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WO2001094048A1 - Kaltwalzmaschine - Google Patents

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Publication number
WO2001094048A1
WO2001094048A1 PCT/DE2001/002119 DE0102119W WO0194048A1 WO 2001094048 A1 WO2001094048 A1 WO 2001094048A1 DE 0102119 W DE0102119 W DE 0102119W WO 0194048 A1 WO0194048 A1 WO 0194048A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
rolling
rods
cold rolling
guide
workpiece
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/DE2001/002119
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Bernd Kreissig
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MAG IAS GmbH Eislingen
Original Assignee
Ex Cell O GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=7644977&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=WO2001094048(A1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Ex Cell O GmbH filed Critical Ex Cell O GmbH
Priority to EP01955205A priority Critical patent/EP1286794B2/de
Priority to DE50103775T priority patent/DE50103775D1/de
Priority to US10/297,195 priority patent/US7051565B2/en
Priority to AT01955205T priority patent/ATE276846T1/de
Publication of WO2001094048A1 publication Critical patent/WO2001094048A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Priority to US11/389,006 priority patent/US7353679B2/en
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21H—MAKING PARTICULAR METAL OBJECTS BY ROLLING, e.g. SCREWS, WHEELS, RINGS, BARRELS, BALLS
    • B21H5/00—Making gear wheels, racks, spline shafts or worms
    • B21H5/02—Making gear wheels, racks, spline shafts or worms with cylindrical outline, e.g. by means of die rolls
    • B21H5/027—Making gear wheels, racks, spline shafts or worms with cylindrical outline, e.g. by means of die rolls by rolling using reciprocating flat dies, e.g. racks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21H—MAKING PARTICULAR METAL OBJECTS BY ROLLING, e.g. SCREWS, WHEELS, RINGS, BARRELS, BALLS
    • B21H3/00—Making helical bodies or bodies having parts of helical shape
    • B21H3/02—Making helical bodies or bodies having parts of helical shape external screw-threads ; Making dies for thread rolling
    • B21H3/06—Making by means of profiled members other than rolls, e.g. reciprocating flat dies or jaws, moved longitudinally or curvilinearly with respect to each other
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21H—MAKING PARTICULAR METAL OBJECTS BY ROLLING, e.g. SCREWS, WHEELS, RINGS, BARRELS, BALLS
    • B21H7/00—Making articles not provided for in the preceding groups, e.g. agricultural tools, dinner forks, knives, spoons
    • B21H7/14—Making articles not provided for in the preceding groups, e.g. agricultural tools, dinner forks, knives, spoons knurled articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21H—MAKING PARTICULAR METAL OBJECTS BY ROLLING, e.g. SCREWS, WHEELS, RINGS, BARRELS, BALLS
    • B21H7/00—Making articles not provided for in the preceding groups, e.g. agricultural tools, dinner forks, knives, spoons
    • B21H7/18—Making articles not provided for in the preceding groups, e.g. agricultural tools, dinner forks, knives, spoons grooved pins; Rolling grooves, e.g. oil grooves, in articles

Definitions

  • the invention relates to a cold rolling machine according to the preamble of claim 1, a rolling rod particularly suitable for such cold rolling machines and a method for cold rolling a workpiece.
  • the workpiece to be machined is rotatably clamped between two tips or other quick-action clamping devices, a workpiece axis usually being assigned to this workpiece clamping device.
  • the desired profiling of the workpiece is carried out via two synchronously counter-rotating rolling rods which hit the workpiece at the same time and set it in rotation first by frictional engagement and later by positive engagement.
  • the material is displaced into the free space of the tool, ie the rolling rods.
  • the height of the ground profile of the roller rod increases in the forming area, so that each tooth of the roller rod is pressed a little deeper into the workpiece than the previous one. After reaching the full profile depth, a calibration zone and a relaxation zone can follow, along which the geometry and surface quality of the workpiece are optimized. '
  • the object of the invention is to create a cold rolling machine, a rolling rod and a method for cold rolling, by means of which the downtimes during production are reduced.
  • the cold rolling machine is provided with a feed device with an integrated feed drive, by means of which the rolling rods can be adjusted in the engagement direction during the rolling process. That is, Each rolling rod is assigned an infeed axis which enables the rolling rods to be adjusted in an approximately radial direction with respect to the workpiece to be machined.
  • the profile depth can thus be changed during the rolling process, so that, for example, the desired final profile depth can not be formed during a feed movement of the rolling rods, as is required in the prior art, but during several, rolling rod strokes in which the rolling rods are in the radial direction be adjusted. This makes it possible to minimize the length of the rolling rod, so that the dimensions of the cold rolling machine also remain comparatively small.
  • the profile is therefore formed with several rolling rod strokes, whereas in the known machines the profile had to be rolled with only one stroke - it is obvious that the conventional method places a much greater load on the machine and the rolling rods.
  • the rolling rods can essentially be designed with a constant profile depth, so that their production is much easier than with conventional rolling rods with a profile depth that increases in the rolling direction.
  • the calibration and relaxation zones described at the beginning can be formed via small ramps at the end sections of the rolling rods are, the region of the rolling rods extending between the ramps being formed essentially with a constant profile depth.
  • each of the two rolling rods is assigned a guide carriage which can be moved along inclined guides.
  • These two inclined guides are arranged in a v-shape with respect to one another, so that the radial distance between the roller rod and the workpiece can be changed by moving the guide carriage along the assigned inclined guide. That is, , The infeed movement takes place by moving the roller rod along the wedge-shaped inclined guides, so that by adjusting the roller rods without changing tools, the number of teeth can be varied, the rolling of even and odd number of teeth, a positioned rolling and the quality optimization of the profile can be achieved by pitch correction.
