DE2533486C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Walzen von Ringen, bei dem ein zylindrischer Ringrohling, dessen Abmessungen innerhalb eines festgelegten Toleranzbereichs liegen, zwischen zwei parallelachsig angeordneten Formwalzen umgeformt wird, die um eine vorgegebene Zustellstrecke bis zu einer voreingestellten Endlage radial gegen den auf einem Dorn angeordneten Ringrohling aufeinander zu bewegt, eine voreingestellte Verweilzeit lang in dieser Endlage gehalten und dann wieder auseinanderbewegt werden, und bei dem ferner vor dem Walzen ein Vergleichswert ermittelt wird, der die Abweichungen der Abmessungen des Ringrohlings von einem die genauen Nennmaße aufweisenden Bezugsrohling erfaßt und von dem abhängig die Voreinstellung der Endlage der Formwalzen oder die Voreinstellung der Verweilzeit gegenüber der dem Bezugs­ rohrling zugeordneten Normal-Endlage bzw. Normal-Verweilzeit so abgeändert wird, daß an dem fertiggewalzten Ring der jeweils maß­ gebende äußere bzw. innere Durchmesser innerhalb enger Toleranzen demjenigen eines Ringes entspricht, der aus dem Bezugs­ rohling bei Einstellung der Normal-Endlage und der Normal-Verweilzeit gewalzt worden ist.

Die Erfindung betrifft ferner eine Walzmaschine zur Durchführung des Verfahrens mit zwei parallelachsig angeordneten Formwalzen, die relativ zueinander mittels mindestens eines Hydraulikkolbens radial gegen den zwischen ihnen auf einem Dorn angeordneten Ringrohling aufeinander zu in eine Endlage bewegbar sind, sowie mit Mitteln zum Voreinstellen der Endlage bzw. der Verweilzeit der Formwalzen in der Endlage, und mit einer Einrich­ tung zum Ermitteln eines Vergleichswertes, der die Abweichungen der Abmessungen des Ringrohlings von einem die genauen Nennmaße aufweisenden Bezugsrohling erfaßt und ein Maß für eine Änderung der Vorein­ stellung der Endlage oder der Voreinstellung der Verweilzeit der Formwalzen liefert.

Ein solches Verfahren und eine Maschine für dessen Durchführung ist aus der DE-OS 22 49 793 bekannt.

Um die ziemlich teure Maßnahme zu vermeiden, zum Walzen von Ringen hoher Genauigkeit von Ringrohlingen mit sehr geringen Maßtoleranzen auszugehen, ist in der DE-OS 22 49 793 vorgeschla­ gen, die Abweichungen der Abmessungen des jeweils verwendeten Ringrohlings von den Bezugsmaßen zu bestimmen, und die dabei er­ mittelten Werte zur Anpassung der Endlage der Formwalzen bzw. der Verweilzeit der Formwalzen in der Endlage heranzu­ ziehen, so daß an dem fertiggewalzten Ring der jeweils maßgebende äußere bzw. innere Durchmesser praktisch genau demjenigen eines Ringes ent­ spricht, der sich aus dem Bezugsrohling bei Einstellung der Nor­ mal-Endlage und der Normal-Verweilzeit ergeben würde.

Die für dieses bekannte Anpassungsverfahren für jeden Ring­ rohling erforderlichen Änderungen der Endlage bzw. der Verweilzeit werden mit Hilfe einer algebraischen Beziehung ermit­ telt, in die die Wandstärken, die Breiten und die mittleren Durchmesser als Differenzwerte zwischen dem vorhandenen Ringrohling und einem angenommenen Bezugsrohling eingehen. Das ergibt dann eine durchaus genaue und wirksame Anpassung in dem gewünschten Sinn. Nachteilig ist dabei einerseits, daß die Ermittlung der verschiedenen Abmessungen umständlich und aufwendig ist und daß die ermittelten Abmessungen nicht zuverlässig genug sind, um im Ergebnis genau gewalzte Ringe zu erzielen, weil kleine Abweichungen der Abmessungen des Ringrohlings zu erheblichen Ungenauigkeiten beim fertigen Werkstück führen können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren zu verbes­ sern, daß es einfacher und schneller zu genaueren Ergebnissen führt.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß als der die Abweichungen der Abmessungen des Ringrohlings erfassende Vergleichswert die Gewichtsdifferenz zwischen dem Gewicht des Ringrohlings und dem Gewicht des Bezugsrohlings bestimmt wird.

