DE4405373C2 - Vorrichtung zum Rundwalzen von Ringen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Rundwalzen von Ringen durch Kaltwalzen, bei der mindestens eine Zentrierrolle verwendet wird, wobei zum radialen Aufweiten und zur Formgebung eines ringförmigen Rohlings für das Walzen der äußeren Mantelfläche eine auf einer Walzspindel gelagerte Profilwalze und für das Walzen der inneren Mantelfläche des Ringes eine das Innenprofil des Ringes bestimmende Dornwalze vorgesehen ist, welche auf beiden Seiten über die axiale Erstreckung des Ringes hinaus verlängert und mit Linienberührung auf sich abwälzenden Supportrollen gelagert ist.

Das Walzen von Ringen zwischen einer Profilwalze und einem entsprechend der Innenfläche des Ringes profilierten Dorn ist äußerst wirtschaftlich und wird besonders vorteilhaft bei der Herstellung von Kugellagerringen anstelle einer spanenden Fertigung angewendet. Da der anfänglich ringförmige Rohling das gleiche Volumen wie der fertige Ring aufweist, werden an den Walzprozeß besondere Anforderungen gestellt, um die geometrische Qualität und die Rundheit des Ringes zu gewährleisten.

Zum Aufweiten von Ringen, deren endgültige Umformung durch Schlagen in einem Gesenk vorgenommen wird, ist in der DE-OS 26 20 382 eine Ringwalzmaschine mit einer Tellerwalze und einer Zentrierrolle auf einem Zentrierarm beschrieben worden. Hiermit sind Ringe herstellbar, bei denen die Anforderungen an die Genauigkeit nicht sehr groß sind.

Beim Kaltwalzen von profilierten Ringen besteht ein ständiges Problem darin, die Ringe mit einem großen Rundheitsgrad auszuformen, da Kreisformfehler insbesondere bei Verwendung von inhomogenen Werkstoffen besonders häufig auftreten können.

Es hat sich in der Praxis als äußerst schwierig erwiesen, den Andruck der Zentrierrolle optimal anzupassen, um ein seitliches Auswandern oder Pendeln zu verhindern und eine genaue Ausrichtung des Ringes in bezug auf den Walzspalt zu gewährleisten. In der DE-OS 22 22 607 wird bei einem Ringwalzwerk mit angetriebenen Tellerwalzen zu einer Regelung der durch einen Hydraulikzylinder erzeugten Anpreßkraft bei der Zentrierrolle ein nachgiebiges Widerlager in Form einer mechanischen Druckfeder vorgesehen, welche in bestimmten Grenzen einen Anpreßdruck in Abhängigkeit des Ringwachstums und der Federkonstante ausübt. Außerdem ist in einer weiteren Ausbildung ein Endschalter vorgesehen, der bei einer über das Normale hinausgehenden Lageveränderung, zum Beispiel durch einseitiges Auswandern des Ringes, eine Drossel in dem Hydraulikzylinder öffnet und die Anpreßkraft auf den Ring verringert. Eine derartige Anordnung vermindert bei einem großen Ring die Gefahr einer Deformation, indem durch eine übermäßige Anpreßkraft der Ring wegen seines kleinen Querschnitts und des geringen Widerstandsmoments zwischen der Walzzone und der Zentrierzone nach außen gedrängt wird, eine Schlaufe bildet und unbrauchbar wird. Aus diesem Grunde ist die vorbeschriebene Vorrichtung für das Rundwalzen von kleinen Ringen mit einem relativ großen Widerstandsmoment nicht geeignet und auch nicht übertragbar.

