DE19526900A1

DE19526900A1 - Verfahren zur kombinierten spanenden und umformenden Fertigung von Ringen und Maschinen hierzu

Info

Publication number: DE19526900A1
Application number: DE19526900A
Authority: DE
Inventors: Thomas Dr Ing Ficker; Wolfgang Prof Dr Ing Voelkner
Original assignee: Technische Universitaet Dresden
Current assignee: Technische Universitaet Dresden
Priority date: 1995-07-22
Filing date: 1995-07-22
Publication date: 1997-01-23
Anticipated expiration: 2015-07-23
Also published as: DE19526900B4

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Maschine zur kombinierten umformenden und spanenden Fertigung von innen- und außenprofilierten Ringen aus vorzugsweise Rohrmaterial zur Herstellung von Wälzlagerringen, Getrieberingen, zylindri schen Ausgangsringen für die spanende und umformende Weiterbe arbeitung u.ä.

Die Herstellung profilierter Ringe, insbesondere Wälzlagerrin ge, aus vorzugsweise Rohrmaterial, erfolgt entweder rein spa nend oder in einer Kombination spanender und umformender Bear beitung.

Bei der rein spanenden Bearbeitung, die sehr materialintensiv ist, können im Abmessungsbereich kleiner 100 mm Außendurchmes ser hochproduktive Mehrspindel-Drehautomaten zum Einsatz kom men, wobei durch Einring- bzw. Mehrringbearbeitung, vorzugs weise Zweiring-Bearbeitung, ein bzw. mehrere, vorzugsweise zwei, schleiffertig profilierte Ringe gleichzeitig ohne Um spannung von einer Maschine auf eine andere gefertigt werden können.

Bei bestimmten kombinierten Verfahren wird zunächst ein soge nanntes Vorwerkstück, das heißt ein zylindrischer Ausgangs ring, von vorzugsweise Rohrmaterial ausgehend ebenfalls rein spanend oder durch Kombination spanender und umformender Bear beitung hergestellt, welches anschließend durch Axial- oder Tangentialprofilringwalzen schleiffertig profiliert wird. Die se kombinierten Verfahren zur Herstellung profilierter Ringe sind gegenüber der rein spanenden Bearbeitung auf Mehrspindel- Drehautomaten materialsparender sowie in Bezug auf die Ge brauchseigenschaften günstiger, erfordern jedoch durch minde stens ein nochmaliges Einspannen des Vorwerkstückes zur Profi lierung des Ringes einen erhöhten Arbeitszeitaufwand infolge der somit erforderlichen Bearbeitung auf mindestens zwei ver schiedenartigen Maschinen bis zum Vorliegen eines schleiffer tigen Ringes. Der Anwendungsbereich genannter Verfahren liegt insbesondere im Abmessungsbereich größer 100 mm Außendurchmes ser.

Weitere Herstellungsverfahren zur Fertigung profilierter Ringe gehen von einer Kombination zuerst umformender Bearbeitung durch Axialprofilrohrwalzen und/oder Walzeinstechen und an schließend spanender Fertigbearbeitung durch Drehen ausgehend von Rohrmaterial (DD 2 25 338) bzw. zunächst spanender Vorbear beitung von Rohrmaterial (DD 2 89 964.2) bzw. Vollmaterial (DD 2 89 963.4) bei anschließender umformender Bearbeitung durch Axialprofilrohrwalzen und/oder Walzeinstechen sowie spanender Fertigbearbeitung eines Ringes in Folge und/oder parallel auf einem Mehrspindel-Drehautomaten aus, betreffen jedoch aus schließlich außenprofilierte Ringe, wie z. B. Innenringe für Radial-Rillenkugellager oder Kegelrollenlager.

