DE3110433A1 - METHOD AND DEVICE FOR FORMING INSB. METAL WORKPIECES, SUCH AS TOOTHING, SHAFTS, CYLINDRICAL RUNNINGS, AND OTHERS - Google Patents
METHOD AND DEVICE FOR FORMING INSB. METAL WORKPIECES, SUCH AS TOOTHING, SHAFTS, CYLINDRICAL RUNNINGS, AND OTHERSInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens zum Umformen von insbesondere metallischen Werkstücken, wie Verzahnungen, Wellen, zylindrischen Laufflächen u.a., wobei die Umformung des Werkstückes durch Beaufschlagen desselben mit einer Walzkraft mindestens eines Werkzeuges erfolgt,und das Werkzeug mit einer Profilierung für eine dem Werkstück aufzuzwingende Werkzeuggeometrie ausgestattet ist sowie diese Profilie-The invention relates to a method and a device for carrying out this method of forming of, in particular, metallic workpieces, such as gears, shafts, cylindrical running surfaces, etc., whereby the deformation of the workpiece is carried out by subjecting it to a rolling force of at least one tool, and the tool is equipped with a profile for a tool geometry to be imposed on the workpiece and this profile
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rung bzvi/. Werkzeuggeometrie auf dem Wege insbesondere einer kalten Walzumformung auf das Werkstück übertragen wird, und zwar in der Art, daß während der Einwirkung der Walzkraft auf das Werkstück dessen Werkstoff im Bereich der jeweiligen, auf das Werkstück einwirkenden Profilierung zum Auffließen gebracht wird, und mindestens ein Teil dieses aufgeflossenen Werkstoffes zusammen mit dem übrigen, von der Profilierung kaum noch erfaßten Werkstoff den Grad der Profilierung und somit auch die dem jeweiligen Umforvorgang eigene Werkzeuggeometrie am Werkstück abbildet.tion bzvi /. Tool geometry on the way in particular one cold rolling deformation is transferred to the workpiece, in such a way that during the action of the rolling force on the workpiece its material in the area of the respective profiling acting on the workpiece is brought to flow, and at least part of this flowed material together with the rest of the profiling barely detected material the degree of the profiling and thus also that of the respective forming process maps own tool geometry on the workpiece.
Bei der Herstellung verschiedener, insbesondere in größeren Stückzahlen widerkehrender Artikel, wie beispielsweise Verzahnungen, Wellen u.a., ist es bekannt, diese aus einem Rohling durch Umformung herzustellen und den Umformvorgang als einen sogenannten kalten Walzvorgang auszuführen. Der Rohling, der je nach Art des herzustellenden Artikels aus einem plastifizierbaren Kunststoff oder einem walkbaren Metall bestehen kann, wird zum Zwecke dessen Umformung zwischen mindestens ein auf ihn einwirkendes Werkzeug und ein Widerlager eingebracht, und es wird dieses Werkzeug mit einer Walzkraft so lange beaufschlagt, bis eine am Werkzeug sich befindende Profilierung sich nach und nach am Rohling bzw. an dem daraus herstellbaren Artikel abgebildet hat. Das Werkzeug und gegebenenfalls auch das die gleiche Geometrie bzw. Profilierung wie das Werkzeug aufweisende Widerlager ist dabei auf einer Führung gelagert und in Richtung der auf das Werkstück wirkenden Walzkraft verschieblich geführt. Durch diese Verschiebbarkeit des Werkzeuges und gegebenenfalls auch des ebenfalls als Werkzeug ausgeführten Widerlagers werden die an diesen angebrachten Profilierungen nach und nach in das anfangs als Rohling vorliegende Werkstück eingedrückt, wobei während des Eindrückens dieser Profilierungen eine von diesen entsprechend der einwirkenden Walzkraft verdrängte Menge an Werkstoff um die jeweiligeIn the production of various articles, especially those that are repeated in large numbers, such as gears, Shafts, among other things, it is known to produce them from a blank by forming and the forming process as a so-called cold rolling process. The blank that is made depending on the type of article to be manufactured a plasticizable plastic or a walkable metal can exist, for the purpose of its reshaping between at least one tool acting on it and an abutment are introduced, and this tool is also included a rolling force is applied until a profiling located on the tool gradually appears on the blank or on the article that can be produced from it. The tool and possibly the same geometry or profiling like the abutment having the tool is mounted on a guide and in the direction guided by the rolling force acting on the workpiece. This ability to move the tool and possibly also the abutment, which is also designed as a tool, are the profiles attached to them gradually pressed into the workpiece, which was initially available as a blank, and during the pressing of this workpiece Profiles one of these according to the acting Rolling force displaced the amount of material around the respective
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Profilierung auffließt und sich um diese am Werkstück anlegt. Der Grad des Auffließens ist dabei eine Funktion aus Um.formbarkeit des Werkstoffes, Größe der Walzkraft, \i/ie auch Einvi/irkungszeit derselben auf das Werkstück, vi/obei während des Umformvorganges diese Funktionen unveränderbar auf das Werkstück zur Einwirkung kommen.Profiling flows up and rests around it on the workpiece. The degree of flow is a function of deformability of the material, the magnitude of the rolling force, and also the time of action same on the workpiece, vi / obei during the forming process these functions unchangeable on the Workpiece come into action.
Ein bekanntes Verfahren zum Umformen von insbesondere Werkstücken, wie Zahnräder, Steckwellen u. a., nebst einer dafür geeigneten Vorrichtung wirkt in der Art, daß ein zwischen Werkzeug und Widerlager eingebrachtes Werkstück von diesen in eine Walzzone eingezogen und dort durch Beaufschlagen mindestens des einen Werkzeuges mit einer Walzkraft entsprechend umgeformt wird. Das Werkstück, das als Rohling oder als ein schon vorbearbeitetes Teil zwischen die es umformenden Werkzeuge eingezogen wird, wird von diesen analog der eingestellten Walzkraft mehr oder weniger stark gewalzt und dabei vorzugsweise um dessen Rotationsachse gedreht, so daß die Werkzeuge bzw. deren Profilierungen um den ganzen Mantel des Werkstückes auf dieses einwirken. Nach Beendigung dieser Einwirkungsphase wird das Werkstück, z. B. der fertige Artikel, aus der Walzzone ausgetragen und je nach weiterer Behandlung dieses Artikels als Fertigteil oder AnschluOteil ausgesondert oder einer Nachbehandlung, z. B. Wärmebehandlung od. a., unterzogen. Bei dieser Art der Umformung wird es jedoch als nachteilig angesehen, daß nach entsprechender Einstellung der Werkzeuge auf das zu bearbeitende Werkstück keine weiteren Maßnahmen auf den Umformvorgang getroffen werden, so daß bedingt durch die differenzierten Dimensionen der Rohlinge auch differenzierte Dimensionen an den Fertigteilen auftreten, wodurch die Ausschußquote erhöht und insbesondere die Nachbehandlung solcher Werkstükke erschwert wird. Hinzu kommt, daß ein solches Verfahren nicht überall zum Umformen von Werkstücken nach der kalten Umformung eingesetzt werden kann, weil dieses sehr stark von der Güte der zu bearbeitenden Charge der Rohlinge undA known method for forming workpieces in particular, such as gears, stub shafts, etc., together with a device suitable for this, acts in such a way that a between Tool and abutment introduced workpiece are drawn into a rolling zone by them and there by impact at least one tool is reshaped accordingly with a rolling force. The workpiece that is available as a blank or when a pre-machined part is drawn in between the forming tools, it is analogous to the set rolling force rolled to a greater or lesser extent and preferably rotated about its axis of rotation, so that the tools and their profiles act around the entire surface of the workpiece. After completion this exposure phase is the workpiece, z. B. the finished article, discharged from the rolling zone and depending on the other Treatment of this article as a finished part or a connection part segregated or post-treatment, e.g. B. Heat treatment or the like. In this type of reshaping, however, it is considered a disadvantage that after Appropriate setting of the tools on the workpiece to be machined, no further measures on the forming process be taken so that conditioned by the differentiated Dimensions of the blanks also different dimensions occur on the finished parts, whereby the reject rate increased and in particular the aftertreatment of such workpieces is made more difficult. In addition, such a procedure cannot be used everywhere for forming workpieces after cold forming, because this is very strong the quality of the batch of blanks to be processed and
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den geforderten Toleranzvi/erten der Endfertigung bz\i/. Endumformung abhängt, so daß schon kleinere Unregelmäßigkeiten in der Charge, mangels Einhaltung der Toleranzwerte, hohe Ausschußquoten verursachen können. Aus diesen Gründen ist ein solches Verfahren nur bedingt für Massenproduktionen geeignet, besonders dann, wenn es gilt, den Umfang der Nachbehandlung der Werkstücke stark zu reduzieren oder gar aufzuheben (vgl. De-PS 12 04 615).the required tolerance values of the final production or. Final forming depends, so that even minor irregularities in the batch, for lack of compliance with the tolerance values, are high Can cause reject rates. For these reasons, such a process is only conditionally suitable for mass production suitable, especially when it comes to the scope of the follow-up treatment the workpieces to be greatly reduced or even canceled (cf. De-PS 12 04 615).
