DE1752363A1

DE1752363A1 - Vorrichtung zum Walzen von Ringen

Info

Publication number: DE1752363A1
Application number: DE19681752363
Authority: DE
Inventors: Hachiro Saito; Masaru Saito; Masaya Saito; Tadashi Saito
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1967-07-19
Filing date: 1968-05-15
Publication date: 1972-05-18
Also published as: SE355146B; FR1575015A; DE6610754U; CH496494A; GB1217078A; BE718304A; AT284759B

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Walzen von Ringen, mit einem Paar zueinander schräg gestellter und sich berührender Arbeitsrollen, die das Ringprofil an der Stirn und den Flanken bilden, einer Druckrolle, die im Kaliber gegen die Innenseite des Ringprofils verschiebbar ist, sowie mehreren an der Ringstirn angreifenden Stützrollen, wobei die Druckrolle und die Stützrollen auf einen beweglichen Support zu einer Gruppe angeordnet sind.

Eine derartige Vorrichtung ist in der amerikanischen Patentschrift 3 230 606 beschrieben. Sie gestattet die Herstellung von hochwertigen Werkstücken wie äußeren und inneren Lagerlaufringen, Hingen für Spinnmaschinen und d;l.

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Da der 3edarf an solchen Produkten inuner mehr steigt, wobei auch die Anforderungen sowohl hinsichtlich der Präzision als auch der Preisgünstigkeit zunehmen, hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, die beschriebene Walzvorrichtung vielter zu entwickeln und zu vervollkommnen, um insbesondere inre Produktionsleistung zu erhöhen und den Materialverbrauch zu verringern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Support einen Symmetriekörper mit vierzähliger Drehachse darstellt, mittels eines Antriebes intermittierend um je 90° um diese Achse drehbar ist, und auf jeder seiner vier Seiten eine Gruppe aus Stützrollen und Druckrolle in der selben Anordnung trägt.

Durch diese Konstruktion ist es möglich, ein zu bearbeitendes Werkstück auf eine Rollengruppe aufzubringen und ein fertig gewalztes Werkstück von der gegenüberliegenden Rollengruppe abzunehmen, während ein drittes Werkstück auf der dazwischenliegenden Rollengruppe gewalzt und die vierte, werkstückfreie Rollengruppe gekühlt wird. Die Vorteile einer solchen Arbeitsweise werden im nachstehenden noch im einzelnen geschildert. Diese Kühlung ist besonders wichtig, da sonst beim Warmverformen unter hohem Druck die übertragene und die erzeugte Wärme eine Erhitzung der Vorrichtung verursacht und zu starkem Verschleiß führt, wodnnah wiederum die Ferti^un^sgenauigkeit herabgesetzt und die Lebensdauer der Vorrichtung stark verringert wird, -/eil jedoch erfindungsgemäß ein

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angemessenes Kühlen vorgesehen ist, wird dies verhindert, ohne daß die Produktion unterbrochen werden muß, so daß eine einwandfreie und sehr genaue Bearbeitung über einen langen Zeitraum sichergestellt ist.

Zvreckmäßigerweise hat der Support quadratischen Querschnitt«

Vorzugsweise sitzt der Support auf einer Welle, deren Enden geführt sind von einem gabelförmigen Hebel, welcher am Gestell der Vorrichtung angelenkt ist, und einem vertikal Λ verschiebbaren Bock, der sich über ein Hubqrgan aus einem Zylinder und einem Kolben auf dem Fuß des Gestells abstützt. Durch diese Führung wird der Support in jeder Höhenstellung exakt in seiner Position gehalten.