  • each guide carriage is assigned its own infeed drive, for example a planetary spindle drive.
  • suitable drives such as rack and pinion drives, ball screw drives or hydraulic drives, can also be used.
  • the structure of the '-erfindungsdorfen cold rolling machine can be further simplified when the free Endab- sections of the displaceable along the inclined guides guide chutes are connected via a console, • at which the drives are mounted on the roll bar device.
  • the concept according to the invention can be used particularly advantageously in cold rolling machines whose rolling mill gene are driven in the vertical direction, so that the dividing surface -der. inventive .. machine is minimal.
  • the overall height can be minimized by driving the roller bars in the horizontal direction.
  • the workpiece can be driven via the forces transmitted via the roller bars or else via its own rotary drive " which is synchronized with the drive of the roller bars.
  • the forming area of the workpiece is subjected to ultrasound. This ultrasound lowers the yield point during the forming process so that the forming forces are reduced compared to conventional solutions.
  • the inclined guides supporting the guide carriages are advantageously supported on two spaced-apart support legs of a machine bed, these two support legs being connected via cross brackets to increase the rigidity.
  • Figure 1 is a schematic sectional view of a cold rolling machine according to the invention.
  • Figure 2 is a sectional plan view of the cold rolling machine of Figure 1 and
  • FIG. 3 shows a schematic illustration of a rolling rod from FIG. 1.
  • Figure 1 shows a section through a cold rolling machine • 1 ,. in the two 'rolling bars 2, 4 in the vertical direction.' (With reference to the installation surface) are arranged, while a headstock 6 (only indicated in FIG. 1) carrying the workpiece, which is not shown, is arranged in the horizontal direction, that is to say parallel to the support surface.
  • the workpiece is rotatably supported in this headstock 6, a displacement in the axial direction (perpendicular to the drawing plane) being possible via an NC drive (not shown), for example for feeding or removing the workpiece from the machining area, before or after the rolling process ,
  • NC drive not shown
  • the design of the headstock with a quill and a rear centering point essentially does not differ from conventional solutions, so that for further details, for simplicity, reference is made to the prospectus mentioned by the applicant.
  • a large number of profiles for example serrations, threads, splines, oil grooves, ring grooves, knurls or other special shapes, can also be formed in reversing operation.
  • the control of the cold rolling machine 1 is accommodated in switch cabinets 7 arranged on the side according to FIG.
  • This extremely compact construction with a minimal footprint makes it possible to design the cold rolling machine 1 as a so-called hook machine, which is preassembled and supplied practically as a functional unit.
  • the cold rolling machine 1 shown has a base made of mineral casting, which has two support legs 10, 12 projecting upwards (view according to FIG. 1). These each have a step-shaped recess with a horizontal support surface 14 visible in FIG. 1 and a vertical support surface (FIG. 2) 16, on which a bridge construction 18 which extends over the two support legs 10, 12 is supported. This is shown in section in FIG. 2 and essentially contains the guides and drives for the reciprocal movement of the rolling rods 2, 4.
  • the bridge structure 18 carrying the rolling rods 2, 4 each has a support body 20, 22 which is fastened to the support legs 10, 12 and which essentially consists of a Gu support structure 24 which is designed with a mineral cast filling.
  • the two supporting bodies 20, 22 are connected to one another via a rear transverse link 26 and a front transverse link 28, which extend over the area between the two supporting legs 10, 12.
  • the end sections of the front transverse link 28 are fastened to the contact surfaces of the support legs 10 and 12 formed by the horizontal support surface 14 and the vertical support surface 16.
  • Both cross brackets 26, 28 each have a recess 30, 32, through which the workpiece with the associated clamping devices of the headstock 6 (indicated in FIG. 2) can be guided into the machining area.
  • FIG. 2 is removable, are provided on the confronting faces of the two supporting bodies 20, 22 and the cast supporting structure 24 potted oblique web guides 34, formed in the shape of flat guideways plastic 36 by a low 'friction, high precision , long service life and optimal damping behavior.
  • a guide chute 38, 40 is guided along each of these inclined path guides 34, 36, which in the contact area to the two support bodies 20, 22 with func- rungsschenkeIn is executed, which encompass the inclined path guide 34, 36.
  • the definition 'DER - guide chutes 38, 40 in Querrichtun' g ( Figure 1) via a counter-guide 42 which engage the side surfaces of the flat guide 36th
  • each flat track guide 34, 36 can be 3 °, for example.
  • NC drive 44 which is used, for example, as a planetary spindle drive with a servo motor
  • a spindle nut 46 is rotatably mounted in the support body 22 or 24, while the planetary spindle 48 is mounted in a bracket of the guide carriage 38 or 40 and via one
  • Timing belt is connected to the servo motor 50. Depending on
  • the direction of rotation of the servo motor 50 becomes the planetary spindle
  • Sloping path guides 34 and 36 can be moved.
  • the end faces of the guide carriage 38, 40 which are removed from the inclined path guides 34, 36 run parallel to the feed axis of the two rolling rods 2, 4, so that the guide carriages 38, 40 have an approximately wedge-shaped cross section in the illustration according to FIG.
  • the end faces of the guide chutes 38, 40 facing the rolling rods 2, 4 are likewise designed as guides 52, 54, along which slides 56, 58 are leads are on which the rolling rods 2, 4 are attached.
