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Drückrolle zur Verwendung beim Fließdrücken Bei im Fließdrückverfahren
bearbeiteten Teilen, die während des spanlosen Verformungsprozesses nicht nur an
den sie tragenden Dorn angelegt, sondern auch noch gestreckt werden, hinterlassen
die Drückrollen Bearbeitungsspuren in Form von rillenförmigen Abdrücken auf den
Werkstückoberflächen. Die Tiefe und Form dieser gewindeähnlichen Rillen richten
sich nach den für Jeden Werkstoff verschieden gestuften Maschineneinstelldaten.
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Die Entstehung dieser nachteiligen Unebenheiten erklärt sich dadurch,
daß die Reduzierung der Ausgangswandstärke eines mit dem Dorn rotierenden und gegenüber
der Drückrolle vorgeschobenen Werkstückes im Augenblick des Werkstoffdurchganges
unter dem wirksamen Arbeitsradius jeder Drückrolle am größten ist. Der Werkstoff
federt im Anschluß an die Bearbeitung zurück, und es bleiben in Umfangsrichtung
des Werkstückes verlaufende, von beiden Seiten der Drückrolle aufgeworfene Wulste,
die, insgesamt gesehen, eine gewndeähnliche Rille zwischen sich einschließen. Die
Wanddicke des Werkstückes nach seinem Durchgang unter den Drückrollen ist daher
um das Maß der elastischen Verformung des Werkstoffes stärker als der kleinste Abstand
zwischen Dornoberfläche und Drück-oder Arbeitsradius. Die Höhe der von beiden Seiten
der Drückrollen aufgeworrenen vierkstoffwulste richtet sich nach Drehzahl, Vorschub
und Drüekrollenzustellung in Richtung zum Dorn. Diese Werte sind jeåocri bestimmend
für die gewünschte geometrische Form des Werkstückcs und können daher nicht willkürlich
aeancrt werden Die Rillenbildung ist nach-teilia bei der weiteren Verwendung des
fließgedrückten Werkstückes, insbesondere dann, wenn die bearbeitete Fläcne als
Lauffläche dienen soll.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die beschriebene Rillenbildung zu vermeiden
bzw. die Oberflächenwelligkeit so weit zu reduzieren, daß fließgedrückte Werkstücke
ohne weitere Nachbehandlung als Laufringe o.dgl. verwendet werden können.
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Die Erfindung ist darin zu sehen, daß bei einer zum Fließdrücken verwendeten
Drückrolle in Arbeitsrichtung hinter dem größten Rollendurchmesser der Drückrolle
eine zylinderförmige
Ausgleichsdrückrolle angeordnet ist.
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Diese zylinderförmige, als besondere Bearbeitungszone wirkende Ausgleichsdrückrolle,
die in der Regel in der konischen Auslaufflanke der Drückrolle liegt, erzeugt im
Anschluß an den eigentlichen Drückvorgang eine rillenfreie oder nahezu rillenfreie
Oberfläche am fließgedrückten Werkstück, weil sie die Ausbildung eines unerwünschten
Materialaufwuyfes unterdrückt und das fließende Material in Werkstücklängsrichtung
umlenkt.
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Schon ein erster Versuch, bei welchem mit einer erfindungsgemäß ausgebildeten
Drückrolle gearbeitet wurde, hat eine Reduzierung der Oberflächenwelligkeit um mehr
als 60 % ergeben. Dieses Versuchsergebnis ist weiter verbesserungsfähig, wenn die
Geometrie der zylinderförmigen Ausgleichsdrückrolle in der Art weitergebildet wird,
daß der Durchmesser der Ausgleichsdrückrolle gegenüber dem größten Durchmesser der
Drückrolle um das doppelte Maß kleiner ist, als die mögliche elastische Verformung
der Werkstückoberfläche beträgt, und daß die Länge des zylinderförmigen Teiles in
axialer Richtung dem Vorschub bis zum nächstfolgenden Drückrolleneingriff angepaßt
ist.
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Nach einer Besonderheit der Erfindung kann die Ausgleichsdrückrolle
auch von der Drückrolle getrennt sein. Beide Drückrollen sind dann derart anzuordnen,
daß das Fließen des Werkstoffes beim Übergang der Bearbeitungsstelle von der Drückrolle
zur folgenden Ausgleichsdrückrolle nicht unterbrochen wird, in der Regel also unmittelbar
hintereinander.
