shows an example with a rigid friction ring. The device for cold rolling according to FIG. 1 of profiles on cylindrical metal bodies works in the following way: The workpiece w is mounted on a carriage which, during the operation, performs a feed movement in the direction of the axis of w. Means are also provided to rotate the workpiece uniformly about its longitudinal axis during the work.
The machine also carries one or more support heads 1 which are stationary. When using several support heads, the same are mounted symmetrically to the axis A of the workpiece. Each of these support heads 1 contains a rotor 2, which receives a rotating movement from the machine via the drive shaft 3. One or mostly several forming rollers 4 with bearing bolts 5 are rotatably mounted in each rotor with parallel axes and at the same distance from its axis of rotation.
When the rotor 2 is driven, the forming rollers 4, which, as mentioned below, still rotate about their own axis, make a planet-like movement towards and away from the workpiece.
Now the rotational movements of the workpiece w and the rotor 2 are coordinated so that each time a profile roller hits the workpiece, the annular profile ribs 8 of the profile roller 4 meet the peripheral points of the workpiece where a profile gap is to be rolled. Corresponding to the rotating and advancing movement of the workpiece w, small partial rolling processes are generated in this, progressing in a spiral around the circumference, which overlap each other in the individual workpiece tooth gap and lengthen to form continuous grooves.
The support heads have an invariable distance from the axis of the workpiece w and the latter is only brought into the effective area of the forming rollers 4 by the feed after the machine has started.
According to the previous state of the art, as mentioned, the profile rollers 4 are mounted on the bearing pin 5 of the rotor in a freely rotatable manner without a drive. Thus, when they hit the workpiece w, they receive a rotational acceleration in the opposite direction to the rotor rotation. When leaving the workpiece contact, this acceleration stops and the speed of the forming roller drops until it comes into contact with the workpiece again. The device according to FIG. 1 remedies this inconvenience in that the forming rollers are not freely rotatable, but are given a rotary drive about their own axis.
It is designed in such a way that the fixed cylindrical part 1 ′ of the support head 1 receives an internal gear rim 6. The bearing pin 5 is wedged with the forming roller 4 and, at one end, carries the pinion 7, which is in engagement with the ring gear 6.
The pitch circle of the pinion 7 is now selected so that it corresponds to the mean diameter of the profile rings 8 of the forming roller 4. In this way, between workpiece w and forming roller 4, instead of the previous friction, there is practically pure unwinding, because the reverse rotational movement of forming roller 4 forced by the form-fitting rotary drive described has the same circumferential speed at the point of contact with workpiece w as the preliminary rotational movement of the rotor 2, so it cancels.
By increasing or reducing the diameter of the forming rollers 4 you are also able to generate a low friction between the forming roller and workpiece, if this is desirable for the surface quality of the latter, in the sense or in the opposite sense of the feed movement. The described device according to FIG. 1 thus causes the forming rollers to receive a rotary drive which has an opposite direction of rotation to the planetary movement and has the effect that only slight friction takes place between the forming rollers and the workpiece during the deforming engagement.
When it engages the workpiece, the forming roller does not receive any great rotational acceleration, but it receives this essentially in the pauses between two interventions by the rotary drive 6, 7 described above.
In contrast to Fig. 1, where the rotary drive of the forming roller 4 takes place in a form-fitting manner from the stationary support head 1, Fig. 2 shows a device with a force-fitting rotary drive of the forming rollers. One or more springs 13 are attached to the support head 1 (not shown) so stationary and protrude with their free end into the planetary orbit of the forming rollers 4, are lifted as they pass and give the forming rollers a rotation through friction between part 4 and 13's in the direction of the arrow.
In the example of Figure 3, the forming rollers 4 wear conical surfaces 19 on both end faces, against which the fixed spring rings 20, 20 'fixed to the support head 1 with their conical end faces lie against. By interposing spacer rings 21, 21 'of different widths, the amount of friction at the contact line between parts 4 and 20, 20' is determined. The rebound of the rings 20, 20 'occurs as a deformation out of the circular shape. The rings 20, 20 'also cause the forming rollers 4 to be fixed axially.
Figures 4 and 5 show a rotary actuator with liquid. In one of the machine with pressurized oil th oil chamber 14 runs an extension of the bearing pin 5 of the forming roller 4 planet-shaped, on which the blade rings 15, 15 'are. The counter blade ring 16 is fixed in place on the cylindrical part 1 'of the carrier 1 so that it cannot rotate. The forming roller is given the rotation about its axis by the rings 15, 15 '.
In the previous examples, FIGS. 1 to 5, the relative movement between the stationary carrier 1 and the rotating rotor 2 was used to generate the rotational movement of the forming rollers 4 about their axes. The example according to FIGS. 6 and 7 shows against a frictional connection of the individual NEN form rollers with one another; z. B. by means of an endless cord 17, which runs in annular grooves 18 of the forming rollers and wraps around all of the forming rollers of a support head.
The damaging, sudden rotational acceleration of each forming roller when it engages the workpiece (see introduction) is about as many times lower as forming rollers are arranged in a support head, since the acceleration pulse from the roller in each case in engagement with the workpiece to the assigned to other roles.
The examples shown are not exhaustive. For example, instead of the hydraulic rotary drive (FIGS. 4 and 5), a pneumatic rotary drive can be thought of. The cord 17 (Fig. 6 and 7) is replaced in the example of Fig. 8 by a friction ring 19 with a cylindrical or conical inner surface, which is non-rotatably connected to the support head and is under tension.