DE102009044544A1 - Device for forming inner and outer teeth in cylindrical workpiece e.g. disk carrier, of e.g. toothed belt disk, has profile rollers radially and movably supported relative to rotating axis and central axis by eccentric arrangement - Google Patents
Device for forming inner and outer teeth in cylindrical workpiece e.g. disk carrier, of e.g. toothed belt disk, has profile rollers radially and movably supported relative to rotating axis and central axis by eccentric arrangement Download PDFInfo
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einbringen einer Innen- und Außenverzahnung in ein zylindrisches Werkstück, wobei ein äußerer Teil der Vorrichtung einen konzentrisch um eine Zentralachse angeordneten Profilrollensatz aufweist, dessen Profilrollen durch Aufnahmeelemente gelagert sind und Drehachsen aufweisen, die quer zur Zentralachse verlaufen, wobei ein innerer Teil der Vorrichtung als Dorn mit zahnartig profilierter Außenkontur ausgeführt ist, und wobei der äußere Teil und der innere Teil der Vorrichtung koaxial zueinander bewegbar ausgebildet sind. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Einrichtverfahren für eine Vorrichtung zum Einbringen einer Innen- und Außenverzahnung in ein zylindrisches Werkstück, wobei ein äußerer Teil der Vorrichtung einen konzentrisch um eine Zentralachse angeordneten Profilrollensatz umfasst, dessen Profilrollen durch Aufnahmeelemente gelagert sind und Drehachsen aufweisen, die quer zur Zentralachse verlaufen, wobei ein innerer Teil der Vorrichtung als Dorn mit zahnartig profilierter Außenkontur ausgeführt ist, und wobei der äußere Teil und der innere Teil der Vorrichtung koaxial zueinander bewegt werden.The present invention relates to a device for introducing an internal and external teeth in a cylindrical workpiece, wherein an outer part of the device comprises a concentrically arranged about a central axis profile roller set, the profile rollers are mounted by receiving elements and having axes of rotation which extend transversely to the central axis, wherein an inner part of the device is designed as a mandrel with a tooth-like profiled outer contour, and wherein the outer part and the inner part of the device are formed coaxially movable relative to each other. The invention further relates to a setting-up method for a device for introducing an internal and external toothing into a cylindrical workpiece, wherein an outer part of the device comprises a profile roller set arranged concentrically about a central axis, the profile rollers of which are mounted by receiving elements and have axes of rotation which are transverse to the central axis run, wherein an inner part of the device is designed as a mandrel with tooth-like profiled outer contour, and wherein the outer part and the inner part of the device are moved coaxially with each other.
Derartige zylindrische Werkstücke sind beispielsweise Lamellenträger von Kupplungen, Zahnriemenscheiben oder ähnliche Werkstücke mit einer zylindrischen Grundstruktur, die an ihrer Umfangsfläche Längsvertiefungen aufweisen. Es ist häufig erforderlich, solche Werkzeuge mit hoher Genauigkeit und Präzision zu fertigen. Insbesondere kommt es beispielsweise bei Zahnriemenscheiben auf die Genauigkeit und die Oberflächenqualität der in die Außenumfangsfläche des Werkstückes einzubringende Nutung an. Teilungsungenauigkeiten, Stufen oder Absätze in der Oberfläche oder andere Fehler führen mit hoher Wahrscheinlichkeit zu vorzeitigem Riemenverschleiß bei Verwendung einer Riemenscheibe mit solchen Oberflächenfehlern.Such cylindrical workpieces are, for example, plate carriers of clutches, toothed belt pulleys or similar workpieces with a cylindrical basic structure which have longitudinal recesses on their peripheral surface. It is often necessary to produce such tools with high accuracy and precision. In particular, for example, in the case of toothed belt pulleys, the accuracy and the surface quality of the groove to be introduced into the outer circumferential surface of the workpiece are important. Pitch inaccuracies, surface steps or heels or other defects are likely to cause premature belt wear when using a pulley with such surface imperfections.
Werkstücke der genannten Art sind außerdem häufig Massenartikel, die nicht nur mit guter Qualität, sondern außerdem in hoher Stückzahl herzustellen sind. Dies soll verständlicherweise mit niedrigen Kosten möglich sein.Workpieces of the type mentioned are also often mass-produced, which are not only good quality, but also to produce in large quantities. Understandably, this should be possible at a low cost.
Umformwerkzeuge, die der Umformung eines Blechzuschnitts dienen, sind typischerweise in Pressen eingesetzt. Beim Tiefziehen eines Blechteils oder beim Biegen wird das Werkzeug in der Bewegungsrichtung des Pressenstößels bewegt. Soll jedoch eine Umformung in anderer als der Bewegungsrichtung des Pressenstößels erfolgen, sind aufwendige Werkzeuge zum Umlenken der Kraft zum Einsatz zu bringen. Das ist beispielsweise der Fall, wenn ein bereits tiefgezogenes Blechteil oder ein dünnwandiges Rohr an seinem Zylindermantel umgeformt werden soll. Für eine zahnartige Umformung des Zylindermantels kommen Umformwerkzeuge zum Einsatz, die einen um eine Zentralachse angeordneten Profilrollensatz aufweisen. Die Rollen laufen beim Umformvorgang auf die Zylindermantelfläche des Werkstücks auf und drücken das Material in einen entsprechend geformten Dorn, der sich innerhalb des Werkstücks befindet.Forming tools that are used to reshape a sheet metal blank are typically used in presses. During deep drawing of a sheet metal part or during bending, the tool is moved in the direction of movement of the press ram. However, if a transformation in other than the direction of movement of the press ram take place, complex tools for deflecting the force are used. This is the case, for example, when an already deep-drawn sheet metal part or a thin-walled tube is to be formed on its cylinder jacket. For a tooth-like deformation of the cylinder jacket forming tools are used, which have a profile roller set arranged about a central axis. The rollers run during the forming process on the cylinder surface of the workpiece and press the material into a correspondingly shaped mandrel, which is located within the workpiece.
