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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Präzisionsrollen
von rotationssymmetrischen Bauteilen. Damit werden insbesondere profilierte
Abschnitte des Bauteils hergestellt oder nachbearbeitet, z. B. durch
Kalibrieren. Bei dem rotationssymmetrischen Bauteil kann es sich
z. B. um Schneckenräder,
Einspritzventile oder Passwellenabschnitte handeln. Vorzugsweise
handelt es sich um ein Verbindungselement in der Form einer Schraube.
Bei dem profilierten Abschnitt kann es sich z. B. um ein Gewinde,
ein Wendel, ein Rändel,
ein Rillenprofil, ein Schneckenprofil oder auch eine Verzahnung
handeln. Neben dem Herstellen oder Nachbearbeiten von profilierten
Abschnitten ist auch das Herstellen oder Nachbearbeiten von nicht
profilierten Abschnitten möglich,
insbesondere durch Glattrollen der Mantelfläche des Bauteils bzw. Werkstücks.
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Bei
all diesen Rollverfahren wird das zu bearbeitende Bauteil zwischen
mindestens zwei beabstandeten Rollwerkzeugen aufgenommen und entsprechend
deren Geometrie formgebend bearbeitet. Während der Bearbeitung der Mantelfläche des
Bauteils tritt das Problem auf, dass die Rollwerkzeuge aufgrund
der durch das Bauteil ausgeübten
Gegenkraft auseinandergedrückt
werden. Dies führt
im Stand der Technik dazu, dass der Ist-Fertigteildurchmesser des
Bauteils von dem gewünschten
Soll-Fertigteildurchmesser des Bauteils teilweise derart stark abweicht,
dass die erforderliche Prozesssicherheit nicht erreicht wird.
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Eine
Profilrollmaschine zum Umformen der Mantelfläche rotationssymmetrischer
Bauteile ist aus der
CH
692 382 A5 bekannt. Die Profilrollmaschine weist ein Maschinenbett
auf, an dem Führungsschienen
für Schlitten
befestigt sind. Die Schlitten tragen Rollwerkzeuge in der Form von
Rollköpfen
und sind entlang der Führungsschienen
so verschieblich gelagert, dass der Abstand zwischen den Rollwerkzeugen
durch eine Relativbewegung der Schlitten zueinander entlang der
Führungsschienen
einstellbar ist. Die Profilrollmaschine weist ferner einen Kraftrahmen
mit zwei endseitig angeordneten Jochplatten auf. Der Kraftrahmen
ist dabei in der Bewegungsrichtung der Schlitten auf dem Maschinenbett
derart beweglich angeordnet, dass das Maschinenbett vom Kraftrahmen
entkoppelt ist und somit möglichst
geringe Rollkräfte
beim Umformen eines Bauteils aufnehmen soll. Die Profilrollmaschine
weist eine an dem Maschinenbett angeordnete Längenmesseinrichtung auf, mit
der die Position des beweglichen Schlittens relativ zu dem Maschinenbett
messbar ist. Ferner ist eine Steuerung vorgesehen, die in Abhängigkeit
einer möglichen
Längendehnung
des Kraftrahmens die Position der Rollwerkzeuge zueinander korrigiert. Insgesamt
liegt der bekannten Profilrollmaschine somit das Konzept zugrunde,
die Maschinenbasis inklusive der Längenmesseinrichtung von dem
Kraftrahmen inklusive den Rollwerkzeugen derart zu entkoppeln, dass
eine Nachregelung des Abstands zwischen den Rollwerkzeugen in Abhängigkeit
von dem während
der Rollbearbeitung mit der Längenmesseinrichtung
gemessenen Abstand zwischen den Rollwerkzeugen möglich ist.
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Ein
Verfahren und eine Vorrichtung zum Glattwalzen rotationssymmetrischer
Bauteile sind aus der
DD
288 787 A5 bekannt. Die NC-Werkzeugmaschine weist dabei
im Werkzeughalter ein federbelastetes Walzwerkzeug auf, an dessen
Schaft eine Längenmesseinrichtung
mit Schaltkontakten befestigt ist. Die Längenmesseinrichtung ist mit
der Steuerung der NC-Werkzeugmaschine
verbunden. Die werkstück-
und werkstoffabhängige
Walzkraft wird unter Berücksichtigung
der Federkennlinie des Walzwerkzeugs im gewünschten Toleranzbereich im
Längenmessgerät eingestellt.
