EP3807023B1 - Cold rolling machine and method for producing a profile on a workpiece - Google Patents
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- EP3807023B1 EP3807023B1 EP19729201.4A EP19729201A EP3807023B1 EP 3807023 B1 EP3807023 B1 EP 3807023B1 EP 19729201 A EP19729201 A EP 19729201A EP 3807023 B1 EP3807023 B1 EP 3807023B1
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- B21H3/02—Making helical bodies or bodies having parts of helical shape external screw-threads ; Making dies for thread rolling
- B21H3/06—Making by means of profiled members other than rolls, e.g. reciprocating flat dies or jaws, moved longitudinally or curvilinearly with respect to each other
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- B21H3/04—Making by means of profiled-rolls or die rolls
Definitions
- the invention relates to a cold rolling machine and a method for producing a profile on a workpiece using the cold rolling machine.
- a cold rolling machine according to the preamble of claim 1 and a method for producing a profile by means of a cold rolling machine are disclosed, for example EP 1 286 794 B1 famous.
- Cold rolling involves deforming at least a portion of a workpiece and thereby creating a profile in the workpiece that extends circumferentially around the workpiece.
- the profile can, for example, be straight teeth.
- the profile can be used to provide a non-rotatable connection between the workpiece, such as a shaft, and another component, such as a gear. This non-rotatable connection must be able to withstand the loads occurring during operation. For this reason, the workpiece is usually hardened.
- hardening is only possible after the profile has been created by cold rolling. With some workpieces, this means that the profile produced during cold rolling does not have the desired dimensions after hardening. In particular, a conical deformation or a conical distortion of the profile produced can occur as a result of the hardening.
- It can be the object of the present invention are considered to provide a cold rolling machine and a method for producing a profile, by means of which a profile can be produced which, after hardening, meets the dimensional requirements.
- the cold rolling machine has a machine frame and two tool units. Each tool unit is arranged on the machine frame and the two tool units are preferably constructed in the same way. Each tool unit has at least one roller bar, which extends along a longitudinal direction, and has a roller bar profile. The rolling rod profiles of the rolling rods of the different tool units face each other. Each roller bar is attached to a tool carriage. The tool carriage is mounted so that it can move linearly in the longitudinal direction by means of a carriage bearing device. A slide drive device is set up to move the tool slide in the longitudinal direction.
- each tool unit has a pivoting support.
- the swivel support is mounted on the machine frame so that it can swivel about a swivel axis by means of a swivel bearing device.
- the pivot axis extends in the longitudinal direction.
- the carriage bearing device is arranged on the swivel support, on which the tool carriage is supported, which in turn carries the rolling rod.
- the swivel support can be swiveled about the swivel axis by means of a swivel drive of the tool unit.
- the rolling rod is also pivoted about the pivot axis together with the pivot carrier. By pivoting about the respective pivot axis, an angle of inclination in a plane perpendicular to the longitudinal direction can be set between the roller rod profiles of the roller rods of the two tool units. If the absolute value of this angle of inclination is not equal to zero, a profile is produced in the workpiece which has a conicity corresponding to the angle of inclination.
- the angle of inclination in the cold rolling machine can be set such that it at least partially compensates for a conical distortion caused by the subsequent hardening of the workpiece, so that the workpiece has a conicity after hardening that lies within a predetermined tolerance range.
- a process-related conicity of the profile can thus be compensated with the invention in order to obtain a cylindrical profile.
- a conicity can result from hardening and/or e.g. if the axial material flow at the ends of the profile is not symmetrical and/or from different process forces.
- defined conical profiles can also be generated, independently of the further processing of the workpiece.
- the cold rolling machine has a control device for controlling the swivel drives of the tool units.
- the control device can be set up to pivot the pivot supports in each case by the same pivot angle amount about the respective pivot axis. This creates a symmetrical alignment of the two tool units relative to a reference plane that is along the longitudinal axis of the workpiece the manufacture of the profile and parallel to the longitudinal direction.
- each swivel drive has a first wedge body with a first inclined surface that is inclined relative to a longitudinal direction.
- the pivot carrier of the respective tool unit can be supported at a support point on this first inclined surface.
- the support point is arranged at a distance radially from the pivot axis.
- the first wedge body is mounted such that it can be moved or displaced in the longitudinal direction and, in particular, can be displaced linearly.
- the displacement of the first wedge body changes the position of the support point along the first inclined surface, causing a pivoting movement of the pivoting support.
- the wedge angle of the first inclined surface relative to the longitudinal direction is less than 5 degrees or less than 3 degrees. In one embodiment, the wedge angle of the first bevel is about 2 degrees.
- a pivot support can be moved about the pivot axis by a pivot angle of a maximum of 2.0 degrees or a maximum of 1.0 degrees and preferably a maximum of 0.2 degrees.
- each swivel drive has a second wedge body with a second inclined surface that is inclined relative to the longitudinal direction.
- the second wedge body is arranged or fastened to the pivoting support.
- the second bevel is adjacent to the first inclined surface flat. This allows the surface load to be reduced.
- the first wedge body is arranged on a rotatably mounted shaft.
- the shaft can be mounted on the machine frame so that it can move linearly in the longitudinal direction.
- the swivel drive can have a screw drive, by means of which the shaft can be moved in the longitudinal direction.
- pivoting support has an L-shape in a plane perpendicular to the longitudinal direction.
- a bearing body is movably mounted in a vertical direction on the pivot support.
- the height direction is perpendicular to the longitudinal direction and perpendicular to the transverse direction.
- the tool carriage can be movably arranged on the bearing body.
- the carriage drive device can be mounted on the pivot support so that it can move in the vertical direction together with the bearing body. This results in an assembly comprising the rolling rod, the tool carriage and the carriage drive device, which is arranged on the pivoting support such that it can be moved in the vertical direction.
- the pivot carrier and this assembly are in turn mounted pivotably about the pivot axis.
- the setting drive can, in one embodiment have a third wedge body with a third oblique surface inclined relative to the longitudinal direction.
- the third wedge body is preferably movably mounted on the pivot support.
- the bearing body is supported directly or indirectly on the third wedge body or the third inclined surface.
- a fourth wedge body can be arranged or attached to the bearing body.
- the fourth wedge body has a fourth oblique surface inclined with respect to the longitudinal direction.
- the fourth sloping surface can lie flat against the third sloping surface.
- the carriage drive device has a drivable pinion.
- the pinion gear may be drivingly connected to a carriage drive motor.
- the pinion is in engagement with a rack.
- the toothed rack extends in the longitudinal direction and is arranged or attached to the tool carriage. When the pinion rotates, the toothed rack moves in the longitudinal direction together with the tool slide.
- any embodiment of the cold rolling machine described above may be used to create a profile on a portion of the workpiece to be profiled.
- an angle of inclination between the roller rod profiles is first set in the plane at right angles to the longitudinal direction.
- the section of the workpiece to be profiled is then arranged between the rolling rods or the rolling rod profiles.
- the roller bars are moved in opposite directions in the longitudinal direction.
- the rolled rod profiles engage in the section of the workpiece to be profiled and reshape it to create the desired profile.
- the workpiece rotates around its longitudinal axis and, so to speak, rolls on the roller bar profiles.
- At least the profiled section of the workpiece can then be hardened.
- a conicity of the profile produced is preferably measured immediately after the profile is produced and/or after hardening and is compared with a tolerance range. Even if the profile must have a defined conicity directly after cold rolling - a defined conicity can also be a cylindrical profile, i.e. a conicity equal to zero - the profile produced can be measured unhardened and compared with a tolerance range. If the conicity determined is within the tolerance range immediately after the profile production and/or after hardening, the cold rolling machine or the angle of inclination is set correctly and further workpieces can be produced.
- a change in the angle of inclination is determined based on the deviation and the angle of inclination is changed by the change in the angle of inclination determined.
- the others Workpieces of the same type can be manufactured with this setting without increased rejects due to conicity distortion during hardening.
- FIG 1 A block diagram of one embodiment of a cold rolling machine 10 is illustrated.
- the cold rolling machine 10 has a machine frame 11, indicated only schematically, on which a first tool unit 12 and a second tool unit 13 are arranged.
- the two tool units 12, 13 are of the same design in the exemplary embodiment and are diametrically opposed to one another with respect to a longitudinal axis A of a workpiece 14 to be profiled.
- the workpiece 14 has at least one section 15 to be profiled, which is circular-cylindrical in cross-section of the workpiece 14 in the initial state.
- the section to be profiled can be cylindrical or conical before the profile is introduced.
- On the circumference of the section 15 to be profiled a profile is produced by cold forming using the cold rolling machine 10 .
