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Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Leitrollen, Riemenscheiben
und ähnlichen mit Randnuten versehenen Gegenständen Die Erfindung bezieht sich auf
ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Iferstellen von Leitrollen, Riemenscheiben
und ähnlichen mit Randnuten versehenen Gegenständen durch Spaltung eines rotierenden,
scheibenförmigen Metallwerkstücks auf seiner Umfangsfläche senkrecht zur Drehachse
und Ausformen des gebildeten Spaltes.
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Beim Herstellen derartiger Gegenstände wird bekanntlich zunächst in
Mitte der Umfangsfläche des metallischen Werkstücks eine Schneidrolle angesetzt,
mit deren Hilfe die Umfangsfläche bzw. der Werksrückrand bis zu einer Tiefe aufgespalten
wird, die etwa der Tiefe der herzustellenden Randnut entspricht. Alsdann wird die
Schneidrolle seitlich, in einigem Abstand vom Nabenloch des scheibenartigen Werkstücks
angesetzt und das Material für den auf dieser Seite zu liegen kommenden Nabenabschnitt
abgespalten. Nach erfolgtem Umsetzen des Werkstücks wird in gleicher Weise die andere
Seite desselben bearbeitet. Schließlich wird eine Formrolle benutzt, mit der die
vorgearbeitete Randnut in ihre endgültige Form gebracht wird. Dieses vergleichsweise
aufwendige Herstellungsverfahren zu vereinfachen und damit rationeller zu gestalten,
ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe. Zu ihrer Lösung ist vorgesehen,
daß während des Spaltens die voneinander durch den Spalt getrennten Umfangsflansche
durch ein dem Spaltwerkzeug nachgeführtes Spreizwerkzeug gespreizt werden und daß
durch ein dem Spreizwerkzeug nachgeführtes Ausformwerkzeug während des Spreizens
die Umfangsflansche weiter auseinandergebogen werden und die Randnut abschließend
ausgeformt wird.
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Während also bei dem bekannten Herstellungsverfahren zwei im wesentlichen
gleichgeartete Werkzeuge nacheinander zum Einsatz gelangen, handelt es sich nach
der Erfindung darum, daß gleichzeitig ein spaltendes und ein formendes Werkzeug
auf das Werkzeug einwirken.
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Eine Vorrichtung zum Ausüben des Verfahrens nach der Erfindung ist
in bekannter Weise mit zwei drehangetriebenen Spannbacken - die das Werkstück bis
auf einen Rand entlang seines Umfanges zwischen sich aufnehmen - und mit je einem
auf das Werkstück radial verschiebbaren, mit einer keilförmigen Schneide versehenen
Spalt- und Ausformwerkzeug versehen und zeichnet sich durch ein drittes, in gleicher
Weise bewegbares Spreizwerkzeug und ein Vorschubgetriebe für die Werkzeuge aus,
wobei das Vorschubgetriebe wahlweise jeweils zwei Werkzeuge gleichzeitig auf das
Werkstück einwirken läßt. Die Erfindung ist in einem Ausführungsbeispiel in der
Zeichnung dargestellt. Es zeigt F i g. 1 einen Seitenaufriß einer Riemenscheibe,
F i g. 2 einen Querschnitt nach der Linie 2-2 in Fig.l. F i g. 3 eine Draufsicht
auf die in Arbeitsstellung befindliche Schneidrolle, F i g. 4 eine Seitenansicht
des in F i g. 3 gezeigten Gegenstandes, F i g. 5 eine Teilansicht auf die in Arbeitsstellung
befindliche Schneidrolle nach beendigtem Schneidvorgang, F i g. 6 eine Teilansicht
auf den in F i g. 4 dargestellten Gegenstand mit einer in Arbeitsstellung befindlichen
Formrolle, F i g. 7 einen Aufriß, der teilweise im Schnitt alle in Arbeitsstellung
befindlichen Werkzeuge zeigt, F i g. 8 einen Längsschnitt nach der Linie 8-8 des
in F i g. 7 veranschaulichten Rohlings, F i g. 9 einen Querschnitt durch den teilgeformten
Rohling nach der Linie 9-9 in F i g. 7 mit einer Teilansicht des Spaltwerkzeuges,
F i g. 10 einen Querschnitt durch den teilgeformten Rohling nach der Linie 10-10
in F i g. 7 mit einer Teilansicht des Spalt- und des Spreizwerkzeuges,
F
i g. 11 eine Ansicht auf den nach der Linie 11-11 geschnittenen, in F i g. 10 dargestellten
Gegenstand, jedoch mit einem profilierenden Werkzeug an Stelle des Spaltwerkzeuges.
