DE4104751A1 - Verfahren zur herstellung rotationssymmetrischer werkstuecke und anordnung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von rotationssymmetrischen Werkstücken wie Rädern oder Riemen­ scheiben aus spanlos verformbarem Material, bei dem ein Werkstück-Rohling durch ein am Umfang angreifendes rota­ tionssymmetrisches Werkzeug verformt wird, sowie eine Vor­ richtung zur Durchführung des Verfahrens.

Es sind eine Reihe von Verfahren zur Herstellung derartiger Räder oder Riemenscheiben bekannt. Generell ist bei diesen Verfahren wichtig, daß der Materialbedarf möglichst mini­ miert wird. So ist beispielsweise aus der EP-A 02 04 032 ein Verfahren bekannt, bei dem der Außenrandbereich des Schei­ benrohlings zunächst aufgestaucht, danach gespalten und schließlich in mehreren Schritten profiliert wird.

Für die Durchführung der einzelnen Verfahrensschritte werden rotationssymmetrische Werkzeuge benutzt, die entsprechend ihrer Aufgabe profiliert sind. So besitzen beispielsweise Stauchwerkzeuge ein ebenes Umfangsprofil oder zur Herstel­ lung von Poly-V-Riemenscheiben ein Umfangsprofil mit mehreren nebeneinanderliegenden Keilen. Werkzeuge zum Spal­ ten des Außenrandbereichs des Werkstück-Rohlings besitzen ein keilförmiges Umfangsprofil.

Aus der EP-A 00 83 884 ist ein Verfahren bekannt, bei dem ein topfförmiger Werkstück-Rohling von einem oder zwei ra­ dial an seinem Umfang angreifenden rotationssymmetrischen Werkzeugen verformt wird. Beim Einsatz zweier rotationssym­ metrischer Roll-Werkzeuge besitzen beide Werkzeuge das gleiche Umfangsprofil. Auf diese Weise wird unter Berück­ sichtigung der Kräfteverteilung eine gleichmäßige Bearbei­ tung des Werkstücks gewährleistet.

In nachfolgenden Verfahrensschritten muß entweder der Roh­ ling versetzt werden oder aber die Werkzeuge mit ihrer Hal­ terung müssen gegen andere Werkzeuge ausgetauscht werden.

Aus der EP-A 01 28 489 ist ebenfalls ein Verfahren zur Her­ stellung einer Riemenscheibe bekannt, bei dem die Werkzeuge ebenfalls radial gegen den Umfang des Werkstücks herange­ führt werden. Auch bei diesem bekannten Verfahren ist mit jedem neuen Verfahrensschritt ein Austauschwerkstück gegen Werkzeug erforderlich. Das bedeutet einen erheblichen kon­ struktiven und zeitlichen Aufwand.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren der genannten Art zwei aufeinanderfolgende Verfahrensschritte mit einfachen Mitteln durchführen zu können. Weiterhin besteht die Aufgabe, eine Anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens anzugeben.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei einem eingangs genannten Verfahren das Werkstück und zwei Werkzeuge mit Halterung durch eine Relativbewegung in tangentialer Rich­ tung zum Werkstück aufeinander zur Verformung des Werk­ stücks zuführbar sind.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß in einer Halterung zwei Werkzeuge angebracht sein können, die vorzugsweise unter­ schiedliche Umfangsprofile besitzen, so daß eine Bearbei­ tung des Außenbereichs des Werkstück-Rohlings möglich ist, ohne daß die Halterung gegen das Werkstück oder umgekehrt ausgetauscht werden muß. Auf diese Weise lassen sich entwe­ der zwei Verfahrensschritte zu einem Schritt zusammenziehen oder aber kurz hintereinander durchführen, ohne daß längere Umrüstzeiten in Kauf genommen werden müssen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Position des Werkstücks fest ist und die Werkzeuge an dieses Werkstück heranführbar sind. Dies besitzt den Vorteil, daß die Justierung Werkstück zu Werk­ zeug einfacher wird, weil nur die Werkzeughalterung ent­ sprechend konstruktiv ausgebildet sein muß.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorge­ sehen, daß die beiden Werkzeuge abwechselnd an das Werk­ stück heranführbar sind, so daß nur eines an dessen Umfang angreifen kann. Dies besitzt den Vorteil, daß bei einer Verkürzung der einzelnen Verfahrensschritte Probleme, wie sie beim Zusammenlegen zweier Verfahrensschritte auftreten könnten, nicht möglich sind.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorge­ sehen, daß die Werkzeuge über einen Spindeltrieb heranführ­ bar sind. Dies besitzt den Vorteil, daß die Werkzeuge ei­ nerseits sehr genau an das Werkstück herangeführt werden können und andererseits durch die Benutzung des Spindel­ triebs ein Druck auf das Werkstück in vorgegebener Höhe möglich ist.

