Bei derartigen Kaltwalzmaschinen wird das zu bearbei- tende Werkstück drehbar zwischen zwei Spitzen oder sons- tigen Schnellspannvorrichtungen gespannt, wobei dieser Werkstückspannvorrichtung in der Regel eine Vorschubachse zugeordnet ist. Die gewünschte Profilierung des Werk- stücks erfolgt über zwei sich synchron gegenläufig bewe- gende 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 Werk- stücks optimiert wird.

Dieses spanlose Kaltformen von Profilen, wie bei- spielsweise 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 An- melderin wird eine Kaltwalzmaschine~vorgestellt, bei der die beiden gegenläufig bewegbaren Walzstangen in Horizon- talrichtung angeordnet sind, während die Werkstückachse ebenfalls in Horizontalrichtung quer zur Bewegungsrich- tung der Walzstangen angeordnet ist. Nachteilig bei die- ser 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- mäß der WO 99/43454 Al überwunden, bei der die Walzstan- gen in Vertikalrichtung angeordnet sind, so daß die Maschine eine erheblich geringere Aufstellfläche erfor- dert.

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 Ju- stierschrauben, 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 Ver- fahren zum Kaltwalzen zu schaffen, durch die die Still- standszeiten 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 verse- hen, 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 bei- spielsweise 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 Walz- stangen in Radialrichtung nachgestellt werden. Dies ermöglicht es, die Länge der Walzstange zu minimieren, so daS 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 herkömmli- che 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 We- sentlichen 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 gleichblei- bender Profiltiefe ausgebildet ist.- Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist jeder der beiden Walzstangen jeweils ein Führungsschlit- ten zugeordnet, der entlang von Schrägführungen ver- schiebbar 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 aus- gebildeten Schrägführungen, so daß durch Verstellen der Walzstangen ohne Werkzeugwechsel eine Variation der Zähnezahl, das Walzen von geraden-und ungerade Zähnezah- len, ein positioniertes Walzen und die Qualitätsoptimie- rung des Profils durch Teilungskorrektur möglich ist.

Die Zustellbewegung läßt sich besonders präzise aus- führen, wenn jedem Führungsschlitten ein eigener Zustell- antrieb, beispielsweise ein Planetenspindelantrieb zuge- ordnet 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 Führungsschlitten über eine Konsole verbunden sind, an der die Antriebe für die Walzstangenvorrichtung gelagert sind.

Das erfindungsgemäße Konzept läßt sich besonders vor- teilhaft bei Kaltwalzmaschinen einsetzen, deren Walzstan-

gen in Vertikalrichtung angetrieben sind, so daß die . Aufstellfläche. der. erfindungsgemäßen.. Maschine minimal ist. Die Bauhöhe : lässt sich durch Antreiben der Walzstan- gen in Horizontalrichtung minimieren.

Erfindungsgemäß kann das Werkstück über die Walzstan- gen 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 beauf- schlagt. Durch diesen Ultraschall wird die Fliesgrenze während des Umformprozesses abgesenkt, so daß die Umform- kräfte gegenüber herkömmlichen Lösungen verringert sind.

Die die Führungsschlitten abstützenden Schrägführun- gen 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) angeord- net sind, während ein das nicht dargestellte Werkstück tragender Spindelstock 6 (lediglich angedeutet in Figur 1) in Horizontalrichtung, d. h. parallel zur Auflageflä- che angeordnet ist. Das Werkstück ist in diesem Spindel- stock 6 drehbar gelagert, wobei über einen nicht darge- stellten 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 Ausgestal- tung des Spindelstockes mit einer Pinole und einer hinte- ren 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 Kerbver- zahnungen, 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 unterge- bracht. 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 Mi- neralguß 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 streckende Brücken- konstruktion 18 : åbgestützt 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 Stützschenkeln 10,12 befe- stigten Stützkörper 20,22, der im Wesentlichen aus einer Guß-Tragkonstruktion 24 besteht, die mit einer Mineral- gußfüllung ausgeführt ist.

Wie insbesondere Figur 2 entnehmbar ist, sind die beiden Stützkörper 20,22 über eine hintere Querlasche 26 und eine vordere Querlasche 28 miteinander verbunden, die den Bereich zwischen den beiden Stützschenkeln 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 hin- durch das Werkstück mit den zugehörigen Spanneinrichtun- gen 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 aus- zeichnen. Entlang dieser Schrägbahnführungen 34,36 ist jeweils ein Führungsschlitten 38,40 geführt, der im Anlagebereich an die beiden Stützkörper 20,22 mit Füh-

rungsschenkeln ausgeführt ist, die die Schrägbahnführung 34,36 umgreifen. Die Festlegung'der Führungsschlitten 38,40 in Querrichtung (Figur 1) erfolgt über eine Gegen- führung 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 Aufstellfläche hin verringert. Der Anstell- winkel jeder Flachbahnführung 34,36 kann beispielsweise 3° betragen.

