Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren nach dem Oberbegriff
des Anspruch 1.
Man erhält dabei Werkstücke, welche wenigstens innen gerade oder schräg
zur Werkstückachse profiliert sind, und gewünschtenfalls auch aussen eine gerade
oder schräg zur Werkstückachse verlaufende Profilierung aufweisen können.
Wenn die Profilierung innen und aussen vorgesehen ist, kann eine mehr
oder weniger starke Uebereinstimmung oder aber eine weitestgehende Verschiedenheit
des inneren und äusseren Profils erzielt werden.
Die Profilierung kann erforderlichenfalls auf sich axial erstreckende
Bereiche und/oder auf sich in Umfangsrichtung erstreckende Bereiche begrenzt sein.
Als Profil kommt beispielsweise eine Verzahnung in Frage.
Zur Herstellung qualitativ hochwertiger Profile (beispielsweise von
Verzahnungen) an hohlen Werkstücken eignet sich die bekannte Grob Methode hervorragend.
Sie soll nachstehend kurz zusammengefasst dargestellt werden, obschon sie in Schrift
und Praxis weltweit bekannt ist:
So ist beispielsweise die Herstellung einer Aussenverzahnung an einem relativ dickwandigen
hohlen Werkstück in der CH 579 427,
FR 23 01 318 A1 und der
DE 25 49 230 A1 veröffentlicht.
Bei einem relativ dünnwandigen hohlen Werkstück erzeugt man bei der
Grob Methode durch Kaltumformung gleichzeitig das Aussenprofil und ein Innenprofil,
welche Profile verschieden sein können. Dazu wird der rohrförmige Teil des Rohlings
auf einen dem Innenprofil entsprechenden Dorn aufgezogen. Das Werkstück erhält in
diesem Zustand einen Werkstückvorschub, bei welchem es entlang seiner Werkstückachse
verschoben und um die Werkstückachse gedreht wird. Während dieses Werkstückvorschubs
wird das Werkstück von aussen mit ringartig profilierten Walzen bearbeitet, wobei
man mit jeder Walze in auf die Profilteilung und den Werkstückvorschub abgestimmter
rascher Folge schlagartige Einzelwalzvorgänge ausführt. Diese Einzelwalzvorgänge
führt man im gleichen und hauptsächlich in Profillängsrichtung verlaufendem Sinne
aus. Mit der gleichen Walze nacheinander geführte Einzelwalzvorgänge sind dabei
auf einer schraubenlinienförmigen Zone angeordnet, wobei die Zone durch den Werkstückvorschub
bestimmt wird.
Die in Profillängsrichtung in der gleichen Zahnlücke aufeinanderfolgenden
Einzelwalzvorgänge werden hinsichtlich ihres Angriffs am Werkstück sich teilweise
überdeckend geführt. Bei diesem Verfahren der Kaltumformung auf einem profilierten
Dorn wird mit jedem Einzelwalzvorgang Werkstoff entlang eines jeweils relativ kleinen
Werkstückabschnitts in hauptsächlich radialer Richtung in die Lücken des Dorns befördert.
Bei relativ dickwandigen Werkstücken kann man auch nur ein Innenprofil
alleine auf einem profilierten Dorn herstellen. Wenn dabei die Form der Aussenfläche
nicht sehr bedeutsam ist, kann sie beliebig, mehr oder weniger glatt, ausgebildet
werden. Man kann dazu Walzen ohne Profilrippe verwenden, die man nicht einmal mit
genauer Synchronisation hinsichtlich der Werkstückumdrehung umlaufen lassen muss.
