DE2930594A1

DE2930594A1 - Kaltwalzverfahren und kaltwalzmaschine

Info

Publication number: DE2930594A1
Application number: DE19792930594
Authority: DE
Inventors: Hans Krapfenbauer
Original assignee: FA ERNST GROB; GROB ERNST FA
Current assignee: Ernst Grob AG
Priority date: 1978-09-08
Filing date: 1979-07-27
Publication date: 1980-03-20
Also published as: US4307592A; DE2930594C2; CH631372A5

Description

Firma

Ernst Grob CH-8708 Mannedo^f

Kaltwalzverfahren und Kaltwalzmaschine

030012/0617

Patentanwalt· DIpI.-Ing. E. Ector DIpI.-Ing. K.

• Mlnchen4O, E

- Y-

Firma Ernst Grob, CH-8708 Männedorf

Kaltwalzverfahren und Kaltwalzmaschine

Die Erfindung betrifft ein Kaltwalzverfahren nach dem Oberbegriff des Anspruch 1 und eine Kaltwalzmaschine zur Durchführung dieses Verfahrens nach dem Oberbegriff des Anspruch 3·

Ein ähnliches Verfahren und eine Kaltwalzmaschine mit kontinuierlichem oder intermittierendem Rotationsantrieb des Werkstücks ist in der Deutschen Patentschrift 1 01.6 222 beschrieben. Beim kontinuierlichen Antrieb dreht sich das Werkstück auch während des Walzeneingriffs. Beim intermittierenden Antrieb steht die Drehbewegung des Werkstücks während des Walzeneingriffs still.

Der kontinuierliche Antrieb hat den Vorteil, dass grosse Winkelgeschwindigkeiten möglich sind, weil keine Massenbeschleunigungskräfte auftreten. Ferner ist es vorteilhaft, dass durch einfaches Umstecken von Wechselzahnrädern die Zähnezahl am Werkstück geändert werden kann. Nachteilig ist allerdings die nicht immer ausreichende Genauigkeit, weil eine unerwünschte Abwälzbewegung zwischen Werkstück und Walze stattfindet.

Beim intermittierenden Antrieb mittels eines malteserkreuzähnlichen Mechanismuses ist der Vorteil vorhanden, dass wegen des Werkstückstillstandes beim Walzenangriff die Genauigkeit gross ist. Nachteilig ist, dass durch den ungünstigen Geschwindigkeitsverlauf hohe Massenbeschleunigungskräfte auftreten, weshalb nur niedrige Geschwindigkeiten möglich sind. Zudem kann die hohe

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Genauigkeit nur erreicht werden, wenn für jede Zähnezahl eine besondere malteserkreuzähnliche Teilplatte verwendet wird, die sehr teuer ist und deren Austausch zeitraubend ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des kontinuierlichen Antriebs und des intermittierenden Antriebs möglichst weitgehend zu vermeiden, d.h., die Erzielung hoher Genauigkeit bei hoher Arbeitsgeschwindigkeit und einfaches Umstellen von einer Zähnezahl auf eine andere zu ermöglichen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren entsprechend Anspruch 1 und eine Vorrichtung entsprechend Anspruch 3 vorgeschlagen.

Die Drehbewegung des Werkstückes wird dabei pulsierend gestaltet, so dass es während des Walzeneingriffes nur eine sehr langsame und geringe Drehbewegung durchführt, die sogar bis zum Stillstand reduziert sein kann, was die Genauigkeit erheblich steigert. Andererseits sind wegen des sinusartigen Verlaufs des Drehgeschwindigkeit-Zeit-Diagramms die auftretenden Massenbeschleunigungskräfte weniger gravierend, so dass mit relativ hoher Geschwindigkeit gearbeitet werden kann. Schliesslich lässt sich bei dieser Antriebsweise durch Umstecken von Wechselzahnrädern oder elektronische Tourenzahlsteuerung einfach und schnell von einer Zahnung auf eine andere umstellen, wobei nur noch die Exzentrizität des Exzenters zu ändern ist, was ebenfalls einfach und billig ist.

Vorteilhaft wird erfindungsgemäss ein Schneckenradgetriebe für den Antrieb verwendet, dessen Schnecke in einem Schlitten drehbar gelagert ist und drehend angetrieben ist. Der Schlitten selbst kann durch einen geeigneten Exzenter entlang der Schnekkenachse hin und her bewegt werden, was zur Folge hat, dass die Antriebswirkung der Schnecke auf das Schneckenrad je nach der Bewegungsrichtung und Bewegungsgeschwindigkeit des Schlittens verschieden ist. Beim Verschieben des Schlittens entgegen der Drehrichtung des Schneckenrades kann die Antriebswirkung der Schnecke stark reduziert bzw. vorübergehend ganz aufgehoben werden, während beim Rücklauf des Schlittens in der anderen

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Richtung das Schneckenrad zusätzlich beschleunigt wird.

