DE102016115798B3 - Verfahren und Einrichtung zur Herstellung von Kolbenringen - Google Patents

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Manuel Törpe
Franziska Höhne
Roman Weise
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21HMAKING PARTICULAR METAL OBJECTS BY ROLLING, e.g. SCREWS, WHEELS, RINGS, BARRELS, BALLS
    • B21H1/00Making articles shaped as bodies of revolution
    • B21H1/06Making articles shaped as bodies of revolution rings of restricted axial length
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23PMETAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
    • B23P15/06Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass piston rings from one piece

Abstract

Verfahren zur Herstellung von Kolbenringen durch Profilwalzen, indem ein, bezogen auf den Enddurchmesser des fertigen Kolbenrings kleinerer, geschlossener Kolbenringrohling auf einem profilierten Dorn aufgebracht und gegen eine Außenprofilwalze gedrückt wird, der Dorn und die Außenprofilwalze in Rotation versetzt werden, wobei der Durchmesser des Kolbenringrohlings unter der Druckeinwirkung vergrößert wird und die Kontur der Kolbenringflanken durch gegenüberliegende, mit den Kolbenringflanken in Wirkverbindung stehende Walzen unter Druckeinwirkung erzeugt wird, wobei der Profilwalzvorgang beendet ist, sobald der Enddurchmesser des fertigen Kolbenrings erreicht ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kolbenringen durch Profilwalzen.
  • Allgemein bekannt ist, dass im bisherigen Fertigungsablauf ein jedes technisches Merkmal eines Kolbenrings separat an unterschiedlichen Maschinen gefertigt wird.
  • Die Aufspannung geschieht hierbei in einer Dorn- sowie in einer Paketbearbeitung. Es werden bei vielen Arbeitsgängen separate Werkzeuge eingesetzt. Aufgrund der enormen Artikelvielfalt der Kolbenringe ist dadurch ein hoher Bestand an Werkzeugen erforderlich. Bei Kompressionskolbenringen sind beispielsweise inklusive Nebenarbeitsgängen bis zu 70 Einzelschritte notwendig, um die Endkontur des fertigen Kolbenrings darzustellen.
  • Die DE 263090 A offenbart ein Verfahren zur Verlängerung der Oberfläche von Kolbenringen zwecks Erzielung einer Federwirkung durch einen kontinuierlich fortschreitenden Druck, wobei eine Walze, Kugel oder dergleichen unter starkem Druck über das auf einer Unterlage von weit größerem Halbmesser als dem des Druckwerkzeugs gestützte Werkstück hin- und hergeführt wird.
  • In der DE 287696 A wird ein Verfahren zur Herstellung von Spannringen durch Walzen mittels Walzen von unterschiedlichen Durchmessern beschrieben, indem der zu spannende Ring zusammen mit einem exzentrischen Formring durch in ihrem Abstand veränderliche Walzen geführt wird, so dass die Spannung der verschiedenen Ringstellungen der jeweiligen Stärke des Formrings entspricht.
  • Die DE 23 19 380 A offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Kolbenringen aus einem hülsen- oder ringförmigen Rohling grauerstarrenden legierten Gusseisens, indem der Gusseisenrohling während einer Herstellungsstufe bei einer Temperatur von 600 bis 1100°C gewalzt wird, so dass die in dem Gusseisen vorhandenen Graphitkörper eine längliche Form annehmen und sich mit ihrer Längsachse hauptsächlich in Umfangsrichtung des Rohlings erstrecken.
  • Durch die DE 10 13 610 B ist ein Verfahren zum Herstellen von Kolbenringen aus einem im Querschnitt kreisförmigen Innenteil und einem sich an diesem etwa tendenziell nach außen anschließenden, gegen die mittlere Ringebene geneigten Stegring bekannt geworden, wobei von einem stabförmigen Werkstück ausgegangen wird, dessen Querschnittsprofil an der Seite des auszuwalzenden Stegs relativ mehr Werkstoff enthält als an der Seite des auszuwalzenden Ringteils mit kreisförmigem Querschnitt.
  • Die 695 23 013 T2 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Flachstahldrahts für Seitenleisten eines Ölrings zur Verwendung in einem Verbrennungsmotor. Ein vorgefertigter Stahldraht wird in mehreren Walzschritten gewalzt, wobei in einem letzten Walzschritt ein plastischer Verformungsprozess ausgeführt wird, bei dem ein Paar von Kantenrollen an den gegenüberliegenden Seitenendflächen des Drahts zum Auswalzen eingesetzt wird, dergestalt, dass in dem letzten Walzschritt mindestens ein Paar der Rollen verwendet wird und das Verhältnis der Bodenkontaktlänge zwischen jeder der Rollen und dem Draht zur Dicke des Drahtes nicht mehr als 1,8 beträgt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Kolbenringen bereitzustellen, bei welchem die Anzahl an Prozessschritten verringert wird. Gleichzeitig soll eine Reduzierung der Durchlaufzeiten von Kolbenringen im Verlauf des Fertigungsverfahrens herbeigeführt werden. In diesem Zusammenhang sollen auch weniger Werkzeuge eingesetzt werden.
