DE102009035830A1

DE102009035830A1 - Method for calibrating outer casing surface of work-piece i.e. toothed wheel for manufacturing work-piece, involves pressing outer casing surface in mold that exhibits contour, and calibrating contour of mold to outer casing surface

Info

Publication number: DE102009035830A1
Application number: DE200910035830
Authority: DE
Inventors: Alexander Dr. Winker
Original assignee: Winker Massivumformung GmbH and Co KG
Current assignee: Winker Massivumformung GmbH and Co KG
Priority date: 2009-08-01
Filing date: 2009-08-01
Publication date: 2011-02-03

Abstract

The method involves expanding an inner casing surface of a work-piece by pressing rotatable supported rolling wheels (15) at the inner casing surface. The rolling wheels are movable in a radial direction and stand in contact with pressing rollers, which are centrically supported in a housing (11). An outer casing surface of the work-piece is pressed in a mold that exhibits a contour, where the mold is designed as two-or multi parts. The contour is calibrated to the outer casing surface of the work-piece. An independent claim is also included for a device for calibrating the outer casing surface of the work-piece.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kalibrieren der äußeren Mantelfläche eines Werkstücks sowie eine Einrichtung hierfür.The The present invention relates to a method for calibrating the outer Lateral surface of a workpiece and a device therefor.

Aus der EP 0 133 254 A2 ist eine Vorrichtung zum Verdichten, Verformen und Kalibrieren der Innen- oder Außenoberfläche von Rohren bekannt. Dabei wird mittels eines Werkzeuges, das als Dorn für die Bearbeitung von Innenflächen oder als Ring für die Bearbeitung von Außenflächen ausgebildet ist, mittels stoßweiser Schlageinwirkung die beabsichtigte Verformung bewirkt.From the EP 0 133 254 A2 An apparatus for compacting, deforming and calibrating the inner or outer surface of pipes is known. In this case, the intended deformation is effected by means of a tool which is designed as a mandrel for the machining of inner surfaces or as a ring for the machining of outer surfaces by means of intermittent impact action.

Diese bekannte Vorrichtung eignet sich jedoch nicht zum Kalibrieren äußerer Mantelflächen, welche eine dreidimensionale Kontur aufweisen, die möglichst maßgenau, d. h. mit möglichst engen Toleranzen, herstellbar seins soll. Eine derartige Bearbeitung wird aber insbesondere für warm- oder kaltumgeformte Werkstücke angestrebt, da mit dem Umformen allein die gewünschten engen Toleranzen nicht erreicht werden können.These However, known device is not suitable for calibrating external Lateral surfaces which have a three-dimensional contour, the most accurate, d. H. with as possible tight tolerances, to be able to produce. Such a treatment but is especially for hot or cold formed workpieces sought, since with the forming alone the desired tight tolerances can not be achieved.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, mit denen eine konturierte äußere Mantelfläche eines Werkstücks möglichst maßgenau und in reproduzierbarer Qualität hergestellt werden kann.Of the Invention is based on the object, a method and an apparatus to provide a contoured outer Lateral surface of a workpiece as possible accurately made and in reproducible quality can be.

Die Lösung der Aufgabe besteht in einem Verfahren, bei dem eine innere Mantelfläche des Werkstücks aufgeweitet wird und hierbei die äußere Mantelfläche des Werkstücks in eine, eine Kontur aufweisende, Matrize gepresst und die Kontur auf der äußeren Mantelfläche des Werkstücks kalibriert wird.The Solution to the problem consists in a method in which an inner circumferential surface of the workpiece widened is and here the outer surface of the workpiece into a contoured die pressed and the contour on the outer surface of the workpiece is calibrated.

Zur Durchführung des Verfahrens ist eine erfindungsgemäße Einrichtung vorgesehen, mit einer Vorrichtung, die eine drehbare Druckwalze aufweist, der über ihren Umfang gleichmäßig verteilt mindestens zwei drehbar gelagerte Walzräder zugeordnet sind. und einer ringförmigen oder hohlzylinderförmigen, eine Kontur aufweisenden Matrize, die im radialen Bereich der Walzräder angeordnet und diesen zugeordnet ist, derart, dass ein Werkstück zwischen den Walzrädern und der Matrize platzierbar ist.to Implementation of the method is an inventive Device provided with a device that has a rotatable Pressure roller has, over its circumference uniformly distributed at least two rotatably mounted rolling wheels are assigned. and an annular or hollow cylindrical, a contoured die, in the radial region of the rolling wheels arranged and assigned to it, such that a workpiece between the rolling wheels and the die is placeable.