Für identische Materialien ist das Gewicht direkt dem Volumen proportional. Normalerweise werden die Ringrohlinge von einem langen, rohrförmigen Stück geschnitten. Dabei wirken sich Schwankungen in der Wandstärke der Ringrohlinge ganz besonders stark auf den Durchmesser des gewalzten Ringes aus. Wie schon in der genannten DE-OS 22 49 793 erwähnt ist, können sich die Schwankungen in der Wandstärke der Ringrohlinge bis zu einem Faktor 8 : 1 verstärkt auf den mittleren Durchmesser der gewalzten Ringe auswirken. Dies bedeutet beispielsweise, daß ein Ringrohling mit einer um 0,01 mm vergrößerten Wandstärke ohne entsprechende Anpassung der Endlage bzw. der Verweilzeit der Formwalzen zu einem gewalzten Ring füh­ ren würde, dessen mittlerer Durchmesser sich um 0,08 mm gegenüber dem Sollmaß vergrößert hätte.

Durch Rechnung läßt sich zeigen, daß innerhalb der üb­ lichen Toleranzen eines Ringrohlings eine Schwankung der Wandstärke den größten Einfluß auf die Gewichtsänderung des Ringrohlings hat. Die anderen Abmessungen des Ringrohlings, nämlich dessen mitlerer Durchmesser und dessen Breite, wirken sich demgegenüber sehr viel geringer auf den Durchmesser des gewalzten Ringes aus. Aber auch die Gewichtsschwankungen, die durch diese beiden Dimensionen verur­ sacht sind, werden durch das Wiegen des Ringrohlings berücksichtigt und automatisch zusammen mit der Schwankung der Wanddicke als ein Totalwert festgesetzt.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden auch Schwankungen im Oberflächen-Finish sowie Schwankungen in der Fassung und Kantenabrundung des Ringrohlings mit berücksichtigt, was bei dem bekannten Verfahren, das die tatsächlichen Rohlingsmaße längenmäßig erfaßt, nicht möglich ist.

Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß sich die Gewichtsschwankungen sehr schnell und genau ermitteln lassen, und daß sie sich auch besser in digitale oder analoge Rechenwerte umsetzen lassen.

Vor dem Walzvorgang werden zunächst die Volumen- und Längenmaße eines Bezugsrohlings in das Gewichts-Äquivalent umge­ wandelt. Dann erfolgt die Gewichtsbestimmung des vorhandenen Ringrohlings. Dazu ist bei einer Walzmaschine der eingangs genannten Art zur Durchführung des Verfahrens als Einrichtung zum Ermitteln der Vergleichswerte eine Wiegeeinheit für die Ringrohlinge vorgesehen, mit der die den Vergleichs­ wert bildende Gewichtsdifferenz des jeweils zu walzenden Ringroh­ lings gegenüber dem Bezugsrohling bestimmbar ist.

Dabei kann dem Hydraulikkolben zum Vorschub der Form­ walzen ein einstellbarer Anschlag zugeordnet sein, der die vorge­ schobene Endlage des Hydraulikkolbens begrenzt und der nach Maß­ gabe der Gewichtsdifferenz verstellbar ist.

Anstatt die Zustellstrecke der verschieblichen Form­ walze mit Hilfe des verstellbaren Anschlages festzulegen, kann dem Hydraulikkolben auch ein Umsetzer zugeordnet werden, der die Zustellstrecke des Hydraulikkolbens abtastet und Istwert- Signale an eine Vergleichseinheit liefert, die Sollwert-Signale von der Wiegeeinheit erhält. Sobald die Signale aus dem Umsetzer den Sollwert erreicht haben, der von der Gewichtsdifferenz zwischen dem vorhandenen Ringrohling und dem Bezugsrohling abhängt, wird über den Umsetzer die weitere Vor­ schubbewegung der Formwalzen gestoppt.

