DE2208515A1 - - Google Patents
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Classifications
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B21H1/06—Making articles shaped as bodies of revolution rings of restricted axial length
- B21H1/12—Making articles shaped as bodies of revolution rings of restricted axial length rings for ball or roller bearings
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Description
NAIIONAL RESEARCH DEVELOPMENT CORPORATION · 240/551NAIIONAL RESEARCH DEVELOPMENT CORPORATION 240/551
Verfahren und Maschine zur Verformung
eines zylindrischen WerkstücksMethod and machine for deformation
of a cylindrical workpiece
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verformung eines
ursprünglich zylindrischen "Werkstückes, wobei das Werkstück zu- .
nächst zwischen zwei Verformungsgliedern angeordnet wird, von :
denen eines oder beide Profilierungsrollen sind, die in Richtung
auf das Werkstück zubewegt werden und dabei ein Profil in das
Werkstück einwalzen. Die Erfindung betrifft ferner eine Maschine zur Durchführung eines solchen Verfahrens, mit der metallene
Werkstücke oder Rohlinge-unter Druck durch Walzen geformt werden.The invention relates to a method for the deformation of an originally cylindrical "workpiece, wherein the workpiece initially between two deformation elements is arranged in. Which are one or both of profiling rollers which are moved toward the workpiece while keeping a profile in the
Roll in the workpiece. The invention also relates to a machine for carrying out such a method, with the metal
Workpieces or blanks are formed under pressure by rolling.
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Insbesondere bezieht sich, die Erfindung dabei auf Maschinen, die sich hervorragend zur Formung von Lagerringen aus glatten zylindrischen Werkstücken eignen.In particular, the invention relates to machines that are ideal for forming bearing rings from smooth cylindrical workpieces.
Beim Walzen eines Werkstückes wird dieses zwischen zwei κ Verformungsglieder gepreßt, die in das Werkstück eine.Form ein- ; prägen, die durch das Profil der Verforaungsglieder bestimmt ist. Auf diese Weise können ausgezeichnete profilierte werkstücke hergestellt werden. Es konnte -jedoch bisher nicht sichergestellt werden, daß das Profil sich stets in der richtigen Lage zum Werkstück befindeti so daß im Produktionsablauf nioht gewährleistet werden konnte, daß eine hergestellte Serie identische Werkstücke; enthielt. Hierdurch ergaben sich Schwierigkeiten bei nachfolgenden Weiteren Bearbeitungsstufen, weil eine eindeutige Bezugskante am Werkstück fehlte.When a workpiece is rolled, it is pressed between two κ deformation members that insert a shape into the workpiece; which is determined by the profile of the deformation links. In this way, excellent profiled workpieces can be produced. Up to now, however, it has not been possible to ensure that the profile is always in the correct position in relation to the workpiece, so that it could not be guaranteed in the production process that a series of identical workpieces would be produced; contained. This resulted in difficulties in subsequent further processing stages because there was no clear reference edge on the workpiece.
Ein weiterer Nachteil bekannter Walzmaschinen besteht darin, daß durch den Walzvorgang an den Seitenwänden des Werkstückes ein Materialabtrag entstehen kann, oder daß die seitlichen Kanten absplittern, wodurch kleine Teilchen auf die Walz·*! fläche gelangen und in diese eingerollt werden können, so daß eine Beschädigung eintritt.Another disadvantage of known rolling machines is that the rolling process on the side walls of the workpiece material can be removed or the side edges splinter, causing small particles to hit the roller · *! reach surface and can be rolled into this, so that damage occurs.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, welches die geschilderten Nachteile vermeidet. Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das beim Walzen durch das Eindringen des Profils quer zur .-.chsrichtung des Werkstücks.zusammengedrückte Material saitlich so weit nach außen verdrängt wird, daß über die ursprüngliche Breite des Werkstücks um ein vorgegebenes Maß vorstehende seitliche Begrenzungsränder gebildet werden.The invention is based on the object of creating a method which avoids the disadvantages outlined. the The object set is achieved according to the invention in that the rolling through the penetration of the profile transversely to the .- of the workpiece. Compressed material strings like this is displaced far to the outside that over the original width of the workpiece by a predetermined amount protruding lateral Boundary margins are formed.
BADBATH
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In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens werden eine oder zwei Profilierungsrollen mit an ihren Rändern nach außen diver- ; gierenden Planschen verwendet, wobei die Plansche die Rändform ί des Werkstückes und dessen Ausbreitung beim Walzen zu den Seiten hin bestimmen und einen Winkel bis zu 15° mit der !formalen zur j Rollenachse bilden.In a further embodiment of the method, one or two profiling rollers with diverging outwards at their edges; yawing splashing is used, the splashing the edge shape ί of the workpiece and its expansion when rolling to the sides and an angle of up to 15 ° with the! formal to the j Form roll axis.
Es hat sich gezeigt, daß bei einem Winkel bis zu etwa 15°, den die Plansche mit der Normalen zur Rollenachse bilden, ein Materialabtrag und ein Splittern an den Seitenflächen des Werkstückes sehr stark vermindert wird. Diese Abwinkelung der Plansche führt auch zu einem besseren Pluß des Metalls.It has been shown that at an angle of up to about 15 °, formed by the puddles with the normal to the roller axis, a material removal and a splintering on the side surfaces of the workpiece is reduced very much. This angling of the splash also leads to a better plus of the metal.
Durch Verwendung derartiger Rollen lassen sich Werkstücke genau formen, und jedes gewalzte Werkstück aus einer Produktioüsserie ist dann identisch mit einem anderen, da sichergestellt ist, daß das dem Werkstück verliehene Profil genau in Bezug auf das Werkstück angeordnet ist.By using such rollers, workpieces can be precisely shaped, and each rolled workpiece from a production series is then identical to another, as it is ensured that the profile given to the workpiece is accurate with respect to the workpiece is arranged.
Unter der Voraussetzung, daß man mit einem zylindrischen Werkstück bekannten Volumens beginnt, steuern die seitlichen Plansche der Rolle bzw. der Rollen die Breitenausdehnung des Werkstückes während des Walzens, und nachdem die Breite der profilierten Rolle ausgefüllt ist, fließt das Metall an den Planschen von unten nach oben. Da diese nur einen kleinen Winkel mit der Normalen zur Rollendrehachse bilden, ist die endgültige Gesamtbreite des gewalzten Werkstückes nur in einem sehr kleinen Ausmaß davon abhängig, wie weit das Metall an den Seitenrändern •der Plansche hochgeflossen ist. Das Maß dieses Piusses kann ziemlich* genau durch entsprechende Bemessung der Walzzeit gesteuert werden. Daher besitzt das gewalzte Werkstück eine genau bekannteProvided that you start with a cylindrical workpiece of known volume, the lateral ones will control Plan the roll or rolls the width of the workpiece during rolling, and after the width of the profiled When the role is filled, the metal flows from the bottom up on the splashes. Since these only have a small angle the normal to the roll axis of rotation, the final total width of the rolled workpiece is only a very small one The extent depends on how far the metal has flowed up the side • of the pool. The measure of this Piusses can be quite * can be precisely controlled by appropriately dimensioning the rolling time. Therefore, the rolled workpiece has a well known one
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Breite, und das eingeprägte Profil befindet sich in einer genauen Abstandsbeziehung zu den seitlichen Begrenzungsrändern. Wenn daher das gewalzte Werkstück noch weiteren Verfahrensschritten, beispielsweise einem SchleifVorgang, unterzogen werden muß, kann man die Lage des gewalzten Werkstückes mittels seines seitlichen Randes festlegen und damit auch genau die Lage des gewateten Profils bestimmen.Width, and the embossed profile is in an exact Distance relation to the lateral boundaries. Therefore, if the rolled workpiece still has further process steps, must be subjected to a grinding process, for example, you can determine the position of the rolled workpiece by means of its lateral edge and thus also exactly the position of the waded Determine profile.
Üblicherweise wird das gewalzte Werkstück noch einer Wärmebehandlung unterzogen und dann auf seine genaue Größe abgeschliffen. Es wurde festgestellt, daß sich das Werkstück nach einem Wa]/.an gemäß der Erfindung während dieser Hitzebehandlung nur verhältnismäßig wenig verzieht und ein kleinerer Materialabtrag bei der Schleifstufe erforderlich ist, als wenn der Lagerring nach einem üblichen Herstellungsverfahren auf sein Endmaß abgeschliffen werden muß.The rolled workpiece is usually subjected to a heat treatment and then ground down to its exact size. It was found that the workpiece after a Wa] /. An according to the invention during this heat treatment only warps relatively little and less material removal is required in the grinding stage than when the bearing ring must be ground to its final dimensions according to a customary manufacturing process.
