DE4135906C2

DE4135906C2 - Werkzeug zum Walzen ringförmiger Werkstücke

Info

Publication number: DE4135906C2
Application number: DE19914135906
Authority: DE
Inventors: Horst Glaschke; Wilfred Lehmann
Original assignee: BAD DUEBEN PROFILWALZMASCHINEN
Current assignee: Profiroll Technologies GmbH
Priority date: 1991-10-31
Filing date: 1991-10-31
Publication date: 2003-03-20
Anticipated expiration: 2011-11-01
Also published as: DE4135906A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zum Walzen von ringförmigen Werkstücken, insbesondere von Wälzlagerringen, bestehend aus einer Formwalze, einem gegenüberliegend der Formwalze angeordneten Walzdorn, der ein mit einem Walzprofil versehenes Mittelstück aufweist, und Stützwalzen, die auf je einer Achse oder Welle so angeordnet sind, dass sie mit ihrem Aussendurchmesser die Mantelfläche des Aussendurchmessers des Walzdornes berühren und eine vertikale Kraft auf den Walzdorn übertragen.

Es sind Werkzeuge im Zusammenhang mit Einrichtungen zum Walzen ringförmiger Werkstücke bekannt, die ein profiliertes Mittelstück aufweisen, wobei zur Unterstützung des Walzprozesses auf je einer Achse oder Welle Stützwalzen so angeordnet sind, dass sie in dem Bereich des Mittelstückes des Walzdornes an der Mantelfläche direkt neben dem eingearbeiteten Profil anliegen.

Der Profildurchmesser befindet sich innerhalb des immer grösseren zylindrischen Aussendurchmessers, d. h. der erzwungene Kraftlinienverlauf ergibt sich entlang der zerklüfteten, kerbwirkungsbehafteten Walzdornoberfläche im Bereich der Profiloberfläche (Prospekt Profilwalzmaschine UPW 63, Werkzeugmaschinenfabrik Bad Düben, 1984).

Nachteilig ist bei dem genannten Werkzeug, dass die Zugspannungen im Walzdorn durch die konstruktiv bedingten eng aneinanderliegenden kleinen Radien am Profil des Mittelstückes verlaufen und Kerbwirkungen entstehen, die Risse an dem Walzdorn einleiten und den Walzdorn zum Bruch bringen und auch einen vielfach überdimensionierten Walzdorn nach relativ wenigen Werkstückwalzungen in Bruchgefahr bringen, da sich die grössten Zugspannungen von den Krafteinleitungsstellen der Stützwalzen über die zerklüftete Oberfläche des Mittelstückes als Randfaserspannungen ausbilden. Walzdorne mit durchgehend zylindrischen Formen können die im Walzprozess entstehenden Axialkräfte nur über Halte- und Führungselemente der Walzdornhalterung aufnehmen (DE 33 27 258 A1).

Die axiale Kraft wirkt sich negativ auf die Lagerung des Walzdornes aus. Die bei unsymmetrischen ringförmigen Werkstücken auftretenden Axialkräfte können nur schwer von den Halte- und Fixierelementen aufgenommen werden. Es besteht bei den genannten Mängeln ständig die Gefahr des Bruches der Walzdornhalterung.

Eine Vorgabe der für jeden Walzdorn zulässigen Walzkraft kann mit dieser Gestaltung des Walzdornes sehr schlecht oder nicht ermittelt werden. Die Grenze der Verfahrenstechnik in dem unteren Grenzbereich des Walzdorndurchmessers kann nur unsicher ermittelt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Werkzeug zum Walzen ringförmiger Werkstücke so auszubilden, dass die Zugspannungen der Biegebelastung aus dem Randfaserbereich des profilierten Mittelstückes des Walzdornes herausverlagert werden, um die Bruchgefahr des gekerbten Walzdornes zu vermeiden, die Standzeit zu erhöhen und die Funktionssicherheit zu verbessern.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Werkzeug mit den Merkmalen des Hauptanspruchs 1 und den Merkmalen des Nebenanspruchs 5 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass die durch die Biegebelastung entstehenden Zugspannungen aus dem Randfaserbereich in das Walzdorninnere des profilierten Mittelstückes verlagert werden. Durch die veränderten Querschnitts- und Spannungsübergänge entstehen geringere Kerbwirkungen, so daß insgesamt die Gestalt des Werkzeuges über eine exakte Ermittlung der technischen Parameter bestimmt werden kann.

