DE102006028184B4

DE102006028184B4 - Process for producing at least partially surface-compacted workpieces by rolling to final gauge

Info

Publication number: DE102006028184B4
Application number: DE102006028184A
Authority: DE
Inventors: Vladislav Dr. 42897 Kruzhanov; Volker Dr. 42369 Arnhold; Gerhard Dr. 42899 Kotthoff
Original assignee: GKN Sinter Metals Holding GmbH
Current assignee: GKN Sinter Metals Holding GmbH
Priority date: 2006-06-16
Filing date: 2006-06-16
Publication date: 2011-08-18
Anticipated expiration: 2026-06-17
Also published as: DE102006028184A1; WO2007144120A2; WO2007144120A3

Abstract

Verfahren zur Herstellung zumindest teilweise oberflächenverdichteter Werkstücke mit einer konvexen und/oder konkaven Oberfläche aufweisend ein verdichtetes Sintermaterial oder ein gegossenes oder/und geschmiedetes Material, wobei eine Vorform des Werkstücks mit einem lokal selektiven Aufmaß bezogen auf ein Endmaß des Werkstücks hergestellt wird und mittels wenigstens eines Walzwerkzeuges auf das Endmaß gewalzt wird, wobei als Werkstück ein Nocken oder eine Nockenwelle hergestellt wird.Method for producing at least partially surface-compacted workpieces with a convex and / or concave surface comprising a compacted sintered material or a cast and / or forged material, a preform of the workpiece being produced with a locally selective oversize based on a final dimension of the workpiece and by means of at least one Rolling tool is rolled to the final dimension, a cam or a camshaft being produced as the workpiece.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Werkstücken mit einer konvexen und/oder konkaven Oberfläche aus einem verdichteten Sintermaterial oder aus gegossenem oder/und geschmiedetem Material, welche beispielsweise als Nocken oder dergleichen verwendet werden.The invention relates to a method for the production of workpieces with a convex and / or concave surface of a compacted sintered material or of cast or / and forged material, which are used for example as a cam or the like.

Derartige Werkstücke werden beispielsweise als mechanische Steuerelemente in Maschinen eingesetzt. Insbesondere ist das Werkstück eine Nocke in einer Verbrennungskraftmaschine, wobei die Nocke beispielsweise zur Steuerung eines Ein- oder Auslassventiles vorgesehen ist.Such workpieces are used for example as mechanical controls in machines. In particular, the workpiece is a cam in an internal combustion engine, wherein the cam is provided for example for controlling an intake or exhaust valve.

Die DE 855 0 40 A beschreibt ein Verfahren zum Fertigbearbeiten von Nocken einer Welle. Hierbei werden die Nocken in einem sogenannten ”weichen Zustand” mittels einer Stoß- oder Hobeleinrichtung vorgearbeiteter, so dass die Nocken ein geringeres Ausmaß gegenüber der Sollform aufweisen. In einem nachfolgenden Arbeitsschritt werden die Nocken durch ein matrizenförmiges Werkzeug gezogen, wobei eine Umformung der Nocken stattfindet. Darüber hinaus ist offenbart, dass die Nocken auch durch mehrere nacheinander angeordnete Matrizen drückbar sind, wobei jede Matrize einen Teil des Bearbeitungsvorganges ausführt und die letzte Matrize die Sollform bestimmt. Eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Verdichten einer Oberfläche eines Nockens ist aus der DE 196 34 839 A1 bekannt. Dabei wird zur Feinstbearbeitung der Nocken ein sogenannter Vibrationskopf über den Nocken gefahren. Während der Feinstbearbeitung einer Werkstückoberfläche wird ein Kopf gegen eine Oberfläche des Werkstücks gedrückt, während sich das Werkstück dreht. Der Werkzeugkopf vibriert während der Bearbeitung mit einer hohen Frequenz und ist aus Diamant oder einem ähnlichen, sehr harten Material hergestellt. Dabei wird die derart bearbeitete Oberfläche ohne dabei Material abzutragen sehr hart und glatt.The DE 855 0 40 A describes a method for finishing cams of a shaft. Here, the cams are pre-machined in a so-called "soft state" by means of a bumping or planing device, so that the cams have a lesser extent compared to the desired shape. In a subsequent step, the cams are pulled by a die-shaped tool, wherein a transformation of the cam takes place. In addition, it is disclosed that the cams can be pressed by a plurality of successively arranged dies, each die performs a part of the machining process and the last die determines the desired shape. An apparatus and a method for compacting a surface of a cam is known from DE 196 34 839 A1 known. Here, a so-called vibration head is driven over the cam for the finest machining of the cams. During micromachining a workpiece surface, a head is pressed against a surface of the workpiece while the workpiece is rotating. The tool head vibrates during machining at a high frequency and is made of diamond or a similar, very hard material. The surface processed in this way is very hard and smooth without removing material.

Die DE 40 35 208 A1 beschreibt eine Nockenwelle, die aus einem Sinterwerkstoff gefertigt ist. Ein Steuernocken kann dabei in einem mehrstufigen Sinterschmieden ausgebildet sein, wobei eine einsatz- beziehungsweise betriebsfertige Kontur des Steuernockens mittels eines Nachpressens erzielbar ist. Gegebenenfalls kann der jeweilige Steuernocken auch mittels eines Zielvorganges kalibriert sein, wodurch seine Konturgenauigkeit gesteigert werden kann, um eine für geschliffene Steuernocken übliche Maß- und Formtoleranz auszubilden.The DE 40 35 208 A1 describes a camshaft, which is made of a sintered material. A control cam may be formed in a multi-stage sintering, wherein a ready or ready to use contour of the control cam is achieved by means of a repressing. Optionally, the respective control cam can also be calibrated by means of a targeting process, whereby its contour accuracy can be increased in order to form a customary for ground control cam dimensional and form tolerance.

Die DE 196 04 387 A1 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen eines Nockens einer geführten Nockenwelle, bei dem ein Vorformling durch Pressen und Vorsintern erzeugt wird. Anschließend erfolgt ein Fertigsintern durch Hochsintern des Formlings bei Temperaturen zwischen 1.2000°C bis 1.300°C. Zur Verbesserung der Maßhaltigkeit wird der Formling durch ein Matrizenwerkzeug gedrückt und anschließend eine Wärmebehandlung unterworfen. Offenbart ist ebenfalls, dass die Teile der Nockenwelle derart aus Sinterpulver gepresst werden, dass sowohl Über- als auch Untermaße herstellbar sind. Nach einem Kalibrieren werden die Nocken einer Wärmebehandlung zur Vergütung der Nocken unterzogen. Bei der Vergütung auftretende Formänderungen bewirken eine Ausgleichung der Umrissform des Formlings, wobei der Nocken der Sollumrissform angeglichen werden soll. Derartig bearbeitete Nocken, die mit einer Welle verbunden sind, benötigen keine weiteren Nachbehandlungsschritte.The DE 196 04 387 A1 describes a method of manufacturing a camshaft cam in which a preform is produced by pressing and pre-sintering. Subsequently, a final sintering by high sintering of the molding takes place at temperatures between 1.2000 ° C to 1.300 ° C. To improve the dimensional stability of the molding is pressed by a die tool and then subjected to a heat treatment. It is also disclosed that the parts of the camshaft are pressed out of sintered powder in such a way that both over and under dimensions can be produced. After calibration, the cams are subjected to a heat treatment to anneal the cams. Forming changes occurring in the compensation effect an adjustment of the outline shape of the molding, wherein the cam of the Sollumrissform is to be equalized. Such machined cam, which are connected to a shaft, need no further post-treatment steps.

Ein Fertigungsverfahren für einen Steuernocken, insbesondere einer gebauten Nockenwelle für eine Brennkraftmaschine, ist in der DE 44 46 0 76 C1 offenbart. Der eine Durchbrechung zur Wellenverbindung aufweisende Steuernocken wird mit einer betriebsfähigen Umfangskontur durch Sintern und Sinterschmieden gefertigt. Offenbart ist weiterhin, dass der gesinterte Steuernocken vor seinem Erhärten mittels eines Ziehkalibrierens zusätzlich bearbeitet werden kann.A manufacturing method for a control cam, in particular a built-up camshaft for an internal combustion engine is in the DE 44 46 0 76 C1 disclosed. The control cam having an opening for shaft connection is manufactured with an operable circumferential contour by sintering and sinter forging. It is further disclosed that the sintered control cam can be additionally processed by means of a Ziehkalibrier before its hardening.

Die DE 100 45 290 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Metallsinterteils. Ein hohe Maßgenauigkeit und eine hohe Oberflächenhärte wird gemäß dem Verfahren dadurch erreicht, dass nach dem Sintern des Produkts ein Einsatzhärteprozess direkt und ohne eine Abkühlphase erfolgt. Hierdurch wird eine Verformung durch den Abkühlungs- und Wiederaufwärmungsprozess vermieden. Ein Feinbehandlung des Nockens ist gemäß der Offenbarung nicht erforderlich.The DE 100 45 290 A1 describes a method for producing a metal sintered part. A high dimensional accuracy and a high surface hardness is achieved according to the method in that after the sintering of the product, a case hardening process takes place directly and without a cooling phase. This avoids deformation by the cooling and reheating process. A fine treatment of the cam is not required according to the disclosure.