  • the guides 52, 54 are again designed as cast-in flat web guides and essentially correspond to the inclined guides 34, 36 in terms of their structure. , The end of the slides 56, 58 plunge into a U-shaped recess in the associated guide slide 38, 40, this recess being designed as a sliding guide.
  • the chutes 56, 58 are fixed on the associated guide chutes 38, 40 via a counter-guide 60.
  • the end sections of the two guide carriages 38, 40 which extend beyond the two support legs 10, 12 in FIG. 1 each have a bracket 62, in each of which an NC drive 64, 66 is mounted. These have practically the same structure as the drive 44 for the guide carriages 38, 40.
  • a planetary spindle 48 (here via a toothed belt 68) (FIG. 2) is connected to a servo motor 50 and is rotatably mounted in the console 62.
  • the spindle nut 46 cooperating with the planetary spindle 48 is rotatably mounted in a respective slide 56, 58, so that when the planetary spindle 48 rotates, the spindle nut 46 and the slide 56 or 58 connected therewith are displaced along the guide 52 or 54 , The planetary spindle 48 passes through an inner bore of the associated slide 56, 58.
  • the two NC drives 64, 66 are driven in such a way that the two rolling rods 2, .4 are set in the opposite synchronized movements.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a rolling rod 2 of the type that can be used in the cold rolling machine 1 according to FIG. 1.
  • This roller bar 2 is prepared in a conventional manner in hardened and ground cold work steel and carries a profiling 70 'whose profile depth S along a portion T is substantially constant. Ramps 72 are formed on the two end sections of the profile 70, the length U of which is substantially less than the length T with the profile 70 remaining the same. Due to the essentially constant profiling, the rolling rod shown in FIG. 3 can be produced much more easily than conventional rolling rods, in which the profile depth is variable in the area T. The regrinding of the rolling rod shown in FIG. 3 is also considerably easier than in the conventional solutions due to the essentially constant profile depth.
  • Figure 1 shows the basic position of the cold rolling machine 1, in which the carriage 58 is in its upper and the carriage 56 in its lower end position.
  • the two guide carriages 38, 40 have moved into their upper end position via the NC drives 44, so that the distance between the roller bars 2, 4 is at a maximum (minimum profile depth).
  • the workpiece is brought into its machining position between the two rolling rods 2, 4 via the headstock 6.
  • the profile depth can be adjusted by a synchronous displacement of the two guide chutes 38, 40 along the inclined surfaces 34, 36, the maximum Profile depth is formed during a stroke of the rolling rods 2, 4 or during several successive strokes (also in reversing operation). " By suitable inclination of the inclined guide 34, 36 and a corresponding stroke of the NC drives, a profile depth of up to about 5 mm can be produced, for example.
  • the rolling process is constantly monitored, so that the rolling process can be carried out by means of variable speed profiles both for the advance of the guide carriages 34,. 36 and the carriage 56, 58 can be optimized.
  • the support legs 10, 12, which are connected to one another via the bridge construction 18, ensure an extremely rigid machine construction, the .mineral cast substructure 8 and the mineral cast-filled support bodies 20, 22 effecting a substantially better damping than conventional constructions.
  • the mineral cast substructure makes it possible to integrate all supply elements, with practically no additional processing being required after casting the substructure.
  • the substructure can also be formed in a conventional manner by a welded or cast construction.
  • the adjustability of the guide chutes 38, 40 further enables one during the rolling process
  • roller guides for example roller shoes or flat cage guides could be used, which are however less favorable than the molded guideways in terms of both the load rating and the costs ,
  • the workpiece is driven by the engagement with the rolling rods 2, 4.
  • the workpiece can be assigned its own broaching drive, which is synchronized with the NC drives 64, 66 of the rolling rods, so that the stroke of the rolling rods 2, 4 is synchronized with the rotation of the workpiece to be rolled.
  • the forming forces can be reduced if ultrasound is applied to the rolled area of the workpiece.
  • a suitable ultrasound head can be integrated into the cold rolling machine for this ultrasound application.
  • Another possibility is to superimpose the rotational movement of the workpiece with ultrasonic vibrations during the rolling process. This could be done, for example, by the above-described rotary drive for. the workpiece produces a rotational movement that. is overlaid with high-frequency, low-amplitude ultrasonic vibrations.
  • the forming forces can be reduced during the rolling process, so that an increase in the process speed is made possible. Due to the lowering of the yield point, materials that are difficult to form can also be cold rolled using conventional methods.
  • a cold rolling machine is disclosed in which the
  • Rolling rods are preferably arranged in the vertical direction and can be adjusted in the radial direction with respect to the workpiece to be machined by means of an infeed device during the rolling process.
  • Substructure 0, 12 support bars 1
  • Cast support structure rear cross bracket, 8 front cross bracket, 32 recesses, 36 very long guides, 40 guide loops
  • Servo motor, 54 guides, 58 slides ..

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
  • Lubricants (AREA)

Abstract

Offenbart ist eine Kaltwalzmaschine, bei der die Walzstangen (2, 4) vorzugsweise in Vertikalrichtung angeordnet sind und über eine Zustelleinrichtung (38, 40, 20, 22) während des Walzvorganges in Radialrichtung mit Bezug zum zu bearbeitenden Werkstück verstellbar sind.

Description

Beschreibung
Kaltwälzmaschine
Die Erfindung betrifft eine Kaltwalzmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, eine insbesondere für derartige Kaltwalzmaschinen geeignete Walzstange und ein Verfahren zum Kaltwalzen eines Werkstücks.