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens zu schaffen, wodurch die Herstellung von Werkstücken selbst mit engen Toleranzen und möglichst ohne, zumindest aber ohne einen großen Anteil einer notwendigen Nachbehandlung derselben, möglich ist und welches Verfahren bei Beibehaltung der Konfiguration einer Werkzeuggeometrie die Herstellung von Werkstücken verschiedener Werkstoffe auch mit gleichen Werkzeugen erlaubt.In contrast, the invention is based on the object of a method and a device for carrying out the method to create, whereby the production of workpieces even with tight tolerances and possibly without, at least but without a large amount of a necessary post-treatment of the same, is possible and what method if retained the configuration of a tool geometry also enables the production of workpieces of different materials allowed with the same tools.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe verfahrenstechnisch dadurch gelöst, daß während des Umformvorganges des Werkstückes eine diesem und dem Vorgang zugeordnete Größe laufend gemessen wird, und die Größe dieser Messung aus dem zeitlichen Verlauf derselben die zeitliche Einflußnahme verschiedener Parameter des Umformvorganges, insbesondere in bezug auf Werkstoff, Werkzeuggeometrie, Walzkraftaufbringung, Umfangskraft und Drehzahl u.a., steuert, und zwar ao lange, bis die dem Werkstück aufzuzwingende Geometrie mindestens eines die Walzkraft auf das Werkstück ausübenden Werkzeuges im jeweils vorgegebenen Umformvorgang sich an diesem Werkstück abgebildet hat.According to the invention, this object is procedural solved in that during the forming process of the workpiece a variable associated with this and the process continuously is measured, and the size of this measurement from the temporal course of the same, the influence over time various parameters of the forming process, in particular with regard to material, tool geometry, application of rolling force, Circumferential force and speed, among other things, controls, for a long time until the geometry to be imposed on the workpiece at least one tool exerting the rolling force on the workpiece occurs in the respective predetermined forming process has mapped this workpiece.
Eine zum Durchführen eines solchen Verfahrens sich besonders eignende Vorrichtung besteht aus mindestens einem eine Profilierung aufweisenden Werkzeug und mindestens einem diesem Werkzeug entgegen wirkenden Widerlager, wobei mindestens das Werkzeug auf einem Lager verschiebbar geführt und diesesA device which is particularly suitable for carrying out such a method consists of at least one profiling having tool and at least one abutment counteracting this tool, with at least the tool guided on a bearing displaceably and this
Werkzeug mit einer Walzkraft für das Umformen eines zwischen Werkzeug und Widerlager einzubringenden Werkstückes beaufschlagbar ist sowie mindestens das Werkzeug mit einer auf das Werkstück zu übertragenden Profilierung nach Art einer dem Werkstück aufzuzwingenden Werkzeuggeometrie ausgestattet ist und welches sich dadurch auszeichnet, daß zwischen Widerlager und Werkzeug eine MeQeinrichtung für das Messen des Umformvorganges des Werkstückes vorgesehen und diese Meßeinrichtung mit einer Meßsonde ausgestattet ist, welche Messungen am Werkstück mindestens während seiner Umformung erlaubt und die mit einer Steuerung verbunden ist, an der die einzelnen von der Meßsonde ermittelten Meßwerte Parametern des Umformvorganges eingebbar sind und welche Steuerung mit Funktionen auslösenden Antriebsmitteln, insbesondere für die zeitliche Einwirkung derselben auf den Umformvorgang, verbunden ist.A rolling force can be applied to the tool for reshaping a workpiece to be introduced between the tool and the abutment is as well as at least the tool with a profiling to be transferred to the workpiece in the manner of a tool geometry to be imposed on the workpiece and which is characterized by the fact that between the abutment and the tool there is a measuring device for measuring the forming process of the workpiece is provided and this measuring device is equipped with a measuring probe which Measurements on the workpiece are allowed at least during its forming and which is connected to a control on which the individual measured values determined by the measuring probe parameters of the forming process can be entered and which control with drive means that trigger functions, in particular for the temporal effect of the same on the forming process, connected is.
Durch diese Maßnahmen wird eine Möglichkeit zum Umformen von Werkstücken aufgezeigt, die nicht nur eine breite Anwendung dieser Erkenntnisse auf eine Vielzahl von Werkstükken und Werkstoffarten erlaubt, sondern auch dazu beiträgt, die Anwendbarkeit des Verfahrens und der hierzu vorgeschlagenen Vorrichtung nach einfach erkennbaren und regelbaren Parametern hinsichtlich des Umformuorganges auszulegen und zum Einsatz zu bringen. Die Anwendung dieser Maßnahmen hat gezeigt, daß entgegen anderer Lesarten, das Verhalten eines Werkstoffes während dessen Umformung im wesentlichen von vier Parametern bzw. Einflußgrößen abhängt, nämlich von der charakteristischen Eigenschaft des umzuformenden Werkstoffes des Werkstückes, von der Geometrie der zum Umformen verwendeten Werkzeuge, von den Parametern der verwendeten Vorrichtung, wie etwa der möglichen Drehzahl, Walzkraft u.a. und dem Prinzip der Vorrichtung, ob bei dieser das Werkstück und/oder das jeweilige Werkzeug bewegt wird. Diese hier aufgezeigten Maßnahmen ermöglichen auch auf einfache Weise Kombinationen dieser Parameter, wobei je nach derenThese measures show a possibility for reshaping workpieces that is not only widely used this knowledge allows for a variety of workpieces and material types, but also contributes to the applicability of the method and the device proposed for this purpose according to easily recognizable and controllable To interpret parameters with regard to the forming process and to bring into use. The application of these measures has shown that contrary to other readings, the behavior of a Material during its deformation essentially depends on four parameters or influencing variables, namely on the characteristic property of the material to be formed of the workpiece, of the geometry of the forming tools used, on the parameters of the device used, such as the possible speed, rolling force and the principle of the device, whether the workpiece and / or the respective tool is moved. These Measures shown here also allow combinations of these parameters in a simple manner, depending on their
ΛΑ. ■-'■ --■ ΛΑ. ■ - '■ - ■
Kombination eine jeweils charakteristische Zeitabhängigkeit des Umformvorganges resultiert, welche nach den Merkmalen der Erfindung auf verschiedenen Wegen gemessen und das Meßergebnis zur Steuerung der einzelnen Parameter, insbesondere die der Vorrichtung, eingesetzt werden kann. Solche Messungen können z. B. die zeitliche Veränderung der entstehenden Geometrie am Werkstück und/oder den zeitlichen Ablauf der von der Walzkraft ausgelösten Reaktionskraft des umgeformten Werkstoffes gegen die diesen umformenden Geometrie des jeweiligen Werkzeuges bedeuten.Combination results in a characteristic time dependency of the forming process, which according to the features the invention measured in various ways and the measurement result for controlling the individual parameters, in particular that of the device can be used. Such measurements can e.g. B. the temporal change of the emerging Geometry on the workpiece and / or the timing of the reaction force triggered by the rolling force of the formed Material versus the transforming geometry of the respective tool.
