DE2340124B2 - Verfahren zum Kaltwalzen von Wälzlageraußenringen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Kaltwalzen von Wälzlageraußenringen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Während zum Profilwalzen von Wälzlagcrinnenringen, deren Laufrillen sich auf der Außenseite befinden, etwa außenliegende Profilwalzscheiben in Betracht gezogen werden können, die auf ausreichend stabilen Lagerelementen sitzen, um die erforderlichen hohen Verformungsdrücke übertragen zu können, ergeben sich beim Kaltwalzen von Wälzlageraußenringen, deren Laufrille an der Innenseite ausgebildet werden muß, besondere Schwierigkeiten, weil der formgebende Walzdorn einen Durchmesser haben muß, der kleiner ist als die Bohrung des Ringrohlings, an dem der Profilwalzvorgang ablaufen soll.

Es ist in diesem Zusammenhang bekannt (AT-PS 71 362), den Profilwalzendorn beiderseits des zu walzenden Ringrohlings durch Lagerungen oder Stützlager festzuhalten, welcne die Walzkräfle übertragen. Diese beiderseitigen Lager behindern aber das schnelle und selbsttätige Einlegen und Abführen der Werkstükke. was bei einer Fabrikation dieser Art unentbehrlich ist.

Lediglich Maschinen, bei denen der Profilwalzdorn von einer einzigen Seite aus freitragend gehalten wird, gestatten dieses schnelle Einlegen und Abführen der Werkstücke von der der Wal/dornlagerung gegenüberliegenden Seite aus. Jedoch beschränkt die nicht ausreichende Festigkeit der frei'ragendcn Lagerung des Profilwalzdorns diese Technik überwiegend noch auf das Warmwalzen von Ringrohlingen, bei dem die anzuwendenden Kräfte erheblich kleiner sind als beim Kaltwalzen. Warmgewalzte Werkstücke müssen aber nach dem Walzvorgang immer noch eine zusätzliche Bearbeitung erfahren.

Aus dem »Lagerhandbuch« Moskau 1961, Seite 479 ist ein Warmwalzverfahren für Ringrohlinge bekannt geworden, bei dem der Profilwalzdorn, der auf einer frei drehbaren Spindel angebracht ist, die ihrerseits exzentrisch in einer drehantreibbaren Hülse angeordnet ist, die wiederum exzentrisch in einer umlaufenden Hülse drehbar gelagert ist, gegen den zu verformenden Ringrohling mit Hilfe einer hydraulischen Bremsvorrichtung gedrückt wird, welche die eine Hülse gegenüber der anderen abbremst und damit eine Winkelversetzung der Hülsen herbeiführt, durch die die Exzentrizität der Walzdornachse gegenüber der Rohlingsachse verstellt wird.

Diese passive Steuerung des Andrucks des Profilwalzdorns gegen den Ringrohling mag für einen Warmwalzvorgang ausreichend sein. Für einen KaIiwalzvorgang, bei dem die hohen Walzkräfte ein Festbrennen der einander berührenden Flächen hervorrufen können, müssen dagegen die Walzkräfte genauer gesteuert werden. Es ist außerdem in der Kaltwalziechnik allgemein bekannt (DE-PS 9 24 264), daß eine exakte Steuerung des Vorschubverlaufs von größter Wichtigkeit ist, um den Eigenschaften des jeweils zu walzenden Werkstoffes, d. h. seiner Härte, seiner Fließfähigkeit usw. Rechnung tragen zu können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mil dem Wälzlageraußenringe großer Genauigkeit ohne schädliche Belastungen an Werkstück und Walzwerkzeugcn fehlerfrei kaltgewalzt werden können.

Diese Aufgabe wird durch die Maßnahmen gemäß dem Kenn/eichendes Patentanspruchs gelöst.

Das erfindungsgemäße Verfahren teilt den Kaltwalz-Vorgang in einzelne Phasen kontrollierter konstanter Walzkraft auf. Dadurch ist es möglich, übermäßige Belastungen an Werkstück und Walzwerkzeugen zu vermeiden. Die Begrenzung der Walzkraft erlaubt eine freitragende Lagerung des Profilwalzdorns, bei der sich die Werkslücke schnell einlegen und abführen lassen.

Das erfindungsgemäüe Verfahren wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

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

F i g. 2 einen schematischen Querschnitt zur Erläuterung der Anordnung der Antriebsspindel des Profilwalzdorns und der exzentrisch liegenden Lagerhülsen;

F i g. 3 ein Diagramm, das den Verlauf des Vorschubs und des Rückzugs des Profilwalzdorns bei dem erfindungsgemäßen Verfahren beschreibt;

F i g. 4 bis 7 Bildhälften im Axialschnitt zur Verdeutlichung der verschiedenen Phasen des Walzvorgangs;

F i g. 8 und 9 Stirnansichten von Profilwalzdorn, Ringrohling und Matrize (im Schnitt) während des Walzvorgangs.

