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Verfahren zum Herstellen eines ringförmigen Teils aus
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einem Rohling und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens" Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines ringförmigen Teils aus einem
Rohling, der gestaucht und in einem Gesenk fertiggeschmiedet wird. Die Erfindung
betrifft auch eine Vorrichtung zur Darchführung des Verfahrens.
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Es ist bekannt, ringförmige Teile, wie z.B. Flansche, Tellerräder,
Bremsringe und dergleichen dadurch herzustellen, daß ein gestauchter Rohling in
ein Gesenk gebracht und dort geschmiedet wird. Weil auch der gestauchte Rohling
in der Regel noch nicht die Außenabmessungen des fertigen ringförmigen Teils aufweist,
muß beim Schmieden bzw.
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Schlagen im Gesenk ein erheblicher Teil des vorhandenen
Materials
nach augen gedrängt werden. Dabei ist Eas Werhältnis der im Gesenk aufbringbaren
Verformungskräfte zu der zu leistenden Fiießarbeit unginstigS so daß die für die
Verformung erforderliche Energie erheblich über der theoretisch erforderlichen oder
einer gegenüber diese in wünschenswerten Umfang auch vertretbaren Energie liegt.
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Ein weiterer Nachteil bei dem bekannten Verfahren ergibt sich daraus,
daß beim Schlagen im Gesenk stets ein Materialrest im mittleren Bereich des ringförmigen
Teils erhalten bleibt, der einen die Öffnung des Ringes schließenden Spiegel bildet
und anschließend entfernt werden muß. Auch das erfordert zusätzliche Energie und
zusätzlichen Arbeitsaufwand.
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Aufgabe der Erfindung ist es, den Energieverbrauch bei der Herstellung
geschmiedeter ringförmiger Teile zu verringern.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Rohling nach dem Stauchen
gelocht und aufgeweitet wird.
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Zum Aufweiten des gelochten Rohlings wird erheblich weniger Energie
benötigt, um die entsprechenden Materialmengen in die Außenbereiche des herzustellenden
Ringes zu bringen, weil die dabei aufzubringenden Verformungskräfte in einer Richtung
wirken, die senkrecht zu den beim Schmieden im Gesenk auftretenden Verformungskräften
wirkt.
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Durch Aufweiten kann der Rohling bereits zu einem ringförmigen Vorprodukt
verformt werden, dessen Gestalt im wesentlichen und wenigstens teilweise der Gestalt
des fertigen ringförmigen Teils entspricht. Die endgültige Umformung wird dann durch
Schlagen im Gesenk vorgenosmen
und benötigt nur einen vergleichsweise
geringen Energie-und Arbeitsaufwand. Hinzu kommt, daß durch Lochen und Aufweiten
bereits eine durchgehende Öffnung im ringförmigen Vorprodukt geschaffen wurde, bei
der ein später zu entfernender Spiegel fehlt. Dadurch wird ein Arbeitsgang vereinfacht.
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Das Aufweiten des Rohlings kann auf. einfache Weise und vorteilhaft
dadurch erfolgen, daß der Rohling durch Walzen aufgeweitet wird.
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Zum Aufwalzen gelochter Rohlinge, die auf einem Walzdorn gehalten
sind, sind Vorrichtungen mit einer Tellerwalze bekannt, deren Abstand zum Walzdorn
veränderlich ist, wobei Zentrierrollen zum Richten des entstehenden Ringes vorgesehen
sind. Derartige Vorrichtungen werden auch Ringwalzwerke genannt. Auf ihnen lassen
sich Ringe mit hoher Präzision und eng tolerierten Hauptabmessungen herstellen.
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Dazu sind allerdings neben der Tellerwalze und dem Walzdorn, deren
Walzspalt die Stärke des Ringes bestimmt, auf die Stirnflächen des Ringes einwirkende
Kegelwalzen angeordnet, die die Höhe des Ringes bestimmen. Die Kinematik eines solchen
Ringwalzwerkes erfordert eine sehr genaue Steuerung einerseits des Walzspaltes zwischen
Tellerwalze und Walzdorn und andererseits der Zentrierarme sowie schließlich auch
des Walzspaltes zwischen den Kegelwalzen.
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Dazu sind verschiedene Steuerungen und Anordnungen bekanntgeworden,
die jedoch für den vorliegenden Zweck keine 3edeutung haben, weil der lediglich
aufzuweitende Rohling anschließend im Gesenk weiterbearbeitet wird.