Eine zweckmäßige Ausführungsform besteht darin, daß der Hydraulikkolben einen festen Anschlag zum Begrenzen der Endlage der Formwalzen relativ zueinander aufweist, und daß ein einstell­ barer Zeitschalter zum Steuern der Verweilzeit vorgesehen ist, der mittels eines dem Anschlag zugeordneten Druckschalters betä­ tigt wird, sobald der Hydraulikkolben durch den Anschlag ange­ halten wird, und der nach Maßgabe der Gewichtsdifferenz verstell­ bar ist.

Die Erfindung hat also nicht nur den Vorteil einer schnel­ len, genauen und bequemen Anpassung der Endlage bzw. der Verweilzeit der Formwalzen an den gegebenen Ringrohling, sondern sie weist auch noch den weiteren bedeutsamen Vorteil auf, daß sich durch das Wiegen alle das Volumen des Ringrohlings beeinflussenden Faktoren vollständig erfassen lassen, während bei der bisherigen, einfachen Längenmes­ sung solche Dinge wie Oberflächen-Finish, abgefaste oder abgerun­ dete Kanten, Koinzitäten und dergl. nicht erfaßt werden können. Ein anderer, ebenfalls recht bedeutsamer Vorteil besteht darin, daß die Erfindung der Bildung sogenannter "bore ripple"-Marken entgegenwirkt. Unter "bore ripple"-Marken werden unerwünschte Deformationen verstanden, die letztlich darauf beruhen, daß in den Bereichen des Werkstücks, in denen die stärksten Verformungen und damit die größten Deformationskräfte auftreten, sich auf der Gegen­ seite, also zur Bohrung des Werkstücks hin in gewissem Umfang eine Art Negativ- Muster dieser Verformungen ausbildet. Noch ein wich­ tiger Vorteil schließlich besteht darin, daß die Seitenflächen- Extrusion beträchtlich vermindert und auf einem konstanten Wert gehalten werden kann.

Nachfolgend wird die Erfindung in einem Ausführungsbei­ spiel anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei stellt dar

Fig. 1 schematisch die Seitenansicht einer Walzma­ schine zum Einwalzen eines Profils in die äußere Oberfläche eines Ringrohlings, sowie den Hydraulikkolben zum Betrieb der Maschine,

Fig. 2 in vergrößertem Maßstab das Phänomen der "bore ripple"-Marken in einem gewalzten Lagerring.

Bei der in Fig. 1 schematisch dargestellten Formwalzmaschine sind zwei Formwalzen 2 und 4 vorgesehen, zwischen denen sich der zu bearbeitende Ringrohling 6, beispielsweise für einen Lagerring, be­ findet. Der Ringrohling 6 ist auf einem Dorn 8 gelagert, der zweckmäßig zweiteilig ausgebildet ist, wie dies im einzelnen in der altersgleichen deutschen Patentanmeldung P 26 33 484.3 beschrieben ist.

Die beiden Formwalzen 2 und 4 sind jeweils an einem Joch 10 bzw. 12 angeordnet. Das Joch 12 für die eine Formwalze 2 ist feststehend, während das Joch 10 für die andere Formwalze 4 mit einem Hydraulikkolben 14 verbun­ den ist. Der Hydraulikkolben 14 ist innerhalb eines Zylinders 16 verschieb­ lich, und seine Kolbenstange 18 ist mit einem digitalen oder analogen Umsetzer 20 verbunden. Auf diese Weise kann die in der Zeichnung rechte Formwalze 4 zum Ringrohling 6 und zur linken Formwalze 2 hin horizontal verschoben bzw. wieder zurückgefahren werden, wo­ bei die linke Formwalze 2 unverschieblich ist. Ebenso gut können aber auch beide Formwalzen 2 und 4 horizontal verschieblich ausgebildet sein, was eine entsprechende Ausbildung des Joches 12 und eine ent­ sprechende, einfache Anpassung des weiter unten noch erläuterten hydraulischen Systems erforderlich macht.