Da außerdem durch den Walzvorgang kein Material entfernt werden muß, wird zur Herstellung der Lagerringe im Vergleich zu konventionellen Bearbeitungsverfahren weniger Rohmaterial benötigt. In addition, since no material has to be removed by the rolling process, the production of the bearing rings is compared to conventional machining processes require less raw material.
Lagerringe können daher gemäß der Erfindung wirtschaftlicher hergestellt werden als mit konventionellen Bearbeitungsverfahren. According to the invention, bearing rings can therefore be produced more economically than with conventional machining methods.
Das Werkstück wird zunächst in Achsrichtung in Bezug auf die Rolle bzw. die Rollen festgelegt. Dies kann beispielsweise sehr einfach dadurch geschehen, daß das Werkstück zwischen einander entgegenwirkenden Federmitteln festgelegt wird . Der durch diese Federn ausgeübte Druck zentriert dann automatisch das Werk-The workpiece is first set in the axial direction in relation to the role or roles. This can be, for example done very simply in that the workpiece is fixed between opposing spring means. The through pressure exerted by these springs then automatically centers the
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stück in. Bezug auf die Profilierungsrollen und stellt sicher, · daß die Ausbreitung des Werkstückes zu den Seiten bei jedem Werkstück gleich ist.piece in relation to the profiling rollers and ensures · that the spread of the workpiece to the sides is the same for each workpiece.
Die Erfindung ist in den Pällen anwendbar, in denen ein Profil in die äußere Stirnfläche eines Werkstückes gewalzt wird, wobei das Werkstück drehbar auf einer Welle angeordnet und, zwischen zwei Profilierungsrollen gewalzt werden kann, und eine Anwendung ist auch dann möglich, wenn ein Profil in die Innenfläche eines Werkstücks gewalzt wird, wobei dann das Werkstück zwischen einer inneren Profilierungsrolle und einem äußeren Zylinder zusammengedrückt wird.The invention is applicable in those Palls in which a Profile is rolled into the outer end face of a workpiece, wherein the workpiece is rotatably arranged on a shaft and, can be rolled between two profiling rollers, and an application is also possible if a profile is in the inner surface a workpiece is rolled, in which case the workpiece is then rolled between an inner profiling roller and an outer cylinder is squeezed.
Alle Kanten im formenden Teil der Profilierungsrollen sollten den größtmöglichen Abrundungsradius aufweisen, um einen besseren Metallfluß zu begünstigen und einen Einschluß von Metall zu verhindern. Hierdurch wird zusätzlich die Neigung des gewalzten Werkstückes zum Reißen während der nachfolgenden Wärmebehandlung vermindert. Die Plansche sollten sich nach Möglichkeit tangential an diese abgerundeten Ecken anschließen. All edges in the forming part of the profiling rollers should have the largest possible radius of curvature, around one favor better metal flow and prevent metal entrapment. This also increases the inclination of the rolled workpiece is reduced from cracking during the subsequent heat treatment. If possible, the paddles should be tangential to these rounded corners.
Walzmaschinen zur Bildung eines Profils in der äußeren Stirnfläche eines Werkstückes, z.B. zur Herstellung eines inneren Lagerringes, enthalten im allgemeinen zwei Köpfe, von denen jeder eine angetriebene Profilierungsrolle oder Preßvorrichtung enthält. Zwischen den beiden Köpfen ist eine Welle drehbar gelagert, auf die das Werkstück oder der Rohling paßt. Die Verformung des Werkstückes wird durch Drehung der Rollen und Einpressen des Werkstückes zwischen den Profilierungsrollen durch Relativbewegung der beiden Köpfe gegeneinander bewirkt.Rolling machines for forming a profile in the outer face of a workpiece, e.g. for producing an inner one Bearing ring, generally contain two heads, each of which is a powered profiling roller or press device contains. A shaft on which the workpiece or blank fits is rotatably mounted between the two heads. The deformation of the workpiece is carried out by rotating the rollers and pressing the workpiece between the profiling rollers Relative movement of the two heads causes against each other.
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Beim Walzen tritt manchmal ein Bruch des Werkstückes ein·; Dies geschieht im allgemeinen dann, wenn der Querschnitt des ; Werkstückes klein im Vergleich zur Größe der in ihm erzeugten j Verformung ist und damit das Werkstück eine geringere Stabilität aufweist. Es wird angenommen, daß der Bruch auf Metallermüdung \ zurückzuführen ist, die in Folge der Verformung des Werkstückes ! aus der Kreisform während des Walzens eintritt. Wenn nämlich ; das Werkstück während des Preßvorganges rotiert, versucht der Umfang des Werkstückes zuzunehmen, und da eine Zunahme in ! Richtung der einwirkenden Druckkräfte nicht möglich ist, erfolgt eine Vergrößerung der Abmessung in einer Dimension, die 90° gegenüber der Druckangriffslinie versetzt ist, so daß hierdurch ! das Werkstück oval wird. Damit wird also das Werkstück gezwungen, seine Durchmesserabmessungen ständig zwischen diesen beiden Grenzen zu ändern, wobei die Zahl der Wechsel von der Drehge- | schwindigkeit und der Vorschubgeschwindigkeit der Walzrollen abhängt. Dieser ständige Wechsel von Druck und Zug im Ringab- '■ schnitt kann rasch zu einem Ermüdungsbruch führen. : The workpiece sometimes breaks during rolling ·; This generally happens when the cross section of the; The workpiece is small compared to the size of the deformation generated in it and thus the workpiece has a lower stability. It is believed that the break due to metal fatigue \, the result of the deformation of the workpiece! enters from the circular shape during rolling. If namely; the workpiece rotates during the pressing process, the circumference of the workpiece tries to increase, and there is an increase in ! Direction of the acting pressure forces is not possible, the dimension is enlarged in one dimension that is offset by 90 ° with respect to the pressure application line, so that! the workpiece becomes oval. In this way, the workpiece is forced to constantly change its diameter dimensions between these two limits, with the number of changes from the turning point | speed and the feed speed of the rolling rollers depends. This constant change of pressure and train in Ringab- '■ cut can rapidly lead to a fatigue fracture. :
Um solche Ermüdungsbrüche zu vermeiden,wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung das Werkstück, nachdem es mit Haltemitteln in Achsrichtung festgelegt worden ist, zunächst mittels der Profilierungsrollen zusammengedrückt, so daß der Walzvorgang einsetzt, und nach Einleitung des Walzvorganges werden in eine dadurch im Werkstück entstehende Führung Steuerrollen eingeführt, die das Werkstück mit einer solchen Kraft berühren, daß sie eine von der Kreisform abweichende Deformation weitgehend verhindern, aber nicht in der Lage sind, das Werkstück nennenswert zu verformen .In order to avoid such fatigue fractures, in a further embodiment of the invention, the workpiece after it is provided with holding means has been set in the axial direction, initially compressed by means of the profiling rollers, so that the rolling process begins, and after the rolling process has started, control rollers are inserted into a guide that is created in the workpiece, which touch the workpiece with such a force that they largely prevent deformation deviating from the circular shape, but are not able to significantly deform the workpiece .
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Diese Steuerrollen berühren das Werkstück und pressen dieses in den Umfangsbereichen zwischen den Walzrollen gegen die lagerwelle und verhindern dadurch, daß das Werkstück eine ovale Form annimmt. Die Steuerrollen müssen eine Kraft auf das Werkstück ausüben, die gerade diese Defprmation verhindert, die aber zugleich nicht zu einer nennenswerten Querschnittsverformung des Werkstückes führt. Anzustreben ist dabei, daß diese Steuerrollen nur dem fortschreitenden Walzvorgang folgen und die oben erwähnte Metallermüdung unterbinden.These control rollers touch the workpiece and press it against it in the circumferential areas between the rolling rollers the bearing shaft and thereby prevent the workpiece from assuming an oval shape. The control rollers must have a force on that Exercise workpiece, which prevents this Defprmation, but at the same time does not lead to a significant cross-sectional deformation of the workpiece. The aim is that these control rollers only follow the rolling process and prevent the aforementioned metal fatigue.
Die Mittel für den Andruck der Steuerrollen müssen so ausgebildet sein, daß sie während des Walavorganges nicht zurückweichen können. Dies kann beispielsweise durch einen Schraubenvorschub erfolgen und vorzugsweise werden die Steuerrollen mit Hilfe von hydraulischen Kolben gegen das Werkstück gepreßt, die ein Zurückweichen der Steuerrollen während des Walzvorganges verhindern, aber den Kontakt aufrechterhalten, so lange das Werkstück verformt wird. Bs ist zweckmäßig, die Kraft, die die Steuerrollen auf das Werkstück ausüben, während der Verformung auf ein Maximum zu steigern. Wenn beispielsweise Werkstücke bis hinauf zu etwa 10 cm Außendurchmesser aus einem als ΕΪΓ31 bekannten Material gewalzt werden,sollte die maximal auf das Werkstück ausgeübte Kraft etwa-5400 kg betragen.The means for pressing the control rollers must be designed so that they do not retreat during the whale process can. This can be done, for example, by a screw feed and preferably the control rollers pressed against the workpiece with the help of hydraulic pistons, which cause the control rollers to retreat during the rolling process prevent, but maintain contact as long as the workpiece is deformed. Bs is expedient, the force that exert the control rollers on the workpiece, increasing to a maximum during the deformation. For example, if workpieces be rolled up to about 10 cm outer diameter from a material known as ΕΪΓ31, the maximum should be the force exerted on the workpiece is approximately -5,400 kg.
