DE2930594C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Kaltwalzmaschine zur Durchführung dieses Verfahrens nach dem Oberbegriff des Anspruchs 3.

Ein derartiges Verfahren und eine Kaltwalzmaschine mit kontinuierlichem oder ungleichmäßigem (intermittierendem) Rotationsantrieb des Werkstückes zählt bereits zum Stand der Technik (DE-PS 10 16 222). Bei kontinuierlichem Antrieb dreht sich das Werkstück auch während des Walzeneingriffs. Beim ungleichmäßigen (intermittierenden) Antrieb steht die Drehbewegung des Werkstückes während des Walzeneingriffs still.

Der kontinuierliche Antrieb weist den Nachteil nicht ausreichender Genauigkeit auf, da eine unerwünschte Abwälzbewegung zwischen Werkstück und Walze stattfindet. Der ungleichmäßige (intermittierende) Antrieb, der hohe Genauigkeit erbringt, ist insofern nachteilig, als durch den ungünstigen Geschwindigkeitsverlauf hohe Massenbeschleunigungskräfte auftreten, weshalb nur niedrige Geschwindigkeiten möglich sind. Zudem kann die hohe Genauigkeit nur erreicht werden, wenn für jede Zähnezahl eine besondere malteserkreuzähnliche Teilplatte verwendet wird, welche sehr teuer und im Austausch zeitraubend ist.

Der Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der Antriebsart mit ungleichmäßiger Drehung auf einfache Weise zu beheben, ohne jedoch dabei die Nachteile des kontinuierlichen Antriebs in Kauf nehmen zu müssen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Werkstück mit einem zeitlich sinusförmigen Drehgeschwindigkeitsverlauf gedreht wird und jeder Einzelwalzvorgang im Zeitbereich des Minimums der Drehgeschwindigkeit erfolgt. Aus der CH-PS 4 35 187 ist es bei Profilwalzmaschinen bekannt: Die Massenkräfte durch einen Kurbeltrieb für die hin- und hergehenden Walzwerkzeuge niedrig zu halten, da der Kurbeltrieb einen sinusförmigen Geschwindigkeitsverlauf ergibt.

Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, daß auf einfache Weise, nämlich durch einen sinusförmigen zeitlichen Verlauf der Drehgeschwindigkeit des Werkstückes die Nachteile der beiden eingangs genannten bekannten Antriebsarten vermieden werden. Wegen des sinusartigen Verlaufs des Drehgeschwindigkeit- Zeit-Diagramms sind die auftretenden Massenbeschleunigungskräfte in vorteilhafter Weise reduziert, so daß mit relativ hoher Geschwindigkeit gearbeitet werden kann. Darüber hinaus ist bei dieser Antriebsweise durch Umstecken von Wechselzahnrädern oder Tourenzahlensteuerung eine einfache und schnelle Umstellung von einer Zahnung auf eine andere möglich, wobei nur noch die Exzentrizität des Exzenters zu ändern ist, was ebenfalls einen geringen Zeit- und Kostenaufwand erfordert.

Vorteilhafterweise wird erfindungsgemäß ein Schneckenradgetriebe für den Antrieb verwendet, dessen Schnecke in einem Schlitten drehbar gelagert ist und drehend angetrieben wird. Der Schlitten selbst kann durch einen entsprechenden Exzenter entlang der Schneckenachse hin- und herbewegt werden, was zur Folge hat, daß die Antriebswirkung der Schnecke auf das Schneckenrad je nach der Bewegungsrichtung und Bewegungs­ geschwindigkeit 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 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 Erfindung 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,

Fig. 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) erfolgen.

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

Der Zapfen 31 des Exzenters 30 ist aus Gründen der Übersicht 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 z die Zähnezahl (Profilrippenzahl) des Werkstückes 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 mechanische durch Umstecken 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 mit laufendem Exzenter 30 betrieben, so ergibt sich für die Drehgeschwindigkeit des Werkstückes 20 die Kurve P der Fig. 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 P′ in Fig. 4), bei dem das Werkstück 20 nie still steht. Dann kann mit einer geringeren Exzentrizität des Exzenters 30 nach der Formel e < gearbeitet werden.

Es gilt somit für die Exzentrizität die Formel e worin

e die Exzentrizität des Exzenters 30,
d der Teilkreisdurchmesser des Schneckenrades 24, und
z die Zähnezahl des Werkstückes 20 ist.

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

Claims (6)

1. Verfahren zum Herstellen eines gerade oder schräg verlaufende Profile aufweisenden Werkstückes durch Kaltumformung, bei welchem das Werkstück entlang seiner Achse verschoben und um dieselbe ungleichmäßig gedreht und von außem mit ringartig profilierten Walzen bearbeitet wird, wobei mit jeder Walze in auf die Profilteilung und die Werkstückbewegung abgestimmter rascher Folge schlagartige Einzelwalzvorgänge im gleichen und hauptsächlich in Profil­ längsrichtung 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 Angriffes am Werkstück überdeckend geführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück (20) mit einem zeitlich sinusförmigen Drehge­ schwindigkeitsverlauf gedreht wird und jeder Einzelwalzvorgang im Zeitbereich des Minimums der Drehgeschwindigkeit erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Minimum der Drehgeschwindigkeit die Drehgeschwindigkeit Null gewählt wird.

3. Kaltwalzmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit mindestens einem umlaufend antreibbaren Walzkopf (10; 11), in welchem mindestens eine Walze (100; 110) drehbar gelagert ist, mit synchronisierten Antrieben (14; 22-33) für die Walzköpfe (10; 11) und das Werkstück (20), dadurch gekennzeichnet, daß dem Werkstückdrehantrieb eine Zusatzdrehung mit sinusförmigem Geschwindigkeitsverlauf überlagerbar ist.

4. Kaltwalzmaschine nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch ein mehrgliedriges Getriebe (24-32) zur Erzielung der Zusatzdrehung, bei welchem eine ein Schneckenrad (24) antreibende Schnecke (25) vorgesehen ist, die durch einen Exzenter (30) entlang ihrer Achse oszillierend bewegbar 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 Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitten (27) während jedes Walzenumlaufs einen vollen Zyklus durchführt.