- Each tool unit 12, 13 has a roller bar 19 with a roller bar profile 20.
- the roller bar profiles 20 of the two roller bars 19 face each other.
- the rolling rod 19 of each tool unit 12, 13 is detachably attached to a respective tool carriage 21.
- the tool carriage 21 is movably mounted in a longitudinal direction L on a bearing body 22 .
- at least one and, for example, two plain bearing elements 23, each with a plain bearing surface, can be present on the bearing body 22, on which the tool carriage 21 is supported.
- the longitudinal direction L is in figure 1 oriented perpendicular to the plane of the drawing.
- a transverse direction Q extends at right angles to the longitudinal direction L, with the longitudinal axis A of the workpiece 14 being aligned parallel to the transverse direction Q.
- Perpendicular to the longitudinal direction L and to the transverse direction Q extends in a vertical direction H.
- the two rolling rods 19 or rolling rod profiles 20 have a profile spacing d, with the profile spacing d describing, for example, the minimum spacing between the two rolling rods 19 in the plane of the longitudinal axis A of the workpiece 14.
- the bearing body 22 with the plain bearing elements 23 forms, for example, a carriage bearing device 24 for the tool carriage 21.
- the carriage bearing device 24 could also provide a roller bearing for the tool carriage 21 instead of a plain bearing.
- the tool carriage 21 can be moved in the longitudinal direction L relative to the carriage bearing device 24 and, for example, relative to the bearing body 22 by means of a carriage drive device 25 .
- the carriage drive device 25 has a carriage drive motor 26 which can be controlled by means of a control device 27 .
- the carriage drive motor 26 is drivingly connected to a pinion 28 .
- the pinion 28 can be arranged directly on a drive shaft of the carriage drive motor 26 in a rotationally fixed manner.
- the pinion 28 is in engagement with a rack 29 .
- the toothed rack 29 is fastened to the tool carriage 21 and extends in the longitudinal direction L. According to the example, it is arranged on the side of the tool carriage 21 opposite the rolling rod 19 . On this side, the tool carriage 21 is supported on the carriage bearing device 24 and, for example, on the slide bearing elements 23 .
- the carriage bearing device 24 can have suitable means for guiding the tool carriage 21 .
- Each tool unit 12, 13 also has a swivel support 33.
- the pivoting support 33 has an L-shape with a first leg 34 and a second leg 35 which are connected to one another in a corner region.
- the carriage bearing device 24 is movably mounted on the first leg 34 together with the carriage drive device 25 along the first leg 34 .
- the first leg 34 extends from the connection area with the second leg 35 essentially in the vertical direction H, but can also run slightly inclined to the vertical direction H, depending on the alignment of the swivel support 33, which will be explained below.
- the second leg 35 extends, starting from the connection area with the first leg 34, essentially in the transverse direction Q. In the exemplary embodiment illustrated here, the two legs 34, 35 are aligned at right angles to one another.
- an adjustment drive 36 is arranged between the pivot support 33 and the carriage bearing device 24, by means of which the carriage bearing device 24 and the carriage drive device 25 can be linearly displaced together along or parallel to the first leg 34—essentially in the vertical direction H. This allows the profile distance d to be adjusted.
- the pivot support 33 is mounted pivotably on the machine frame 11 by means of a pivot bearing device 37 .
- the pivot bearing device 37 of the first tool unit 12 defines a first pivot axis S1 and the pivot bearing device 37 of the second tool unit 13 defines a pivot axis S2.
- the pivot axes S1, S2 are aligned parallel to one another and extend in the longitudinal direction L.
- the pivot bearing device 37 connects the machine frame 11 to the pivot support 33 in the connection area between the first leg 34 and the second leg 35 of the swivel support 33.
- Each tool unit 12, 13 also has a swivel drive 38 to set the swivel position of the respective swivel support 33 about the relevant swivel axis S1, S2.
- Each swivel drive 38 has a swivel drive motor 39 which can be controlled by the control device 27 and which can be designed as a screw drive 40, for example.
- a first wedge body 41 can be moved in the longitudinal direction L via the pivoting drive 38 and, for example, linearly displaced.
- the first wedge body 41 has a first inclined surface 42 inclined relative to the transverse direction Q . In the transverse direction Q, the first inclined surface 42 runs without an incline, for example.
- the swivel support 33 and, for example, the second leg 35 are supported at a support point 43 on the first inclined surface 42 .
- the support point 43 is arranged in the transverse direction Q at a distance from the relevant pivot axis S1 or S2.
- a second wedge body 44 is arranged on the swivel support 33 and, for example, on the second leg 35 for surface support.
- the second wedge body 44 has a second inclined surface 45 which is inclined with respect to the longitudinal direction L.
- the second inclined surface 45 is in Transverse direction Q, for example, incline-free.
- the wedge angles of the first inclined surface 42 and the second inclined surface 45 are of the same magnitude.
- the second inclined surface 45 lies flat against the first inclined surface 42 .
- the pivot support 33 can be pivoted about the relevant pivot axis S1 or S2.
- the pivot bearing device 24 and the carriage drive device 25 are also pivoted and inclined together with the pivot carrier 33, so that an angle of inclination ⁇ is set between the two roller rod profiles 20 of the two roller rods 19 in the plane spanned by the vertical direction H and the transverse direction Q.
- the control device 27 preferably controls the pivoting drives 38 of the two tool units 12, 13 in such a way that the same pivoting angle amount is set about the first pivoting axis S1 and the second pivoting axis S2.
- the two tool units 12, 13 or rolling rods 19 are therefore aligned symmetrically with respect to a reference plane running at right angles to the vertical direction along the longitudinal axis A.
- FIG. 2-6 is a concrete embodiment for using the block diagram figure 1 illustrated cold rolling machine 10 illustrated.
- these figures show an exemplary embodiment of the design of the adjustment drive 36 and the swivel drive 38 .
- each swivel drive 38 has a shaft 50 which can be driven by the screw drive 40, for example a ball screw drive.
- the shaft 50 is mounted on the machine frame 11 so that it can be displaced in the longitudinal direction L by means of a bearing 51 .
- the first wedge body 41 is arranged in a movement-coupled manner in the longitudinal direction L with the shaft 50 .
- the first wedge body 41 can be connected to the shaft 50 by means of screws and/or a feather key.
- the wedge angles which the first inclined surface 42 and the second inclined surface 43 enclose relative to the longitudinal direction L, are of the same magnitude and, for example, smaller than 3-5 degrees. In the exemplary embodiment, the wedge angles are approximately 2 degrees. In the exemplary embodiment described here, a lifting movement of the second wedge body 43 in the vertical direction H of a maximum of 1.5 mm can be performed.
- the design of the swivel drive 38 is self-locking, so that a force acting in the vertical direction H on the swivel support 33 cannot cause any movement of the first wedge body 41 in the longitudinal direction L.
- a guide recess 53 for the first wedge body 41 is formed on the second wedge body 43 by two guide rails 52 which are opposite one another at a distance in the longitudinal direction.
- Each guide strip 52 can encompass an edge area of the first wedge body 41 for guiding the first wedge body 41 .
- a permissible transverse displacement within the guide rails 52 is provided.
- the adjustment drive 36 has a screw drive 40 which is driven by an adjustment drive motor 54 .
- the screw drive can be designed as a ball screw drive.
- the adjustment drive 36 is coupled for movement in the longitudinal direction L to a third wedge body 56 which has a third inclined surface 57 which is inclined relative to the longitudinal direction L.
- the third wedge body 56 can be moved in the longitudinal direction L, for example via a slide bearing, arranged on the swivel support and is supported on the second leg 35, for example.
- a fourth wedge body 58 has a fourth inclined surface 59 which is inclined relative to the longitudinal direction L and rests against the third inclined surface 57 .
- the third and the fourth inclined surface 57, 59 are free of inclination in the transverse direction Q, for example.
- the wedge angles of the third inclined surface 57 and the fourth inclined surface 59 relative to the longitudinal direction L are of the same magnitude, so that a flat contact between the third inclined surface 57 and the fourth inclined surface 59 is achieved.
- the wedge angles of the third inclined surface 57 and the fourth inclined surface 59 are at least 3 degrees and, for example, 5-9 degrees, preferably about 7 degrees.
- the movement parallel to the first leg 34 is not exactly oriented, but predominantly in the vertical direction H. At least it has a movement component in the vertical direction, so that the profile distance d can be adjusted.
- the fact that a slight movement of the rolling rods 19 in the transverse direction Q may also be caused is irrelevant. This slight movement can be compensated for by feeding the workpiece in the transverse direction Q.