Die Möglichkeit der Erfassung dieser verschiedenen, zeitlichen Verläufe und somit Parameter des Umformvorganges erlaubt eine exakte Verfolgung des jeweiligen Umformvorganges, wodurch es auch möglich wird, die gewünschte, optimale Geometrie an einem Werkstück für jedes Werkstück mit gleicher Werkstoffart mit unterschiedlichen Kombinationen der einzelnen Parameter der Vorrichtung, je nach dem, was zweckmäßiger ist, zu erreichen. Diese Maßnahmen haben den Vorteil, daß nach Festlegung einer bestimmten Kombination der Parameter der Vorrichtung, gegebenenfalls auch des Verfahrens, beispielsweise für eine spezielle schraubenförmige Geometrie eines Werkstückes und des hierfür geeigneten Werkstoffes ein charakteristischer Kurvenverlauf zum einen aus der zeitlichen Veränderung der entstehenden Geometrie des Werkstückes und zum anderen aus dem zeitlichen Verlauf der Reaktionskraft des umgeformten Werkstoffes gegen die diesen umformende Geometrie des Werkzeuges resultiert, die auf einfache Weise Rückschlüsse auf die Beschaffenheit des Werkstückes erlaubt. Ergeben sich nur Abweichungen, z. B. der der Massenproduktion von Schrauben, von den vorgegebenen, optimalen Kurvenverläufen nach vorstehender Ableitung, dann kann auf einfache und schnelle Weise geschlossen werden, daß entweder der Durchmesser des vorbearbeitenen Rohlings außerhalb einer zulässigen Toleranz lag oder daß eine andere Werkstoffcharge zur Bearbeitung bzw. Umformung kam.The possibility of recording these different, temporal progressions and thus parameters of the forming process allows an exact tracking of the respective forming process, which also makes it possible to have the desired, optimal geometry on a workpiece for each workpiece with the same Type of material with different combinations of the individual Parameters of the device, whichever is more convenient to achieve. These measures have the advantage that after defining a certain combination of the parameters of the device, possibly also of the method, for example for a special helical geometry of a workpiece and the material suitable for this a characteristic curve progression on the one hand from the temporal Change in the resulting geometry of the workpiece and, on the other hand, from the temporal course of the reaction force of the formed material against the one forming it The result is the geometry of the tool, which allows conclusions to be drawn in a simple manner about the condition of the workpiece permitted. If there are only deviations, e.g. B. that of the mass production of screws, from the given, optimal Curves according to the above derivation, then can be concluded in a simple and quick manner that either the diameter of the pre-machined blank outside was within a permissible tolerance or that another batch of material was processed or reshaped.
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Die optimalen Zeitverläufe des Umformvorganges können dabei entweder als Ganzes in einer Steuerung, z. B. einem Mikroprozessor, gespeichert sein oder es können Teile dieser Zeitverläufe (z. B. Minimal-Mäximalwerte) in der Vorrichtung selbst, z. B. deren die Walzkraft aufbringenden System, wie etwa der Hydraulik, abgelegt sein. Dieses Festhalten der optimalen Werte hat den Vorteil, daß im Fall einer Abweichung des während der Umformung gemessenen Kurvenverlaufes von den in der Steuerung bzw. Vorrichtung gespeicherten Werten das Werkstück sofort als Ausschußteil erkannt wird und dieses als solches unverzüglich ausgesondert oder in der Vorrichtung nicht weiter bearbeitet wird. Auf diese Weise kann die Effizenz der Vorrichtung verbessert und die Quote von mit Mängeln behafteter Werkstücke in der fertigen Charge reduziert werden.The optimal time course of the forming process can either be done as a whole in a controller, e.g. B. a microprocessor, be stored or parts of these time courses (for example minimum-maximum values) in the device itself, e.g. B. their system applying the rolling force, such as the hydraulics, be stored. This holding on to the optimum values has the advantage that in the event of a deviation in the curve shape measured during the forming the workpiece is immediately recognized as a reject part from the values stored in the control or device and this is immediately separated out as such or not processed further in the device. That way you can the efficiency of the device is improved and the rate of defective workpieces in the finished batch be reduced.
In den Zeichnungen ist eines der möglichen Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Vorrichtung schematisch dargestellt. Es zeigt:One of the possible exemplary embodiments of a device according to the invention is shown schematically in the drawings. It shows:
Fig. 1 eine Ansicht auf eine Vorrichtung mit einem zwischen Werkzeugen sich befindenden Werkstück und die den Umformvorgang entsprechend festgelegter Parameter ermöglichenden Funktionsteilen,Fig. 1 is a view of a device with a workpiece located between tools and the Functional parts enabling the forming process in accordance with defined parameters,
Fig. 2 eine Ansicht auf die Vorrichtung gem. Fig. 1 mit nur Betonung der Werkzeuge und eines zwischen ihnen angeordneten Werkstückes, wobei nur die von der Kinematik beeinflußten Teile in Ansicht und Draufsicht dargestellt sind,Fig. 2 is a view of the device according to Fig. 1 with only emphasis on the tools and one between them arranged workpiece, with only the parts influenced by the kinematics in view and plan view are shown,
Fig. 3 einen Längsmittelschnitt durch je ein nur teilweise dargestelltes Werkzeug und Werkstück mit im Werkstück bereits abgebildeter Profilierung,Fig. 3 is a longitudinal center section through one only partially tool and workpiece shown with profiling already shown in the workpiece,
-χ- η.-χ- η.