Aufgabe der Erfindung ist es, spanende Verfahren wie Drehen und umformende Verfahren wie Axialprofilrohrwalzen und/oder Walzeinstechen so zu kombinieren, daß wenigstens ein Ring gleichzeitig innen und außen umformend und/oder spanend schleiffertig profiliert werden kann, um somit neben der be kannten Fertigung von außenprofilierten Ringen, wie zum Bei spiel Wälzlagerinnenringen, gleichfalls die Fertigung von in nenprofilierten Ringen, wie zum Beispiel Wälzlageraußenringen, mit genannter Verfahrenskombination zu ermöglichen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren dadurch gelöst, daß auf einer Maschine spanende Verfahren wie Drehen und umformende Verfahren wie Axialprofilrohrwalzen und/oder Walzeinstechen in Folge und/oder parallel miteinander kombi niert werden und wenigstens ein Ring gleichzeitig innen und außen mit der spanenden Fertigbearbeitung aller weiteren Form- und Flächenelemente des Ringes, einschließlich des Abtrennens des Ringes vom Rohr als letzter Arbeitsstufe in einem Arbeits gang, umformend und/oder spanend schleiffertig profiliert wird.

Vorteilhaft wird das unbearbeitete Rohr durch Außen- und/oder Innen-Ausdrehen vor dem Umformen durch Axialprofilrohrwalzen und/oder Walzeinstechen auf Maß vorgedreht.

Durch die Verfahrensgestaltung wird die Innen- und Außenkontur des Ringes entweder umformend durch Axialprofilrohrwalzen und/oder Walzeinstechen oder eine der beiden Konturen rein spanend durch Drehen in Folge und/oder parallel hergestellt. Dabei erfolgen alle Arbeitsstufen in einem Arbeitsgang auf ei ner Maschine einschließlich des Abtrennens des Ringes vom Rohr.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einer Maschine zur Durch führung des Verfahrens dadurch gelöst, daß auf einem an sich bekannten Mehrspindel-Drehautomaten in einer Spindellage eine Walzvorrichtung vorgesehen wird. Die Profilwalzwerkzeuge der Walzvorrichtung sind diametral angeordnet, axial verschiebbar und drehbar gelagert und mit einer radialen Vorschubkraft zum Eindringen in das Rohr beaufschlagbar. Zusätzlich ist die Vor schubpinole in dieser Spindellage für die Aufnahme eines wei teren Profilwalzwerkzeuges ausgelegt.

Die Maschine kann als Vier-, Sechs- oder Achtspindeldrehauto mat ausgebildet werden. In wenigstens einer Spindellage ist eine Walzvorrichtung anzuordnen.

Vorteilhaft ist die Verwendung eines Sechsspindel-Drehauto maten mit der Anordnung der Walzvorrichtung in Spindellage II.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung ist die Ausbildung als Sondermaschine mit wenigstens zwei Spindellagen, wobei wenig stens eine Dreh- und wenigstens eine Walzvorrichtung vorgese hen ist.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, daß sowohl das Innen- als auch das Außenprofil von Ringen auf ei ner Maschine ohne Umspannen umformend und/oder spanend schleiffertig profiliert werden kann.

Damit können erstmalig neben außenprofilierten Ringen, wie zum Beispiel Wälzlagerinnenringen, auch innenprofilierte Ringe, wie zum Beispiel Wälzlageraußenringe, in einem Arbeitsgang umformend und/oder spanend schleiffertig hergestellt werden.

Weitere Vorteile der Erfindung werden im nachfolgenden Ausfüh rungsbeispiel genannt und näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 (Spindellage I): Außen-Überdrehen mittels Überdreh werkzeuges 2 und Innen-Ausdrehen mittels Ausdrehwerk zeuges 3 des Rohres 1

Fig. 2 (Spindellage II): Außen-Axialprofilrohrwalzen/Walz einstechen mittels Außen-Profilwalzwerkzeuges 4 und Innen-Axialprofilrohrwalzen/Walzeinstechen mittels In nen-Profilwalzwerkzeuges 5

Fig. 3 (Spindellage III): Plandrehen mittels Plandrehwerkzeu ges 6

Fig. 4 (Spindellage IV): Abstechdrehen mittels Abstechdreh werkzeuges 7 des (ersten) Ringes 8

Fig. 5 (Spindellage V): Plandrehen mittels Plandrehwerkzeu ges 9

Fig. 6 (Spindellage VI): Abstechdrehen mittels Abstechdreh werkzeuges 10 des (zweiten) Ringes 11

Fig. 7 eine schematische Darstellung des Sechsspindel- Drehautomaten mit integrierter Walzvorrichtung (Dar stellung ohne Innen-Profilwalzwerkzeug auf der Vor schubpinole).

