CH631372A5

CH631372A5 - Kaltwalzverfahren und kaltwalzmaschine zum herstellen eines profilierten rotations-werkstuecks.

Info

Publication number: CH631372A5
Application number: CH946678A
Authority: CH
Inventors: Hans Krapfenbauer
Original assignee: Grob Ernst Fa
Priority date: 1978-09-08
Filing date: 1978-09-08
Publication date: 1982-08-13
Also published as: DE2930594A1; US4307592A; DE2930594C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Kaltwalzverfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Kaltwalzmaschine zur Durchführung dieses Verfahrens nach dem Oberbegriff des Anspruchs 3.

Ein ähnliches Verfahren und eine Kaltwalzmaschine mit kontinuierlichem oder intermittierendem Rotationsantrieb des Werkstücks ist in der deutschen Patentschrift 1016 222 beschrieben. Beim kontinuierlichen Antrieb dreht sich das Werkstück auch während des Walzeneingriffs. Beim intermittierenden Antrieb steht die Drehbewegung des Werkstücks während des Walzeneingriffs still.

Der kontinuierliche Antrieb hat den Vorteil, dass grosse Winkelgeschwindigkeiten möglich sind, weil keine Massenbeschleunigungskräfte auftreten. Ferner ist es vorteilhaft, dass durch einfaches Umstecken von Wechselzahnräder die Zähnezahl am Werkstück geändert werden kann. Nachteilig ist allerdings die nicht immer ausreichende Genauigkeit, weil eine unerwünschte Abwälzbewegung zwischen Werkstück und Walze stattfindet.

Beim intermittierenden Antrieb mittels eines malteserkreuzähnlichen Mechanismus ist der Vorteil vorhanden,

dass wegen des Werkstückstillstandes beim Walzenangriff die Genauigkeit gross ist. Nachteilig ist, dass durch den ungünstigen Geschwindigkeitsverlauf hohe Massenbeschleunigungskräfte auftreten, weshalb nur niedrige Geschwindigkeiten möglich sind. Zudem kann die hohe Genauigkeit nur erreicht werden, wenn für jede Zähnezahl eine besondere malteserkreuzähnliche Teilplatte verwendet wird, die sehr teuer ist und deren Austausch zeitraubend ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des kontinuierlichen Antriebs und des intermittierenden Antriebs möglichst weitgehend zu vermeiden, d.h. die Erzielung hoher Genauigkeit bei hoher Arbeitsgeschwindigkeit und einfaches Umstellen von einer Zähnezahl auf eine andere zu ermöglichen.

Zur Lösimg dieser Aufgabe wird ein Verfahren entsprechend Anspruch 1 und eine Vorrichtung entsprechend Anspruch 3 vorgeschlagen.

Die Drehbewegung des Werkstücks wird dabei pulsierend gestaltet, so dass es während des Walzeneingriffs nur eine sehr langsame und geringe Drehbewegung durchführt, die sogar bis zum Stillstand reduziert sein kann, was die Genauigkeit erheblich steigert. Anderseits sind wegen des sinusartigen Verlaufs des Drehgeschwindigkeit-Zeit-Diagramms die auftretenden Massenbeschleunigungskräfte weniger gravierend, so dass mit relativ hoher Geschwindigkeit gearbeitet werden kann. Schliesslich lässt sich bei dieser Antriebsweise durch Umstecken von Wechselzahnrädern oder elektronische Tourenzahlsteuerung einfach und schnell von einer Zahnung auf eine andere umstellen, wobei nur noch die Exzentrizität des Exzenters zu ändern ist, was ebenfalls einfach und billig ist.

Vorteilhaft wird ein Schneckenradgetriebe für den Antrieb verwendet, dessen Schnecke in einem Schlitten drehbar gelagert ist und drehend angetrieben ist. Der Schlitten selbst kann durch einen geeigneten Exzenter entlang der Schnek-kenachse hin und her bewegt werden, was zur Folge hat,

dass die Antriebswirkung der Schnecke auf das Schneckenrad je nach der Bewegungsrichtung und .Bewegungsgeschwindigkeit des Schlittens verschieden ist. Beim Verschieben des Schlittens entgegen der Drehrichtung des Schneckenrades kann die Antriebswirkung der Schnecke stark reduziert bzw. vorübergehend ganz aufgehoben werden, während beim Rücklauf des Schlittens in der anderen Richtung das Schneckenrad zusätzlich beschleunigt wird.