Bei derartigen Kaltwalzmaschinen wird das zu bearbeitende Werkstück drehbar zwischen zwei Spitzen oder sonstigen Schnellspannvorrichtungen gespannt, wobei dieser Werkstückspannvorrichtung in der Regel eine Vorschubachse zugeordnet ist. Die gewünschte Profilierung des Werkstücks erfolgt über zwei sich synchron gegenläufig bewegende Walzstangen, die gleichzeitig auf das Werkstück auftreffen und dieses zunächst durch Reibschluß und später durch Formschluß in Drehung versetzen. Dabei wird der Werkstoff in die Freiräume des Werkzeugs, d. h. der Walzstangen verdrängt. Üblicherweise nimmt die Höhe des eingeschliffenen Profils der Walzstange im Umformbereich zu, so daß jeder Zahn der Walzstange etwas tiefer in das Werkstück eingedrückt wird, als der vorangegangene. Nach Erreichen der vollen Profiltiefe kann sich eine Kalli- brierzone und eine Entspannungszone anschließen, entlang denen die Geometrie und die Oberflächenqualität des Werkstücks optimiert wird..'
Dieses spanlose Kaltformen von Profilen, wie beispielsweise Steckverzahnungen (gerade oder schräg) , Spiralverzahnungen, Ölnuten, Gewinde oder Rändel ist ca. dreißig mal schneller als die spanabhebende Bearbeitung der Profile. Kaltgewalzte Werkstücke bieten zudem eine höhere Festigkeit, bessere Oberflächengüte und große Genauigkeit. In dem Prospekt "Spezialmaschinenprogramm XK" der Anmelderin wird eine Kaltwalzmaschine "vorgestellt, bei der die beiden gegenläufig bewegbaren Walzstangen in Horizon- talrichtung angeordnet sind, während die Werkstückachse ebenfalls in Horizontalrichtung quer zur Bewegungsrichtung der Walzstangen angeordnet ist. Nachteilig bei dieser Lösung ist, daß aufgrund der Horizontalanordnung der Walzstangen eine erhebliche Baubreite der Kaltwalzmaschi- ne erforderlich ist. Diese bekannte Maschine hat des weiteren einen hydraulischen Antrieb, dessen Hydraulik- Aggregat sehr viel Platz benötigt.
Dieser Nachteil wird durch eine Kaltwalzmaschine ge- maß der WO 99/43454 AI überwunden, bei der die Walzstangen in Vertikalrichtung angeordnet sind, so daß die Maschine eine erheblich geringere AufStellfläche erfordert.
Bei Maßkorrekturen am Werkstück kann es erforderlich sein, zum Ausbilden der vorbestimmten Profiltiefe die Walzstange in Radialrichtung (bezogen auf das Werkstück) zuzustellen. Diese Zustellung erfolgt manuell über Justierschrauben, über die die Radialposition der Walzstan- gen gegenüber dem Werkstück einstellbar ist. Für diese Nachjustierung muß der Walzvorgang unterbrochen werden, so daß die Produktivität der Anlage verringert ist.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrun- de, eine Kaltwalzmaschine, eine Walzstange und ein Verfahren zum Kaltwalzen zu schaffen, durch die die Stillstandszeiten während der Produktion verringert sind.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich der Kaltwalzmaschine durch die Merkmale des Patentanspruchs 1, hinsichtlich der Walzstange durch die Merkmale des Patentanspruchs 10 und hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale des Patentanspruchs.12 gelöst . ...
Erfindungsgemäß wird die 'Kaltwalzmaschine mit einer ZuStelleinrichtung mit integriertem ZuStellantrieb versehen, über die die Walzstangen während des Walzvorganges in Eingriffsrichtung verstellbar sind. D. h. , jeder Walzstange ist eine Zustellachse zugeordnet, die eine Verstellung der Walzstangen in etwa Radialrichtung mit Bezug zu dem zu bearbeitenden Werkstück ermöglicht. Durch diese ZuStelleinrichtung kann somit die Profiltiefe während des Walzvorganges verändert werden, so daß beispielsweise die gewünschte Endprofiltiefe nicht - wie beim Stand der Technik erforderlich - während einer Vorschubbewegung der Walzstangen, sondern während mehre-, ren Walzstangenhüben ausbildbar ist, bei denen die Walzstangen in Radialrichtung nachgestellt werden. Dies ermöglicht es, die Länge der Walzstange zu minimieren, so daß auch die Abmessungen der Kaltwalzmaschine Vergleichs- weise gering bleiben.
Bei diesem Reversierbetrieb wird daher das Profil mit mehreren Walzstangenhüben ausgebildet, während bei den bekannten Maschinen das Profil mit nur einem Hub gewalzt werden mußte - es liegt auf der Hand, daß das herkömmliche Verfahren eine wesentlich größere Belastung für die Maschine und die Walzstangen darstellt .
Da die Profiltiefe erfindungsgemäß über die Zustell- einrichtung bestimmt wird, können die Walzstangen im Wesentlichen mit gleichbleibender Profiltiefe ausgeführt werden, so daß deren Herstellung wesentlich einfacher als bei den herkömmlichen Walzstangen mit in Walzrichtung größer werdender Profiltiefe ist. Die eingangs beschrie- benen Kalibrier- und Entspannungszonen können über kleine Rampen an den Endabschnitten der Walzstangen ausgebildet werden, wobei der sich zwischen den Rampen erstreckende Bereich der Walzstangen im Wesentlichen mit gleichbleibender Profiltiefe ausgebildet ist.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist jeder der beiden Walzstangen jeweils ein FührungsSchlitten zugeordnet, der entlang von Schrägführungen verschiebbar ist. Diese beiden Schrägführungen sind v-förmig zueinander angestellt, so daß durch Verschieben des Führungsschlittens entlang der zugeordneten Schrägführung der Radialabstand zwischen Walzstange und Werkstück veränderbar ist. D. h. , die Zustellbewegung erfolgt durch Verschieben der Walzstange entlang der keilförmig ausgebildeten Schrägführungen, so daß durch Verstellen der Walzstangen ohne Werkzeugwechsel eine Variation der Zähnezahl, das Walzen von geraden -und ungerade Zähnezahlen, ein positioniertes Walzen und die Qualitätsoptimierung des Profils durch Teilungskorrektur möglich ist.
