DE2340124A1

DE2340124A1 - Verfahren zum profilwalzen von waelzlageraussenringen

Info

Publication number: DE2340124A1
Application number: DE19732340124
Authority: DE
Inventors: auf Nichtnennung. M Antrag
Original assignee: Societe Nouvelle de Roulements SNR SA
Current assignee: NTN SNR Roulements SA
Priority date: 1972-08-09
Filing date: 1973-08-08
Publication date: 1974-02-21
Also published as: GB1442451A; JPS49131944A; DE2340124B2; FR2195490B1; DE2340124C3; FR2195490A1; IT992888B; US3857147A

Description

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89 Augsburg 22

PATENTANWÄLTE Rilkestraße 10 ⁸⁹ Augsburg-ÜÖggingen 22, den 7 · 0.19 (5

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^iietdaii Unser Zeichen S 9177 23401

DIPL. ING. G. LI LdALI (Bei Rückantwort bitte angeben)

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SOCIETE NOUVELLE DE ROULEMENTS
Anneey (Haute Savoie) Frankreich

Verfahren zum Profilwalzen von Wälzlageraus senringen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von Ringen, beispielsweise von Wälzlageraussenringen, durch Kaltwalzen von Rohlingen innerhalb der Abmessungstoleranzen und mit der Oberflächengüte, die normalerweise durch maschinelle Bearbeitung und anschliessendes Einschleifen von Laufrillen bei Teilen dieser Art erreichbar ist.

Wenn Wälzlagerinnenringe, deren Laufrillen sich auf der
Aussenseite befinden, durch Profilwalzen mit üblichen
Mitteln, etwa aussenliegenden Profilwalzscheiben, die auf

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Telefon (0821) 93077 Telegr.-Adr.: ELPATENT — Augsburg Postscheckkonto München 86510-809 Deutsche Bank AG Augsburg Kto.-Nr. 08/34

Bankleitzahl 720 700

ausreichend stabile Tragelemente gesetzt sind, um die erforderlichen hohen Verformungsdrücke auf die Stahllaufringe übertragen zu können, in Betracht gezogen werden kann, ergeben sich bei der Herstellung von Aussenringen, deren Laufrille in der Innenseite angebracht werden muß, besondere Schwierigkeiten, weil die formgebende Scheibe einen Durchmesser haben muß ,der kleiner ist als die Bohrung des Ringrohlings, in dem der Profilwalzvorgang ablaufen soll.

Es sind Verfahren bekannt, bei denen die Profilwalzscheibe beiderseits des Ringes durch Lagerungen oder Stützlager festgehalten wird, die die Druckkräfte auf sie übertragen.

Dieses Vorgehen ist ungeeignet für das schnelle und selbsttätige Einlegen und Abnehmen der Teile, was bei einer Fabrikation dieser Art unentbehrlich ist.

Lediglich Methoden, bei denen die Profilwalzscheibe von einer einzigen Seite aus freitragend gehalten wird, gestatten dieses schnelle Einlegen und Abnehmen von der der Rollenhalterung gegenüberliegenden Seite aus. Jedoch beschränkt die nicht ausreichende Festigkeit der freitragenden Halterung der Profxlwalzeschexbe diese Technik auf das Warmwalzen von Rohlingen, bei dem die anzuwendenden Kräfte erheblich kleiner sind als beim Kaltwalzen. Die warmgeschalten Rohlinge müssen trotzdem anschliessend zum Erreichen der Endabmessungen noch eine Bearbeitung erfahren.

In diesem Zusammenhang ist ein Warmwalzverfahren für Ringe bekannt geworden, bei dem das Walzwerkzeug, das frei drehbar auf seiner Spinell angebracht ist, die ihrerseits exzentrisch in einer von zwei exzentrisch zueinander liegenden Hülsen angeordnet ist, gegen den zu veartfoTierider Ring mit Hilfe einer hydraulischen Bremsvorrichtung gedrückt wird, die auf die Winkel Versetzung der Hülsen und dadurch

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auf die Exzentrizität der Walzwerkzeugachse gegenüber der Ringachse einwirkt.