In der DE 28 30 252 A1 wird vorgeschlagen, eine Zentrierkraftregelung in Abhängigkeit und selbsttätig von den jeweiligen Abmessungen der radialen Wanddicke und der axialen Höhe des Werkstückes vorzunehmen. Bei der Regelung der Zentrierkraft wird fortlaufend das Widerstandsmoment des zu walzenden ringförmigen Rohlings ermittelt und die Zentrierkraft mit Hilfe eines beidseitig beaufschlagbaren Hydraulikzylinders auf die Zentrierrolle übertragen. Für das Rundwalzen ist des weiteren ein elektrischer oder elektronischer Begrenzer vorgesehen, welcher das Regelsignal für die Steuerung der Anpreßkraft des Hydraulikzylinders bei einer Lageveränderung der Zentrierrollen in Richtung zu einem größeren Durchmesser hin entsprechend dem vorgegebenen Regelsignal beeinflußt, während eine anschließende Lageveränderung wieder auf einen kleineren Durchmesser hin abgeschwächt mit verminderter Anstellgeschwindigkeit durchgeführt wird. Damit wird beim Vorbeilaufen von unrunden Ringen an der Zentrierrolle eine geringere Anpreßkraft ausgeübt und in bestimmten Grenzen eine bessere Rundheit von Ringen mit einem relativ großen Durchmesser und einem kleinen Widerstandsmoment erzielt. Da die für die Regelung des Walzprozesses erforderlichen Sensoren einen entsprechend großen Aufwand und Platzbedarf erfordern, ist die vorgeschlagene Lösung beim Walzen von Kugellagerringen nicht anwendbar.

Demgemäß wird beim Kaltwalzen von profilierten Lagerringen, wie in der DE 38 24 856 A1 beschrieben, das Rundwalzen mit einer Zentrierrolle durchgeführt, welche unter konstanter Anpreßkraft eines Hydraulikzylinders steht. Beim Kaltwalzen von profilierten Ringen können jedoch Kreisformfehler, die durch die Verwendung von inhomogenen Werkstoffen bedingt sind, mit einer konstanten Anpreßkraft der Zentrierrolle nicht verringert werden.

Ausgehend vom Stand der Technik gemäß DE-OS 26 20 382 besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Vorrichtung zum Rundwalzen zu schaffen, welche beim Kaltwalzen von Ringen mit mindestens einer Zentrierrolle die durch inhomogene Werkstoffe bedingten Kreisformfehler des Ringes verringert.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß durch Inhomogenität des Werkstoffes bedingte Kreisformfehler verringert werden, wenn die durch die Zentrierrolle ausgeübte Rundwalzkraft selbsttätig an das Ringwachstum angepaßt werden kann. Dies kann bevorzugt mit Hilfe eines hydraulischen Stoßdämpfers bewerkstelligt werden.

Wenn beispielsweise als Folge einer Änderung der radialen Walzkraft bei einem Ring ein schnelleres Ringwachstum zu verzeichnen ist und die Zentrierrolle sich in Richtung des Außenumfanges bewegt, erhöht sich durch den stärkeren Widerstand des Stoßdämpfers die auf den Ring einwirkende Rundwalzkraft. Dadurch wird verhindert, daß der Ring einseitig aus seiner Symmetrielage auswandert. Andererseits wird bei einer durch inhomogene Werkstoffe hervorgerufenen Abweichung des Ringes von der Kreisform in Richtung des Innendurchmessers, was mit einem geringeren Ringwachstum gleichzusetzen ist, die Rundwalzkraft selbsttätig verringert. Infolgedessen können Ringe mit einer außerordentlich hohen Genauigkeit in bezug auf die Rundheit hergestellt werden.

Außerdem ist in einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß die Drosselöffnungen zwischen den Arbeitsräumen des Zylinders einstellbar sind. Damit kann die Rundwalzkraft härter oder weicher eingestellt werden, was sich besonders vorteilhaft auf die Rundheit auswirkt, wenn die Ringe aus unterschiedlichen Werkstoffen gefertigt werden.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es zweckmäßig, daß die am Obergestell vorgesehene Zylinderaufnahme zusammen mit dem Stoßdämpfer gleitend in Richtung des Schwenkhebels verstellbar und in den einzelnen Stellungen lösbar befestigbar ist. Derart wird vorteilhaft eine Voreinstellung der Zentrierrolle zum Werkstück ermöglicht.

Außerdem sind an dem Obergestell der Rundwalzeinrichtung zwei Anschläge vorgesehen, zwischen denen der Schwenkhebel bewegbar ist, um die Endlagen der Zentrierrolle zu fixieren.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es zweckmäßig, daß die Anschläge einstellbar sind, um die Vorrichtung zum Rundwalzen leicht an verschiedene Ringgrößen anpassen zu können.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. In der dazugehörigen Zeichnung zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Vorrichtung zum Rundwalzen in schematischer Darstellung.