Es sollen zwei Außenringe eines Radial-Rillenkugellagers in einer Zweiring-Bearbeitung ausgehend von Rohrmaterial gefer tigt werden. In den Fig. 1 bis 6 ist die erfindungsgemäße Kombination spanender und umformender Verfahren sowie der Fer tigungsablauf ausgehend von Rohr bis hin zum schleiffertig profilierten Ring entsprechend der Spindellagen I bis VI eines Sechsspindel-Drehautomaten mit integrierter Walzvorrichtung dargestellt.

Gekennzeichnet ist der Fertigungsablauf durch eine axiale Schnittaufteilung beim Außen-Überdrehen und Innen-Ausdrehen in Spindellage 1 (Fig. 1), d. h., durch vorteilhaften Werkzeugein satz bzw. vorteilhafte Werkzeuggestaltung von Überdrehwerkzeug 2 und Ausdrehwerkzeug 3 wird durch Aufteilung des Vorschubwe ges auf mehrere, vorzugsweise zwei, Werkzeugschneiden eine axiale Schnittüberdeckung erzielt. Dadurch ist eine weitere Verkürzung der Fertigungszeit möglich, da sich durch Anwendung von Axialprofilrohrwalzen/Walzeinstechen der Außen- und Innen kontur des Ringes die zeitbestimmende Arbeitsstufe von der Fertigung dieser bei der Komplett-Drehbearbeitung zum Außen- Überdrehen bzw. Innen-Ausdrehen hin verlagert. In Spindellage II erfolgt das Außen- und Innen-Axialprofilrohrwalzen/Walz einstechen mittels Außen-Profilwalzwerkzeuges 4 bzw. Innen- Profilwalzwerkzeuges 5 gleichzeitig entsprechend der Außen- und Innenkontur zweier Ringe, wodurch praktisch ein geschlos senes Walzkaliber entsteht und demzufolge ein ausschließlich axialer Werkstofffluß auftritt, welcher beim Rohrvorschub zu berücksichtigen ist. In den Spindellagen III bis VI erfolgt die spanende Fertigbearbeitung der restlichen Form- bzw. Flä chenelemente des Ringes mit dem Abtrennen der schleiffertig profilierten Ringe vom Rohr als letzter Arbeitsstufe. Das in Spindellage I dargestellte Außen-Überdrehen bzw. Innen- Ausdrehen ist bei Verwendung von Ausgangsmaterial mit der ent sprechenden Oberflächenqualität sowie dem der Arbeitsaufgabe entsprechenden Außen- bzw. Innendurchmesser nicht in jedem Fall notwendig, wobei durch Axialprofilrohrwalzen/Walzeinstechen die Maßgenauigkeit des Außen- bzw. Innendurchmessers in einem geringen Toleranzbereich beeinflußbar ist. Soll lediglich die Innenkontur des Radial-Rillenkugellageraußenringes umformend durch Axialprofilrohrwalzen und/oder Walzeinstechen schleif fertig profiliert werden, erfolgt dieses in Spindellage II mittels Innen-Profilwalzwerkzeuges 5 bei ggf. Einsatz eines glatten Gegen-(Stütz-)Walzwerkzeuges 12 am Rohraußendurchmes ser (Fig. 8). Das bei diesem Bearbeitungsfall erforderliche Drehen der Außenkontur des Ringes wird in Spindellage III mit tels Profildrehwerkzeuges durchgeführt. Für den Fall, daß das Drehen der Außenkontur zeitbestimmend wird, kann dieses in zwei Spindellagen bei radialer Schnittaufteilung realisiert werden, was zu einer weiteren Verkürzung der Fertigungszeit führt.

Der im Ausführungsbeispiel für vorzugsweise Rohrmaterial auf gezeigte Fertigungsablauf ist in modifizierter Weise gleich falls für Innenringe mit symmetrischer Querschnittsform (Fig. 9) als auch Innen- und Außenringe mit asymmetrischer Quer schnittsform realisierbar. Bei kleinerem Ringdurchmesser ist Stabstahl als Ausgangsmaterial einsetzbar.