Nach, einem anderen Merkmal der Erfindung sind die Arbeitsrollen jeweils auf Schlitten gelagert, die mittels eines Antriebes gegeneinander verschiebbar sind. Vorzugsweise sind hierzu am Gestell der Vorrichtung senkrechte Schienen im Abstand voneinander angebracht, auf denen zwei Vertikal- M

schütten verschiebbar und in der vorgesehenen Stellung durch Justierorgane feststellbar angeordnet sind, welche ihrerseits die vorgenannten Schlitten in horizontalen Führungen tragen. Während bei axial unverschxeblichen Arbeitsrollen der Ringquerschnitt sich nach außen zu verjüngen muß, damit das fertig gewalzte Werkstück aus den Arbeitsrollen herausgezogen v/erden kann, ermöglicht diese Konstruktion auch das Walzen von Ringen, die vollkommen parallele Flanken besitzen,

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oder deren Dicke sogar nach außen zunimmt. Durch geeignete Modifizierung des Profils der Arbeitsrollen kann auch ein Ring von flanschförmigem oder irgendeinem anderen kompliziertem Querschnitt erzeugt werden. Auch hierauf wird im nachstehenden noch eingegangen werden.

Mach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die Stützrollen auf Arme gelagert, die an dem Support befestigt und durch zwischengeschaltete Glieder in ihrer LSn^e verstellbar sind. Durch diese Verstellmöglichkeit kann man die La^e der Stützrollen an den Außendurchmessern des ^T7erkstückes anpassen.

Die Erfindung ist im nachstehenden anhand der Zeichnung näher erläutert und dargestellt.

if;. 1 zeigt im Aufriß, zum Teil geschnitten, eine .falzvorrichtung nach der Erfindung j

Fig. 2 ist ein Schnitt nach Linie II-II von Fig. 1; Fig. 3 ist ein vergrößerter Ausschnitt aus Fig. Ij

Fig. ·+ ist eine zum Teil geschnittene Ansicht eines hydraulischen Steuersystems für eine Vorrichtung nach der Erfindung;

Fi-j, 5 ist eine graphische Darstellung des optimalen Walzdruckes in Abhängigkeit von der Zeit;

Fig. 6a und 6b zeilen im Querschnitt den äußeren und den

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inneren Ring eines Kugellagers bzw. eines Rollenlagers, die mit der erfinduniisgemäßen Einrichtung hergestellt werden sollen;

Fi;;*. 7a und 7b zeigen in Querschnitt den Außenring eines Kugellagers bzw. eines Rollenla3ers, der mit der erfindun^s-3enäiien Vorrichtung hergestellt worden ist; cT.ngedeutet ist der Umriß des durch Scnleifen nachbearbeiteten Ringes;

Fi=;. 3a und 3b zeigen im Querschnitt den Außenring eines ä

Kugellagers ozw. eines Rollenlagers, der mit Hilfe einer herkömmlichen Rin^walzvorrichtung hergestellt worden ist; angedeutet ist wieder der Umriß des Ringes nach Fertigstellung durch Abdrehen und Schleifen.

Zunächst seien die Fig. 1 und 2 betrachtet. Zwei Paare von Schienen 3 sind im Abstand voneinander senkrecht am oberen Teil eines Gestells 2 angebracht. Auf diesen Schienen 3 sind zwei Vertikalschlitten 1 verschiebbar angeordnet. !lach oben ^ gehen von den Seitenteilen der Vertikalschlitten 1 Bolzen 4 aus, die in Gewindeeingriff durch Trageglieder 5 führen, welche ihrerseits fest am oberen Ende des Gestells 2 angebracht sind. Das freie Ende jedes Bolzens 4 ist mit einem Handrad 6 versehen. Durch Drehen des Handräder 6 können die Vertikalschlitten 1 in der gewünschten Höhe justiert werden. Ilorizontalschlitten 3, in denen Hellen 7 gelagert sind, sitzen jeweils in den beiden Vertikalschlitten I und können aufeinander zu und voneinander we;; bewegt werden. Diese

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3ewegung kann durch Zylinder 9 und Kolben 10 bewirkt werden, die mit Öldruck oder dergleichen beaufschlagbar sind, und der 3ewegungsbereich der Korizontalschlitten 8 wird durch äußere und innere Anschläge 14, 15 begrenzt. Die beiden Wellen 7, tragen je eine Arbeitsrolle 11 an einem Ende und sie verlaufen schräg, dergestalt, daß die Arbeitsrollen 11 am Ende der rechten und der linken '.JeHe 7 nur am tiefsten Punkt des Innenrandes miteinander in Kontakt gebracht werden können. Die Arbeitsrollen 11 bilden also in ihrem Berührungsbereich eine Art Kanal Co), welcner die Stirn 12 und die Flanken 13 eines zu walzenden Ringes a presst (Fig.3).

