DE29903049U1

DE29903049U1 - Drückwalzvorrichtung

Info

Publication number: DE29903049U1
Application number: DE29903049U
Authority: DE
Original assignee: Leico GmbH and Co Werkzeugmaschinenbau
Current assignee: Leico GmbH and Co Werkzeugmaschinenbau
Priority date: 1999-02-19
Filing date: 1999-02-19
Publication date: 1999-05-06
Anticipated expiration: 2009-02-20
Also published as: DE19929224A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Drückwal&zgr;vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Drückwalzmaschinen der genannten Art sind hinlänglich bekannt. Bei diesen gattungsgemäßen Drückwalzmaschinen ist an einer Hauptspindel zur Aufnahme eines Werkstücks ein Drückfutter angeordnet, wobei die Hauptspindel um eine Rotationsachse rotierbar ist und wobei zum rotierenden Antreiben der Hauptspindel ein Antrieb vorgesehen ist. Weiterhin weisen die bekannten Drückwalzmaschinen mindestens einen Rollkörper sowie mindestens einen Rollkörperhalter auf, welcher zumindest in einer radialen Richtung zur Rotationsachse verstellbar ist.

Bei diesen bekannten Drückwalzmaschinen treten beim Umformen zylindrischer Werkstücke vor den Rollkörpern zum Teil deutlich ausgeprägte Materialaufbäumungen auf, welche während des Umformprozesses durch einen Materialfluß in Umfangsrichtung des Werkstückes bewirkt werden. Diese Materialaufbäumungen entstehen insbesondere beim sogenannten radialen Einziehen und bei axialer Einspannung des Werkstükkes, da hierbei der Materialfluß in der axialen Richtung etwa durch ein Anschlagelement begrenzt ist. Das Material kann sich in einer solchen Situation dann nur in radialer Richtung oder der Umfangsrichtung ausbreiten.

Den Materialaufbäumungen wird bei den bekannten Drückwalzmaschinen durch den Einsatz von mehreren Drückwalzen entgegengewirkt, die jeweils an einem Drückrollenhalter gelagert und radial zustellbar sind. Jedoch sind in dieser Hinsicht der Gestaltungsfreiheit aufgrund des Platzbedarfes der Zustelleinheiten Grenzen gesetzt, so daß in der Regel drei Drückrollen vorgesehen sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Drückwalzvorrichtung anzugeben, welche bei einem einfachen Aufbau ein Umformen und insbesondere ein radiales Einziehen von zylindrischen Werkstücken bei weitgehend reduzierten Materialaufbäumungen des Werkstückes ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch eine Drückwalzvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die erfindungsgemäße Drückwalzvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß an dem zumindest einen Rollkörperhalter mindestens zwei Rollkörper drehbar gelagert sind und daß die mindestens zwei Rollkörper zum gemeinsamen Kontaktieren des Werkstücks an dem Rollkörperhalter mit einem etwa gleichen radialen Abstand zur Rotationsachse angeordnet sind.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, bei einer größeren Anzahl von Rollkörpern, die das Werkstück gleichzeitig kontaktieren und umformen, nicht jeden einzelnen Rollkörper separat radial und/oder axial zuzustellen.

Ein Kerngedanke der Erfindung besteht darin, eine Zustelleinheit jeweils nicht nur für eine, sondern für mehrere Rollkörper zu nutzen. Somit kann die Anzahl der Roll-

körper, die das Werkstück gemeinsam umformen, erhöht werden, ohne aber eine entsprechende Zahl von apparativ aufwendigen Zustelleinheiten kontruktiv vorzusehen. Ein weiterer Vorteil liegt in der effizienten Steuerung, da nicht für jeden einzelnen Rollkörper die Zustellung separat gesteuert werden muß.

Im Hinblick auf die Reduzierung der oben erwähnten Materialaufbäumungen ist es besonders zweckmäßig, wenn drei oder mehr Rollkörperhalter vorgesehen sind, die in Umfangsrichtung der Hauptspindel gleichmäßig um die Hauptspindel angeordnet sind. Ein Rollkörperhalter deckt dabei einen Um-

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fangsbereich von 120 bzw. 90 ab. Für Werkstücke mit einem relativ kleinen Durchmesser können auch nur zwei gegenüberliegende Rollkörperhalter eingesetzt werden. Bei kleineren Umformkräften können die Rollkörperhalter auch in einer ungleichmäßigen Anordnung um die Hauptspindel gelagert sein.