Vorzugsweise besitzen die Steuerrollen die gleiche oder eine ähnliche Form wie die Profilierungsrollen. Dabei ist es amvgünstigsten, wenn das Profil der Steuerrollen identisch mit dem Profil der Walzrollen ist und nur die Seitenflansche fehlen. In manchen Ballen können jedoch auch glatte zylindrische Steuerrollen zweckmäßig sein.The control rollers preferably have the same or a similar shape as the profiling rollers. It is there Most advantageous if the profile of the control rollers is identical to the profile of the rolling rollers and only the side flanges are missing. In some bales, however, smooth cylindrical control rollers can also be used be appropriate.
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Vorzugsweise sind die Steuerrollen als gegenüberliegende Paare oder Gruppen von Paaren angeordnet, damit auf die Lagerwelle für das Werkstück keine unzulässig große Beanspruchung ausgeübt wird. Die Zahl der Steuerrollen kann unterschiedlich sein und hängt von der Größe des Werkstückes und der Zahl der verwendeten Walzrollen ab. Wenn zwei diametral gegenüberliegende Köpfe mit daran angeordneten Walzrollen verwendet werden, ist es zweckmäßig, zwei diametral einander gegenüberliegende Steuer-; rollen zu verwenden, die um 90° gegenüber den Walzrollen ver- . setzt sind.Preferably, the control rollers are arranged as opposing pairs or groups of pairs, so that on the bearing shaft no inadmissibly high stress is exerted on the workpiece. The number of control roles can vary and depends on the size of the workpiece and the number of rollers used. When two diametrically opposite Heads are used with rolling rollers arranged thereon, it is expedient to have two diametrically opposed control; use rollers that are 90 ° opposite to the rolling rollers. sets are.
Dadurch, daß die Walzrollen zuerst mit dem Werkstück in Kontakt kommen, wird eine Erhärtung bewirkt, so daß schon unmittelbar, nachdem die Walzrollen das Werkstück berührt haben, die Steuerrollen die Form des Werkstückes nicht mehr flchädlioh beeinflussen können.The fact that the rollers are first with the workpiece in Come into contact, a hardening is caused, so that immediately, After the rollers have touched the workpiece, the control rollers no longer have a negative impact on the shape of the workpiece can.
Damit die Steuerrollen der von den Walzrollen erzeugten Form folgen können, sollten die Steuerrollen in Richtung ihrer Drehachse federnd nachgiebig bewegbar sein.So that the control rollers are generated by the rolling rollers Can follow shape, the control rollers should be resiliently movable in the direction of their axis of rotation.
Wenn die Profilierungsrollen ihre Endstellung erreicht haben, verbleiben sie dort für eine Mindestzahl von Umdrehungen des werkstückes, weil bei einer längeren Verweilzeit in dieser Position die Unrundheit des Werkstückes zunimmt und eine Überhitzung oder einen Bruch des Werkstückes die Folge sein kann.If the profiling rolls have reached their final position, they remain there for a minimum number of revolutions of the w erkstückes because with a longer residence time in this position, the roundness of the workpiece increases and overheating or breakage of the workpiece can be the result.
Am Ende des Walzvorganges werden sämtliche Rollen gleichzeitig zurückgefahren. Falls alle Rollen mit Hilfe hydraulischer Kolben gegen das Werkstück gepreßt werden, kann die Synchronisierung dieser Rückfahrbewegung durch Aufbau eines Druckes inAt the end of the rolling process, all rollers are moved back at the same time. If all rollers with the help of hydraulic Piston are pressed against the workpiece, this return movement can be synchronized by building up a pressure in
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den Vorschub der Köpfe steuernden Kolben ausgelöst werden. Das Zurückfahren kann aber auch beispielsweise durch einen von einem Sensor oder durch die Lage der Köpfe gesteuerten Mikrosohalter ausgelöst werden.the piston controlling the feed of the heads can be triggered. That However, it is also possible to move back, for example, using a microscope holder controlled by a sensor or by the position of the heads to be triggered.
Die Yorschubgeschwindigkeit der Profilierungsrollen beträgt vorzugsweise 0,25 - 0,5 mm pro Umdrehung des Werkstückes für Werkstücke mit einem Außendurchmesser bis hinauf zu 10 cm. 'The feed speed of the profiling rollers is preferably 0.25-0.5 mm per revolution of the workpiece for workpieces with an outside diameter of up to 10 cm. '
Normalerweise besitzt die Maschine zwei Köpfe, die einander gegenüberliegend angeordnet sind und sich aufeinander zu und voneinander weg längs eines Weges bewegen lassen, der mit dem Durchmesser des zu walzenden Werkstückes übereinstimmt, so daß die Profilierungsrollen das Werkstück beim Walzen an diametral gegenüberliegenden Stellen berühren. Es können aber auch mehr als zwei Köpfe vorgesehen werden, beispielsweise duei Köpfe, did um 120° zueinander versetzt am Umfang des Werkstückes angeordnet werden. . 'Normally the machine has two heads which are arranged opposite one another and which face one another and Let move away from each other along a path that coincides with the diameter of the workpiece to be rolled, so that the Profiling rollers touch the workpiece at diametrically opposite points when rolling. But it can also do more than two heads can be provided, for example duei heads, did offset by 120 ° to each other on the circumference of the workpiece. . '
Die Köpfe werden beim Walzvorgang vorzugsweise alle mit Hilfe von hydraulischen Kolben gegen das Werkstück gepreßt. An jedem Kopf kann dabei ein gleicher Kolben angreifen, und durch parallele Verbindung aller Kolben m-it einer Quelle von unter Druck stehender Hydraulikflüssigkeit werden alle Köpfe gleichmäßig bewegt, so daß ausgeglichene Walzdrücke aj.f das Werkstück . und dessen Lagerwelle ausgeübt werden. Um einen gleichmäßigen Vorschub aller Köpfe zu gewährleisten, können diese zusätzlich mechanisch miteinander gekoppelt sein. Ein wichtiger Vorteil bei der mechanischen Verkopplung der Köpfe besteht darin, daß die Kolbenabdichtungen der hydraulischen Kolben preiswerter und einfacher ausgebildet werden können, da die mechanische kopplungDuring the rolling process, the heads are preferably all pressed against the workpiece with the aid of hydraulic pistons. At Each head can be attacked by the same piston, and by parallel connection of all pistons with a source from below Hydraulic fluid under pressure, all heads are moved evenly, so that balanced rolling pressures aj.f the workpiece. and whose bearing shaft are exercised. In order to ensure that all heads are fed evenly, these can also be used be mechanically coupled to each other. An important advantage of the mechanical coupling of the heads is that the Piston seals of the hydraulic pistons can be made cheaper and simpler, since the mechanical coupling
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ί die Zwangläufigkeit der Kopfbewegungen auch dann noch aufrechterhält, wenn die Dichtungen leicht undicht sind. Hierdurch wirdί maintains the inevitability of head movements even if the seals are slightly leaking. This will
! auch vermieden, daß diese Dichtungen häufig ausgewechselt werden . müssen.! also avoided that these seals are frequently replaced . have to.
Die Maschinen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind insbesondere zur Herstellung von verhältnismäßig < kleinen Artikeln geeignet, d.h. Artikel mit einem maximalen Außendurchmesser von 7,5 bis 15 cm. Insbesondere sind die Maschinen für die Herstellung innerer Lagerringe geeignet. Die ; Erfindung ist jedoch nicht auf die Herstellung solcher Lager- ; ringe beschränkt und je nach der Form der Profilierungarollen ; können beispielsweise Getrieberäder mittels gezahnter Rollen ' gewalzt werden.The machines for carrying out the method according to the invention are particularly suitable for the production of relatively small articles, ie articles with a maximum outside diameter of 7.5 to 15 cm. The machines are particularly suitable for the production of inner bearing rings. The ; However, the invention is not limited to the manufacture of such bearings ; rings limited and depending on the shape of the profiling rollers; For example, gear wheels can be rolled by means of toothed rollers.