Mit diesem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. mit dieser erfindungsgemäßen Einrichtung können sowohl die innere Mantelfläche eines Werkstücks verdichtet als auch gleichzeitig seine äußere Mantelfläche zu einer gewünschten Kontur gepresst bzw. kalibriert werden. Diese erfindungsgemäße Verfahrensweise hat zum einen den Vorteil, dass die innere und die äußere Mantelfläche eines Werkstücks in einem Arbeitsgang fertig bearbeitet werden können, was eine erhebliche Zeitersparnis bedeutet. Zum anderen werden beide Mantelflächen derart verdichtet, dass eine hohe Verschleißfestigkeit erreicht wird. Ferner wird eine hohe Maßgenauigkeit und eine reproduzierbare Qualität der Kontur in der äußeren Mantelfläche des Werkstücks erreicht.With this method according to the invention or with this inventive device can both the inner circumferential surface of a workpiece compressed and at the same time its outer surface pressed or calibrated to a desired contour. This inventive method has to one the advantage that the inner and the outer Lateral surface of a workpiece in a single operation can be finished, which saves a considerable amount of time means. On the other hand, both lateral surfaces are so compacts that a high wear resistance is achieved. Furthermore, a high dimensional accuracy and a reproducible Quality of the contour in the outer lateral surface reaches the workpiece.

Die erfindungsgemäße Einrichtung ist einfach und robust aufgebaut. Sie arbeitet mit einem ruhigen, kontinuierlichen Druck und gewährleistet eine zuverlässige und wirtschaftliche Herstellung präzise kalibrierter Werkstücke.The Device according to the invention is simple and robust built up. She works with a quiet, continuous pressure and ensures a reliable and economical Production of precisely calibrated workpieces.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.advantageous Further developments emerge from the subclaims.

Vorteilhafterweise sind mindestens zwei drehbar gelagerte Walzräder vorgesehen, die an der inneren Mantelfläche des Werkstücks angreifen und umlaufend um die innere Mantelfläche geführt werden. Gleichzeitig werden die Walzräder radial nach außen bewegt und pressen dabei die äußere Mantelfläche des Werkstücks in die Matrize, so dass die gewünschte Kontur auf der äußeren Mantelfläche kalibriert wird. Dies ermöglicht eine kontinuierliche, schlag- und ruckfreie sowie eine noch präzisere Herstellung eines Werkstücks, wie beispielsweise eines Zahnrades.advantageously, At least two rotatably mounted rolling wheels are provided, on the inner surface of the workpiece attack and led circumferentially around the inner surface become. At the same time the rolling wheels are radially outward moves and presses the outer surface of the workpiece into the die so that the desired Contour calibrated on the outer surface becomes. This allows a continuous, impact and jerk-free as well as an even more precise production of a workpiece, such as a gear.

Die erfindungsgemäße Einrichtung weist vorteilhafterweise eine in axialer Richtung bewegbare Druckwalze und in radialer Richtung bewegbare Walzräder auf. Beim kontinuierlichen Arbeitsprozess der erfindungsgemäßen Einrichtung gewährleistet diese Anordnung eine nahezu optimale Kraftübertragung zwischen der Druckwalze und den Walzrädern und somit eine zuverlässige Verformung des Werkstücks, was eine präzise Kalibrierung seiner äußeren Mantelfläche in der Matrize bewirkt.The inventive device advantageously a pressure roller movable in the axial direction and in the radial direction movable rolling wheels. In the continuous work process of Device according to the invention ensures this Arrangement a nearly optimal power transmission between the pressure roller and the rolling wheels and thus a reliable Deformation of the workpiece, resulting in a precise calibration its outer surface in the die causes.

Die Walzräder sind zweckmäßigerweise in einem Gehäuse drehbar gelagert, welches bspw. mit geringem Aufwand zylinderförmig mit einer Ringwand und einer Stirnwand ausgebildet sein kann.The Rolling wheels are expediently in one Housing rotatably mounted, which, for example, with little effort formed in a cylindrical shape with an annular wall and an end wall can be.