Die Vorrichtung zum Rundwalzen eines Ringes 1 durch Kaltwalzen umfaßt für das Walzen der äußeren Mantelfläche eine Profilwalze 2 und für das Walzen der inneren Mantelfläche des Ringes 1 eine das Innenprofil bestimmende Dornwalze 3, welche auf beiden Seiten über die axiale Erstreckung des Ringes 1 hinaus verlängert ist und sich mit Linienberührung auf sich abwälzenden Supportrollen 4 abstützt. In einer Gegendruckeinrichtung 5 ist die Zentrierrolle 6 drehbeweglich angeordnet. Die Gegendruckeinrichtung 5 überträgt die Rundwalzkraft auf den Ring 1. Sie kann in horizontaler Ebene geschwenkt werden. Damit kann gegebenenfalls einer Kegligkeit des Ringes 1 entgegengewirkt werden. Für das Schwenken der Gegendruckeinrichtung 5 sind Befestigungsschrauben 7 vorgesehen. Nach dem Lösen der Befestigungsschrauben 7 kann durch Drehen einer Stellschraube 8 die Gegendruckeinrichtung 5 geschwenkt werden. Der Schwenkbetrag ist auf einer der Stellschraube 8 zugeordneten Skala 9 ablesbar. Nach der so beschriebenen Voreinstellung der Zentrierrolle 6 kann diese mit Hilfe des drehbar auf der Walzspindel 10 gelagerten Grundkörpers 11 auf einer Kreisbahn in Richtung des Mittelpunktes des Ringes 1 geführt werden. An dem auf der Walzspindel 10 gelagerten Grundkörper 11 ist ein gegenüber einem Obergestell 12 hin- und herbewegbarer Schwenkhebel 13 angeordnet. Zur Begrenzung der Schwenkbeweglichkeit des Schwenkhebels 13 ist an dem Obergestell 12 der Rundwalzeinrichtung ein linker verstellbarer Anschlag 14 und ein rechter Anschlag 15 vorgesehen. Der linke Anschlag 14 fixiert die obere Endlage der Zentrierrolle 6, während der rechte Anschlag 15 die untere Endlage fixiert, zwischen denen der Schwenkhebel 13 bewegbar ist.

Mit Hilfe von Klemmschrauben 16 und einer Stellspindel 17 kann zumindest der linke Anschlag 14 verstellt und die Vorrichtung zum Rundwalzen leicht an verschiedene Größen des Ringes 1 angepaßt werden. Außerdem ist für die Überwachung der oberen Endlage der Zentrierrolle 6 ein Sensor, beispielsweise ein induktiver Sensor 18 vorgesehen.

An dem oberen Schwenkhebelende 19 ist für die Übertragung des durch die Rundwalzkraft erzeugten Drehmomentes die Kolbenstange 20 eines hydraulischen Stoßdämpfers 21 angelenkt. Andererseits ist der Stoßdämpfer 21 mit einer Zylinderaufnahme 23 mit dem Obergestell 12 schwenkbeweglich verbunden. Der an sich bekannte Stoßdämpfer 21 ist mit einer Flüssigkeit oder mit einem anderen fließfähigen Dämpfungsmittel gefüllt und weist einen geschlossenen Zylinder 22 auf, welcher durch einen nicht weiter dargestellten und mit der Kolbenstange 20 gekoppelten Kolben in mindestens zwei, durch Drosselöffnungen verbundene Arbeitsräume geteilt ist. Die Drosselöffnungen zwischen den Arbeitsräumen können mit einer an dem Stoßdämpfer 21 üblicherweise vorhandenen Einstelleinrichtung reguliert werden. Damit kann die Rundwalzkraft härter oder weicher eingestellt werden.

An dem Stoßdämpfer 21 ist eine Zylinderaufnahme 23 vorgesehen, die am Obergestell 12 gleitend in Richtung des Schwenkhebels 13 verstellbar und in den einzelnen Stellungen lösbar mit einer Halteschraube 24 befestigt ist. Die Voreinstellung der Zentrierrolle 6 zum Ring 1 wird mit der verstellbaren Zylinderaufnahme 23 vorgenommen. Dazu ist die Halteschraube 24 zu lösen und eine zum Verstellen vorgesehene Spindel 25 zu drehen. Eine Rechtsdrehung der Spindel 25 bewirkt das Absenken der Gegendruckeinrichtung 5 mit der Zentrierrolle 6. Beim Verstellen muß gewährleistet sein, daß die Anschläge 14 und 15 den Vorgang nicht behindern. Die Positionierung erfolgt derart, daß bei einem fertig gewalzten Ring 1 ein Resthub bis zum Hubende des Stoßdämpfers 21 verbleibt.

