DE4336270C1 - Method and device for polishing strand-shaped material - Google Patents
Method and device for polishing strand-shaped materialInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Glätten der Ober flächen von stangenförmigem Gut mittels spanlosem Umformen, bei dem das zu bearbeitende Gut axial durch den umlaufenden Polierkopf eines Bearbeitungsaggregates geführt wird, der mindestens zwei in ihm um im wesentlichen zur Vorschubrich tung des Gutes parallele Achsen drehbar gelagerte, ballige Rollen aufweist.The invention relates to a method for smoothing the upper surfaces of rod-shaped goods by means of chipless forming, in which the material to be processed axially through the rotating Polishing head of a processing unit is guided, the at least two in it essentially to the feed direction of the goods parallel axes rotatable, spherical Has roles.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.In addition, the invention relates to a device for Performing this procedure.
Nach einer Drehschälbearbeitung von runden Stangen oder von rundem Draht wird das Gut häufig zur Erzielung einer bes seren Oberflächengüte mit einem Polieraggregat spanlos um formend behandelt. Die Polieraggregate weisen in der Regel einen um das Gut umlaufenden Polierkopf mit mindestens zwei, häufig jedoch drei oder mehr drehbar gelagerten Polierrollen auf, die infolge der Vorschubbewegung des Gutes schraubenli nienförmig auf der Manteloberfläche der Stangen abrollen. Die Polieraggregate besitzen in der Regel eine Verstelleinrichtung zur Verstellung der Rollen in radialer Richtung auf die Achse des zu bearbeitenden Gutes bzw. von diesem weg.After rotary peeling of round bars or The wire is often used to achieve a special round wire with a polishing unit without cutting treated shaping. The polishing units usually have a polishing head around the material with at least two, however, often three or more rotatably mounted polishing rollers on, which screw as a result of the feed movement of the goods roll in a line on the surface of the poles. The polishing units usually have an adjustment device to adjust the rollers in the radial direction the axis of the material to be processed or away from it.
Die radiale Verstellung der Polierrollen kann bei den be kannten Polieraggregaten bei nicht drehendem Polierkopf vorge nommen werden, darüber hinaus sind jedoch auch Aggregate bekannt, die diese Zustell- oder Öffnungsbewegung bei umlaufendem Polier kopf ermöglichen.The radial adjustment of the polishing rollers can be Known polishing units with non-rotating polishing head be taken, but also aggregates are known, this infeed or opening movement with rotating polishing enable head.
Für den Poliervorgang werden Rollen mit in Achsrichtung balligen Mantelflächen verwendet, die auf einen durch ihren größten Au ßendurchmesser festgelegten Innenkreis angestellt werden, der kleiner als der Außenkreis des Gutes ist. Während des Poliervor ganges tauchen die balligen Rollen unter der Kraft, welche durch ihre Anstellung auf das Poliergut erzeugt wird, plastisch in das Gut ein, um durch die dabei auftretende hohe Flächenpressung die Oberflächenrauheit, insbesondere kurzwellige, scharfe Riefen, einzuglätten.For the polishing process, rollers are crowned with in the axial direction Shell surfaces used on one by their largest Au outside diameter specified inner circle, the is smaller than the outer circle of the good. During the polishing process ganges submerge the spherical roles under the force that by their position on the polishing material is generated, plastically in the Well, to the due to the high surface pressure Surface roughness, especially short-wave, sharp grooves, smooth out.
Die bisher bekannten Polieraggregate weisen jedoch den Nachteil auf, daß die bei der Drehschälbearbeitung zwangsläufig entstehen den, die Oberflächengüte mitbestimmenden Rillen auf der Oberflä che des Gutes nur mit einer vergleichsweise großen plastischen Eindringtiefe der Rollen in den Stab einglättbar sind. Diese erhöhte plastische Eindringtiefe erzeugt jedoch häufig eine unzu lässig starke Welligkeit in Achsrichtung des Gutes, außerdem geht sie mit einem erheblichen Rollenverschleiß und kurzer Rollen standzeit einher.However, the previously known polishing units have the disadvantage on that inevitably arise during rotary peeling the grooves on the surface, which also determine the surface quality surface of the goods only with a comparatively large plastic Penetration depth of the rollers can be smoothed into the rod. These Increased plastic penetration depth, however, often creates an excessive casual strong ripple in the axial direction of the goods, also goes with significant roller wear and short rollers stand along with it.