  • Des Weiteren soll eine Einrichtung zur Herstellung von Kolbenringen bereitgestellt werden, mittels welcher für eine Vielzahl von unterschiedlich dimensionierten Kolbenringen gleichartige Werkzeuge eingesetzt werden können.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung von Kolbenringen durch Profilwalzen, indem ein, bezogen auf den Enddurchmesser des fertigen Kolbenrings, kleinerer geschlossener Kolbenringrohling auf einem profilierten Dorn aufgebracht und gegen eine Außenprofilwalze gedrückt wird, der Dorn und die Außenprofilwalze in Rotation versetzt werden, wobei der Durchmesser des Kolbenringrohlings unter der Druckeinwirkung vergrößert wird und die Kontur der Kolbenringflanken durch gegenüberliegende, mit den Kolbenringflanken in Wirkverbindung stehende Walzen unter Druckeinwirkung erzeugt wird, wobei der Profilwalzvorgang beendet ist, sobald der Enddurchmesser des fertigen Kolbenrings erreicht ist, dergestalt, dass sowohl der Dorn als auch die Außenprofilwalze mit einer der Endkontur des fertigen Kolbenrings entsprechenden Kontur versehen werden und, dass die einander gegenüberliegenden Walzen mit einem Profil versehen werden, das der Endkontur des fertigen Kolbenrings entspricht.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind dem zugehörigen Unteranspruch zu entnehmen.
  • Diese Aufgabe wird auch gelöst durch eine Einrichtung zur Herstellung von Kolbenringen, bestehend aus einem den jeweiligen Kolbenringrohling aufnehmenden profilierten Dorn, einer diesem radial gegenüberliegenden Außenprofilwalze sowie zwei einander gegenüberliegenden, mit den Kolbenringflanken des Kolbenringrohlings in Wirkverbindung stehende Walzen, dergestalt, dass der Dorn sowie die Außenprofilwalze mit einem Profil versehen sind, das der Endkontur des fertigen Kolbenrings entspricht und, dass die Walzen mit einem Profil versehen sind, das der Endkontur der Kolbenringflanken des fertigen Kolbenrings entspricht.
  • Sowohl der Dorn als auch die Außenprofilwalze werden vorteilhafterweise mit einer, der Endkontur des fertigen Kolbenrings entsprechenden Kontur versehen.
  • In gleicher Weise werden die einander gegenüberliegenden Walzen mit einem Profil versehen, das der Endkontur des fertigen Kolbenrings entspricht.
  • Einem weiteren Gedanken der Erfindung gemäß werden für das Profilwalzen Kolbenringrohlinge aus duktilen Werkstoffen, insbesondere Stahl, eingesetzt.
  • Die zum Einsatz gelangenden Werkzeuge werden vorteilhafterweise durch Ringwalzen gebildet, wodurch endkonturnah das axiale und radiale Profil des jeweiligen Kolbenrings dargestellt wird. Hierbei wird bei einem ringförmigen Rohling zwischen profilierten Walzen der Querschnitt verringert, während sich der Durchmesser vergrößert. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, universell und in nur einem Bearbeitungsschritt einen endkonturnahen Kolbenring zu fertigen. Dieser muss dann anschließend nur noch endbearbeitet werden.
  • Es ist möglich, sowohl ein rechteckiges Profil als auch ein trapezförmiges Profil an den Flanken des Kolbenrings herzustellen (je nach gefordertem Merkmal des Kolbenrings).
  • Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es ebenfalls möglich, durchmesserunabhängig zu fertigen.
  • Gegenüber dem bisherigen Fertigungsablauf kann eine signifikant geringere Anzahl an Prozessschritten und damit ein sehr hohes Einsparpotential einhergehen. Gleichzeitig wird eine Reduzierung der Durchlaufzeiten der Kolbenringe erreicht. Es müssen gegenüber bisherigen Fertigungsabläufen wesentlich weniger Werkzeuge vorgehalten werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
  • Die einzige Figur zeigt als Prinzipskizze das Verfahren zur Herstellung von Kolbenringen durch Profilwalzen. Erkennbar ist ein Kolbenring A, der den Anfangszustand eines geschlossenen aus Stahl bestehenden Kolbenringrohlings darstellt. Dieser Kolbenringrohling A wird von einem profilierten Dorn 1 aufgenommen, der radial gegen eine Außenprofilwalze 2 gedrückt wird. Sowohl der Dorn 1 als auch die Außenprofilwalze 2 sind mit einem Profil 3, 4 versehen, das der Endkontur des fertigen Kolbenrings E entspricht. Der Dorn 1 und die Außenprofilwalze 2 werden in Rotation versetzt, wobei der Durchmesser des Kolbenringrohlings A unter der Druckeinwirkung vergrößert wird. In der gleichen Aufspannung wird die Kontur der Kolbenringflanken 5,6 durch einander gegenüberliegende, mit den Kolbenringflanken 5,6 in Wirkverbindung stehende Walzen 7,8 unter Druckeinwirkung erzeugt. Im dargestellten Beispiel sollen die Kolbenringflanken 5,6 jeweils ein trapezförmiges Profil erhalten. Die Walzen 7,8 werden in Analogie zum Dorn 1, respektive der Außenprofilwalze 2, ebenfalls in Rotation versetzt.
  • Der Profilwalzvorgang ist beendet, sobald der Enddurchmesser des fertigen Kolbenrings E erreicht ist. Somit wird endkonturnah das axiale und radiale Profil des Kolbenrings E dargestellt.