Durch die Gestaltung der Auflageflächen am Walzdorn sowie der Stützwalzen können die axialen Walzkräfte von den Aufnahme- und Führungselementen des Walzdornes ferngehalten werden.

Es kann durch eine Ermittlung des Grenzwertes der Walzkraft die Belastung des Walzdorns hinsichtlich der Anwenderforderung der zu profilierenden Ringe berechnet und vorgegeben werden. Somit kann die Gefahr eines Bruchs des durch Überlastung im Biegewechselbereich beanspruchten Walzdornes verringert werden.

Das Werkzeug ist auf Ringwalzmaschinen zum Herstellen vorzugsweise von Wälzlagerringen für die Wälzlagerindustrie anwendbar und auf vorhandenen Ringwalzmaschinen nachrüstbar.

Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.

In der dazugehörigen Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine Prinzipskizze des Werkzeuges mit kegelstumpfförmiger Auflagefläche,

Fig. 2 eine Prinzipskizze des Werkzeuges mit kegelstumpfförmiger Auflage- und kegliger Anlagefläche,

Fig. 3 eine Prinzipskizze des Werkzeuges mit zylindrischer Auflage- und kegliger Anlagefläche.

Gemäss Fig. 1 ist der Walzdorn 1 in einer nicht dargestellten Walzdornlagerung aufgenommen.

Auf dem Walzdornprofil P des Mittelstückes 2 des Walzdornes 1 befindet sich das zu walzende Werkstück 16. Eine mit einer Gegenkraft wirkende Formwalze 15 ist so angeordnet, dass ihre Auflagefläche mit der Auflagefläche des Werkstückes 16 im Bereich des Mittelstückes 2 rotierend in Verbindung steht. Entsprechend dem anfänglichem Durchmesser des Werkstücks wird der Aussendurchmesser des Walzdornes 1 festgelegt.

Zur Abstützung des Walzdornes 1 sind Stützwalzen 5, 6 vorgesehen, die getrennt, mit einer nicht weiter dargestellten Lagerung, mit je einer Achse oder Welle gelagert sind. Die Stützwalzen sind ausserhalb des Mittelstückes 2 angeordnet und an kegelstumpfförmigen Auflageflächen 3, 4 anliegend drehbar gelagert. Durch die Berührung der Stützwalzen 5, 6 mit den kegelstumpfförmigen Auflageflächen 3, 4 entsteht ein Kraftschluss über den Walzdorn 1 zum Werkstück 16.

Die Formwalze 15, der Walzdorn 1 und die Stützwalzen 5, 6 sind parallel untereinander und symmetrisch zueinander angeordnet.

Die Stützwalzen 5, 6 dienen der vertikalen Kraftübertragung auf den Walzdorn 1.

Die kegelstumpfförmig ausgebildeten Auflageflächen 3, 4 weisen einen Außendurchmesser da auf, der kleiner als der kleinste Aussendurchmesser dwi des Walzdornes 1 innerhalb des Walzdornprofils P ist, so dass durch den Durchmesserunterschied das profilierte Mittelstück 2 beidseitig mit einem Bund 7, 8 ausgebildet ist. Der Bund 7, 8 ist an die Planseiten gemäss Fig. 1 und 2 mit kegligen zur Auflagefläche 3, 4 hin geneigten Anlaufflächen 9, 10 versehen, die an den Außendurchmesser da angrenzen.

An diesen kegligen Anlaufflächen liegen die Stützwalzen 5, 6 mit zur Planseite hin kegligen Anlageflächen 11, 12 an und bilden einen Winkel beta zur inneren Planseite der Stützwalzen 5, 6. An dieser Stelle können Axialkräfte übertragen werden, damit die axiale Walzkraft von den Aufnahme- und Führungselementen des Walzdornes 1 ferngehalten wird.