Zur Herstellung solcher hohler Werkstücke stellt man nach dem bisherigen
Stand der Technik immer erst einmal einen topfförmigen Rohling-Hohlkörper her, was
in der Regel auf sehr teuren Stufenpressen (Transfer-Pressen). in mehreren Stufen
geschieht. Erst nach der letzten Press-Stufe können die Rohling-Hohlkörper zur Grob
Maschine gebracht und auf den darauf befindlichen Dorn aufgezogen und nach der Grob
Methode bearbeitet werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, nach der Grob Methode ein,
wenigstens innen ganz oder teilweise gerade oder schräg zur Werkstückachse profiliertes,
hohles Werkstück, ohne Qualitätseinbusse, wirtschaftlich noch vorteilhafter als
bisher herzustellen.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird das im Anspruch 1 gekennzeichnete Verfahren
vorgeschlagen.
Man kann dazu die bekannte Grob Methode mit der bekannte Grob Maschine
einsetzen, welche folgende Teile hat:
- – Eine axial verschiebliche und drehbare Werkstückaufnahme mit einem Dorn,
der ein gerade oder schräg zur Dornachse, und somit zur späteren Werkstückachse,
verlaufendes Profil hat.
- – Einen in einem Walzkopfträger drehbaren Walzkopf, in dem mindestens
eine durch ihn planetenartig umlaufend mitnehmbare, drehbare Schlagwalze gelagert
ist, mit der bei jeder Walzkopfumdrehung ein Teilwalzvorgang an dem zum Dorn koaxialen
Werkstück(rohling) durchführbar ist.
Im erfindungsgemässen Verfahren wird der Rohling auf der Grob Maschine
durch die Grob Methode in einem Zuge zum Produkt kalt umgeformt.
Bisher glaubte man, dass es zur Erzielung der nötigen Präzision unumgänglich
sei, erst einmal einen Hohlkörper-Rohling herstellen zu müssen. Aus diesem vorgefertigten
Hohlkörper-Rohling wurde dann durch Kaltumformung nach der Grob Methode das hohle
Werkstück hergestellt, welches wenigstens innen eine längs oder schräg zur Werkstückachse
verlaufende Profilierung aufweist. Es waren also immer zwei Umformungs-Arbeitsvorgänge
notwendig.
Man hat nun überraschenderweise gefunden, dass man direkt, also ohne
vorangehende Herstellung des Hohlkörper-Rohlings, auf der Grob Maschine durch Kaltumformung
nach der Grob Methode das, wenigstens innen eine längs oder schräg zur Werkstückachse
verlaufende Profilierung aufweisende, hohle Werkstück herstellen kann, wenn man
erfindungsgemäss von einer flachen oder tellerförmigen Ronde geeigneten Durchmessers
ausgeht.
Vorzugsweise ist dabei die Differenz zwischen dem Ronden-Aussenradius
und dem Dorn-Aussenradius kleiner bis gleich der Werkstücklänge.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der rein schematischen Zeichnung
mit einer flachen Ronde und profiliertem Dorn beispielsweise besprochen.
Es zeigen:
1 eine Draufsicht auf eine arbeitsbereite
Vorrichtung mit einer eingespannten flachen Ronde,
2 einen aus 1
vergrösserten Ausschnitt mit geschnittener Ronde, vor Beginn der Kaltumformung,
3 den Ausschnitt der 2
im Zuge des Kaltumformens durch Schlagwalzen nach der Grob Methode, mit geschnittenem
Werkstück,
4 den Ausschnitt der 2
nach dem Ende der Kaltumformung durch Schlagwalzen nach der Grob Methode, mit geschnitten
dargestelltem Werkstück,
5 einen Querschnitt durch das nur innen
profilierte Werkstück auf dem Dorn, mit dazugehörigen, im wesentlichen profillosen
Schlagwalzen, und
6 einen Querschnitt durch ein innen und
aussen profiliertes Werkstück auf dem Dorn, mit dazugehörigen, ein Ringprofil aufweisenden
Schlagwalzen.