Die Zustellbewegung läßt sich besonders präzise ausführen, wenn jedem Führungsschlitten ein eigener Zustell- antrieb, beispielsweise ein Planetenspindelantrieb zugeordnet ist . Alternativ können auch andere geeignete Antriebe, wie beispielsweise Zahnstangenantriebe, Ku- gelgewindeantriebe oder hydraulische Antriebe verwendet werden.
Der Aufbau der' -erfindungsgemäßen Kaltwalzmaschine läßt sich weiter vereinfachen, wenn die freien Endab- schnitte der entlang der Schrägführungen verschiebbaren Führungsschütten über eine Konsole verbunden sind, • an der die Antriebe für die Walzstangenvorrichtung gelagert sind.
Das erfindungsgemäße Konzept läßt sich besonders vorteilhaft bei Kaltwalzmaschinen einsetzen, deren Walzstan- gen in Vertikalrichtung angetrieben sind, so daß die Aufsteilfläche -der . erfindungsgemäßen.. Maschine minimal ist. Die Bauhöhe -lässt sich durch Antreiben der Walzstangen in Horizontalrichtung minimieren.
Erfindungsgemäß kann das Werkstück über die Walzstangen übertragenen Kräfte oder aber über einen eigenen Drehantrieb angetrieben werden", der mit dem Antrieb der Walzstangen synchronisiert ist.
Bei einer vorteilhaften Variante der Erfindung wird der Umformbereich des Werkstückes mit Ultraschall beaufschlagt. Durch diesen Ultraschall wird die Fliesgrenze während des Umformprozesses abgesenkt, so daß die Umform- kräfte gegenüber herkömmlichen Lösungen verringert sind.
Die die Führungsschlitten abstützenden Schrägführungen werden vorteilhafterweise an zwei beabstandeten Stützschenkeln eines Maschinenbettes abgestützt, wobei diese beiden Stützschenkel zur Erhöhung der Steifigkeit über Querlaschen verbunden sind.
Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Unteransprüche.
Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand; schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:'-:
Figur 1 eine schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Kaltwalzmaschine;
Figur 2 eine geschnittene Draufsicht auf die Kalt- walzmaschine aus Figur 1 und
Figur 3 eine schematische Darstellung einer Walzstan- ge aus Figur 1. Figur 1 zeigt einen Schnitt • durch eine Kaltwalzmaschine 1,. bei der zwei' Walzstangen 2, 4 in Vertikalrichtung.' (mit' Bezug zur AufStellfläche) angeordnet sind, während ein das nicht dargestellte Werkstück tragender Spindelstock 6 (lediglich angedeutet in Figur 1) in Horizontalrichtung, d. h. parallel zur Auflagefläche angeordnet ist. Das Werkstück ist in diesem Spindelstock 6 drehbar gelagert, wobei über einen nicht dargestellten NC-Antrieb, beispielsweise zur Zu- oder Abfüh- rung des Werkstücks aus dem Bearbeitungsbereich, vor oder nach dem Walzvorgang, eine Verschiebung in Axialrichtung (senkrecht zur Zeichenebene) möglich ist. Die Ausgestaltung des Spindelstockes mit einer Pinole und einer hinteren Zentrierspitze unterscheidet sich im wesentlichen nicht von üblichen Lösungen, so daß hinsichtlich weiterer Details der Einfachheit halber auf den eingangs genannten Prospekt der Anmelderin verwiesen sei .
Durch die erfindungsgemäße Kaltwalzmaschine lassen sich eine Vielzahl von Profilen, beispielsweise Kerbverzahnungen, Gewinde, LaufVerzahnungen, Ölnuten, Ringnuten, Rändel oder sonstige Sonderformen auch im Reversierbe- trieb ausbilden.
Die Steuerung der Kaltwalzmaschine 1 ist gemäß Figur 2 in seitlich angeordneten Schaltschränken 7 untergebracht. Dieser äußerst kompakte Aufbau mit minimaler AufStellfläche ermöglicht es, die Kaltwalzmaschine 1 als sogenannte Hakenmaschine auszuführen, die praktisch als funktionsfähige Einheit vormontiert und geliefert wird.
Die dargestellte Kaltwalzmaschine 1 hat einen aus Mineralguß hergestellten Unterbau, der zwei nach oben (Ansicht nach Figur 1) vorstehende Stützschenkel 10, 12 hat. Diese haben jeweils eine stufenförmige Ausnehmung mit einer in Figur 1 sichtbaren Horizontalstützfläche 14 und einer Vertikalstützfläche (Figur 2) 16, an der eine die beiden Stützschenkel 10, 12 übers.treckende Brückenkonstruktion 18: abgestützt- ist. 'Diese ist in Figur 2 geschnitten dargestellt und enthält im Wesentlichen die Führungen und Antriebe für die Reziprokbewegung der Walzstangen 2, 4.