Während des Walzens werden die Profilierungsrollen in ! Drehung versetzt. Dies kann beispielsweise mit Hilfe von Hy-■ draulikmotoren erfolgen, wobei jeweils einer eine Profilierungsrolle antreibt. Dies hat den Vorteil, daß man schnell und leicht die Drehrichtung der Rollen umkehren kann, was manchmal erwünscht ist, um die die Oberflächengüte zu verbessern.During the rolling, the profiling rollers are in! Offset. This can be done, for example, with the help of Hy- ■ Draulikmotoren take place, each with a profiling role drives. This has the advantage that you can quickly and easily reverse the direction of rotation of the rollers, which is sometimes desirable is to improve the surface quality.
Beim Walzen eines inneren Lagerringes werden eine oder mehrere Rillen oder Ausnehmungen in die Außenfläche eines ursprünglich zylindrischen Werkstückes eingewalzt. Die innere Fläche des Werkstückes braucht nicht verändert zu werden, und daher besitzt die Lagerwelle eine ebene zylindrische Oberfläche. Diese ebene Oberfläche kann Seil der Welle selbst bilden, sie kann aber auch eine gesonderte zylindrische Rolle sein, die fest auf einem Längenabsohnitt der Welle angebracht ist.When rolling an inner bearing ring, one or more grooves or recesses are originally formed in the outer surface of one rolled into a cylindrical workpiece. The inner surface of the workpiece does not need to be changed, and therefore, the bearing shaft has a flat cylindrical surface. This flat surface can form the shaft itself, them rope but it can also be a separate cylindrical roller which is firmly attached to a length section of the shaft.
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Der Durchmesser der Profilierungsrollen hängt von der Größe des Werkstückes ab, jedoch sollte im allgemeinen eine Rolle mit dem für den jeweiligen Einsatafall größten Durchmesser verwendet werden. Nach Wahl des Durchmessers der Profilierungs- : rollen sollte dann der Durchmesser der Steuerrollen ebenfalls so groß wie möglich bemessen werden.The diameter of the profiling rollers depends on the size of the workpiece, but in general one should Roll with the largest diameter for the respective application can be used. After choosing the diameter of the profiling: then the diameter of the control rollers should also be as large as possible.
Das Walzen des Werkstückes kann ohne äußere Wärmeeinwirkung durch Kaltwalzen erfolgen, jedoch kann auch ein Heißwalzen angewendet werden, indem das Werkstück nach vorheriger Erhitzung oder unter äußerer Erhitzung beim Walzen geformt wird.The workpiece can be rolled without external exposure to heat done by cold rolling, but hot rolling can also be used by removing the workpiece after prior heating or is shaped with external heating during rolling.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeiohnung näher erläutert. In der Zeichnung bedeuten:The invention is explained in more detail below with reference to the drawing. In the drawing:
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Kaltwalzmaschine zum Walzen eines Profils in die äußere Stirnfläche eines zylindrischen Werkstücks;Fig. 1 is a plan view of a cold rolling machine for rolling a profile into the outer end face of a cylindrical workpiece;
Fig. 2 eine Ansicht der in Fig. 1 dargestellten Maschine mit einem zur Betätigung der Maschine verwendeten hydraulischen Kreis;FIG. 2 is a view of the machine shown in FIG. 1 with one for operating the machine used hydraulic circuit;
Fir. 3 eine Querschnittsdarstellung entlang der Linie 3-3 in Fig. 2;Fir. 3 is a cross-sectional view taken along line 3-3 in FIG. 2;
Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung der Profilierungsrollen der in Fig. 1 dargestellten Maschine mit einem verformten Werkstück;4 shows an enlarged illustration of the profiling rollers the machine shown in Figure 1 with a deformed workpiece;
Fig. 5 und 6 Darstellungen der Durchmesserabweichungen eines mit der Maschine gemäß Fig. gewalzten Werkstückes vor und nach einer Wärmebehandlung;5 and 6 representations of the diameter deviations a workpiece rolled with the machine according to FIG. 1, before and after a heat treatment;
Fig. 7 einen Querschnitt durch ein Werkstück vor der Verformung;7 shows a cross section through a workpiece before deformation;
Fig. 8 einen gleichen Schnitt durch das Werkstück wie in Fig. 7 nach der Verformung und8 shows the same section through the workpiece as in FIG. 7 after the deformation and
Fig. 9 eine zum Teil geschnittene Ansicht einer Kaltwalzmaschine zum Walzen eines Profils auf der inneren Stirnfläche eines zylindrischen Werkstücke.Fig. 9 is a partially sectioned view of a Cold rolling machine for rolling a profile on the inner face of a cylindrical Work pieces.
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Die in Pig. 1 und 2 dargestellte Kaltwalzmascaine 10 ι enthält eine drehbar gelagerte Welle 12 und zwei drehbare j Profilteruigsrollen 14. Die Welle 12 ist an ihren beiden Enden '< in Lagern 16 gelagert, die in einem ortsfesten Halter 18 sitzen," während die Rollen 14 drehbar in Lagern 20 in den Armen 22 von ; Jochen. 24 gelagert sind. Diese Joche sind auf einer Basis 26 . verschiebbar so gelagert, daß sie aufeinander zu und voneinan- ■ der weg bewegbar sind. Der Halter 18 ist an der Basis 26 befös- :The one in Pig. 1 and 2 shown Kaltwalzmascaine 10 ι contains a rotatably mounted shaft 12 and two rotatable Profilteruigsrollen 14. The shaft 12 is at its two ends '< in bearings 16 that sit in a stationary holder 18, "while the rollers 14 rotatable in Bearings 20 are mounted in the arms 22 of yokes 24. These yokes are mounted displaceably on a base 26 so that they can be moved towards and away from one another. The holder 18 is fastened to the base 26:
tigt. ... .';does. .... ';
In Pig. 4 ist zu sehen, daß die Rollen 14 einen ringförmigen Buckel 30 aufweisen, an den sich auf beiden Seiten ebene ;
Walzabschnitte 32 anschließen. Mit Hilfe dieser Rollen kann :
daher ein Werkstück 34 in die Porm eines inneren Lagerringes
tineβ Kugellagerg gebracht werden# Die Ränder der Rollen 14 '
weisen vorspringende Planken 60 auf, deren Punktimweiter unten .
noch näher erläutert wird.In Pig. 4 it can be seen that the rollers 14 have an annular boss 30 on which flat surfaces are located on both sides; Connect rolling sections 32. A workpiece 34 is therefore in the Porm an inner bearing ring: by means of these rollers can
tineβ ball bearings # The edges of the rollers 14 'have projecting planks 60, the point of which is below. will be explained in more detail.
Die Welle 12 paßt in das Werkstück 34 und bildet eine
satte zylindrische innere Anlagefläche für das Werkzeug während
des Walzvorganges.Die aaLaüven Größen von Werkstück 34 und Welle 12
sind so bemessen, daß das Werkstück frei auf der Welle gleiten · kann, daß das Werkstück aber, sobald die Rollen 14 dieses ι
zwischen siohuid dem Dorn zusammendrücken, gegen die Welle gedrückt
wird, die dann mit dem Werkstück während des Walzvorganges rotiert.The shaft 12 fits into the workpiece 34 and forms one
full cylindrical inner contact surface for the tool during
The aaLaüven sizes of workpiece 34 and shaft 12 are dimensioned so that the workpiece can slide freely on the shaft, but that the workpiece is pressed against the shaft as soon as the rollers 14 compress this between siohuid the mandrel, which then rotates with the workpiece during the rolling process.
Dadurch, daß die Joche 24 gleitbar auf der Basis 26
gelagert sind, können sie sich beim Walzen des Werkstücks 34
in der erforderlichen Weise aufeinander zu und voneinander weg , bewegen. Die Gleitbewegung der Joche wird mittels zweier gleiohBy having the yokes 24 slidable on the base 26
are stored, they can move when the workpiece 34 is rolled
move toward and away from each other as required. The sliding movement of the yokes is gleioh by means of two
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ausgebildeter hydraulischer Kolben 40 bewirkt. Die beiden KoI- j ben sind hydraulisch parallel geschaltet, was im einzelnen noch j näher erläutert wird. Auf diese Weise erfahren die beiden Rollen! 14 einen gleichen Vorschub beim Walzen und üben auf die Welle und deren Lager 16 keine unzulässige Beanspruchung aus.trained hydraulic piston 40 causes. The two columns are hydraulically connected in parallel, which will be explained in more detail below. In this way, the two learn roles! 14 have the same feed rate during rolling and do not exert any undue stress on the shaft and its bearings 16.