Eine besonders gute Umformung wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Rollkörper an den Rollkörperhaltern in Umfangsrichtung gleichmäßig um die Hauptspindel angeordnet sind. Grundsätzlich gilt, je mehr Rollkörper beim Umformen mitwirken, um so besser ist die Formgenauigkeit des Endproduktes .

Eine besonders große Zahl von Rollkörpern, die das Werkstück gemeinsam kontaktieren, und damit eine besonders effektive Unterdrückung von Materialaufbäumungen läßt sich mit einer Fortbildung der erfindungsgemäßen Drückwalzvorrichtung erreichen, bei der die Abstände zwischen den Rollkörpern des Rollkörperhalters geringer als der Durchmesser der Rollkörper sind. Der Abstand kann vorteilhafterweise gegen Null gehen, wobei bei einer axial versetzten Anordnung der Rollkörper an einem Halter sich diese sogar überlappen können.

Besonders zweckmäßig ist es dabei, wenn an den Rollkörperhaltern jeweils zwei, drei oder vier Rollkörper drehbar gelagert sind. Eine Drückwalzvorrichtung mit drei Rollkörper-

o haltern, die in Umfangsrichtung der Hauptspindel um 120 zueinander versetzt angeordnet sind, hat dann entsprechend insgesamt 6, 9 oder 12 Rollkörper.

Weiter ist erfindungsgemäß bevorzugt, daß die Rollkörper und/oder die Rollkörperhalter mit einem axialen Versatz zueinander angeordnet sind. Die Rollkörper sind mit einem axialen Versatz in einer zur Rotationsachse der Hauptspindel parallelen Axialrichtung zustellbar, wobei die verschiedenen Rollkörper im wesentlichen gleich belastet werden. Die Rollkörper weisen grundsätzlich den gleichen radialen Abstand zur Rotationsachse auf. In einigen Fällen kann auch ein geringfügiger radialer Versatz bestehen, wobei gezielt beim Drückwalzen Stichabnahmen oder Dickenänderungen des Werkstücks eingestellt werden können.

Die erfindungsgemäße Drückwalzvorrichtung ist insbesondere für ein radiales Einziehen zylindrischer Werkstücke auf verzahnte Drückdorne geeignet. Es kann aber davor keine axiale Relativbewegung der Drückrollen zu einem Werkstück erfolgen, welches auf ein Drückfutter gespannt ist. Dies kann bei axial nicht verstellbarer Hauptspindel durch eine axiale Verstellung der Drückrollen erfolgen. Alternativ kann mit einer axial verstellbaren Hauptspindel das Werkstück relativ gegen die Drückrollen verfahren werden.

Für eine exakte Zustellung bei hohen Umformkräften bei einer erfindungsgemäßen Drückwal&zgr;vorrichtung sind Hydraulikzylinder oder Kugelumlaufspindeln zum Antrieb der Rollkörperhalter in der radialen und/oder axialen Richtung vorgesehen.

Besonders bevorzugt ist es weiterhin, die erfindungsgeraäße Drückwalzvorrichtung so auszugestalten, daß die Rollkörper als Drückrollen ausgebildet sind, welche jeweils in den Rollkörperhaltern mittels einer Wälz- oder Gleitlagereinrichtung drehbar gelagert sind. Die Drückrollen sind entweder an drehbar gelagerten Wellen befestigt oder direkt an einer Achse drehbar gelagert, wobei eine nahezu beliebige Formen an Drückrollen einsetzbar sind.

Nach der Erfindung wird eine besonders kompakte und einfach aufgebaute Drückwalzvorrichtung dadurch erreicht, daß die Rollkörper als massive Wälzelemente ausgebildet sind, welche zur drehbaren Lagerung der Wälzelemente in Ausnehmungen der Rollkörperhalter eingelegt sind. Die Halter weisen Ringsegmente auf, in denen in der Art eines Käfigs die Wälzelemente eingelegt und drehbar gehalten sind.

