DE2533487A1

DE2533487A1 - Verfahren zum walzen eines ringfoermigen werkstuecks

Info

Publication number: DE2533487A1
Application number: DE19752533487
Authority: DE
Inventors: Ronald Carl Andriessen; Gordon Sidney Connell
Original assignee: Formflo Ltd
Current assignee: Formflo Ltd
Priority date: 1974-07-24
Filing date: 1975-07-24
Publication date: 1976-02-05
Also published as: FR2279491B1; SE414594B; SE7508175L; DE2533487C2; US3992910A; GB1475778A; JPS6149022B2; FR2279491A1; IT1040107B; JPS5149162A

Description

EIKENBERG & BRÜMMERSTEDT

PATENTANWÄLTE IN HANNOVER

Formflo Limited 240/615

Verfahren zum Walzen eines ringförmigen Werkstücks

Es ist bekannt, aus einem zylinderringförmigen Rohling durch Kaltwalzen zwischen mindestens zwei mit Profilierungen versehenen Formwalzen ein ringförmiges Werkstück, beispielsweise einen Lagerring herzustellen. Entsprechende Verfahren und Vorrichtungen sind beispielsweise in unseren eigenen DT-OSn 2 2O8 515 und 2 249 793 beschrieben.

Bei den bekannten Verfahren wird eine Walzmaschine verwendet, die neben den beiden Formwalzen zweckmäßig noch zwei Regelwalzen aufweist, welche verhindern sollen, daß das Werkstück

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in größerem Ausmaß unrund, z.B. oval wird. Diese beiden Regelwalzen sind rechtwinkelig zu den beiden Formwalzen angeordnet, -so daß das Werkstück im Ergebnis an den vier Ecken eines Quadrats von Walzen berührt wird. Die Formung erfolgt dabei praktisch nur zwischen den beiden Formwalzen, die Regelwalzen tragen praktisch nicht zur Verformung bei.

gar Formung zum Werkstück wird der Rohling zwischen den beiden Formwalzen auf einem Dorn angeordnet. Dann wird mindestens einer der Formwalzen eine Vorschubbewegung relativ zur anderen bis zu einer der benötigten Walztiefe entsprechenden : Endstellung erteilt. Die beiden Formwalzen bleiben eine bestimmte Verweilzeit lang in dieser relativen Endstellung, und danach wird mindestens die eine Formwalze wieder in ihre Ausgangsstellung zurückgefahren.

Bei den solcherart hergestellten Werkstücken können hau- : fig unerwünschte Deformationen auftreten, die als "bore ripple"-Marken bezeichnet werden und die letztlich darauf beruhen, daß in dem Bereich des Werkstücks, in dem die stärksten Verformungen ; und damit die größten Deformationskräfte auftreten, sich auf der , Rückseite des Werkstücks in gewissem Umfang eine Art Negativ- · Muster dieser Verformungen ausbildet. Das Ausmaß dieser "bore ; ripple"-Marken ist dabei, absolut gesehen, nicht allzu groß, I dennoch sind diese Marken, die ja im Ergebnis eine Abweichung \ von der idealen Kreisform des Werkstücks bedeuten, keineswegs tolerierbar, weil es sich z.B. bei Lager ringen und dergleichen um Präzisions-Werkstücke handelt. ;

Überraschend wurde nun gefunden, daß die Bildung dieser \

"bore-ripple*-Marken durch die Geschwindigkeit des ZurücJdcahrens

i der mindestens einen Formwalze beeinflußt werden kann, indem !

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durch zunächst sehr langsames Zurückfahren das Ausmaß dieser Marken vermindert wird oder sogar diese Marken völlig beseitigt werden.

Anstatt, wie bisher, mindestens die eine Formwalze nach Beendigung des WalzVorganges verhältnismäßig rasch vom Werkstück abzuheben und zurückzufahren, sieht die Erfindung deshalb nunmehr vor, daß die Geschwindigkeit des Zurückfahrens mindestens der einen Formwalze zunächst sehr langsam eingestellt wird, und zwar über eine Wegstrecke hinweg, die abhängt von dem größten Durchmesser des Spaltes zwischen den beiden Formwalzen während der Verweilzeit und dem endgültigen Wert des kleinsten Durchmessers des gewalzten ringförmigen Werkstücks.

Wenn beide Formwalzen an der Vorschubbewegung und Zurückfahrbewegung teilnehmen, also nicht eine der beiden Walzen unverschieblich gelagert ist, wird das zunächst langsame Zurückfahren bei beiden Formwalzen angewendet. Zweckmäßig wird es auch angewendet für das Zurückfahren der beiden Regelwalzen in deren Ausgangsposition. Nachdem die Wegstrecke, in dar mindestens die eine Formwalze langsam zurückgefahren wird, durchlaufen ist, kann das Zurückfahren der Walzen, zwecks Einsparung an Bearbeitungszeit, dann wieder auf die bisher übliche, verhältnismäßig hohe Geschwindigkeit eingestellt werden.