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- rungsschlitten 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 aufwei- sen. Die den Walzstangen 2,4 zuweisenden Stirnflächen der Führungsschlitten 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 Schrägfüh- rungen 34,36. D. h., die Schlitten 56,58 tauchen mit ihrer Stirnfläche in eine u-förmige Ausnehmung des zuge- ordneten Führungsschlittens 38,40 ein, wobei diese Ausnehmung als Gleitführung ausgebildet ist. Die Festle- gung der Schlitten 56,58 am zugeordneten Führungsschlit- ten 38,40 erfolgt über eine Gegenführung 60.

Die sich in Figur 1 über die beiden Stützschenkel 10, 12 hinaus erstreckenden Endabschnitte der beiden Früh- rungsschlitten 38,40 haben je eine Konsole 62, in der je ein NC-Antriebe 64,66 gelagert ist. Diese haben prak- tisch 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 ver- schoben wird. Die Planetenspindel 48 durchsetzt dabei eine Innenbohrung des-zugeordneten Schlittens 56,58. Die beiden NC-Antriebe 64,66 werden derart angetrieben, daß die beiden Walzstangen 2,. 4 in die gegenläufig synchron- sierten Bewegungen versetzt werden.

Figur 3 zeigt eine schematisierte Darstellung einer Walzstange 2, wie sie bei der erfindungsgemäßen Kaltwalz- maschine l 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 Profilie- rung 70 ist. Aufgrund der im Wesentlichen gleichbleiben- den 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 Grundpo- sition wird das Werkstück über den Spindelstock 6 in seine Bearbeitungsposition, zwischen den beiden Walzstan- gen 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 versetz- ten, 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 Führungsschlitten 38,40 entlang den Schräg- flächen 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 Nei- gung der Schrägführung 34, 36 und entsprechendem Hub der NC-Antriebe läSt sich beispielsweise eine Profiltiefe von bis zu etwa 5 mm herstellen. Der WalzprozeS wird ständig überwacht, so daS der Walzvorgang durch variable Ge- schwindigkeitsprofile sowohl für den Vorschub der Füh- rungsschlitten 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 Kon- struktionen 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 ver- einfacht die Kühlmittelabfuhr gegenüber der im Prospekt der Anmelderin offenbarten Lösung erheblich.

Anstelle der genannten Planetenspindelantriebe können selbstverständlich auch andere geeignete Antriebe, wie beispielsweise Kugelgewindetriebe, Zahnstangenantriebe oder hydraulische Antriebe verwendet werden. Der Unterbau kann in Abweichung vom vorbeschriebenen Ausführungsbei- spiel auch in herkömmlicher Weise durch eine Schweiß- oder Gußkonstruktion gebildet sein.

Die Verstellbarkeit der Führungsschlitten 38, 40 er- möglicht es des Weiteren, während des Walzvorganges eine Teilungskorrektur durchzuführen, so daß die Walzqualität gegenüber herkömmlichen Lösungen mit Walzstangen erheb- lich verbessert ist.. Anstelle der beschriebenen Gleitfüh- rung könnten alternativ auch herkömmliche, nicht kunst- stoffbeschichtete Gleitführungen, Wälzführungen, bei- spielsweise Rollenschuhe oder Flachkäfigführungen verwen- det 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 Drehantrieb 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 Dreh- bewegung erzeugt, die mit hochfrequenten Ultraschall- schwingungen 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 Zustelleinrichtung während des Walz- vorganges in Radialrichtung mit Bezug zum zu bearbeiten- den Werkstück verstellbar sind.

Bezugszeichenliste 1 Kaltwalzmaschine 2,4 Walzstange 6 Spindelstock 7 Schaltschrank 8 Unterbau 10,12 Stützschenkel 14 Horizontalstützfläche 16 Vertikalstützfläche 18 Brückenkonstruktion 20,22 Stützkörper 24 GuS-Tragkonstruktion 26 hintere Querlasche 28 vordere Querlasche 30,32 Ausnehmungen 34,36 Schrägführungen 38,40 Führungsschlitten 42 Gegenführung 44 NC-Antrieb 46 Spindelmutter 48 Planetenspindel 50 Servomotor 52,54 Führungen 56,58 Schlitten 60 Klemmkörper 62 Konsole 64,66 NC-Antriebe 68 Zahnriemen 70 Profilierung 72 Rampe