Durch den Mittelteil des Gestells 2 ist ein geneigter gabelförmiger Hebel 34 geführt, dessen hinteres Ende an dem Gestell 2 bei 16 angelenkt ist, während sein vorderes Ende eine ^/elle 17 hält (Fig.2). Auf der Welle 17 ist ein Support 18 mit quadratischem Querschnitt angeordnet, der sich intermittierend jeweils um 90 drehen lässt. Der Antrieb erfolgt durch einen Motor, eine Hydraulik o.dgl. (nicht dargestellt). Jede Seitenfläche des Supportes trägt eine Gruppe von Rollen, die in einem Rahmen 19 drehbar gelagert sind. Diese Gruppen bestehen jeweils aus einer Mehrzahl von Stützrollen 20, die der Krümmung der Stirn eines zu walzenden Ringes a folgend angeordnet sind, und einer Druckrolle 21, die innen an den Ring a angreift. Die Stützrollen sind am Ende von Armen 31 frei drehbar gelagert, und jeder Arm 31 kann mittels einer Schraube 33 oder d;l. in seinem Mittelteil verlängert oder

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verkürzt werden, so daß die Lage jeder Stützrolle 20 auf den Durchmesser des zu walzenden Ringes a eingestellt werden kann. Die vJelle 17, auf der sich der Support 13 befindet, wird von einem Bock 24 gehalten, der auf einem Zylinder 22 ruht, dessen Kolben 23 wiederum auf einem Lager 25 am Fuß des Gestells 2 abgestützt ist. Durch das Zusammenwirken des Bocks 24 und des Hebels 34 als Trageglieder können die Querachse 17 und der Support 18 exakt in Position gehalten v/erden, während sie mit Hilfe von Zylinden 22 und Kolben 23 in eine obere oder eine untere Lage gebracht v/erden.

Die erfindungsgeaäße Vorrichtung arbeitet wie folgt:

Wie in Fig. 2 gezeigt, wird ein ringförmiges Werkstück a, das durch Walzen geformt werden soll, über die Druckrolle 21 der Gruppe A gehängt. Dann wird der Support 18 um 90° in die Position B gedreht und durch Betätigung von Kolben 23 bzw. Zylinder 22 angehoben. Während das Werkstück a derart in die Bearbeitungslage gebracht wird, werden die beiden vorher auseinandergerückten Arbeitsrollen 11 durch Betätigung von Zylinder 9 und Kolben 10 zusammengeführt (Fig.l), und dann über die Wellen 7, Zahnräder 26 und 27 und Riemenscheiben 23 durch einen Motor (nicht dargestellt) in Drehung versetzt. Dadurch wird das ringförmige V/erkstück a durch Zusammenwirken der Arbeitsrollen 11, der Druckrolle 21 und der Stützrollen 20 auf die gewünschten Abmessungen gewalzt. In der Schlußphase' des Walzvorganges wird der Anpreßdruck der Rolle 21 gegen das VJerkstüek a nach und nach vermindert. Fig. 5 zeigt,

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wie dies am besten geschieht: In der Zeit t¹ v/ird der Druck ρ immer mehr gesteigert, bis der Höchstwert erreicht ist. In der anschließenden Zeitspanne von t¹ bis Λ. wird der Anpreßdruck zuerst langsam, dann schnell und dann wieder langsamer allmählich auf Hull verringert.