Als Exzenter kann sowohl eine Scheibe als auch eine Kurbel dienen, wobei der Hub durch einfachen Austausch des Exzenters oder durch Verstellen des Kurbelzapfens erfolgen kann.

Die Erfindung soll nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise näher besprochen werden. Es zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Schaubild von beweglichen Teilen einer erfindungsgemässen Kaltwalzmaschine ohne deren Rahmen,

Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf den Exzenter und den Schlitten,

Fig. 3 Drehgeschwindigkeit-Zeit-Diagramme der herkömmlichen kontinuierlichen und intermittierenden Drehantriebe und

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Fig. 4 zwei Drehgeschwindigkeit-Zeit-Diagramme einer erfindungsgemässen Kaltwalzmaschine.

Die Maschine nach Fig. 1 und 2 hat in einem nicht gezeichneten Rahmen zwei Walzköpfe 10 und 11, in denen je eine Walze 100 bzw. 110 drehbar gelagert ist. Die Walzköpfe 5 10,11 sind über Gelenkwellen 12 bzw. 13 von einer als Antriebskasten 14 dargestellten Motor-Getriebe-Einheit gegensinnig synchron mit gleicher Drehzahl so antreibbar, dass die Walzen 100,110 gleichzeitig am Werkstück 20 an- bzw. darin eingreifen. Die Walzköpfe 10,11 können zum Werkstück 20 zugestellt werden, um die Eingrifftiefe der Walzen 100,110 einzustellen.

Das Werkstück 20 ist in einer Einspannvorrichtung 21 gehalten. Die Einspannvorrichtung 21 ist im nicht gezeichneten Rahmen im Sinne der Pfeile 22 drehbar und im Sinne der Pfeile 23 axial verschiebbar gelagert, wobei beide Bewegungen auf den Walzkopfantrieb (siehe Antriebsblock 14) abgestimmt sind.

Auf der Einspannvorrichtung 21 sitzt drehfest das Schneckenrad 24, das von der Schnecke 25 angetrieben wird. Der Antrieb der Schnecke 25 ist, wie durch die strichpunktierte Linie 26 abgedeutet ist, mit dem Antrieb (Antriebskasten 15) so abgestimmt, dass das Werkstück 20 der Profilteilung entsprechend gedreht wird. Dies kann mechanisch (z. B. mit Wechselgetriebe) oder elektrisch (z. B. mit Synchronmotor oder mit Asynchron- bzw. Schleifringmotor und Tachogenerator bzw. Winkelschrittgeber) erfolgen.

Die Schnecke 25 ist in einem Schlitten 27 gelagert, der in einer Führung 28 in Richtung des Doppelpfeiles 29 durch den Exzenter 30 verschieblich ist. Die Führung 28 und das nicht gezeichnete Lager des Exzenters 30 sind in nicht gezeigter Weise mit der Einspannvorrichtung 21 in Richtung des Pfeiles 23 verschiebbar verbunden.

Der Zapfen 31 des Exzenters 30 ist aus Gründen der Übersicht zu lang und ohne Gleitstein in den Schlitz 32 des Schlittens 27 eingreifend gezeichnet.

Der Exzenter 30 dreht sich mit der gleichen Tourenzahl wie die Walzköpfe 10,11. Die Synchronisation ist durch die strichpunktierte Linie 33 angedeutet. Allgemein dreht sich der Exzenter 30 mit der Tourenzahl der Walzköpfe 10,11,

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multipliziert mit der Anzahl Walzen 100, 110 (hier je eine) pro Walzkopf 10 bzw. 11.

Der Hub des Schlittens 27 ist so bemessen, dass die Exzentrizität e des Exzenters 30 der Formel e = — ist, wobei d

2z der Teilkreisdurchmesser des Schneckenrades 24 und z die Zähnezahl (Profilrippenzahl) des Werkstücks bedeutet.

Soll die Maschine von einer Zähnezahl auf eine andere umgestellt werden, so ist einerseits die Tourenzahl der Schnecke 25 und anderseits die Exzentrizität anzupassen.

Die Tourenzahl der Schnecke 25 kann mechanisch durch Umstecken von Wechselzahnrädern oder elektrisch durch Tourenzahlanpassung erfolgen.

Die Exzentrizität kann vorzugsweise durch Exzenteraustausch erfolgen.