In der Zeichnung sind die nachstehenden Teile bezeichnet:
1- Axial-Vorschub-Richtung von 6
2- Zu- und Wegstell-Richtung von 76
3- Rotationsbewegungs-Richtung von 6
4- Umlaufrichtung von 77
5- Werkstückachse, hier gleich Dornachse
6- Werkstück mit Innenverzahnung (5)
60- Werkstück mit Innen- und Aussenverzahnung (6)
61- Ronde (Rohling)
611- entstehendes Werkstück (teilweise geformt, in
3)
7- Vorrichtung
70- Maschinengestell
71- Haltestempel
72- Gegenstempel
73- Rotationsantrieb von 72
74- Schraubenspindel
75- Antrieb von 74 (Axialantrieb von 72)
76- Walzkopfträger
77- Walzkopf
78- Schlagwalze für 6
780- Flugkreis von 78
781- Schlagwalze für 60
8- Dorn für 6
80- Dorn für 60 (6)
81- Profil (Verzahnung) von 8
D- Differenz RO minus RD
RD- Dorn-Aussenradius
RO- Ronden-Aussenradius
WL- Werkstücklänge
Die Vorrichtung 7 (1) hat in
ihrem Maschinengestell 70 einen zur Dornachse 5 (entspricht hier
auch der Werkstückachse 5) koaxialen Haltestempel 71, welcher
nach Massgabe der Bewegung des Gegenstempels 72 (auch er liegt auf der
Achse 5) von letzterem bewegt wird.
Zwischen den beiden Stempeln 71, 72 ist hier bereits
die als Rohling dienende Ronde 61 und der Dorn 8 eingespannt gezeichnet.
Der Gegenstempel 72 kann durch den Rotationsantrieb
73 in Richtung des Pfeiles 3 rotiert werden, wodurch der Dorn
8, die Ronde 61 bzw. das entstehende Werkstück 611 und
schliesslich das fertige Werkstück 6 mitrotiert werden.
Ausserdem kann der Gegenstempel 72 durch den Axialantrieb
75 mittels der Schraubenspindel 74 in Richtung des Pfeils
1 axial vorgeschoben werden.
Gegebenenfalls können die Antriebsbewegungen 1 und
3, beispielsweise mittels (nicht gezeigter) elektronischer Steuermittel,
auf das Umlaufen der Schlagwalzen 78 in den Walzköpfen
77 abgestimmt werden. Die Walzköpfe 77 rotieren in deren Umlaufrichtung
4.
Im Maschinengestell 70 sind zwei sich gegenüberliegende Walzkopfträger
76 dargestellt. Die Walzkopfträger 76 können durch nicht dargestellte
Stellstempel in Richtung der Doppelpfeile 2 zur Achse 1 zu oder
davon weg gestellt werden. In der Regel stellt man sie in der dargestellten Situation
auf die richtige Distanz ein und lässt sie dort bis das Walzen beendet ist, oder
aber man verstellt sie im Zuge des Walzens über eine NC-Achse nach Massgabe der
technologischen Erfordernisse. Für den Rückschub und Auswurf des fertigen Werkstückes
kann man sie nötigenfalls verstellen.
In jedem Walzkopfträger 76 ist ein Walzkopf 77 drehbar
antreibbar gelagert. Der Antrieb kann in an sich bekannter Weise erfolgen. Dabei
werden die Walzköpfe 77 mit entgegengesetzter Umlaufrichtung
4 synchron umlaufend so angetrieben, dass die in ihnen gelagerten Schlagwalzen
78, gleichzeitig auf die Ronde 61 bzw. das in Entstehung begriffene
Werkstück 611 einwirken. Auch eine Synchronisation zur Rotationsbewegung
der Ronde 61 bzw. des entstehenden Werkstücks 611 kann mittels
(nicht dargestellter) an sich bekannter mechanischer und/oder elektronischer Mittel
erfolgen.
In jedem Walzkopf 77 ist hier nur je eine Schlagwalze
78 gezeichnet. Es könnten aber auch mehr Schlagwalzen vorhanden sein, womit
sich die Antriebsverhältnisse entsprechend ändern würden.