Als Exzenter kann sowohl eine Scheibe als auch eine Kurbel dienen, wobei der Hub durch einfachen Austausch des .Exzenters oder durch Verstellen des Kurbelzapfens erfolgen kann.

Die iärfindung soll nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise näher besprochen werden. Es zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Schaubild von beweglichen Teilen einer erfindungsgemässen Kaltwalzmaschine ohne deren Rahmen, Pig. 2 eine schematische Draufsicht auf den Exzenter und den Schlitten,

Fig. 3 Drehgeschwindigkeit-Zeit-Diagramme der herkömmlichen kontinuierlichen und intermittierenden Drehantriebe, und

Fig. 4 zwei Drehgeschwindigkeit-Zeit-Diagramme einer erfindungsgemässen Kaltwalzmaschine.

Die Maschine nach Fig. 1 und 2 hat in einem nicht gezeichneten Rahmen zwei Walzköpfe 10 und 11, in denen je eine Walze 100 bzw. 110 drehbar gelagert ist. Die Walzköpfe 10,11 sind über Gelenkwellen 12 bzw. 13 von einer als Antriebskasten 14 dargestellten Motor-Getriebe-Einheit gegensinnig synchron mit gleicher Drehzahl so antreibbar, dass die Walzen 100, 110 gleichzeitig am Werkstück 20 an- bzw. darin eingreifen. Die Walzköpfe 10,11 können zum Werkstück 20 zugestellt werden um die Eingrifftiefe der Walzen 100, 110 einzustellen.

Das Werkstück 20 ist in einer Einspannvorrichtung 21 gehalten. Die Einspannvorrichtung 21 ist im nicht gezeichneten Rahmen im Sinne der Pfeile 22 drehbar und im Sinne der Pfeile 23 axial verschiebbar gelagert, wobei beide Bewegungen auf den Walzkopfantrieb (siehe Antriebsblock 14) abgestimmt sind.

Auf der Einspannvorrichtung 21 sitzt drehfest das Schneckenrad 24, das von der Schnecke 25 angetrieben wird. Der Antrieb der Schnecke 25 ist, wie durch die strichpunktierte Linie 26 angedeutet ist mit dem Antrieb (Antriebskasten 14) so abgestimmt, dass das Werkstück 20 der Profilteilung entsprechend gedreht wird. Dies kann mechanisch (z.B. mit Wechselgetriebe) oder elektrisch (z.B. mit Synchronmotor oder mit Asynchron-bzw. Schleifringmotor und Tachogenerator bzw. Winkelschrittgeber)

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erfolgen. "

Die Schnecke 25 ist in einem Schlitten 27 gelagert, der in einer Führung 28 in Richtung des Doppelpfeiles 29 durch den Exzenter 30 verschieblich ist. Die Führung 28 und das nicht gezeichnete Lager des Exzenters 30 sind in nicht gezeigter Weise mit der ßinspannvorrichtung 21 in Richtung des Pfeiles 23 verschiebbar verbunden.

Der Zapfen 31 des Exzenters 30 ist aus Gründen der Uebersicht zu lang und ohne Gleitstein in den Schlitz 32 des Schlittens 27 eingreifend gezeichnet.

Der Exzenter 30 dreht sich mit der gleichen Tourenzahl, wie die Walzköpfe 10,11. Die Synchronisation ist durch die strichpunktierte Linie 33 angedeutet. Allgemein dreht sich der Exzenter 30 mit der Tourenzahl der Walzköpfe 10,11 multipliziert -mit der Anzahl Walzen 100,110 (hier je eine) pro Walzkopf 10 bzw .11.

Der Hub des Schlittens 27 ist so bemessen, dass die Exzentrizität e des Exzenters 30 der Formel e =-^"ist, wobei d der Teilkreisdurchmesser des Schneckenrades 24 und ζ die Zähnezahl (Profilrippenzahl) des Werkstücks bedeutet.

Soll die Maschine von einer Zähnezahl auf eine andere umgestellt werden, so ist einerseits die Tourenzahl der Schnecke 25 und andererseits die Exzentrizität anzupassen.

Die Tourenzahl der Schnecke 25 kann mechanisch durch Umstekken von Wechselzahnrädern oder elektrisch durch Tourenzahlanpassung erfolgen.

Die Exzentrizität kann vorzugsweise durch Exzenteraustausch erfolgen.

Die dargestellte Maschine kann in herkömmlicher Weise mit kontinuierlichem Werkstückantrieb (Kurve K in Fig. 3) arbeiten, wenn der Exzenter 30 nicht angetrieben wird, was die eingangs genannten Nachteile hat, aber eine sehr viel höhere Arbeitsgeschwindigkeit als bei der bekannten intermittierenden Arbeitsweise (Kurve I in Fig. 3) ermöglicht.

Wird die Maschine nach dem erfindungsgemässen Verfahren

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mit laufendem Exzenter 30 betrieben, so ergibt sich für die Drehgeschwindigkeit des Werkstückes 20 die Kurve P der Pig. 4, wobei die Walzen 100, 110 im unteren Umkehrbereich W am Werkstück 20 angreifen, wenn das Werkstück fast still steht.