Die dargestellte Maschine kann in herkömmlicher Weise mit kontinuierlichem Werkstückantrieb (Kurve K in Fig. 3) arbeiten, wenn der Exzenter 30 nicht angetrieben wird, was die eingangs genannten Nachteile hat, aber eine sehr viel höhere Arbeitsgeschwindigkeit als bei der bekannten intermittierenden Arbeitsweise (Kurve I in Fig. 3) ermöglicht.

Wird die Maschine nach dem erfindungsgemässen Verfahren mit laufendem Exzenter 30 betrieben, so ergibt sich für die Drehgeschwindigkeit des Werkstücks 20 die Kurve P der Fig. 4, wobei die Walzen 100,110 im unteren Umkehrbereich W am Werkstück 20 angreifen, wenn das Werkstück fast still steht.

In vielen Fällen genügt ein flacherer Kurven verlauf (Kurve P' in Fig. 4), bei dem das Werkstück 20 nie still steht. Dann kann mit einer geringeren Exzentrizität des Exzenters

30 nach der Formel e < ~ gearbeitet werden.

Es gilt somit für die Exzentrizität die Formel e < y-worin e die Exzentrizität des Exzenters 30,

d der Teilkreisdurchmesser des Schneckenrades 24 und z die Zähnezahl des Werkstückes 20 ist.

In diesem Falle ist eine höhere Arbeitsgeschwindigkeit möglich, als wenn das Werkstück momentan zum Stillstand gelangen würde.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims

631 372 PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Herstellen eines gerade oder schräg verlaufende Profile aufweisenden Rotations-Werkstückes durch Kaltumformung, bei welchem das Werkstück entlang seiner Achse verschoben und um dieselbe diskontinuierlich gedreht und von aussen mit mindestens einer ringförmig profilierten Walze bearbeitet wird, wobei mit jeder Walze, in auf die Profilteilung und die Werkstückbewegung abgestimmter rascher Folge, schlagartige Einzelwalzvorgänge im gleichen und hauptsächlich in Profillängsrichtung verlaufenden Richtungssinne durchgeführt werden, so dass mit der gleichen Walze aufeinanderfolgend geführte Einzelwalzvorgänge auf einer durch die Werkstückbewegung bestimmten schraubenlinienförmigen Zone der Werkstückoberfläche sich hinsichtlich ihres Angriffes am Werkstück überdeckend, aneinandergereiht werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (20) so gedreht wird, dass sein Drehgeschwindig-keits-Zeit-Diagramm (P; P') sinusartig verläuft und jeder Einzelwalzvorgang im Bereich eines unteren Umkehrbogens (W) dieses Diagramms (P; P') erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Augenblick des tiefsten Eingriffs der betreffenden Walze (100; 110) ins Werkstück (20) das Werkstück (20) stillsteht.

3. Kaltwalzmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit wenigstens einem umlaufend antreibbaren Walzkopf (10; 11), in welchem wenigstens eine Walze (100; 110) drehbar, exzentrisch gelagert ist, sowie mit synchronisierten Antrieben (14; 22-33) für den oder die Walzköpfe (10; 11) und das Werkstück (20), dadurch gekennzeichnet, dass im Werkstückantrieb (22-33) ein mehrglied-riges Getriebe (24-32) vorgesehen ist, das ein Antriebs-Glied (25) enthält, dessen Drehbewegung eine oszillierende Bewegung überlagert ist.

4. Kaltwalzmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass im genannten Getriebe (24-32) das Antriebs-Glied eine ein Schneckenrad (24) antreibende Schnecke (25) ist, die durch einen Exzenter (30) entlang ihrer Achse oszillierend bewegbar ist.

5. Kaltwalzmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnecke (25) in einem durch den Exzenter (30) verschiebbaren Schlitten (27) gelagert ist.

6. Kaltwalzmaschine nach einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitten (27) pro Walze und Umlauf des Walzkopfes einen vollen Zyklus durchführt.

7. Kaltwalzmaschine nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Exzentrizität des Exzenters (30) kleiner bis gleich dem durch die doppelte Anzahl Profile am Werkstück (20) dividierten Teilkreisdurchmesser des Schneckenrades (24) ist, und dass die Drehzahl des Exzenters (30) gleich der mit der Anzahl Walzen (100 bzw. 110) multiplizierten Drehzahl eines Walzkopfes (10; 11) ist.