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Glät ten von stangenförmigem Gut bzw. eine Vorrichtung zur Durchfüh rung des Verfahrens zu schaffen, bei dem eine gute Einglättung der Oberflächenrauhigkeit erfolgt, ohne daß das behandelte Gut störende Längswellen aufweist.The invention has for its object a method for smoothing ten of rod-shaped material or a device for performing tion of the process to create a good smoothing the surface roughness takes place without the treated material has disturbing longitudinal waves.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Bearbeitungsgut durch mindestens zwei im gleichen umlaufenden Polierkopf oder weiteren umlaufenden Polierköpfen angeordnete, um im wesentlichen zur Vorschubrichtung des Gutes parallele Achsen drehbar gelagerte, zweite ballige Rollen geführt wird, wobei die Balligkeit der ersten und der zweiten Rollen unterschiedlich ist und die ersten und zwei ten Rollen bezüglich der Umfangslinie ihrer größten Ballig keit in Vorschubrichtung gesehen versetzt zueinander ange ordnet sind.This object is achieved in that the material to be processed by at least two in the same rotating polishing head or others revolving polishing heads arranged to essentially to Feed direction of the goods parallel axes rotatably mounted, second spherical rollers is performed, the crowning of the first and second roles are different and the first and two roles with respect to the circumference of their largest crown speed seen in the feed direction offset from each other are arranged.
Dabei sind die ersten und zweiten Rollen so angeordnet, daß das zu bearbeitende Gut zuerst durch die Rollen mit der stärkeren Balligkeit und dann durch die Rollen mit der ge ringeren Balligkeit geführt wird. Die Einstellung der Rollen erfolgt vorzugsweise so, daß die maximale Eindringtiefe der ersten Rollen in die Gutoberfläche zwischen 0,05 und 0,1 mm und die der zweiten Rollen in die Gutoberfläche zwischen 0,02 und 0,05 mm liegt.The first and second rollers are arranged so that the material to be processed first by the roles with the stronger crowning and then by rolling with the ge less crowning is performed. The setting of the roles is preferably done so that the maximum depth of penetration first rolls in the good surface between 0.05 and 0.1 mm and that of the second roles in the good surface between 0.02 and 0.05 mm.
Der axiale Versatz der ersten zu den zweiten Rollen bzgl. der Umfangslinie ihrer größten Balligkeit liegt dabei vor zugsweise bei einigen Millimetern.The axial offset of the first to the second rollers with respect to the circumference of their greatest crowning is there preferably at a few millimeters.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bewirkt die relativ starke Längsballigkeit der ersten Rollen ein verhältnismäßig tiefes plastisches Eindringen der Rollen in das zu bearbei tende Gut, so daß insbesondere die kurzwelligen, scharfen Riefen auf der Oberfläche sehr effektiv eingeglättet werden.In the method according to the invention, this has a relative effect strong longitudinal crowning of the first roles a relatively deep plastic penetration of the roles in the machined tende Gut, so that especially the short-wave, sharp Grooves on the surface can be smoothed very effectively.
Durch die starke Balligkeit der ersten Rollen ergibt sich in Achsrichtung des Gutes eine vergleichsweise kurze Berührel lipse.The strong crowning of the first roles results in Axial direction of the goods a comparatively short touch lipse.
Die ersten Rollen tauchen daher unter einem vergleichsweise steilen Winkel aus dem geglätteten Werkstoff auf, wobei jedoch hinter ihnen eine deutliche Welligkeit entsteht, die umso stärker ist, je größer der axiale Vorschub des Gutes pro Polierkopfumdrehung ist.The first roles are therefore comparatively submerged steep angle from the smoothed material, where however behind them there is a distinct ripple that The stronger the axial feed of the goods, the stronger per polishing head revolution.
Durch die versetzt angeordneten zweiten Rollen mit einer wesentlich geringeren Längsballigkeit und einer wesentlich geringeren Eindringtiefe wird nun die erwähnte Welligkeit beseitigt. Die geringe Balligkeit der zweiten Rollen in Rollenachsrichtung führt nämlich zu einem vergleichsweise flachen Auftauchen der Rolle aus dem Gut und vermag auf diese Weise die Wellen einzuebnen, wobei die Berührellipse der zweiten Rollen mit dem Gut flacher und länger als die Berührellipse der ersten Rollen ist.Due to the staggered second roles with one much less crowned and one much the aforementioned ripple becomes shallower eliminated. The low crowning of the second roles in The roller axis direction leads to a comparatively flat emergence of the roll from the estate and is able to this way to level the waves, using the touch ellipse the second roll with the good flatter and longer than that Touch ellipse of the first roles is.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren lassen sich Oberflä chenrauhheiten, gemessen als arithmetischer Mittenrauhwert Ra von weniger als 0,15 µm bei einer Wellentiefe von weniger als 0,8 µm erreichen. Diese Oberflächengüte liegt deutlich über der mit bekannten Polieraggregaten erreichbaren Rauh heiten von etwa 0,8 bis 1 µm. Auf diese Weise läßt sich das so behandelte Gut mit wesentlich verringerter Reibung und geringerem Werkzeugverschleiß in Nachfolgemaschinen weiter verarbeiten.The method according to the invention enables surface roughnesses, measured as the arithmetic mean roughness R a, of less than 0.15 μm to be achieved with a wave depth of less than 0.8 μm. This surface quality is well above the roughness of about 0.8 to 1 µm that can be achieved with known polishing units. In this way, the material treated in this way can be processed further in subsequent machines with significantly reduced friction and less tool wear.
Bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die ersten und zweiten Rollen in radialer Richtung auf das zu bearbeitende Gut verstellbar, so daß sie nicht nur auf unterschiedliche Gutdurchmesser einstellbar sind, sondern auch aufgrund der durch die Einstellung erreichbare Eindringtiefe der Rollen mantelflächen in das Gut die gewünschten Rauhigkeiten bzw. Welligkeiten erreicht werden können. Die Anstelltiefen der Rollen können hierbei je nach den Festigkeitseigenschaften und vorheriger Walz- bzw. Glühbehandlung des Gutes optimal eingestellt werden.In a device according to the invention, the first and second rollers in the radial direction on the to be machined Easily adjustable, so that it is not only different Good diameter are adjustable, but also because of the penetration depth of the rollers that can be achieved by the setting the desired roughness or Ripples can be achieved. The depth of the Rolls can depend on the strength properties and prior rolling or annealing treatment of the goods optimally can be set.
Zweckmäßigerweise sind die ersten und zweiten Rollen dazu getrennt verstellbar, so daß Rauhigkeit und Welligkeit ge trennt beeinflußt werden können.The first and second roles are expedient for this purpose separately adjustable, so that roughness and ripple ge can be influenced separately.
Um eine zu starke Belastung der Rollen etwa bei plötzlichen Durchmesserschwankungen des Gutes zu vermeiden, sind diese vorzugsweise in radialer Richtung federnd gelagert, wobei Tellerfederpakete verwendet werden können, die bzgl. ihrer Federkraft einstellbar sind.To put too much load on the rollers, for example in the Avoid fluctuations in the diameter of the goods preferably resiliently mounted in the radial direction, wherein Disc spring packs can be used with respect to their Spring force are adjustable.
Wie bereits erwähnt, können die Rollen im Prinzip in ge trennten Polierköpfen angeordnet sein, vorzugsweise sitzen sie jedoch in einem gemeinsamen Polierkopf, so daß der fer tigungstechnische Aufwand gering bleiben kann. Dabei sitzen die Rollen gleicher Balligkeit, vorzugsweise je zwei, je weils so im Polierkopf, daß sich gleiche Rollen jeweils gegenüberliegen. Dadurch kann eine optimale Führung des Gutes durch den Polierkopf erfolgen.As already mentioned, the roles can in principle in ge separate polishing heads, preferably sitting but in a common polishing head, so that the fer technical effort can remain low. Sit there the roles of equal crowning, preferably two, each because so in the polishing head that the same roles each opposite. This allows optimal guidance of the Good things happen through the polishing head.
Die Rollen stärkerer Balligkeit, also die ersten Rollen, weisen vorzugsweise gegenüber den Rollen geringerer Ballig keit einen größeren maximalen Durchmesser auf, so daß die Rollen in ihren Halterungen beliebig ausgetauscht werden können, wobei nur darauf zu achten ist, daß sich jeweils Rollen gleicher Balligkeit gegenüberliegen.The roles of more crowning, i.e. the first roles, are preferably less spherical than the rollers speed has a larger maximum diameter so that the Rolls in their holders can be exchanged as desired can, but only make sure that each Opposite roles of equal crowning.
Vorzugsweise werden zur Behandlung des Gutes Rollen verwen det, die bzgl. ihrer Balligkeit mindestens zwei, vorzugs weise jedoch drei unterschiedliche Krümmungsradien aufwei sen. Dabei werden bei beiden Rollenarten die Krümmungsradien in Vorschubrichtung gesehen größer, und zwar vorzugsweise so, daß das Verhältnis der Krümmungsradien der im Eingriff mit der Gutoberfläche stehenden entsprechenden Rollenberei che der ersten zu den zweiten Rollen mindestens 1 : 3 be trägt. Mit einem derartigen Verhältnis der Radien lassen sich neben sehr guten Oberflächeneigenschaften des Behand lungsgutes auch sehr lange Standzeiten der Rollen erreichen.Roles are preferably used to treat the goods det, at least two in terms of crowning, preferred however, have three different radii of curvature sen. The radii of curvature are used for both types of rollers seen larger in the feed direction, and preferably so that the ratio of the radii of curvature of the engaged with the corresponding roll area standing on the good surface che of the first to the second roles at least 1: 3 be wearing. With such a ratio of radii in addition to very good surface properties of the treatment good long service life of the rollers.
Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veran schaulicht und wird im nachfolgenden anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert. Es zeigen:The invention is example in the drawing clear and is in the following based on the drawing in individual explained. Show it:
Fig. 1 eine Ansicht mit Schnittausbruch auf einen Po lierkopf mit jeweils zwei sich gegenüberliegenden Rollenpaaren, Fig. 1 is a view with cut outbreak on a Po lierkopf each having two opposite roller pairs,
Fig. 2 eine Seitenansicht des Polierkopfes gem. Fig. 1, Fig. 2 is a side view of the polishing head acc. Fig. 1
Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine der ersten Rollen, Fig. 3 shows a longitudinal section through one of first rollers,
Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine der zweiten Rollen und Fig. 4 shows a longitudinal section through one of the second rollers and
Fig. 5 die Eindringtiefe und den Axialversatz der höch sten Rollenpunkte mit den entsprechenden Berührel lipsen der ersten und zweiten Rollen. Fig. 5 shows the depth of penetration and the axial offset of the highest roller points with the corresponding touch lipsen of the first and second rollers.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Polierkopf 1, der als um das durch die Kreise 2 bzw. 3 symbolisierte Bearbeitungsgut 4 umlaufender Bearbeitungskopf ausgebildet ist, sind Rollen 5 und 6 eines ersten Rollenpaares 7 und Rollen 8 und 9 eines zweiten Rollenpaares 10 derart angeordnet, daß sich die Rollen jedes Paares in Führungen 11 gegenüberliegen. Die Rollenachsen liegen parallel zur Vorschubrichtung des Be arbeitungsgutes 4, also in die Zeichenebene hinein weisend.In the in Fig. 1 illustrated polishing head 1, which is designed as a peripheral to the symbolized by the circles 2 and 3, material to be processed 4 machining head rollers 5 and 6 are a first pair of rollers 7 and rollers 8 and 9 of a second pair of rollers 10 are arranged in such a way that the roles of each pair face each other in guides 11 . The roller axes are parallel to the feed direction of the material to be processed 4 , ie pointing into the plane of the drawing.
Über nicht näher erläuterte Verstelleinrichtungen 12 ist jedes Rollenpaar 7 bzw. 10 in radialer Richtung verstellbar. Das zu bearbeitende Gut 4 kann dabei einen maximalen Durch messer bzw. Umfang 2 und einen minimalen Durchmesser bzw. Umfang 3 aufweisen. Bei Rotation des Polierkopfes 1 um das Bearbeitungsgut 4 rollen die Mantelflächen 13 auf diese Weise schraubenlinienförmig ab, wenn das Bearbeitungsgut 4 durch den Polierkopf 1 geschoben oder gezogen wird.Each pair of rollers 7 and 10 can be adjusted in the radial direction via adjusting devices 12 , which are not explained in detail. The material 4 to be processed can have a maximum diameter or circumference 2 and a minimum diameter or circumference 3 . When the polishing head 1 rotates around the material to be processed 4 , the lateral surfaces 13 roll in a helical manner in this way when the material to be processed 4 is pushed or pulled through the polishing head 1 .
Die einzelnen Rollen 5, 6 bzw. 8, 9 sind in ihren Führungen 11 mit Hilfe von Tellerfederpaketen 14 federnd gelagert.The individual rollers 5 , 6 and 8 , 9 are resiliently mounted in their guides 11 with the aid of plate spring assemblies 14 .
Bei der in Fig. 2 dargestellten Seitenansicht ist zu erken nen, daß die sich gegenüberliegenden Rollen 5 und 6 eine andere Balligkeit aufweisen als die Rollen 8, 9, wobei die Rolle 8 in Fig. 2 vor der Darstellungsebene liegt.In the side view shown in FIG. 2 it can be seen that the opposing rollers 5 and 6 have a different crown than the rollers 8 , 9 , the roller 8 in FIG. 2 lying in front of the plane of the illustration.