Die Walzräder können in Kammern aufgenommen sein, die in der Ringwand des Gehäuses ausgebildet sind, so dass sie ungehindert mit der inneren Mantelfläche des Werkstücks in Eingriff stehen können. Wenn die Kammern einseitig offen und mit einer Abdeckplatte abgedeckt sind, können die Walzräder auf besonders einfache Weise bei Bedarf ausgetauscht werden.The Rolling wheels can be accommodated in chambers, which are formed in the annular wall of the housing, so that they unimpeded with the inner circumferential surface of the workpiece can be engaged. When the chambers open on one side and covered with a cover plate, the rolling wheels be exchanged in a particularly simple manner when needed.

Die Druckwalze ist in diesem Fall zweckmäßigerweise zentrisch im Gehäuse gelagert und steht mit den Walzrädern in Eingriff.The Pressure roller is expediently in this case stored centrally in the housing and stands with the rolling wheels engaged.

Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass die Druckwalze und die Walzräder kegelförmig ausgebildet, um eine besonders effektive radiale Bewegung der Walzräder bei kontrollierbarem Kraftaufwand zu bewirken. Wenn die Druckwalze und die Walzräder kegelförmig ausgebildet sind, ist die fertig bearbeitete innere Mantelfläche des Werkstücks exakt lotrecht ausgebildet.An advantageous development provides that the pressure roller and the rolling wheels are tapered to a particularly effective radial movement of the rolling wheels with controllable Kraftauf effect wall. If the pressure roller and the rolling wheels are conical, the finished inner circumferential surface of the workpiece is formed exactly perpendicular.

Die Matrize kann zweckmäßigerweise zwei- oder mehrteilig ausgebildet sein, um das zu bearbeitende Werkstück besonders bequem einsetzen und entnehmen zu können.The Matrices may conveniently be two or more parts be formed to the workpiece to be machined especially easy to insert and remove.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Einrichtung eignen sich hervorragend zum Bearbeiten rohr- oder ringförmiger Werkstücke aus einem metallischen Werkstoff, bspw. Zahnräder. Um den Kraftaufwand bei der Verformung des Werkstücks so gering wie möglich zu halten, kann das Werkstück ein vorgefertigtes, bspw. kalt- oder warmumgeformtes Bauteil sein. Dies verringert den Energieaufwand und schont die Einrichtung vor vorzeitigem Verschleiß. Es können beliebige Konturen kalibriert werden.The inventive method and the invention Device are ideal for editing tubular or ring-shaped Workpieces made of a metallic material, for example gears. To the force in the deformation of the workpiece so As low as possible, the workpiece can a prefabricated, for example. Cold or hot formed component. This reduces the energy consumption and protects the device against premature failure Wear. Any contours can be calibrated become.

Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen in schematischer, nicht maßstabsgetreuer Darstellung:One Embodiment of the present invention is in Below with reference to the accompanying drawings closer described. They show in more schematic, not to scale Presentation:

1 ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung für eine erfindungsgemäße Einrichtung in perspektivischer Darstellung; 1 an embodiment of a device for a device according to the invention in a perspective view;

2 die Vorrichtung gemäß 1 in einer Frontansicht; 2 the device according to 1 in a front view;

3 einen Schnitt entlang der Linie III-III in 1. 3 a section along the line III-III in 1 ,

In den 1 bis 3 ist ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 10 für eine erfindungsgemäße Einrichtung dargestellt. Die der Vorrichtung 10 zugeordnete Matrize ist in 1 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht abgebildet. Die Vorrichtung 10 umfasst ein zylinderförmiges Gehäuse 11 mit einer Ringwand 13 und einer hinteren Stirnwand 12. In der Ringwand 13 sind im Ausführungsbeispiel drei gleichmäßig um den Umfang der Ringwand 13 verteilte Kammern 14 eingearbeitet, in denen jeweils ein kegelförmiges Walzrad 15 drehbar gelagert ist. Die Kammern 14 sind im Ausführungsbeispiel einseitig offen. Um die Lagerung der Walzräder 15 zu ermöglichen, sind die Kammern 14 mit einer ringförmigen Abdeckplatte 16 abgedeckt. Lagerbohrungen 17 und 18 in Form von Langlöchern sind in der Ringwand 13 und in der Abdeckplatte 16 ausgebildet, in die Lagerzapfen 19 bzw. 21 jedes Walzrades 15 aufgenommen sind.In the 1 to 3 is an embodiment of a device 10 represented for a device according to the invention. The device 10 assigned die is in 1 not shown for reasons of clarity. The device 10 includes a cylindrical housing 11 with a ring wall 13 and a rear end wall 12 , In the ring wall 13 are in the embodiment three evenly around the circumference of the annular wall 13 distributed chambers 14 incorporated, in each of which a conical rolling wheel 15 is rotatably mounted. The chambers 14 are unilaterally open in the embodiment. To the storage of the rolling wheels 15 to enable are the chambers 14 with an annular cover plate 16 covered. bearing bores 17 and 18 in the form of oblong holes are in the ring wall 13 and in the cover plate 16 trained, in the journals 19 respectively. 21 each rolling wheel 15 are included.