Vorteilhaft ist bei dieser Ausführungsform außerdem, daß der konstruktive Aufwand für Achsen oder Wellen und die entsprechenden Lagereinrichtungen entfallen und hierfür auch kein Platz benötigt wird. Bevorzugte Fortbildungen der zuletzt beschriebenen erfindungsgemäßen Drückwalzvorrichtung bestehen darin, daß die Wälzelemente in Zylinder-, Kegeloder Kugelform ausgebildet sind.

Für das Einformen einer speziellen Werkstückkontur ist es zweckmäßig, daß zum Einformen eines Profiles die Rollkörper ein Außenprofil aufweisen. Beispielsweise kann durch geeignete Profilierung der Rollkörper in das Werkstück in Umfangsrichtung ein Außenprofil, bestehend etwa aus Nuten oder Erhebungen, eingearbeitet werden. In ähnlicher Weise ist aber auch die Einformung eines Außenprofiles in axialer Richtung des Werkstückes, etwa eine Verzahnung, im Prinzip denkbar, wobei eine entsprechende Synchronisation der Rollkörper und der Hauptspindel vorzusehen ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. In diesen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 einen Teilquerschnitt einer erfindungsgemäßen Drückwal&zgr;vorrichtung in einer Ebene senkrecht zur Rotationsachse einer Hauptspindel; und

Fig. 2 einen Teilquerschnitt in Längsrichtung einer erfindungsgemäßen Drückwalzvorrichtung.

Das in Figur 1 in Teilansicht dargestellte Beispiel einer erfindungsgemäßen Drückwalzvorrichtung umfaßt drei Rollkörperhalter 3, an denen jeweils zwei Drückrollen als Rollkörper 5 drehbar gelagert sind. Die Rollkörper 5 formen gemeinsam ein Werkstück 1 um, welches auf einem Drückfutter oder einem Werkzeugdorn eingespannt ist. Die Rollkörper 5 sind unter Deckplatten 7 angeordnet, welche über Verbindungsschrauben 13 lösbar mit den Rollkörperhaltern 3 verbunden sind. Über eine Öffnung 11 in den Deckplatten 7 kann ein Schmiermittel in die Lagerung der Drückrollen 5 eingebracht werden. Die Rollkörperhalter 3 sind durch Schraubverbindungen 9 an entsprechenden (hier nicht gezeigten) Zustelleinheiten befestigt.

Bei der in Fig. 1 in Teilansicht abgebildeten Ausführungsform sind die Rollkörper 5 nahezu ohne Abstand zueinander auf den Rollkörperhaltern 3 angeordnet. Dies und die gleichmäßige Anordnung der Rollkörper 5 um die Hauptspindel führt zu einer besonders guten Unterdrückung von Materialauf bäumungen an dem Werkstück 1. Gleichzeitig ist mit drei Rollkörperhaltern 3 eine hohe Flexibilität im Hinblick auf eine Zustellung der Rollkörper 5 mit einem radialen und/oder axialen Versatz gegeben.

In Figur 2 ist ein Querschnitt einer erfindungsgemäßen Drückwalzvorrichtung im Umformbetrieb gezeigt, bei der in ein topfförmiges Werkstück 21 eine Innenverzahnung eingeformt wird.

Ein Werkzeugdorn 30 ist auf einer Hauptspindel 26 angeordnet, welche um eine Rotationsachse 28 rotierbar ist. Zwischen einem Drückfutter 30 und einem Andrückelement 32, welches seinerseits an einem Andrückhalter 34 befestigt ist, wird das Werkstück 21 eingespannt.

Mehrere als Drückrollen ausgebildete Rollkörper 22, von denen aus darstellungstechnischen Gründen hier lediglich zwei sichtbar sind, kontaktieren gleichzeitig das Werkstück Die Rollkörper 22 sind jeweils über eine Welle 24 an einem (hier nicht gezeigten) Rollkörperhalter drehbar gelagert.