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Das in den F i g. 1 und 2 gezeigte Werkstück stellt eine als Rohling
zu bezeichnende Riemenscheibe 10 dar, die aus einem becherförmigen Körper 12 mit
einer zentralen Bohrung 14 und Umfangsflanschen 16 und 18 besteht, wobei
letztere eine ringförmige Randnut 20 zur Aufnahme eines Keilriemens
22 (in gestrichelten Linien gezeigt), Kabels, Seiles od. dgl. bilden. Eine
Nabe 24 mit einer Bohrung 26 zur Aufnahme einer (nicht gezeigten) Antriebswelle
irgendeiner Art von Maschine, Apparatur oder Vorrichtung (nicht gezeigt) ist im
Zentrum der Riemenscheibe 10 dadurch befestigt, daß sich ein Nabenteil 28
durch die Bohrung 14 hindurch erstreckt und ein ringförmiges Endteil 30 die Nabe
24 fest gegen den Körperteil 12 preßt. Bei dem Einpassen der Nabe 24 wird der Nabenteil
28 gegen einen ringförmigen Vorsprung 32 geklemmt, wodurch der Körper 12 und die
Nabe 24 dauerhaft und fest miteinander verbunden sind. Um den Rohling, aus welchem
die Riemenscheibe 10 hergestellt werden soll, in der Bearbeitungsmaschine während
seiner Bearbeitung festzuhalten, sind in dem Rohling vorzugsweise mehrere in gleichen
Abständen angeordnete Löcher 34 vorgesehen.
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Das Verfahren zum Herstellen der in den F i g. 1 und 2 gezeigten Riemenscheibe
10, bei welcher Körper 12 und Randnut 20 aus einem Stück bestehen,
wird in den F i g. 3 bis 6 veranschaulicht. Es besteht im wesentlichen aus dem Auseinanderschneiden
des Umfanges eines scheibenförmigen Rohlings 48 oder anders geformter Rohlinge,
welche eine.ringförmige, sich radial nach außen erstreckende und mit Bezug auf die
Achse des Rohlings konzentrisch angeordnete Randnut 20 aufweisen. Das vollständige
Verfahren besteht darin, daß zunächst ein Rohling 48, aus welchem die Riemenscheibe
10 hergestellt werden soll, ausgestanzt oder daß auf andere Weise eine Scheibe
oder ein becherförmiger Rohling aus einem Metall hergestellt wird. Der so erhaltene
Rohling 48 wird alsdann mit Löchern 34 versehen, deren Zweck bereits dargetan
wurde.
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Der Rohling 48, der vorzugsweise nicht erhitzt wird, wird beispielsweise
in eine nicht dargestellte Drehbank eingespannt und dort zwischen Spannbacken 50
und 52 konzentrisch eingespannt, um alsdann mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit
rotierend angetrieben zu werden. Die Spannbacken 50
und 52 sind Stahlkörper
und weisen ebene, zum Festklemmen des Rohlings 48 geeignete Spannflächen
54 und 54' auf. Außerdem sind mehrere Rasten, z. B. nicht dargestellte Stifte zum
Einpassen des Rohlings 48 in den Löchern 34 vorgesehen, wobei die Spannflächen
der Spannbacken 50 und 52 im Bereich ihres Umfanges gehörig tiefe Abschrägungen
56 und 56' aufweisen, welche die Formungsflächen der zu bildenden Randnut 20 bzw.
der Umfangsflansche 16 und 18 der Riemenscheibe 10 darstellen.
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Während der Rohling 48 rotiert, wird ein Schneidewerkzeug 60 - welches
aus einer in einem Halter 72 drehbar gelagerten Schneidrolle 62 besteht, die eine
Schneidkante 64 aufweist und deren konisch gestaltete Seiten 66 und 68 mit den Abschrägungen
56 und 56' korrespondieren - an die Umfangskante des Rohlings 48 herangeführt.
Beim stetigen Vorschub des Schneidewerkzeuges 50 wird das Äuseinandertrennen
des Rohlings an seinem Umfang bewirkt und - sobald das Schneidewerkzeug 60 das Ende
seines Arbeitsweges erreicht hat - entstehen die die Randnut 20 ergebenden Umfangsflansche
16 und 18, wobei diese fest an die Abschrägungen 56 und 56' gepreßt werden.