Im Gehäuse 11 ist eine im Ausführungsbeispiel kegelförmig ausgebildete Druckwalze 22 zentrisch drehbar gelagert, derart dass die Umfangsfläche der Druckwalze 22 und die Umfangsflächen der Walzräder 15 parallel zu einander verlaufen. Das bedeutet, dass die kegelförmige Druckwalze 22 und die kegelförmigen Walzräder 15 im Ausführungsbeispiel gegenläufig zueinander angeordnet sind. Im Ergebnis sind die Walzräder 15 in Bezug auf die innere Umfangsfläche des Werkstücks lotrecht angeordnet, das heißt, sie verlaufen parallel zur Mittelachse A der Vorrichtung 10.In the case 11 is a conically shaped pressure roller in the embodiment 22 rotatably mounted centrally, such that the peripheral surface of the pressure roller 22 and the peripheral surfaces of the rolling wheels 15 parallel to each other. This means that the conical pressure roller 22 and the conical rolling wheels 15 are arranged in opposite directions to each other in the embodiment. As a result, the rolling wheels 15 Placed perpendicular to the inner peripheral surface of the workpiece, that is, they are parallel to the central axis A of the device 10 ,

Das Gehäuse 11 ist mit einem zentrischen Spannzapfen 23 und die Druckwalze 22 mit einem zum Spannzapfen 23 fluchtend in der Mittelachse A der Vorrichtung 10 ausgerichteten Spannzapfen 24 versehen. Im Ausführungsbeispiel ist der Spannzapfen 24 zum Betrieb der Vorrichtung 10 in ein drehbares und axial verschiebbares Maschinenfutter einspannbar, während der Spannzapfen 23 im Betrieb drehbar gelagert ist. Selbstverständlich kann auch der Spannzapfen 23 in ein drehbares und axial verschiebbares Maschinenfutter einspannbar sein, während der Spannzapfen 24 im Betrieb drehbar gelagert ist.The housing 11 is with a centric clamping pin 23 and the pressure roller 22 with a to the clamping pin 23 aligned in the central axis A of the device 10 aligned clamping pin 24 Mistake. In the embodiment, the chuck is 24 for operation of the device 10 clamped in a rotatable and axially movable machine chuck, while the chuck 23 Is rotatably mounted during operation. Of course, also the chuck 23 be clamped in a rotatable and axially movable machine chuck while the chuck 24 Is rotatably mounted during operation.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden im Ausführungsbeispiel ringförmige oder zylinderförmige oder rohrförmige Werkstücke 25, wie beispielsweise Rohre, Ringe oder Zahnräder bearbeitet. Durch die Aufweitung ihrer inneren Mantelflächen 26 werden ihre äußeren Mantelflächen 27 radial nach außen getrieben und in eine mit einer entsprechenden Kontur versehene Matrize 28 gepresst, so dass die resultierende hierzu spiegelbildliche Kontur ihrer äußeren Mantelflächen 27 präzise kalibriert wird.With the device according to the invention in the embodiment, annular or cylindrical or tubular workpieces 25 , machined as pipes, rings or gears. By the expansion of their inner lateral surfaces 26 become their outer lateral surfaces 27 driven radially outward and into a mold provided with a corresponding contour 28 pressed, so that the resulting mirror-image contour of their outer lateral surfaces 27 is precisely calibrated.