Der genaue gemeinsame Vorschub der Rollen 14 wird im wesentlichen dadurch erreicht, daß die beiden Kolben 40 gleioh ausgebildet und hydraulisch parallel geschaltet sind, so daß das duroh die Leitung 124 zugeführte Druckmedium gleichmäßigThe precise common advance of the rollers 14 is essentially achieved in that the two pistons 40 are in the same position are constructed and hydraulically connected in parallel, so that the pressure medium supplied duroh the line 124 uniformly
über Zweigleitungen 124a und 124b zu den Kolben-gelangt. In j gleicher Weise wird beim Zurückfahren der Köpfe naoh einem WaIz-; Vorgang Druckflüssigkeit über die Leitung 126 und die Zweigleitungen 126a und 126b den Kolben zugeführt. : reaches the piston via branch lines 124a and 124b. In the same way, when the heads are retracted near a whale; Process fluid pressure via line 126 and branch lines 126a and 126b, the piston is supplied. :
j Ein hydraulischer Kreis, mit dem die Kolben 40 betätigt jj A hydraulic circuit with which the pistons 40 are actuated j
werden können, ist in Pig. 2 dargestellt. Eine unter Druck stehende hydraulische Flüssigkeit wird einer Versorgungsleitung 152 von einer Pumpe 150 zugeführt. Dieser Leitung ist eine Kraftmessdose 154 und ein Drucksicherheitsventil 155 zugeordnet. Eine Zweigleitung 156 führt von der Leitung 152 zu einem Steuerventil 158. Dieses Ventil 158 steuert den Zur und Rüokfluß der Druckflüssigkeit zu den Leitungen 124 und 126, die die Kolben parallel über die Zweigleitungen 124a und 124b bzw. 126a und 126b versorgen, so daß sich beide Kolben gemeinsam bewegen. Zwisohen dem Steuerventil 158 und den Kolben 40 ist in die Leitung 124 ein Regulierungsventil 164.eingeschaltet, welohes das Maß steuert, mit dem die Kolben die Rollen 14 bei der Verformung des Werkstücks vorschieben können, und das einen Rüoklaufnebenschluß mit einem Prüfventil 165 besitzt, dessen Punktion weiter untgn noch erläutert wird. Ferner befindet sioh in dieser Lei- can be is in Pig. 2 shown. Hydraulic fluid under pressure is supplied to a supply line 152 from a pump 150. A load cell 154 and a pressure safety valve 155 are assigned to this line. A branch line 156 leads from the line 152 to a control valve 158. This valve 158 controls the back and forth flow of the pressure fluid to the lines 124 and 126, which supply the pistons in parallel via the branch lines 124a and 124b or 126a and 126b, so that move both pistons together. Between the control valve 158 and the piston 40, a regulating valve 164 is switched on in the line 124, which controls the extent to which the pistons can advance the rollers 14 when the workpiece is deformed , and which has a Rüoklau f shunt with a test valve 165 , the puncture of which will be explained below. Furthermore, sioh is in this line
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tung noch ein Steuerventil 166, "das durch, einen Grenzschalter 183 ausgeschaltet wird, um die Vorschubgeschwindigkeit des KoI- ; bens von schnell auf langsam zu ändern.tung still a control valve 166, "that is, turned off by a limit switch 183 to the feed rate of koi; bens to change from fast to slow.
Wenn das Steuerventil 166 eingeschaltet ist, wird das Regulierungsventil-164 umgangen, und durch Betätigung des Steuerventils 158. wird auf die Kolben 40 ein Vorschub mit einer hohen Geschwindigkeit ausgeübt. Bei einer vorgegebenen Vorschubstellung treffen die Köpfe auf den Grenzschalter 183 und lösen diesen aus, der wiederum das Steuerventil 166 abschaltet und dadurch bewirkt, daß die Druckflüssigkeit durch das Regulierungsventil 164 strömt, wodurch der Vorschub der Kolben verlangsamt wird. Die Rollen 14 berühren den Rohling bei dieser geringen Geschwindigkeit und setzen diese geringe Geschwindigkeit fort, bis die volle Walztiefe erreicht ist.When the control valve 166 is on, the regulator valve 164 is bypassed, and actuation of the Control valve 158. is on the piston 40 a feed with a exercised at high speed. At a given feed position the heads hit the limit switch 183 and loosen this off, which in turn switches off the control valve 166 and thereby causes the pressure fluid to flow through the regulating valve 164, whereby the advance of the pistons is slowed down will. The rollers 14 contact the blank at this slow speed and continue this low speed until the full rolling depth is reached.
Die Rüokbewegung der Rollen wird durch TJmkehr der Wirkung des Steuerventils 158 bewirkt. Hierdurch wird Druckflüssigkeit über die Leitung 126 und die Zweigleitungen 126a und 126b zur Stirnseite der Kolben 40 gegeben, während die Druckflüssigkeit von der Rückseite der Kolben 40 über das Prüfventil 165 oder durch das Steuerventil 166, das gleichzeitig mit dem Steuerventil 158 eingeschaltet wird, in ein Reservoir 61 gelangt.The backward movement of the roles is achieved by reversing the effect of the control valve 158 causes. This creates pressure fluid via line 126 and branch lines 126a and 126b given to the front of the piston 40, while the pressure fluid from the rear of the piston 40 via the test valve 165 or by the control valve 166, which is simultaneously with the Control valve 158 is switched on, enters a reservoir 61.
Damit eine absolut gleiche Vorschubbewegung der beiden Rollen 14 sichergestellt wird, können die beiden Joche mechanisch aneinander gekoppelt sein.So that an absolutely identical feed movement of the two rollers 14 is ensured, the two yokes can mechanically be coupled to each other.
Der Vorteil einer solchen mechanischen Kopplung liegt darin, daß die Kolbendichtungen preiswerter und einfacher ausgebildet werden können und sogar ein geringer Leckverlust durch .The advantage of such a mechanical coupling is that the piston seals are cheaper and simpler and even a small amount of leakage.
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diese Dichtungen in Kauf genommen werden kann.these seals can be accepted.
Die "beiden Profilierungsrollen 14 werden mit Hilfe von Hydraulikmotoren, die auf den Jochen 24 sitzen,mit derselben Geschwindigkeit angetrieben. Der Antrieb der Rollen 14 \ mit Hydraulikmotoren ist vorteilhaft,weil dann ihre Drehrichtun6 schnell und einfach umkehrbar ist, wodurch der gewalzten Oberfläche eine bessere Oberflächengüte verliehen wird.The two profiling rollers 14 are driven at the same speed with the aid of hydraulic motors that are seated on the yokes 24. The drive of the rollers 14 \ with hydraulic motors is advantageous because their direction of rotation 6 can then be reversed quickly and easily, thereby giving the rolled surface a better surface quality is given.
Gemäß Fig. 3 sind auf der Welle zu beiden Seiten des Werkstücks ringförmige Kragen 42 vorgesehen, die mit der Welle' und dem Werkstück umlaufen. Mit Hilfe von Tellerfedern 44, die zwischen den Kragen und Ringscheiben 46 zusammengedrückt werden, die ihrerseits an ringförmigen Kanten 48 der Welle anliegen, werden die Kragen 42 gegen die Seiten des Werkstüokes gedrückt. Diese Kragen verhindern nicht die Ausbreitung des Werkstückes zu den Seiten, aber sie stellen sicher, daß das Werkstück zu Beginn genau in Bezug auf die ringförmigen Buckel 30 der Rollen 14 zentriert ist, bevor der Walzvorgang beginnt und das Wertstück von den Rollen 14 berührt wird. Die von den Tellerfedern 44 ausgeübte Kraft kann auch durch hydraulische oder pneumatische Kolben ersetzt werden, die unmittelbar auf die ringförmigen Kragen 42 wirken.According to Fig. 3 are on the shaft on both sides of the Workpiece annular collar 42 is provided, which rotate with the shaft 'and the workpiece. With the help of disc springs 44, the are compressed between the collars and annular disks 46, which in turn bear against annular edges 48 of the shaft, the collar 42 is pressed against the sides of the workpiece. These collars do not prevent the workpiece from spreading to the sides, but they do ensure that the workpiece is is initially centered precisely with respect to the annular bosses 30 of the rollers 14 before the rolling process begins and the value item is touched by the rollers 14. The one from the disc springs 44 exerted force can also be replaced by hydraulic or pneumatic pistons that act directly on the annular Collar 42 act.
Um zu verhindern, daß das Werkstück beim Walzvorgang oval wird, sind zwei gegenüberliegende Steuerrollen 50 vorgesehen. Diese sind drehbar in Lagern 55 gelagert, die in Jochen 51 sitzen, die ihrerseits an den Kolbenstangen 52 von Hydraulikzylindern 53 sitzen. Die Rollen 50 besitzen ringförmige Buckel 54, die von gleicher oder ähnlicher Form wie die Buckel 30 an den Rollen sind. Gegebenenfalls können die Steuerrollen 15 glatte Zylinder aain.To prevent the workpiece from becoming oval during the rolling process is, two opposite control rollers 50 are provided. These are rotatably mounted in bearings 55 that sit in yokes 51, which in turn sit on the piston rods 52 of hydraulic cylinders 53. The rollers 50 have annular bosses 54, which from the same or similar shape as the boss 30 on the rollers are. If necessary, the control rollers 15 can aain smooth cylinders.