Ein Herstellungsverfahren zur Herstellung einer Nocke ist in der WO 96/27 460 A1 beschrieben, wobei eine Nockenkurve durch Kaltumformung auf Fertigmaß gebracht wird. Ein Nachbearbeitung des Nockens erfolgt dabei beispielsweise durch eine Kaltumformung, wobei ein Formstauchen in einer Matrize durchgeführt wird. Auf ein Nockenformschleifen kann hierbei verzichtet werden, da die Nocke unmittelbar durch die Kaltumformung auf Fertigmaß gefertigt ist.A manufacturing method for producing a cam is in WO 96/27 460 A1 described, wherein a cam curve is brought by cold forming to finished size. A post-processing of the cam takes place, for example, by a cold forming, wherein a form upsetting is performed in a die. On a Nockenformschleifen can be dispensed with, since the cam is made directly by the cold working to finished size.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei einem Herstellungsverfahren von Werkstücken mit einer konvexen und/oder konkaven Oberfläche aus einem verdichteten Sintermaterial oder aus gegossenem oder/und geschmiedetem Material eine Verbesserung einer Maßgenauigkeit insbesondere in Verbindung mit verbesserter Verschleißfestigkeit zu ermöglichen.The object of the present invention is to make it possible to improve dimensional accuracy, in particular in conjunction with improved wear resistance, in a production method for workpieces having a convex and / or concave surface made of a compacted sintered material or of cast and / or forged material.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung zumindest teilweise oberflächenverdichtete Werkstücke mit einer konvexen und/oder konkaven Oberfläche mit den Merkmalen des Anspruches 1, durch eine Vorform für ein derartiges Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 11, durch ein Werkstück mit den Merkmalen des Anspruches 13, durch eine Vorrichtung zur Herstellung eines zumindest teilweise oberflächenverdichteten Werkstückes mit den Merkmalen des Anspruches 18, durch ein Verfahren zur Auslegung eines Walzwerkzeuges mit den Merkmalen des Anspruches 23 sowie durch ein Computerprogrammprodukt mit den Merkmalen des Anspruches 31. Vorteilhaft Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den jeweiligen abhängigen Patentansprüchen angegeben.This object is achieved by a method for producing at least partially surface-compressed workpieces having a convex and / or concave surface with the features of claim 1, by a preform for such a method having the features of claim 11, by a workpiece having the features of claim 13, by an apparatus for producing an at least partially surface-compacted Workpiece having the features of claim 18, by a method for designing a rolling tool having the features of claim 23 and by a computer program product having the features of claim 31. Advantageous embodiments and further developments are specified in the respective dependent claims.

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung zumindest teilweise oberflächenverdichteter Werkstücke mit einer konvexen und/oder konkaven Oberfläche aufweisend ein verdichtetes Sintermaterial oder ein gegossenes oder/und geschmiedetes Material, wird eine Vorform des Werkstückes mit einem lokal selektiven Aufmaß bezogen auf ein Endmaß des Werkstücks hergestellt und mittels wenigstens eines Walzwerkzeuges auf das Endmaß gewalzt, wobei als Werkstück eine Nockenwelle hergestellt wird.In a method according to the invention for producing at least partially surface-compacted workpieces having a convex and / or concave surface comprising a compacted sintered material or a cast or / and forged material, a preform of the workpiece is produced with a locally selective allowance relative to a final dimension of the workpiece and rolled at least one rolling tool to the final dimension, wherein a camshaft is produced as a workpiece.

Vorzugsweise wird das Werkstück dabei zumindest in einem Teilbereich einer Oberfläche zur Erzeugung einer verdichteten Randschicht an einer Oberfläche lokal variiert verdichtet.Preferably, the workpiece is at least in a partial region of a surface to produce a compacted edge layer on a surface locally compressed compressed.

Vorteilhafterweise ermöglicht das Verfahren eine Verbesserung der mechanischen Eigenschaften wie beispielsweise Härte, Dichte oder Festigkeit. Insbesondere ermöglicht eine Oberflächenverdichtung eine höhere Verschleißbeständigkeit. Des Weiteren kann vorzugsweise auf einen insbesondere bei konkaven Konturen schwierig auszuführenden Schleifprozess verzichtet werden. Insbesondere ermöglicht das Verfahren ein präzises Kaliberwalzen der Werkstücke.Advantageously, the method enables an improvement of the mechanical properties such as hardness, density or strength. In particular, a surface compression allows a higher wear resistance. Furthermore, it is preferably possible to dispense with a grinding process which is difficult to carry out, especially with concave contours. In particular, the method enables precise caliber rolling of the workpieces.

Ein Werkstück ist dabei beispielsweise eine Nocke, ein Exzenterhebel eine Steuerscheibe oder dergleichen.A workpiece is, for example, a cam, an eccentric lever, a control disk or the like.

Das verdichtete Sintermaterial wird insbesondere mit Verfahren der Pulvermetallurgie hergestellt. Beispielsweise wird ein Metallpulver unter einem Druck in Verbindung mit einer Wärmebehandlung gesintert. Anstelle eines Sintermaterials kann auch ein gegossenes oder/und geschmiedetes Material verwendet werden. Insbesondere bei einem Sinter- beziehungsweise Gießvorgang wird dabei eine Sinter- beziehungsweise Gießform verwendet, die zumindest nahezu das Endmaß des herzustellenden Werkstückes aufweist. Bevorzugt wird als Vorform das direkt aus dem Sinterprozess oder einem Gießprozess resultierende Werkstück verwendet. In einer anderen Variante kann jedoch auch wenigstens ein weiterer Oberflächenbearbeitungsschritt nachgeschaltet werden. Die Vorform weist dabei ein Aufmaß auf, welches als Differenz zu einem Endmaß aufzufassen ist, wobei die Differenz vorzugsweise punktweise senkrecht zur Oberfläche definiert ist. Bei einem geschmiedeten Werkstück ist als Vorform das Werkstück in einem Stadium zu verstehen, welches nach dem Schmiedevorgang und gegebenenfalls einer weiteren Oberflächenbehandlung und vor dem Walzen auf das Endmaß vorliegt.The compacted sintered material is produced in particular by powder metallurgy methods. For example, a metal powder is sintered under pressure in conjunction with a heat treatment. Instead of a sintered material, a cast or / and forged material may also be used. In particular, in a sintering or casting process while a sintered or casting mold is used, which has at least almost the final dimension of the workpiece to be produced. The preform used is preferably the workpiece resulting directly from the sintering process or a casting process. In another variant, however, at least one further surface treatment step can also be connected downstream. In this case, the preform has an allowance, which is to be understood as a difference to a final dimension, wherein the difference is preferably defined pointwise perpendicular to the surface. In a forged workpiece is to be understood as a preform, the workpiece in a state which exists after the forging process and optionally a further surface treatment and before rolling to the final dimension.

Als Walzwerkzeug wird beispielsweise eine Walze verwendet, welche insbesondere eine entsprechend ausgestaltete Oberflächenkonturierung aufweist, so dass die Oberflächenkonturierung auf der Kontur des Werkstückes abrollen kann. Insbesondere ist dabei ein Druck des Walzwerkzeuges auf das Werkstück einstellbar.As a rolling tool, for example, a roller is used, which in particular has a correspondingly configured surface contouring, so that the surface contouring can roll on the contour of the workpiece. In particular, a pressure of the rolling tool is adjustable to the workpiece.

Vorzugsweise erfolgt das Walzen schlupffrei. Dabei werden insbesondere Scherbelastungen des Werkstückes vermieden.Preferably, the rollers are slip-free. In particular shear stresses of the workpiece are avoided.

Das lokal selektive Aufmaß ist insbesondere so bemessen, dass das Werkstück im Vergleich zur Vorform eine verdichtete Randschicht an einer Oberfläche aufweist. Bei einer auf ein Endmaß gewalzten gesinterten Vorform wird beispielsweise eine Dichte der Randschicht erzielt, welche gegenüber einem Kern der Vorform erhöht ist. Vorzugsweise entspricht die Dichte der verdichteten Randschicht zumindest der Dichte einer entsprechenden pulvergeschmiedeten Vorform aus dem gleichen Werkstoff. Insbesondere ist die Dichte der Randschicht bei einem gesinterten Werkstück um zumindest fünf Prozent erhöht gegenüber einer Kerndichte des Sinterwerkstoffes in der Vorform. In entsprechender Weise gelten die vorstehend dargelegten Ausführungen, wenn anstelle eines gesinterten Werkstückes ein gegossenes Werkstück betrachtet wird. Vorzugsweise ist auch bei einem gegossenen Werkstück eine Dichte der verdichteten Randschicht um zumindest fünf Prozent gegenüber einer Kerndichte der Vorform erhöht.In particular, the locally selective oversize is dimensioned such that the workpiece has a compacted edge layer on a surface in comparison to the preform. For example, in a sintered preform rolled to a final gauge, a density of the skin layer is increased which is increased over a core of the preform. The density of the compacted edge layer preferably corresponds at least to the density of a corresponding powder-forged preform made of the same material. In particular, the density of the surface layer in a sintered workpiece is increased by at least five percent relative to a core density of the sintered material in the preform. In a corresponding manner, the embodiments set out above apply if, instead of a sintered workpiece, a cast workpiece is considered. Preferably, even with a cast workpiece, a density of the compacted edge layer is increased by at least five percent over a core density of the preform.

Bei geschmiedeten Werkstücken werden insbesondere Druckeigenspannungen durch den Walzprozess eingebracht, welche vorzugsweise eine Wälzfestigkeit verbessern.In the case of forged workpieces, compressive residual stresses in particular are introduced by the rolling process, which preferably improve rolling resistance.