Die Profilrollen sind Aufnahmekörpern zugeordnet, die gemeinsam mit den Profilrollen beabstandet aneinandergereiht einen kranzförmigen Profilrollensatz bilden. Das Unterwerkzeug lässt sich somit rotationssymmetrisch aufbauen, wobei die das Profil des Blechwerkstückes erzeugenden einzelnen Profilrollen regelmäßig und mit einheitlichem Winkel zueinander entlang des Umfanges des Blechwerkstückes verteilt sind. Infolgedessen und infolge der sich ergebenden rotationssymmetrischen Kräfteaufteilung während eines Umformvorganges sind die einzelnen, von den jeweiligen Profilrollen hergestellten Nuten untereinander praktisch gleich. Dadurch wird eine absatzfreie Kontur erreicht.The profile rollers are associated with receiving bodies, which together lined up with the profile rollers lined up form a coronal profile roll set. The lower tool can thus be rotationally symmetrical, wherein the profile of the sheet metal workpiece generating individual profile rollers are regularly distributed at a uniform angle to each other along the circumference of the sheet metal workpiece. As a result, and as a result of the resulting rotationally symmetric distribution of forces during a forming process, the individual grooves produced by the respective profile rollers are practically identical to one another. As a result, a paragraph-free contour is achieved.
Während bei einem einfachen Tiefziehwerkzeug die Anpassungen an das Umformverhalten des eingesetzten Tiefziehbleches in der Weise erfolgen, dass an einem Stempel und einer Matrize entsprechende Anpassungen vorzunehmen sind, stellt sich der Aufwand bei einem Werkzeug zur Bearbeitung des Zylindermantels als deutlich größer dar. Greifen die Profilrollen zu tief in das Werkstück ein, müssen sie nachgearbeitet werden, was gewöhnlich durch Schleifen erfolgt. Wenn der Eingriff in das Werkstück jedoch unzureichend ist, müssen neue Profilrollen mit größerem Durchmesser eingesetzt werden, sofern keine Verstellmöglichkeit vorgesehen ist. Das Nachbearbeiten beziehungsweise der Ersatz der Profilrollen muss am gesamten Profilrollensatz gleichermaßen erfolgen. So sind zum Finden der Soll-Verzahnung des Bauteils mehrere Erprobungsschleifen notwendig. Daraus resultiert ein sehr großer Aufwand beim Einrichten beziehungsweise Erproben des Werkzeuges, was sich auf die Kosten des Werkstücks auswirkt, das nach dem Einrichten gefertigt wird.While in a simple thermoforming tool, the adjustments to the forming behavior of the used thermoforming sheet done in such a way that on a punch and a die appropriate adjustments are made, the effort is in a tool for machining the cylinder jacket as significantly larger. Access the profile rollers deep into the workpiece, they must be reworked, which is usually done by grinding. However, if the engagement in the workpiece is insufficient, new profile rollers with a larger diameter must be used, if no adjustment is provided. The reworking or replacement of the profile rolls must be carried out equally on the entire profile roll set. Thus, several trial loops are necessary to find the desired toothing of the component. This results in a very great effort when setting up or testing the tool, which has an effect on the cost of the workpiece, which is manufactured after the setup.
Eine weitere Schwierigkeit beim Mehrfachrollen ist die möglichst optimale Verteilung der Umformarbeit auf die einzelnen Rollstufen. Einflussfaktoren auf die Rollengeometrie können z. B. die Blechgüte des Bauteils, das Aufsprungverhalten nach dem Rollen oder das „Atmen” des Aufnahmerings während des Umformprozesses sein. Zur Erprobung sind daher mehrere Profilrollensätze vorzuhalten.Another difficulty with multiple roles is the best possible distribution of the forming work on the individual rolling stages. Factors influencing the role geometry can be z. B. the sheet metal quality of the component, the Aufsprverhaltenverhalten after rolling or the "breathing" of the receiving ring during the forming process. Therefore, several profile roller sets are to be provided for testing.
Ein Werkzeug zum Einrollen von Längsnuten in zylindrische Werkstücke beschreibt die Druckschrift
Die Druckschrift
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren der oben genannten Gattung zur Verfügung zu stellen, mit welchen die Anzahl der beim Erproben eines Umformwerkzeugs vorzuhaltenden Profilrollen reduziert und die Erprobungszeit sowie die daraus resultierenden Werkzeugkosten verringert werden können.It is therefore the object of the present invention to provide a device and a method of the above-mentioned type with which the number of profile rolls to be kept when testing a forming tool can be reduced and the testing time and the resulting tooling costs can be reduced.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung der oben genannten Gattung gelöst, wobei die Profilrollen mittels einer Exzenteranordnung relativ zur Drehachse der Profilrollen und zur Zentralachse radial verstellbar gelagert sind.According to the invention the object is achieved by a device of the abovementioned type, wherein the profile rollers are mounted by means of an eccentric relative to the axis of rotation of the profile rollers and the central axis radially adjustable.