Zu beiden Seiten des Ringrohlings 6 sind weiterhin zwei Steuer­ walzen 22 und 24 derart einander diametral gegenüberliegend an­ geordnet, daß die Verbindungsebene ihrer Achsen zur Verbindungs­ ebene der Achsen der beiden Formwalzen 2 und 4 senkrecht ver­ läuft. Diese beiden Steuerwalzen 22 und 24 sorgen dafür, daß der fertige Ring 6′ beim Walzvorgang nicht unrund, z. B. oval, wird. Sie sind drehbar in einer Verstelleinrichtung gelagert, für die eine zweckmäßige Ausführungsform z. B. in der DE-OS 22 08 515 näher beschrieben ist.

Vor dem eigentlichen Walzvorgang wird der zu walzende, Ringrohling 6 in einer Wiegeeinheit 26 gewogen.

Dadurch wird die Gewichtsdifferenz zwischen diesem Ringrohling 6 und einem angenommenen Bezugsrohling vom Nenngewicht festgestellt. Nach Maßgabe dieser Gewichtsdifferenz wird während des Walzvorgangs ein digitales oder analoges Ausgangs­ signal erzeugt. Nach dem Wiegen wird der Ringrohling 6 dann zur Durchführung des Walzvorganges in die Maschine eingesetzt.

Um für das Walzen die Formwalze 4 zum Ringrohling 6 hin zu verschieben, wird die Rückseite des Hydraulikkolbens 14 mit Hydraulik­ flüssigkeit beaufschlagt. Diese wird über ein Umschaltventil 28 zugeführt, welches so eingestellt ist, daß die Hydraulikflüssig­ keit über zwei weitere Umschaltventile 30 und 32 zur Rückseite des Hydraulikkolbens 14 gelangt. Die auf diese Weise erzeugte Vorschub­ bewegung des Hydraulikkolbens 14 ist zunächst relativ schnell. Kurz be­ vor die Formwalze 4 zum Kontakt mit dem Ringrohling 6 kommt, wird jedoch die Geschwindigkeit der Vorschubbewegung des Hydraulikkolbens 14 herabgesetzt. Dazu wird das Umschaltventil 30 so geschaltet, daß die Hydraulikflüssigkeit noch zusätzlich ein Zufluß-Regulierventil 34 durchläuft, welches eine Drossel enthält.

Während des Vorschubs des Hydraulikkolbens 14 mit der Formwalze 4 wird die Vorschubbewegung mittels des Umsetzers 20 in ein Signal umgesetzt, das mit dem von der Wiegeeinheit 26 gelieferten Si­ gnal in einer Vergleichseinheit 36 verglichen wird. Sobald die Signale aus dem Umsetzer 20 und der Wiegeeinheit 26 übereinstim­ men, schaltet die Vergleichseinheit 36 das Umschaltventil 28 um, so daß dann keine weitere Hydraulikflüssigkeit mehr zur Rück­ seite des Hydraulikkolbens 14 strömen kann.

Nachdem die Formwalze 4 ihre Endlage erreicht hat, verbleibt die für die Dauer einer bestimmten Verweilzeit in dieser Endlage. Das Ausmaß des Vorschubs der Formwalze 4 und auch die Dauer der Verweilzeit hängen dabei von der Gewichtsdifferenz zwischen dem zu bearbeitenden Ringrohling 6 und dem Bezugsrohling ab.

Die beiden Steuerrohlinge 22 und 24 sind jeweils mit einem Kolben 38 bzw. 40 verbunden, der in einem Zylinder 42 bzw. 44 ver­ schieblich ist. Während des Walzvorganges werden die Rückseiten der beiden Kolben 38 und 40 über ein Umschaltventil 46 mit Hy­ draulikflüssigkeit beaufschlagt. Dadurch werden die beiden Kol­ ben 38 und 40 zum Ringrohling 6 bzw. Ring 6′ hin gedrückt und die beiden Steuerwalzen 22 und 24 im Kontakt damit gehalten und zwar mit einer ausreichenden Kraft, um ein größeres Verziehen des Werkstücks während des Walzvorganges zu verhindern.