Fig. 3 zeigt, dass die Lagerung für die Stützwalzen 5, 6 am Walzdorn 1 mit zylindrischen Auflageflächen 13, 14 und kegliger Anlagefläche 11, 12 an dem Bund 7, 8 erfolgen kann, wobei der Aussendurchmesser da der zylindrischen Auflagefläche 13, 14 bzw. der zylindrische Auflagedurchmesser kleiner als der kleinste Aussendurchmesser dwi des Walzdornes 1 innerhalb des Walzdornprofils P ist. Diese Gestaltung ist für einen Walzdorn geeignet, der für relativ kleine Werkstücke benötigt wird.

Claims

1. Werkzeug zum Walzen von ringförmigen Werkstücken, insbesondere von Wälzlagerringen, bestehend aus einer Formwalze, einem gegenüberliegend der Formwalze angeordneten Walzdorn, der ein mit einem Walzprofil versehenes Mittelstück aufweist, und. Stützwalzen, die auf je einer Achse oder Welle so angeordnet sind, dass sie mit ihrem Aussendurchmesser die Mantelfläche des Aussendurchmessers des Walzdornes berühren und eine vertikale Kraft auf den Walzdorn übertragen, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Walzdorn (1) ausserhalb des profilierten Mittelstückes (2) kegelstumpfförmig ausgebildete Auflageflächen (3, 4) als Kontaktflächen zwischen dem Walzdorn (1) und den Stützwalzen (5, 6) angeordnet sind, welche einen Außendurchmesser (da) für die Stützwalzen (5, 6) aufweisen, der kleiner als der kleinste Aussendurchmesser (dwi) des Walzdornes (1) innerhalb des Walzdornprofils (P) ist, so dass durch den Durchmesserunterschied das profilierte Mittelstück (2) beidseitig mit einem Bund (7, 8) ausgebildet ist.

2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die kegelstumpfförmigen Auflageflächen (3, 4) mit ihrem Außendurchmesser (da) an den Bund (7, 8) angrenzen.

3. Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mit ihrem Außendurchmesser (da) an die Planseiten des Bundes (7, 8) angrenzenden Auflageflächen (3, 4) mit einer kegelförmig zur Auflagefläche (3, 4) hin geneigten Anlauffläche (9, 10) versehen sind.

4. Werkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützwalzen (5, 6) an den inneren, den Planseiten des Bundes (7, 8) zugewandten Planseiten keglige und mit den Anlaufflächen (9, 10) des Bundes (7, 8) mit einem Winkel (beta) zusammentreffende Anlageflächen (11, 12) aufweisen.

5. Werkzeug zum Walzen von ringförmigen Werkstücken, insbesondere von Wälzlagerringen, bestehend aus einer Formwalze, einem gegenüberliegend der Formwalze angeordneten Walzdorn, der ein mit einem Walzprofil versehenes Mittelstück aufweist, und Stützwalzen, die auf je einer Achse oder Welle so angeordnet sind, dass sie mit ihrem Aussendurchmesser die Mantelfläche des Aussendurchmessers des Walzdornes berühren und eine vertikale Kraft auf den Walzdorn übertragen, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Walzdorn (1) ausserhalb des profilierten Mittelstückes (2) zylindrisch ausgebildete Auflageflächen (13, 14) als Kontaktflächen zwischen dem Walzdorn (1) und den Stützwalzen (5, 6) angeordnet sind, welche einen Außendurchmesser (da) für die Stützwalzen (5, 6) aufweisen, der kleiner als der kleinste Aussendurchmesser (dwi) des Walzdornes (1) innerhalb des Walzdornprofils (P) ist, so dass durch den Durchmesserunterschied das profilierte Mittelstück (2) beidseitig mit einem Bund (7, 8) sowie an die Planseiten des Bundes (7, 8) angrenzend mit kegelförmig zu den Auflageflächen (13, 14) hin geneigten Anlaufflächen (9, 10) ausgebildet ist, wobei an den den Planseiten des Bundes (7, 8) zugewandten Planseiten der Stützwalzen (5, 6) keglige Anlageflächen (11, 12) vorgesehen sind, die an den Anlaufflächen (9, 10) anliegen.