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Eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Vorrichtung
insbesondere zum Aufwalzen gelochter
Rohlinge, die auf einem Walzdorn
gehalten sind, mit einer Tellerwalze, deren Abstand zum Walzdorn versnderlich ist,
wobei Zentrierrollen zum Richten des entstehenden Ringes vorgesehen sind, ist dadurch
gekennzeichnet, daß zwei der Tellerwalze zugeordnete in einem P;aschinengestell
gelagert te Walzdorne vorgesehen sind, deren Achsen im wesentlichen in einer Ebene
mit der Achse der Tellerwalze angeordnet sind, daß die Tellerwalze in Richtung auf
jeden dar Walzdorne verschieblich im Maschinengestell angeordnet ist und daß die
den Walzdornen zugeordneten Zentrierrollen auf einem Zentrierarm gehalten sind,
der auf der Tellerwalze bzw. deren Welle drehbar gelagert und am Maschinengestell
abgestützt ist.
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Bei dieser Vorrichtung ist einerseits auf die Anordnung von Kegelwalzen
verzichtet worden und andererseits die Anordnung der zum Aufweiten des Rohlings
erforderlichen Teile so gewählt, daß die Vorrichtung selbst einfach und kornpakt
und so aufgebaut ist, daß sie nicht mehr stationär und auf einem Fundament, sondern
als tragbare Einheit eingesetzt werden kann, die leicht umgesetzt und bei Bedarf
z.B. neben einem Gesenkharnmer angebracht werden kann. Als Energiequelle ist lediglich
z.B. ein tlektroanschluß erforderlich.
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Weil die Anforderungen an die Genauigkeit nicht besonders groß sind,
fehlt außer den Kegelwalzen auch eine der üblicherweise bei Ringwalzwerken vorgesehenen
zwei Zentrfcrrollen für die Führung des Ringes.
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Andererseits sind zwei Walzdorne mit zugeordneten Zentrierarmen vorgesehen,
gegen die jeweils die verstellbare Tellerwalze
arbeiten kann. Dadurch
kann jeweils mit einem Walzdorn gewalzt werden, während der andere Walzdorn abkühlen
kann oder für den Werkstückwechsel zur Verfügung steht.
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Zweckmäßig wird die Tellerwalze bzw. deren Lagerung auf einem Schlitten
angeordnet, der zum Verstellen und Fuhren der Tellerwalze zwei parallele beidseits
der Tellerwalze bzw. deren Achse angeordnete Zylinder aufweist, denen am Maschinengestell
befestigte Kolben zugeordnet sind und die doppeltwirkende hydraulische Schubkolbengetriebe
bilden. Durch eine entsprechende Steuerung kann die Tellerwalze gegen den einen
oder den anderen Walzdorn verschoben werden und mit diesem zusammen den Walzspalt
bilden.
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Es ist vorteilhaft, wenn die Tellerwalze einen auswechselbaren Walzenmantel
aufweist, der auf einer mit einer angetriebenen Königswelle verbundenen Hülse gehalten
ist, die auch die Lagerung für den Zentrierarm trägt. Das ermöglicht nicht nur einen
im wesentlichen konzentrischen AuSbau von Tellerwalze, Lagerung und Antrieb innerhalb
des Schlittens, sondern läßt auch zu, daß die gesamte Baueinheit bei Abnutzung oder
bei Änderung des Produktionsprogrammes schnell ausgewechselt wird.
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In manchen Fällen ist es auch wunschenswert, nur den Mantel der Tellenfalze
auszuwechseln oder zu ersetzen.
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Dazu ist es zweckmäßig, wenn die Zentrierrolleneinheit leicht lösbar
mit der Tellerwalzeneinheit verbunden und.
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über diese am Schlitten gelagert ist. Dann braucht namlich beim Wechsel
des Mantels der Tellerwalze lediglich die Zentrierrolleneinheit abgenommen zu werden,
um die Tellerwalze leicht zugänglich zu machen.
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Die Abstixtsung des Zentrierarms am Maschinengestell kann mit Hilfe
eines am Schlitten abgestützten Stützarms erfolgen. Zur Einstellung der Zentrierrollen
sollte der Stützarm gelenkig mit einer Kolbenstange eines gelenkig am Schlitten
gelagerten doppeltwirkenden Schubkolbengetriebes verbunden sein, über das die erforderlichen
Stellkräfte aufgebracht werden.