Das hydraulische System zum Anheben des Supportes 18 und damit zum Anpressen der Druckrolle 21 gegen das Werkstück a, ist allgemein in Fig.·+ dargestellt. Auf der Oberfläche einer runden Scheibe 36, die von einem Elektromotor 35 gedreht wird, ist eine Steuerkurve 37 vorgesehen. Diese Steuerkurve entsprieß in der Form dem Funktionsverlauf von Fig. 5, so daß der Preßdruck sich gemäß dieser Zeitfunktion ändert. Im übrigen ähnelt das hydraulische System in Aufbau und Wirkungsweise dem von Fig. 12 der oben zitierten US-Patentschrift 3 230 606; SOL bedeutet Solenoid, P Pumpe, M Motor und T Tank.

Da das derart gewalzte Werkstück a zwischen den beiden Arbeitsrollen 11 festgehalten wird, würde möglicherweise eine Deformierung oder Beschädigung seiner Flanken hervorgerufen, wenn es mit Gewalt herausgelöst wird. Um dies zu vermeiden, werden gemäß der Erfindung die Horizontalschlitten 8, die jeweils die Arbeitsrollen 11 tragen, durch Betätigung der Zylinder 9 bzw. Kolben 10 auseinandergerückt, so daß das Werkstück von den Arbeitsrollen 11 freigegeben wird. Der Support 18 wird dann um 90° gedreht. Das Werkstück wird dadurch" zusammen mit der Gruppe von Rollen in eine Position C gebracht, wo es herausgenommen wird. Nachdem der Support 18

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nochmals um 90 in eine Position D gedreht worden ist, wird die Rollengruppe, die nunmehr kein Werkstück trägt, mit Flüssigkeit, Luft ο.dgl. gekühlt, die aus einer Düse 33 austritt. Durch diese Kühlung wird der nacnteilige Einfluö der thermischen Belastung auf die Fertigungsgenauigkeit und die Lebensdauer der Vorrichtung weitgehend unterdrückt.

Durch das intermittierende Drehen des Supportes 13 um je 90 wird ein Verfahrenszyklus durchlaufen, indem zunächst

ein Werkstück in einer Position A eingeführt, dann in der "

Position 3 gewalzt und schließlich aus der Position C entfernt wird, worauf der Mechanismus in der Position D gekühlt wird.

Jder Verfahrensabschnitt wird dabei gleichzeitig in den Positionen A,B,C und D durchgeführt, so daß also jeweils in einem Zyklus vier Werkstücke bearbeitet werden. Beim Walzen von Laufringen kann somit die Zeit, die zum Einsetzen und Herausnehmen der Werkstücke, Kühlen der Vorrichtung und dgl. benötigt wird, deutlich verringert werden, wodurch die

Produktionsleistung erheblich ansteigt. M

Därüberhinaus ist die erfindungsgemäße Vorrichtung der herkömmlichen Maschine zum Walzen von Laufringen insofern überlegen, als bei ihr die beiden Arbeitsrollen zusammen- bzw. auseinandergerückt v/erden können. Man erkennt dies ohne weiteres bei einem Vergleich der zu Lagern nach Fig. 6a bzw. 6b penörenden Ringe, die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung (Fig.7a, Tj) einerseits und nit der bekannten Vorrichtung (Fig.3a, Lu) andererseits hergestellt worden sind.

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Bei Benutzung einer herkömmlichen Vorrichtung muß der gewalzte Ring noch auf der Drenbank und auf der Schleifmaschine nachbearbeitet werden. Das Abdrehen ist nicht zuletzt deshalb erforderlich, weil der Wälzkörper sich nach außen in der Dicke un einen 'Jinkel 3 verjüngen nuß, damit er aus den axial unverschiebbaren Arbeitsrollen herausgezogen werden kann. Zum Abdrehen muß zudem noch Material 29 vorhanden sein, das ebenfalls verloren geht. Die Bearbeitung afif der Drehbank erfolgt auch nur mit einer Toleranz von 0,1 - 015 mm.