Die Anformung der Innenverzahnung geschieht hier durch die Methode des radialen Einziehens, die auch in der deutschen Offenlegungsschrift DE-A-196 36 557 beschrieben ist. Hierbei wird das Werkstück 21 in eine auf der Außenseite des Drückfutters 30 angeordnete Außenverzahnung 31 hineingedrückt. Der Materialfluß in axialer Richtung wird durch ein Anschlagelement 36 begrenzt, welches am Drückfutter 30 angeordnet ist. Ein freier Rand 20 des Werkstückes 21 wird bewußt nicht eingezogen, um eine Randversteifung zu bilden, welche einem unerwünschten radialen Aufbiegen des Randes entgegenwirkt.

Die in Figur 1 und Figur 2 dargestellte erfindungsgemäße Drückwalzvorrichtung ist insbesondere für die Herstellung von Werkstücken 1, 21 mit einer Innenverzahnung vorteilhaft. Bei der Umformung des Werkstückes 1, 21 durch söge-

nanrvtes Einziehen oder "partielles Einziehen" soll im wesentlichen nur ein Materialfluß des Werkstückes 1, 21 in
radialer Richtung auftreten. Für die genannten Umformprozesse ist die Unterdrückung eines Materialflusses in einer Umfangsrichtung des Werkstückes 1, 21 und damit von Materialauf bäumungen besonders wichtig. Mit der in den Figuren und 2 dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäeen Drückwalzvorrichtung wird die Unterdrückung der Materialaufbäumungen in besonders hohem Maß erreicht.

Claims

ANSPRÜCHE

Drückwal&zgr;vorrichtung mit

- einer um eine Rotationsachse (28) rotierbaren Hauptspindel (26),

- einem Antrieb zum rotierenden Antreiben der Hauptspindel (26),

- einem an der Hauptspindel (26) angeordneten Drückfutter (30) zur Aufnahme eines Werkstücks (1; 21),

- mindestens einem Rollkörper (5; 22) und

- mindestens einem Rollkörperhalter (3), welcher zumindest in einer radialen Richtung zur Rotationsachse (28) verstellbar ist,

dadurch gekennzeichnet,

- daß an dem zumindest einen Rollkörperhalter (3) mindestens zwei Rollkörper (5; 22) drehbar gelagert sind und

- daß die mindestens zwei Rollkörper (5; 22) zum gemeinsamen Kontaktieren des Werkstücks (1; 21) an dem Rollkörperhalter (3) mit einem etwa gleichen radialen Abstand zur Rotationsachse (28) angeordnet sind.

2. Drückwal&zgr;vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß drei oder mehr Rollkörperhalter (3) vorgesehen sind, die in Umfangsrichtung der Hauptspindel (26) gleichmäßig um die Hauptspindel (26) angeordnet sind.

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3. Drückwalzvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollkörper (5; 22) an den Rollkörperhaltern (3) in Umfangsrichtung gleichmäßig um die Hauptspindel (26) angeordnet sind.

4. Drückwalzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände zwischen den Rollkörpern (5; 22) des Rollkörperhalters (3) geringer als der Durchmesser der Rollkörper (5; 22) sind.

5. Drückwal&zgr;vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß an den Rollkörperhaltern (3) jeweils zwei, drei oder vier Rollkörper (5; 22) drehbar gelagert sind.

6. Drückwal&zgr;vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß die Rollkörper (5; 22) und/oder die Rollkörperhalter (3) mit einem,axialen Versatz zueinander angeordnet sind.

7. Drückwalzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß Hydraulikzylinder oder Kugelumlaufspindeln zum Antrieb der Rollkörperhalter (3) in der radialen und/ oder axialen Richtung vorgesehen sind.

8. Drückwalzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß die Rollkörper (5; 22) als Drückrollen (5; 22) ausgebildet sind, welche jeweils in den Rollkörperhaltern (3) mittels einer Wälz- oder Gleitlagereinrichtung drehbar gelagert sind.

9. Drückwal&zgr;vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7,

dadurch gekennzeichnet, daß die Rollkörper (5; 22) als massive Wälzelemente ausgebildet sind, welche zur drehbaren Lagerung der Wälzelemente in Ausnehmungen der Rollkörperhalter (3) eingelegt sind.

10. Drückwal&zgr;vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzelemente in Zylinder-, Kegel- oder Kugelform ausgebildet sind.

11. Drückwal&zgr;vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß zum Einformen eines Profiles die Rollkörper (5;

21) ein Außenprofil aufweisen.