DE4340162A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Gewindewalzen oder Glattwalzen von hülsen- oder bolzenförmigen Werkstücken - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Gewindewalzen oder Glattwalzen von hülsen- oder bolzenförmigen Werk­ stücken insbesondere aus Metall mittels Backenwerkzeugen, wobei das Werkstück zwischen die Backen eines Zweibacken­ werkzeuges eingesetzt wird, welches auf den zueinander gewandten Flächen die Walzprofilierung aufweist, und durch Relativbewegung der Backen und des Werkstückes zueinander das Walzprofil auf das Werkstück aufgebracht wird.

Im Stand der Technik ist ein Gewindewalzverfahren mittels Flachwerkzeugen bekannt. Das Gewinde des Werkstückes wird dabei durch Abrollen des Werkstückes zwischen zwei Flachwerkzeugen, den Gewinderollbacken, erzeugt. Das Rohrbackenpaar trägt auf den einander zugekehrten Seiten das Gewindegegenprofil mit dem Steigungswinkel des Gewindes. Die Backenwerkzeuge sind Bestandteil einer Gewinderollmaschine. Die eine Rollbacke ist in der Gewinderollmaschine ortsfest, während die andere, meist längere Rollbacke durch einen hin- und hergehenden Schlitten parallel zur Ersten bewegt wird. Die Länge des Einlaufes entspricht mindestens dem Umfang des Werkstückes. Der anschließende Kalibrierteil übernimmt das Glätten und Runden des Gewindes. Seine Länge liegt zwischen dem zwei- bis vierfachen Umfang des Werkstückes. Ein kurzer Auslauf verhütet Beschädigungen des Gewindes beim Auswerfen des fertig gerollten Werkstückes.

Der Vorteil solcher Flachwerkzeuge ist, daß beispielsweise bei Kopfbolzen das Gewinde bis zum unmittelbaren Kopfbereich aufgebracht werden kann. Zudem können beliebige Profile auf die bolzen- oder hülsenförmigen Werkstücke aufgebracht werden, so z. B. Gewinde, Verzahnungen oder auch Glattwalzungen. Zudem ist vorteilhaft, daß kurze Walzzeiten realisierbar sind und durch die stabile Lage des Rohlings im Werkzeug auch Produkte mit kleinen Durchmessern bearbeitet werden können.

Bei dem im Stand der Technik bekannten Verfahren wird das Werkstück lagerichtig dem Einlauf des Backenwerkzeuges zugeführt und durch den maschinellen Antrieb der einen Backe des Werkzeuges die Relativbewegung der Backen des Werkzeuges zueinander realisiert, wobei durch den reibschlüssigen Einsatz des Werkzeuges dieses mitgenommen und in Drehung versetzt wird, so daß die entsprechende Walzung vorgenommen werden kann. Das Werkstück wird im Einlaufbereich kontinuierlich bis auf die erforderliche Tiefe geformt. Im Kalibrierteil wird das Profil auf dem gesamten Umfang des Werkstückes eingeformt und auf Form- und Maßhaltigkeit geglättet. Der Auslaufbereich verhindert Beschädigungen des aufgebrachten Profils durch schlagartiges Rückfedern beim Entlasten des Backenwerkzeuges.

Nachteilig bei dem bekannten Verfahren ist, daß zu dessen Durchführung eine Gewindewalzmaschine erforderlich ist, die die Backenwerkzeuge und den Antrieb für die mindestens eine bewegliche Backe umfaßt. Dies bedeutet einen hohen Investitionsaufwand sowie ein relativ hohen Platzbedarf für die benötigte Maschine. Zudem kann der Antrieb für die Bewegung der Backe des Werkzeuges lediglich zu diesem Zweck benutzt werden, nicht aber zum Betreiben von anderen Maschinenelementen benutzt werden.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des gattungsgemäß angegebenen Verfahrens zu schaffen, bei dem bzw. bei der ein relativ geringer maschineller Aufwand erforderlich ist und bei dem bzw. bei der die Antriebsmittel auch für andere Einsatzzwecke brauchbar sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß das Werkstück mittels eines Antriebsmittels in rotierende Bewegung versetzt wird, dem Einlauf der zueinander parallelen, antriebslosen Walzbacken zugeführt wird, die Walzbacken durch das rotierende Werkstück bei in Eingriff mit den Walzbacken befindlichem Werkstück zueinander gegenläufig bewegt werden und das Werkstück am Auslaufbereich der Walzbacken von den Walzbacken freigegeben wird.