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Die Erfindung ist anhand der nachfolgend beschriebenen Zeichnung an
einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht: Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung
die Bearbeitungsstelle einer Fließdrückmaschine mit einer im Eingriff befindlichen
Drückrolle der bisher üblichen Gestaltung; Fig. 2 zeigt die Anordnung gemäß Fig.
1, aber mit einer Drückrolle gemäß der Erfindung.
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Zwischen einem rotierenden Dorn 1 und einem daraufgeschobenen mitrotierenden
Werkstück 2 einerseits und einer Drückrolle 3 andererseits findet achsparallel zum
Dorn 1 eine Relativbewegung statt. Dabei wird die frei drehbar gelagerte Drückrolle
3 von der Oberfläche des um die Achse 4 rotierenden Werkstückes 2 infolge Reibung
mitgenommen und ihr größter Durchmesser 5 hinterläßt auf der Oberfläche des Werkstückes
gewindeähnliche Rillen 6 (Fig. 1). Tiefe, Breite und Steigung der Rillen sind abhängig
von den Maschineneinstellwerten; sie können nicht verändert werden, ohne die Sollmaße
des fließgedrückten Werkstückes 2 in unzulässiger Weise zu verändern.
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Die Drückrolle 3 gemäß Fig. ihat eine im wesentlichen dopxpelkegelabschnittförmige
Gestalt, deren größter Durchmesser 5 von der einen Basisfläche 7in Richtung zur
Rollenmittelebene verschoben ist; dabei wird die Flanke 8 gebildet. Die Drückrolle
3 ist mittels eines nicht dargestellten robusten Lagers um die Achse 9 drehbar und
zur Oberfläche des Dorns 1 zustellbar angeordnet.
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Die Fig. 2 zeigt eine Drückrolle 3 nach der Erfindung. Die der Flanke
8 gemäß Fig. 1 entsprechende Flanke ist hier
durch eine zylinderförmige
Ausgleichsdrückrolle lo unterbrochen und in zwei Teil flanken 11 und 12 geteilt.
Der Durchmesser der Ausgleichsdrückrolle lo ist gegenüber dem größten Rollendurchmesser
5 der Drückrolle 3 um das doppelte Maß 13 kleiner, wobei das Maß 13 der möglichen
elastischen Verformung der Werkstückoberfläche entspricht.
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Die Oberfläche der Ausgleichsdrückrolle lo hat in axialer Richtung
eine Längenausdehnung, die dem Vorschub bis zum nächsten Drückrolleneingriff angepaßt
ist. Die relativ großflächige Auflage der Ausgleichsdrückrolle lo auf der Oberfläche
des Werkstückes 2 verhindert ein übermäßig tiefes Eindringen des größten Drückrollendurchmessers
5 in die Werkstückoberfläche.
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Die Anwendung von Drückrollen 3 mit einer Ausgleichsdrückrolle lo
im konischen Auslauf zur Basisfläche 7 hat insbesondere bei der Massenfertigung
einen weiteren beachtlichen Vorzug: Bei der Bearbeitung weicher Materialien, wie
z.B. Aluminium, vibrieren in der Regel die Drückrollen.
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Diese Vibrationen hinterlassen auf den Werkstückoberflächen spiralenförmig
verlaufende und dazu überlagerte Unebenheiten, Werkstücke mit derartigen sogenannten
"Rattermarken" können für manche Einsatzzwecke nicht ohne weitere Bearbeitung verwendet
werden.
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Die Schwingungen entstehen dadurch, daß sich der Werkstoff vor den
Drückrollen aufstaut, und zwar so lange, bis die Anpreßkraft der Drückrollen überwunden
wird und diese über den Werk stoffs tau h inwegspringen. Durch Massenkräfte werden
sie nach dem Zurückfedern tiefer als normal in das Werkstück eingedrückt, wodurch
sofort wieder ein neuer Werkstoffstau entsteht.
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Werden Drückrollen mit zylinderförmigen Ausgleichsdrückrollen lo gemäß
der Erfindung verwendet, so kann sich zwar auch ein Werkstoffstau vor den Drückrollen
bilden, über den sie dann hinwegspringen, jedoch können sie danach durch die Oberfläche
der zylinderförmigen Ausgleichsdrückrolle lo nicht mehr tief in den Werkstoff eindringen.
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Die Schwingungen werden somit stark gedämpft, also abgebaut.
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Patentansprüche :