Kurz bevor die Formwalze 4 ihre vorgeschobene Endlage erreicht hat, wird zweckmäßig die Andrückkraft der Steuerwalzen 22, 24 auf den Ring 6′ erhöht. Die Steuerwalzen 22, 24 können dann noch ggf. eine gewisse weitere Vorschubbewegung durchführen, bis schließlich auch sie in ihre Endlage gelangen, die durch einstellbare Anschläge 56 definiert ist. Diese Maßnahme ist in Einzelheiten in der altersgleichen deutschen Patentanmeldung P 25 33 485.4 näher erläutert.

Die Formwalze 4 verbleibt noch über die Dauer der Verweil­ zeit hinweg in der vorgeschlagenen Endlage. Danach wird das Umschaltventil 28 so umgeschaltet, daß die Hydraulikflüssigkeit nunmehr zur Vorderseite des Hydraulikkolbens 14 strömt und diesen zusammen mit der Formwalze 4 damit zum Zurückfahren bringt. Während des Zu­ rückfahrens der Formwalze 4 strömt die von der Rückseite des Hydraulik­ kolbens 14 abfließende Hydraulikflüssigkeit wieder durch das Umschalt­ ventil 32 hindurch. Dieses ist nunmehr so eingestellt, daß es die Hydraulikflüssigkeit duch ein zusätzliches Drosselventil 48 hindurch leitet. Mit dem Drosselventil 48 wird das Abströmen der Hydraulikflüssigkeit von der Rückseite des Hydraulikkolbens 14 so ver­ mindert, daß die Formwalze 4 nur sehr langsam zurückfahren kann. Dieses langsame Zurückfahren der Formwalze 4 ist wichtig, weil anderenfalls, wenn die Formwalze 4 zu rasch vom gewalzten Ring 6′ ab­ gezogen werden würde, sich Störungen in der Form des Ringes 6′ ergeben können.

Sobald die Formwalze 4 in ausreichendem Ausmaß von dem gewalzten Ring 6′ zurückgezogen worden ist, kann das weitere Zurückfahren der Formwalze 4 dann ohne weiteres mit größerer Geschwindigkeit erfolgen. Dazu braucht lediglich das Umschaltventil 32 so geschaltet zu werden, daß die von der Rückseite des Hydraulikkolbens 14 abströmende Hydraulikflüssigkeit nicht mehr durch das Drosselventil 48 hindurch läuft, sondern durch ein einfaches, ungedrosseltes Rück­ schlagventil 50. In jedem Fall, also bei gedrosseltem Strömungsweg über das Drosselventil 40 oder bei ungedrosseltem Strömungsweg über das Rückschlagventil 50, gelangt die von der Rückseite des Hydraulikkolbens 14 abströmende Hydraulikflüssigkeit schließ­ lich über das Umschaltventil 28 zu einem Vorratsbehälter 52.

Die Fig. 2 zeigt am Beispiel eines Lagerringes den gewalzten Ring 6′ im Schnitt. Die maximalen Verformungskräfte tre­ ten in den verformten und durch das Bezugszeichen 200 bezeichne­ ten Gebieten auf. Als Ergebnis davon stellen sich entsprechende Deformationen in den gegenüberliegenden Gebieten 202 ein. Diese Deformationen, die die eingangs erwähnten "bore ripple"-Marken sind, haben im allgemeinen ein verhältnismäßig geringes Ausmaß von wenigen Zehntel-Millimetern; dennoch ist ihre Bedeutung für die Praxis alles andere als vernachlässigbar. Durch die Er­ findung wird das Phänomen des Auftretens der "bore ripple"-Marken stark vermindert und in vielen Fällen sogar gänzlich vermieden.