Im Gegensatz zum Stand der Technik werden nicht die Walzbacken mit einem separaten Antriebsmittel angetrieben, sondern lediglich das Werkstück wird mittels eines geeigneten Antriebmittels in rotierende Bewegung versetzt und im Einlaufbereich der Walzbacken zugeführt. Durch die rotierende Bewegung des Werkstückes werden die Walz­ backen mitgenommen und gegenläufig bewegt, bis das Werk­ stück den Walzspalt im Auslaufbereich der Walzbacken verlassen hat.

Diese Verfahrensweise ermöglicht es ein beliebiges Antriebsmittel für das Werkstück vorzusehen, beispielsweise kann das Werkstück mit einen mittels Elektromotor angetriebenen Spannfutter gehalten, lagerichtig positioniert und dem Walzwerkzeug zugeführt werden. Hierdurch ist der maschinelle Aufwand gegenüber der im Stand der Technik bekannten Verfahrensweise erheblich reduziert, da es nicht mehr einer separaten Walzmaschine bedarf, um entsprechende Werkstücke zu walzen, sondern die Walzenbacken können Bestand eines antriebslosen Vorbaugerätes sein, welches beispielsweise vor manuell oder CNC-gesteuerte Drehmaschinen gesetzt und dort installiert wird oder welches auch in Transfer­ straßen eingebaut werden kann. Der Werkstückantrieb kann dabei dann entsprechend durch die Drehmaschine oder dergleichen erfolgen, wobei dieser Antrieb auch für andere Einsatzzwecke benutzbar ist, sofern die entsprechende Vorsatzeinrichtung mit den Walzbacken entfernt wird.

Bevorzug ist dabei vorgesehen, daß die Walzbacken aus der Walzendposition in die Walzstartposition überführt werden.

Das Rückholen der Walzbacken aus der Walzendposition in die Walzstartposition kann beispielsweise mittels Federelementen oder auch mittels motorischer oder pneumatischer Stellglieder erfolgen.

Eine bevorzugte Vorrichtung zum Walzen von hülsen- oder bolzenförmigen Werkstücken insbesondere aus Metall, wobei die Werkstücke mit einer Gewindeausbildung, einer Kerbver­ zahnung, einer Beschriftung oder Rändelung versehen oder glattgewalzt werden, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Vorrichtung zwei parallel zueinander geführte Walzbacken aufweist, die auf den einander zugewandten Flächen die Walzprofilierung aufweisen, wobei entweder eine Walzbacke gestellfest und die andere verschieblich oder beide zueinander gegenläufig verschieblich angeordnet sind, ist zur Lösung der eingangs bezeichneten Aufgabe, dadurch gekennzeichnet, daß eine Spannvorrichtung angeordnet ist, mittels derer das Werkstück vorzugsweise an einem Ende erfaßbar und festspannbar ist, daß die Spannvorrichtung mit einer Antriebsvorrichtung gekoppelt ist, mittels derer das gespannte Werkstück in rotierende Bewegung versetzbar ist, daß die Walzbacken antriebslos ausgebildet sind und daß die Relativbewegung der Walzbacken zueinander durch das in den Walzspalt zwischen den Walzbacken eingesetzte, rotierende Werkstück bewirkt ist.

Bevorzugt ist dabei vorgesehen, daß die Walzbacken an einem am Vorrichtungsgestell halterbaren Rahmenteil angeordnet sind.

Das gesamte Rahmenteil samt Walzbacken kann damit an einem Vorrichtungsgestell, beispielsweise an einer Drehmaschine oder dergleichen lagerichtig positioniert und angeordnet werden, so daß die Vorrichtung dann betriebsbereit ist. Der Werkstückantrieb erfolgt dabei über die entsprechende Drehmaschine.

Um einen synchronen Lauf der Walzbacken zu erreichen ist zudem vorgesehen, daß die Walzbacken durch ein Kopplungsmittel miteinander zwangsgekoppelt sind.

Die Zwangskopplung kann beispielsweise durch einen Koppelriemen, einen Zahnriemen oder auch durch ein Zahnrad erfolgen, welches mit Zahnstangenausbildungen der Walz­ backen in Eingriff steht.