Fig. 4 eine vergrößerte Ansicht auf eine an ein Werkstück angesetzte Meßeinrichtung und die das Werkstück umformenden Werkzeuge lediglich angedeutet,4 shows an enlarged view of a measuring device attached to a workpiece and the tools forming the workpiece are merely indicated,
Fig. 5 ein Diagramm, aufgetragen über den Vorschub zur Eindringzeit für einen charakteristischen Zeitverlauf des Eindringweges der Werkzeuge in Werkstücke verschiedenartiger Werkstoffart, wobei die Werkstoffarten mit C 15; C 25; C 45 und C 60 angegeben sind,5 shows a diagram plotted against the advance at the penetration time for a characteristic time course the penetration path of the tools in workpieces of different types of material, whereby the types of material with C 15; C 25; C 45 and C 60 are indicated,
Fig. 6 ein Diagramm,' aufgetragen über den Außendurchmesser eines Werkstückes zur Umformzeit über den Weg-Zeit-Verlauf mit Angaben von zulässigen Toleranzbreiten,6 shows a diagram, plotted over the outer diameter of a workpiece at the forming time over the path-time curve with information on permissible tolerance ranges,
Fig. 7 ein Diagramm, aufgetragen über die Walzkraft F in N (Newten) und die Umformzeit in Sekunden mit Angaben eines zulässigen Toleranzwertes für den Kraft-Zeit-Verlauf, 7 shows a diagram plotted against the rolling force F in N (Newten) and the deformation time in seconds with information a permissible tolerance value for the force-time curve,
Fig. 8 ein Diagramm, aufgetragen über den Werkstückdurchmesser in mm und die Walzkraft F in N sowie die Umformzeit in Sekunden für Kraft-Weg-Zeit-Verläufe,8 shows a diagram plotted against the workpiece diameter in mm and the rolling force F in N as well as the Forming time in seconds for force-displacement-time curves,
Fig. 9 eine Anordnung von Vorrichtung und Prozeßrechner mit Vor- und Rückkoppelung derselben sowie Bildschirm, Bedienkonsole und Magneteingaben und9 shows an arrangement of the device and process computer with forward and back coupling of the same and a screen, Control console and magnetic inputs and
Fig. 10 ein Diagramm, aufgetragen über Leistungsverlauf der Umformung P und Umformzeit t für einige Werkstoffe mit Auftragung einer Leistungsspitze.10 shows a diagram plotted against the power curve of the deformation P and the deformation time t for some materials with application of a power peak.
Eine Vorrichtung 1 zum Umformen von Werkstücken 2, insbesondere walkbaren Metallen, wie Stahl, Messing, Aluminium u.a., wird im wesentlichen von zwei Werkzeugen 3, 4 mit auf ihnen angeordneten und auf das Werkstück zu übertragenden Profilierungen 5, den sogenannten Werkzeuggeometrien, gebildet,A device 1 for forming workpieces 2, in particular workable metals such as steel, brass, aluminum, etc., is essentially of two tools 3, 4 with profiles arranged on them and to be transferred to the workpiece 5, the so-called tool geometries,
von denen mindestens das eine Werkzeug 4 auf einer in Wirkrichtung 6 des Werkzeuges auf das Werkstück 2 verschiebbaren Welle 7 angeordnet ist. Das andere Werkzeug 3, welches dem ersten als Widerlager dient, kann wie das erste Werkzeug 4 ebenfalls auf einer in Wirkrichtung 6 verschiebbaren Welle 8 oder auf einer unverschiebbaren Welle aufgezogen sein. Zwischen diesen Werkzeugen 3, 4 ist das jeweils umzuformende Werkstück 2 eingelegt, welches je nach Art dessen Umformvorganges zwischen den Werkzeugen bewegt oder zumindest während der Einwirkung der Werkzeuge auf dieses, fallweise angehalten wird. Die auf den .Werkzeugen 3, 4 angebrachten Profilierungen 5 kann je nach der auf das Werkstück 2 zu übertragenden Geometrie der Werkzeuge als eine Verzahnung oder als eine glatte Zylinderlauffläche ausgeführt sein, oder es können Kombinationen solcher Profilierungen als Geometrien der Werkzeuge vorgesehen sein.of which at least one tool 4 on one in the direction of action 6 of the tool on the workpiece 2 displaceable shaft 7 is arranged. The other tool 3, which the first serves as an abutment, like the first tool 4, it can also be mounted on a shaft that is displaceable in the effective direction 6 8 or mounted on an immovable shaft. Between these tools 3, 4 is the one to be formed Workpiece 2 inserted, which depending on the type of forming process moved between the tools or at least stopped during the action of the tools on this will. The profiling 5 attached to the tools 3, 4 can, depending on the type of profile to be transferred to the workpiece 2 Geometry of the tools can be designed as a toothing or as a smooth cylinder running surface, or it can Combinations of such profiles can be provided as geometries of the tools.
Oberhalb des von den Werkzeugen 3, 4 erfaßten Werkstückes 2 ist eine Meßeinrichtung 9 angeordnet, die gem. der Darstellung in Fig. 4 als eine elektro/mechanisch arbeitende Einrichtung ausgeführt ist. Diese Meßeinrichtung 9 wird im wesentlichen von mindestens einem Stab 10 mit einem an diesem befestigten Meßblech 11, wie auch einem Fühlstift 12 gebildet, welche auskragend an einer Platte 13 der Meßeinrichtung tauchend geführt sind. Der Stab 10 oder bei mehrfacher Anordnung die Stäbe bilden mit dem Meßblech 11 vorzugsweise ein Joch, gegen deren Jochbalken, der vom Meßblech gebildet wird, der Fühlstift 12 abgestützt ist. Während die an der Platte 13 der Meßeinrichtung 9 geführten Enden des Stabes 10 bzw. der Stäbe reibungsarm, vorzugsweise in Kugelbüchsen 14, geführt sind, ist das in dieser Platte geführte Ende des Fühlstiftes 12 in einem induktiven Wegtaster 15, ebenfalls reibungsarm, geführt, so daß ein vom Fühlstift zurückgelegter Weg beim Austauchen desselben aus der Platte und Eintauchen des Meßbleches 11 in eine Profilierung 16 des Werkstükkes 2 dieser Weg als Meßwert der Eintauchtiefe und somit alsAbove the workpiece 2 grasped by the tools 3, 4, a measuring device 9 is arranged, which, according to the illustration in FIG. 4, is designed as an electro-mechanical device. This measuring device 9 is essentially formed by at least one rod 10 with a measuring plate 11 attached to it, as well as a feeler pin 12, which cantilever and are guided in a dipping manner on a plate 13 of the measuring device. The rod 10 or, in the case of a multiple arrangement, the rods preferably form a yoke with the measuring plate 11, against whose yoke beam, which is formed by the measuring plate, the feeler pin 12 is supported. While the ends of the rod 10 or rods guided on the plate 13 of the measuring device 9 are guided with low friction, preferably in spherical bushings 14, the end of the feeler pin 12 guided in this plate is guided in an inductive displacement sensor 15, also with low friction, so that a path covered by the feeler pin when it emerges from the plate and immersed the measuring plate 11 in a profile 16 of the workpiece 2 this path as a measured value of the immersion depth and thus as
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Meßwert der Umformung des Werkstückes 2 der nachgeschalteten Meßeinrichtung 9 eingegeben wird. Ein solcher Meßwert kann vor Beginn der Umformung, während derselben oder nach Abschluß derselben am Werkstück 2 abgenommen werden, oder er kann während der ganzen Einspannung bzw. Umformung des Werkstückes laufend ermittelt und der Meßeinrichtung 9 eingegeben werden. Das Erfassen dieses Meßwertes geschieht dabei insbesondere während der Umformung des Werkstückes 2 in der Weise, daß das an den Stäben 10 befestigte und vorzugsweise geschliffene Meßblech 11 in die jeweilige, von den Werkzeugen 3, 4 in das Werkstück 2 eingedrückte Profilierung 16 eingetaucht wird und dabei die Eintauchtiefe der Profilierung laufend ermittelt. Soll zusätzlich zur Tiefe der Profilierung 16 auch die Steilheit 17 der Kanten an dieser, beispielsweise einer dem Werkstück 2 aufzuzwingenden Verzahnung, ermittel werden, so kann hierzu ein dem herzustellenden Profil besser angepaßte Meßblech 11, z. B. ein Keil, verwendet werden, so daß mit zunehmender Eintauchtiefe auch die sonstigen Parameter des dem Werkstück 2 zu gebenden Profils ermittelt werden können, die durch das Auffließen des Werkstoffes um die jeweilige Profilierung entstehen.Measured value of the deformation of the workpiece 2 of the downstream Measuring device 9 is entered. Such a measured value can take place before the start of the deformation, during the same or after Completion of the same can be removed from the workpiece 2, or it can be used during the entire clamping or reshaping of the Workpiece continuously determined and entered into the measuring device 9. This measured value is recorded in the process in particular during the deformation of the workpiece 2 in such a way that it is attached to the rods 10 and preferably ground measuring plate 11 into the respective profiling pressed into the workpiece 2 by the tools 3, 4 16 is immersed and the depth of immersion of the profiling is continuously determined. Should in addition to the depth of the Profiling 16 also the steepness 17 of the edges on this, for example a toothing to be imposed on the workpiece 2, be determined, so this can be a profile to be produced better adapted measuring plate 11, z. B. a wedge, be used, so that with increasing immersion depth also the other parameters of the profile to be given to the workpiece 2 can be determined, which are caused by the flow of the Material around the respective profiling arise.