Beim Rundwalzen eines Ringes 1 befindet sich die eingeschwenkte Zentrierrolle 6 anfänglich in der oberen Endlage und der Schwenkhebel 13, wie in der Zeichnung dargestellt, neben dem linken Anschlag 14. Durch die Rotation und die Verringerung des gegenseitigen Abstandes der Profilwalze 2 und der Dornwalze 3 wird die Wandstärke des Ringes 1 verringert und bei gleichbleibender Breite ein schnelles Ringwachstum erzeugt. Die Rundwalzkraft wird auf die Zentrierrolle 6 und den Schwenkhebel 13 übertragen, wobei sich dieser von dem Anschlag 14 weg und zum rechten Anschlag 15 hin bewegt. Entsprechend der Größe des Ringwachstums wird die Bewegung des Schwenkhebels 13 mehr oder weniger stoßkräftig ausfallen und auf den am Schwenkhebelende 19 angelenkten Stoßdämpfer 21 übertragen. Durch die bekannte Wirkungsweise des Stoßdämpfers 21 wird die erzeugte Rundwalzkraft selbsttätig mehr oder weniger gebremst. Dadurch werden Ringe 1 mit einem hohen Rundheitsgrad besonders einfach herstellbar.

Claims (6)

1. Vorrichtung zum Rundwalzen von Ringen (1) durch Kaltwalzen, bei der mindestens eine Zentrierrolle (6) verwendet wird, wobei zum radialen Aufweiten und zur Formgebung eines ringförmigen Rohlings für das Walzen der äußeren Mantelfläche eine auf einer Walzspindel (10) gelagerte Profilwalze (2) und für das Walzen der inneren Mantelfläche des Ringes eine das Innenprofil des Ringes (1) bestimmende Dornwalze (3) vorgesehen ist, welche auf beiden Seiten über die axiale Erstreckung des Ringes hinaus verlängert und mit Linienberührung auf sich abwälzenden Supportrollen (4) gelagert ist, wobei die Zentrierrolle (6) in einer Gegendruckeinrichtung (5) drehbeweglich gelagert und die Gegendruckeinrichtung (5) mit der Zentrierrolle (6) in der Querschnittsebene des ringförmigen Rohlings schwenkbar mit einem auf der Walzspindel (10) drehbar gelagerten Grundkörper (11) verbunden ist, wobei an dem Grundkörper (11) ein Schwenkhebel (13) mit einem hydraulischen Stoßdämpfer (21) angeordnet ist, welcher einerseits an dem Schwenkhebelende (19) angelenkt und andererseits mit einem Obergestell (12) schwenkbeweglich verbunden ist, so daß er mit der auf die Zentrierrolle (6) und den Schwenkhebel (13) übertragenen Rundwalzkraft beaufschlagt wird.

2. Vorrichtung zum Rundwalzen von Ringen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoßdämpfer (21) durch einen mit einer Flüssigkeit oder mit einem anderen fließfähigen Dämpfungsmittel gefüllten geschlossenen Zylinder (22) gebildet ist, welcher durch einen mit einer Kolbenstange (20) gekoppelten Kolben in mindestens zwei, durch Drosselöffnungen verbundene Arbeitsräume geteilt ist.

3. Vorrichtung zum Rundwalzen von Ringen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselöffnungen zwischen den Arbeitsräumen des Zylinders (22) einstellbar sind.

4. Vorrichtung zum Rundwalzen von Ringen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoßdämpfer (21) mit einer Zylinderaufnahme (23) am Obergestell (12) schwenkbeweglich verbunden ist und daß die Zylinderaufnahme (23) zusammen mit dem Stoßdämpfer (21) gleitend in Richtung des Schwenkhebels (13) verstellbar und in den einzelnen Stellungen lösbar befestigbar ist.

5. Vorrichtung zum Rundwalzen von Ringen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkhebel (13) zwischen einem an dem Obergestell (12) vorgesehenen linken Anschlag (14) und einem rechten Anschlag (15) bewegbar ist.

6. Vorrichtung zum Rundwalzen von Ringen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschläge (14, 15) verstellbar sind.