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Vorrichtung zum Glattwalzen von zylindrischen oder schlanken kegeligen
Werkstücken Es ist bekannt, die Oberfläche zylindrischer oder auch schlanker kegeliger
Werkstücke mittels gegeneinanderwirkender Glattwalzrollen zu glätten. Diese bekannten
Arbeitsverfahren, bei denen das Werkstück zwischen Spitzen oder im Futter einer
Werkzeugmaschine gespannt und angetrieben wird, während gegeneinanderwirkende Glattwalzrollen
am Werkstück entlang,- geführt werden, erzeugen eine Oberfläche sehr geringer Rauhtiefe,
jedoch lassen sich auf diese Weise sehr schlanke Werkstücke nicht geradachsig hersiellen.
Vielmehr werden derartige Werkstücke aus folorenden Gründen krumm: a) Durch das
Glattwalzen erfahren die Werkstücke eine Längsausdehnung, die eine große Axialkraft
zur Folge hat, wenn das Werkstück auf beiden Seiten fest eingespannt ist. Unter
der Wirkung dieser Axialkraft werden die Werkstücke krumm und die nunmehr krummen
Werkstücke glattgewalzt, mit dem Ergebnis, daß auch die fertigen Werkstücke krumm
bleiben.
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Federnde Körnerspitzen schaffen keine Abhilfe, weil der sehr hohe
Axialdruck beim Glattwalzen immer von einer festen Kömerspitze aufgenommen werden
muß, die zwangläufig immer das Werkstück auch zentriert, während nur die andere,
der Walzrichtung abgekehrte Körnerspitze federnd ausgebildet sein kann.
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b) Die Glattwalzrollen üben auf das Werkstück große Radialkräfte
aus, die durch entsprechende Gegenkräfte aufgenommen werden müssen (Glattwalzgeräte
mit Druckausgleich). Es ist nicht möglich, die Mitte des von den Rollen gebildeten
Umfangskreises mit der Spitzenmitte der Maschine genau zur Übereinstimmung zu bringen.
Als Folge davon walzen die Glattwalzrollen das Werkstück krumm.
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c) Zur Bildung von tropfenförmigen Eindrücken an der Oberfläche der
Werkzeuge durch die Berührung von Glattwalzrolle und Werkstück, wie sie für die
besten Glattwalzeffekte erforderlich sind, werden die Glattwalzrollen mit ihren
Achsen zur Werkstückachse geneigt. Diese Neigung erfolgt nach dem Augenschein, ist
also nicht sehr genau. Infolgedessen halten sich wohl die Kräfte gegenüberliegender
Glattwalzrollen das Gleichgewicht, sind aber versetzt zueinander. Sie üben also
auf das Werkstück ein Drehmoment aus und krümmen das Werkstück. Das in krummem Zustand
glattgewalzte Werkstück bleibt auch nach dem Glattwalzen krumm.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Mängel zu
vermeiden und durch Glattwalzen zylindrischer Werkstücke nicht nur eine Oberfläche
sehr geringer Rauhtiefe, sondern auch geradachsige Werkstücke zu erzeugen.
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Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäß das Werkstück nicht eingespannt,
sondern nur durch drei Glattwalzrollen gehalten und geführt, von denen in an sich
bekannter Weise mindestens eine antreibbar ist, und von denen mindestens zwei Rollen
so angeordnet sind, daß ihre Achsen mit der Werkstückachse derart divergieren, daß
sie diese nicht schneiden. Da das Werkstück nicht eingespannt ist, kann es sich
auf die wirkenden Kräfte frei und ohne Zwangskräfte einstellen, so daß die Spannungen,
die durch das Glattwalzen in das Werkstück hineingetragen werden, so gleichmäßig
verteilt werden, daß in jedem Querschnitt des Werkstückes die Resultierende der
Längsspannungen in die genaue Werkstückachse zu liegen kommt. Die Schrägstellung
der Glattwalzrollen zur Werkstückachse bewirkt hierbei den Vorschub des Werkstückes,
während die Neigung durch die divergierende Achse als Berührungsfläche zwischen
Werkstück und Glattwalzrolle eine Tropfenform ergibt, die sich als besonders günstig
erwiesen hat.
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An sich ist die divergierende Neigung der Glattwalzrollenachse zur
Werstückachse zur Erzeugung der günstigsten Berührungsfläche zwischen Werkstück
und Glattwalzrolle bekannt. Es ist auch bekannt, zur Erzeugung eines Vorschubs eine
Glattwalzrolle schräg zu stellen. Bei einer Vorrichtung nach der Erfindung sind
die Neigung und die Schrägstellung der Glattwalzrolle jedoch überlagert.