Die Verformung des Federelements im Walzwerkzeug beim Walzprozess wird
als indirektes Maß für die auftretende
Walzkraft verwendet und vom Längenmessgerät erfasst.
Bei Überschreiten
des eingestellten Toleranzbereichs werden Schaltimpulse ausgelöst, die
zur Steuerung der Walzkraft genutzt werden. Ziel ist somit die Erreichung
einer möglichst
konstanten Walzkraft unabhängig
von der Rohteilgeometrie des Bauteils.
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AUFGABE DER
ERFINDUNG
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Präzisionsrollen
der Mantelfläche
eines rotationssymmetrischen Bauteils auf einer Rollmaschine bereitzustellen,
mit denen eine erhöhte
Genauigkeit der Fertigteilgeometrie des Bauteils erreicht wird.
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LÖSUNG
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Die
Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche 1 und
10 gelöst.
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BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
zum Präzisionsrollen
der Mantelfläche
eines rotationssymmetrischen Bauteils weist mindestens zwei beabstandete
Rollwerkzeuge auf. Es ist ferner eine Einrichtung zum Bestimmen
des Ist-Rohteildurchmessers des Bauteils und eine Einrichtung zum
Vergleichen des Ist-Rohteildurchmessers des Bauteils mit einem vorgegebenen
Rohteildurchmesser und zum Bestimmen eines Korrekturwerts aus dem
Ergebnis des Vergleichs des Ist-Rohteildurchmessers des Bauteils
mit dem vorgegebenen Rohteildurchmesser vorgesehen. Eine Steuerung
dient zum Einstellen des Abstands zwischen den mindestens zwei Rollwerkzeugen
in Abhängigkeit
von dem Korrekturwert.
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Bei
der Einrichtung zum Bestimmen des Ist-Rohteildurchmessers des Bauteils
kann es sich um eine Messeinrichtung handeln. Es kann sich dabei
aber auch um eine Schnittstelle der Vorrichtung zu einer separaten
Messeinrichtung handeln. Bei der Einrichtung zum Vergleichen des
Ist-Rohteildurchmessers des Bauteils mit einem vorgegebenen Rohteildurchmesser
und zum Bestimmen eines Korrekturwerts aus dem Ergebnis des Vergleichs
des Ist-Rohteildurchmessers des Bauteils mit dem vorgegebenen Rohteildurchmesser
kann es sich um eine Auswerteeinrichtung handeln. Es kann sich dabei aber
auch um eine Schnittstelle der Vorrichtung zu einer Auswerteeinrichtung
handeln. Die Vorrichtung selbst muss also keine Messeinrichtung
oder Auswerteeinrichtung aufweisen. Sie muss lediglich so ausgebildet
sein, dass Daten einer Messeinrichtung an eine Auswerteeinrichtung
und von dieser an die Steuerung der Vorrichtung übermittelt werden können.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
zum Präzisionsrollen
der Mantelfläche
eines rotationssymmetrischen Bauteils auf einer Rollmaschine mit mindestens
zwei beabstandeten Rollwerkzeugen wird zunächst der Ist-Rohteildurchmessers
des Bauteils gemessen. Dann wird der Ist-Rohteildurchmesser des
Bauteils mit einem vorgegebenen Rohteildurchmesser verglichen und
ein Korrekturwert aus dem Ergebnis des Vergleichs des Ist-Rohteildurchmessers
des Bauteils mit dem vorgegebenen Rohteildurchmesser bestimmt. Daraufhin
wird der Abstand zwischen den mindestens zwei Rollwerkzeugen in
Abhängigkeit
von dem Korrekturwert eingestellt.