Die die Walzstangen 2, 4 tragende Brückenkonstruktion 18 hat jeweils einen an den Stützschenkein 10, 12 befe- stigten Stützkörper 20, 22, der im Wesentlichen aus einer Gu -Tragkonstruktion 24 besteht, die mit einer Mineralgußfüllung ausgeführt ist.
Wie insbesondere Figur 2 entnehmbar ist, sind die beiden Stützkδrper 20, 22 über eine hintere Querlasche 26 und eine vordere Querlasche 28 miteinander verbunden, die den Bereich zwischen den beiden StützschenkeIn 10, 12 überstrecken. Die Endabschnitte der vorderen Querlasche 28 sind an der durch die Horizontalstützfläche 14 und die Vertikalstützfläche 16 gebildeten Auflageflächen der Stützschenkel 10 bzw. 12 befestigt. Beide Querlaschen 26, 28 haben jeweils eine Ausnehmung 30, 32, durch die hindurch das Werkstück mit den zugehörigen Spanneinrichtungen des Spindelstocks 6 (angedeutet in Figur 2) in den Bearbeitungsbereich führbar sein kann.
Wie des Weiteren insbesondere Figur 2 entnehmbar ist, sind an den gegenüberliegenden Stirnflächen der beiden Stützkörper 20, 22 bzw. der Guß-Tragkonstruktion 24 eingegossene Schrägbahnführungen 34, 36 in Form von Flachbahnführungen aus Kunststoff ausgebildet, die sich durch eine geringe' Reibung, hohe Genauigkeit, lange Lebensdauer sowie ein optimales Dämpfungsverhalten auszeichnen. Entlang dieser Schrägbahnführungen 34, 36 ist jeweils ein Führungsschütten 38, 40 geführt, der im Anlagebereich an die beiden Stützkörper 20, 22 mit Fun- rungsschenkeIn ausgeführt ist, die die Schrägbahnführung 34, 36 umgreifen. Die Festlegung' der- - Führungsschütten 38, 40 in Querrichtun'g (Figur 1) erfolgt über eine Gegenführung 42, die die Seitenflächen der Flachbahnführung 36 hintergreifen.
Wie insbesondere aus Figur 1 entnehmbar ist, sind die beiden Stirnflächen der Schrägbahnführungen 34, 36 v- förmig gegeneinander angestellt, so daß sich deren Ab- stand zur Aufsteilfläche hin verringert. Der Anstellwinkel jeder Flachbahnführung 34, 36 kann beispielsweise 3 ° betrage .
Die Axialverschiebung der beiden Führungsschlitten 38, 40 erfolgt jeweils über einen NC-Antrieb 44, der beispielsweise als Planetenspindelantrieb mit Servomotor
50 ausgeführt sein kann. Dabei ist jeweils eine Spindel- mutter 46 drehbar im Stützkörper 22 bzw. 24 gelagert, während die Planetenspindel 48 in einer Konsole des Führungsschlittens 38 bzw. 40 gelagert und über einen
Zahnriemen mit dem Servomotor 50 verbunden ist. Je nach
Drehrichtung des Servomotors 50 wird die Planetenspindel
48 durch die feststehende Spindelmutter 46 in Drehung versetzt und diese als Axialverschiebung auf die Füh- rungsschütten 38,40 übertragen, so daß diese entlang der
Schrägbahnführungen 34 bzw. 36 verschoben werden.
Die von den Schrägbahnführungen 34, 36 entfernten Stirnflächen des Führungsschlittens 38, 40 verlaufen parallel zur Vorschubachse der beiden Walzstangen 2, 4, so daß die Führungsschlitten, 38, 40 in der Darstellung gemäß Figur 1 einen etwa keilförmigen Querschnitt aufweisen. Die den Walzstangen 2, 4 zuweisenden Stirnflächen der Führungsschütten 38, 40 sind ebenfalls als Führungen 52, 54 ausgebildet, entlang denen Schlitten 56, 58 ge- führt sind, auf denen die Walzstangen 2, 4 befestigt sind.
Die Führungen 52, 54 sind ebenfalls wieder als einge- gossene Flachbahnführungen ausgeführt und entsprechen hinsichtlich des Aufbaus im Wesentlichen den Schrägführungen 34, 36. D. h. , die Schlitten 56, 58 tauchen mit ihrer Stirnfläche in eine u-förmige Ausnehmung des zugeordneten Führungsschlittens 38, 40 ein, wobei diese Ausnehmung als Gleitführung ausgebildet ist. Die Festlegung der Schütten 56, 58 am zugeordneten Führungsschütten 38, 40 erfolgt über eine Gegenführung 60.
Die sich in Figur 1 über die beiden Stützschenkel 10, 12 hinaus erstreckenden Endabschnitte der beiden Führungsschlitten 38, 40 haben je eine Konsole 62, in der je ein NC-Antriebe 64, 66 gelagert ist. Diese haben praktisch den gleichen Aufbau wie der Antrieb 44 für die Führungsschlitten 38, 40. D. h. , eine Planetenspindel 48 ist (hier über einen Zahnriemen 68) (Figur 2) mit einem Servomotor 50 verbunden und drehbar in der Konsole 62 gelagert. Die mit der Planetenspindel 48 zusammenwirkende Spindelmutter 46 ist drehfest in jeweils einem Schlitten 56, 58 gelagert, so daß bei einer Rotation der Planeten- spindel 48 die Spindelmutter 46 und der damit verbundene Schlitten 56 bzw. 58 entlang der Führung 52 bzw. 54 verschoben wird. Die Plänetenspindel 48 durchsetzt dabei eine Innenbohrung des rzugeordneten Schlittens 56, 58. Die beiden NC-Antriebe 64, 66 werden derart angetrieben, daß die beiden Walzstangen 2, .4 in die gegenläufig synchronisierten Bewegungen versetzt werden.