Gemäß einer Weiterbildung wird über ein unterschiedliches Aufmaß entlang der Oberfläche der Vorform die jeweils unterschiedlich verdichtete Randschicht erzeugt. Das Aufmaß kann beispielsweise entlang einer Umlaufrichtung des Werkstückes variiert werden. Alternativ oder zusätzlich kann das Aufmaß auch quer zur Umlaufrichtung, das heißt in Richtung einer Drehachse des Werkstückes variiert werden. Beispielsweise kann das Aufmaß jeweils in einem oberen und einem unteren Randbereich der abrollenden Mantelfläche des Werkstückes so erhöht sein, dass in diesen Bereichen eine verstärkte Verdichtung der Randschicht erzielt wird. Vorzugsweise ermöglicht dies eine Verstärkung der Werkstückkanten. In einer anderen Ausgestaltung kann jedoch auch ein mittlerer Bereich der abrollenden Mantelfläche mit einer höheren Verdichtung der Randschicht versehen sein. Insbesondere kann eine lokal an das Belastungsprofil des Werkstücks anpasste Verdichtung vorgesehen sein.According to a further development, the respective differently densified boundary layer is produced via a different allowance along the surface of the preform. The allowance can be varied, for example, along a direction of rotation of the workpiece. Alternatively or additionally, the allowance can also be varied transversely to the direction of rotation, that is to say in the direction of an axis of rotation of the workpiece. For example, the allowance may be in each case be increased to an upper and a lower edge region of the rolling lateral surface of the workpiece so that in these areas an increased compression of the surface layer is achieved. Preferably, this allows a reinforcement of the workpiece edges. In another embodiment, however, a central region of the rolling lateral surface may be provided with a higher compression of the edge layer. In particular, a locally adapted to the load profile of the workpiece compaction may be provided.

In einer Ausgestaltung wird das Werkstück über den gesamten Bereich seiner Oberfläche gleichmäßig verdichtet, um eine gleichbleibende, einheitliche Verdichtung zu erzielen. Vorzugsweise weist die gleichmäßige Verdichtung über den gesamten Bereich der Oberfläche ein gleiches Verdichtungstiefenprofil auf. Insbesondere wird das Aufmaß dazu lokal derart angepasst, dass trotz unterschiedlich gekrümmter Oberflächen beim Walzen des Werkstückes eine einheitliche Verdichtung resultiert. Insbesondere ist das lokal selektive Aufmaß dabei nicht konstant über die gesamte Oberfläche vorgesehen.In one embodiment, the workpiece is uniformly compressed over the entire area of its surface in order to achieve a consistent, uniform compression. The uniform compression over the entire area of the surface preferably has the same compression depth profile. In particular, the oversize is locally adapted in such a way that despite differently curved surfaces when rolling the workpiece a uniform compression results. In particular, the locally selective allowance is not constant over the entire surface.

Als Werkstück wird gemäß einer Weiterbildung ein Nocken oder eine Nockenwelle hergestellt. Dabei erfolgt vorzugsweise eine Härtung einer Mantelfläche des Nocken. Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, ein Lager der Nockenwelle maßzuwalzen.As a workpiece, a cam or a camshaft is produced according to a development. In this case, preferably, a curing of a lateral surface of the cam. Additionally or alternatively, it may be provided to measure a bearing of the camshaft.

Bezüglich des lokal selektiven Aufmaßes ist gemäß einer Ausgestaltung vorgesehen, dass ein Betrag eines maximalen lokalen Aufmaßes wenigstens 20 μm, bevorzugt wenigstens 50 μm und insbesondere maximal 500 μm beträgt. Das maximale Aufmaß tritt dabei in wenigstens einem Teilbereich der Oberfläche auf.With regard to the locally selective oversize, it is provided according to an embodiment that an amount of a maximum local oversize is at least 20 μm, preferably at least 50 μm and in particular at most 500 μm. The maximum allowance occurs in at least a portion of the surface.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass ein Betrag des maximalen lokalen Aufmaßes zwischen 0,0001 und 0,005 eines vollen Umfanges der Vorform beträgt, welcher beim Walzen überstrichen wird. Alternativ kann der Betrag des maximalen lokalen Aufmaßes statt auf den überstrichenen Umfang auf einen wirksamen Kreisdurchmesser bezogen werden. Der wirksame Kreisdurchmesser ist dabei als kleinster Kreis zu verstehen, in welchen eine Drehbewegung des bei einem Walzen gedrehten Werkzeuges einbeschrieben werden kann. Insbesondere kann bei großen Bauteilen ein größeres maximales Aufmaß als 500 μm erzielt werden. Ein größeres Werkstück ist beispielsweise ein Schiffsnocken.According to a further embodiment, it is provided that an amount of the maximum local allowance is between 0.0001 and 0.005 of a full circumference of the preform, which is covered during rolling. Alternatively, the amount of the maximum local allowance may be referenced to an effective circle diameter rather than the swept circumference. The effective circle diameter is to be understood as the smallest circle in which a rotational movement of the rotated during a rolling tool can be inscribed. In particular, a larger maximum oversize than 500 μm can be achieved for large components. A larger workpiece is, for example, a ship's cam.

Bei einer Durchführung des Verfahrens ist gemäß einer Variante vorgesehen, dass die Vorform und das Walzwerkzeug aufeinander abgewälzt werden sowie das das Walzwerkzeug solange zugestellt wird, bis das Endmaß des Werkstücks erreicht ist. Dazu wird beispielsweise eine Drehachse des Walzwerkzeuges auf eine Drehachse des Werkstückes sukzessive zubewegt. Ein Walzvorgang dauert dabei beispielsweise einige zehn Umdrehungen, vorzugsweise kürzer. Beispielsweise kann anhand von Serienuntersuchungen festgestellt werden, welche Umdrehungsanzahl bei welcher Vorschubsgeschwindigkeit zur Erzielung des Endmaßes erforderlich ist.In one implementation of the method is provided according to a variant in that the preform and the rolling tool are rolled on each other and that the rolling tool is delivered until the final dimension of the workpiece is reached. For this purpose, for example, a rotation axis of the rolling tool is successively moved toward a rotation axis of the workpiece. A rolling process takes for example a few tens of turns, preferably shorter. For example, it can be ascertained on the basis of series investigations which number of revolutions is required at which feed rate for achieving the final dimension.

Gemäß einer Weiterbildung umfasst das Verfahren einen Härtungsprozess, insbesondere einen thermischen und/oder chemischen Oberflächenhärtungsprozess. Als thermischer und/oder chemischer Härtungsprozess wird beispielsweise eine Einsatzhärtung verwendet. Bevorzugt wird dabei neben einer Erhöhung der Härte ein Abbau von Verspannungen erzielt. In einer weiteren Variante wird beispielsweise ein Carbonitrierungsprozess verwendet. Des Weiteren kann ein Nitrier- beziehungsweise Nitrocarborierprozess sowie ein Borierprozess verwendet werden. Insbesondere wird bei diesen Prozessen in Verbindung mit einer Wärmebehandlung ebenfalls eine Verringerung einer Verspannung erzielt. Durch Einstellung eines Prozessdrucks kann ebenfalls Einfluss auf die Härtung genommen werden. Beispielsweise kann ein Vakuum eingestellt werden, insbesondere wenn eine Einsatzhärtung vorgenommen wird. Auch besteht die Möglichkeit, eine Induktionshärtung vorzunehmen. Vorzugsweise ermöglicht der Härtungsprozess eine weitere Verbesserung der Oberflächenhärtung.According to a development, the method comprises a hardening process, in particular a thermal and / or chemical surface hardening process. For example, case hardening is used as the thermal and / or chemical hardening process. Preference is given here in addition to an increase in hardness, a reduction of tension. In a further variant, for example, a carbonitriding process is used. Furthermore, a nitriding or Nitrocarborierprozess and a boring process can be used. In particular, in these processes in conjunction with a heat treatment, a reduction of a strain is also achieved. Adjusting a process pressure can also influence the cure. For example, a vacuum can be set, especially if case hardening is performed. It is also possible to perform an induction hardening. Preferably, the curing process allows for further improvement in surface hardening.

Für eine Durchführung des Verfahrens ist in einer weiteren Ausgestaltung vorgesehen, dass es die Schritte

– Einfüllen eines Sintermetalls in eine Form, die eine Innengeometrie zur Bildung einer Vorform aufweist, wobei zumindest in einem Teilbereich des Werkstücks ein Aufmaß gebildet wird;
– Pressen des Sintermaterials, so dass eine Vorform entsteht;
– Sintern der gepressten Vorform;
– Oberflächenwalzen von zumindest einem Teilbereich der konvexen und/oder konkaven Oberfläche

umfasst.For carrying out the method, it is provided in a further embodiment that it is the steps

- filling a sintered metal into a mold having an internal geometry to form a preform, wherein an oversize is formed at least in a partial region of the workpiece;
- pressing the sintered material to form a preform;
- sintering the pressed preform;
- Surface rolling of at least a portion of the convex and / or concave surface

includes.

Die Form ist dabei insbesondere in einer Presse vorgesehen. Beispielsweise ist die Form in einer Oberfläche eines Pressenstempels vorgesehen.The mold is provided in particular in a press. For example, the mold is provided in a surface of a press ram.

Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Verfahren zusätzlich wenigstens einen der Schritte:

– Vorsintern der gepressten Vorform;
– Sinterhärten des Bauteils in Verbindung mit dem Sintern;
– Feinbearbeiten wenigstens einer Bohrung;
– Einsatzhärten;
– Feinbearbeiten;.
– Feinwalzen

umfasst.According to a further development, it is provided that the method additionally comprises at least one of the steps:

- pre-sintering the pressed preform;
- Sinterhardening of the component in connection with the sintering;
- Finishing at least one hole;
- Case hardening;
- Finishing ;.
- fine rolling

includes.