Desweiteren kann vorgesehen sein, daß die Walzbacken manuell aus der Walzendposition in die Walzstartposition verstellbar sind.

Vorzugsweise ist vorgesehen, daß Stellmittel vorgesehen sind, mittels derer die Walzbacken aus der Walzendposition in die Walzstartposition verstellbar sind.

Hierdurch ist eine zwangsweise Rückführung der Walzbacken aus der Walzendposition in die Walzstartposition möglich. Bevorzugt kann hierzu vorgesehen sein, daß als Stellmittel mindestens eine Zug- oder Druckfeder, ein Stellmotor oder ein pneumatisches Stellglied angeordnet ist.

Zudem ist bevorzugt vorgesehen, daß der Walzspalt zwischen den Walzbacken einstellbar ist, insbesondere die Walzbacken oder mindestens eine Walzbacke quer zum Walzpfad zur anderen Walzbacke hin oder von dieser weg verstellbar und in der jeweiligen Sollposition feststellbar ist.

Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ist es in einfacher Weise und ohne großen maschinellen Aufwand möglich, entsprechende Gewindewalzvorgänge oder auch andere Walz- Vorgänge vorzunehmen. Die besonderen Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung bestehen darin, daß ein Fremdantrieb für die Backenwerkzeuge nicht erforderlich ist. Zudem ist es, wie beim Flachbackenwalzen üblich, möglich, Profile bis zu einem Bund eines Kopfbolzens oder dergleichen auszubilden und anzuformen. Es können die unterschiedlichsten Profilformen gewalzt werden, so kann eine Kerbverzahnung, eine Gewindeausbildung, eine Beschriftung oder Rändelung vorgesehen sein. Es kann auch ein Glattwalzen von entsprechenden Werkstücken erfolgen. Die Verstellbarkeit der Walzbacken ermöglicht es, daß diese nachgeschliffen werden können und somit über einen längeren Zeitraum eingesetzt werden können. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind alle Maschinen nachrüstbar, bei denen ein Werkstück in rotierende Bewegung um eine Längsachse gebracht werden kann. Beispielsweise sind dazu manuell oder CNC-gesteuerte Drehmaschinen brauchbar. Die Vorrichtung kann auch in Transferstraßen eingebaut werden.

Ein schematisiertes Ausführungsbeispiel einer erfindungs­ gemäßen Vorrichtung ist in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in Ansicht;

Fig. 2 die Vorrichtung im Schnitt gesehen.

Die Vorrichtung dient zum Walzen von hülsen- oder bolzen­ förmigen Werkstücken vornehmlich aus Metall. Ein derartiges Werkstück ist bei 1 in Fig. 1 angegeben. Das Werkstück 1 kann am Spannkopf einer Drehmaschine gehaltert und eingespannt sein, wobei das Werkstück 1 durch den Umlauf der Drehmaschine in Rotation versetzt wird. Die Vorrichtung besteht im Prinzip aus einem Gestellrahmen 2, an dem zwei Flachbacken 3, 4 parallel zueinander verschieblich geführt sind. Die Flachbacken 3, 4 sind mit Führungselementen 5, 6 verbunden, die über Nadel- oder Rollager 7 an Gestellrahmenteilen 8 verschieblich geführt sind. An den Führungselementen 5, 6, die fest mit den Flachbacken 3, 4 verbunden sind, sind Zahnstangenausbildungen 9 vorgesehen, die mit einem Zahnrad 10 in Eingriff sind. Die Achse des Zahnrades 10 ist achsparallel zur Achse des Werkstückes 1 ausgerichtet und mittig zum Walzspalt zwischen den Walzbacken 3, 4 gerichtet. Die Walzbacken 3, 4 weisen einen Einlaufbereich 11 einen Kalibrierbereich 12 und einen Auslaufbereich 13 auf. Sofern beispielsweise auf das Werkstück 1 ein Gewinde mittels der Walzbacken 3, 4 aufgebracht werden soll, so wird das Werkstück in der Startposition gemäß Fig. 1 in die Vorrichtung eingebracht, so daß der Schaft des entsprechenden Bolzens zwischen den Walzbacken 3, 4 angeordnet ist. Das Werkstück 1 befindet sich am Beginn des Einlaufbereiches 11. Sobald das Werkstück in Drehung versetzt wird erfolgt ein reib­ schlüssiger Angriff der Walzbacken 3, 4 am Werkstück 1, so daß die Walzbacken 3, 4 durch das Werkstück mitge­ nommen werden und die Gewindeformung ablaufen kann. Nach Durchlauf der Kalibrierzone 12 verläßt das Werkstück im Auslaufbereich 13 die Walzbacken. Nach Entnahme des Werkstückes werden die Walzbacken 3, 4 dann durch in Betriebnahme eines Stellmotores 13 in die Startposition zurücküberführt. Der Antriebsmotor 13 wirkt auf das Zahnrad 10, so daß hierdurch die Walzbacken 3, 4 in die Ausgangsposition überführt werden können.