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Die hydraulischen Zylinder 53 sind hydraulisch parallel über ein Umschaltventil 58 an eine hydraulische Leistungseinheit 151 angeschlossen. Beim Walzen wird den Zylindern 53 über Leitungen 56 unter Druck stehende Hydraulikflüssigkeit zugeführt. Hierdurch Isömetfsißh die Kolben der Zylinder 53 während der "Verformung des Ifeckstücka nach vom bevegen, wodurch eine Rückbewegung der Kolben verhindert wird und die Rollen 50 mit einer solchen Kraft mit dem Werkstück 34 in Berührung gehalten werden, daß dieses sich praktisch nicht verziehen oder unerwünscht deformieren kann. Hierdurch wird die Metaliermüdung und die anschließende Möglichkeit einer Ermüdung des Werkstückes beim Walzen vermindert.The hydraulic cylinders 53 are hydraulically connected in parallel to a hydraulic power unit via a switching valve 58 151 connected. During the rolling, hydraulic fluid under pressure is fed to the cylinders 53 via lines 56. This Isömetfsißh the piston of the cylinder 53 during the "deformation of the Ifeckstücka move forward, causing a return movement of the piston is prevented and the rollers 50 are held with such a force with the workpiece 34 in contact that this practically cannot warp or deform undesirably. This eliminates metal fatigue and the subsequent possibility fatigue of the workpiece during rolling is reduced.
Sie haben nicht die geringste Verformungswirkung auf das [ Querschnittsprofil des Werkstücks,sondern sie folgen lediglich der fortschreitenden Verformung durch die Rollen 14 und halten das Werkstück in Berührung mit der Welle, so daß die oben erwähnte ovalförmige Deformation vermindert wird. In der Rückstromleitung 57 von den Zylindern 53 ist ein weiteres Regulierungsventil 200 angebracht, das eine kontrollierte Annäherung der Steuerrollen.an das Werkstück sicherstellt.They have not the slightest deformation effect on [cross-sectional profile of the workpiece, but they follow only the progressive deformation by the rollers 14 and hold the workpiece in contact with the shaft, so that the above-mentioned oval shaped deformation is reduced. In the return flow line 57 from the cylinders 53, a further regulating valve 200 is attached, which ensures a controlled approach of the control rollers to the workpiece.
Bei Beendigung des Walzvorganges wird das Ventil 58 betätigt, das die Zuführung von Druckflüssigkeit zu den Zylindern 53 über die Leitungen 57 und ein Prüfventil 201 bewirkt. Aus den Zylindern ausströmende Druckflüssigkeit fließt zum Reservoir 61 über die Leitungen 56 und 59 zurück. Hierduroh werden die Steuerrollen 15 vom Werkstück zurüokbewegt.At the end of the rolling process, the valve 58 is actuated, which causes the supply of pressure fluid to the cylinders 53 via the lines 57 and a test valve 201. the end Hydraulic fluid flowing out of the cylinders flows to the reservoir 61 via lines 56 and 59 back. Here are the Control rollers 15 moved back from the workpiece.
Um ein zunächst zylindrisches Werkstück zu verformen, wird dieses zunäohst auf der Welle 12 angebracht. Die Anordnung erfolgt dabei ao, daß der innere hohle Durohmesser des Werk-In order to deform an initially cylindrical workpiece, this is first attached to the shaft 12. The order takes place ao that the inner hollow durometer of the work-
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Stückes ein wenig größer als der äußere Durchmesser der Welle i ist. Saher kann das Werkstück leicht auf der Welle gleiten. , jPiece a little larger than the outer diameter of the shaft i is. The workpiece can then slide easily on the shaft. , j
Im Anschluß daran wird die das Werkstück tragende Welle
in die Maschine eingesetzt, und die Profilierungsrollen 14 werden
in Drehung versetzt. Zusätzlich können die Welle 12 und das j Werkstück durch nicht dargestellte Mittel, beispielsweise durch \ Subsequently, the shaft carrying the workpiece becomes
inserted into the machine, and the profiling rollers 14 who put the rotation. In addition, the shaft 12 and the workpiece can by means not shown, for example by \
einen Luft- oder Elektromotor in Drehung versetzt werden, so j daß kein nennenswerter Schlupf auftritt, wenn das Werkstück von |
den Rollen 14 berührt wird. Sie werden dann mit Hilfe der hy- \
draulischen Kolben 40 aufeinander zu bewegt und-klemmen das
Werkstück und die Welle zwischen sich ein. Das Spiel zwischen ; dem inneren hohlen Durohmesser des Werkstückes und der Welle ist
sehr klein, und sobald die Rollen 14 das Werkstück zusammen- ! drücken, bewirken sie, daß die Welle gefaßt wird, so daß Welle !
und Werkstück gemeinsam rotieren. Da kein Walzen zwischen der ' Welle und dem Werkstück erfolgt, wird die innere hohle Fläche
des Werkstückes nicht verformt. ian air or electric motor can be set in rotation so that no significant slip occurs when the workpiece is moved from | the rollers 14 is touched. They are then moved 40 contiguous with the hy \-hydraulic pistons and-clamp the
Workpiece and the shaft between them. The game between; the inner hollow Durohmesser of the workpiece and the shaft is very small, and once the rollers 14 the workpiece together! press, they cause the shaft to be gripped, so that the shaft! and rotate the workpiece together. Since there is no rolling between the shaft and the workpiece, the inner surface becomes hollow
of the workpiece is not deformed. i
Die Drehzahl des Werkstückes wird durch die Walzgeschwindigkeit und die relativen Durohmesser der Teile und Rollen
bestimmt. In einigen Fällen beträgt die Drehzahl des Werkstückes
bein Walzen 500 U/min. IThe speed of the workpiece is determined by the rolling speed and the relative durometer of the parts and rollers
certainly. In some cases the speed of the workpiece when rolling is 500 rpm. I.
Während des Walzens ,prägen die ringförmigen Buckel 30 auf: den Rollen 14 in das Werkstüok eine entsprechende ringförmige ■ Rille. · · : During the rolling, the ring-shaped bosses 30 stamp a corresponding ring-shaped groove on the rollers 14 in the workpiece. · · :
Unmittelbar, nachdem die profilierten Rollen 14 das Werkstück berührt haben und einen anfänglichen Eindruok sowie eine
Arbeitshärtung der Oberfläche hergestellt haben, werden die Immediately after the profiled rollers 14 have touched the workpiece and an initial impression as well as a
Work hardening of the surface will be the
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Steuerrollen 50 vorgeschoben, "bis sie das Werkstück berühren, so daß die auftretende Unrundheit stark vermindert wird. Die ; in der Zeichnung dargestellten Rollen 50 besitzen ringförmige Buckel, die den Buckeln auf den Rollen 14 entsprechen. Die ringförmigen Buckel auf den Rollen 50 müssen daher in die durch die Rollen 14 hergestellte Rille passen. Vorzugsweise besitzen die Rollen 50 daher eine geringe Bewegungsfreiheit in Richtung ihrer Achsen, so daß sie leicht dem Verformungsvorgang folgen können, ohne selbst das Werkstück zu verformen.Control rollers 50 advanced "until they touch the workpiece, so that the out-of-roundness that occurs is greatly reduced. The ; Rollers 50 shown in the drawing are annular Humps corresponding to the humps on the rollers 14. The annular bumps on the rollers 50 must therefore be in the through the Rolls 14 made groove fit. The rollers 50 therefore preferably have little freedom of movement in their direction Axes so that they can easily follow the deformation process without deforming the workpiece.
Der Vorschub der Rollen 14 erfolgt beispielsweise mit 0,25 bis 0,5 mm pro Umdrehung des Werkstückes, bis die Rollen 14 ihre Endstellung erreichen. Bei Erreichen der vollen Walztiefe werden sie und die Rollen 50 noch eine gewisse Verweilzeit bis zu zwei Umdrehungen des Werkstücks in dieser Stellung gehalten.» und dann werden alle vier Rollen gleichzeitig zurückgefahren. Es ist wichtig, dafür zu sorgen, daß das Werkstück eine minimale Zahl von Umdrehungen bei der vollen Walztiefe ausführt, da andernfalls eine Erhitzung und ein Bruch des Werkstückes eintreten kann.Beispielsweise sollte das Werkstück nicht mehr als etwa zwei Umdrehungen nach Erreichen der vollen Walztiefe umlaufen.The rollers 14 are advanced, for example, at 0.25 to 0.5 mm per revolution of the workpiece until the rollers 14 reach their end position. When the full rolling depth is reached, they and the rollers 50 will still have a certain dwell time held in this position for two revolutions of the workpiece. » and then all four rollers are retracted at the same time. It is important to ensure that the workpiece makes a minimum number of revolutions at full roll depth, otherwise heating and breakage of the workpiece can occur. For example, the workpiece should not exceed about two revolutions after reaching the full rolling depth.