- the profile distance d between the two rolling rods 19 can be adjusted before and/or during the production of a profile in a workpiece 14 can be set or varied.
- the method is started in a first method step V1.
- an angle of inclination ⁇ between the two rolling rods 19 is initially set in a second method step V2.
- the angle of inclination ⁇ can initially be 0 degrees, so that the two rolling rods 19 or the two rolling rod profiles 20 are aligned parallel to one another.
- the profile spacing d is set by means of the setting drive 36 .
- a workpiece 14 to be profiled is arranged in such a way that the section 15 to be profiled is located between the two rolling rods 19 in the vertical direction H and in the transverse direction Q.
- the two roller bars 19 are moved in opposite directions in the longitudinal direction L by means of the respective carriage drive devices 25.
- a movement of the rolling rods 19 in the vertical direction H can be superimposed at the same time.
- the respective roller bar profile 20 is in engagement with the section 15 of the workpiece 14 to be formed and forms the section 15 in its peripheral area, whereby a profile is produced on the workpiece 14 .
- a fifth method step V5 hardens the workpiece 14 or at least the section 15 of the workpiece 14 provided with the profile.
- a conical distortion of the manufactured profile can occur. Therefore, in a sixth method step V6, the conicity of the generated profile is then determined and compared with a specified tolerance range. If the determined conicity of the profile is not within a specified tolerance range (branch N from the sixth method step V6), in a seventh method step V7 the angle of inclination ⁇ is changed based on the determined conicity of the profile, so that the conicity of the subsequently produced profile is adjusted taking into account the distortion during hardening is within the tolerance range. After the correction in the seventh method step V7, the method is continued, for example, in the fourth method step V4 with the renewed production of a profile and renewed measurement (method step V6).
- one or more further workpieces can be profiled in the cold rolling machine 10 at the set angle of inclination ⁇ and then hardened. After the desired number of workpieces 14 has been profiled and hardened, the method ends in a ninth method step V9.
- step V6 shows that the first profiled workpiece after hardening already has a conicity of the profile that is within the tolerance range (branch J from the sixth step V6), then the change in the angle of inclination ⁇ in the seventh step V7 skipped and the method is continued directly in the eighth method step V8.
- the invention relates to a cold rolling machine 10 and a method for producing a profile on a workpiece 14.
- the cold rolling machine 10 has two preferably identically constructed tool units 12, 13. Each tool unit 12, 13 has at least one rolling rod 19 extending in the longitudinal direction L, a tool slide 21 At least one rolling rod 19 is fastened to the tool slide 21 and can be moved in the longitudinal direction L by means of the slide drive device 25 .
- the swivel support 33 can be swiveled about a swivel axis S1, S2, which extends in the longitudinal direction L, by means of the swivel drive 38.
- the tool carriage 21 is arranged on the pivoting support 33 .
- an angle of inclination ⁇ can be set between the two rolling rods 19, which can have an amount of 0 degrees up to 0.5 degrees or up to 0.2 degrees, for example.
- conical profiles can be produced in the workpiece 14, or conical profiles caused by the process can be compensated for.
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Description
Die Erfindung betrifft eine Kaltwalzmaschine sowie ein Verfahren zur Erzeugung eines Profils an einem Werkstück unter Verwendung der Kaltwalzmaschine.The invention relates to a cold rolling machine and a method for producing a profile on a workpiece using the cold rolling machine.
Eine Kaltwalzmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Erzeugung eines Profils mittels einer Kaltwalzmaschine sind zum Beispiel aus
Beim Kaltwalzen wird zumindest ein Abschnitt eines Werkstücks umgeformt und dadurch ein Profil in dem Werkstück erzeugt, das sich in Umfangsrichtung um das Werkstück erstreckt. Das Profil kann beispielsweise eine Geradverzahnung sein. Das Profil kann zum Beispiel dazu verwendet werden, eine drehfeste Verbindung zwischen dem Werkstück, beispielsweise einer Welle, und einem anderen Bauteil, wie etwa einem Zahnrad, herzustellen. Diese drehfeste Verbindung muss den beim Betrieb auftretenden Belastungen standhalten können. Aus diesem Grund wird das Werkstück in der Regel gehärtet. Das Härten ist allerdings erst nach dem Erzeugen des Profils durch Kaltwalzen möglich. Dies führt bei einigen Werkstücken dazu, dass das beim Kaltwalzen erzeugte Profil nach dem Härten nicht die gewünschten Dimensionen aufweist. Insbesondere kann durch das Härten eine konische Verformung bzw. ein konischer Verzug des erzeugten Profils auftreten.Cold rolling involves deforming at least a portion of a workpiece and thereby creating a profile in the workpiece that extends circumferentially around the workpiece. The profile can, for example, be straight teeth. For example, the profile can be used to provide a non-rotatable connection between the workpiece, such as a shaft, and another component, such as a gear. This non-rotatable connection must be able to withstand the loads occurring during operation. For this reason, the workpiece is usually hardened. However, hardening is only possible after the profile has been created by cold rolling. With some workpieces, this means that the profile produced during cold rolling does not have the desired dimensions after hardening. In particular, a conical deformation or a conical distortion of the profile produced can occur as a result of the hardening.
Es kann als Aufgabe der vorliegenden Erfindung angesehen werden, eine Kaltwalzmaschine und ein Verfahren zum Herstellen eines Profils zu schaffen, mittels der bzw. dem ein Profil erzeugt werden kann, das nach dem Härten den dimensionellen Anforderungen entspricht.It can be the object of the present invention are considered to provide a cold rolling machine and a method for producing a profile, by means of which a profile can be produced which, after hardening, meets the dimensional requirements.
Diese Aufgabe wird durch eine Kaltwalzmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 14 gelöst.This object is achieved by a cold rolling machine having the features of
Erfindungsgemäß hat die Kaltwalzmaschine ein Maschinengestell und zwei Werkzeugeinheiten. Jede Werkzeugeinheit ist am Maschinengestell angeordnet und vorzugsweise sind die beiden Werkzeugeinheiten gleich aufgebaut. Jede Werkzeugeinheit hat mindestens eine sich entlang einer Längsrichtung erstreckende Walzstange mit einem Walzstangenprofil. Die Walzstangenprofile der Walzstangen der unterschiedlichen Werkzeugeinheiten sind einander zugewandt. Jede Walzstange ist an einem Werkzeugschlitten befestigt. Der Werkzeugschlitten ist mittels einer Schlittenlagereinrichtung in Längsrichtung linear bewegbar gelagert. Eine Schlittenantriebseinrichtung ist dazu eingerichtet, den Werkzeugschlitten in der Längsrichtung zu bewegen.According to the invention, the cold rolling machine has a machine frame and two tool units. Each tool unit is arranged on the machine frame and the two tool units are preferably constructed in the same way. Each tool unit has at least one roller bar, which extends along a longitudinal direction, and has a roller bar profile. The rolling rod profiles of the rolling rods of the different tool units face each other. Each roller bar is attached to a tool carriage. The tool carriage is mounted so that it can move linearly in the longitudinal direction by means of a carriage bearing device. A slide drive device is set up to move the tool slide in the longitudinal direction.
Außerdem weist jede Werkzeugeinheit einen Schwenkträger auf. Der Schwenkträger ist mittels einer Schwenklagereinrichtung um eine Schwenkachse schwenkbar am Maschinengestell gelagert. Die Schwenkachse erstreckt sich in Längsrichtung. An dem Schwenkträger ist die Schlittenlagereinrichtung angeordnet, an der sich der Werkzeugschlitten abstützt, der wiederum die Walzstange trägt.In addition, each tool unit has a pivoting support. The swivel support is mounted on the machine frame so that it can swivel about a swivel axis by means of a swivel bearing device. The pivot axis extends in the longitudinal direction. The carriage bearing device is arranged on the swivel support, on which the tool carriage is supported, which in turn carries the rolling rod.
Mittels eines Schwenkantriebs der Werkzeugeinheit kann der Schwenkträger um die Schwenkachse geschwenkt werden. Gemeinsam mit dem Schwenkträger wird dabei auch die Walzstange um die Schwenkachse geschwenkt. Durch das Schwenken um die jeweilige Schwenkachse kann zwischen den Walzstangenprofilen der Walzstangen der beiden Werkzeugeinheiten ein Neigungswinkel in einer Ebene rechtwinklig zur Längsrichtung eingestellt werden. Ist der Betrag dieses Neigungswinkels ungleich null, wird ein Profil in dem Werkstück erzeugt, das eine Konizität entsprechend dem Neigungswinkel aufweist.The swivel support can be swiveled about the swivel axis by means of a swivel drive of the tool unit. The rolling rod is also pivoted about the pivot axis together with the pivot carrier. By pivoting about the respective pivot axis, an angle of inclination in a plane perpendicular to the longitudinal direction can be set between the roller rod profiles of the roller rods of the two tool units. If the absolute value of this angle of inclination is not equal to zero, a profile is produced in the workpiece which has a conicity corresponding to the angle of inclination.