Diese, vorzugsweise laufend am Werkstück 2 gemessenen Meßwerte, werden über den Fühlstift 12 und dem diesem nachgeschalteten, induktiven Wegtaster 15 einer diesem wiederum nachgeschalteten Steuerung, übermittelt, die im wesentlichen von einem Prozeßrechner 18, einem diesem wiederum nachgeschalteten Regler 19 und den die Werkzeuge 3, 4 betätigenden Antrieben 20, 21 gebildet wird. Der Rechner, dem die optimalen Sollwerte eines Umformvorganges vorher eingegeben sein können, errechnet die etwaigen Differenzwerte zwischen diesen Sollwerten und den über die Meßeinrichhtung 9 ermittelten Istwerten und leitet über den Regler 19 die etwaig notwendig werdenden Korrekturen ein, die dieser wiederum, als Änderung gen der Parameter, der Vorrichtung 1, z. B. Erhöhung oder Erniedrigung der Walzkraft, Änderung der Drehzahl u.a., insbesondere auf die Antriebe 20, 21 der Werkzeuge 3, 4 eingibtThese measured values, preferably continuously measured on the workpiece 2, are transmitted via the feeler pin 12 and the downstream inductive travel sensor 15 of a control unit connected downstream of this, which essentially from a process computer 18, one in turn connected downstream of this Controller 19 and the tools 3, 4 actuating drives 20, 21 is formed. The calculator for which the optimal If nominal values of a forming process can be entered beforehand, the possible difference values between them are calculated Setpoint values and the actual values determined by the measuring device 9 and forwards the possibly necessary via the controller 19 becoming corrections, which in turn, as a change in the parameters of the device 1, z. B. Increase or Lowering the rolling force, changing the speed, etc., in particular on the drives 20, 21 of the tools 3, 4
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und dort gegebenenfalls die entsprechend notwendige Korrekturschritte einleitet. Im Fall, daß die ermittelten Meßwerte einen gravierenden Hangel am Werkstück 2 erkennen lassen und dieser durch Änderung der Parameter innerhalb vorher festgelegter Toleranzgrenzen nicht behoben werden kann, wird das Werkstück als Ausschuß erkannt und als solcher sofort ausgesondert, so daß schon in einem frühen Stadium der Umformung weitere Umformvorgänge an diesem eingestellt werden.and, if necessary, the necessary correction steps there initiates. In the event that the measured values determined show a serious dangling on the workpiece 2 and if this cannot be remedied by changing the parameters within previously defined tolerance limits, this will be Workpiece recognized as scrap and separated out as such immediately, so that at an early stage of the forming process further forming processes can be set on this.
Um dabei dem Werkstück 2 eine dem jeweiligen UmformvorgangIn order to do this, the workpiece 2 is subject to the respective forming process
eigene Geometrie geben zu können, sind die das Werkstück umformenden Werkzeuge 3, 4 ebenfalls mit einer entsprechenden Geometrie versehen, wobei diese je nach Art derselben, als die Profilierung 5 einer Verzahnung, zylindrische Lauffläche oder als Kombination derselben ausgeführt sein kann. Nimmt man als Profilierung 5 eine Verzahnung, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist, so sind die Zähne dieser Profilierung am Mantel eines auf einer Welle 7, 8 aufgezogenen Rades des Werkzeuges 3, 4 vorgesehen. Das Werkstück 2, welches in seinem Rohteilzustand 22, z. B. zylindrisch ausgeführt ist, wird zwischen die Werkzeuge 3, 4 eingegeben und durch das Aufpressen, mindestens des einen Werkzeuges, z.B. 4, gegen dieses, entsprechend profiliert. Dabei wird durch die auf das eine oder auf beide Werkzeuge 3, 4 wirkende Walzkraft die Profilierung 5 jedes Werkzeuges allmählich in das Werkstück 2 eingedrückt, wobei während des Eindrückens der jeweiligen Profilierung in das Werkstück der um diese Profilierung, d. h. den entsprechenden Zahn, sich befindende Werkstoff zum Auffließen gebracht wird, und zwar soweit, daß zum einen am Werkstück eine Vertiefung, z. B. eine Zahnlücke 23, und zum anderen eine Erhöhung, z. B. eine Zahnflanke 24, entsteht. Die Zahnflanke 24 wird dabei von dem aus der Zahnlücke 23 verdrängten Werkstoff gebildet, wobei diese je nach Tiefe der Zahnlücke eine hohe oder weniger hohe Flanke aufweisen kann. Die Eindringtiefe S von Null 0 zu S r S. der Profilierung 5 des Werkzeuges 3, 4 in das Werkstück 2 ent-To be able to give their own geometry, the tools 3, 4 reshaping the workpiece are likewise with a corresponding one Geometry provided, this depending on the type of the same, as the profiling 5 of a toothing, cylindrical running surface or as a combination thereof. If you take a toothing as profiling 5, as shown in Fig. 3 is shown, the teeth of this profile are on the jacket of a wheel mounted on a shaft 7, 8 of the tool 3, 4 is provided. The workpiece 2, which in its raw part state 22, z. B. is cylindrical, is entered between the tools 3, 4 and by pressing on at least one tool, e.g. 4, against this, profiled accordingly. In this case, the rolling force acting on one or both tools 3, 4 the profiling 5 of each tool is gradually pressed into the workpiece 2, with the respective Profiling in the workpiece around this profiling, d. H. the corresponding tooth, located material is brought to flow, to the extent that on the one hand a recess on the workpiece, for. B. a tooth gap 23, and on the other hand an increase, e.g. B. a tooth flank 24 is created. The tooth flank 24 is from the tooth gap 23 displaced material formed, these having a high or less high flank depending on the depth of the tooth gap can. The penetration depth S from zero 0 to S r S. of the profiling 5 of the tool 3, 4 in the workpiece 2 corresponds to