In vielen Fällen genügt ein flacherer Kurvenverlauf (Kurve P¹ in Fig. 4), bei dem das Werkstück 20 nie still steht. Dann kann mit einer geringeren Exzentrizität des Exzenters 30 nach der Formel e^lT S^earbeitet werden.

Es gilt somit für die Exzentrizität die Formel e ~2"z worin e die Exzentrizität des Exzenters 30, d der Teilkreisdurchmesser des Schneckenrades 24, und ζ die Zähnezahl des Werkstückes 20 ist.

In diesem Falle ist eine höhere Arbeitsgeschwindigkeit möglich, als wenn das Werkstück momentan zum Stillstand gelangen würde.

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Bei diesem Kalzwalzverfahren wird das Werkstück (20) entlang seiner Achse vorgeschoben und pulsierend nach sinusartigem Drehgesehwindigkeits-Zeit-Diagramm gedreht, während seine Oberfläche durch in Walzköpfen (10,11) sitzende Walzen (100,110) in schlagartigen EinzelwalzVorgangen bearbeitet wird. Jeder Walzenangriff erfolgt, wenn die Drehgeschwindigkeit des Werkstückes (20) im unteren Umkehrbogenbereich des Diagramms ist*

Die Kaltwalzmaschine weist zum Drehen des Werkstückes (20) mit seiner Einspannvorrichtung (21 ) ein auf Letzterer (21 ) sitzendes Schneekenrad (24) und eine zugehörige Schnecke (25) in einem Schlitten (27) auf. Der Schlitten (27) wird von einem •Exzenter (30) hin und her bewegt (29), wodurch die Wirkung der Schnecke (25) auf das Schneckenrad (24) überlagert wird und der sinusartige Drehgeschwindigkeitsverlauf als Funktion der Zeit entsteht.

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Claims

Patentansprüche

Verfahren zum Herstellen eines gerade oder schräg verlaufende Profile aufweisenden Werkstückes durch Kaltumformung, bei welchem das Werkstück entlang seiner Achse verschoben und um dieselbe diskontinuierlich gedreht und von aussen mit ringartig profilierten Walzen bearbeitet wird, wobei mit jeder Walze in auf die Profilteilung, und die Werkstückbewegung abgestimmter rascher Folge schlagartige Einzeiwalzvorgänge im gleichen und hauptsächlich in Profillängsrichtung verlaufenden Richtungssinne durchgeführt werden, so dass mit der gleichen Walze aufeinanderfolgend geführte Einzelwalzvorgänge auf einer durch die Werkstückbewegung bestimmten schraubenlinienförmigen Zone der Werkstückoberfläche aneinandergereiht werden, und in Profillängsrichtung aufeinanderfolgende Einzelwalzvorgänge sich hinsichtlich ihres Angriffs am Werkstück überdeckend geführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (20) so gedreht wird, dass sein Drehgeschwindigkeits-Zeit-Diagramm (P;P¹) sinusartig verläuft und jeder Einzelwalzvorgang im Bereich eines unteren Umkehrbogens (W) dieses Diagramms (PjP') erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Augenblick des tiefsten Eingriffs der betreffenden Walze (100; 110) ins Werkstück (20) das Werkstück (20) stillsteht.
3. Kaltwalzmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit wenigstens einem umlaufend antreibbaren Walzkopf (10;11), in welchem wenigstens eine Walze (100; 110) drehbar gelagert ist, sowie mit synchronisierten Antrieben (14;22-33) für Walzköpfe (10;11) und Werkstück (20), dadurch gekennzeichnet, dass im Werkstückantrieb (22-33) ein mehrgliedriges Getriebe (24-32) vorgesehen ist, das ein kraftübertragendes Glied (25) enthält, dessen Drehbewegung durch eine oszillierende Bewegung überlagert ist. ₀₃001 2/061 7
4. Kaltwalzmaschine nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, dass im genannten Getriebe (24-32) eine ein Schneckenrad (24) antreibende Schnecke (25) durch einen Exzenter (30) entlang ihrer Achse oszillierend bewegbar vorgesehen ist.
5. Kaltwalzmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnecke (25) in einem durch den Exzenter (30) verschiebbaren Schlitten (27) gelagert ist.
6. Kaltwalzmaschine nach einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitten (27) während jedes Walzenumlaufes einen vollen Zyklus durchführt.
7. Kaltwalzmaschine nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Exzentrizität des Exzenters (30) kleiner bis gleich dem durch die doppelte Zähnezahl des Werkstückes (20) dividierten Teilkreisdurchmesser des Schneckenrades (24) ist, und dass die Drehzahl des Exzenters (30) gleich der mit der Anzahl Walzen (100 bzw. 110) multiplizierten Drehzahl der Walzköpfe (10;11) ist.

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