Eine
Vorrichtung nach der Erfindung ist auch besonders einfach und daher billig,
da weder besondere Spannmittel noch besondere Mittel zur Zentrierung der Werkstücke
erforderlich sind.
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Mit den Spann- und Zentriermitteln fallen aber auch die entsprechenden
Arbeitsgänge fort. Es ist nicht erforderlich, am Werkstück Zentrierbohrungen anzubringen
oder das Werkstück in die Kömerspitzen oder das Spannfutter einzulegen und dann
erst die Glattwalzrollen einzurollen. Vielmehr wird bei einer Vorrichtung nach der
Erfindung das Werkstück einfach zwischen die auseinandergefahrenen Glattwalzrollen
gelegt. Dadurch werden die Nebenzeiten stark verkürzt und die Bedienung der Maschine
erheblich vereinfacht. Insbesondere bei automatischen Glattwalzmaschinen wirkt sich
diese Vereinfachung vorteilhaft aus.
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Vorteilhaft ist es, wenn bei einer Vorrichtung nach der Erfindung
wenigstens bei einer Glattwalzrolle die Rollenachse in an sich bekannter Weise um
eine zur Werkstückachse senkrecht stehende und die Rollenachse schneidende Schwenkachse
und/oder in an sich bekannter Weise um eine die Werkstückachse im Abstand rechtwinklig
kreuzende Schwenkachse schwenkeinstellbar ist.
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Diese Einstellbarkeit der Rollenachse ermöglicht es, die Glattwalzvorrichtung
gemäß der Erfindung sowohl für verschiedene Werkstoffe als auch für verschiedene
Abmessungen verwendbar zu machen. Dadurch wird sowohl der Arbeitsbereich als auch
das Anwendungsgebiet der Vorrichtung vergrößert.
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Die die Werkstückachse im Abstand rechtwinklig kreuzende Schwenkachse
kann in der Ebene der vorderen Stirnflächen der Rolle angeordnet werden. Durch diese
Anordnung bleibt die Schrägstellung der Glattwalzrolle erhalten, wenn die Neigung
der Glattwalzrolle geändert wird und umgekehrt, wenn beide Schwenkachsen sich schneiden,
so daß die Berührungsfläche zwischen Glattwalzrolle und Werkstück, d. h.
die Tropfenfonn, erhalten bleibt, wenn der Vorschub geändert wird und dieser erhalten
bleibt, wenn die Tropfenform geändert wird.
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Zwei nicht angetriebene, divergierende Glattwalzrollen können auch
derart auf dem Kopf einer drehbaren und axial verschiebbaren Kolbenstange angeordnet
sein, daß die resultierende Glattwalzkraft dieser beiden Glattwalzrollen in die
Mittelachse der Kolbenstange fällt. Durch diese Anordnung ergibt sich ein besonders
einfacher, zweckmäßiger Aufbau einer Vorrichtung nach der Erfindung, weil nur einfache
und billige Mittel für die Einstellung der Rollenachse erforderlich sind. Die wirkenden
Kräfte werden besonders günstig von der Kolbenstange in jeder Stellung, also bei
jedem Werkzeugdurchmesser aufgenommen.
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Die Glattwalzrollen können auch so eingestellt j
werden, daß
ihre Achsen parallel zur Werkstückachse verlaufen, so daß auf das Werkstück keine
Vorschubkraft wirkt. Dies ist beispielsweise beim Glattwalzen von schmalen Lagerstellen
an Wellen, Rotoren oder beim Glattwalzen gegen einen Bund erwünscht.
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Die Zeichnungen zeigen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Es zeigt
Fig. 1 ein zylindrisches Werkstück 1, an dem die beiden Glattwalzrollen
2 und 3 anliegen, die Achsen dieser Glattwalzrollen sind zur Werkstückachse
geneigt und bilden einen Winkel 5, in dessen Winkelhalbierende
6 sich die Achse des Werkstückes 1 einstellt, Fig. 2 den Grundriß
zur Fig. 1 und die konzentrische Anordnung der Glattwalzrollen 2,
3 und 4 um das Werkstück 1,
Figi 3 die Glattwalzrolle 2 (bzw.
3 und 4), die zum Werkstück schräg gestellt ist, beim Antrieb des Werkstückes
durch die Glattwalzrolle 2 (bzw. 3 und 4) wirkt eine Axialkraft in Richtung
des Pfeiles 8, die das Werkstück verschiebt, sowie eine Kraft in Richtung
des Pfeiles 9, die das Werkstück in Drehung versetzt.