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spricht der Flankenhöhe der einzelnen Zähne des Werkzeuges und der Walzkraft, mit der diese in das Werkstück eingepreßt werden. Die Beschaffenheit der am Werkstück 2 sich abbildenden Profilierrung 16 ist dabei so gut, daß selbst nach einer Wärmebehandlung des Werkstückes 2 zum Zwecke dessen Vergütung oder Entspannung dieses kaum einer weiteren Nachbehandlung bedarf. Was die Werkzeuge 3, 4 selbst anbelangt, so sind diese auf einem Maschinenfundament 25 drehbar gelagert, und es ist mindestens das eine Werkzeug 4 auf einer in Wirkrichtung 6 der Walzkraft verschiebbaren Lagerung 26 auf diesem Maschinenfundament, angeordnet. Analog dieser Anordnung der Werkzeuge 3, 4, die vorzugsweise als Rollwerkzeuge ausgeführt sind, wirkt bei fester Anordnung des einen Werkzeuges 3 dieses als sogenanntes Widerlager, während das andere Werkzeug 4 das Arbeitswerkzeug ist. In Fällen aber, wo es z. B. auf schnelle Umformvorgänge ankommt, werden beide Werkzeuge 3, 4 in Walzrichtung verschiebbar auf dem Maschinenfundament 25 angeordnet, so daß während des Umformvorganges diese auf einander sich bewegen und somit gegeneinander wirken. Das zwischen den Werkzeugen 3, 4 sich befindende Werkstück 2 kann entweder an einem eigenen Antrieb angeschlossen sein, oder es kann allein vom Reibungsschluß der auf dieses wirkenden Werkzeuge mitgenommen werden. Die Drehrichtung 27 der Werkzeuge 3, 4 ist bei einem solchen Reibungsschluß eine im Uhrzeigersinn verlaufende, so daß das Werkstück 2 gegen diesen Uhrzeigersinn umläuft.speaks of the flank height of the individual teeth of the tool and the rolling force with which they are pressed into the workpiece. The nature of the image on the workpiece 2 Profilierrung 16 is so good that even after one Heat treatment of the workpiece 2 for the purpose of remuneration or relaxation of this hardly any further aftertreatment requirement. As far as the tools 3, 4 themselves are concerned, they are rotatably mounted on a machine foundation 25, and it is at least one tool 4 on a bearing 26 displaceable in the effective direction 6 of the rolling force Machine foundation, arranged. Analogous to this arrangement the tools 3, 4, which are preferably designed as rolling tools, act with a fixed arrangement of the one tool 3 this as a so-called abutment, while the other tool 4 is the working tool. But in cases where there is z. B. depends on fast forming processes, both tools 3, 4 are displaceable in the rolling direction on the machine foundation 25 arranged so that they move towards one another during the forming process and thus act against one another. The workpiece 2 located between the tools 3, 4 can either be connected to its own drive be, or it can be carried away solely by the frictional engagement of the tools acting on this. The direction of rotation 27 of the tools 3, 4 is in such a frictional engagement a clockwise direction, so that the workpiece 2 rotates counterclockwise.
Die Durchführung des erfindungsgemäOen Verfahrens ist wie folgt:The implementation of the method according to the invention is like follows:
Wie oben bereits ausgeführt, entsteht die Geometrie am Werkstück 2 dadurch, daß das jeweilige Werkzeug 3, 4 in dieses eindringt und der Werkstoff des Werkstückes um die in dieses eindringende Profilierung auffließt. Dabei ergeben sich folgende Nessungen in bezug auf die Zeitabhängigkeit des Umformvorganges, die mit der Umformung zeitgleich sind, und zwar,As already stated above, the geometry on the workpiece 2 arises from the fact that the respective tool 3, 4 in this penetrates and the material of the workpiece flows up around the profile penetrating into it. The following result Measurements relating to the time dependency of the forming process, which are simultaneous with the forming, namely,
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a) die zeitliche Veränderung der entstehenden Geometrie am Werkstück 2, a) the temporal change in the resulting geometry on workpiece 2,
b) der zeitliche Verlauf der Reaktionskraft des umgeformten Werkstoffes des Werkstückes 2 gegen die umformende Geometrie des Werkzeuges 3, 4. b) the variation over time of the reaction force of the deformed material of the workpiece 2 against the deforming geometry of the tool 3, 4.
Bei der Durchführung nach der Voraussetzung gem. obigem Merkmal a) ergibt sich, daß die Messung des zeitabhängigen Entstehens der Geometrie des Werkstückes 2 bei der oben aufgezeigten Vorrichtung 1 in einfachster Form dadurch realisiert werden kann, daß das geschliffene Meßblech 11 auf dem noch unbearbeiteten Rohteil 22 des Werkstückes aufliegt. Wird das Rohteil 22 umgeformt, dann fließt, wie bereits ausgeführt, dessen Werkstoff seitlich der eindringenden Profilierung des Werkstückes 3, 4 auf. Das Meßblech 11 wird dadurch radial von dem Mittelpunkt M. des Werkstückes weggedrückt. Der auf dem Meßblech 11 angeordnete, bzw. angelegte Fühlstift 12 des induktiven Wegtasters 15 wird ausgelenkt und die daraus resultierende Spannungsänderung des induktiven Tasters ist eine analoge Meßgröße zu dem zurückgelegten Weg S=O zu S = S, der Eindringtiefe. Die Umwandlung dieser analogen Meßgröße in digitale Werte erzeugt einen Kurvenverlauf aus dem Vorschub (S) in bezug auf Werkstoff (f) und Einwirkungszeit (t) somit die Gleichung s = f (t). Die Fig. 5 zeigt solche charakteristische Weg-Zeit-Verläufe für verschiedene Werkstoffe, wie C 15; C 25; C 45; C 60, bezogen auf den Eindringweg S1 in mm der Werkzeuge 3, 4 in das bzw. die Werkstücke 2.In carrying out by the precondition acc. To the above feature a) results in that the measurement of the time-dependent occurrence of geometry of the workpiece 2 can be realized in the above-identified device 1 in einfachster form characterized in that the ground Meßblech 11 on the yet unmachined workpiece blank 22 of the workpiece rests. If the raw part 22 is reshaped, then, as already stated, its material flows onto the side of the penetrating profiling of the workpiece 3, 4. The measuring plate 11 is thereby pressed radially away from the center point M. of the workpiece. The feeler pin 12 of the inductive displacement sensor 15, which is arranged or applied to the measuring plate 11, is deflected and the resulting change in voltage of the inductive sensor is an analog measured variable to the distance covered from S = O to S = S, the penetration depth. The conversion of this analog measured variable into digital values generates a curve from the feed rate (S) in relation to material (f) and exposure time (t), thus the equation s = f (t). FIG. 5 shows such characteristic path-time courses for various materials, such as C 15; C 25; C 45; C 60, based on the penetration path S 1 in mm of the tools 3, 4 into the work piece (s) 2.