Die radiale Verstellung ermöglicht in besonders vorteilhafter Weise, die Intensität der Umformung, insbesondere die Tiefe des Eingriffs der Profilrollen in das Werkstück, sehr einfach, schnell und genau einzustellen. Die Notwendigkeit des Ersatzes der Profilrollen in dem Fall, dass Rollen größeren Durchmessers für eine stärkere Umformung erforderlich würden, besteht damit während des Erprobens beziehungsweise Einrichtens nicht mehr. Während der radialen Verstellung bleiben die Profilrollen selbst unverändert, und nur ihre Position bezüglich der Zentralachse der Vorrichtung wird durch die radiale Verstellung geändert. Damit ändert sich der Abstand zwischen der Zentralachse und der parallel zur Zentralachse verlaufenden Tangente der Profilrollen. Die Änderung dieses Abstandes entspricht der Veränderung der Eingriffstiefe der Profilrollen in das Werkstück bei der Umformung. Aus dieser Art der Verstellung resultieren ein vereinfachter Aufbau und eine besondere Vereinfachung beim Einrichten des Umformvorgangs. Die Profilrollen können länger eingesetzt werden und müssen nur dann bearbeitet werden, wenn der Umformvorgang noch nicht zu optimalen Ergebnissen führt. Somit kann erfindungsgemäß die Anzahl der für das Erproben des Umformwerkzeugs vorzuhaltenden Profilrollen stark reduziert werden. Zudem verringern sich die Erprobungszeit des Umformwerkzeugs und die damit verbundenen Kosten.The radial adjustment allows in a particularly advantageous manner, the intensity of the deformation, in particular the depth of engagement of the profile rollers in the workpiece, very easily, quickly and accurately set. The need to replace the profiled rollers in the event that larger diameter rollers would be required for greater reshaping, thus no longer exists during testing or setup. During the radial adjustment, the profile rollers themselves remain unchanged, and only their position relative to the central axis of the device is changed by the radial adjustment. This changes the distance between the central axis and the parallel to the central axis tangent of the profile rollers. The change of this distance corresponds to the change in the depth of engagement of the profile rollers in the workpiece during forming. This type of adjustment results in a simplified structure and a special simplification in the setup of the forming process. The profile rolls can be used longer and only have to be processed if the forming process does not lead to optimal results. Thus, according to the invention, the number of profile rolls to be provided for testing the forming tool can be greatly reduced. In addition, the testing time of the forming tool and the associated costs are reduced.
Es hat sich als besonders günstig erwiesen, wenn die Exzenteranordnung als zwischen Profilrollenachsen, die in den Aufnahmeelementen gelagert sind und feststehende Elemente bilden, und den Profilrollen, die drehbewegliche Elemente bilden, angeordnete Exzenterbuchsen ausgeführt ist und die Profilrollen auf Gleitlagerflächen an den Außendurchmessern der Exzenterbuchsen drehbar gelagert sind. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung sind die Profilrollenachsen drehfest in den Aufnahmeelementen gelagert (Achslagerung). Auf den Profilrollenachsen sitzen die Exzenterbuchsen in Form von Lagerbuchsen. Bei den Exzenterbuchsen weichen die Mittelpunkte von Außenkreis und Bohrung voneinander ab. Auf dem Zylindermantel des Außendurchmessers der Exzenterbuchsen sind die Profilrollen mit ihrer Bohrung drehbar gelagert. Werden die Exzenterbuchsen auf den Profilrollenachsen verdreht, erfolgt eine Verschiebung der Mittelpunkte von Außenkreis und Bohrung der Exzenterbuchse gegeneinander und damit zugleich eine Verstellung der Position der Profilrollen, die hierdurch ihren Abstand zur Zentralachse der Vorrichtung verändern.It has proved to be particularly advantageous if the eccentric arrangement is designed as between profile roller axles which are mounted in the receiving elements and form fixed elements, and the profile rollers which form rotatable elements arranged eccentric bushings and the profile rollers on slide bearing surfaces on the outer diameters of the eccentric bushes are stored. In this embodiment of the invention, the profile roller axles are rotatably mounted in the receiving elements (Achslagerung). On the profile roller axes, the eccentric bushes are in the form of bearing bushes. In the eccentric bushes, the centers of the outer circle and the bore deviate from each other. On the cylinder jacket of the outer diameter of the eccentric bushes, the profile rollers are rotatably mounted with their bore. If the eccentric bushes are rotated on the profile roller axes, there is a displacement of the center points of the outer circle and bore of the eccentric bush against each other and thus at the same time an adjustment of Position of the profile rollers, which thereby change their distance from the central axis of the device.
Gemäß einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist die Exzenteranordnung als in Aufnahmeelementen, die feststehende Elemente bilden, angeordnete Exzenterbuchsen ausgeführt, die die Profilrollen, die drehbewegliche Elemente bilden, teilweise umschließen und dabei deren Außenlagerung bilden. Werden die Exzenterbuchsen in den Bohrungen der Aufnahmeelemente verdreht, erfolgt eine radiale Verstellung der Profilrollen relativ zur Zentralachse der Vorrichtung. Wenn durch die Verstellung der Abstand der Profilrollen zur Zentralachse der Umformvorrichtung geändert wird, wird zugleich die Tiefe des Eingriffs der Rollen in das Werkstück verändert. Somit ist durch die Verstellung der Exzenterbuchsen auf einfache Weise eine Veränderung des Eingriffs in das Werkstück realisierbar.According to an alternative embodiment of the invention, the eccentric is designed as in receiving elements which form fixed elements, arranged eccentric bushes which form the profile rollers, which form rotatable elements, partially and thereby form their outer storage. If the eccentric bushes are rotated in the bores of the receiving elements, a radial adjustment of the profile rollers takes place relative to the central axis of the device. If changed by the adjustment of the distance between the profile rollers to the central axis of the forming device, at the same time the depth of engagement of the rollers is changed in the workpiece. Thus, by adjusting the eccentric bushes a change in the engagement in the workpiece can be realized in a simple manner.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Exzenterbuchsen mit den feststehenden Elementen jeweils durch mindestens eine längs zur Drehachse der Profilrollen vorgesehene Nut an einander gegenüberliegenden Lagerflächen der Exzenterbuchsen und der feststehenden Elemente, in die ein Verbindungselement eingesetzt ist, formschlüssig verbunden und gegen Verdrehen gesichert sind, wobei die Exzenterbuchsen und/oder die feststehenden Elemente mehrere an unterschiedlichen Positionen vorgesehene Nuten aufweisen.A further advantageous embodiment of the invention provides that the eccentric bushes with the fixed elements in each case by at least one along the rotational axis of the profile rollers provided groove on opposite bearing surfaces of the eccentric bushings and the fixed elements in which a connecting element is inserted, positively connected and against rotation are secured, wherein the eccentric bushings and / or the fixed elements have a plurality of provided at different positions grooves.