Der Neigungswinkel in der Kaltwalzmaschine kann derart eingestellt werden, dass er einen konischen Verzug durch das anschließende Härten des Werkstücks zumindest teilweise kompensiert, so dass das Werkstück nach dem Härten eine Konizität aufweist, die innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs liegt. Mit der Erfindung kann somit eine prozessbedingt entstehende Konizität des Profils kompensiert werden, um ein zylindrisches Profil zu erhalten. Eine Konozität kann durch das Härten entstehen und/oder z.B. wenn der axiale Materialfluss an den Profilenden nicht symmetrisch erfolgt und/oder durch unterschiedliche Prozesskräfte. Mit der Erfindung können auch definiert konische Profile erzeugt werden, unabhängig von der weiteren Bearbeitung des Werkstücks.The angle of inclination in the cold rolling machine can be set such that it at least partially compensates for a conical distortion caused by the subsequent hardening of the workpiece, so that the workpiece has a conicity after hardening that lies within a predetermined tolerance range. A process-related conicity of the profile can thus be compensated with the invention in order to obtain a cylindrical profile. A conicity can result from hardening and/or e.g. if the axial material flow at the ends of the profile is not symmetrical and/or from different process forces. With the invention, defined conical profiles can also be generated, independently of the further processing of the workpiece.
Es ist vorteilhaft, wenn die Kaltwalzmaschine eine Steuereinrichtung zur Ansteuerung der Schwenkantriebe der Werkzeugeinheiten aufweist. Die Steuereinrichtung kann dazu eingerichtet sein, die Schwenkträger jeweils um denselben Schwenkwinkelbetrag um die jeweilige Schwenkachse zu schwenken. Dadurch wird eine symmetrische Ausrichtung der beiden Werkzeugeinheiten relativ zu einer Bezugsebene erzeugt, die sich entlang der Längsachse des Werkstücks bei der Herstellung des Profils sowie parallel zur Längsrichtung erstreckt.It is advantageous if the cold rolling machine has a control device for controlling the swivel drives of the tool units. The control device can be set up to pivot the pivot supports in each case by the same pivot angle amount about the respective pivot axis. This creates a symmetrical alignment of the two tool units relative to a reference plane that is along the longitudinal axis of the workpiece the manufacture of the profile and parallel to the longitudinal direction.
Es ist außerdem vorteilhaft, wenn jeder Schwenkantrieb einen ersten Keilkörper mit einer gegenüber einer Längsrichtung geneigten ersten Schrägfläche aufweist. An dieser ersten Schrägfläche kann sich der Schwenkträger der jeweiligen Werkzeugeinheit an einer Abstützstelle abstützen. Die Abstützstelle ist radial zur Schwenkachse mit Abstand angeordnet. Der erste Keilkörper ist in Längsrichtung bewegbar bzw. verschiebbar und insbesondere linear verschiebbar gelagert. Durch das Verschieben des ersten Keilkörpers verändert sich die Position der Abstützstelle entlang der ersten Schrägfläche, wodurch eine Schwenkbewegung des Schwenkträgers bewirkt wird. Durch das Umsetzen bzw. Überführen der Bewegung des Keilkörpers in Längsrichtung in eine Schwenkbewegung lässt sich eine sehr genaue Einstellung des Schwenkwinkels erreichen, insbesondere bei kleinen Keilwinkelbeträgen. Vorzugsweise ist der Keilwinkel der ersten Schrägfläche relativ zur Längsrichtung kleiner als 5 Grad oder kleiner als 3 Grad. Bei einem Ausführungsbeispiel beträgt der Keilwinkel der ersten Schrägfläche etwa 2 Grad.It is also advantageous if each swivel drive has a first wedge body with a first inclined surface that is inclined relative to a longitudinal direction. The pivot carrier of the respective tool unit can be supported at a support point on this first inclined surface. The support point is arranged at a distance radially from the pivot axis. The first wedge body is mounted such that it can be moved or displaced in the longitudinal direction and, in particular, can be displaced linearly. The displacement of the first wedge body changes the position of the support point along the first inclined surface, causing a pivoting movement of the pivoting support. By converting or converting the movement of the wedge body in the longitudinal direction into a pivoting movement, a very precise setting of the pivoting angle can be achieved, particularly with small wedge angle values. Preferably, the wedge angle of the first inclined surface relative to the longitudinal direction is less than 5 degrees or less than 3 degrees. In one embodiment, the wedge angle of the first bevel is about 2 degrees.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann ein Schwenkträger um einen Schwenkwinkel um die Schwenkachse bewegt werden, dessen Betrag maximal 2,0 Grad oder maximal 1,0 Grad und vorzugsweise maximal 0,2 Grad beträgt.In a preferred embodiment, a pivot support can be moved about the pivot axis by a pivot angle of a maximum of 2.0 degrees or a maximum of 1.0 degrees and preferably a maximum of 0.2 degrees.
Es ist außerdem vorteilhaft, wenn jeder Schwenkantrieb einen zweiten Keilkörper mit einer gegenüber der Längsrichtung geneigten zweiten Schrägfläche aufweist. Der zweite Keilkörper ist am Schwenkträger angeordnet bzw. befestigt. Die zweite Schrägfläche liegt an der ersten Schrägfläche flächig an. Dadurch kann die Flächenlast verringert werden.It is also advantageous if each swivel drive has a second wedge body with a second inclined surface that is inclined relative to the longitudinal direction. The second wedge body is arranged or fastened to the pivoting support. The second bevel is adjacent to the first inclined surface flat. This allows the surface load to be reduced.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der erste Keilkörper auf einer drehbar gelagerten Welle angeordnet. Die Welle kann in Längsrichtung linear bewegbar am Maschinengestell gelagert sein. Beispielsweise kann der Schwenkantrieb einen Gewindetrieb aufweisen, mittels dem die Welle in Längsrichtung bewegt werden kann.In a preferred embodiment, the first wedge body is arranged on a rotatably mounted shaft. The shaft can be mounted on the machine frame so that it can move linearly in the longitudinal direction. For example, the swivel drive can have a screw drive, by means of which the shaft can be moved in the longitudinal direction.
Es ist außerdem vorteilhaft, wenn der Schwenkträger in einer Ebene rechtwinklig zur Längsrichtung eine L-förmige Gestalt aufweist.It is also advantageous if the pivoting support has an L-shape in a plane perpendicular to the longitudinal direction.
Vorzugsweise ist an dem Schwenkträger ein Lagerkörper in einer Höhenrichtung bewegbar gelagert. Die Höhenrichtung ist rechtwinklig zur Längsrichtung und rechtwinkelig zur Querrichtung ausgerichtet. Der Werkzeugschlitten kann dabei bewegbar am Lagerkörper angeordnet sein. Die Schlittenantriebseinrichtung kann in Höhenrichtung gemeinsam mit dem Lagerkörper bewegbar am Schwenkträger gelagert sein. Dadurch entsteht eine Baugruppe aufweisend die Walzstange, den Werkzeugschlitten sowie die Schlittenantriebseinrichtung, die in Höhenrichtung bewegbar am Schwenkträger angeordnet ist. Der Schwenkträger und diese Baugruppe sind wiederum um die Schwenkachse schwenkbar gelagert.Preferably, a bearing body is movably mounted in a vertical direction on the pivot support. The height direction is perpendicular to the longitudinal direction and perpendicular to the transverse direction. The tool carriage can be movably arranged on the bearing body. The carriage drive device can be mounted on the pivot support so that it can move in the vertical direction together with the bearing body. This results in an assembly comprising the rolling rod, the tool carriage and the carriage drive device, which is arranged on the pivoting support such that it can be moved in the vertical direction. The pivot carrier and this assembly are in turn mounted pivotably about the pivot axis.
Es ist außerdem vorteilhaft, wenn ein Einstellantrieb vorhanden ist, der den Lagerkörper in Höhenrichtung relativ zum Schwenkträger bewegt. Dadurch kann die Höheneinstellung mittels des Einstellantriebs erfolgen.It is also advantageous if there is an adjustment drive which moves the bearing body in the vertical direction relative to the swivel support. As a result, the height can be adjusted by means of the adjustment drive.