Die Wegstrecke, in der mindestens die eine Formwalze langsam zurückgefahren wird, hängt auch etwas ab von dem Unterschied zwischen dem Durchmesser des Domes, auf den das Werkstück während des Walzens aufgesetzt wird, und dem größten Durchmesser des fertig gewalzten Werkstücks. Die Geschwindigkeit des zunächst langsamen Zurückfahrens der einen Formwalze richtet sich nach der Type und der Querschnittsform des Werkstücks.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren des zunächst langsamen Zurückfahrens mindestens der einen Formwalze läßt sich die ünrundheit des gewalzten ringförmigen Werkstücks erheblich ver-

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mindern, beispielsweise von einem durchschnittlichen Wert von etwa 0,38 mm auf den sehr viel kleineren Wert von etwa durchschnittlich 0,018 mm. Das bedeutet eine spürbar bessere Annäherung an die ideale Kreisform des gewalzten Werkstücks.

Nachfolgend wird die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei stellen dar:

Fig. 1 schematisch die Seitenansicht einer

Walzmaschine zum Einwalzen eines Profils in die äußere Oberfläche eines ringförmigen Rohlings, sowie schematisch den Hydraulik-Kreis zum Betrieb der Maschine.,

Fig. 2 in vergrößertem Maßstab das Phänomen

der "bore ripple"-Marken in einem gewalzten Lagerring.

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Bei der in Fig. 1 schematisch dargestellten Formwalzraaschxne sind zwei Formwalzen 2 und 4 vorgesehen, zwischen denen sich der zu bearbeitende Rohling 6, beispielsweise ein Lagerring, befindet. Der Rohling 6 ist auf einem Dorn 8 gelagert, der zweckmäßig zweiteilig ausgebildet ist, wie dies im einzelnen in der gleichzeitig eingereichten deutschen Patentanmeldung P 25 33 484.3 beschrieben ist.

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

Zu beiden Seiten des Rohlings 6 sind weiterhin zwei Regelwalzen 22 und 24 derart einander diametral gegenüber liegend angeordnet, daß die Verbindungsebene ihrer Achsen zur Verbindungsebene der Achsen der beiden Formwalzen 2 und 4 senkrecht verläuft. Diese beiden Regelwalzen 22 und 24 sorgen dafür, daß das fertige Werkstück 6' beim Walzvorgang nicht unrund, z.B. oval wird. Sie sind drehbar in einer Verstelleinrichtung gelagert, für die eine zweckmäßige Ausführungsform in der schon erwähnten DT-OS 2 208 515 näher beschrieben ist.

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

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Dadurch wird die Gewichtsdifferenz festgestellt zwischen dem vorhandenen Rohling 6 und einem angenommenen Bezugs- Rohling von Nominalgewicht. Nach Maßgabe dieser Gewichtsdifferenz wird während des Walzvorganges ein digitales oder analoges Ausgangssignal erzeugt. Nach dem Wiegen wird der Rohling 6 dann zur Durchführung des eigentlichen Wälzvorganges in die Maschine eingesetzt.

Um für das Walzen die Formwalze 4 zum Werkstück 6 hin zu verschieben, wird die Rückseite des Kolbens 14 mit Hydraulikflüssigkeit beaufschlagt. Diese wird über ein Umschaltventil zugeführt, welches so eingestellt ist, daß die Hydraulikflüssigkeit über zwei weitere Umschaltventile 30 und 32 zur Rückseite des Kolbens 14 gelangt. Die auf diese Weise erzeugte Vorschubbewegung des Kolbens 14 ist zunächst relativ schnell. Kurz bevor die Formwalze 4 zum Kontakt mit dem Rohling 6 kommt, wird jedoch die Geschwindigkeit der Vorschubbewegung des Kolbens herabgesetzt. Dazu wird das Ventil 30 so umgeschaltet, daß die Hydraulikflüssigkeit noch zusätzlich ein Zufluß-Regulierventil 34 durchläuft, welches eine Drossel enthält.

Während des Vorschubs des Kolbens 14 mit der Formwalze 4 wird die Vorschubbewegung mittels des Umsetzers 20 in ein Signal umgesetzt, das mit dem von der Wiegeeinheit 26 gelieferten Signal in einer Vergleichseinheit 36 verglichen wird. Sobald die Signale aus dem Umsetzer 2O und der Wiegeeinheit 26 übereinstimmen, schaltet die Vergleichseinheit 36 das Umschaltventil 28 um, so daß dann keine weitere Hydraulikflüssigkeit mehr zur Rückseite des Kolbens 14 strömen kann.