Wenn das Fehlen einer Regelung des Druckverlaufs der durch die Bremsung passiv gesteuerten Walzscheibe und der starke Andruck der Scheibe gegen das tirkstück einem Warmwalzvorgang und der Plastizität des zu verformenden Metalls angepaßt werden können, so kann das für eine Kaltverformung nicht ausreichen, bei der die hohen Kräfte ein Festbrennen der einander berührenden Flächen hervorrufen würden und. bei der die Ändruckkräfte daher genau gesteuert werden müssen.

Das erfindungsgemässe Verfahren zum Profilwalzen von Wälzlageraussenringen in einer Matrize mit Hilfe eines Prof ilwal-zwerkzeugs, das freitragend in einem zu walzenden Ringrohling arbeitet, ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Ringrohling, dessen Durchmesser kleiner als der Durchmesser der Matrize ist* einer Kaltbearbeitung unterworfen wird?» itei der nacheinander folgende Schritte ausgeführt

- das Profi!walzwerkzeug wird in Drehung um seine Achse versetzt * wobei die Drehgeschwindigkeit seiner Walzgeschwindigkeit im Inneren des Rohlings entspricht;

- Eindringen des Profilwalzwerkzeugs in den Rohling bis zum Anliegen an der gesamten Profilwalzfläche durch mit gleichbleibender Kraft ausgeübten Vorschub nach Aufzehrung der elastischen Verformung;

- Walzen des Rohlings durch einen weiteren Vorschub unter gleichbleibender Kraftausübung durch das Profilwalzwerkzeug, bis der Rohling die Matrize mit seiner Aussenfläche voll-

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ständig ausfüllt;

- seitliches Stauehen des Rohlings durch einen zusätzlichen Vorschub un1a? gleichbleibendem Druck, anschliessend Kalibrierwalzen ohne Vorschub auf die Endabmessungen des Ringes;

- anfänglich langsames Zurückweichen zum Aufzehren der Zwangsverformungen der Antriebsmittel des Profilwalzwerkzeugs, zum Aufrechterhalten der erwähnten Kalibrierung.

Dieses Verfahren läßt sich mit dem Walzwerkzeug ausüben, das an einer umlaufenden Werkzeugträgerspindel angebracht ist, die in an sich bekannter Weise in exzentrischer Lage in einer der beiden Hülsen angeordnet ist, die exzentrisch zueinander liegen und in einem feststehenden Maschinenrahmen in Drehung versetzt werden, um den Walzvorgang auszuführen, wobei der Vorschub durch ihre Winkelversetzung bei gleichbleibendem und regelbarem Kraftaufwand in Richtung des zu walzenden Rohlings vorgenommen wird.

Eine Möglichkeit, das erfindungsgemässe Verfahren auszuüben, wird nachstehend beschrieben und anhand der Zeichnungen erläutert, die folgendes darstellen:

Fig. 1 eine Schemazeichnung der kinematischen Kette für den Antrieb des Walzwerkeeugs;

Fig. 2 eine schematische Ansicht zur Erläuterung der Anordnung der Spindel und der exzentrisch liegenden Hülsen;

Fig. 3 ein Diagramm, das den Verlauf des Vorschubs und des Rückzugs des Werkzeugs bei dem erfindungsgemässen

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Verfahren beschreibt.(Zeit t als Abszisse, Vorschub Av als Ordinate);

Fig. 4 bis 7 Bildhaften im Axialschnitt zur Verdeutlichung der verschiedenen Phasen des WalzVorgangs des Rohlings in der Matrize;

Fig. 8 und 9 Endansichten von Werkzeug, Rohling und Matrize während des Walzvorgangs.

Aus Fig. 1 ist zu entnehmen, daß der Innenwalzdorn 1, der in einem zu walzenden Rohling 2 angeordnet ist, an einer Spindel 3 angebracht ist, die von einem Hydraulikmotor h mit einer Geschwindigkeit um ihre Achse gedreht wird, die der Geschwindigkeit entspricht, die die anfängliche Walzgeschwindigkeit des Walzdorns in dem Rohling sein wird, damit jede Gleitbewegung des einen Teils relativ zu dem anderen vermieden wird. Der Motor 4 kann als Pumpe unter da? Wirkung des Walzdorns 1 während der Walzphase kurzgeschlossen werden, wenn die Mitnahme des Walzdorns, der den Rohling berührt, zum Antriebsmotor wird, unter Berücksichtigung der Durchmesserzunahme des Rohlings während des WaIzvorgangs. Diese Mitnahme erfolgt über zwei drehbare, exzentrisch angeordnete Hülsen 5 und 6, wobei die Spindel exzentrisch in der Hülse 5 angeordnet ist und die Aussenhülse 6 in einem feststehenden Rahmen 7 umläuft.