Schließlich ist nach einer Ausgestaltung der Erfindung vor­ gesehen, daß die Werkzeuge über einen Wagen mit Spindelan­ trieb heranführbar sind. Dies besitzt den Vorteil, daß neben der Führung der Werkzeuge in einem Spindeltrieb, der sehr exakt ist und einen vorgegebenen Druck auf das Werk­ stück ermöglicht, die Halterung mit beiden Werkzeugen auf einfache Weise gegen eine andere Halterung mit weiteren zwei Werkzeugen ausgetauscht werden kann.

Die Aufgabe wird weiterhin bei einer Anordnung der genann­ ten Art dadurch gelöst, daß die zwei Werkzeuge an einer Halterung angebracht sind und Werkzeuge bzw. Werkstück re­ lativ zueinander in tangentialer Richtung zum Werkstück führbar sind.

Dies besitzt den Vorteil, daß zwei Verfahrensschritte ent­ weder zusammengelegt werden können oder aber kurz hinter­ einander durchführbar sind, ohne daß langwierige Umrüstzei­ ten bezüglich Halterung mit Werkzeug gegen das Werkstück auftreten.

Gemäß einer Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Werkzeuge sich im Ruhezustand bezüglich der Achsenrichtung beidseitig vom Werkstück befinden. Dies besitzt den Vorteil, daß die am Werkstück angreifenden Kräfte selbst dann gering blei­ ben, wenn beide Werkzeuge gleichzeitig an das Werkstück herangeführt werden.

Nach einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Werkzeuge in tangentialer Richtung zum Werkstück führbar sind, das Werkstück aber fest positioniert ist. Das besitzt den Vorteil, daß der konstruktive Aufwand für die Positio­ nierung von Werkzeugen zum Werkstück gering bleibt, weil nur für die Halterung mit den Werkzeugen eine exakte Posi­ tionierungsmöglichkeit bei der Konstruktion berücksichtigt werden muß.

In einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist gleichzeitig nur ein Werkzeug zum Werkstück führbar. Dies hat den Vor­ teil, daß zwei Verfahrensschritte kurzfristig hintereinan­ der durchgeführt werden können, ohne daß die bei einer Zu­ sammenlegung zweier Verfahrensschritte möglichen Probleme mit der Kräfteverteilung oder der Verformung des Werkstücks auftreten können. Gleichzeitig wird die Konstruktion der Halterung vereinfacht.

In einer weiteren Ausbildung der Erfindung besitzt die Hal­ terung der Werkzeuge einen Spindelantrieb. Das hat den Vor­ teil, daß einerseits die Werkzeuge exakt geführt werden können und andererseits ein Druck in vorgegebener Höhe auf das zu bearbeitende Werkstück möglich ist.

In einer anderen Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Halterung der Werkzeuge einen Wagen mit Spindelan­ trieb für die Werkzeuge aufweist. Damit besteht der Vor­ teil, daß neben den Vorzügen eines Spindelantriebs sowie exakter Positionierung und vorgebbarem Druck auf das Werk­ stück der Wagen mit einfachen Mitteln gegen einen anderen Wagen mit möglicherweise ebenfalls zwei Werkzeugen ausge­ tauscht werden kann.