Die in Fig. 3 im Teilschnitt dargestellte Mantelflächenkon tur 13 zeigt die Rolle 5 bzw. die identische Rolle 6 des ersten Rollenpaares 7. Die Balligkeit ist dabei in drei un terschiedliche gekrümmte Bereiche mit den Radien R₁, R₂ und R₃ unterteilt, wobei die Radien der gekrümmten Flächen von R₁ bis R₃ zunehmen. Im Eingriff mit dem Bearbeitungsgut 4 stehen im wesentlichen die Bereiche mit den Radien R₂ und R₃.The mantle surface cone 13 shown in partial section in FIG. 3 shows the roller 5 or the identical roller 6 of the first pair of rollers 7 . The crown is divided into three un different curved areas with the radii R₁, R₂ and R₃, the radii of the curved surfaces increasing from R₁ to R₃. In engagement with the material to be processed 4 are essentially the areas with the radii R₂ and R₃.
Entsprechend der Darstellung in Fig. 3 ist in Fig. 4 aus schnittsweise eine Rolle 8 bzw. 9 des zweiten Rollenpaares 10 gezeigt. Auch hier ist die Balligkeit aus drei unter schiedlich gekrümmten Bereichen mit den Radien R₁, R₂ und R₃ unterteilt, wobei wiederum die Radien von R₁ nach R₃ zuneh men. Zu bemerken ist, daß die Radien R₂ und R₃ gemäß Fig. 4 mindestens dreimal so groß sind wie die Radien R₂ und R₃ gemäß Fig. 3.According to the illustration in FIG. 3, a roller 8 or 9 of the second roller pair 10 is shown in section in FIG. 4. Again, the crown is divided into three under differently curved areas with the radii R₁, R₂ and R₃, with the radii increasing from R₁ to R₃ men. It should be noted that the radii R₂ and R₃ shown in FIG. 4 are at least three times as large as the radii R₂ and R₃ shown in FIG. 3rd
Aus der Darstellung gem. Fig. 5 läßt sich die in Vorschub richtung versetzte Anordnung der Rollenpaare 7 bzw. 10 er kennen. Dabei ist das Rollenpaar 7 bzgl. der Umfangslinie ihrer größten Balligkeit, in Fig. 5 mit 15 bezeichnet, in Vorschubrichtung um einige Millimeter vor der Umfangslinie ihrer größten Balligkeit des zweiten Rollenpaares 10 ange ordnet (die Umfangslinie größter Balligkeit des zweiten Rollenpaars ist mit 16 bezeichnet).From the representation acc. Fig. 5 can be seen in the feed direction offset arrangement of the pairs of rollers 7 and 10 he. The pair of rollers 7 with respect to the circumferential line of their greatest crowning, designated in FIG. 5 by 15 , is arranged in the feed direction by a few millimeters before the circumferential line of their largest crowning of the second pair of rollers 10 (the circumferential line of the largest crowning of the second pair of rollers is designated by 16 ).
Auf diese Weise tauchen die Rollenpaare 7 bzw. 10 nachein ander mit unterschiedlicher Eindringtiefe 17 bzw. 18 in die Oberfläche des Bearbeitungsgutes 4 ein.In this way, the pairs of rollers 7 and 10 dip one after the other with different penetration depths 17 and 18 into the surface of the workpiece 4 .
Für die stark balligen Rollen 5 bzw. 6 des ersten Rollen paares 7 ergibt sich dabei eine vergleichsweise kurze Berüh rellipse 19, während die Berührellipse 20 länger und flacher ist.For the strongly spherical rollers 5 and 6 of the first pair of rollers 7, this results in a comparatively short competition ellipse 19 , while the contact ellipse 20 is longer and flatter.
Aufgrund des Versatzes sowie der unterschiedlichen Eindring tiefen und Krümmungsradien glätten bei dieser Anordnung die Rollen 5 und 6 des ersten Rollenpaares 7 die kurzwellige Oberflächenrauhheit sehr effektiv, während die Rollen 8 und 9 des zweiten Rollenpaares 10 die durch das erste Rollenpaar 7 hervorgerufene Welligkeit einebnen und bei ihrem flachen Austrittswinkel aus dem Poliergut keine neue Welligkeit hervorrufen.Due to the offset and the different penetration depths and radii of curvature in this arrangement, the rollers 5 and 6 of the first pair of rollers 7 smooth the short-wave surface roughness very effectively, while the rollers 8 and 9 of the second pair of rollers 10 level and undulate the ripple caused by the first pair of rollers 7 their flat exit angle from the polishing material do not cause any new ripple.
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- 1993-10-23 DE DE19934336270 patent/DE4336270C1/en not_active Expired - Fee Related
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