Aus F i g. 1 ist zu entnehmen, daß der Profilwalzdorn 1, der in einen zu walzenden Ringrohling 2 eingreift, an einer Spindel 3 angebracht ist. Die Spindel 3 wird von einem Hydraulikmotor 4 mit einer solchen Geschwindigkeit um ihre Achse gedreht, daß der Profilwalzdorn 1 eine Eigendrehung erhält, die seiner anfänglichen Abwälzgeschwindigkeit in dem Ringrohling 2 entspricht, damit jede Gleitbewegung vermieden wiiu. Der

Hydraulikmotor 4 kann während der Walzphase als Pumpe wirken, die von dem Profilwalzdorn 1, der den Ringrohling 2 berührt, über die Spindel 3 angetrieben wird. Die Spindel 3 ist exzentrisch in einer Hülse 5 angeordnet, die ihrerseits exzentrisch in einer Hülse 6 drehbar gelagert ist, die in dem feststehenden Maschinenrahmen 7 umläuft.

Die Hülsen 5 und 6 werden von zwei, insgesamt mit 8 bzw. 9 bezeichneten Zahnrädersätzen angetrieben, die mit einem Sonnenrad 10 bzw. mit dem Planetenradkäfig 11 eines Epizykloiden-Planetengetriebes mit Doppelplanetenrädern verbunden sind. Eines der Doppelplanetenräder wirkt mit einem Reaktionssonnenrad 12 zusammen, während der Planetenradkäfig 11 von einem Motor 13 angetrieben wird, von dem somit der Antrieb der Baugruppe 3-5-6 abhängt. Das Zahnradgetriebe ist so ausgelegt, daß die Hülsen 5 und 6 mit gleicher Drehzahl angetrieben werden, wobei man an ihnen aber eine Winkelversetzung vornehmen kann, wie nachstehend erläutert werden soll. Der Profilwalzdorn 1 erhält auf diese Weise eine planetenartige Umlaufbewegung. Fig. 2 läßt erkennen, wie eine Winkelversetzung D der Hülse 5 mit dem Mittelpunkt 5a gegenüber der Hülse 6 einen Vorschub A der Spindel 3 gegenüber ihrem Mittelpunkt 3a herbeiführen kann, der in der hier dargestellten Lage mit dem Mittelpunkt der Hülse 6 zusammenfällt.

Die relative Winkelversetzung D der Hülse 5 und 6 und damit der Vorschub A des Profilwalzdorns 1 wird über das Reaktionssonnenrad 12 durch ein mit die .em starr verbundenes Ritzel 14 gesteuert, das durch eine hydraulisch angetriebene Zahnstange 15 betätigt wird. Die Zahnstange 15 steht in kraftschlüssiger Verbindung mit einem beweglichen Hydraulikzylinder 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 erfolgen kann. Dies ermöglicht die Bearbeitung des Ringrohlings 2 entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren. Der Druck in dem Hydraulikkreis erlaubt eine Regulierung der Walzkraft in Abhängigkeit von dem umzuformenden Ringrohling 2.

Das Diagramm nach Fi g. 3 zeigt den Gesamtverlauf der Vorschub- und Rückzugphasen A, des Profilwalzdorns 1 als Funktion der Zeit r, verdeutlicht durch die Fig. 4 bis 9. Fig. 4 zeigt den Anfangsquerschnitt des Ringrohlings 2, wie er durch Ablängen eines Rohrs mit der Kreisscheibe zu erhalten ist. Dieser Ringrohling wird zunächst um den Profilwalzdorn 1 in eine aus zwei Teilen 19, 20 bestehenden Matrize gelegt, deren öffnungs- und Schließbewegung gesteuert werden kann und die einen quer zur Matrize fördernden Zjfühiungsstößel 21 aufweist; der Innendurchmesser der Matrize ist größer als der Außendurchmesser des Ringrohlings 2.

Die Phase I in F i £.3 ist die Zustellphase, in der der

Profilwalzdorn 1 durch Zuströmen von Druckfluid in den Hydraulikzylinder 16 gegen den Ringrohling 2

; zugestellt wird. Das Ende dieser Phase I ist gemäß

Fig.4 erreicht, wenn der Ringrohling 2 von dem

Profilwalzdorn 1 in Berührung mit der Matrize gebracht worden ist.