Nach Abschluß des Walzvorganges und Zurückfahren der Rollen 14 und 50 werden die Welle und das Werkstück aus der Maschine entfernt und das Werkstück von der Welle abgenommen. Anschließend kann der Vorgang mit einem neuen zylindrischen Werkstück wiederholt werden. Die Entfernung des verformten Werkstückes und die Einführung eines neuen Werkstückes wird vorzugsweise automatisch wie auch die anderen Maschinenabläufe bewirkt.After the rolling process has been completed and the rollers 14 and 50 have moved back, the shaft and the workpiece are removed from the machine removed and the workpiece removed from the shaft. Then the process can be started with a new cylindrical workpiece be repeated. The removal of the deformed workpiece and the introduction of a new workpiece is preferably effected automatically, as are the other machine operations.
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Mit der erfindungsgemäßen Maschine können gewalzte Teile mit Genauigkeit, Beständigkeit und hoher Arbeitsgeschwindigkeit hergestellt werden. Außerdem sorgen die Rollen 50 dafür, daß Metallermüdung und einBruch des Werkstückes beim Verformen nicht auftritt.With the machine according to the invention, rolled parts can be manufactured with accuracy, consistency and high operating speed. In addition, the rollers 50 ensure that Metal fatigue and breakage of the workpiece during deformation does not occur.
Um die Seitenränder des Werkstückes zu formen,sind die Rollen 14 mit vorstehenden Planken 60 versehen.To shape the side edges of the workpiece are the Rollers 14 are provided with protruding planks 60.
Gemäß Fig. 4 weisen die Flanken 60 keinen rechten Winkel zur Drehachse 63 der Rolle auf. Statt dessen sind sie mit einem Winkel (X bis zu 15° zur Normalen auf die Achse 63 geneigt. Es hat sich gezeigt, daß hierdurch ein Abtrag und Absplittern der Seitenränder des Werkstückes, das zum Einwalzen von Teilchen und damit zur Beschädigung der gewalzten Fläche führen würde, vermieden wird. Außerdem hat sich gezeigt, daß durch diese Neigung der Metallfluß besser wird.According to FIG. 4, the flanks 60 do not have a right angle to the axis of rotation 63 of the roller. Instead, they are with one Angle (X inclined up to 15 ° to the normal to the axis 63. It has been shown that this causes erosion and splintering of the Side edges of the workpiece, which would lead to the rolling in of particles and thus to damage to the rolled surface, is avoided. It has also been found that this tendency improves the flow of metal.
In Fig.4 ist dargestellt, daß das Metall, wenn es beim Walzvorgang fließt und das Profil der Rollen ausfüllt, die Eoken 70 erreicht und dann an den seitlichen Flanken 60 hochfließt. Da diese Flanken nur unter einem kleinen Winkel zur Normalen der Drehachse 63 der Rolle geneigt sind, führt jede Änderung in der Menge des Metallflusses im Abstand X nur zu einer äußerst kleinen Änderung in der Abmessung Y. Vorausgesetzt also, daß die Ausgangeform und Größe des Werkstückes genau eingehalten wird» ist es möglich, gewalzte und verformte Werkstücke herzustellen, bei denen Punkte Z in einer Ebene liegen, die stets einen genauen Abstand von der Mittellinie W-W des verformten Werkstückes aufweist, d.h. das dem Werkstück gegebene Profil weist immer eine genaue örtliche Beziehung zu der den Punkt Z enthaltenden EbeneIn Fig.4 it is shown that the metal when it is The rolling process flows and fills the profile of the rollers, which Eoken 70 reaches and then flows up the side flanks 60. Since these flanks are only inclined at a small angle to the normal to the axis of rotation 63 of the roller, any change in the Amount of metal flow at distance X only results in an extremely small change in dimension Y. So provided that the starting form and size of the workpiece is strictly adhered to »is it possible to manufacture rolled and deformed workpieces in which points Z lie in a plane that always has an exact Distance from the center line W-W of the deformed workpiece, i.e. the profile given to the workpiece always has a exact local relation to the plane containing the point Z.
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a.uf. Das Werkstück sollte vor dem Walzvorgang zentriert werden, ■· und dies wird durch die oben beschriebenen'Kragen 42 erreicht. Dies ist natürlich ein wesentlicher Vorteil, wenn weitere Ar- : beitsgänge, z.B. ein Sohle ifVorgang auf den Walzvorgang folgen, : on. The workpiece should be centered in front of the rolling process, ■ · and this is achieved by the above beschriebenen'Kragen 42nd This is of course a major advantage when working more: beitsgänge follow eg a sole ifVorgang on the rolling process:
weil man dann eine bequeme und genau gelegene Bezugsebene am Rand des gewalzten Werkstückes hat.because then you have a comfortable and precisely located reference plane on the Edge of the rolled workpiece.
Im allgemeinen hat das Ausgangswerkstück einen geringen Innen- und Außendurchmesser und weist eine geringere Breite als das fertig verformte Werkstück auf. Das Volumen des Werkstückes Ϊ bleibt jedoch konstant. Die Toleranzen in den Abmessungen des fertigen Werkstückes hängen im starken Maße von der Größe des Ausgangswerkstückes ab.In general, the starting workpiece has a small inside and outside diameter and a width smaller than the finished deformed workpiece. However, the volume of the workpiece Ϊ remains constant. The tolerances in the dimensions of the finished workpiece depend to a large extent on the size of the initial workpiece.
Es ist auch möglich, vor .oder nach dem Walzen am Werk- ' stück abgeschrägte Kanten 74 (I1Ig. 4) vorzusehen.It is also possible to provide beveled edges 74 (I 1 Ig. 4) on the workpiece before or after rolling.
In Pig. 4 ist auch zu erkennen, daß sich auf den Rollen 14 keine scharfen Kanten befinden, was beispielsweise auch iücdie Ecken 70 und 72 gilt. Alle diese Ecken weisen den größtmöglichen Radius auf, und die Seitenflanken 60 wie auch die Bereiche 32 schließen sich tangential an die Abrundung der Ecken an. Hierdurch ist es Beglich, daß der Metallfluß leicht in Richtung des Pfeiles 101 erfolgen kann, so daß eine Beanspruchung innerhalb des verformten Werkstückes vermindert wird. Hierdurch wird auch die Neigung des verformten Werkstückes vermindert, bei einer nachfolgenden Wärmebehandlung zu reißen.In Pig. 4 it can also be seen that there are no sharp edges on the rollers 14, which, for example, also iücdie Corners 70 and 72 hold true. All of these corners have the largest possible radius, and the side flanks 60 as well as the regions 32 connect tangentially to the rounding of the corners. This makes it possible for the metal to flow slightly in the direction of the Arrow 101 can take place, so that stress within the deformed workpiece is reduced. This will also the tendency of the deformed workpiece to crack during a subsequent heat treatment is reduced.
Die Abweichungen von der Rundheit eines inneren Lagerrings mit einem Bohrungedurchmesser von etwa 44»5 mm, der auf derThe deviations from the roundness of an inner bearing ring with a bore diameter of about 44 »5 mm, which is shown on the
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beschriebenen Maschine gewalzt worden ist, ist in Pig. 5 und 6The machine described has been rolled is in Pig. 5 and 6 jeweils vor und nach der Wärmebehandlung aufgetragen, wobei dieeach applied before and after the heat treatment, the
i Kurven in Pig. 5 und 6 Messungen beim kleinsten Durchmesser in ' der ringförmigen Rille des Werkstückes darstellen. Jeder Teilstrich in radialer Richtung entspricht einer Länge von 0,063 mm. Wie man sieht,ist die Unrundheit vor und nach der Wärmebehandlung verhältnismäßig klein, und es tritt nur ehe geringe Verzerrung während der Wärmebehandlung ein, woraus ersichtlich ist, daß der Ring eine ausgezeichnete Faserstruktur und eine gleichmäßig verteilte Umfangespannung aufweist. Außerdem vermindert j die geringe Unrundheit und die kleine, bei der Erwärmung auftretende Verzerrung die Menge des Abtrages bei einem absohliessendem SohleifVorgang, bei dem das Werkstück seine endgültigen Abmessungen erhält. i curves in Pig. Figures 5 and 6 show measurements at the smallest diameter in the annular groove of the workpiece. Each division in the radial direction corresponds to a length of 0.063 mm. As can be seen, the out-of-roundness before and after the heat treatment is relatively small and there is little distortion during the heat treatment, from which it can be seen that the ring has an excellent fiber structure and a uniformly distributed circumferential stress. In addition, the small out-of-roundness and the small distortion that occurs during heating reduces the amount of material removed during a bottoming process in which the workpiece receives its final dimensions.