Claims (3)

  1. Verfahren zur Herstellung von Kolbenringen (E) durch Profilwalzen, indem ein, bezogen auf den Enddurchmesser des fertigen Kolbenrings (E), kleinerer geschlossener Kolbenringrohling (A) auf einem profilierten Dorn (1) aufgebracht und gegen eine Außenprofilwalze (2) gedrückt wird, der Dorn (1) und die Außenprofilwalze (2) in Rotation versetzt werden, wobei der Durchmesser des Kolbenringrohlings (A) unter der Druckeinwirkung vergrößert wird und die Kontur der Kolbenringflanken (5, 6) durch gegenüberliegende, mit den Kolbenringflanken (5, 6) in Wirkverbindung stehende Walzen unter Druckeinwirkung erzeugt wird, wobei der Profilwalzvorgang beendet ist, sobald der Enddurchmesser des fertigen Kolbenrings (E) erreicht ist, dergestalt, dass sowohl der Dorn (1) als auch die Außenprofilwalze (2) mit einer der Endkontur des fertigen Kolbenrings (E) entsprechenden Kontur versehen werden und, dass die einander gegenüberliegenden Walzen (7, 8) mit einem Profil versehen werden, das der Endkontur des fertigen Kolbenrings (E) entspricht.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für das Profilwalzen Kolbenringrohlinge (A) aus duktilen Werkstoffen, insbesondere Stahl, eingesetzt werden.
  3. Einrichtung zur Herstellung von Kolbenringen, bestehend aus einem den jeweiligen Kolbenringrohling (A) aufnehmenden profilierten Dorn (1), einer diesem radial gegenüberliegenden Außenprofilwalze (2) sowie zwei einander gegenüberliegenden, mit den Kolbenringflanken (5, 6) des Kolbenringrohlings (A) in Wirkverbindung stehende Walzen (7, 8), dergestalt, dass der Dorn (1) sowie die Außenprofilwalze (2) mit einem Profil (3, 4) versehen sind, das der Endkontur des fertigen Kolbenrings (E) entspricht und, dass die Walzen (7, 8) mit einem Profil versehen sind, das der Endkontur der Kolbenringflanken (5, 6) des fertigen Kolbenrings (E) entspricht.
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CN109465370A (zh) * 2018-12-06 2019-03-15 贵州航天新力铸锻有限责任公司 异形接头单件整体环轧弯制的环轧成型方法

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