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Der
Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die bisherigen Bestrebungen
im Stand der Technik, einen möglichst
konstanten Abstand zwischen den Rollwerkzeugen im Sinne einer nahezu konstanten
Bearbeitungsendposition der Rollmaschine und eine große Steifigkeit
der Rollmaschine zu realisieren, nicht zu der erforderlichen Genauigkeit der
Fertigteildurchmesser des Bauteils führt. Die Erfindung geht ganz
bewusst von diesem Konzept ab und ersetzt es durch eine Regelung
des Abstands zwischen den Rollwerkzeugen in Abhängigkeit von dem Ergebnis der
Messung des Ist-Rohteildurchmessers des Bauteils vor dessen Bearbeitung.
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Dieses
neue Konzept der Regelung des Abstands zwischen den Rollwerkzeugen
in Abhängigkeit
von einem auf dem gemessenen Ist-Rohteildurchmesser des Bauteils
basierenden Korrekturwert beruht u. a. auf den folgenden Erkenntnissen: wenn
ein Los von n Bauteilen präzisionsgerollt
werden soll und m Bauteile davon einen Ist-Rohteildurchmesser im
Bereich der unteren Toleranz besitzen – also vergleichsweise dünn sind – kann man
beobachten, dass diese m Bauteile auch nach dem Präzisionsrollen
einen kleineren Durchmesser aufweisen als die anderen dickeren Bauteile.
Anders gesagt bleibt ein dünnes
Bauteil auch nach dem Präzisionsrollen
vergleichsweise dünn
und ein dickes Bauteil bleibt vergleichsweise dick. Die Durchmesser
der Bauteile bleiben im Verhältnis
zueinander etwa gleich, wobei das Streuband, in dem sich die Bauteile befinden,
durch das Präzisionsrollen
verringert wird. Diese Verringerung des Streubands liegt z. B. bei
einer Streuung im Bereich von 0,1 mm der Rohteildurchmesser bei
weniger als etwa 0,02 mm der Fertigteildurchmesser der Bauteile.
Dieses lässt
darauf schließen,
dass die elastische Auffederung der Bauteile während der Umformung während des
Rollens zunimmt.
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Die
Auswerteeinrichtung kann den gemessenen Ist-Rohteildurchmesser des
Bauteils einer definierten Gruppe einer Mehrzahl von Gruppen vorgegebener
Rohteildurchmesser zuweisen, wobei jeder der Gruppen ein bestimmter
Korrekturwert zugeordnet ist. Diese Lösung hat den Vorteil, dass
der Regelungs- und Einstellaufwand bei ausreichender Genauigkeit
der Fertigteildurchmesser der Bauteile minimiert ist. So muss nicht
für jedes
Bauteil eine andere Position der Rollwerkzeuge angefahren werden. Die
Anzahl und Einteilung der Gruppen erfolgt in Abhängigkeit von der Toleranz der
Ausgangsdurchmesser sowie der zulässigen Fertigteildurchmesser
des Bauteils. Alternativ kann der Korrekturwert aber auch gemäß einer
maschinen- und werkstoffspezifischen mathematischen Funktion bestimmt
werden.
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Die
Auswerteeinrichtung kann die Korrekturwerte anhand eines Vergleichs
des gemessenen Ist-Fertigteildurchmessers eines Bauteils mit einem vorgegebenen
Soll-Fertigteildurchmesser für
jede der Gruppen vorgegebener Rohteildurchmesser festlegen. In anderen
Worten wird eine Kennlinie der jeweiligen Rollmaschine, des jeweiligen
Werkstoffs und der jeweiligen Geometrie des Bauteils bestimmt. Zur
Vereinfachung wird dabei auf die Gruppeneinteilung der Rohteildurchmesser
zurückgegriffen.
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Die
Messeinrichtung kann z. B. in einer automatischen Zuführeinrichtung
für die
Bauteile angeordnet sein. Es ist also durchaus eine bauliche und räumliche
Trennung der Messeinrichtung von der eigentlichen Vorrichtung zum
Präzisionsrollen
(Rollmaschine) möglich.
Die Messeinrichtung muss nicht unmittelbarer Bestandteil der Vorrichtung
sein. Wesentlich ist lediglich, dass die Messeinrichtung der Auswerteeinrichtung
so zugeordnet und mit dieser zur elektronischen Weiterleitung der
Messdaten verbunden ist, dass die Auswerteeinrichtung auf Basis
der Messdaten den Korrekturwert bestimmen und an die Steuerung zum
Einstellen des Abstands zwischen den mindestens zwei Rollwerkzeugen
weitergeben kann. Entsprechend kann auch die Auswerteeinrichtung
baulich und räumlich
von der Vorrichtung getrennt sein.