Bei dieser Ausführungsvariante sind bei der Achslagerung, bei dem durch die Profilrolle eine Profilrollenachse geführt ist, die Exzenterbuchsen mit dem feststehenden Element, der Profilrollenachse, formschlüssig verbunden. Dazu befindet sich sowohl auf der Profilrollenachse als auch am Innenmantel der Exzenterbuchsen, die beide jeweils eine Lagerfläche bilden, mindestens eine Nut. Stehen die Nuten einander gegenüber, wird ein Verbindungselement in die Nuten eingebracht, und eine formschlüssige Verbindung zwischen der Profilrollenachse und der Exzenterbuchse verhindert ein Verdrehen gegeneinander. Dadurch, dass mehrere, an unterschiedlichen vordefinierten Positionen in der Lagerfläche von Exzenterbuchse und/oder Profilrollenachse längs zur Profilrollenachse verlaufende Nuten vorgesehen sind, können die Profilrollen auf den Exzenterbuchsen in unterschiedlichen Stellungen und damit in unterschiedlichen Abständen zur Zentralachse des Umformwerkzeugs stabil fixiert werden.In this embodiment, the eccentric bushes are positively connected to the stationary element, the profile roller axis in the Achslagerung in which is guided by the profile roller a profile roller shaft. For this purpose, there is at least one groove both on the profile roller axle and on the inner casing of the eccentric bushes, which each form a bearing surface. Stand the grooves facing each other, a connecting element is introduced into the grooves, and a positive connection between the profile roller axle and the eccentric sleeve prevents rotation against each other. Characterized in that a plurality, are provided at different predefined positions in the bearing surface of the eccentric bushing and / or profile roller axis along the profile roller axis grooves, the profile rollers can be stably fixed to the eccentric bushes in different positions and thus at different distances to the central axis of the forming tool.
Ist bei der oben genannten Ausführungsform das feststehende Element ein Aufnahmeelement, so weist dieses eine Bohrung auf, deren Mantelfläche die Lagerfläche für die Exzenterbuchse bildet. Damit liegt dann die äußere Mantelfläche der Exzenterbuchse an der Mantelfläche der Bohrung des Aufnahmeelements an. Beide Mantelflächen, von Exzenterbuchse und Bohrung, dienen als Lagerflächen und weisen längs zur Drehachse der Profilrollen verlaufende Nuten auf. Stehen jeweils zwei dieser Nuten einander gegenüber, wird auch hier ein Verbindungselement eingeführt und die Exzenterbuchse ist gegenüber dem Aufnahmeelement gegen Verdrehen gesichert. Durch die an unterschiedlichen Positionen vorgesehenen mehreren Nuten kann in diese bei entsprechender Übereinstimmung mit der Gegennut in der gegenüberliegenden Lagerfläche das Verbindungselement zur formschlüssigen Verbindung eingeführt werden. Dadurch wird eine definierte Verstellbarkeit gewährleistet und die Exzenterbuchse in unterschiedlichen Winkelstellungen drehfest im Aufnahmeelement fixiert. Durch den Einsatz mehrerer Nuten ist eine Verstellbarkeit der Exzenterbuchsen sowohl bei Achslagerung als auch bei Außenlagerung in gleicher Weise gegeben.In the abovementioned embodiment, if the stationary element is a receiving element, then it has a bore whose lateral surface forms the bearing surface for the eccentric bushing. This is then the outer circumferential surface of the eccentric bush on the lateral surface of the bore of the receiving element. Both lateral surfaces of eccentric bushing and bore, serve as bearing surfaces and have along the axis of rotation of the profile rollers extending grooves. Each two of these grooves face each other, a connecting element is also inserted here and the eccentric bush is secured against rotation relative to the receiving element. By provided at different positions a plurality of grooves, the connecting element can be introduced for positive connection in this case with a corresponding match with the counter-groove in the opposite bearing surface. As a result, a defined adjustability is ensured and the eccentric bush in different angular positions fixed in rotation in the receiving element. Through the use of several grooves an adjustability of the eccentric bushings is given both in Achslagerung and outdoor storage in the same way.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Exzenteranordnung wenigstens zwei ineinander angeordnete Exzenterbuchsen auf. Günstig ist es, wenn beide Exzenterbuchsen unterschiedliche Exzentrizitäten aufweisen. Dann kann die Exzenterbuchse mit der größeren Exzentrizität zur Grobeinstellung der Profilrollen eingesetzt werden, während die Exzenterbuchse mit der geringeren Exzentrizität der Feineinstellung dient. Dadurch kann auf besonders vorteilhafte Weise nach der Grobeinstellung auf die sonst erforderliche Nacharbeitung der Profilrollen verzichtet werden und anstelle dessen durch die Feineinstellung eine ausreichende Genauigkeit für den Umformvorgang erreicht werden. Die Verdrehsicherung der beiden Exzenterbuchsen gegeneinander erfolgt in der gleichen Weise, wie die Sicherung der einzelnen Exzenterbuchse gegen die Profilrollenachsen bzw. die Aufnahmeelemente.In an advantageous development of the invention, the eccentric arrangement has at least two eccentric bushes arranged one inside the other. It is advantageous if both eccentric bushings have different eccentricities. Then the eccentric bushing with the greater eccentricity can be used for coarse adjustment of the profile rollers, while the eccentric bushing with the lower eccentricity of the fine adjustment is used. This can be dispensed in a particularly advantageous manner after coarse adjustment to the otherwise required reworking of the profile rollers and instead sufficient precision for the forming operation can be achieved by the fine adjustment. The rotation of the two eccentric bushings against each other takes place in the same manner as the backup of the individual eccentric bushing against the profile roller axles or the receiving elements.