Die Hülsen 5 und 6 werden von zwei, insgesamt mit 8 bzw. bezeichneten und an ein Sonnenrad 10 bzw. an den Planetenradkäfig 11 eines Epizykloiden-Planetengetriebes mit Doppelplanetenrädern in Drehung versetzt, wobei eine der Planetenradgruppen mit einem Reaktxonssonnenrad 12 zusammenwirkt,

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während der Planetenradkäfig von einem Motor 13 angetrieben wird, von dem somit der Antrieb der Baugruppe 3-5-6 abhängt. Die Zahnradgetriebe sind so ausgelegt, daß die Hülsen 5 und 6 mit gleicher Drehzahl angetrieben werden, man kann an ihnen aber eine Winkelversetzung vornehmen, wie nachstehend erläutert werden soll.

Fig. 2 läßt erkennen, wie eine Winkelversetzung D der Hülse 5 (mit dem Mittelpunkt 5a) gegenüber der Hülse 6 einen Vorschub A der Walzdornträgerspindel gegenüber ihrem Mittelpunkt 3a herbeiführen kann, der hier in der dargestellten Lage mit dem Mittelpunkt der Hülse 6 zusammenfällt. .

Die relative WinkelverSetzung der Hülsen 5 und 6 und damit der Vorschub des Walzdorns 1 wird durch das Reaktionssonnenrad 12 mittels eines Ritzels IU gesteuert, das mit dem letzteren starr verbunden ist und durch eine hydraulisch angetriebene Zahnstange 15 betätigt wird; die Zahnstange steht hier in kraftschlüssiger Verbindung mit dem beweglichen Zylinder eines Hydraulikzylinders 16 mit feststehendem Kolben; die Zylinderbewegung wird durch eine Hydraulikpumpe 17 variabler Leistung gesteuert, die von einer insgesamt mit 18 bezeichneten Steuerung abhängt, die von Hand oder automatisch vorgenommen werden kann, um die Bearbeitung des Rohlings entsprechend dem erfindungsgemässen Verfahren vornehmen zu können.

Ein derartiger Antrieb mit Flüssigkeitsdruck, der durch Obersetzungen und umlaufende Teile übertragen wird, ist verhältnismässig empfindlich und vermeidet schädliche Überdrücke und Verklemmungsgefahr. Der Druck in dem Hydraulikkreis erlaubt eine Regulierung des Kraftaufwands in Abhängigkeit von dem umzuformenden Rohling.

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Das Diagramm nach Fig. 3 zeigt den Gesamtverlauf der Vorschub— und Rückzugsphasen des Walzwerkzeugs als Funktion der Zeit t,während die Fig. 4 bis 9 einige dieser Phasen verdeutlichen und die Fig. 4- insbesondere den Anfangsquerschnitt des Rohlings des Werkstücks 2 zeigt, wie er durch Ablängen eines Rohrs mit der Kreisscheibe zu erhalten ist. Dieser Rohling wird zuvor um das Walzwerkzeug in eine aus zwei Teilen 19, 20 bestehende Matrize geleg:, deren Öffnungs- und Schließvorgang gesteuert werden kann und die einen quer zur Matrize fördernden Zuführungsstößel ZLaufweist; der Innendurchmesser der Matrize ist grosser als der Aussendurchmesser des Rohlings.

Die Phase I in Fig. 3 entspricht der schnellen Annäherungsbewegung des Walzdorns 1, die durch Zuströmen von Druckfluid in den Hydraulikzylinder 16 gesteuert wird; das Ende dieser Phase ist in Fig, M- gezeichnet, wonach der Rohling des Werkstücks von dem Walzdorn in der Matrize berührt wird.

Wegen der Drehung des aus den Hülsen 5 und 6 und der Spindel 3 bestehenden Bauteilgruppe und der von der Spindel 3 und dem Motor 4 erzeugten Drehbewegung des Walzdorns 1, be vor dieser den Rohling zum Einleiten des Walzvorgangs be-" rührt, besteht keine Gefahr des Fressens zu Beginn des Walzens.