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Am Ende des Arbeitsvorganges wird die Schneidrolle 62 - ohne Schneidarbeit
zu verrichten - für eine kurze Zeitspanne rotierend am Ort belassen, um das die
Umfangsflanschen bildende Material oberflächenmäßig zu glätten und zu polieren,
wobei gleichzeitig eine gehärtete, abriebfeste Oberfläche auf den Flanschen erzielt
wird. Der vorbeschriebene Arbeitsvorgang stellt ein Trennverfahren dar, in welchem
das die Umfangskante des Rohlings 48 bildende Metall getrennt und seitlich
gegen die Abschrägungen 56 und 56' gepreßt wird, ohne die Gesamtdicke der beiden
Umfangsflanschen 16 und 18 auf eine Stärke zu verringern, die kleiner ist als die
ursprüngliche Dicke des Rohlingsumfanges.
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Aus den F i g. 3 und 5 ist zu ersehen, daß die Schneidrolle 62 konisch
ausgebildet ist, wobei deren Seiten 66 und 68 so ausgebildet sind, daß bezüglich
der Umfangsflansche 16 und 18 während des Trennungsvorganges ein Minimum
an Materialschwächung eintritt. Die Schneidrolle 62 ist im übrigen auf einer Achse
70 lose drehbar angebracht und dreht sich unter Einfluß der Antriebsdrehzahlen des
Rohlings 48, wobei die Achse 70 fest im Halter 72 angeordnet ist, der an den Rohling
48 mittels eines bekannten - nicht gezeigten - Vorschubgetriebes anstellbar
ist, die von Hand oder automatisch gesteuert werden kann. Sowohl die Schneidrolle
62 als auch die Abschrägungen 56 und 56' können fernerhin so ausgebildet sein, daß
die zu erstellende Randnut 20 solche Umfangsflansche aufweist, wie sie in F i g.
5 mit 16" und 18" dargestellt sind. Es können überdies verschiedene Abänderungen
an der Schneidrolle 62 vorgenommen werden; letztere kann gegebenenfalls auch angetrieben
werden, wobei der Rohling 48 mitgedreht oder mit geringer Geschwindigkeit
in entgegengesetzter Richtung gedreht werden kann.
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In F i g. 6 ist eine abgeänderte Ausführung der Erfindung veranschaulicht,
wobei an Stelle der Schneidrolle 62 eine Formrolle 76 vorgesehen ist, um die Formgebung
der Randnut 20 in F i g. 3 zu gewährleisten. Bei Anwendung der Formrolle
76 ist indes ein höhererGrad anMaterialbeanspruchung am Werkstück zu erwarten. Normalerweise
tritt eine gewisse Schwächung der Umfangsflansche an deren äußeren Rändern und eine
gewisse Verdickung an deren inneren Rändern auf. Die Formrolle 76 sollte dann benutzt
werden, nachdem die Riemenscheibe 10 mittels der Schneidrolle 62 vorgeformt
worden ist.
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In den F i g. 8 bis 11 sind die aufeinanderfolgenden Schneid-, Spalt-
und Formungsvorgänge veranschaulicht, die in einem Arbeitsgang durchgeführt werden,
ohne daß also während dieser verschiedenen Arbeitsgänge die hierfür erforderlichen
Werkzeuge mit dem Rohling außer Eingriff gebracht werden, bis die Randnut vollständig
ausgebildet worden ist. Diese nacheinander vorzunehmenden Arbeitsschritte in Verbindung
mit der gleichzeitigen Anwendung von Druck auf den diametral entgegengesetzten Seiten
des Rohlings sind von besonderer Wichtigkeit, um die zur Formung der Riemenscheibe
und zur Beschleunigung
des vollständigen Arbeitsvorganges erforderlichen
Drücke und Beanspruchungen auf ein Mindestmaß zu reduzieren.
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Wie in F i g. 8 gezeigt, wird hier wiederum ein scheibenförmiger Rohling
90 zwischen die Spannbacken 50 und 52 eingespannt und in der mit Bezug
auf die vorstehend dargestellte Ausführung beschriebenen Art angetrieben. Alsdann
wird das in F i g. 9 dargestellte Spaltwerkzeug 92 mit einer scharfen peripherischen
Schneidkante 94 senkrecht zur Drehachse des Rohlings 90 gegen dessen Peripherie
gedrückt, wodurch der Schneid- bzw. Spaltvorgang eingeleitet wird. Danach wird ein
Spreizwerkzeug 96 (F i g. 10) nach innen in den durch das Spaltwerkzeug 92 geschaffenen
Schlitz 100 gedrückt, wobei das Spreizwerkzeug 96 mit einer stumpfen, d. h. abgerundeten
Umfangskante 98 ausgestattet ist. Das Maß, mit welchem das Werkzeug 92 gegenüber
dem Werkzeug 96 tiefer eingreift, wird in F i g. 10 unter der Bezugsziffer
102 angedeutet. Das Spreizwerkzeug 96
ist mit Bezug auf das Spaltwerkzeug
92 um 180° versetzt angeordnet und trägt während des Vorgangs des Spaltens und der
Randnutaufweitung wesentlich zur Verringerung des auf den Rohling 90 und auf die
Rotationsachse der Vorrichtung ausgeübten Seitenschubs und Drucks bei. Diese diametral
entgegengesetzt räumliche Anordnung der Werkzeuge 92 und 96 verringert nicht nur
den Verschleiß der Achslager und Wellen der Vorrichtung, sondern ermöglicht auch
die Herstellung einer genauer geformten Riemenscheibe bei erhöhtem Durchsatz.