Der Einstellantrieb kann bei einem Ausführungsbeispiel einen dritten Keilkörper mit einer gegenüber der Längsrichtung geneigten dritten Schrägfläche aufweisen. Der dritte Keilkörper ist vorzugsweise bewegbar am Schwenkträger gelagert. An dem dritten Keilkörper bzw. der dritten Schrägfläche stützt sich der Lagerkörper mittelbar oder unmittelbar ab.The setting drive can, in one embodiment have a third wedge body with a third oblique surface inclined relative to the longitudinal direction. The third wedge body is preferably movably mounted on the pivot support. The bearing body is supported directly or indirectly on the third wedge body or the third inclined surface.
An dem Lagerkörper kann bei einem Ausführungsbeispiel ein vierter Keilkörper angeordnet bzw. befestigt sein. Der vierte Keilkörper hat eine gegenüber der Längsrichtung geneigte vierte Schrägfläche. Die vierte Schrägfläche kann flächig an der dritten Schrägfläche anliegen. Durch Verschieben des dritten und des vierten Keilkörpers relativ zueinander, insbesonder durch Verschieben des dritten Keilkörpers in Längsrichtung, kann der Lagerkörper in Höhenrichtung bewegt und vorzugsweise linear relativ zum Schwenkträger verschoben werden.In one exemplary embodiment, a fourth wedge body can be arranged or attached to the bearing body. The fourth wedge body has a fourth oblique surface inclined with respect to the longitudinal direction. The fourth sloping surface can lie flat against the third sloping surface. By displacing the third and the fourth wedge body relative to one another, in particular by displacing the third wedge body in the longitudinal direction, the bearing body can be moved in the vertical direction and preferably linearly displaced relative to the swivel support.
Die Schlittenantriebseinrichtung hat bei einer bevorzugten Ausführungsform der Kaltwalzmaschine ein antreibbares Ritzel. Das Ritzel kann mit einem Schlittenantriebsmotor antriebsverbunden sein. Das Ritzel steht in Eingriff mit einer Zahnstange. Die Zahnstange erstreckt sich in Längsrichtung und ist am Werkzeugschlitten angeordnet bzw. befestigt. Die Zahnstange bewegt sich bei der Drehung des Ritzels gemeinsam mit dem Werkzeugschlitten in Längsrichtung.In a preferred embodiment of the cold rolling machine, the carriage drive device has a drivable pinion. The pinion gear may be drivingly connected to a carriage drive motor. The pinion is in engagement with a rack. The toothed rack extends in the longitudinal direction and is arranged or attached to the tool carriage. When the pinion rotates, the toothed rack moves in the longitudinal direction together with the tool slide.
Irgendein Ausführungsbeispiel der vorstehend beschriebenen Kaltwalzmaschine kann zur Erzeugung eines Profils an einem zu profilierenden Abschnitt des Werkstücks verwendet werden.Any embodiment of the cold rolling machine described above may be used to create a profile on a portion of the workpiece to be profiled.
Hierzu wird zunächst ein Neigungswinkel zwischen den Walzstangenprofilen in der Ebene rechtwinklig zur Längsrichtung eingestellt. Der zu profilierende Abschnitt des Werkstücks wird anschließend zwischen den Walzstangen bzw. den Walzstangenprofilen angeordnet. Die Walzstangen werden gegenläufig jeweils in Längsrichtung bewegt. Dabei greifen die Walzstangenprofile in den zu profilierenden Abschnitt des Werkstücks ein und formen diesen um, um das gewünschte Profil zu erzeugen. Das Werkstück dreht sich dabei um seine Längsachse und wälzt sich sozusagen auf den Walzstangenprofilen ab.For this purpose, an angle of inclination between the roller rod profiles is first set in the plane at right angles to the longitudinal direction. The section of the workpiece to be profiled is then arranged between the rolling rods or the rolling rod profiles. The roller bars are moved in opposite directions in the longitudinal direction. The rolled rod profiles engage in the section of the workpiece to be profiled and reshape it to create the desired profile. The workpiece rotates around its longitudinal axis and, so to speak, rolls on the roller bar profiles.
Anschließend kann zumindest der profilierte Abschnitt des Werkstücks gehärtet werden. Vorzugsweise wird unmittelbar nach der Profilherstellung und/oder nach dem Härten eine Konizität des erzeugten Profils gemessen und mit einem Toleranzbereich verglichen. Auch wenn das Profil direkt nach dem Kaltwalzen eine definierte Konizität aufweisen muss - definierte Konizität kann auch ein zylindrisches Profil, also eine Konizität gleich null sein - kann das erzeugte Profil ungehärtet gemessen und mit einem Toleranzbereich verglichen werden. Liegt die ermittelte Konizität unmittelbar nach der Profilherstellung und/oder nach dem Härten innerhalb des Toleranzbereiches, ist die Kaltwalzmaschine bzw. der Neigungswinkel korrekt eingestellt und es können weitere Werkstücke hergestellt werden. Ist die ermittelte Konizität außerhalb des Toleranzbereiches wird basierend auf der Abweichung eine Neigungswinkeländerung ermittelt und der Neigungswinkel um die ermittelte Neigungswinkeländerung verändert. In der Regel ist es ausreichend, nach dem Herstellen eines einzigen Werkstücks die Konizität zu ermitteln und daraus den erforderlichen Neigungswinkel zu bestimmen und einzustellen. Die weiteren gleichartigen Werkstücke können mit dieser Einstellung gefertigt werden, ohne dass es durch den Konizitätsverzug beim Härten zu einem erhöhten Ausschuss kommt.At least the profiled section of the workpiece can then be hardened. A conicity of the profile produced is preferably measured immediately after the profile is produced and/or after hardening and is compared with a tolerance range. Even if the profile must have a defined conicity directly after cold rolling - a defined conicity can also be a cylindrical profile, i.e. a conicity equal to zero - the profile produced can be measured unhardened and compared with a tolerance range. If the conicity determined is within the tolerance range immediately after the profile production and/or after hardening, the cold rolling machine or the angle of inclination is set correctly and further workpieces can be produced. If the determined conicity is outside the tolerance range, a change in the angle of inclination is determined based on the deviation and the angle of inclination is changed by the change in the angle of inclination determined. As a rule, it is sufficient to determine the conicity after manufacturing a single workpiece and to determine and set the required angle of inclination from this. The others Workpieces of the same type can be manufactured with this setting without increased rejects due to conicity distortion during hardening.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen erläutert. Es zeigen:
-
eine schematische, blockschaltbildähnliche Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Kaltwalzmaschine,Figur 1 -
ein Ausführungsbeispiel einer Kaltwalzmaschine in perspektivischer Darstellung,Figur 2 -
Figur 3 dieKaltwalzmaschine aus Figur 2 in einem Schnittbild rechtwinklig zu einer Längsrichtung, -
Figur 4 die Kaltwalzmaschineaus den Figuren 2 und3 in einem Schnittbild rechtwinklig zu einer Querrichtung, -
Figur 5 die Kaltwalzmaschine gemäß derFiguren 2-4 in einer Vorderansicht, -
Figur 6 eine vergrößerte Darstellung eines Schwenkantriebs einer Werkzeugeinheit im Bereich VI in Figur 5 und -
Figur 7 ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Erzeugung eines Profils an einem Werkstück.
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figure 1 a schematic, block diagram-like representation of an embodiment of a cold rolling machine, -
figure 2 an embodiment of a cold rolling machine in a perspective view, -
figure 3 the cold rolling machinefigure 2 in a sectional view perpendicular to a longitudinal direction, -
figure 4 the cold rolling machine from thefigures 2 and3 in a sectional view perpendicular to a transverse direction, -
figure 5 the cold rolling machine according to theFigures 2-4 in a front view, -
figure 6 an enlarged view of a rotary drive of a tool unit in area VI in Figure 5 and -
figure 7 an embodiment of a method for generating a profile on a workpiece.