Es hat sich weiterhin gezeigt, dass es besonders günstig ist, wenn die Exzenterbuchsen aus gehärtetem Werkzeugstahl oder einer Bronze ausgebildet sind. Durch den Einsatz einer Bronze sind besonders gute Gleiteigenschaften erzielbar. Alternativ dazu kann ein gehärteter Werkzeugstahl für die Fertigung der Exzenterbuchsen eingesetzt werden. Damit erhalten die Exzenterbuchsen eine sehr lange Lebensdauer, weil sich der Verschleiß auf die Profilrollen, die auf den Exzenterbuchsen drehend gleitend gelagert sind, konzentriert. Der Vorteil dieser Lagerwerkstoffpaarung besteht darin, dass die Profilrolle ohnehin ein Verschleißteil darstellt, da auch ihr Außendurchmesser bei der Umformung einem Verschleiß unterliegt und sie damit in ihrer Lebensdauer begrenzt ist. Alternativ sind weitere Lagerwerkstoffe, wie beispielsweise Sinterwerkstoffe, die sich durch günstige Notlaufeigenschaften auszeichnen, sowie Spezialkunststoffe, als Exzenterbuchsenmaterial einsetzbar.It has also been shown that it is particularly advantageous if the eccentric bushes are made of hardened tool steel or a bronze. By using a bronze particularly good sliding properties can be achieved. Alternatively, a hardened tool steel can be used for the production of the eccentric bushings. Thus, the eccentric bushes get a very long life, because the wear on the profile rollers, which are mounted to rotate on the eccentric bushes, concentrated. The advantage of this bearing material pairing is that the profile roller already represents a wearing part, as well as their outer diameter is subject to wear during the forming and it is therefore limited in their life. Alternatively, other bearing materials, such as sintered materials, which are characterized by favorable emergency running properties, and special plastics, can be used as Exzenterbuchsenmaterial.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Profilrollen jeweils zwischen zwei keilförmigen Aufnahmeelementen gelagert, wobei jedes Aufnahmelement eine Bohrung zur Aufnahme der Profilrollenachse aufweist, und wobei die keilförmigen Aufnahmeelemente in einer Bohrungswand wenigstens eine längs zur Bohrung verlaufende Nut aufweisen, die Profilrollenachsen jeweils wenigstens eine längs zu ihrer Achse verlaufende Nut aufweisen, beide Nuten einander gegenüber angeordnet und durch ein Verbindungselement formschlüssig miteinander verbunden und dadurch die Profilrollenachsen gegen Verdrehen gesichert sind. Dabei können die keilförmigen Aufnahmeelemente auch einstückig zu einem Ring zusammengefasst sein. Hierdurch kann auf einfache Weise eine vorteilhafte Verbindung zwischen den keilförmigen Aufnahmeelementen und den Profilrollenachsen hergestellt werden, wodurch die Profilrollenachsen feststehende Elemente bilden, auf denen die Exzenterbuchsen in variablen, vordefinierten Winkelpositionen fixierbar sind. According to a preferred embodiment of the device according to the invention, the profile rollers are each mounted between two wedge-shaped receiving elements, wherein each receiving element has a bore for receiving the profile roller axis, and wherein the wedge-shaped receiving elements in a bore wall at least one longitudinally to the bore groove, the profile roller axes each at least one Having along its axis extending groove, both grooves arranged opposite to each other and positively connected by a connecting element with each other and thereby the profile roller axles are secured against rotation. The wedge-shaped receiving elements can also be combined in one piece to form a ring. In this way, a beneficial connection between the wedge-shaped receiving elements and the profile roller axles can be produced in a simple manner, whereby the profile roller axles form fixed elements on which the eccentric bushes can be fixed in variable, predefined angular positions.
Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn dasselbe Verbindungselement sowohl zur formschlüssigen Verbindung von der Exzenterbuchse und der Profilrollenachse, als auch von dem Aufnahmeelement und der Profilrollenachse dient. Dazu weist die Profilrollenachse eine längs in ihren Zylindermantel eingebrachte Nut auf, die von dem Lagerbereich, mit dem sie in der Bohrung des Aufnahmeelements gelagert ist, bis in den Lagerbereich, wo die Exzenterbuchse auf der Profilrollenachse sitzt, reicht. Wird nun diese Nut in der Profilrollenachse mit einer Nut im Aufnahmeelement und gleichzeitig mit einer anderen Nut in der Lagerfläche der Innenbohrung der Exzenterbuchse in Übereinstimmung gebracht, kann das Verbindungselement durch beide sich durch Übereinstimmung der Nuten bildende Ausnehmungen hindurch geschoben werden und sowohl die Profilrollenachse gegenüber dem Aufnahmeelement als auch die Exzenterbuchse gegenüber der Profilrollenachse gegen Verdrehen sichern. Daraus ergeben sich Vereinfachungen bei der Montage, da nur ein Verbindungselement eingesetzt werden muss.It has proved to be particularly advantageous if the same connection element serves both for the positive connection of the eccentric bushing and the profile roller axle, as well as of the receiving element and the profile roller axle. For this purpose, the profile roller axle has a longitudinally introduced into its cylinder jacket groove, which extends from the bearing area with which it is mounted in the bore of the receiving element to the storage area where the eccentric bushing on the profile roller axis. Now, if this groove in the profile roller axle with a groove in the receiving element and at the same time with another groove in the bearing surface of the inner bore of the eccentric bush brought into conformity, the connecting element can be pushed through both by coincidence of the grooves forming recesses and both the profile roller axis relative to the Secure the receiving element as well as the eccentric bush against the profile roller axle against rotation. This results in simplifications during assembly, since only one connecting element must be used.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die jeweils gegenüberliegenden Nuten in der Exzenterbuchse, der Profilrollenachse und/oder dem Aufnahmeelement als halbrunde Nuten ausgeführt und als Verbindungselement ein Zylinderstift vorgesehen. Damit sind die Nuten besonders günstig herstellbar, beispielsweise durch Bohren und Reiben. Weiterhin kommt als Verbindungselement ein einfaches, kostengünstiges und leicht verfügbares Maschinenelement, ein Zylinderstift, zum Einsatz. Damit sind die Nuten besonders einfach herstellbar, beispielsweise durch Bohren und Reiben oder durch Drahterodieren.In a preferred embodiment of the invention, the respective opposite grooves in the eccentric bushing, the profile roller shaft and / or the receiving element are designed as semicircular grooves and provided as a connecting element a cylindrical pin. Thus, the grooves are particularly inexpensive to produce, for example by drilling and rubbing. Furthermore, a simple, inexpensive and easily available machine element, a cylindrical pin, is used as the connecting element. Thus, the grooves are particularly easy to produce, for example by drilling and rubbing or by wire EDM.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in den Aufnahmeelementen ein Schmierkanal vorgesehen, der zu einem Schmierspalt zwischen Profilrolle und Exzenterbuchse führt. Über den Schmierkanal kann Schmiermittel in den Schmierspalt, der im Lagerbereich der Profilrollen ausgebildet ist, zugeführt werden. Durch die Schmierung wird der Verschleiß im Lagerbereich vermindert und die Lebensdauer der Lagerelemente erhöht.In a further advantageous embodiment of the device according to the invention, a lubricating channel is provided in the receiving elements, which leads to a lubricating gap between the profile roller and eccentric bushing. Lubricant can be supplied to the lubrication gap formed in the bearing area of the profile rollers via the lubrication channel. By lubricating the wear in the storage area is reduced and increases the life of the bearing elements.
Besonders günstig ist es, wenn hierbei eine Druckschmierung zum Einsatz kommt. Dabei ist der Schmierkanal mit einer Schmiermittelleitung verbunden, durch die das Schmiermittel unter Druck zugeführt wird. Bei einer Druckschmierung bildet sich im Schmierspalt zwangsläufig ein Schmierfilm aus. Ein solcher Schmierfilm bildet sich üblicherweise von selbst nach etwa einer Umdrehung des gelagerten Elements im Lager aus. Bei der Lagerung der Profilrollen besteht jedoch das Problem, dass diese, ohne eine Umdrehung auszuführen, sofort der vollen Belastung ausgesetzt sind. Das liegt darin begründet, dass der Eingriff von Werkzeug und Werkstück beim Umformen eines niedrigen zylindrischen Werkstücks nur sehr kurz ist und der Drehwinkel der Profilrollen, der beim Umformen überstrichen wird, sehr klein ist. Dadurch erfolgt keine natürliche Ausbildung eines Schmierfilms, sondern die Profilrollen laufen auf ihrer Lagerung „trocken”. Die Folge eines solchen Trockenlaufes ist ein erhöhter Verschleiß der Lagerelemente. Mit dem Einsatz einer Druckschmierung kann dieses Problem gemindert werden, und die Lebensdauer der Lagerelemente erhöht sich deutlich.It is particularly favorable if pressure lubrication is used here. In this case, the lubrication channel is connected to a lubricant line through which the lubricant is supplied under pressure. In the case of pressure lubrication, a lubricant film inevitably forms in the lubrication gap. Such a lubricating film usually forms itself after approximately one revolution of the mounted element in the bearing. When storing the profile rollers, however, there is the problem that they are immediately exposed to full load without making a turn. This is due to the fact that the engagement of tool and workpiece during forming of a low cylindrical workpiece is only very short and the rotation angle of the profile rollers, which is covered during forming, is very small. As a result, there is no natural formation of a lubricating film, but the profile rollers run on their storage "dry". The consequence of such dry running is an increased wear of the bearing elements. With the use of pressure lubrication, this problem can be reduced, and the life of the bearing elements increases significantly.
Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist die Exzenterbuchse mehrere am Umfang verteilte Schmiernuten auf. Diese Ausführungsform kann sowohl beim Einsatz einer Exzenterbuchse für die Achslagerung, bei der die Schmiernuten am äußeren Umfang in der Mantelfläche angeordnet sind, als auch bei Verwendung einer Exzenterbuchse für die Außenlagerung, bei der die Schmiernuten am Umfang der Bohrung angeordnet sind, angewendet werden. Die Schmiernuten verlaufen vorzugsweise jeweils längs zur Drehachse der Profilrollen, können jedoch in alternativen Ausführungsformen auch in einem anderen Winkel zur Drehachse, beispielsweise 45°, verlaufen. Dabei können die verschiedenen Schmiernuten auch unterschiedliche Winkel bezüglich der Drehachse der Profilrollen aufweisen. Der Einsatz der Schmiernuten sichert die Verteilung des Schmiermittels über die Breite des Lagersitzes hinweg, wodurch bei Einsatz des Schmiermittels im Schmierkanal dieses sofort im Lagersitz verteilt wird und seine Schmierwirkung entfaltet. Die Anordnung der Schmiernuten ist so gewählt, dass bei jeder Position der Exzenterbuchse mindestens eine Schmiernut mit dem Schmierkanal in Verbindung steht, sodass Schmiermittel vom Schmierkanal in die Schmiernut gelangt.According to a further embodiment of the device according to the invention, the eccentric bushing has a plurality of lubrication grooves distributed on the circumference. This embodiment can be applied to both the use of an eccentric bushing for the journal bearing, wherein the lubrication grooves are arranged on the outer circumference in the lateral surface, as well as when using an eccentric bush for the outer bearing, wherein the lubrication grooves are arranged on the circumference of the bore. The lubrication grooves preferably extend in each case along the axis of rotation of the profile rollers, but in alternative embodiments can also extend at a different angle to the axis of rotation, for example 45 °. The different lubrication grooves may also have different angles with respect to the axis of rotation of the profile rollers. The use of the lubrication grooves ensures the distribution of the lubricant across the width of the bearing seat, whereby when the lubricant is used in the lubrication channel it is immediately distributed in the bearing seat and unfolds its lubricating effect. The arrangement of the lubrication grooves is chosen so that at each position of the eccentric bush at least one lubrication groove with the lubrication channel in Connected so that lubricant from the lubrication channel passes into the lubrication groove.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung mehrere übereinander angeordnete Profilrollensätze aufweist, deren Profilrollen mittels einer Exzenteranordnung relativ zur Drehachse der Profilrolle und zur Zentralachse radial verstellbar gelagert sind. Jeder der Profilrollensätze übernimmt dabei in Zusammenwirkung mit dem Dorn einen Teil der Umformarbeit, sodass das Werkstück in mehreren Stufen umgeformt wird und jede der Stufen nur einen Teil der Umformarbeit auszuführen hat. Dadurch sinken die Belastungen im Material des Werkstücks, Spannungen im Werkstoff können sich abbauen und die Gefahr von Rissen sinkt, was zu einer erhöhten Qualität des fertiggestellten Werkstücks beiträgt. Gegenüber einem Werkzeugsatz mit Einzelstufen, mit dem eine ebensolche Qualität erreichbar ist, kann mit der beschriebenen Anordnung die Anzahl der Stufen reduziert werden.It when the device according to the invention comprises a plurality of superposed roller sets, whose profile rollers are mounted radially adjustable by means of an eccentric relative to the axis of rotation of the profile roller and the central axis is particularly advantageous. Each of the profile roller sets takes on a part of the forming work in cooperation with the mandrel, so that the workpiece is formed in several stages and each of the stages has to perform only a part of the forming work. As a result, the stresses in the material of the workpiece fall, stresses in the material can degrade and the risk of cracks decreases, which contributes to an increased quality of the finished workpiece. Compared to a tool set with individual stages, with which a similar quality can be achieved, the number of stages can be reduced with the described arrangement.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe zudem durch ein Einrichtverfahren der oben genannten Gattung gelöst, wobei die Profilrollen verstellbar exzentrisch gelagert werden und in radialer Richtung relativ zur Drehachse der Profilrollen und zur Zentralachse verstellt werden, da die gesamte Umformung in einem einzigen Hub erfolgt. Somit kann insbesondere eine Reduzierung der Stufenanzahl eines Werkzeugsatzes erzielt werden.According to the invention, the object is also achieved by a set-up of the above-mentioned type, wherein the profile rollers are adjustably mounted eccentrically and adjusted in the radial direction relative to the axis of rotation of the profile rollers and the central axis, since the entire transformation takes place in a single stroke. Thus, in particular, a reduction in the number of steps of a tool set can be achieved.
Die Verstellung der Profilrollen in radialer Richtung ermöglicht eine Veränderung der Eingriffstiefe der Profilrollen in das Werkstück bei der Umformung. Dadurch kann auf das Bevorraten mehrerer Rollensätze und das Nacharbeiten der Profilrollen bei der Erprobung des Rollwerkzeugs verzichtet werden. Stattdessen kann auf die Blechqualität des Bauteils, das Aufsprungverhalten nach dem Rollen oder das „Atmen” des Aufnahmeringes während des Umformprozesses durch eine einfache radiale Verstellung der Profilrollen relativ zur Zentralachse der Umformvorrichtung, die durch deren exzentrische Lagerung ermöglicht wird, reagiert werden.The adjustment of the profile rollers in the radial direction allows a change in the depth of engagement of the profile rollers in the workpiece during the forming. As a result, it is possible to dispense with the stocking of several sets of rolls and the reworking of the profile rolls during the testing of the rolling tool. Instead, the sheet metal quality of the component, the Aufsprverhaltenverhalten after rolling or the "breathing" of the receiving ring during the forming process by a simple radial adjustment of the profile rollers relative to the central axis of the forming device, which is made possible by their eccentric storage.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Profilrollen in Verstellstufen verstellt. Durch die stufenweise Verstellung können die Profilrollen auf einfache und effektive Weise sukzessive in eine optimale Position relativ zur Zentralachse der Umformvorrichtung gebracht werden und ausgehend von dieser gegebenfalls zwischen oder nach den Verstellstufen noch nachbearbeitet, d. h. vorzugsweise nachgeschliffen, werden, bis der Umformvorgang zu einem maßhaltigen Werkstück führt. Damit ist der Einsatz der Profilrollen sehr lange möglich. Deren Ersatz ist erst erforderlich, wenn der gesamte Verstellweg ausgeschöpft ist.In an advantageous embodiment of the method according to the invention, the profile rollers are adjusted in adjustment stages. Due to the stepwise adjustment, the profile rollers can be brought in a simple and effective manner successively in an optimal position relative to the central axis of the forming device and, if necessary, from this postprocessed between or after the adjustment, d. H. preferably reground, until the forming process leads to a dimensionally stable workpiece. Thus, the use of profile rollers is possible for a very long time. Their replacement is required only when the entire adjustment is exhausted.