Figur 3 zeigt eine schematisierte Darstellung einer Walzstange 2, wie sie bei der erfindungsgemäßen Kaltwalz- maschine 1 gemäß Figur 1 einsetzbar ist. Diese Walzstange 2 wird in herkömmlicher Weise aus gehärtetem und geschliffenem Kaltarbeitsstahl hergestellt und trägt eine Profilierung 70,' dessen Profiltiefe S entlang eines Bereiches T im Wesentlichen gleichbleibend ist. An den beiden Endabschnitten der Profilierung 70 sind Rampen 72 ausgebildet, deren Länge U wesentlich geringer als die Länge T mit gleichbleibender Profilierung 70 ist. Aufgrund der im Wesentlichen gleichbleibenden Profilierung läßt sich die in Figur 3 dargestellte Walzstange wesentlich einfacher als herkömmliche Walz- stangen herstellen, bei denen die Profiltiefe im Bereich T variabel ist. Auch das Nachschleifen der in Figur 3 dargestellten Walzstange ist aufgrund der im wesentlichen gleichbleibenden Profiltiefe wesentlich einfacher als bei den herkömmlichen Lösungen.
Figur 1 zeigt die Grundposition der Kaltwalzmaschine 1, in der sich der Schlitten 58 in seiner oberen und der Schlitten 56 in seiner unteren Endposition befindet. In dieser Grundposition sind die beiden Führungsschlitten 38, 40 über die NC-Antriebe 44 in ihre obere Endposition gefahren, so daß der Abstand zwischen den Walzstangen 2, 4 maximal ist (minimale Profiltiefe) . In dieser Grundposition wird das Werkstück über den Spindelstock 6 in seine Bearbeitungsposition zwischen den beiden Walzstangen 2, 4 gebracht.
Anschließend werden die beiden NC-Antriebe 64, 66 synchron und gegenläufig angesteuert, so daß die beiden Walzstangen 2, 4 gegenläufig auf das Werkstück auflaufen und dieses durch Reib- und Formschluß in Drehung versetzten, wobei durch den Eingriff zwischen Werkstück und den beiden Walzstangen 2, 4 der Umformvorgang erfolgt. Die Profiltiefe kann dabei durch eine synchrone Verschiebung der beiden Führungsschütten 38, 40 entlang den Schrägflächen 34, 36 eingestellt werden, wobei die maximale Profiltiefe während eines Hubes der Walzstangen 2, 4 oder während mehrerer aufeinanderfolgender Hübe (auch im Reversierbetrieb) ausgebildet wird. "Durch geeignete Neigung der Schrägführung 34, 36 und entsprechendem Hub der NC-Antriebe läßt sich beispielsweise eine Profiltiefe von bis zu etwa 5 mm herstellen. Der Walzprozeß wird ständig überwacht, so daß der Walzvorgang durch variable Geschwindigkeitsprofile sowohl für den Vorschub der Führungsschlitten 34, 36 als auch der Schlitten 56, 58 opti- mierbar ist.
Durch die über die Brückenkonstruktion 18 miteinander verbundenen Stützschenkel 10, 12 ist eine äußerst steife Maschinenkonstruktion gewährleistet, wobei der .Mineralguß Unterbau 8 und die mineralgußgefüllten Stützkörper 20, 22. eine wesentlich bessere Dämpfung -als herkömmliche Konstruktionen bewirken. Der Mineralgußunterbau ermöglicht es, alle Versorgungselemente zu integrieren, wobei nach dem Gießen des Unterbaus praktisch keine zusätzliche Bearbeitung erforderlich ist.
Die vertikale Ausrichtung der Walzstangen 2, 4 vereinfacht die Kühlmittelabfuhr gegenüber der im Prospekt der Anmelderin offenbarten Lösung erheblich.
Anstelle der genannten Planetenspindelantriebe können selbstverständlich auch andere geeignete Antriebe, wie beispielsweise Kuge'lgewindetriebe, • Zahnstangenantriebe oder hydraulische Antriebe verwendet werden. Der Unterbau kann in Abweichung vom vorbeschriebenen Ausführungsbei- spiel auch in herkömmlicher Weise durch eine Schweißoder Gußkonstruktion gebildet sein.
Die Verstellbarkeit der Führungsschütten 38, 40 er- möglicht es des Weiteren, während des Walzvorganges eine
Teilungskorrektur durchzuführen, so daß die Walzqualität gegenüber herkömmlichen Lösungen mit Walzstangen erheblich verbessert ist.. Anstelle der beschriebenen Gleitführung könnten alternativ aμch herkömmliche, nicht kunststoffbeschichtete Gleitführungen, Wälzführungen, bei- spielsweise Rollenschuhe oder Flachkäfigführungen verwendet werden, die jedoch sowohl hinsichtlich der Tragzahlen als auch der Kosten ungünstiger als die abgeformten Führungsbahnen sind.
Bei dem vor beschriebenen Ausführungsbeispiel wird das Werkstück durch den Eingriff mit den Walzstangen 2, 4 angetrieben. Bei einer alternativen Variante kann dem Werkstück ein eigener brehantrieb zugeordnet werden, der mit den NC-Antrieben 64, 66 der Walzstangen synchroni- siert ist, so dass der Hub der Walzstangen 2, 4 mit der Drehung des zu walzenden Werkstückes synchronisiert ist.