Beim erfindungsgemässen Verfahren zur Herstellung des profilierten
Werkstücks 6 geht man wie folgt vor:
- – Man spannt eine flache Ronde 61 in der in 1
dargestellten Weise ein (die Ronde dürfte auch tellerförmig sein).
- – Nun kann mit dem Schlagwalzen nach der Grob Methode gleich begonnen
werden. – Dabei wird der Werkstoff sowohl axial als auch radial bezüglich
der Achse 5 bewegt.
Durch den Schlagwalzvorgang entsteht (in einer bislang bei der Grob
Methode unbekannten Weise) gleichzeitig eine Durchmesserreduktion der Ronde
61 zu einem Hohlkörper und die Umformung des Hohlkörpers in das Werkstück
6. Wobei beim Uebergang vom bereits topfförmigen Teil zur Werkstückform,
ein Zwischenbereich entsteht, der z.B. etwa dem entstehenden Werkstück
611 entspricht. An diesem entstehenden Werkstück 611 wird in dessen
bereits am Dorn 8 anliegendem Bereich (in der für die Grob Methode typischen
Weise) allmählich die Innenverzahnung des Werkstücks 6 durch schrittweises
Einformen in das Profil 81 des Dorns 8 erzeugt.
In dieser Weise kann man beispielsweise wie folgt arbeiten:
- – Die Ronde 61, welche eine Blechstärke von 5 mm und einen Aussenradius
R0 von 104 mm hat, wird in der in 1 gezeigten Weise
zwischen
- – dem Dorn 8, der einen Aussenradius R0 von 65 mm hat, und dem
Haltestempel 71 in die Vorrichtung 7 (Grob Maschine
7) eingespannt.
Man setzt die Grob Maschine in Betrieb um das Werkstück
6 direkt aus der Ronde 61 herzustellen, wobei
- – die Walzkopfdrehzahl 1400 Umdrehungen/Minute,
- – die Werkstückdrehzahl 35 Umdrehungen/Minute, und
- – der Werkstücklängsvorschub 1000 mm/Minute beträgt.
Nach beendetem Kaltumformen durch Grob-Kaltwalzen erhält man auf dem
Dorn 8 ein innen längs profiliertes
- – Werkstück 6 mit einer Werkstücklänge WL von 71 mm.
Also ist hier WL grösser als R0 minus RD. Mit anderen Worten ist die
Differenz R0 minus RD kleiner als WL.
Wenn man den Dorn 8 durch den Dorn 80 (6)
und die Schlagwalzen 78 durch die Schlagwalzen 781 (6)
ersetzt und die Werkstückumdrehungs-Bewegung mit der Walzkopfdrehzahl synchronisiert,
erhält man (bei sonst unveränderter Vorrichtung und sonst unveränderter Arbeitsweise)
das innen und aussen ähnlich profilierte Werkstück 60 (6),
wie dies bei der Grob Methode an sich bekannt ist.
Man kann gewünschtenfalls auch voneinander abweichende Innen- und
Aussenprofile erhalten, wenn man nach der Grob Methode in an sich bekannter (nicht
dargestellter) Weise verschiedene Profile an Dorn und Schlagwalzen verwendet.
Wenn man einen ganz oder partiell glatten, d.h. teilweise profillosen
Dorn verwendet, kann man ein innen teilweise glattes Werkstück erhalten, was hier
nicht näher dargestellt ist.
Man erkennt aus dem Gesagten, dass durch das erfindungsgemässe Verfahren
eine wirtschaftlich vorteilhafte Herstellung von, wenigstens innen profilierten,
hohlen Werkstücken in einer einzigen Aufspannung in einem einzigen Arbeitsgang erzielbar
ist. Dabei kann die gleiche Qualität erhalten werden, wie sie durch die Grob Methode
nach den bisherigen Verfahren mit vorangehender Herstellung der Rohling-Hohlkörper
erzielbar ist.