Wegen der durch den Hydraulikmotcr 4 erzeugten ι» Eigendrehung des Profilwalzdorns 1, bevor dieser den Ringrohling 2 berührt, besteht keine Gefahr des Fressens zu Beginn des Walzens.

Die drei darauffolgenden Phasen II. Ill, IV des

Vorschubs mit kleiner werdender Geschwindigkeit

π gestatten es, den Profilwalzdorn 1 jeweils mit im

wesentlichen gleichbleibender Walzkraft innerhalb

jeder Phase arbeiten zu lassen. Die Folge der drei

Phasen des Eindrückens der Walzdornkontur (Phase 11).

des Auswalzens (Phase III) und des Kalibrierwalzens

>u (Phase IV) wird nach Erfahrungswerten gesteuert.

Daraui folgt eine Phase V des langsamen Rückführen

des Profilwalzdorns 1, wodurch Unrundheitsmängel der eingewalzten Laufrille vermieden werden sollen, die bei

einer schnellen Rückführung des Profilwalzdorns 1

_>, aufgrund von Zwangsverformungen der kinetischen

Antriebskette auftreten könnten. Auf diese Phase V der langsamen Rücknahme erfolgt eine Phase der schneller,

Rücknahme des Profilwalzdorns 1 (Phase Vl), in der dieser in die Ausgangslage mit Exzentrizität Null

«ι gegenüber dem Maschinenrahmen zurückgeführt wird.

Bei einem solchen Walzvorgang erzielt man eine gute Reproduzierbarkeit der Werkstückabmessungen innerhalb eines Toleranzbereichs, der demjenigen gleich ist, der bei entsprechenden Stücken bisher nur durch (, Nachbearbeitung erreicht worden ist. Der Vorschub des Profilwalzdorns 1 mit konstanter Walzkraft in jeder Arbeitsphase gestattet dem verformten Metall die Verteilung am Ende jeder Phase, ohne daß es zu starken Drücken ausgesetzt ist.

in Insbesondere aus den F i g. 5 und 6 ist zu entnehmen, daß die Phase Il mit einer elastischen Verformung des Ringrohlings 2 und seinem Eindrücken in den Boden des Matrizenhohlraums beginnt und sich mit dem Eindrükken der Laufrille und der seitlichen Schrägflächen v, fortsetzt, bis der gesamte Profilwalzdorn 1 an dem Ringrohling 2 anliegt, der sich dann in dem in den F i g. b und 8 gezeichneten Zustand befindet. In der dann folgenden Phase III wird der Ringrohling 2 gewalzt und gestreckt, bis er den Hohlraum der Matrize vollständig .ο ausfüllt, wie in den Fig. 7 und 9 dargestellt. Die anschließende Phase IV nit zunehmend geringer werdendem, schließlich auf Null zurückgehendem Vorschub dient zur restlichen Stauchung und anschließend der Kalibrierung des fertigen Werkstücks.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zum Kaltwalzen von Wälzlageraußenringen mittels einer Matrize, die einen Ringrohling aufnimmt, und eines in die Bohrung des Ringrohlings einführbaren, innerhalb der Matrize umlaufenden und gegenüber dieser radial zustellbaren Profilwalzdornes, zwischen denen der Ringrohling nach einer ersten Zustellphase erfaßt, unter Abwälzen einer Walzkraft ausgesetzt und durch deren Wirkung fortschreitend zunächst elastisch und dann plastisch bis auf die Endabmessungen umgeformt und abschließend kalibriert wird, wonach die Walzkraft wieder abgebaut wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Profilwalzdorn (1) bereits während der ersten Zusteliphase (Phase 1} relativ vom Ringrohling (2) eine Eigendrehung erhält, die seiner anfänglichen Abwälzgeschwindigkeit auf dem Ringrohling (2) entspricht, und daß der Ringrohling (2) zunächst mit einer ersten, im wesentlichen konstanten Walzkraft gewalzt wird, die erforderlich ist, um die elastische Verformung zu überwinden und die Kontur des Profilwalzdornes (1) in den Ringrohling (2) einzudrücken (Phase H), dann mit einer zweiten, im wesentlichen konstanten Walzkraft weitergewalzt wird, die ausreicht, um den Ringrohling (2) zu strecken, bis dessen Außenfläche vollständig an der Wand der Matrize (19,20) anliegt (Phase III), und schließlich mit einer dritten, im wesentlichen konstanten Walzkraft fertiggewalzt wird, die erforderlich ist, um den Ringrohling (2) auf die Endabmessungen zu bringen und zu kalibrieren (Phase IV), worauf der Abbau der Walzkraft zunächst nur sehr langsam (Phase V) und erst im weiteren Verlauf schnell erfolgt (Phase Vl).