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Es
kann sich bei der Messeinrichtung um eine mechanische oder optische
Messeinrichtung handeln. Bei der mechanischen Messeinrichtung wird
der Durchmesser des Bauteils z. B. mittels eines mechanischen Tasters
erfasst. Bei der optischen Messeinrichtung finden beispielsweise
Lichtschranken oder Kameras Verwendung.
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Es
kann sich bei dem Bauteil um ein Verbindungselement, insbesondere
eine Schraube, handeln. Bei Schrauben ist insbesondere das Rollen
profilierter Abschnitte ein besonders häufiger Anwendungsfall. So wird
der Schaft einer Schraube durch Rollen teilweise kalt umgeformt,
um z. B. ein Gewinde, ein Wendel in einem Passabschnitt oder ein
Rändel
zu erzeugen.
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KURZBESCHREIBUNG
DER FIGUREN
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand in den Figuren dargestellter
bevorzugter Aus führungsbeispiele
weiter erläutert
und beschrieben.
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1 zeigt
eine Prinzipdarstellung einer Vorrichtung zum Präzisionsrollen der Mantelfläche eines
rotationssymmetrischen Bauteils.
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2 zeigt
ein Kraft-Weg-Diagramm.
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3 zeigt
ein schematisches Blockdiagramm einer ersten Ausführungsform
der neuen Vorrichtung zum Präzisionsrollen
der Mantelfläche
eines rotationssymmetrischen Bauteils.
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4 zeigt
ein schematisches Blockdiagramm einer zweiten Ausführungsform
der neuen Vorrichtung zum Präzisionsrollen
der Mantelfläche eines
rotationssymmetrischen Bauteils.
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5 zeigt
ein schematisches Blockdiagramm einer dritten Ausführungsform
der neuen Vorrichtung zum Präzisionsrollen
der Mantelfläche
eines rotationssymmetrischen Bauteils.
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6 zeigt
ein Diagramm der Rohteildurchmesser über den Fertigteildurchmessern
für das neue
Verfahren im Vergleich zum Stand der Technik.
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7 zeigt
eine Prinzipdarstellung einer weiteren Vorrichtung zum Präzisionsrollen
der Mantelfläche
eines rotationssymmetrischen Bauteils.
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8 zeigt
eine Prinzipdarstellung einer weiteren Vorrichtung zum Präzisionsrollen
der Mantelfläche
eines rotationssymmetrischen Bauteils.
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FIGURENBESCHREIBUNG
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1 zeigt
den grundsätzlichen
Aufbau einer Vorrichtung 1 zum Präzisionsrollen der Mantelfläche 2 eines
rotationssymmetrischen Bauteils 3. Die Vorrichtung 1 weist
zwei beabstandete Rollwerkzeuge 4, 5 auf. Weiterhin
ist eine Auflage 6 vorgesehen, die zur Auflagerung des
Bauteils 3 dient. Die Rollwerkzeuge 4, 5 weisen
eine der zu erzeugenden Geometrie der Mantelfläche 2 des Bauteils 3 entsprechende
Gestalt auf. Die Rollwerkzeuge 4, 5 werden gleichsinnig
gemäß der Pfeile 7, 8 mittels
eines nicht dargestellten Antriebs angetrieben. Mindestens eines
der Rollwerkzeuge 4, 5 ist derart beweglich angeordnet,
dass der Abstand zwischen den Rollwerkzeugen 4, 5 einstellbar
ist. Es ist ebenfalls möglich, dass
beide Rollwerkzeuge 4, 5 derart beweglich angeordnet
sind. Auch die Anordnung von drei Rollwerkzeugen, zwischen denen
das Bauteil aufgenommen ist, ist möglich. Die Werkstückauflage 6 kann
außer
in der dargestellten feststehenden Form zur Erhöhung der Verarbeitungsgeschwindigkeit
auch als bewegliche Auflage z. B. in Form eines Rollkorbes ausgeführt sein.