Die drei darauffolgenden Phasen II, III, IV des Vorschubs mit kleiner werdender Geschwindigkeit gestatten es, den Walzdorn mit im wesentlichen gleichbleibender Andruckkraftarbeiten zu lassen. Die Folge von dxeL Phasen des Eindrückens der Walzdornkontur (Phase II), des Walzens (Phase III) und des Prägens und Kalibrierens (Phase IV) wird nach Erfahrungswerten gesteuert. Darauf folgt eine Phase V des lang-

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samen Rückführen^ wodurch Unrundheitsmängel der Laufrille vermieden werden sollen, die durch einen restlichen Vorschub erzeugt werden könnten, der auf ZwangsVerformungen der kinetischen Antriebskette zurückzuführen wäre, die bei einer schnellen Rückführung des Walzwerkzeugs auftreten könnten. Auf diese Phase der langsamen Rücknahme erfolgt eine Phase der schnellen Rücknahme des Walzwerkzeug© 1 (Phase VI>» in der das Werkzeug in die Ausgangslage mit Exzentrizität Null gegenüber dem Maschinenrahmen zurückgeführt werden soll.

Bei einem solchen Arbeitsspiel erzielt man eine gute Reproduzierbarkeit der Werkstückabmessungen innerhalb eines Toleranzbereichs, der demjenigen gleich ist, der bei entsprechenden Stücken durch Bearbeitung erreicht wird. Der Vorschub des Walzdorns mit konstanter Kraft in jeder Arbeitsphase gestattet dem verformten Metall die Verteilung am Ende der Phase, ohne daß es zu starken Drücken ausgesetzt ist.

Insbesondere aus den Fig. 5 und 6 ist zu entnehmen, daß die Phase II mit einer elastischen Verformung des Werkstücks 2 und seinem Eindrücken in den Boden des Matrizenhohlraums beginnt und sich mit dem Eindrücken der Laufrille und der seitlichen Schrägflächen fortsetzt, bis das gesamte Walzwerkzeug an dem Werkstück anliegt, das sich dann in dem in den Fig. 6 und 8 gezeichneten Zustand befindet. In der dann folgenden Phase III wird der Rohling gewalzt und gestreckt, bis er den Hohlraum der Matrize vollständig ausfüllt, wie in den Fig. 7 und 9 dargestellt. Die anschliessende Phase IV mit zunehmend geringer werdenden, schließlich auf Null zurückgehendem Vorschub dient

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zur Vornahme der Stauchung und anschliessend der Kalibrierung des fertigen Werkstücks.

Patentansprüche:

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Claims

P atentansprüche ;

1. /Verfahren zum Profilwalzen von Wälzlageraussenringen in einer Matrize mit Hilfe eines Profilwalzwerkzeugs, das freitragend in einem zu walzenden Ringrohling arbeitet,

dadurch gekennzeichnet, daß ein Ringrohling (2), dessen Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser der Matrize (19, 20), einer Kaltbearbeitung unterworfen wird, bei der nacheinander folgende Schritte ausgeführt werden:

- das Profilwalzwerkzeug (1) wird in Drehung um seine Achse versetzt, wobei die Drehgeschwindigkeit seiner Walzgeschwindigkeit im Inneren des Rohlings (2) entspricht ;

- Eindringen des Profilwerkzeugs (1) in den Rohling (2) bis zum Anliegen der gesamten Profilwalzfläche durch mit gleichbleibender Kraft ausgeübten Vorschub nach Aufzehrung der elastischen Verformung;

- Walzen des Rohlings (2) durch einen weiteren Vorschub unter gleichbleibender Kraftausübung durch das Profilwalzwerkzeug (1), bis der Rohling (2) die Matrize (19, 20) mit seiner Aussenflache vollständig ausfülltι

- seitliches Stauchen des Rohlings (2) durch einen dritten Vorschub unter gleichbleibendem Druck, anschliessend Kalibrierwalzen ohne Vorschub auf die Endabmessungen des Ringes ι

- anfänglich langsames Zurückweichen zum Aufzehxan der Zwangsverformungen der Antriebsmittel des Profilwalz-

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Werkzeugs (1) zum Aufrechterhalten der erwähnten Kalibrierung.

2. Verfahren zum Profilwalzen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den erwähnten Phasen eine Phase der schnellen Annäherung vorausgeht und eine Phase der schnellen Rückführung folgt.

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