Bei Herstellung der inneren Lagerringe in der anhand der Zeichnungen beschriebenen Weise hat ein Material mit einer Oberflächenhärte von 25 bis yi Rc die besten Ergebnisse gebracht, obgleich auch weichere Werkstoffe verwendet werden können.When producing the inner bearing rings in the manner described with reference to the drawings, a material with a surface hardness of 25 to yi Rc has given the best results, although softer materials can also be used.
Fig. 7 und 8 zeigen die Abmessungen eines zylindrischen Werkstückes vor und nach dem Walzvorgang am Beispiel eines inneren Lagerringes. Das Werkstüok wurde aus einem Material hergestellt, das duroh die British Standards Institution als EN31 definiert ist und es hatte eine Oberflächenhärte von 27 Rc. Der Nenndurohr messer der verwendeten Frofilierungsrollen 14 betrug 25»4 cm und die Vctrsohubgeeohwindigkeit dieser Rollen während dee WaIzvorgangeθ betrug 0,25 mm pro Umdrehung des Werkstücke8. Die Drehzahl der Rollen 14 während des Walzens betrug 62 Umdrehungen pro Minute. Die maximal von den Rollen auegeübte Walskraft betrug 18140 kg und die Verweilzeit war O,75Sekunden.Figures 7 and 8 show the dimensions of a cylindrical Workpiece before and after the rolling process using the example of an inner bearing ring. The workpiece was made of a material which is defined as EN31 by the British Standards Institution and it had a surface hardness of 27 Rc. The nominal pipe the diameter of the profiling rollers 14 used was 25 »4 cm and the stroke speed of these rollers during the rolling process was 0.25 mm per revolution of the workpiece8. the The speed of rotation of the rollers 14 during rolling was 62 revolutions per minute. The maximum whale force exerted by the rollers was 18,140 kg and the dwell time was 0.75 seconds.
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Die Abmessungen A-I in Pig. 7 und 8 waren dabei wie folgt:The dimensions A-I in Pig. 7 and 8 were as follows:
A 39,738 mmA 39.738 mm
B 28,905 mmW 28.905 mm
C 14,834 mmC 14.834 mm
D .40,848 mmD. 40.848 mm
E........29,748 mmE ........ 29.748 mm
P.......16,459 mmP ....... 16.459 mm
G 16,248 mmG 16.248 mm
H 16,248 mmH 16.248 mm
1 36,888 mm1 36.888 mm
Die in Pig. 9 dargestellte Kaltwalzmaschine 80 dient zur Herstellung eines Profils auf der Innenfläche eines zylindrischen Werkstückes 82, so daß auf diese Weise beispielsweise ein äußerer Lagerring herstellbar ist. Das Werkstück wird zwischen einer profilierten inneren Rolle 84» die durch nicht dargestellte Mittel drehbar gelagert ist und einer äußeren zylindrischen Rolle 86, die durch nichtdargestellte Mittel drehbar gelagert ist, gewalzt.The one in Pig. 9 shown cold rolling machine 80 is used to produce a profile on the inner surface of a cylindrical Workpiece 82, so that in this way, for example, an outer bearing ring can be produced. The workpiece will between a profiled inner roller 84 ', which is rotatably mounted by means not shown, and an outer one cylindrical roller 86 rotatable by means not shown is stored, rolled.
Die innere Rolle 84 besitzt einen ringförmigen Buckel 88, an den sich zu beiden Seiten ebene zylindrische Teile 89 anschließen, die ihrerseits an Planken 90 angrenzen. Sie besitzt somit ein ähnliches Profil wie die zuvor beschriebenen Rollen 14, wobei die äquivalenten Teile der Rolle 84 auch jeweils die gleiche Punktion haben.The inner roller 84 has an annular boss 88, to which flat cylindrical parts 89 adjoin on both sides, which in turn border on Planken 90. It thus has a profile similar to the roles described above 14, the equivalent parts of roller 84 also each having the same puncture.
Wenn somit das Werkstück zunächst-in Bezug auf den Buckel 88 zentriert wird, können die Werkstücke sehr genau hergestellt werden, wobei die Werkstücke einen Seitenrand erhalten, der dazu verwendet werden kann, das Werkstück bei weiteren Bearbeitungs-If thus the workpiece first - with respect to the hump 88 is centered, the workpieces can be manufactured very precisely, with the workpieces being given a side edge to allow for this can be used, the workpiece for further machining
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vorgängen genau festzulegen.precisely define processes.
Das Werkstück wird zunächst mit Hilfe des nachgiebig gelagerten Kragens 92 und einer kappenförmigen Haube 94 zentriert. Der Kragen 92 paßt in die Rolle 86 und weist einen ringförmigen Plansch 96 auf, der an der Rolle 86 mit Hilfe von Schrauben 98 befestigt ist. Zwischen den Köpfen der Schrauben 98 und dem Plansch 96 sind Pederscheiben 100 angeordnet. Es ist daher möglich, den Kragen 92 in Richtung des Pfeiles 102 zu bewegen, wobei die Pederscheiben 100 zusammengepreßt werden. Die kappenförmige Haube 94 paßt ebenfalls in die Rolle 84 und ist in einem nicht dargestellten drehbaren Drucklager gelagert, das seinerseits am Ende einer Stange 104 sitzt, die an einen pneumatischen Zylinder angeschlossen ist.The workpiece is first centered with the aid of the resiliently mounted collar 92 and a cap-shaped hood 94. The collar 92 fits into the roller 86 and has an annular flange 96 which is attached to the roller 86 by means of screws 98 is attached. Pedal washers 100 are arranged between the heads of the screws 98 and the flat 96. It is therefore possible to move the collar 92 in the direction of arrow 102, wherein the Pederscheiben 100 are pressed together. The cap-shaped Hood 94 also fits into roller 84 and is mounted in a rotatable thrust bearing, not shown, which in turn sits at the end of a rod 104 which is connected to a pneumatic cylinder.
Das Werkstück 82 wird in der Rolle 86 befestigt, indem es zunächst bis gegen den Kragen 92 geschoben wird. Der Außendurchmesser des Werkstückes ist etwas kleiner als der Innendurchmesser der Rolle 86. Dann wird das Werkstück mittels der Haube nach links gedrüokt, und im pneumatischen Zylinder wird ein vorgegebener Druck erzeugt, um die Pederscheiben 100 so weit zusammenzudrücken, daß das Werkstück die erforderliche genaue Lage einnimmt. Da die Pedersoheiben 100 und der Pneumatikzylinder etwee nachgeben können, verhindern sie beim Walzen nicht die Ausbreitung zu deα Seiten.The workpiece 82 is fastened in the roller 86 by first being pushed against the collar 92. Is the outer diameter of the workpiece is slightly smaller than the inner diameter of the roller 86. Then the workpiece is gedrüokt means of the hood to the left, and in the pneumatic cylinder, a predetermined pressure is generated to the Peder discs so far compress 100, that the workpiece, the required exact location occupies. Since the Pedersoheiben 100 and the pneumatic cylinder can give way a little, they do not prevent the rolling to the sides.
Die Rolle 84 wird beispielsweise mit 500 U/Min, in Drehung versetzt, obwohl die genaue Drehzahl - wie oben erwähnt - von der Rollengeschwindigkeit und dem relativen Durchmesser der verschiedenen Teile abhängt, und die zylindrische Rolle 84 wird ebenfalls schon vorher in Drehung versetzt, so daß bei Berührung zwischen The roller 84 is rotated at 500 rpm, for example, although the exact speed - as mentioned above - depends on the roller speed and the relative diameter of the various parts, and the cylindrical roller 84 is also rotated beforehand, see above that when touching between
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der Rolle 84 und dem Werkstück nahezu kein Schlupf auftritt.there is almost no slippage between the roller 84 and the workpiece.
Dann werden die Rollen 84 und 86 in Richtung des Pfeiles 106 relativ zueinander "bewegt, so daß das Werkstück zusammengedrückt und verformt wird. Während des Walzvorgangs nimmt das ! Werkstück geringfügig im Durchmesser zu, bis es genau in die Rolle 86 paßt. Hierduroh wird der endgültige Außendurchmesser genau festgelegt. -Then the rollers 84 and 86 are "moved" in the direction of arrow 106 relative to one another, so that the workpiece is compressed and is deformed. That takes during the rolling process! Workpiece slightly in diameter until it is exactly in the Roll 86 fits. This will make the final outside diameter accurate set. -
Es sei bemerkt, daß die innere Bohrung der Rolle 86 sich nach rechts leicht erweitert, wie in Pig. 9 zu erkennen ist. Hierdurch wird das Einsetzen und Entnehmen des Werkstückes erleichtert. It should be noted that the inner bore of roller 86 widens slightly to the right, as in Pig. 9 can be seen. This makes it easier to insert and remove the workpiece.
- Patentansprüche -- patent claims -
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