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Um den Aufwand für die Steuerung zur Einstellung der Zentrierrollen
gering zu halten, ist es vorteilhaft, wenn der Stützarm federnd am Schubkolbengetriebe
oder am Maschinengestell abgestützt ist, und dadurch die arbeitende Zentrierrolle
in bestimmtem Umfang nachgiebig auf die von dem gewalzten Ring übertragenen Kräfte
reagieren kann.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel
darstellenden Zeichnung erläutert; es zeigen: Fig. 1 eine Gegenüberstellung eines
Querschnittes eines Bremsringes, der einerseits nach einem herkömmlichen und andererseits
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde, Fig. 2 einen Schnitt durch
eine erfindungsgemäße Vorrichtung in Richtung II-II durch den Gegenstand nach Fig.
3, Fig. 3 eine Draufsicht, teilweise geschnitten, auf den Gegenstand nach Fig. 2,
Fig. 4 eine Ansicht in Richtung IV auf den Gegenstand nach - Fig. 2.
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Der in Fig. 1 auf der linken Seite dargestellte Bremsring 1 wurde
aus einem gestauchten Rohling durch Schlagen in einem Gesenk hergestellt. Der Bremsring
1 weist einen T-förmigen Querschnitt mit einem T-Steg und einem den Mantel des Ringes
bildenden T-Gurt 3 auf. Nach dem Schlagen im Gesenk weist das Werkstück außerdem
einen die innere Öffnung 4 des Ringes verschließenden Spiegel 5 sowie einen Außengrat
6 auf, die nachträglich entfernt werden müssen. Während des Schlagens im Gesenk
muß das ursprünglich im mittleren Bereich des Werkstückes befindliche Material in
den äußeren Bereich verdrängt werden, um den T-Steg 2 und den T-Gurt 3 zu bilden.
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Der auf der rechten Seite der Fig. 1 dargestellte Bremsring wurde
ebenfalls aus einem gestauchten Rohling hergestellt, der allerdings zunächst gelocht
und dann durch Walzen aufgeweitet und schließlich im Gesenk geschlagen wurde. Man
erkennt, daß der Spiegel und auch der Grat bis auf einen unbedeutenden Rest fehlen.
Weil das Material des Rohlings bereits durch das Walzen aus dem mittleren Bereich.
in den äußeren Bereich des Werkstückes gedrängt wurde, kann die Schlagarbeit im
Gesenk auf das Umformen des ringförmigen Vorproduktes in die gerünschte Form beschränkt
bleiben. Dadurch wird nicht nur beim Schlagen im Gesenk, sondern auch zum Aufweiten
des Rohlings erheblich weniger Energie verbraucht. Außerdem wird der Materialaufwand
wegen des erheblich kleineren Gratanteils stark reduziert.
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Die in den Figuren 2 - 4 dargestellte Vorrichtung weist ein transportables
Gestell 7 mit einem Tisch 8 auf, unter dem zwei Hülsen 9, 10 befestigt sind. Die
hohlen Hülsen 9, 10 besitzen innen Lager 11 für frei drehbare Buchsen 12 mit einer
zur Tischoberseite hin offenen Ausnehmung 13,
in der bzw. in denen
die Tiachoberfläche überragende Walzdorne 14, 15 gehalten sind. Die Walzdorne 1los,
15 sind mit Hilfe von Schrauben 16, die sich durch die buchse 12 bis in die Ausnehmung
13 bzw. eine am Boden der Walzdorne 14 bzw. 15 befindliche Gewindebohrung 17 erstrecken.
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Beidseits der Ebene 18, in der die Achsen der Walzdorne 14, 15 angeordnet
sind, erstrecken sich parallel zur Ebene 18 Kolbenstangen 19, 20, deren jeweilige
Enden am Gestell 7 befestigt sind. Die Kolbenstangen 19, 20 tragen in ihrem mittleren
Bereich je einen Kolben 21, der von einem beidseitig abgedichteten Zylinder 22 umgeben
ist.
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Dadurch bilden die Zylinder 22 mit den Kolben 21 doppeltwirkende Schubkolbengetriebe.
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Die Zylinder 22 bzw. 23 sind Teile eines Schlittens 24, an dessen
Außenseiten sie angeordnet sind. Durch Beaufschlagen der zwischen den Zylindern
22 bzw. 23 und den zugeordneten Kolben 21 gebildeten jeweiligen Arbeitsräume kann
der Schlitten 24 in Richtung auf die Walzdorne 14 bzw. 15 verschoben werden.
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Der Schlitten 24 trägt eine sich parallel zur Achse der Walzdorne
erstreckende Hülse 25, die sich ungefähr bis zur Oberseite des Tisches 8 erstreckt.