In
Jede Werkzeugeinheit 12, 13 hat eine Walzstange 19 mit einem Walzstangenprofil 20. Die Walzstangenprofile 20 der beiden Walzstangen 19 sind einander zugewandt. Die Walzstange 19 jeder Werkzeugeinheit 12, 13 ist an einem jeweiligen Werkzeugschlitten 21 lösbar befestigt. Der Werkzeugschlitten 21 ist in einer Längsrichtung L bewegbar an einem Lagerkörper 22 gelagert. Am Lagerkörper 22 kann hierfür wenigstens ein und beispielsgemäß zwei Gleitlagerelemente 23 mit jeweils einer Gleitlagerfläche vorhanden sein, an denen sich der Werkzeugschlitten 21 abstützt.Each
Die Längsrichtung L ist in
Bei dem hier erläuterten Ausführungsbeispiel bildet der Lagerkörper 22 mit den Gleitlagerelementen 23 beispielsgemäß eine Schlittenlagereinrichtung 24 für den Werkzeugschlitten 21. In Abwandlung hierzu könnte anstelle einer Gleitlagerung die Schlittenlagereinrichtung 24 auch eine Wälzlagerung für den Werkzeugschlitten 21 bereitstellen.In the exemplary embodiment explained here, the bearing
Mittels einer Schlittenantriebseinrichtung 25 ist der Werkzeugschlitten 21 in Längsrichtung L relativ zur Schlittenlagereinrichtung 24 und beispielsgemäß relativ zum Lagerkörper 22 bewegbar. Die Schlittenantriebseinrichtung 25 hat beim Ausführungsbeispiel einen Schlittenantriebsmotor 26, der mittels einer Steuereinrichtung 27 ansteuerbar ist. Der Schlittenantriebsmotor 26 ist mit einem Ritzel 28 antriebsverbunden. Beispielsweise kann das Ritzel 28 unmittelbar auf einer Antriebswelle des Schlittenantriebsmotors 26 drehfest angeordnet sein. Das Ritzel 28 steht mit einer Zahnstange 29 in Eingriff. Die Zahnstange 29 ist am Werkzeugschlitten 21 befestigt und erstreckt sich in Längsrichtung L. Beispielsgemäß ist sie auf der der Walzstange 19 entgegengesetzten Seite des Werkzeugschlittens 21 angeordnet. An dieser Seite stützt sich der Werkzeugschlitten 21 an der Schlittenlagereinrichtung 24 und beispielsgemäß den Gleitlagerelementen 23 ab.The
Beim Antreiben des Schlittenantriebsmotors 26 dreht sich das Ritzel 28 und die Zahnstange 29 wird gemeinsam mit dem Werkzeugschlitten 21 in Längsrichtung L entlang der Schlittenlagereinrichtung 24 bewegt. Die Schlittenlagereinrichtung 24 kann zur Führung des Werkzeugschlittens 21 geeignete Mittel aufweisen.When driving the
Jede Werkzeugeinheit 12, 13 weist außerdem einen Schwenkträger 33 auf. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel hat der Schwenkträger 33 eine L-förmige Gestalt mit einem ersten Schenkel 34 und einem zweiten Schenkel 35, die in einem Eckbereich miteinander verbunden sind. An dem ersten Schenkel 34 ist die Schlittenlagereinrichtung 24 gemeinsam mit der Schlittenantriebseinrichtung 25 entlang des ersten Schenkels 34 bewegbar gelagert. Der erste Schenkel 34 erstreckt sich ausgehend vom Verbindungsbereich mit dem zweiten Schenkel 35 im Wesentlichen in Höhenrichtung H, kann jedoch abhängig von der Ausrichtung des Schwenkträgers 33 auch leicht geneigt zur Höhenrichtung H verlaufen, was nachfolgend noch erläutert werden wird. Der zweite Schenkel 35 erstreckt sich ausgehend vom Verbindungsbereich mit dem ersten Schenkel 34 im Wesentlichen in Querrichtung Q. Bei dem hier veranschaulichten Ausführungsbeispiel sind die beiden Schenkel 34, 35 rechtwinklig zueinander ausgerichtet.Each
Zwischen dem Schwenkträger 33 und der Schlittenlagereinrichtung 24 ist beim Ausführungsbeispiel ein Einstellantrieb 36 angeordnet, mittels dem die Schlittenlagereinrichtung 24 und die Schlittenantriebseinrichtung 25 gemeinsam entlang dem oder parallel zum ersten Schenkel 34 - im Wesentlichen in Höhenrichtung H - linear verschiebbar sind. Dadurch kann der Profilabstand d eingestellt werden.In the exemplary embodiment, an
Der Schwenkträger 33 ist mittels einer Schwenklagereinrichtung 37 schwenkbar am Maschinengestell 11 gelagert. Die Schwenklagereinrichtung 37 der ersten Werkzeugeinheit 12 definiert eine erste Schwenkachse S1 und die Schwenklagereinrichtung 37 der zweiten Werkzeugeinheit 13 definiert eine Schwenkachse S2. Die Schwenkachsen S1, S2 sind parallel zueinander ausgerichtet und erstrecken sich in Längsrichtung L. Beispielsgemäß verbindet die Schwenklagereinrichtung 37 das Maschinengestell 11 mit dem Schwenkträger 33 im Verbindungsbereich zwischen dem ersten Schenkel 34 und dem zweiten Schenkel 35 des Schwenkträgers 33.The
Jede Werkzeugeinheit 12, 13 hat außerdem einen Schwenkantrieb 38, um die Schwenklage des jeweiligen Schwenkträgers 33 um die betreffende Schwenkachse S1, S2 einzustellen. Jeder Schwenkantrieb 38 hat einen durch die Steuereinrichtung 27 ansteuerbaren Schwenkantriebsmotor 39, der beispielsgemäß als Gewindetrieb 40 ausgeführt sein kann. Über den Schwenkantrieb 38 kann ein erster Keilkörper 41 in Längsrichtung L bewegt und beispielsgemäß linear verschoben werden. Der erste Keilkörper 41 hat eine erste Schrägfläche 42, die relativ zur Querrichtung Q geneigt ist. In Querrichtung Q verläuft die erste Schrägfläche 42 beispielsgemäß neigungsfrei. Der Schwenkträger 33 und beispielsgemäß der zweite Schenkel 35 stützt sich an einer Abstützstelle 43 an der ersten Schrägfläche 42 ab. Die Abstützstelle 43 ist in Querrichtung Q mit Abstand zur betreffenden Schwenkachse S1 bzw. S2 angeordnet. Zur flächigen Abstützung ist beim Ausführungsbeispiel ein zweiter Keilkörper 44 am Schwenkträger 33 und beispielsgemäß dem zweiten Schenkel 35 angeordnet. Der zweite Keilkörper 44 hat eine zweite Schrägfläche 45, die gegenüber der Längsrichtung L geneigt ist. Die zweite Schrägfläche 45 ist in Querrichtung Q beispielsgemäß neigungsfrei. Die Keilwinkel der ersten Schrägfläche 42 und der zweiten Schrägfläche 45 sind betragsmäßig gleich groß. Die zweite Schrägfläche 45 liegt flächig an der ersten Schrägfläche 42 an. Bei einer Verschiebung des ersten Keilkörpers 41 in Längsrichtung L mittels des Schwenkantriebs 28 gleiten die erste Schrägfläche 42 und die zweite Schrägfläche 45 relativ zueinander.Each
Durch Verschieben des ersten Keilkörpers 41 in Längsrichtung L verschiebt sich die Position der Abstützstelle 43 in Höhenrichtung H. Da der Schwenkträger 33 über die Schwenklagereinrichtung 37 schwenkbar gelagert ist, wird eine Schwenkbewegung um die betreffende Schwenkachse S1 bzw. S2 bewirkt.By shifting the
Mittels des Schwenkantriebs 38 kann der Schwenkträger 33 um die jeweils betreffende Schwenkachse S1 bzw. S2 geschwenkt werden. Dabei wird auch die Schwenklagereinrichtung 24 sowie die Schlittenantriebseinrichtung 25 gemeinsam mit dem Schwenkträger 33 geschwenkt und geneigt, so dass sich zwischen den beiden Walzstangenprofilen 20 der beiden Walzstangen 19 in der durch die Höhenrichtung H und die Querrichtung Q aufgespannten Ebene ein Neigungswinkel α einstellt. Vorzugsweise steuert die Steuereinrichtung 27 dabei die Schwenkantriebe 38 der beiden Werkzeugeinheiten 12, 13 derart an, dass jeweils derselbe Schwenkwinkelbetrag um die erste Schwenkachse S1 bzw. die zweite Schwenkachse S2 eingestellt ist. Gegenüber einer rechtwinklig zur Höhenrichtung entlang der Längsachse A verlaufenden Bezugsebene sind daher die beiden Werkzeugeinheiten 12, 13 bzw. Walzstangen 19 symmetrisch ausgerichtet.By means of the
In den
Wie es insbesondere in den