Die Umformkräfte lassen sich herabsetzen, wenn der gewalzte Bereich des Werkstückes mit Ultraschall beauf- schlagt wird. Für diese Ultraschallbeaufschlagung kann ein geeigneter Ultraschallkopf in die Kaltwalzmaschine integriert werden. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Drehbewegung des Werkstückes ' während des Walzvorganges mit Ultraschallschwingungen zu überlagen. Dies könnte beispielsweise dadurch erfolgen, dass der vorbeschriebene Drehantrieb für. das Werkstück eine Drehbewegung erzeugt, die. mit hochfrequenten Ultraschallschwingungen geringer Amplitude überlagert ist. Durch die Schwingungsbeinflussung des Umformprozesses lassen sich die Umformkräfte während des Walzvorganges verringern, so dass eine Erhöhung der Prozessgeschwindigkeit ermöglicht ist. Aufgrund der Herabsetzung der Fliesgrenze können auch nach konventionellen Methoden schwer umformbare Materialien kaltgewalzt werden. Offenbart ist eine Kaltwalzmaschine, bei der die
Walzstangen vorzugsweise in Vertikalrichtung angeordnet sind und über eine Zustelleinrichtiing während des Walz- vorganges in Radialrichtung mit Bezug zum zu bearbeiten- den Werkstück verstellbar sind.
Bezugszeichenliste
Kältwalzmaschine , 4 WalzStange
Spindelstock
Schaltschrank
Unterbau 0, 12 Stützschenke1
Horizontalstützfläche
Vertikalstützfläche 8 Brückenkonstruktion , 22 Stützkörper
Guß-Tragkonstruktion hintere Querlasche 8 vordere Querlasehe , 32 Ausnehmungen , 36 Sehrägführungen , 40 Führungsschli11en
Gegenführung
NC-Antrieb
Spindelmutter
Planetenspindel
Servomotor , 54 Führungen , 58 Schlitten ..
Klemmkörper
Konsole '.'• , 66 NC-Antriebe
Zahnriemen
Profilierung
Rampe

Claims

Ansprüche
1. Kaitwalzmäschine mit zwei gegenläufig angetriebenen, profilierten Walzstangen (2, 4) , die jeweils über einen Schlitten (56, 58) auf einer Führung (52', 54) gelagert sind und die in Eingriff mit einem zwischen den Walzstangen (2, 4) drehbar gelagerten Werkstück stehen, gekennzeichnet durch eine ZuStelleinrichtung (38, 40; 20, 22) mit zumindest einem Zusteilantrieb (44) , über den die Walzstangen (2, 4) während des Walzvorganges in Eingriffsriehtung verstellbar sind.
2. Kaltwalzmaschine nach Patentanspruch 1, wobei die ZuStelleinrichtung für jede Führung (52, 54) einen Füh- rungsschlitten (38, 40) hat, der auf einer Schrägführung (34, 36) verschiebbar gelagert ist, wobei die den beiden Walzstangen (2, 4) zugeordneten Schrägführungen (34, 36) v-förmig zueinander angestellt sind.
3. Kaitwalzmäschine nach Patentanspruch 2 oder 3, wobei jedem Führungsschlitten (38, 40) ein Zustellantrieb (44) , vorzugsweise ein NC-Antrieb zugeordnet ist.
4. Kaltwalzmaschine nach einem der Patentansprüche 2 bis 4, wobei die freien Endabschnitte der Führungsschütten (38, 40) eine Konsole" (62) haben, an der die Antriebe (64, 66 ) für die Walzstangen (2, 4) gelagert sind.
5. Kaltwalzmaschine • nach einem der- vorhergehenden Pa- tentansprüche, wobei die Führungen (52, 54) für die
Walzstangen (2, 4) in Vertikalrichtung oder in Horizontalrichtung angeordnet sind.
6. Kaltwalzmaschine nach Patentanspruch 2, wobei die Schrägführungen (34, 36) an zwei StützschenkeIn (10, 12) eines Unterbaus (8) angeordnet sind.
7. Kaltwalzmaschine nach Patentanspruch 6, wobei die beiden Stützschenkel (10, 12) über "Querlaschen (26, 28) miteinander verbunden sind.
8. Kaltwalzmaschine nach einem der Patentansprüche 1 bis 7, wobei dem Werkstück ein Antrieb zugeordnet ist, der mit dem Walzstangenantrieb -synchronisiert ist.
9. • Kaltwalzmaschine nach einem der Patentansprüche 1 bis 8, mit einer Ultraschalleinrichtung, über die der gewalzte Bereich des Walzstücks mit Schwingungen im Ultraschallbereich beaufschlagbar ist.
10. Walzstange, insbesondere für eine Kaitwalzmäschine. gemäß einem der vorhergehenden Patentansprüche, gekennzeichnet durch eine Profilierung (70) , die sich mit gleichbleibendem Profil im Wesentlichen über die gesamte Wirkfläche der Walzstange (2, 4) erstreckt.
11. Walzstange nach Patentanspruch 10, wobei an den Endabschnitten der Profilierung (70) kurze Rampen (72) mit geringerer Profiltiefe ausgebildet sind.
12. Verfahren zum Kaltwalzen eines Werkstückes, das in Wirkeingriff mit zwei gegenläufig antreibbaren Walzstangen (2, 4) steht, ' dadurch gekennzeichnet, daß die Walz- stangen (2, 4) während des Walzvorganges in Radialrichtung mit Bezug zum Werkstück verstellt werden.
13. Verfahren nach Patentanspruch 12, wobei die vorbestimmte Profiltiefe während mehrerer aufeinanderfolgender Walzstangenhübe ausgebildet wird.
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