Die Aussagekraft dieser Kurven beruht darauf, daß zunächst der Durchmesser des Rohlings 22 des angelieferten Werkstücks 2 festgestellt werden kann. Der gesamte Kurvenverlauf ist für die bearbeitende Geometrie der Werkzeuge 3, 4, den bearbeiteten Werkstoff und die eingestellten Parameter der Vor-The significance of these curves is based on the fact that the diameter of the blank 22 of the workpiece 2 supplied can first be determined. The entire course of the curve is for the machining geometry of tools 3, 4, the machined material and the set parameters of the pre-
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richtung 1 charakteristisch. Der Maximalwert dieser Kurven (Außendurchmesser des fertigen Werkstücks 2) wird so glei chermaßen erfaßt, wie der Ausgangsdurchmesser des Rohteils 22. Für die Beurteilung der Umformung liegen demnach zu jedem Abschnitt des Geschehens, nämlich vor der Bearbeitung, während der Bearbeitung und nach der Bearbeitung, ein oder mehrere, klar definierte, gemessene Ist-Meßwerte vor. Die dazugehörigen Soll-Werte können entweder in einem Mikroprozessor der Steuerung 18 abgelegt sein oder aber über Minimal-Maximalwertschaltungen in der Vorrichtung 1 selbst eingegeben sein. direction 1 characteristic. The maximum value of these curves (outside diameter of the finished workpiece 2) is so moving chermaßen detected, such as the initial diameter of the blank 22. For the evaluation of the deformation are, therefore, to each section of the action, namely, prior to processing, during processing and after processing, one or more clearly defined, measured actual measured values. The associated setpoint values can either be stored in a microprocessor of the controller 18 or else be entered in the device 1 itself via minimum-maximum value circuits.
Der Vergleich von Ist- und Soll-Wert zu jedem beliebigen Zeitpunkt der Umformung, also vor, während, nach derselben, ist innerhalb frei wählbarer Toleranzen das Entscheidungskriterium für die jeweilige Aussage "Werkstück - gut" oder "Werkstück - Ausschuß".The comparison of actual and target values at any point in time the deformation, i.e. before, during, after it, is the decision criterion within freely selectable tolerances for the respective statement "workpiece - good" or "workpiece - reject".
Bei der Durchführung nach der Voraussetzung gem. Merkmal b) dieser Aussage ergibt sich, daß der zeitliche Verlauf der Reaktionskraft des umgeformten Werkstoffes über Dehnungen an Teilen des Maschinenrahmens 25, über Dehnungen an den Werkzeugen 3, 4, über Kraftmeßlager an den Werkzeughalterungen (z. B. Spindeln) und in der walzkrafterzeugenden Maschinenmechanik oder -hydraulik 21 gemessen werden kann. Der gemessene Zeit-Verlauf der Walzkraft in bezug auf Vorschub und Zeit, d. h. F = f(t), für eine spezielle Geometrie des Werkzeuges 3, 4, einen bestimmten Werkstoff des Rohlings und eine Einstellkombination der Parameter der Vorrichtung 1, wie z.B. Drehzahl, Walzkraft, ist charakteristisch für die jeweilige Umformung bzw. den Umformvorgang. Ein solcher charakteristischer Kraft-Zeit-Verlauf ist in Fig. 6 dargestellt. When performing according to the prerequisite according to feature b) This statement shows that the time course of the reaction force of the deformed material over elongations on parts of the machine frame 25, via expansions on the tools 3, 4, via load cells on the tool holders (e.g. spindles) and in the rolling force generating machine mechanics or hydraulics 21 can be measured. The measured time course of the rolling force in relation to the feed and time, d. H. F = f (t), for a special geometry of the tool 3, 4, a certain material of the blank and a setting combination of the parameters of the device 1, such as speed, rolling force, is characteristic of the respective forming or the forming process. Such a characteristic force-time curve is shown in FIG. 6.
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Wie schon unter der Voraussetzung a) beschrieben, kann ein Soll-Zeit-Verlauf des Kraftverlaufs in einem Mikroprozessor abgelegt sein, oder es können Minimal-Maximalwerte in der Vorrichtung 1 bzw. Maschinenmechanik, -hydraulik 21 der Umformmaschine 25 selbst vorhanden bzw. eingegeben sein. Der Vergleich solcher Soll-Ist-Werte entscheidet auch hier über "Werkstück - gut" oder "Werkstück - Ausschuß".As already described under precondition a), a Setpoint-time curve of the force curve can be stored in a microprocessor, or minimum-maximum values can be used in the Device 1 or machine mechanics and hydraulics 21 of the forming machine 25 itself must be available or entered. The comparison of such target / actual values is also decisive here "Workpiece - good" or "Workpiece - reject".
Die Darstellung dieser Voraussetzung gem. Merkmal b) für den Kraft-Zeit-Verlauf ergibt sich aus Fig. 7, die eine Kurve der Umformung in Abhängigkeit von der Walzkraft, angegeben in N (Newten) und der Zeit S (Sekunden), aufweist. Auch aus dieser Kurve ist erkennbar, daß die Umformung des Werkstückes 2 innerhalb eines Toleranzfeldes (schraffiertes Band) vorgenommen wurde, dessen Maximal- und Minimalwerte nicht überschritten wurden.The representation of this requirement according to feature b) for the The force-time curve is shown in FIG. 7, which is a curve the deformation as a function of the rolling force, given in N (Newten) and the time S (seconds). Also from It can be seen from this curve that the reshaping of the workpiece 2 is carried out within a tolerance field (hatched band) whose maximum and minimum values were not exceeded.
Analog den vorstehenden Ausführungen sind auch Kombinationen der Voraussetzungen nach den Merkmalen a) und b) möglich, so beispielsweise die KombinationAnalogous to the above, combinations of the prerequisites according to features a) and b) are also possible, for example the combination
c) aus Messung der Geometrie des Werkstückes 2/ Werkzeuges 3, 4 und Verlauf der einwirkenden Walzkraft.c) from measurement of the geometry of the workpiece 2 / tool 3, 4 and the course of the acting rolling force.
Für spezielle Umformungen kann es sinnvoll sein, sowohl die Zeitabhängigkeit der Geometrieänderung des bearbeiteten Werkstoffes zu messen als auch den dabei resultierenden Zeit-Verlauf der Reaktionskraft des bearbeiteten Werkstoffes. Die Fig. 8 zeigt solche Kurvenverläufe für s = f (t) und F = f (t), wobei (S ) die Eindringtiefe in bezug auf Werkstoff (f) und Zeit (t) und (F) die Walzkraft ebenfalls in bezug auf Werkstoff (f) und Zeit (t) zeigen.For special deformations it can be useful to check both the time dependency of the change in geometry of the processed material to measure as well as the resulting time course of the reaction force of the processed material. the Fig. 8 shows such curves for s = f (t) and F = f (t), where (S) is the depth of penetration in relation to material (f) and time (t) and (F) show the rolling force also in relation to material (f) and time (t).
Auch in einem solchen Fall können die Soll-Kurvenverläufe s = f (t) und F r f (t) als Ganzes oder als Minimal-Maximalwerte in einem Mikroprozessor oder in einfachen Minimal-Maximalschaltungen in der Vorrichtung 1 selbst abgelegt sein.In such a case, too, the desired curve profiles can be s = f (t) and F r f (t) as a whole or as minimum-maximum values in a microprocessor or in simple minimum-maximum circuits be stored in the device 1 itself.
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Auch dieser Vergleich von Soll-Ist-Werten entscheidet über die Güte des Werkstückes 2 und somit auch über "Werkstück - gut" oder "Werkstück - Ausschuß". This comparison of setpoint / actual values also decides on the quality of workpiece 2 and thus also on "workpiece - good" or "workpiece - reject".