Die grundsätzliche
Funktionsweise der Vorrichtung 1 bzw. einer Rollmaschine
ist aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt und wird daher
hierin nicht weiter beschrieben. Die neuen Aspekte der Funktionsweise
der Vorrichtung 1 werden insbesondere unter Bezugnahme
auf 3 bis 6 beschrieben.
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2 zeigt
ein Kraft-Weg-Diagramm zur Verdeutlichung der der Erfindung zugrunde
liegenden Erkenntnisse. In dem Diagramm ist die Durchmesser- bzw.
Wegänderung
S eines Bauteils in Abhängigkeit
von der durch die Rollwerkzeuge 4, 5 aufgebrachten
Kraft F aufgetragen. Das bearbeitete Bauteil besteht dabei aus einem
Werkstoff ohne ausgeprägte
Streckgrenze. Dem Diagramm ist zu entnehmen, dass das Bauteil bei
einer Deformierung unterhalb der Streckgrenze Re bzw.
Rp nach der Entlastung entsprechend der Hookeschen Gerade wieder elastisch
auf das Ausgangsmaß zurückfedert.
Wenn das Bauteil jedoch über
Rp hinaus belastet wird, treten plastische Verformungen auf. Da
der E-Modul eines Werkstoffs konstant ist, vollzieht sich die elastische
Rückfederung
entsprechend der Hookeschen Geraden. Für den in 2 gekennzeichneten
Punkt 1 bedeutet dies, dass die mit Sel1 bezeichnete
elastische Rückfederung
auftritt. Wenn ein Bauteil bis zu dem Punkt 2 belastet
wird und entsprechend der Hookeschen Geraden um Sel2 zurückfedert,
ist erkennbar, dass der Betrag der Rückfederung Sel2 um ΔSel abweicht.
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Übertragen
auf das Verfahren des Präzisionsrollens
(1) bedeutet dies Folgendes: ein erstes Bauteil 3 mit
einem ersten Rohteildurchmesser wird in der Vorrichtung 1 mittels
der Rollwerkzeuge 4, 5 bis zum Erreichen des Punkts 1 elastisch-plastisch verformt
und federt nach der Entlastung elastisch um den Betrag Sel1 zurück.
Wenn nun ein zweites Bauteil 3 mit einem größeren Rohteildurchmesser
in der Vorrichtung 1 mittels der Rollwerkzeuge 4, 5 in
derselben Position elastisch-plastisch umgeformt wird, tritt eine höhere Umformkraft
entsprechend Punkt 2 auf. Die elastische Rückfederung
Sel2 ist um den Betrag ΔSel größer als
die Rückfederung
Sel1 des ersten Bauteils 3 mit
kleinerem Rohteildurchmesser. Entsprechend ist der Fertigteildurchmesser
des zweiten Bauteils 3 um ΔSel größer als
der des ersten Bauteils 3. Man erkennt also, dass unabhängig von
der verwirklichten Steifigkeit der Vorrichtung 1 unterschiedliche
Fertigteildurchmesser bei unterschiedlichen Rohteildurchmessern
auftreten, wenn die selbe Relativposition der Rollwerkzeuge 4, 5 zueinander
beibehalten wird. Auf dieser Erkenntnis setzt nun die vorliegende
Erfindung auf.
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Das
neue Regelungsprinzip der Vorrichtung 1 und des mit dieser
durchgeführten
Verfahrens zum Präzisionsrollen
der Mantelfläche 2 eines
rotationssymmetrischen Bauteils 3 wird im Folgenden anhand der 3 genauer
beschrieben. Die Vorrichtung 1 weist eine Messeinrichtung 9 zum
Messen des Ist-Rohteildurchmessers des Bauteils 3 auf.
Die Messeinrichtung 9 ist mit einer Auswerteeinrichtung 10 verbunden.