Die einzelnen Arbeitsstufen können vorteilhaft auf einem an sich bekannten Sechsspindel-Drehautomaten durchgeführt werden, wobei in Spindellage II des Sechsspindel-Drehautomaten eine Walzvorrichtung vorgesehen ist. Die Walzvorrichtung weist dia metral angeordnete, axial verschiebbar gelagerte, wahlweise angetriebene oder nicht angetriebene Außen-Profilwalzwerkzeuge auf, welche zur Vermeidung radialer Kräfte auf die Spindella gerung auf einer gemeinsamen Grundplatte angeordnet sind. Die Außen-Profilwalzwerkzeuge sind mit einer radialen Vorschub kraft beaufschlagbar, die das Eindringen in das Rohr bewirken. Die Vorschubpinole in Spindellage II ist für die Aufnahme ei nes wahlweise angetriebenen oder nicht angetriebenen Innenpro filwalzwerkzeuges ausgelegt und gleichfalls mit einer radialen Vorschubkraft zu dessen Eindringen in das Rohr beaufschlagbar. Die einzelnen Arbeitsschritte können gleichfalls auf einer Sondermaschine mit wenigstens zwei Spindellagen, die die für den Sechsspindel-Drehautomaten mit integrierter Walzvorrich tung beschriebenen Komponenten in sich vereinigen, wobei we nigstens eine Dreh- und wenigstens eine Walzvorrichtung vorge sehen ist, durchgeführt werden.

Bezugszeichenliste

1 Rohr
2 Überdrehwerkzeug
3 Ausdrehwerkzeug
4 Außen-Profilwalzwerkzeug
5 Innen-Profilwalzwerkzeug
6 Plandrehwerkzeug
7 Abstechdrehwerkzeug
8 Ring
9 Plandrehwerkzeug
10 Abstechdrehwerkzeug
11 Ring
12 Gegen-(Stütz-)Walzwerkzeug

Claims

1. Verfahren zur kombinierten spanenden und umformenden Fertigung von Ringen, insbesondere aus Rohrmaterial, auf Mehrspindel-Drehautomaten, gekennzeichnet dadurch, daß auf einer Maschine spanende Verfahren wie Drehen und umformende Verfahren wie Axialprofilrohrwalzen und/oder Walzeinstechen in Folge und/oder parallel miteinander kombiniert werden und wenigstens ein Ring gleichzeitig innen und außen mit der spanenden Fertig bearbeitung aller weiteren Form- und Flächenelemente des Ringes, einschließlich des Abtrennens des Ringes vom Rohr als letzter Arbeitsstufe in einem Arbeits gang, umformend und/oder spanend schleiffertig profi liert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß vor der Profilierung der Ringe durch Umformen wie Axialprofilrohrwalzen und/oder Walzeinstechen das Rohrmaterial zunächst auf Maß vorgedreht wird.

3. Maschine zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 2, gekennzeichnet dadurch, daß auf einem an sich bekannten Mehrspindel-Drehautomaten in einer Spindellage eine Walzvorrichtung vorgesehen ist, deren Profilwalzwerkzeuge diametral angeordnet, axial verschiebbar und drehbar gelagert und mit einer radia len Vorschubkraft zum Eindringen in das Rohr beauf schlagbar sind, wobei zusätzlich die Vorschubpinole in dieser Spindellage für die Aufnahme eines weiteren Profilwalzwerkzeuges ausgelegt ist.

4. Maschine nach Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Walzvorrichtung so ausgelegt ist, daß die Profil walzwerkzeuge zur Vermeidung radialer Kräfte auf die Spindellagerung auf einer gemeinsamen Grundplatte an geordnet sind.

5. Maschine nach Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch, daß der Mehrspindel-Drehautomat ein Vier-, Sechs- oder Achtspindel-Drehautomat mit wenigstens einer Walzvor richtung in einer Spindellage ist.

6. Maschine nach Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch, daß der Mehrspindel-Drehautomat ein Sechsspindel-Drehau tomat ist, wobei die Walzvorrichtung in Spindellage II angeordnet ist.

7. Maschine nach Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Maschine eine Sondermaschine mit wenigstens zwei Spindellagen ist, wobei wenigstens eine Dreh- und we nigstens eine Walzvorrichtung vorgesehen ist.