Iu der Hülse 25 ist eine Buchse 26 befestigt, die an ihrem oberen den Tisch 8 überragenden
Ende eine Abstufung 27 für ein Pendelrollen-Lager 28 aufweist, an dem eine weitere
mehrfach abgestufte Hülse 29 abgestützt und drehbar gelagert ist.
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Die Hülse 29 besitzt einen unmittelbar über der Tischoberfläche angeordneten
Flansch 30 mit einer konisch abgeschrägten UnfangsSläche 31, die als Widerlager
für einen oder mehrere Keile 32 dient, mit denen eine Tellerwalze 33 am Flansch
30 bzw. an der Hülse 29 festgelegt wird.
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Die Keile 32 werden mit Hilfe eines Ringes 34 angezogen, der durch
Schrauben 35 gegen die rückseitige Stirnfläche 36 des Flansches 30 und der Rückseite
37 der Keile 32 spannbar ist.
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Die auf diese Weise mit dem Schlitten 24 verbundene Tellerwalze 33
kann somit gegen jeweils einen der Walzdorne 14 bzw. 15 verschoben werden, um gegen
diesen Walzdorn zu walzen. Die Tellerwalze 33 wird angetrieben von einem Motor 38
mit angeflanschtem Getriebe 39, die über eine Flanschverbindung 40 unten am Schlitten
24 befestigt sind und eine Königswelle 41 antreiben, die sich durch die Buchse 26
bis in die Hülse 29 erstreckt und dort mit ihrem konisch zulaufenden Ende 42 in
einer entsprechend ausgebildeten Öffnung der Buchse 29 mit Hilfe einer auf ein Gewindeende
43 der Königswelle 41 aufgedrehten und an der äußeren Stirnfläche 44 der Buchse
29 abgestützten Mutter 45 gehalten ist. Die Königswelle 41 besitzt im Bereich der
Flanschverbindung 40 einen Bund 46, mit dem sie sich auf einem Lager 47 abstützt,
das am unteren Ende der Buchse 26 in einer dort angeordneten Stufenbohrung 48 angebracht
ist.
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Wie ersichtlich, lassen sich die bisher beschriebenen Teile auf einfache
Weise voneinander lösen und dadurch gegebenenfalls gegen andere auswechseln.
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Zur Begrenzung der Verschiebung des Schlittens 24 und damit der Tellerwalze
33 sind an den Hülsen 9, 10 für die Walzdorne 14, 15 jeweils auf der dem Schlitten
24 gegenüberliegenden Seite. verschiebliche Keile 49 angeordnet, die mit Keilflächen
50 entsprechender Abschrägung am Schlitten 24 zusammenwirken. Die Keile 49 sind
jeweils auf einer Spindel 51 und in einer Ausnehmung 52 gehalten.
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Durch Verdrehen der Spindel 51 werden die jeweiligen Keile 49 verschoben
und damit der Abstand der Tellerwalze 33 von dem betreffenden Walzdorn 14 bzw. 15
eingestellt.
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Wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich, besitzt die Buchse 29 eine
an ihrer Stirnfläche 44 endende Stufe 53, an der Lager 54, 55 gehalten sind, die
einen Zentrierarm 56 tragen, der dadurch auf der Buchse 29 frei drehbar ist und
an dessen bezüglich der Königswelle 41 diametral einander gegenüberliegenden Enden
Zentrierrollen 57, 58 angeordnet sind, die etwa die gleiche Höhe wie die Walzdorne
14 bzw. 15 besitzen und unmittelbar über der Tischoberfläche enden. Die Zentrierrollen
57, 58 dienen zur Führung jeweils eines zwischen der Tellerwalze 33 und einem Walzdorn
14 bzw. 15 gewalzten Ringes.
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Damit die entsprechenden Führungskräfte von den Zentrierrollen 57,
58 aufgebracht werden können, besitzt der Zentrierarm 56 einen Stützarm 59, der
über einen Gleitstein 60 mit der Kolbenstange 61 eines bei 52 schwenkbar am Schlitten
24 gelagerten doppeltwirkenden Schubkolbengetriebes 63 verbunden ist. Die Kolbenstange
61 besitzt einen Bund 64 als Widerlager für eine die Kolbenstange 61 umgebende Schraubenfeder
65, die am Schubkolbengetriebe 63 abgestützt ist.
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Zur Versorgung und Steuerung der Schubkolbengetriebe 21, 22, 23 bzw.
63 sind am Geste]l 7 eine Hydraulikpumpe 66 und ein Schaltkasten 67 angeordnet,
von denen jeweils Leitungen zu den Arbeitsräumen der Schubkolbengetriebe führen.
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