Die Auswerteeinrichtung 10 dient zum Vergleichen des gemessenen
Ist-Rohteildurchmessers des Bauteils 3 mit einem vorgegebenen
Rohteildurchmesser und zum Bestimmen eines Korrekturwerts aus dem
Ergebnis des Vergleichs des Ist-Rohteildurchmessers des Bauteils 3 mit
dem vorgegebenen Rohteildurchmesser. Die Auswerteeinrichtung 10 ist
wiederum mit einer Steuerung 11 verbunden. Die Steuerung 11 dient
zum Einstellen des Abstands zwischen den Rollwerkzeugen 4, 5 in
Abhängigkeit von
dem Korrekturwert.
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Es
ist aber auch möglich,
dass die eigentliche Vorrichtung 1 baulich und räumlich getrennt
von der Messeinrichtung 9 und/oder von der Auswerteeinrichtung 10 ausgebildet
ist. In diesem Fall besitzt die Vorrichtung 1 bzw. deren
Steuerung 11 entsprechende Schnittstellen. Die Messeinrichtung 9 muss nicht
unmittelbarer Bestandteil der Vorrichtung 1 sein. Wesentlich
ist lediglich, dass die Messeinrichtung 9 der Auswerteeinrichtung 10 so zugeordnet und
mit dieser zur elektronischen Weiterleitung der Messdaten verbunden
ist, dass die Auswerteeinrichtung 10 auf Basis der Messdaten
den Korrekturwert bestimmen und an die Steuerung 11 zum
Einstellen des Abstands zwischen den mindestens zwei Rollwerkzeugen 4, 5 weitergeben
kann.
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Ein
erstes solches Beispiel ist in 4 schematisch
dargestellt. Die Steuerung 11 weist als Einrichtung 12 eine
Schnittstelle 13 zu der Messeinrichtung 9 und
als Einrichtung 14 eine Schnittstelle 15 zu der
Auswerteeinheit 10 auf. Es versteht sich, dass 4 nicht
die genaue elektronische Verbindung der einzelnen Komponenten, sondern
lediglich die logische Zuordnung wiedergibt.
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Ein
weiteres Beispiel ist in 5 schematisch dargestellt. Die
Vorrichtung 1 bzw. deren Steuerung 11 weist als
Einrichtung 12 eine Schnittstelle 13 zu der Messeinrichtung 9 auf.
Die Einrichtung 14 ist hier in die Steuerung 11 integriert,
so dass die Schnittstelle 15 vorzugsweise als Softwareschnittstelle
ausgebildet ist.
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Vorzugsweise
wird zunächst
eine bauteilbezogene Kennlinie in der jeweiligen Vorrichtung 1 ermittelt,
indem das Umformverfahren ohne Variierung des Abstands zwischen
den Rollwerkzeugen 4, 5 durchgeführt wird.
Dafür werden
Bauteile 3 verschiedener Rohteildurchmesser in der Vorrichtung 1 durch Rollen
bearbeitet und die resultierenden Fertigteildurchmesser mittels
einer Messeinrichtung gemessen und bestimmt. Aus den Abweichungen
von dem Soll-Fertigteildurchmesser werden dann Korrekturwerte ermittelt.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die unterschiedlichen Rohteildurchmesser
in mehrere Durchmesserklassen einzuteilen und jeder Durchmesserklasse
einen anderen Korrekturwert zuzuordnen. Je nach zulässiger Toleranzbreite
für den
Fertigteildurchmesser im Verhältnis
zur Toleranzbreite des Rohteildurchmessers wird der Rohteildurchmesser
in mehr oder weniger viele Klassen eingeteilt. Z. B. wird man bei
einer großen
Schwankung des Rohteildurchmessers und/oder einer engen Toleranz
des Fertigteildurchmessers eine größere Anzahl von Klassen bilden.
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Als
Fertigteildurchmesser wird bevorzugt der Außendurchmesser des Fertigteils
gemessen. Je nach Anforderung an das Bauteil ist aber auch möglich, die
Messung an einer anderen Stelle des Bauteils 3 vorzunehmen
und beispielsweise den Flankendurchmesser oder den Kerndurchmesser
eines Gewindes oder eines Profils des Bauteils 3 zu verwenden.