Um eine derartige Ausformung eines Werkstücks 25 zu erreichen, wird die Druckwalze 22 mittels ihres Spannzapfens 24 in ein drehbares Maschinenfutter eingespannt und das das Gehäuse 11 mittels seines Spannzapfens 23 drehbar gelagert gehalten.To such a shape of a workpiece 25 to reach, the pressure roller 22 by means of its clamping pin 24 clamped in a rotating machine chuck and that the housing 11 by means of its clamping pin 23 kept rotatably mounted.

Dabei wird die Druckwalze 22 in Drehung versetzt und bei einem axialen Vorschub der Druckwalze 22 in Pfeilrichtung P1 die Walzräder 15 radial in Pfeilrichtung P2 auseinander und gegen die innere Mantelfläche 26 des Werkstücks 25 gepresst und auf derselben abgerollt, wodurch die innere Mantelfläche 26 des Werkstücks 25 ebenfalls radial nach außen ausgedehnt wird. Mit fortschreitendem Vorschub der Druckwalze 22 wird auch die äußere Mantelfläche 27des Werkstücks 25 radial nach außen und in die Matrize 28 hinein gepresst und in derselben präzise in der gewünschten Kontur kalibriert.This is the pressure roller 22 set in rotation and at an axial feed of the pressure roller 22 in the direction of arrow P1, the rolling wheels 15 radially apart in the direction of arrow P2 and against the inner circumferential surface 26 of the workpiece 25 pressed and unrolled on the same, creating the inner surface 26 of the workpiece 25 is also expanded radially outwards. With advancing feed of the pressure roller 22 is also the outer surface 27 of the workpiece 25 radially outward and into the die 28 pressed into it and precisely calibrated in the desired contour.

Besonders wirtschaftlich ist die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 bei der Herstellung von Zahnrädern einsetzbar.The device according to the invention is particularly economical 10 used in the manufacture of gears.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 0133254 A2 [0002]

Claims

Method for calibrating the outer surface ( 27 ) of a workpiece ( 25 ), characterized in that an inner circumferential surface ( 26 ) of the workpiece ( 25 ) is widened and in this case the outer lateral surface ( 27 ) of the workpiece ( 25 ) into a contoured die ( 28 ) and this contour on the outer lateral surface ( 27 ) of the workpiece ( 25 ) is calibrated.

A method according to claim 1, characterized in that for expanding the inner circumferential surface ( 27 ) of the workpiece ( 25 ) at least two rotatably mounted rolling wheels ( 15 ) to the inner lateral surface ( 26 ) pressed and circumferentially around the inner lateral surface ( 26 ) and at the same time be moved radially outwards, wherein the outer circumferential surface ( 27 ) of the workpiece ( 25 ) into the die ( 28 ) is pressed.

Device for calibrating the outer surface ( 27 ) of a workpiece ( 25 ), with a device ( 10 ), which has a rotatable pressure roller ( 22 ), which is evenly distributed over its circumference at least two rotatably mounted rolling wheels ( 15 ), and an annular or hollow-cylindrical, contoured die ( 28 ), which in the radial region of the rolling wheels ( 15 ) is arranged and assigned such that a workpiece ( 25 ) between the rolling wheels ( 15 ) and the die ( 28 ) is placeable.

Device according to claim 3, characterized in that the pressure roller ( 22 ) is movable in the axial direction and the rolling wheels ( 15 ) are movable in the radial direction.

Device according to claim 3 or 4, characterized in that the rolling wheels ( 15 ) in a housing ( 11 ) are rotatably mounted.

Device according to claim 5, characterized in that the housing ( 11 ) cylindrical with an annular wall ( 13 ) and an end wall ( 13 ) is trained.

Device according to claim 5 or 6, characterized in that the rolling wheels ( 15 ) in chambers ( 14 ), which are in the ring wall ( 13 ) of the housing ( 11 ) are formed.

Device according to claim 7, characterized in that the chambers ( 14 ) open on one side and with a cover plate ( 16 ) are covered.

Device according to one of claims 5 to 8, characterized in that the pressure roller ( 22 ) centric in the housing ( 11 ) and with the rolling wheels ( 15 ) is engaged.

Device according to one of claims 3 to 9, characterized in that the pressure roller ( 22 ) and the rolling wheels ( 15 ) are cone-shaped.

Device according to claim 10, characterized in that the pressure roller ( 22 ) and the rolling wheels ( 15 ) are arranged in opposite directions to each other.

Device according to one of claims 3 to 11, characterized in that the die ( 28 ) is formed in two or more parts.