Nachdem die Formwalze 4 ihre vollständig vorgeschobene Position erreichte, hat, verbleibt sie für die Dauer einer bestimmten Verweilzeit in dieser Position. Das Ausmaß des Vorschubs der

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Formwalze 4 und auch die Dauer der Verweilzeit hängen dabei ab von der Gewichtsdifferenz zwischen dem zu bearbeitenden Rohling und dem nominalen Bezugs-Rohling.

Die beiden Regelwalzen 22 und 24 sind jeweils mit einem Kolben 38 bzw. 40 verbunden, der in einem Zylinder 42 bzw. 44 verschieblich ist. Während des Walzvorganges werden die Rückseiten der beiden Kolben 38 und 40 über ein Umschaltventil 46 mit Hydraulikflüssigkeit beaufschlagt. Dadurch werden die beiden Kolben 38 und 40 zum Rohling 6 bzw. Werkstück 6' hin gedrückt und die beiden Regelwalzen 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 maximale Vorschubstellung erreicht hat, wird zweckmäßig die Andruckkraft der Regelwalzen auf das Werkstück 6¹ erhöht. Die Regelwalzen können dann noch ggf. eine gewisse weitere Vorschubbewegung durchführen, bis schließlich auch sie in ihre Endlage gehen, die durch feste einstellbare Anschläge 56 definiert ist. Diese Maßnahme ist in größeren Einzelheiten in der gleichzeitig eingereichten deutschen Patentanmeldung P^- 25 33 485.4 näher erläutert.

Die Formwalze 4 verbleibt noch über die Dauer der Verweilzeit hinweg in der maximalen Vorschubstellung. Danach wird das Umschaltventil 28 so umgeschaltet, daß die Hydraulikflüssigkeit nunmehr zur Vorderseite des Kolbens 14 strömt und den Kolben mit der Formwalze 4 damit zum Zurückfahren bringt. Während des Rückfahrens der Formwalze 4 strömt die von der Rückseite des Kolbens 14 abfließende Hydraulikflüssigkeit wieder durch das Ventil 32 hindurch. Dieses ist nunmehr so eingestellt, daß es die Hydraulikflüssigkeit durch ein zusätzliches Drosselventil hindurch leitet. Mit dem Drosselventil 48 wird das Abströmen der Hydraulikflüssigkeit von der Rückseite des Kolbens 14 so ver-

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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 Werkstück 6* abgezogen werden würde, sich Störungen in der Form des Werkstücks ergeben können.

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

Die Fig. 2 zeigt am Beispiel eines Lagerringes ein hergestelltes Werkstück 6* im Schnitt. Die maximalen Verformungskräfte treten in den verformten und durch das Bezugszeichen 200 bezeichneten Gebieten auf. Als Ergebnis davon stellen sich entsprechende Deformationen in den gegenüber liegenden 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 Erfindung wird das Phänomen des Auftretens von "bore ripple"-Marken stark vermindert und in vielen Fällen sogar gänzlich vermieden.

-Patentansprüche-509886/0479

Claims

Patentansprüche

1.) Verfahren zum Walzen eines ringförmigen Werkstücks aus einem zylinderförmigen Rohling in einer Walzmaschine mit zwei Formwalzen und gegebenenfalls zwei Regelwalzen, wobei der Rohling zwischen den beiden Formwalzen angeordnet und zu dem Werkstück geformt wird, und wobei mindestens eine der Formwalzen eine Vorschubbewegung relativ zur anderen bis zu einer der benötigten Walztiefe entsprechenden Endstellung durchführt, eine bestimmte Verweilzeit lang in dieser Endstellung verbleibt und dann wieder zurückgefahren wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit des Zurückfahrens der mindestens einen Formwalze zunächst sehr langsam eingestellt wird, und zwar über eine Wegstrecke hinweg, die abhängt von dem größten Durchmesser des Spaltes zwischen den beiden Formwalzen während der Verweilzeit und dem endgültigen Wert des kleinsten Durchmessers des gewalzten ringförmigen Werkstücks.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch das zunächst langsame Zurückfahren der mindestens einen Formwalze die Unrundheit des gewalzten ringförmigen Werkstücks bis zu etwa 0,018 mm vermindert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit des zunächst langsamen Zurückfahrens der mindestens einen Formwalze nach Maßgabe der Type und Querschnittsform des Werkstücks eingestellt wird.

KRE/dm/so

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