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Nachdem das Spreizwerkzeug 96 in den durch das Spaltwerkzeug 92 geschaffenen
Schlitz bzw. die Randnut 100 eingedrungen ist und dabei die Umfangsflanschen
104 und 106 nach außen gedrückt hat, tritt ein profilierendes Werkzeug
108 mit einer gehörig breiten und stumpfen Umfangskante 110 in den
Schlitz 100 ein und zwängt die Flanschen 104 und 106 noch weiter auseinander, wie
es in F i g. 11 dargestellt ist. Es ist zu sehen, daß die drei Werkzeuge nacheinander
den Rohling 90 spalten, ausdehnen und formen, wobei zuerst der Schlitz
100 gebildet und anschließend die dadurch entstandenen Umfangsflanschen
104 und 106 nach außen gedrückt und schließlich von dem Spreizwerkzeug
96 so verformt werden, bis die in F i g. 11 gezeigte Ausgestaltung der Randnut erreicht
worden ist. Alle drei Werkzeuge bewegen sich bis zum Nutengrund, bevor eines der
drei Werkzeuge aus dem Schlitz 100 zurückgezogen wird. Das profilierende Werkzeug
108 kann so geformt sein, daß die Umfangsflansche, wie bereits vorher beschrieben,
eine solche Ausbildung erfahren, wie es in F i g. 11 mit den Bezugszeichen
112 und 114
angedeutet ist. Nachdem der Schlitz 100 voll ausgeformt
ist, d. h. nachdem die Randnut fertiggestellt ist, werden die Werkzeuge 92, 96 und
108 gleichzeitig aus der fertiggeformten Randnut abgefahren, d. h. in ihre Ausgangsposition
zurückgeführt, um für den nächsten Arbeitsvorgang wieder einsatzbereit zu sein.
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Ein wesentliches Merkmal der Erfindung nach der in den F i g. 7 bis
11 gezeigten Ausführung besteht in fortschreitenden gleichzeitigen und sich kontinuierlich
aneinanderreihenden Arbeitsschritte, nämlich des Spaltens, Ausdehnens und des Formens
der Randnut durch die Werkzeuge 92, 96 und 108. Bei dieser Ausführung
sind die Werkzeuge 92, 96 und 108 frei beweglich und drehbar auf ihren Wellen oder
anderen geeigneten Trägermitteln angebracht; jedoch kann es in einigen Anwendungen
des vorliegenden Verfahrens erwünscht sein, ein beliebiges oder alle drei Werkzeuge
mit Bezug auf die Drehgeschwindigkeit des Rohlings mit vorbestimmten Geschwindigkeiten
anzutreiben. Es ist indes dafür zu sorgen, daß das eigentliche Spaltwerkzeug 92
erst eine gewisse Eindringtiefe erreicht hat, bevor das Spreizwerkzeug 96 mit der
beabsichtigten Wirkung auf das Werkstück zum Einwirken gebracht wird. Auch muß das
spaltende Werkzeug 92 seine Einwirkung beendet haben, bevor der Nutengrund durch
das Werkzeug 96 breitgewalzt und die Nutenform durch das profilierende Werkzeug
108 auf ihre endgültige Form gebracht wird. Insofern ist die »Gleichzeitigkeit«
des Einwirkens jenen Einschränkungen unterworfen, die sich aus dem technologischen
Verlauf des Verfahrens ergeben.
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Bei der Anwendung des vorliegenden Verfahrens kann es erwünscht sein,
die das Trennen bzw. Spalten bewirkende Schneidrolle mit verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit
in den Rohling hineinzuführen, nm zu erreichen, daß die Umfangsflanschen während
der Arbeitsvorgänge eher im wesentlichen gerade bleiben, als daß sie sich seitlich
in einem nennenswerten Maße aufrollen oder aufbiegen. Das Verfahren kann auf handelsüblichen
Stahl, Aluminium oder andere Metalle angewandt werden, wobei die Rohlinge vorzugsweise
gestanzt oder in anderer Weise aus dem vorgenannten Material hergestellt werden.