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Fig. 4, 5 zeigen eine Glattwalzrolle 10, die in einem
geteilten Bolzen gelagert ist, dessen beide Hälften 11,
12 durch die versenkten
Schrauben 13 zusammengehalten werden. Der Bolzen 11, 12 ist in einem
Lagergehäuse 14 gelagert, das in einer zur Werkstückachse parallelen Ebene um eine
Achse 15 geschwenkt und mittels der Schrauben 16 festgestellt werden
kann. Die Achse 15 steht senkrecht zur Schwenkebene, kreuzt sich aber mit
der Achse 17 des Bolzens 11, 12 und geht möglichst durch die vordere
Stirnfläche der Glattwalzrolle 10. Der Bolzen 11, 12 hat einen
Ab-
satz 18 und kann mit der Mutter 19 im Gehäuse 14 festgespannt
werden.
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Die Glattwalzrolle 10 ist also um die Achse 17 des Bolzens
11, 12 und um die Achsen 15 schwenkbar, und diese Schwenkungen sind
einzeln niit den Schrauben 13 und der Mutter 19 feststellbar.
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Fig. 6, 6' zeigen die Berührungsfläche 26 zwischen den
Glattwalzrollen 28 und dem Werkstück 30. Diese Berührungsfläche ist
entweder ein beiderseits abgerundetes Rechteck 26 (Fig. 5), wenn die
Achse der Glattwalzrolle 28 parallel zur Werkstückachse verläuft, oder sie
hat eine Tropfenform 27 (Fig. 5), je
nachdem die Glattwalzrollen
28 und 29 gerade oder schräg an das Werkstück angesetzt werden.
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Fig. 7, 8 zeigen eine Anordnung, bei der die beiden Glattwalzrollen
31 und 32 mit zueinander windschiefen Achsen 33 und 34 in einem
Halter 35 gelagert sind, der fest mit der Kolbenstange 36 verbunden
ist, die an ihrem, den Glattwalzrollen abgekehrten Ende eine an der Kolbenstange
36 befestigte Führung 37
erhält, die sich zwischen den beiden Schrauben
38
und 39 bewegt. Durch diese Schrauben 38 und 39
kann
die Kolbenstange 36 um ihre Achse geschwenkt und fixiert werden.
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Um die Achse 40 wird das Zylindergehäuse 41 und damit die Kolbenstange
36 mit den Glattwalzrollen 31 und 32 geschwenkt. Mittels der
Schrauben 42 wird das Zylindergehäuse am Gestell der Vorrichtung befestigt.
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Die dritte Glattwalzrolle 43 ist in einem Gehäuse 44 gelagert und
erhält ihren Antrieb über eine flexible Kupplung 45, sowie Welle 46 vom Motor 47.
Das Gehäuse44 mit der Glattwalzrolle 43 wird um die Achse 48 geschwenkt. Mittels
Schraube 49 wird das Gehäuse 44 am Gestell der Vorrichtung befestigt. Die Vorrichtung
arbeitet wie folgt: Das Werkstück 50 wird in die Körnerspitze 51 gelegt.
Die Körnerspitze 51 ist vorher in eine solche Lage gebracht worden, daß das
obere Ende des Werkstückes 50 gerade in der Ebene der Rollen 31, 32,
43 liegt. Die rechte Kolbenseite wird alsdann mit Drucköl aus der Leitung
63 beaufschlagt. Die Rollen 31, 32
drücken das Werkstück
50 gegen die ständig rotierende Rolle 43 mit dem Erfolg, daß auch das Werkstück
50 und die Rollen 31, 32 rotieren. Das Werkstück stellt sich gemäß
den wirkenden Kräften frei ein und wird im Vorsch-ubgang nach aufwärts verschoben.
Nach
dem Glattwalzen wird das Werkstück oben von Hand abgenommen.
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Fig. 9, 10 zeigen das Glattwalzen eines Zapfens 55
eines
Rotors 54 (Elektromotor). Hier sind die Glattwalzrollen 56, 57 und
58 länger als der Zapfen 55.
Die Glattwalzrollen 56, 57 und
58 und der Zapfen 55 behalten während des Glattwalzens ihre gegenseitige
Lage bei. Es wird also ohne Vorschub glattgewalzt.Die erfindungsgemäßen Einstellmöglichkeiten
der Glattwalzrollen dienen dazu, den Rollen 56, 57,
58 eine solche
gegenseitige Lage zu geben, daß der Zapfen nach dem Glattwalzen genau zylindrisch
wird. Die richtige Oberfläche wird durch Walzen während einer fest eingestellten
Zeit erreicht.