Analog diesen Erkenntnissen zu den gemessenen Kurven bzw. Entscheidungskriterien nach S = f (t) und F = f (t), woraus die Aussage "Werkstück - gut" bzw. "Werkstück - Ausschuß" resultiert, können auch weitere Entscheidungskriterien aus diesen Kurven abgeleitet werden. So können beispielsweise Aussagen darüber gemacht werden, wie etwa:Analogous to these findings on the measured curves or decision criteria according to S = f (t) and F = f (t), from which the statement "workpiece good" or "workpiece reject" results, further decision criteria can also be derived from these curves will. For example, statements can be made about such things as:
d) welche sind die optimalen Einstelldaten der Maschine bzw. Vorrichtung 1, z. B. in bezug auf Walzkraft, Drehzahl, für eine spezielle Umformung, d. h. einer Geometrie des Werkzeuges 3, 4 oder Werkstoff des Rohlings 22?d) what are the optimal setting data for the machine or device 1, e.g. B. with regard to rolling force, speed, for a special forming, d. H. a geometry of the tool 3, 4 or the material of the blank 22?
e) wie sollte die Walzkraft und Drehzahl der Werkzeugee) how should the rolling force and speed of the tools
3, 4 während der Umformung geregelt werden, damit keine Leistungsspitzen an der Vorrichtung 1 auftreten?3, 4 are regulated during the forming process so that no power peaks occur on the device 1?
Zur Beantwortung der unter dem Merkmal d) aufgeworfenen Fragen ergibt sich, daß nach dem vorbeschriebenen Aufbau der Messung am Werkstück 2 und Messung verschiedener Geometrien und Werkstoffe auch eine große Zahl von Kurven s = f (t) und F = f (t) bei verschiedenen Kombinationen der Parameter, insbesondere der Vorrichtung 1, vorliegt, so daß aus dem Vergleich dieser Kurvenverläufe abgeleitet werden kann, welche Kurve bzw. welche Parameter für die optimalen Einstelldaten für die jeweilige Umformung eines Werkstückes ist bzw. sind. Wird die Umformung z. B. mit einer ansteuerbaren Umformmaschine bzw. Vorrichtung 1, z. B. gem. Fig. 1, verbunden mit einem Prozeßrechner 18 durchgeführt, so kann dieser Rechner die verschiedenen Kurvenverläufe s = f (t) und F = f (t) erfassen und messen sowie mit abgelegten oder durch dieTo answer the questions raised under feature d) it follows that, according to the structure described above, the measurement on workpiece 2 and measurement of various geometries and materials also have a large number of curves s = f (t) and F = f (t) with different combinations of parameters, in particular the device 1 is present, so that from the comparison of these curves it can be derived which Curve or which parameters are or are for the optimal setting data for the respective forming of a workpiece. If the reshaping z. B. with a controllable forming machine or device 1, z. B. according to Fig. 1, connected to carried out by a process computer 18, this computer can display the various curves s = f (t) and F = f (t) record and measure as well as with stored or through the
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J I I U4J I I U4
Messungen selbst berechneten Kurvenverläufen, ζ. B. Hagnetaufzeichnungen 28, 29, vergleichen. Vereinfacht ausgedrückt kann gesagt werden, daß bei einer solchen Maschinen-Rechner-Konstellation diese beispielsweise von Versuchslauf zu Versuchslauf dazulernt, und letztendlich daraus die optimale Einstellung der einzelnen Parameter, wie beispielsweise die Kombination der Vorrichtung 1 und der zeitliche Verlauf der Umformung, resultiert.Measurements of self-calculated curves, ζ. B. Magnetic Records 28, 29, compare. To put it simply, it can be said that with such a machine-computer constellation learns this, for example, from trial run to trial run, and ultimately the optimal one Setting of the individual parameters, such as the combination of the device 1 and the timing of the Deformation, results.
Wie im Merkmal e) bereits erkannt wurde, resultiert aus einer starren Einstellung von Walzkraft und Drehzahl, beide Größen werden konstant eingestellt, ein Leistungs-Verlauf der Umformung28 nach P = f (t), der mit einer Leistungsspitze 30 während der Umformung beginnt. Dabei bedeutet (P) die Leistung der Umformung und (F) bzw. (t) die Werkstoffart bzw. Walzzeit. Diese Leistungsspitzen 30 müssen aber von den Werkzeugen 3, 4 ertragen werden, was sehr standfeste und aufwendige Werkzeuge erfordert. Die Standzeit dieser auch teuren Werkzeuge 3, 4 wird durch diese Leistungsspitzen 30 erheblich beeinträchtigt. Wird nun, was schon zu Merkmal d) beschrieben, eine Vorrichtung 1 bzw. eine Walzmaschinen-Rechner-Konstellation gemäß der Erfindung eingesetzt, so würde der Rechner 18 Kurven s = d (t), F = f (t) messen, aufnehmen und mit abgelegten oder durch die Messung selbst berechneten Kurvenverläufen P = f (t) vergleichen. Nach Maßgabe von z.B. eines festgelegten Leistungsverlaufs P = f (t) ohne Leistungsspitzen 30, würde der Rechner 18 die Vorrichtung 1 und somit deren Walzkraft, Drehzahl oder deren anderen Parameter so regeln, daß keine Leistungsspitzen mehr auftreten,s·Kurve 31·As was already recognized in feature e), a rigid setting of rolling force and speed results in both variables are set constant, a power curve of the forming28 according to P = f (t), which begins with a power peak 30 during the deformation. (P) means the power the forming and (F) or (t) the type of material or rolling time. These power peaks 30 must, however, from the tools 3, 4 can be endured, which requires very stable and complex tools. The service life of these also expensive Tools 3, 4 are considerably impaired by these power peaks 30. If what has already been described for feature d) is now described, a device 1 or a rolling machine computer constellation If used according to the invention, the computer would measure 18 curves s = d (t), F = f (t), record and compare with stored curves or curves P = f (t) calculated by the measurement itself. According to e.g. a specified power curve P = f (t) without power peaks 30, the computer 18 would the device 1 and thus its rolling force, speed or its other parameters so regulate that no more power peaks occur, s curve 31
Um solche Leistungsspitzen zu vermeiden, wird mit der Vorrichtung 1 gemäß der Erfindung ein Kurvenverlauf 31 der Umformung gefahren oder zumindest angenähert, wie er in Fig. 10 strichliert dargestellt ist. Ein solcher Kurvenverlauf 31 kann für die verschiedenen Werkstoffarten, wie sie in dieser Fig. angegeben sind, gelten^ so beispielsweise für C - 15, C - 35, C - 45 und C - 60.In order to avoid such power peaks, the device 1 according to the invention is used to run or at least approximate a curve 31 of the deformation, as shown in broken lines in FIG. 10. ^ Such a curve 31 can be used for various types of material, as indicated in this figure, apply as for example, C -. 15, C - 35, C - 45 and C - 60.
Claims (9)
Heßeinrichtung (9) auf einer Führung, axial verschiebbar geführt, angeordnet ist, und daß für das synchrone Verschieben dieser Meßeinrichtung auf dieser Führung die
Meßeinrichtung mit einem von der Verschiebung mindestens des einen Werkzeuges (3., 4) abhängigen Antrieb verbunden ist.is slidably guided, characterized in that the
Hessing device (9) is arranged on a guide, axially displaceably guided, and that for the synchronous displacement of this measuring device on this guide the
Measuring device is connected to a drive dependent on the displacement of at least one tool (3, 4).
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