Die gesamte Vorrichtung ist als zusätzliches Element an eine Drehmaschine anbaubar, wobei das Werkstück 1 im Spannkopf der Drehmaschine oder dergleichen gehaltert ist.

Die Erfindung ist nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern im Rahmen der Offenbarung vielfach variabel.

Alle neuen, in der Beschreibung und/oder Zeichnung offenbarten Einzel- und Kombinationsmerkmale werden als erfindungswesentlich angesehen.

Claims (9)

1. Verfahren zum Gewindewalzen oder Glattwalzen von hülsen- oder bolzenförmigen Werkstücken insbesondere aus Metall mittels Backenwerkzeugen, wobei das Werkstück zwischen die Backen eines Zweibackenwerk­ zeuges eingesetzt wird, welches auf den zueinander gewandten Flächen die Walzprofilierung aufweist, und durch Relativbewegung der Backen und des Werkstückes zueinander das Walzprofil auf das Werkstück aufge­ bracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück mittels eines Antriebsmittels in rotierende Bewegung versetzt wird, dem Einlauf der zueinander parallelen, antriebslosen Walzbacken zugeführt wird, die Walzbacken durch das rotierende Werkstück bei in Eingriff mit den Walzbacken befindlichem Werkstück zueinander gegen­ läufig bewegt werden und das Werkstück am Auslauf­ bereich der Walzbacken von den Walzbacken freigegeben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzbacken aus der Walzendposition in die Walzstartposition überführt werden.

3. Vorrichtung zum Walzen von hülsen- oder bolzenförmigen Werkstücken insbesondere aus Metall, wobei die Werk­ stücke mit einer Gewindeausbildung, einer Kerbver­ zahnung, einer Beschriftung oder Rändelung versehen oder glattgewalzt werden, zur Durchführung des Ver­ fahrens nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Vorrichtung zwei parallel zueinander geführte Walzbacken aufweist, die auf den einander zugewandten Flächen die Walz­ profilierung aufweisen, wobei entweder eine Walz­ backe gestellfest und die andere verschieblich oder beide zueinander gegenläufig verschieblich angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine Spannvorrichtung angeordnet ist, mittels derer das Werkstück (1) vor­ zugsweise an einem Ende erfaßbar und festspannbar ist, daß die Spannvorrichtung mit einer Antriebs­ vorrichtung gekoppelt ist, mittels derer das gespannte Werkstück (1) in rotierende Bewegung versetzbar ist, daß die Walzbacken (3, 4) antriebslos ausgebildet sind und daß die Relativbewegung der Walzbacken (3, 4) zu­ einander durch das in den Walzspalt zwischen den Walz­ backen (3, 4) eingesetzte rotierende Werkstück (1) bewirkt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzbacken (3, 4) an einem am Vorrichtungs­ gestell halterbaren Rahmenteil (2) angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Walzbacken (3, 4) durch ein Kopplungs­ mittel (z. B. 9, 10) miteinander zwangsgekoppelt sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzbacken (3, 4) manuell aus der Walzendposition in die Walzstartposition ver­ stellbar sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Stellmittel (z. B. 13) vorgesehen sind, mittels derer die Walzbacken (3, 4) aus der Walzendposition in die Walzstartposition verstellbar sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Stellmittel mindestens eine Zug- oder Druck­ feder, ein Stellmotor (13) oder ein pneumatisches Stellglied angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Walzspalt zwischen den Walz­ backen (3, 4) einstellbar ist, insbesondere die Walz­ backen (3, 4) oder mindestens eine Walzbacke (3 oder 4) quer zum Walzpfad zur anderen Walzbacke (4 oder 3) hin oder von dieser weg verstellbar und in der jeweiligen Sollposition feststellbar ist.