Das Vorsintern ist beispielsweise vorgesehen, um Reaktionen im Sintermaterial ablaufen zu lassen, jedoch insbesondere ohne eine Verformbarkeit des Sintermaterials zu beeinträchtigen.The pre-sintering is provided, for example, to allow reactions to take place in the sintered material, but in particular without impairing the deformability of the sintered material.

Für eine Reihenfolge beziehungsweise Abfolge verschiedener Prozessschritte können verschiedene Varianten vorgesehen sein. In einer ersten Variante ist die Abfolge Pressen – Vorsintern Walzen – Sintern – Einsatzhärten und Feinbearbeitung vorgesehen.For a sequence or sequence of different process steps, different variants can be provided. In a first variant, the sequence of pressing - pre-sintering rollers - sintering - case hardening and fine machining is provided.

In einer zweiten Variante ist die Abfolge Pressen – Sintern und Einsatzhärten in einem Prozess – Walzen – und, sofern erforderlich, Feinbearbeitung vorgesehen.In a second variant, the sequence of press - sintering and case - hardening is provided in one process - rolling - and, if necessary, fine machining.

Des Weiteren ist in einer anderen Variante die Reihenfolge Pressen – Vorsintern – Walzen – Sintern und Sinterhärten in einem Prozess – Feinbearbeitung vorgesehen.Furthermore, in another variant, the order of pressing - pre-sintering - rolling - sintering and sintering hardening in a process - fine machining is provided.

Schließlich aber für die Kombinationsmöglichkeiten der verschiedenen Prozessschritte nicht abschließend ist in einem weiteren Verfahren eine Abfolge der Schritte Pressen – Sintern – Walzen – Einsatzhärten Feinbearbeitung einer Bohrung – Feinwalzen der Außendurchmesser vorgesehen.Finally, however, not conclusively for the possible combinations of the various process steps, a sequence of the steps pressing - sintering - rolling - case hardening fine machining of a bore - fine rolling of the outside diameter is provided in a further method.

Vorzugsweise erlaubt die zuletzt dargestellte Prozesskette einen Einsatz des Präzisionswalzens anstelle eines Schleifvorganges.Preferably, the process chain shown last allows a use of precision rolling instead of a grinding process.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorform für ein Verfahren, insbesondere für ein Verfahren gemäß einer der vorstehend beschriebenen Ausgestaltungen, wobei wenigstens ein erster Oberflächenbereich und einer zweiter Oberflächenbereich eines Werkstückes mit einer konvexen und/oder konkaven Oberfläche jeweils voneinander abweichende Aufmaße aufweisen. Bei einer Nocke ist der erste Oberflächenbereich beispielsweise der Bereich, der bei einem Betätigungsvorgang eines Gaswechselventiles während eines Öffnungsvorganges in Kontakt tritt. In diesem ersten Oberflächenbereich ist das Aufmaß beispielsweise größer ausgelegt als in einem übrigen Umfangsbereich des Nocken.The invention further relates to a preform for a method, in particular for a method according to one of the embodiments described above, wherein at least a first surface area and a second surface area of a workpiece having a convex and / or concave surface each have deviating oversize. For example, in a cam, the first surface area is the area that comes into contact with an operation of a gas exchange valve during an opening operation. In this first surface area, for example, the allowance is designed to be larger than in a remaining circumferential area of the cam.

In einer Variante ist ein negatives Aufmaß vorgesehen, welches lokal unter einem Endmaß liegt. Das Endmaß wird in einem Bereich negativen Aufmaßes beispielsweise durch Materialumverteilung benachbarter Bereiche bei einem Walzvorgang erzielt. Insbesondere ist dazu in benachbarten Bereichen ein erhöhtes Aufmaß vorgesehen, so dass bei Einebnung dieses lokalen Aufmaßes bei einem Walzvorgang eine plastische Materialumverteilung vorliegt.In one variant, a negative oversize is provided which lies locally below a final dimension. The final dimension is achieved in a region of negative oversize, for example by material redistribution of adjacent regions during a rolling process. In particular, an increased oversize is provided for in adjacent areas, so that when this local oversize is leveled out during a rolling process there is a plastic material redistribution.

Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Werkstück mit einer konvexen und/oder konkaven Oberfläche aus einem metallischen Sinterwerkstoff oder einem gegossenen oder/und geschmiedeten Material, wobei das Werkstück zumindest in einem Teilbereich seiner Oberfläche eine lokal variierte Verdichtung aufweist, wobei das Werkstück ein Nocken oder eine Nockenwelle ist.Furthermore, the invention relates to a workpiece with a convex and / or concave surface of a metallic sintered material or a cast or / and forged material, wherein the workpiece has a locally varied compression at least in a partial region of its surface, wherein the workpiece is a cam or a Camshaft is.

In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der gesamte Bereich der Oberfläche gleichmäßig verdichtet ist. Insbesondere handelt es sich bei dem Werkstück um einen Nocken oder eine Nockenwelle.In one embodiment, it is provided that the entire area of the surface is uniformly compressed. In particular, the workpiece is a cam or a camshaft.

In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Werkstück mit einem weiteren funktionalen Bauteil, insbesondere einer Welle, gefügt ist. Anstelle einer Fügung kann auch eine Versinterung vorgesehen sein. Beispielsweise können Nocken mit einer gegossenen oder geschmiedeten Welle gefügt oder versintert sein. In einer anderen Variante kann auch die gesamte Nockenwelle gesintert sein.In a further embodiment it is provided that the workpiece with another functional component, in particular a shaft, is joined. Instead of a joining, sintering can also be provided. For example, cams may be joined or sintered with a cast or forged shaft. In another variant, the entire camshaft may be sintered.

Als Sinterwerkstoff können verschiedene Materialen vorgesehen sein. In einer ersten Variante ist vorgesehen, dass ein Eisenwerkstoff als Hauptbestandteil des Sinterwerkstoffes und jeweils wenigstens ein Legierungsbestandteil aus der Gruppe Kohlenstoff, Molybdän, Nickel, Kupfer, Mangan, Chrom und Vanadium ausgewählt ist.As sintered material, different materials can be provided. In a first variant, it is provided that a ferrous material is selected as the main constituent of the sintered material and in each case at least one alloy constituent from the group consisting of carbon, molybdenum, nickel, copper, manganese, chromium and vanadium.

In einer weiteren Variante ist vorgesehen, dass Hauptbestandteil des Sinterwerkstoffes Kupfer, eine Chrom-Nickel-Legierung, Aluminium oder Titan ist. Ein Werkstück mit Hauptbestandteil des Sinterwerkstoffes Kupfer wird beispielsweise als Gleitlager eingesetzt. Eine Chrom-Nickel-Legierung als Hauptbestandteil wird vorzugsweise bei Hochtemperaturlegierungen verwendet.In a further variant, it is provided that the main constituent of the sintered material is copper, a chromium-nickel alloy, aluminum or titanium. A workpiece with main component of the sintered material copper is used for example as a plain bearing. A chromium-nickel alloy as a main component is preferably used in high-temperature alloys.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Herstellung eines zumindest teilweise oberflächenverdichteten Werkstückes mit einer konvexen und/oder konkaven Oberfläche zur Durchführung eines Verfahrens insbesondere gemäß einer der vorbeschriebenen Ausgestaltungen, wobei die Vorrichtung eine Spannvorrichtung zur Aufnahme wenigstens einer Vorform auf einer Welle und wenigstens ein auf einer parallelen Welle angeordnetes Walzwerkzeug zur Verdichtung des Aufmaßes mittels einer Wälzbewegung aufweist, wobei zumindest eine der Wellen auf die andere Welle zubewegbar ist. Als Steuerung der Bewegung der Welle ist vorzugsweise eine Weg- oder/und Kraftsteuerung vorgesehen. Insbesondere kann ein vorgegebenes Kraft-Verschiebungsprofil eingestellt werden.The invention further relates to a device for producing an at least partially surface-compacted workpiece having a convex and / or concave surface for performing a method, in particular according to one of the above-described embodiments, wherein the device comprises a clamping device for receiving at least one preform on a shaft and at least one on a Parallel shaft arranged rolling tool for compressing the allowance by means of a rolling movement, wherein at least one of the waves is zubewegbar to the other shaft. When Control of the movement of the shaft is preferably provided a displacement and / or force control. In particular, a predetermined force-displacement profile can be adjusted.

In einer Ausgestaltung können zwei oder mehr auf parallelen Wellen angeordnete Walzwerkzeuge zur Verdichtung des Aufmaßes vorgesehen sein. Bei mehr als zwei Walzwerkzeugen sind diese vorzugsweise gleichmäßig um die Welle der Vorform herum angeordnet. Zur Vermeidung von Biegebelastungen können die Walzwerkzeuge um die Werkzeugdrehachse herum bewegt werden. Insbesondere können mehrere Walzwerkzeuge zueinander um die Werkzeugdrehachse verdreht sein. Dies wird beispielsweise bei einer Nockenwelle mit zueinander verdrehten Nocken eingesetzt.In one embodiment, two or more rolling tools arranged on parallel shafts can be provided for compressing the oversize. With more than two rolling tools, these are preferably arranged uniformly around the shaft of the preform. To avoid bending loads, the rolling tools can be moved around the tool axis of rotation. In particular, a plurality of rolling tools can be rotated relative to each other about the tool axis of rotation. This is used for example in a camshaft with mutually rotated cam.

Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass zumindest zwei Vorformen in der Spannvorrichtung haltbar und gleichzeitig bearbeitbar sind, wobei die Walzwerkzeuge eine größere Länge aufweisen als eine addierte Länge zumindest beider Vorformen. Eine Länge der Walzwerkzeuge ist dabei in axialer Richtung zu verstehen. Gleichermaßen gilt dies für die Länge der Vorformen. Insofern entspricht eine Länge der Vorform bei einer Nocke zum Beispiel einer Nockenbreite. Vorzugsweise ermöglicht eine derartige Anordnung einen erhöhten Durchsatz beim Maßwalzen. Des Weiteren wird vorzugsweise eine geringere Serienstreuung im Vergleich zu auf verschiedenen Walzwerkzeugen gewalzten Werkstücken erzielt.According to a further development, it is provided that at least two preforms in the clamping device are durable and simultaneously machinable, wherein the rolling tools have a greater length than an added length of at least both preforms. A length of the rolling tools is to be understood in the axial direction. Likewise, this applies to the length of the preforms. In this respect, a length of the preform corresponds to a cam, for example, a cam width. Preferably, such an arrangement allows an increased throughput during the sizing. Furthermore, it is preferable to achieve a lower production spread compared to workpieces rolled on different rolling tools.

Die Vorformen können dabei in axialer Richtung dicht gestapelt gemeinsam gewalzt werden. In einer anderen Ausgestaltung kann jedoch auch vorgesehen sein, dass zwischen den Vorformen ein Abstand angeordnet ist, wobei die Walzwerkzeuge längs der Welle über beide äußeren Stirnflächen der Vorformen hinausragen. Vorzugsweise ermöglicht dies ein kontrolliertes Walzen der Kanten.The preforms can be rolled together densely stacked in the axial direction. In another embodiment, however, it can also be provided that a distance is arranged between the preforms, the rolling tools projecting beyond the two outer end faces of the preforms along the shaft. Preferably, this allows a controlled rolling of the edges.

In einer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass zumindest eines der Walzwerkzeuge in axialer Richtung segmentiert ist. Beispielsweise kann jeweils ein Segment einer Vorform zugeordnet sein.In one embodiment it can be provided that at least one of the rolling tools is segmented in the axial direction. For example, one segment each can be assigned to a preform.

Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass als Vorform eine Nockenwelle mit ihrer Achse in die Spannvorrichtung einspannbar ist. Insbesondere in Verbindung mit einem axialsegmentierten Walzwerkzeug ermöglicht dies ein gleichzeitiges Walzen mehrerer Nocken und/oder Lagerbereiche. Vorzugsweise wird dabei eine hohe Präzision der gesamten Nockenwelle in einem einzigen Walzarbeitsgang ermöglicht.According to one embodiment, it is provided that a camshaft with its axis can be clamped in the clamping device as a preform. In particular, in conjunction with an axially segmented rolling tool, this allows a simultaneous rolling of several cams and / or storage areas. Preferably, a high precision of the entire camshaft is possible in a single rolling operation.

Es kann jedoch auch vorgesehen sein, zeitlich sequentiell jeweils ein Element der Nockenwelle zu walzen. Beispielsweise kann vorgesehen sein, zunächst einen Nocken und in einem weiteren Schritt anschließend einen zweiten Nocken und/oder ein Lager der Nockenwelle maßzuwalzen.However, it can also be provided to roll one element of the camshaft sequentially at a time. For example, it may be provided to first measure a cam and subsequently to measure a second cam and / or a bearing of the camshaft in a further step.

Vorzugsweise ist bei den Vorrichtungen gemäß einer der vorbeschriebenen Ausgestaltungen eine Bewegung zumindest einer Welle vorgesehen, bei der die Vorform in Eingriff mit einem Walzwerkzeug zur Oberflächenverdichtung gelangt. Insbesondere sind die Wellen der Vorform sowie des Walzwerkzeuges separat und synchronisiert angetrieben. Beispielsweise weisen die Wellen dazu jeweils einen separaten Antrieb auf oder sind mechanisch miteinander verkoppelt. In einer anderen Variante kann jedoch auch vorgesehen sein, zumindest die Welle der Vorform antriebslos zu gestalten.Preferably, in the devices according to one of the above-described embodiments, a movement of at least one shaft is provided, in which the preform comes into engagement with a rolling tool for surface compaction. In particular, the waves of the preform and the rolling tool are driven separately and synchronized. For example, the shafts each have a separate drive or are mechanically coupled to one another. In another variant, however, can also be provided to make at least the shaft of the preform unpowered.

Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Auslegung eines Walzwerkzeuges zur Erzielung einer Oberflächenverdichtung eines sintermetallenen oder gegossenen oder/und geschmiedeten Werkstückes bei einem Wälzvorgang, wobei eine Geometrie eines Wälzwerkzeugs iterativ unter Berücksichtigung des notwendigen Aufmaßes am Werkstück zur Erzielung der geforderten Oberflächenverdichtung ermittelt wird, wobei das Werkstück ein Nocken oder eine Nockenwelle ist.The invention also relates to a method for designing a rolling tool for achieving a surface compression of a sintered or cast and / or forged workpiece in a rolling process, wherein a geometry of a rolling tool is determined iteratively taking into account the necessary oversize on the workpiece to achieve the required surface compaction, said Workpiece is a cam or a camshaft.

Das notwendige Aufmaß wird beispielsweise anhand eines erforderlichen Härtungsprofiles ermittelt. Dies kann sowohl experimentell als auch durch eine Simulation eines Verdichtungsvorganges bei einem Wälzvorgang ermöglicht werden.The necessary oversize is determined, for example, on the basis of a required curing profile. This can be made possible both experimentally and by a simulation of a compression process in a rolling process.

In einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass in einem ersten Schritt ein zumindest in einem Teilbereich der Oberfläche definierbares Aufmaß einer Vorform des Werkstückes anhand wenigstens einer Konstruktionsvorgabe automatisch generiert wird, in einem zweiten Schritt eine Geometrie eines Walzwerkzeuges automatisch generiert wird, in einem dritten Schritt ein Wälzprozess und ein dabei erzeugter lokaler Verlauf einer Verdichtung des Werkstückes simuliert wird und in einem vierten Schritt eine automatische Bewertung des erzeugten Verlaufes der Verdichtung mit einer Vorgabe verglichen wird sowie gegebenenfalls das Verfahren ab dem ersten Schritt unter Anwendung wenigstens einer Variation zur Optimierung wiederholt wird, bis ein Abbruchkriterium erfüllt ist.In one embodiment of the method, it is provided that in a first step an at least in a partial region of the surface definable allowance of a preform of the workpiece is automatically generated based on at least one design specification, in a second step, a geometry of a rolling tool is automatically generated in a third step simulating a rolling process and thereby generating a local course of compression of the workpiece and in a fourth step an automatic evaluation of the generated course of compaction is compared with a default and optionally the process is repeated from the first step using at least one variation for optimization until an abort criterion is met.

Zur Simulation des bei einem Wälzprozess erzeugten lokalen Verlaufes einer Verdichtung des Werkstückes wird beispielsweise unter Verwendung insbesondere der elastischen und plastischen Eigenschaften der Vorform sowie gegebenenfalls des Walzwerkzeuges die Kinematik des Abwälzvorganges simuliert. Für die Simulation der elastischen beziehungsweise plastischen Eigenschaften der Vorform wird beispielsweise auf Modelle der Kontinuumsmechanik in Verbindung mit einer diskreten Lösung mittels beispielsweise Finite-Elemente- beziehungsweise Finite-Volumen-Methoden zurückgegriffen.In order to simulate the local course of compaction of the workpiece produced during a rolling process, the kinematics of the rolling process are simulated, for example using, in particular, the elastic and plastic properties of the preform and optionally of the rolling tool. For the simulation of the elastic or plastic properties of the For example, pre-forms are based on models of continuum mechanics in conjunction with a discrete solution using, for example, finite-element or finite-volume methods.

Die Konstruktionsvorgabe wird vorzugsweise aus der Gruppe umfassend Materialdichte, Geometrie und Druckverteilung ausgewählt. Des Weiteren wird als Konstruktionsvorgabe beispielsweise eine Geometrie des Werkzeuges, eine gewünschte Verteilung einer Oberflächenhärte, und/oder eine Materialvorgabe oder dergleichen vorgegeben.The design specification is preferably selected from the group consisting of material density, geometry and pressure distribution. Furthermore, as the design specification, for example, a geometry of the tool, a desired distribution of a surface hardness, and / or a material specification or the like are specified.

In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass zumindest einer der Schritte in dem Verfahren durch eine Vorgabe ersetzt wird.In one embodiment, it is provided that at least one of the steps in the method is replaced by a default.

Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Form des Walzwerkzeuges durch eine Simulation eines Abwälzvorganges eines mit dem Endmaß versehenen Werkstückes auf dem Walzwerkzeug ermittelt wird, wobei ein Achsabstand zwischen Walzwerkzeug und Werkstück so bestimmt wird, dass eine Bogenlänge des Werkzeugumfangs eine Bogenlänge des Werkstückes oder ein ganzzahliges Vielfaches davon beträgt. Eine Ermittlung des Achsabstandes erfolgt dabei vorzugsweise iterativ. In einer Variante kann auch vorgesehen sein, dass die Bogenlänge des Werkstückes ein ganzzahliges Vielfaches der Bogenlänge des Werkstückes beträgt.According to one embodiment, it is provided that the shape of the rolling tool is determined by a simulation of a rolling process of a workpiece provided with the final dimension on the rolling tool, wherein an axial distance between the rolling tool and the workpiece is determined so that an arc length of the tool circumference an arc length of the workpiece or a integer multiple of it amounts. A determination of the axial distance is preferably iterative. In a variant, it can also be provided that the arc length of the workpiece is an integer multiple of the arc length of the workpiece.