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Durch
die bewusste Regelung des Abstands zwischen den mindestens zwei
Rollwerkzeugen 4, 5 in Abhängigkeit von einem aus dem
Rohteildurchmesser entwickelten Korrekturwert ist es möglich, größere Toleranzen
des Rohteildurchmessers zuzulassen, da die niemals auf Null reduzierbare
Elastizität
der Vorrichtung 1 durch den Regelungsvorgang nahezu vollständig kompensiert
werden kann. Weiterhin ist es denkbar, vergleichsweise komplizierte Versteifungs-
oder Entkopplungsmaßnahmen
der Vorrichtung 1 entfallen zu lassen, wodurch sich die Kosten
für die üblichen
Bestandteile der Vorrichtung 1 reduzieren.
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Die
im Vergleich zum Stand der Technik mit der Erfindung erzielten Vorteile
sind besonders gut in dem Diagramm gemäß 6 zu erkennen.
In 6 ist der Rohteildurchmesser des Bauteils 3 über dessen
Fertigteildurchmesser aufgetragen. Bei der mit "Stand der Technik" gekennzeichneten Geraden ist erkennbar,
dass der Fertigteildurchmesser bei anwachsendem Rohteildurchmesser
in etwa linear mit einer relativ großen Steigung ansteigt. Dieser
unerwünschte
Effekt wird mittels der Erfindung wesentlich reduziert, wie dies
gut anhand der zweiten, mit "Erfindung" gekennzeichneten
Geraden erkennbar ist.
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In
dieser Weise ist es nun möglich,
ohne besondere Maßnahmen
betreffend die Steifigkeit der Vorrichtung 1 hohe Genauigkeiten
der Fertigteildurchmesser des Bauteils 3 bei vergleichsweise
großen
Schwankungen der Rohteildurchmesser zu erreichen. Somit wird den
Anforderungen der Prozesssicherheit Rechnung getragen. Beispielsweise
ist bei einem Außendurchmesser
des Bauteils 3 von 22 mm eine Genauigkeit von ± 10 μm des Fertigteildurchmessers
des Bauteils 3 erreichbar. Bei einem Außendurchmesser des Bauteils 3 von
8,5 mm kann sogar eine Genauigkeit von ± 5 μm des Fertigteildurchmessers
des Bauteils 3 prozesssicher erzielt werden.
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7 zeigt
den grundsätzlichen
Aufbau einer weiteren Vorrichtung 1 zum Präzisionsrollen
der Mantelfläche 2 eines
rotationssymmetrischen Bauteils 3 in der Form einer Schraube.
Die Vorrichtung 1 weist in diesem Fall als Rollwerkzeuge 4, 5 profilierte Flachbacken 16, 17 auf,
von denen die bewegliche Flachbacke 16 relativ zu der ortsfesten
Flachbacke 17 translatorisch zur Erzeugung des Gewindes
der Schraube bewegt wird. Der Abstand zwischen den Flachbacken 16, 17 senkrecht
zu der Bewegungsrichtung wird mittels der erfindungsgemäßen Regelung
variiert.
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8 zeigt
den grundsätzlichen
Aufbau einer weiteren Vorrichtung 1 zum Präzisionsrollen
der Mantelfläche 2 eines
rotationssymmetrischen Bauteils 3 in der Form einer Schraube.
Die Vorrichtung 1 weist in diesem Fall als Rollwerkzeuge 4, 5 ein
profiliertes Segment 18 und eine profilierte Rolle 19 auf, von
denen die Rolle 19 relativ zu dem ortsfesten Segment 18 gemäß Pfeil 20 rotatorisch
zur Erzeugung des Gewindes der Schraube bewegt wird. Der Abstand
zwischen der Rolle 19 und dem Segment 18 wird
mittels der erfindungsgemäßen Regelung
variiert.
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Mantelfläche
- 3
- Bauteil
- 4
- Rollwerkzeug
- 5
- Rollwerkzeug
- 6
- Auflage
- 7
- Pfeil
- 8
- Pfeil
- 9
- Messeinrichtung
- 10
- Auswerteeinrichtung
- 11
- Steuerung
- 12
- Einrichtung
- 13
- Schnittstelle
- 14
- Einrichtung
- 15
- Schnittstelle
- 16
- Flachbacke
- 17
- Flachbacke
- 18
- Segment
- 19
- Rolle
- 20
- Pfeil