Claims (5)

1. Verfahren zum Walzen von Ringen, bei dem ein zylindri­ scher Ringrohling, dessen Abmessungen innerhalb eines festgeleg­ ten Toleranzbereiches liegen, zwischen zwei parallelachsig ange­ ordneten Formwalzen umgeformt wird, die um eine vorgegebene Zu­ stellstrecke bis zu einer voreingestellten Endlage radial gegen den auf einem Dorn angeordneten Ringrohling aufeinander zu be­ wegt, eine voreingestellte Verweilzeit lang in dieser Endlage ge­ halten und dann wieder auseinanderbewegt werden, und bei dem fer­ ner vor dem Walzen ein Vergleichswert ermittelt wird, der die Ab­ weichungen der Abmessungen des Ringrohlings von einem die genauen Nennmaße aufweisenden Bezugsrohling erfaßt und von dem abhängig die Voreinstellung der Endlage der Formwalzen oder die Vorein­ stellung der Verweilzeit gegenüber dem Bezugsrohling zuge­ ordneten Normal-Endlage bzw. Normal-Verweilzeit so abgeändert wird, daß an dem fertiggewalzten Ring der jeweils maßgebende, äußere bzw. innere Durchmesser innerhalb enger Toleranzen demje­ nigen eines Ringes entspricht, der aus dem Bezugsrohling bei Einstellung der Normal-Endlage und der Normal-Verweilzeit gewalzt worden ist, dadurch gekennzeichnet, daß als der die Abweichungen der Abmessungen des Ringrohlings (6) erfassende Vergleichswert die Gewichtsdifferenz zwischen dem Gewicht des Ringrohlings (6) und dem Gewicht des Bezugsrohlings bestimmt wird.

2. Walzmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach An­ spruch 1, mit zwei parallelachsig angeordneten Formwalzen, die relativ zueinander mittels mindestens eines Hydraulikkolbens radial gegen den zwischen ihnen auf einem Dorn angeordneten Ring­ rohling aufeinander zu in eine Endlage bewegbar sind, sowie mit Mitteln zum Voreinstellen der Endlage bewegbar sind, sowie mit Mitteln zum Voreinstellen der Endlage bzw. der Verweilzeit der Formwalzen in der Endlage, und mit einer Einrichtung zum Ermit­ teln eines Vergleichswertes, der die Abweichungen der Abmessungen des Ringrohlings von einem die genauen Nennmaße aufweisenden Bezugs­ rohling erfaßt und ein Maß für eine Änderung der Voreinstellung der Endlage oder der Voreinstellung der Verweilzeit der Formwal­ zen liefert, dadurch gekennzeichnet, daß als Einrichtung zum Ermitteln des Vergleichswerts eine Wiegeeinheit (26) für die Ringrohlinge (6) vorgesehen ist, mit der die den Vergleichswert bildende Gewichtsdifferenz des jeweils zu walzenden Ringrohlings (6) gegenüber dem Bezugsrohling bestimmbar ist.

3. Walzmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Hydraulikkolben (14) ein einstellbarer Anschlag zugeordnet ist, der die vorgeschobene Endlage des Hydraulikkolbens (14) begrenzt und der nach Maßgabe der Gewichtsdifferenz verstellbar ist.

4. Walzmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Hydraulikkolben (14) ein Umsetzer (20) zugeordnet ist, der die Zustellstrecke des Hydraulikkolbens (14) abtastet und Istwert-Signale an eine Vergleichseinheit (36) liefert, die Soll­ wert-Signale von der Wiegeeinheit (26) erhält.

5. Walzmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydraulikkolben (14) einen festen Anschlag zum Begrenzen der Endlage der Formwalzen (2, 4) relativ zueinander aufweist und daß ein einstellbarer Zeitschalter zum Steuern der Verweil­ zeit vorgesehen ist, der mittels eines dem Anschlag zugeordneten Druckschalters betätigt wird, sobald der Hydraulikkolben (14) durch den Anschlag angehalten wird, und der nach Maßgabe der Gewichtsdifferenz verstellbar ist.