Die Keilwinkel, die die erste Schrägfläche 42 und die zweite Schrägfläche 43 relativ zur Längsrichtung L einschließen, sind betragsmäßig gleich groß und beispielsgemäß kleiner als 3-5 Grad. Beim Ausführungsbeispiel betragen die Keilwinkel etwa 2 Grad. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel kann eine Hubbewegung des zweiten Keilkörpers 43 in Höhenrichtung H von maximal 1,5 mm ausgeführt werden.The wedge angles, which the first
Die Ausgestaltung des Schwenkantriebs 38 ist selbsthemmend, so dass eine in Höhenrichtung H auf den Schwenkträger 33 einwirkende Kraft keine Bewegung des ersten Keilkörpers 41 in Längsrichtung L veranlassen kann.The design of the
Wie es in
Der Einstellantrieb 36 weist einen Gewindetrieb 40 auf, der mittels eines Einstellantriebsmotor 54 angetrieben wird. Der Gewindetrieb kann als Kugelgewindetrieb ausgeführt sein. Der Einstellantrieb 36 ist in Längsrichtung L mit einem dritten Keilkörper 56 bewegungsgekoppelt, der eine gegenüber der Längsrichtung L geneigte dritte Schrägfläche 57 aufweist. Der dritte Keilkörper 56 ist in Längsrichtung L bewegbar, beispielsgemäß über ein Gleitlager, am Schwenkträger angeordnet und stützt sich beispielsgemäß am zweiten Schenkel 35 ab. Ein vierter Keilkörper 58 hat eine gegenüber der Längsrichtung L geneigte vierte Schrägfläche 59, die an der dritten Schrägfläche 57 anliegt. Die dritte und die vierte Schrägfläche 57, 59 sind in Querrichtung Q beispielsgemäß neigungsfrei.The adjustment drive 36 has a screw drive 40 which is driven by an adjustment drive motor 54 . The screw drive can be designed as a ball screw drive. The adjustment drive 36 is coupled for movement in the longitudinal direction L to a
Die Keilwinkel der dritten Schrägfläche 57 und der vierten Schrägfläche 59 relativ zur Längsrichtung L sind betragsmäßig gleich groß, so dass eine flächige Anlage zwischen der dritten Schrägfläche 57 und der vierten Schrägfläche 59 erreicht ist. Die Keilwinkel der dritten Schrägfläche 57 und der vierten Schrägfläche 59 haben beim Ausführungsbeispiel einen Betrag von mindestens 3 Grad und beispielsgemäß 5-9 Grad, vorzugsweise etwa 7 Grad. Bei einer Bewegung des dritten Keilkörpers 56 in Längsrichtung L gleiten die dritte Schrägfläche 57 und die vierte Schrägfläche 59 relativ zueinander, wodurch der vierte Keilkörper 58 parallel zum ersten Schenkel 34 des Schwenkträgers 33 und beispielsgemäß im Wesentlichen in Höhenrichtung H bewegt wird. Abhängig von der Schwenkstellung des Schwenkträgers 33 um die Schwenkachse S1 bzw. S2 ist die Bewegung parallel zum ersten Schenkel 34 nicht exakt, aber überwiegend in Höhenrichtung H orientiert. Zumindest hat sie eine Bewegungskomponente in Höhenrichtung, so dass sich der Profilabstand d einstellen lässt. Dass dabei gegebenenfalls zusätzlich eine geringfügige Bewegung der Walzstangen 19 in Querrichtung Q bewirkt wird, ist unerheblich. Diese geringfügige Bewegung kann über die Zustellung des Werkstücks in Querrichtung Q kompensiert werden.The wedge angles of the third
Mittels des Einstellantriebs 36 und beispielsgemäß durch diese Bewegung des vierten Keilkörpers 58 kann der Profilabstand d zwischen den beiden Walzstangen 19 vor und/oder während der Erzeugung eines Profils in einem Werkstück 14 eingestellt bzw. variiert werden.By means of the setting
Mittels der vorstehend beschriebenen Kaltwalzmaschine 10 kann ein in
In einem ersten Verfahrensschritt V1 wird das Verfahren gestartet. Nach dem Start wird zunächst in einem zweiten Verfahrensschritt V2 ein Neigungswinkel α zwischen den beiden Walzstangen 19 eingestellt. Im einfachsten Fall kann der Neigungswinkel α zunächst 0 Grad sein, so dass die beiden Walzstangen 19 bzw. die zwei Walzstangenprofile 20 parallel zueinander ausgerichtet sind. Außerdem wird mittels des Einstellantriebs 36 der Profilabstand d eingestellt.The method is started in a first method step V1. After the start, an angle of inclination α between the two rolling
In einem dritten Verfahrensschritt V3 wird ein zu profilierendes Werkstück 14 so angeordnet, dass sich der zu profilierende Abschnitt 15 in Höhenrichtung H und in Querrichtung Q zwischen den beiden Walzstangen 19 befindet. Anschließend wird in einem vierten Verfahrensschritt V4 eine gegenläufige Bewegung der beiden Walzstangen 19 in Längsrichtung L mittels der jeweiligen Schlittenantriebseinrichtungen 25 durchgeführt. Dabei kann gleichzeitig eine Bewegung der Walzstangen 19 in Höhenrichtung H überlagert werden. Während der Bewegung der Walzstangen 19 in Längsrichtung L ist das jeweilige Walzstangenprofil 20 in Eingriff mit dem umzuformenden Abschnitt 15 des Werkstücks 14 und formt den Abschnitt 15 in seinem Umfangsbereich um, wodurch ein Profil am Werkstück 14 erzeugt wird.In a third method step V3, a
Nach dem Herstellen des Profils im vierten Verfahrensschritt V4 wird in einem fünften Verfahrensschritt V5 das Werkstück 14 oder zumindest der mit dem Profil versehene Abschnitt 15 des Werkstücks 14 gehärtet. Beim Härten kann sich ein konischer Verzug des hergestellten Profils ergeben. Deshalb wird anschließend in einem sechsten Verfahrensschritt V6 die Konizität des erzeugten Profils ermittelt und mit einem vorgegebenen Toleranzbereich verglichen. Liegt die ermittelte Konizität des Profils nicht innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs (Verzweigung N aus dem sechsten Verfahrensschritt V6), wird in einem siebten Verfahrensschritt V7 der Neigungswinkel α basierend auf der ermittelten Konizität des Profils verändert, so dass beim nachfolgend hergestellten Profil die Konizität unter Berücksichtigung des Verzugs beim Härten im Toleranzbereich liegt. Nach der Korrektur im siebten Verfahrensschritt V7 wird das Verfahren beispielsgemäß im vierten Verfahrensschtitt V4 fortgesetzt mit dem erneuten Herstellen eines Profils und dem erneuten Messen (Verfahrensschtitt V6).After the profile has been produced in the fourth method step V4, in a fifth method step V5 hardens the
Anschließend können im weiteren Verfahrensverlauf, der hier durch den achten Verfahrensschritt V8 veranschaulicht ist, ein oder mehrere weitere Werkstücke in der Kaltwalzmaschine 10 unter dem eingestellten Neigungswinkel α profiliert und anschließend gehärtet werden. Nachdem die gewünschte Anzahl an Werkstücken 14 profiliert und gehärtet wurde, endet das Verfahren in einem neunten Verfahrensschritt V9.Subsequently, in the further course of the method, which is illustrated here by the eighth method step V8, one or more further workpieces can be profiled in the
Wenn sich im sechsten Verfahrensschritt V6 ergeben hat, dass bereits das erste profilierte Werkstück nach dem Härten eine Konizität des Profils aufweist, die innerhalb des Toleranzbereichs liegt (Verzweigung J aus dem sechsten Verfahrensschritt V6), dann wird die Veränderung des Neigungswinkel α im siebten Verfahrensschritt V7 übersprungen und das Verfahren direkt im achten Verfahrensschritt V8 fortgesetzt.If the sixth step V6 shows that the first profiled workpiece after hardening already has a conicity of the profile that is within the tolerance range (branch J from the sixth step V6), then the change in the angle of inclination α in the seventh step V7 skipped and the method is continued directly in the eighth method step V8.