Schließlich ist nach einer weiteren Ausbildung der Erfin­ dung vorgesehen, daß der Angreifpunkt der Werkzeuge am Um­ fang des Werkstücks etwa beim Fußpunkt des Lots auf die Tangente liegt. Darin ist der Vorteil zu sehen, daß im Ver­ gleich zu einer Werkzeugführung in radialer Richtung auf das Werkstück kein höherer konstruktiver Aufwand für die Anordnung getrieben werden muß, da die Kräfteverteilung sich nur in geringem Umfang von der bekannten Anordnung un­ terscheidet.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand des von in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematisch dargestellte prinzipielle er­ findungsgemäße Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 2 einen Schnitt durch die prinzipielle Anordnung gemäß Fig. 1,

Fig. 3 ein Beispiel eines rotationssymmetrischen Werk­ zeugs zum Einsatz beim erfindungsgemäßen Verfah­ ren bzw. in der erfindungsgemäßen Anordnung, und

Fig. 4 eine schematisch durchgestellte weitere Anordnung zur Durchführung des Verfahrens.

Fig. 1 zeigt eine Ronde bzw. einen Scheibenrohling 1, der in seinem Außenbereich gemäß den bekannten Verfahren bear­ beitet werden soll. Der Rohling besteht aus spanlos ver­ formbarem Material, beispielsweise Blech oder Stahlblech sowie Leicht- oder Buntmetall. Der Rohling kann dabei als ebene oder profilierte Scheibe als Ausgangsprodukt vorlie­ gen.

Zur Bearbeitung des Werkstücks 1 sind zwei rotationssymme­ trische Werkzeuge 2 und 3 vorgesehen, die auf einer Achse drehbar gelagert sind, um auf dem Werkstück 1 abrollen zu können. Die Werkzeuge 2 und 3 sind in einer Halterung 5 an­ gebracht und können über einen Spindelantrieb 4 bzw. 6 in tangentialer Richtung gegen das Werkstück 1 bewegt werden. Dabei kann sowohl vorgesehen werden, daß beide Werkzeuge 2 und 3 gleichzeitig gegen das Werkstück bewegt werden, als auch daß sie jeweils einzeln an dem Werkstück angreifen, so daß dann das jeweils andere Werkzeug keinen Einfluß auf das Werkstück besitzt. Gemäß dem Schnitt nach Fig. 2 sind die Werkzeuge 2 bzw. 3 auf einer Achse 7 drehbar gelagert, wo­ bei die Achse 7 selbst über einen Zahnkranz 6 und die Spindel 4 in tangentialer Richtung zum Werkstück bewegbar ist.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Halterung in den drei Raumrichtungen bewegbar. Auf diese Weise läßt sich die Halterung bzw. lassen sich die Werkzeuge exakt po­ sitionieren, um optimal für den jeweiligen Verfahrens­ schritt eingestellt zu werden. Anstelle der dreidimensiona­ len Bewegbarkeit der Halterung ist natürlich auch eine zu­ mindest zweidimensionale Translation der Werkzeuge 2 und 3 mit ihrem Antrieb möglich.

Das Werkzeug gemäß Fig. 2 besitzt ein keilförmiges Umfangs­ profil, wie es vorzugsweise zum Spalten des Scheibenroh­ lings 1 verwendet wird. Gemäß Fig. 3 ist ein Werkzeug mit mehrfach-keilförmigem Umfangsprofil vorgesehen, das vor­ zugsweise in einem späteren Verfahrensschritt zur Profilie­ rung des Außenbereichs des Werkstücks für eine Mehrfach- Riemenscheibe geeignet ist.