In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass ein Umfang des Werkstückes stückweise aus Kreisbögen zusammengesetzt und parametrisiert wird. Vorzugsweise ermöglicht dies eine Reduktion zur geometrischen Beschreibung des Werkstückes erforderlicher Parameter.In a further embodiment of the method, it can be provided that a circumference of the workpiece is pieced together from circular arcs and parameterized. Preferably, this allows a reduction to the geometric description of the workpiece required parameters.

In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird ein Umfang das mit dem Endmaß versehenen Werkstückes bezogen auf eine Werkstückdrehachse mittels Werkstückradius ρ und Werkstückdrehwinkel α parametrisiert und ein Umfang des Walzwerkzeuges bezogen auf eine Walzwerkzeugdrehachse mittels Walzwerkzeugradius ρ_wz und Walzwerkzeugdrehwinkel α_wz dadurch ermittelt und parametrisiert, dass ein Achsabstand A zwischen Werkstückdrehachse und Walzwerkzeugdrehachse vorgegeben wird, ausgehend von einem Startpunkt der jeweilige Walzwerkzeugradius ρ_wz als Differenz zwischen dem Achsabstand A und dem jeweiligen Werkstückradius bestimmt wird, der Werkstückdrehwinkel zur Bestimmung weiterer Walzwerkzeugradien sukzessive um eine Winkeldifferenz Δα inkrementiert wird und der Walzwerkzeugdrehwinkel um eine Winkeldifferenz Δα_wz inkrementiert wird, welche so bemessen ist, dass die den jeweiligen Winkeldifferenzen zugehörigen Bogenlängen auf Werkstückumfang und Walzwerkzeugumfang gleich groß sind, wobei der Achsabstand so bestimmt wird, dass die Bogenlänge des Walzwerkzeugumfangs eine Bogenlänge des Werkstückumfanges oder ein ganzzahliges Vielfaches davon beträgt. Vorzugsweise ermöglicht dies ein reines Abrollen des Walzwerkzeuges auf dem Werkstück. Insbesondere werden Gleit- beziehungsweise Scherbewegungen verhindert. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Bogenlänge des Werkstückes ein ganzzahliges Vielfaches der Bogenlänge des Werkstückes beträgt.In a further embodiment of the method, a circumference is parameterized with respect to a workpiece rotation axis by means of workpiece radius ρ and workpiece rotation angle α and a circumference of the rolling tool relative to a rolling tool rotation axis by means of rolling tool _radius ρ _wz and rolling _{tool rotation} angle α _wz determined and parameterized by a Axis distance A between the workpiece axis of rotation and rolling tool axis of rotation is predetermined, starting from a starting point of the respective rolling tool _radius ρ _{wz is determined} as the difference between the axial distance A and the respective workpiece radius, the workpiece rotation angle for determining further rolling tool grades successively by an angular difference Δα is incremented and the rolling tool rotation angle by an angular difference Δα _{wz is} incremented, which is so dimensioned that the arc lengths associated with the respective angular differences on the workpiece circumference and rolling tool circumference h are large, wherein the axial distance is determined so that the arc length of the rolling tool circumference is an arc length of the workpiece circumference or an integer multiple thereof. Preferably, this allows a pure rolling of the rolling tool on the workpiece. In particular, sliding or shearing movements are prevented. It can also be provided that the arc length of the workpiece is an integer multiple of the arc length of the workpiece.

Schließlich betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, die auf einem computerlesbaren Medium gespeichert sind, um ein Verfahren zur Auslegung eines Walzwerkzeuges gemäß einer der vorstehend beschriebenen Ausgestaltungen durchzuführen, wenn das Programm auf einem Computer ausgeführt wird. Das computerlesbare Medium ist beispielsweise ein elektronisches, optisches, magneto-optisches oder magnetisches Medium oder dergleichen. Insbesondere kann als computerlesbares Medium ein Speicherchip verwendet werden. Des Weiteren kann auch ein Fernspeicher, beispielsweise mittels eines Computernetzwerkes realisiert sein. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Computerprogramm in einer Steuerungseinheit eines Walzwerkzeuges hinterlegt ist. Es kann jedoch auch auf einem separaten Simulationsrechner vorgesehen sein.Finally, the invention relates to a computer program product having program code means stored on a computer readable medium for carrying out a method of designing a rolling tool according to any of the above-described embodiments when the program is run on a computer. The computer-readable medium is, for example, an electronic, optical, magneto-optical or magnetic medium or the like. In particular, a memory chip can be used as the computer-readable medium. Furthermore, a remote memory can also be realized, for example by means of a computer network. In particular, it can be provided that the computer program is stored in a control unit of a rolling tool. However, it can also be provided on a separate simulation computer.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung im Einzelnen beispielhaft erläutert. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die dort dargestellten Merkmalskombinationen beschränkt. Vielmehr sind jeweils in der Beschreibung einschließlich der Figurenbeschreibung sowie der Zeichnung enthaltene Merkmale zu Weiterbildungen miteinander kombinierbar.In the following the invention will be explained by way of example with reference to the drawing. However, the invention is not limited to the feature combinations shown there. Rather, in each case in the description including the description of the figures as well as the drawing contained features for further developments are combined.

Es zeigen:Show it:

1 eine erste Walzwerkzeuganordnung, 1 a first rolling tool arrangement,

2 eine zweite Walzwerkzeuganordnung, 2 a second rolling tool arrangement,

3 ein Werkstück, 3 a workpiece,

4 eine vierte Walzwerkzeuganordnung, 4 a fourth rolling tool arrangement,

5 eine fünfte Walzwerkzeuganordnung und 5 a fifth rolling tool arrangement and

6 eine sechste Walzwerkzeuganordnung. 6 a sixth rolling tool arrangement.

1 zeigt eine erste Walzwerkzeuganordnung 1. Diese umfasst ein erstes Walzwerkzeug 2 sowie ein zweites Walzwerkzeug 3, welche an einer ersten Walzwerkzeugachse 4 beziehungsweise einer zweiten Walzwerkzeugachse 5 drehbar gelagert sind. Auf einer Verbindungslinie 6 der ersten und der zweiten Walzwerkzeugachse 4; 5 ist ein Werkstück 7 an einer Werkstückachse 8 drehbar gelagert. Eine erste Mantelfläche 9 und eine zweite Mantelfläche 10 des ersten Walzwerkzeuges 2 beziehungsweise des zweiten Walzwerkzeuges 3 sind jeweils so ausgestaltet, dass das Werkstück 7 und das erste Walzwerkzeug beziehungsweise das zweite Walzwerkzeug 3 aufeinander abrollen können. Zum Abrollen werden die Walzwerkzeuge 2; 3 in einer Walzwerkzeugdrehrichtung 11 rotiert und das Werkstück 7 in einer Werkstückdrehrichtung 12 rotiert. Eine Bogenlänge des Walzwerkzeugumfanges entlang der ersten beziehungsweise der zweiten Mantelfläche 9 entspricht dabei der fünffachen Bogenlänge eines Umfanges Werkstückes 7. Dementsprechend wird die Werkstückachse 8 mit der fünffachen Geschwindigkeit der ersten beziehungsweise zweiten Walzwerkzeugachse 4; 5 angetrieben. 1 shows a first rolling tool assembly 1 , This includes a first rolling tool 2 and a second rolling tool 3 , which on a first rolling tool axis 4 respectively a second rolling tool axis 5 are rotatably mounted. On a connecting line 6 the first and the second rolling tool axis 4 ; 5 is a workpiece 7 on a workpiece axis 8th rotatably mounted. A first lateral surface 9 and a second lateral surface 10 of the first rolling tool 2 or the second rolling tool 3 are each designed so that the workpiece 7 and the first rolling tool or the second rolling tool 3 can roll on each other. To unroll the rolling tools 2 ; 3 in a rolling tool rotation direction 11 rotates and the workpiece 7 in a workpiece turning direction 12 rotates. An arc length of the rolling tool circumference along the first and the second lateral surface 9 This corresponds to five times the arc length of a workpiece circumference 7 , Accordingly, the workpiece axis 8th at five times the speed of the first or second rolling tool axis 4 ; 5 driven.

Die erste Walzwerkzeugachse 4 und die zweite Walzwerkzeugachse 5 sind mittels einer nicht dargestellten Zustellvorrichtung relativ zur Werkstückachse 8 verschiebbar. Eine Verschiebung erfolgt dabei so, dass die Achsen 11; 8; 5 parallel zueinander ausgerichtet bleiben.The first rolling tool axis 4 and the second rolling tool axis 5 are by means of a feed device, not shown, relative to the workpiece axis 8th displaceable. A shift takes place so that the axes 11 ; 8th ; 5 stay aligned parallel to each other.

Im Folgenden werden gleich wirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the following, like-acting elements are given the same reference numerals.