Die Erfindung betrifft eine Kaltwalzmaschine 10 und ein Verfahren zur Herstellung eines Profils an einem Werkstück 14. Die Kaltwalzmaschine 10 hat zwei vorzugsweise identisch aufgebaute Werkzeugeinheiten 12, 13. Jede Werkzeugeinheit 12, 13 hat mindestens eine sich in Längsrichtung L erstreckende Walzstange 19, einen Werkzeugschlitten 21, eine Schlittenantriebseinrichtung 25, einen Schwenkträger 33 und einen Schwenkantrieb 38. Am Werkzeugschlitten 21 ist mindestens eine Walzstange 19 befestigt und mittels der Schlittenantriebseinrichtung 25 in Längsrichtung L bewegbar. Der Schwenkträger 33 kann mittels des Schwenkantriebs 38 um eine Schwenkachse S1, S2 geschwenkt werden, die sich in Längsrichtung L erstreckt. An dem Schwenkträger 33 ist der Werkzeugschlitten 21 angeordnet. Dadurch kann zwischen den beiden Walzstangen 19 ein Neigungswinkel α eingestellt werden, der beispielsweise einen Betrag von 0 Grad bis zu 0,5 Grad oder bis zu 0,2 Grad aufweisen kann. Dadurch lassen sich konische Profile in dem Werkstück 14 erzeugen, oder prozessbedingt konische Profile kompensieren.The invention relates to a
- 1010
- Kaltwalzmaschinecold rolling machine
- 1111
- Maschinengestellmachine frame
- 1212
- erste Werkzeugeinheitfirst tool unit
- 1313
- zweite Werkzeugeinheitsecond tool unit
- 1414
- Werkstückworkpiece
- 1515
- zu profilierender Abschnitt des Werkstückspart of the workpiece to be profiled
- 1919
- Walzstangeroller bar
- 2020
- Walzstangenprofilrolled bar profile
- 2121
- Werkzeugschlittentool slide
- 2222
- Lagerkörperbearing body
- 2323
- Gleitlagerelementplain bearing element
- 2424
- Schlittenlagereinrichtungslide storage facility
- 2525
- Schlittenantriebseinrichtungcarriage drive device
- 2626
- Schlittenantriebsmotorcarriage drive motor
- 2727
- Steuereinrichtungcontrol device
- 2828
- Ritzelpinion
- 2929
- Zahnstangerack
- 3333
- Schwenkträgerswivel bracket
- 3434
- erster Schenkelfirst leg
- 3535
- zweiter Schenkelsecond leg
- 3636
- Einstellantriebadjustment drive
- 3737
- Schwenklagereinrichtungswivel bearing device
- 3838
- Schwenkantriebslewing drive
- 3939
- Schwenkantriebsmotorslewing drive motor
- 4040
- Kugelgewindetriebball screw
- 4141
- erster Keilkörperfirst wedge body
- 4242
- erste Schrägflächefirst bevel
- 4343
- Abstützstellesupport point
- 4444
- zweiter Keilkörpersecond wedge body
- 4545
- zweite Schrägflächesecond inclined surface
- 5050
- Wellewave
- 5151
- Lagerungstorage
- 5252
- Führungsleisteguide bar
- 5353
- Führungsaussparungguide recess
- 5454
- Einstellantriebsmotoradjustment drive motor
- 5555
- Gewindespindellead screw
- 5656
- dritter Keilkörperthird wedge body
- 5757
- dritter Schrägflächethird bevel
- 5858
- vierter Keilkörperfourth wedge body
- 5959
- vierte Schrägflächefourth bevel
- αa
- Neigungswinkeltilt angle
- AA
- Längsachse des WerkstücksLongitudinal axis of the workpiece
- di.e
- Profilabstandprofile spacing
- HH
- Höhenrichtungheight direction
- LL
- Längsrichtunglongitudinal direction
- Querrichtungtransverse direction
- S1S1
- erste Schwenkachsefirst pivot axis
- S2S2
- zweite Schwenkachsesecond pivot axis
- V1V1
- erster Verfahrensschrittfirst step in the process
- V2v2
- zweiter Verfahrensschrittsecond process step
- V3V3
- dritter Verfahrensschrittthird step
- V4V4
- vierter Verfahrensschrittfourth step
- V5V5
- fünfter Verfahrensschrittfifth step
- V6V6
- sechster Verfahrensschrittsixth step
- V7V7
- siebter Verfahrensschrittseventh step
- V8V8
- achter Verfahrensschritteighth step
- V9V9
- neunter Verfahrensschrittninth step
Claims (16)
- Cold rolling machine (10), having:- a machine frame (11),- two tool units (12, 13), wherein each tool unit (12, 13) comprises:characterised by:- at least one mandrel bar (19) extending in a longitudinal direction (L) and having a mandrel bar profile (20),- a tool carriage (21) which carries the at least one mandrel bar (19) and is mounted by means of a carriage bearing device (24) so as to be linearly movable in the longitudinal direction (L),- a carriage drive device (25) which is configured to move the tool carriage (21) in the longitudinal direction (L),- a pivot carrier (33) which is mounted on the machine frame (11) by means of a pivot bearing device (37) so as to be pivotable about a pivot axis (S1, S2), and on which the carriage bearing device (24) and the tool carriage (21) with the at least one mandrel bar (19) are arranged, wherein the pivot axis (S1, S2) extends in the longitudinal direction (L),- a pivot drive (38) which is configured to pivot the pivot carrier (33) with the tool carriage (21) and the at least one mandrel bar (19) such that the mandrel bar profile (20) of the mandrel bar (19) encloses a tilt angle (α) in a plane at right angles to the longitudinal direction (L).
- Cold rolling machine according to claim 1, characterised in that a control device (27) is provided for actuating the pivot drives (38) of the tool units (12, 13) and is configured to pivot the pivot carriers (33) each by the same pivot angular amount about the respective pivot axis (S1, S2).
- Cold rolling machine according to claim 1 or 2, characterised in that each pivot drive (38) comprises a first wedge body (41) which has a first oblique face (42) sloping relative to a longitudinal direction (L), and wherein the pivot carrier (33) rests on a support point (43) on the first oblique face (42) which is arranged radially to the pivot axis (S1, S2) and at a distance from the pivot axis (S1, S2), wherein the first wedge body (41) is mounted so as to be movable in the longitudinal direction (L).
- Cold rolling machine according to claim 3, characterised in that each pivot drive (38) comprises a second wedge body (43) with a second oblique face (45) sloping relative to the longitudinal direction (L), wherein the second wedge body (43) is arranged on the pivot carrier (33) and wherein the second oblique face (45) bears on the first oblique face (42).
- Cold rolling machine according to claim 3 or 4, characterised in that the first wedge body (41) is arranged on a shaft (50) which is mounted rotatably on the machine frame (11) so as to be linearly movable in the longitudinal direction (L).
- Cold rolling machine according to claim 5, characterised in that each pivot drive (38) has a threaded drive (40) which is configured to move the shaft (50) in the longitudinal direction (L).
- Cold rolling machine according to any of the preceding claims, characterised in that a bearing body (22) is mounted on the pivot carrier (33) so as to be movable in a height direction (H) at right angles to the longitudinal direction (L).
- Cold rolling machine according to claim 7, characterised in that the tool carriage (21) is mounted on the bearing body (22) so as to be movable in the longitudinal direction (L).
- Cold rolling machine according to claim 7 or 8, characterised in that the carriage drive device (25) is mounted on the pivot carrier (33) so as to be movable in the height direction (H) together with the bearing body (22).
- Cold rolling machine according to any of claims 7 to 9, characterised in that an adjustment drive (36) is provided which moves the bearing body (22) in the height direction (H) relative to the pivot carrier (33).
- Cold rolling machine according to claim 10, characterised in that the adjustment drive (36) has a third wedge body (56) with a third oblique face (57) sloping relative to the longitudinal direction (L), said body being mounted on the pivot carrier (33) so as to be movable in the longitudinal direction (L) and supporting the bearing body (22).
- Cold rolling machine according to claim 11, characterised in that a fourth wedge body (58) with a fourth oblique face (59) sloping relative to the longitudinal direction (L) is arranged on the bearing body (22), wherein the fourth oblique face (59) bears on the third oblique face (57).
- Cold rolling machine according to any of the preceding claims, characterised in that the carriage drive device (25) comprises a driveable pinion (28) and a toothed rod (29) in engagement with the pinion (28), wherein the toothed rod (29) extends in the longitudinal direction (L) and is arranged on the tool carriage (21).
- Method for producing a profile on a workpiece (14) using a cold rolling machine (10) according to any of the preceding claims, with the following steps:- setting a tilt angle (α) between the mandrel bars (19) in the plane at right angles to the longitudinal direction (L),- arranging a portion (15) of the workpiece (14) to be profiled between the mandrel bars (19),- moving the mandrel bars (19) in opposite directions to one another in the longitudinal direction (L), wherein the mandrel bar profiles (20) form the portion (15) of the workpiece (14) to be profiled.
- Method according to claim 14, characterised in that the portion (15) of the workpiece (14) to be provided with the profile is hardened.
- Method according to claim 14 or 15, characterised in that directly after production or hardening, a conicity of the profile is determined and compared with a tolerance range, and that the tilt angle (α) is changed if the determined conicity does not lie within the tolerance range.
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