Erfindungsgemäß greifen die Werkzeuge nicht beim Fußpunkt F des Lots auf die Tangentenrichtung der Werkzeugführung an, wie dies bei den bekannten Verfahren und Anordnungen der Fall ist. Vielmehr ist der Angriffspunkt des Werkzeugs 2 gemäß Fig. 1 am Punkt A in der Nähe des Fußpunktes F. Be­ züglich dem Stand der Technik ist hierin jedoch hinsicht­ lich der Kräfteverteilung kein Nachteil zu sehen, da auch die bekannten Anordnungen nicht allein radial wirkende Kräfte aufnehmen müssen. Aus diesem Grund ist für die er­ findungsgemäße Anordnung kein erhöhter konstruktiver Auf­ wand für die Halterung bzw. die Führung der Werkzeuge zu leisten.

Gemäß der Erfindung ist es möglich, daß die Werkzeuge 2 und 3 in Gegenrichtung zueinander auf das Werkstück 1 zugeführt werden, um zwei Verfahrensschritte gleichzeitig durchzu­ führen. Sofern dies wegen möglicher Probleme mit dem zu be­ arbeitenden Material des Rohlings oder aus Gründen der Kräfteverteilung nicht erwünscht ist, ist gemäß einer vor­ teilhaften Ausführung der Erfindung vorgesehen, daß die Werkzeuge 2 bzw. 3 jeweils nacheinander an das Werkstück 1 herangeführt werden. In diesem Fall ist für den Spindelan­ trieb 4 nur eine Richtung vorgesehen. Die Umkehr der Bewe­ gungsrichtung für die Werkzeuge 2 und 3 erfolgt dann durch Drehrichtungsumkehr des Spindelantriebs. Der Spindelantrieb 4 ermöglicht dabei, daß die Werkzeuge 2 und 3 sowohl exakt gegen das Werkstück 1 geführt werden, als auch einen vorge­ gebenen Druck auf das Werkstück 1 ausüben können.

Wie Fig. 4 veranschaulicht, sind bei einer alternativen Anordnung die beiden Werkzeuge 2 und 3 ortsfest auf einem Wagen 8 angeordnet. Sie werden abwechselnd dadurch in ihre Arbeitsposition gebracht, daß der Wagen in Pfeilrichtung verfahren wird.

Claims (12)

1. Verfahren zur Herstellung von rotationssymmetrischen Werkstücken (1) wie Rädern oder Riemenscheiben aus spanlos verformbarem Material, bei dem ein Werkstück- Rohling durch einen am Umfang angreifendes, rotations­ symmetrisches Werkzeug (2, 3) verformt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück (1) und zwei Werkzeuge (2, 3) mit Halterung (7) durch eine Relativbewegung in tangentia­ ler Richtung zum Werkstück (1) aufeinander zur Verfor­ mung des Werkstücks (1) zuführbar sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Position des Werkstücks (1) fest ist und die Werkzeuge (2, 3) an dieses heranführbar sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Werkzeuge (2, 3) abwechselnd an das Werkstück (1) heranführbar sind, so daß nur eines an dessen Umfang angreifen (A) kann.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeuge (2, 3) über einen Spindelantrieb (4, 6) heranführbar sind.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeuge (2, 3) über einem Wagen (5) mit Spindelantrieb (4, 6) heranführbar sind.

6. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeuge (2, 3) an einer Halterung (5, 7) an­ gebracht sind und Werkzeuge (2, 3) bzw. Werkstück (1) relativ zueinander in tangentialer Richtung zum Werk­ stück (1) führbar sind.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeuge (2, 3) sich im Ruhezustand bezüglich der Achsenrichtung des Werkstücks (1) beidseitig von diesem befinden.

8. Anordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeuge (2, 3) in tangentialer Richtung zum Werkstück (1) führbar sind, das Werkstück (1) aber fest positioniert ist.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig nur ein Werkzeug (2, 3) zum Werkstück (1) zuführbar ist.

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (5, 7) der Werkzeuge (2, 3) einen Spindelantrieb (4, 6) aufweist.

11. Anordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (5, 7) der Werkzeuge (2, 3) einen Wagen (5) mit Spindelantrieb (4, 6) für die Werkzeuge (2, 3) aufweist.

12. Anordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Angreifspunkt (A) der Werkzeuge (2, 3) etwa beim Fußpunkt (F) des Lots auf die Tangentenrichtung der Werkzeugführung liegt.