2 zeigt eine zweite Walzwerkzeuganordnung 13. Diese umfasst im Unterschied zur ersten Walzwerkzeuganordnung 1 in 1 lediglich ein einziges erstes Walzwerkzeug 2. Eine erste Mantelfläche 9 des ersten Walzwerkzeuges 2 ist dabei wiederum so ausgestaltet, dass das Walzwerkzeug 2 auf einem Werkstück, welches hier eine Nocke ist, abrollen kann. Das Werkstück 7 weist einen ersten konkaven Bereich 14 und zweiten konkaven Bereich 15 auf. Diese Bereiche 14; 15 sind gegenüber einem ersten konvexen Bereich 16 sowie einem zweiten konvexen Bereich 17 üblicherweise schwieriger schleiftechnisch zu bearbeiten. Vorzugsweise ermöglicht der Walzvorgang einen Verzicht auf einen derartigen Schleifvorgang. 2 shows a second rolling tool assembly 13 , This comprises, in contrast to the first rolling tool arrangement 1 in 1 only a single first rolling tool 2 , A first lateral surface 9 of the first rolling tool 2 is in turn designed so that the rolling tool 2 on a workpiece, which is here a cam, can roll. The workpiece 7 has a first concave area 14 and second concave area 15 on. These areas 14 ; 15 are opposite a first convex area 16 and a second convex portion 17 usually difficult to process by grinding. Preferably, the rolling process allows a waiver of such a grinding process.

3 zeigt ein Werkstück 7. Dieses Werkstück 7 ist ein Nocken, welcher beispielsweise für eine Ventilsteuerung in einer Verbrennungskraftmaschine verwendet wird. Eine Konturlinie 18 des Werkstückes 7 wird in einem Koordinatensystem 19 dadurch dargestellt, dass jedem Punkt der Konturlinie 18 ein Radius 20 und ein Drehwinkel α zugeordnet werden. Ein Ursprung 21 des Koordinatensystemes 19 wird dabei in einen Drehpunkt 22 des Werkstückes 7 gelegt. Dieser Drehpunkt 22 entspricht einem Mittelpunkt der Werkstückachse beispielsweise in 1. Zur vereinfachten Darstellung der Konturlinie wird dieselbige stückweise aus Kreisbogenabschnitten zusammengesetzt. Im Einzelnen ist die Konturlinie 18 aus einem ersten Kreisbogenabschnitt 23, einem zweiten 24, einem dritten 25 und einem vierten Kreisbogenabschnitt 26 stückweise zusammengesetzt. Diese Kreisbogenabschnitte 23; 24; 25; 26 werden jeweils durch einen Kreismittelpunkt 27 sowie einen Kreisradius 28 parametrisiert. Dies ist am Beispiel des zweiten Kreisbogenabschnittes 24 in der Figur dargestellt. Für die anderen Kreisbogenabschnitte 23; 25; 26 sind die Kreismittelpunkte beziehungsweise Kreisradien nicht im Einzelnen dargestellt. Für den ersten Kreisbogenabschnitt 23 fällt jedoch der entsprechende Mittelpunkt mit dem Ursprung 21 des Koordinatensystemes 19 zusammen. 3 shows a workpiece 7 , This workpiece 7 is a cam, which is used for example for a valve control in an internal combustion engine. A contour line 18 of the workpiece 7 is in a coordinate system 19 represented by any point of the contour line 18 a radius 20 and a rotation angle α are assigned. An origin 21 of the coordinate system 19 becomes a pivot 22 of the workpiece 7 placed. This pivot 22 corresponds to a center of the workpiece axis, for example in 1 , To simplify the representation of the contour line, the same is pieced together from circular arc sections. In particular, the contour line 18 from a first arc section 23 , a second one 24 , a third 25 and a fourth arc section 26 pieced together. These circular arc sections 23 ; 24 ; 25 ; 26 are each by a circle center 27 and a circle radius 28 parameterized. This is the example of the second circular arc section 24 shown in the figure. For the other circular arc sections 23 ; 25 ; 26 the circle centers or circle radii are not shown in detail. For the first arc section 23 However, the corresponding center coincides with the origin 21 of the coordinate system 19 together.

Bei einem gegebenen Kreisradius R und einem Ursprung 21 des Koordinatensystems (x₀, y₀) ist die y-Koordinate beispielsweise gemäß der folgenden Gleichung parametrisiert:

For a given circle radius R and an origin 21 of the coordinate system (x ₀ , y ₀ ), the y-coordinate is, for example, parameterized according to the following equation:

Damit lassen sich ein Radius ρ und ein Winkel α gemäß der folgenden Gleichungen berechnen:

Thus, a radius ρ and an angle α can be calculated according to the following equations:

Auf diese Weise kann für jeden Punkt x, y auf der Konturlinie 18 ein Radius ρ und ein Winkel α zugeordnet werden.In this way, for each point x, y on the contour line 18 a radius ρ and an angle α are assigned.

Mit einer entsprechenden Vorgehensweise kann eine Parametrisierung eines nicht dargestellten Walzwerkzeuges erfolgen. Hierzu wird beispielsweise ein in 1 gezeigtes erstes Walzwerkzeug 2 in entsprechender Weise parametrisiert, wobei als Ursprung des Koordinatensystemes ein Mittelpunkt der entsprechenden Walzwerkzeugachse gewählt wird.With a corresponding procedure, a parameterization of a rolling tool, not shown, can take place. For this example, a in 1 shown first rolling tool 2 parameterized in a corresponding manner, wherein as the origin of the coordinate system, a center of the corresponding rolling tool axis is selected.

Die Konturlinie 18 ist die Konturlinie nach einem Walzvorgang. Vor einem Walzvorgang liegt eine entsprechende zweite Konturlinie 29 mit einem lokal variierenden Aufmaß 30 vor. Das lokal variierende Aufmaß 30 wird bei einem Walzvorgang sukzessive verringert, so dass schließlich die Konturlinie 18 erzielt wird. Entsprechend resultiert ein Verdichtungsprofil, welches hier schematisch mit einer Verdichtungslinie 31 angedeutet ist. Diese Verdichtungslinie 31 gibt an, bis in welche Tiefe des Werkstückes 7 eine Verdichtung erfolgt. In einem Inneren 32 des Werkstückes erfolgt vorzugsweise keine Verdichtung. Eine Dichte im Inneren 32 des Werkstückes 7 entspricht vielmehr nach einem Walzvorgang einer Dichte, welche bereits in einer Vorform des Werkstücks 7 nach einem Herstellungsprozess der Vorform vorlag.The contour line 18 is the contour line after a rolling process. Before a rolling process is a corresponding second contour line 29 with a locally varying allowance 30 in front. The locally varying allowance 30 is successively reduced in a rolling process, so that finally the contour line 18 is achieved. Accordingly results in a compaction profile, which here schematically with a compression line 31 is indicated. This compression line 31 indicates the depth of the workpiece 7 a compression takes place. In a heart 32 the workpiece is preferably no compression. A density inside 32 of the workpiece 7 Rather, after a rolling operation, it corresponds to a density already present in a preform of the workpiece 7 was present after a manufacturing process of the preform.

4 zeigt eine dritte Walzwerkzeuganordnung 33. Diese umfasst wiederum ein erstes Walzwerkzeug 2 sowie ein zweites Walzwerkzeug 3, welche an einer ersten Walzwerkzeugachse 4 beziehungsweise einer zweiten Walzwerkzeugachse 5 drehbar gelagert sind. Zur Verbesserung eines Durchsatzes eines Walzverfahrens sind auf einer Werkstückachse 8 eine erste Vorform 34 und eine zweite Vorform 35 befestigt. Zwischen den Vorformen 34, 35 ist ein Abstand 36 vorgesehen. Des Weiteren ist eine Länge 37 der Walzwerkzeuge 2, 3 so bemessen, dass die Walzwerkzeuge 2, 3 über eine erste Stirnfläche 38 beziehungsweise eine zweite Stirnfläche 39 der ersten Vorform 34 beziehungsweise der zweiten Vorform 35 hinausragen. 4 shows a third rolling tool assembly 33 , This in turn comprises a first rolling tool 2 and a second rolling tool 3 , which on a first rolling tool axis 4 or a second rolling tool axis 5 are rotatably mounted. To improve a throughput of a rolling process are on a workpiece axis 8th a first preform 34 and a second preform 35 attached. Between the preforms 34 . 35 is a distance 36 intended. Furthermore, a length 37 the rolling tools 2 . 3 so dimensioned that the rolling tools 2 . 3 over a first end face 38 or a second end face 39 the first preform 34 or the second preform 35 protrude.

In einer nicht dargestellten Variante kann auch vorgesehen, dass die erste Vorform 34 und die zweite Vorform 35 axial eng aufeinander gestapelt sind.In a variant, not shown, also provided that the first preform 34 and the second preform 35 axially tightly stacked on each other.