Anschließend wird das Werkstück wärmegehärtet und auf einer Schleifmaschine auf die gewünschten Endabmessungen gebracht, wobei wieder ein entsprechender llaterialverlust eintritt. Ferner sind die vorgenannten Schritte kompliziert und benötigen zu ihrer Durchführung viel Zeit. Die Folge ist, daß die fertiggestellten Werkstücke relativ teuer sind.

Die Vorrichtung nach der Erfindung hingegen ermöglicht das Walzen von Ringen in hoher Präzision und erübrigt auch wegen der Freigabe des Werkstückes von den auseinanderrückenden Arbeitsrollen dessen konische Ausbildung, so daß eine Bearbeitung auf der Drehbank unnötig ist, wodtych nicht nur Zeit, sondern auch Material gespart wird. Es genügt vielmehr, das 'Jerkstück in den Mindestabmessungen mit einem kleinen Aufmaß 30 zur Nachbearbeitung auf einer Schleifmaschine zu walzen; hierdurch kann eine deutliche Verringerung der Kosten von Material und Bearbeitung erzielt werden.

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Hinzu kommt noch, daß z.B. Lagerringe entlanfiden äußeren peripheren Kanten mit Abrundun^en 32 (Fi^.7a u.7b) zu versehen sind, was bisher nur durch Nachbearbeiten auf der Drehbank möglich war. Die Vorrichtung nach der Erfindung gestattet jedoch nun ein Hochpräzisionswalzen auch komplizierter Profile, so daß die Arbeitsrollen vonvornherein gestaltet werden können, .-/ie es den Ab fasungen der fertigen Werkstücke entspricht; sie erübrigt also die Ausbildung der Abfasungen und äußeren peripheren Oberflächen der Werkstücke auf einer Drehbank. Die Produkte können deshalb insgesamt zu erheblich niedrigeren Arbeits- und Materialkosten und mit hoher Genauigkeit hergestellt werden.

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Claims

Ansprüche

1. Vorrichtung zum walzen von 'iiiv-jen, -nit einen !'aar zueinander schrä; gestellter und sich berührender Arbeitsrollen, die -las lUn^profil an der Stirn und den Flanken bilden, einer Oruc^rolle, die im Kaliber ;e^en die Innenseite des Rin-^profils verschiebbar ist, sowie r.ieiireren an der Ringstirn angreifenden Stützrollen, wobei die Druckrolle und die, Stützrollen auf eine-n beweglichen

fr

Support zu einer gruppe angeordnet sind J/Idadurch gelcennzeichnet, daß der Support einen Syrnmetriekörper mit

vierzähli^er Drehachse darstellt, mittels eines Antriebes intermittierend um je 90° um diese Achse drehbar ist, und auf jeder seiner vier Seiten eine Gruppe aus Stützrollen(20)

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und Druckrolle in der selben Anordnung tra--;t.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

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der Support quadratischen Querschnitt nat.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, da"i der S,upport (13) auf einer₍ Welle (17) sitzt, deren Enden geführt sind von einem gabelförmigen Hebel (3¹O, welcher am bestell (2) der Vorrichtung anr;elenkt ist, und von einen vertikal verschiebbaren Bock (2¹+), der sicii über ein Hubor;;an aus einem Zylinder (22) und einem Kolben (23) auf den Fuß des Gestells (2) abstützt.

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4. Vorrichtung insbesondere nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurc.i gekennzeichnet, daß die Arbeitsrollen (11) jeweils auf Schlitten (8) .^ela.^ert sind, die mittels eines Antriebes gegeneinander verschiebbar sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, da<i> oben am bestell (2) der Vorricntung senkrechte Schienen (3) im Abstand voneinander angebracht sind, auf denen zwei Vertikalschlitten (1) verschieobar und in der vorgesehenen ä Stellung durch Justieror^ane (4) feststellbar angeordnet sind, welche ihrerseits die Schlitten (3) in horizontalen Führungen tragen.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützrollen (20) auf Armen (31) gelagert sind, die an dem Support (18) befestigt und durch zv/ischen^eschaltete Glieder (33) in ihrer Länge verstellbar sind.

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