Besonders günstig ist es, wenn die Profilrollen in einem Bereich von 0,05 mm bis 4 mm radial verstellt werden. Mit diesem Verstellbereich ist ein wesentlicher Bereich der abzudeckenden Toleranzen überbrückbar.It is particularly advantageous if the profile rollers are radially adjusted in a range of 0.05 mm to 4 mm. With this adjustment range, a substantial area of the tolerances to be covered can be bridged.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wirken mehrere übereinander angeordnete Profilrollensätze, deren Profilrollen mittels einer Exzenteranordnung relativ zur Drehachse der Profilrollen und zur Zentralachse radial verstellbar sind, nacheinander auf das Werkstück ein und führen den Umformvorgang aus. Hierdurch wird eine optimale Verteilung der Umformarbeit auf einzelne Rollenstufen erreicht, wobei bei jeder der Rollenstufen bei deren Erprobung beziehungsweise Einrichtung die Anzahl der insgesamt vorzuhaltenden Rollen reduziert sowie die Erprobungszeit verkürzt wird. Letztlich können damit die gesamten Werkzeugkosten verringert werden. Nach der erfolgreichen Erprobung mit Hilfe der Exzenterbuchsen wird dann ein Rollensatz gefertigt, der das bei der Erprobung festgestellte Maß aufweist und für den Serieneinsatz verwendet wird. Ist keine Erprobungsschleife notwendig, können auch die Erprobungsrollen weiter im Einsatz bleiben und es müssen keine Profilrollen mit dem Endmaß für die Serienfertigung hergestellt werden.In a preferred embodiment of the method according to the invention, a plurality of superposed roller sets, the profile rollers of which are radially adjustable by means of an eccentric relative to the axis of rotation of the profile rollers and the central axis, successively act on the workpiece and perform the forming process. As a result, an optimum distribution of the forming work is achieved on individual roles, with each of the roles in their testing or device, the number of total kept roles reduced and the trial period is shortened. Ultimately, this can reduce the overall tooling costs. After successful testing with the aid of the eccentric bushings, a set of rollers is then produced which has the dimensions determined during testing and is used for series production. If no trial loop is necessary, the trial rolls can also remain in use and no profile rolls with the final dimension for mass production need to be produced.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung, deren Aufbau, Funktion und Vorteile werden im Folgenden anhand der Figuren, der Zeichnungen näher erläutert, wobeiPreferred embodiments of the invention, their structure, function and advantages are explained in more detail below with reference to the figures, the drawings, wherein
Die Profilrollen
In
Der äußere Teil
Jede der Profilrollen
Der innere Teil
Vor dem Umformvorgang liegt das Werkstück
Die Exzenterbuchsen
Der Profilrollensatz
Zur Schmierung des Lagersitzes zwischen Exzenterbuchse
Die Profilrollenachse
In einer alternativen Ausführungsform sind auf der Profilrollenachse
Zur drehfesten Verbindung zwischen dem in
Auf dem Umfang der Exzenterbuchse
Besonders vorteilhaft ist es, wenn eine Druckschmierung zum Einsatz kommt. Mittels einer Druckschmierung wird bereits nach einer Drehung von wenigen Grad ein Schmierfilm ausgebildet, der die Reibung herabsetzt und den Verschleiß mindert. Eine schnelle Herausbildung eines Schmierfilms ist insbesondere deshalb erforderlich, weil die Profilrollen
In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung können jedoch die Lagermaterialien so gewählt werden, dass eine externe Schmierung nicht erforderlich ist. Das kann beispielsweise durch selbstschmierende Sintermaterialien erfolgen, aus denen die Exzenterbuchse
Die Exzenterbuchse
Um die Profilrolle
Die Fixierung kann erfolgen, wenn eine der Nuten
Daraus resultiert der Vorteil, dass die Eingriffstiefe der Profilrollen
Insbesondere bei sehr starken Verformungen der Wand
Der Profilrollensatz
Die Lagerung der Profilrollen
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine Druckschmierung vorgesehen, bei der das Schmiermittel unter Druck zum Schmierspalt
Durch die Druckschmierung kann besonders schnell ein Schmierfilm ausgebildet werden. Dieses ist insbesondere bei der Außenlagerung erforderlich, da hier kein ringförmig geschlossener Schmierspalt
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Schmiereinrichtung sind am Umfang
Der Mittelpunkt des Innenkreises der Exzenterbuchse
Die Exzenterbuchse
In der dargestellten Ausführungsform ist jede der Nuten
Da sich die Exzenterbuchse
Soll die jeweilige Profilrolle
Analog zur Darstellung in der Beschreibung zu
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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