5 zeigt eine vierte Walzwerkzeuganordnung 40. Diese umfasst wiederum ein erstes Walzwerkzeug 2 und ein zweites Walzwerkzeug 3, welche an einer Walzwerkzeugachse 4 und einer zweiten Walzwerkzeugachse 5 drehbar gelagert sind. Die Walzwerkzeuge 2; 3 weisen dabei eine Reihe von Segmenten 2.1 bis 2.4 sowie 3.1 bis 3.4 auf. Die Walzwerkzeuge 2; 3 sind zum Walzen einer Nockenwelle 41 vorgesehen. Diese ist mit ihrer Nockenwellenachse 42 drehbar gelagert. Die Nockenwelle 41 umfasst dabei einen ersten Nocken 43, einen zweiten 44, einen dritten 45 und einen vierten Nocken 46. Die Nocken 43, 44, 45, 46 sind jeweils gegeneinander auf der Nockenwellenachse 42 verdreht, so dass in der dargestellten Aufsicht aufgrund einer Projektion die Längen unterschiedlich erscheinen. Die Segmente 2.1 bis 2.4 sowie 3.1 bis 3.4 der Walzwerkzeuge 2; 3 sind jeweils so angeordnet, dass diese mit jeweils einem der Nocken 43, 44, 45, 46 in Eingriff gebracht werden. In einer nicht dargestellten Variante kann zusätzlich oder alternativ zu den Nocken 43, 44, 45, 46 auch ein Lagerbereich der Nockenwelle 41 maßgewalzt werden. Hierzu können insbesondere zusätzliche Segmente der Walzwerkzeuge 2; 3 vorgesehen sein. 5 shows a fourth rolling tool assembly 40 , This in turn comprises a first rolling tool 2 and a second rolling tool 3 , which on a rolling tool axis 4 and a second rolling tool axis 5 are rotatably mounted. The rolling tools 2 ; 3 have a number of segments 2.1 to 2.4 such as 3.1 to 3.4 on. The rolling tools 2 ; 3 are for rolling a camshaft 41 intended. This is with its camshaft axis 42 rotatably mounted. The camshaft 41 includes a first cam 43 , a second 44 , a third 45 and a fourth cam 46 , The cams 43 . 44 . 45 . 46 are each against each other on the camshaft axis 42 twisted, so that the lengths appear different in the illustrated supervision due to a projection. The segments 2.1 to 2.4 such as 3.1 to 3.4 the rolling tools 2 ; 3 are each arranged so that these each with one of the cams 43 . 44 . 45 . 46 be engaged. In a variant, not shown, additionally or alternatively to the cam 43 . 44 . 45 . 46 also a bearing area of the camshaft 41 are rolled to size. For this purpose, in particular additional segments of the rolling tools 2 ; 3 be provided.

Die Nocken 43, 44, 45, 46 sind vorzugsweise auf der Nockenwellenachse 42 angefügt oder angesintert. In einer anderen Ausgestaltung kann auch vorgesehen sein, dass die Nocken während eines Walzvorganges auf der Nockenwellenachse 42 gleichzeitig beim Maßwalzen befestigt werden.The cams 43 . 44 . 45 . 46 are preferably on the camshaft axis 42 attached or sintered. In another embodiment, it may also be provided that the cams during a rolling process on the camshaft axis 42 be attached at the same time during sizing.

6 zeigt eine sechste Walzwerkzeuganordnung 47, welche im Wesentlichen dem Aufbau der ersten Walzwerkzeuganordnung entspricht. Im Unterschied zu dieser sind ein erstes Walzwerkzeug 2 sowie ein zweites Walzwerkzeug 3 jedoch so ausgestaltet, dass eine Umdrehung des ersten und des zweiten Walzwerkzeuges 2; 3 einer Umdrehung eines dazwischen eingespannten Werkstückes 7, welches ein Nocken ist, entspricht. Dementsprechend sind Walzwerkzeugdrehzahl und Werkstückdrehzahl identisch. 6 shows a sixth rolling tool assembly 47 which substantially corresponds to the construction of the first rolling tool arrangement. In contrast to this are a first rolling tool 2 and a second rolling tool 3 however, configured so that one revolution of the first and the second rolling tool 2 ; 3 a revolution of a clamped workpiece between them 7 , which is a cam, corresponds. Accordingly, rolling tool speed and workpiece speed are identical.

Claims

A method for producing at least partially surface-compacted workpieces having a convex and / or concave surface comprising a compacted sintered material or a cast and / or forged material, wherein a preform of the workpiece is produced with a locally selective allowance relative to a final dimension of the workpiece and by means of at least one Rolling tool is rolled to the final dimension, wherein a cam or a camshaft is produced as a workpiece.

A method according to claim 1, characterized in that the workpiece is compacted locally varies at least in a portion of its surface to produce a compacted edge layer on a surface.

A method according to claim 2, characterized in that over a different allowance along the surface of the preform, the respective differently densified edge layer is generated.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the workpiece is uniformly compressed over the entire area of its surface in order to achieve a consistent, uniform compression.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that an amount of a maximum local allowance is at least 20 microns, preferably at least 50 microns.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that an amount of a maximum local allowance is between 0.0001 and 0.005 of a full circumference of the preform, which is covered during rolling.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the preform and the rolling tool are rolled on each other and the rolling tool is delivered so long until the final dimension of the workpiece is reached.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises a curing process, in particular a thermal and / or chemical surface hardening process.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises the steps: - filling a sintered material into a mold having an internal geometry for forming a preform, wherein an oversize is formed at least in a partial region of the workpiece; - pressing the sintered material to form a preform; - sintering the pressed preform; Surface rolling of at least a portion of the convex and / or concave surface; includes.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that it additionally comprises at least one of the steps: - pre-sintering the pressed preform; - Sinterhardening of the component in connection with the sintering; - Finishing at least one hole; - Case hardening; - fine machining; - fine rolling includes.

Preform for a method according to claim 1, characterized in that at least one first surface region and a second surface region of a workpiece having a convex and / or concave surface each have deviating oversizes.

Preform according to claim 11, characterized in that a negative allowance is provided which lies locally below a final dimension.

Workpiece having a convex and / or concave surface of a metallic sintered material or cast and / or a forged material, characterized in that the workpiece has a locally varied compression at least in a partial region of its surface, wherein the workpiece is a cam or a camshaft ,

Workpiece according to claim 13, characterized in that the entire area of the surface is uniformly compressed.

Workpiece according to one of the preceding claims 13 to 14, characterized in that it is joined to a further functional component, in particular a shaft.

Workpiece according to one of the preceding claims 13 to 15, characterized in that a ferrous material as the main constituent of the sintered material and in each case at least one alloying constituent from the group carbon, molybdenum, nickel, copper, manganese, chromium and vanadium is selected.

Workpiece according to one of the preceding claims 13 to 16, characterized in that the main component of the sintered material is copper, a chromium-nickel alloy, aluminum or titanium.

Apparatus for producing an at least partially surface-compacted workpiece having a convex and / or concave surface for carrying out a method according to any one of claims 1 to 10, wherein the apparatus comprises a clamping device for receiving at least one preform on a shaft and at least one rolling tool arranged on a parallel shaft for compressing the allowance by means of a rolling movement, wherein at least one of the waves is zubewegbar to the other shaft.

The apparatus of claim 16, wherein at least two preforms are durable and workable in the fixture, wherein the rolling tools have a greater length than an added length of at least both preforms.

Apparatus according to claim 18 or 19, characterized in that a camshaft with its axis in the clamping device can be clamped as a preform.

Device according to one of claims 18 to 20, characterized in that a distance is arranged between the preforms, wherein the rolling tools protrude along the shaft over both outer end faces of the preforms.

Device according to one of the preceding claims 18 to 21, characterized in that a movement of at least one shaft is provided, in which the preform comes into engagement with a rolling tool for surface compression.

A method for designing a rolling tool for achieving a surface compression of a sintered or cast and / or forged workpiece in a rolling operation, characterized in that a geometry of a rolling tool is determined iteratively taking into account the necessary allowance on the workpiece to achieve the required surface compaction, the workpiece a Cam or a camshaft is.

Method according to claim 23, wherein in a first step an allowance, which is definable at least in a partial area of the surface, of a Vorform of the workpiece is automatically generated based on at least one design specification, in a second step, a geometry of a rolling tool is automatically generated, in a third step, a rolling process and thereby generated local course of compression of the workpiece is simulated and in a fourth step, an automatic assessment of generated course of compaction is compared with a default and, where appropriate, the method is repeated from the first step using at least one variation for optimization until a termination criterion is met.

A method according to claim 23 or 24, characterized in that the design specification of the group material density, geometry and pressure distribution is selected.

Method according to one of Claims 23 to 25, characterized in that data stored for variation in a data library are used.

Method according to one of claims 23 to 26, characterized in that at least one of the steps is replaced by a default.

Method according to one of claims 23 to 27, characterized in that the shape of the rolling tool is determined by a simulation of a rolling process of a workpiece provided with the final dimension on the rolling tool, wherein an axial distance between the rolling tool and the workpiece is determined so that an arc length of the tool circumference an arc length of the workpiece or an integer multiple thereof.

Method according to one of claims 23 to 28, characterized in that a circumference of the workpiece is piecewise composed of circular arcs and parameterized.

Method according to one of Claims 23 to 29, characterized in that a circumference of the workpiece provided with the final dimension is parameterized by means of workpiece radius ρ and workpiece rotation angle α and a circumference of the rolling tool relative to a rolling tool rotation axis by means of rolling tool _radius ρ _wz and rolling _{tool rotation} angle α _wz is determined and parameterized such that an axial distance A between the workpiece axis of rotation and rolling tool rotation axis is predetermined, starting from a starting point of the respective rolling tool radius ρ _{wz is determined} as the difference between the axial distance A and the respective workpiece radius, the workpiece rotation angle for determining further rolling tool grades successively by an angular difference Δα is incremented and the rolling tool _rotation angle is incremented by an angular difference Δα _wz , which is dimensioned so that the respective angular differences associated arc lengths on Werkstücku mfang and rolling tool circumference are the same size, wherein the axial distance is determined so that the arc length of the rolling tool circumference is an arc length of the workpiece circumference or an integer multiple thereof.

A computer program product comprising program code means stored on a computer readable medium to perform a method of designing a rolling tool according to at least one of claims 23 to 30 when the program is run on a computer, the computer readable medium comprising an electronic, optical, magneto-optical or magnetic medium, preferably a memory chip.