DE1131545B

DE1131545B - Device for roller burnishing of cylindrical or slim conical workpieces

Info

Publication number: DE1131545B
Application number: DEH35654A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Kunze
Original assignee: Wilhelm Hegenscheidt GmbH
Current assignee: Hegenscheidt MFD GmbH and Co KG
Priority date: 1959-02-18
Filing date: 1959-02-18
Publication date: 1962-06-14

Description

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.Device for roller burnishing cylindrical or slender conical ones Workpieces It is known to have a cylindrical or slender conical surface To smooth workpieces using counteracting roller burnishing rollers. These well-known Working processes in which the workpiece between centers or in the chuck of a Machine tool is clamped and driven while roller burnishing rollers act against one another along the workpiece, - are guided, create a surface with a very low surface roughness, however, very slim workpieces cannot be produced with straight axes in this way. Rather, such workpieces become crooked for the following reasons: With roller burnishing, the workpieces experience a longitudinal expansion that creates a large axial force when the workpiece is firmly clamped on both sides. Under The action of this axial force makes the workpieces crooked and the now crooked Workpieces are rolled smooth, with the result that the finished workpieces are also crooked stay.

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.Springy center points do not help because the very high ones Axial pressure during roller burnishing must always be absorbed by a fixed grain tip must, which inevitably always centers the workpiece, while only the other, the grain tip facing away from the rolling direction can be designed to be resilient.

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. b) The roller burnishing rollers exert large radial forces on the workpiece, which must be absorbed by appropriate counterforces (roller burnishing devices with pressure compensation). It is not possible to exactly align the center of the circumferential circle formed by the rollers with the center of the tip of the machine. As a result, the burnishing rollers roll the workpiece crookedly.

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.c) To form teardrop-shaped impressions on the surface of the Tools through the contact of roller burnishing roller and workpiece, as they are for the The best roller burnishing effects are required, the roller burnishing rollers with their Axes inclined to the workpiece axis. This inclination takes place after the appearance, is so not very precise. As a result, the forces hold more opposing each other Roller burnishing rollers balance, but are offset from one another. So you practice apply a torque to the workpiece and bend the workpiece. That in a crooked state The smooth-rolled workpiece remains crooked even after the burn-out.

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.The invention is based on the object of addressing the deficiencies mentioned avoid and not just one surface by roller burnishing cylindrical workpieces very low surface roughness, but also to produce straight-axis workpieces.

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.For this purpose, according to the invention, the workpiece is not clamped, but only held and guided by three roller burnishing rollers, one of which is in itself as is known, at least one can be driven, and of which at least two rollers are arranged so that their axes diverge with the workpiece axis such that they don't cut them. Since the workpiece is not clamped, it can become adjust to the forces acting freely and without constraining forces, so that the tensions, which are carried into the workpiece by roller burnishing, so evenly be distributed that in each cross section of the workpiece the resultant of Longitudinal stress comes to lie in the exact workpiece axis. The inclination the roller burnishing to the workpiece axis causes the workpiece to be fed, while the inclination through the diverging axis as the interface between Workpiece and roller burnishing roller results in a drop shape, which is particularly favorable has proven.

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.The divergent inclination of the roller burnishing roller axis to the workpiece axis for generating the most favorable contact surface between workpiece and roller burnishing roller is known per se. It is also known to set a roller burnishing roller at an angle in order to generate a feed. In a device according to the invention, however, the inclination and the inclination of the roller burnishing roller are superimposed. A device according to the invention is also particularly simple and therefore cheap, since neither special clamping means nor special means for centering the workpieces are required.

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.With the clamping and centering means, however, the corresponding ones also fall Operations continue. It is not necessary to drill center holes on the workpiece or to insert the workpiece into the grain tips or the chuck and then first roll up the roller burnishing rollers. Rather, in a device according to the Invention of the workpiece simply between the diverged roller burnishing rollers placed. This significantly shortens the non-productive times and the operation of the machine considerably simplified. This is particularly effective in automatic roller burnishing machines this simplification is advantageous.

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.It is advantageous if in a device according to the invention at least in the case of a roller burnishing roller, the roller axis is reversed in a manner known per se a swivel axis which is perpendicular to the workpiece axis and which intersects the roller axis and / or in a manner known per se around a workpiece axis at a right angle crossing pivot axis is pivotable.

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.This adjustability of the roller axis enables the roller burnishing device according to the invention both for different materials and for different To make dimensions usable. This will make both the workspace and the field of application of the device increases.

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.The pivot axis crossing the workpiece axis at a right angle can be arranged in the plane of the front end faces of the roller. This arrangement maintains the inclination of the roller burnishing roller when the inclination of the roller burnishing roller is changed and vice versa when both pivot axes intersect, so that the contact surface between roller burnishing roller and workpiece, i.e. H. the drop shape, is retained when the feed is changed and this is retained when the drop shape is changed.

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.Two non-driven, diverging roller burnishing rollers can also so arranged on the head of a rotatable and axially displaceable piston rod be that the resulting roller burnishing force of these two roller burnishing rollers in the Center axis of the piston rod falls. This arrangement results in a special simple, expedient structure of a device according to the invention, because only simple and cheap means for adjusting the roller axis are required. The effective ones Forces are particularly favorable from the piston rod in every position, so at recorded for every tool diameter.

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.The finish rolling rollers may be also j adjusted so that their axes extend parallel to the workpiece axis, so that no thrust force acts on the workpiece. This is desirable, for example, when roller burnishing narrow bearings on shafts, rotors or when roller burnishing against a collar.

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.The drawings show exemplary embodiments of the invention. It shows Fig. 1 a cylindrical workpiece 1 on which the two roller burnishing rollers 2 and 3 rest, the axes of these roller burnishing rollers are inclined to the workpiece axis and form an angle 5, at the bisector 6 of which the axis of the workpiece 1 is set, Fig. 2 den Ground plan for Fig. 1 and the concentric arrangement of the roller burnishing rollers 2, 3 and 4 around the workpiece 1, Figi 3 the roller burnishing roller 2 (or 3 and 4), which is inclined to the workpiece, when the workpiece is driven by the roller burnishing roller 2 ( or 3 and 4) an axial force acts in the direction of arrow 8, which displaces the workpiece, and a force in the direction of arrow 9, which causes the workpiece to rotate.

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.4, 5 show a roller burnishing roller 10, which is mounted in a split pin, the two halves 11, 12 of which are held together by the countersunk screws 13. The bolt 11, 12 is mounted in a bearing housing 14 which is pivoted about an axis 15 in a plane parallel to the workpiece axis and can be fixed by means of the screws 16. The axis 15 is perpendicular to the pivot plane, but intersects with the axis 17 of the bolt 11, 12 and is possible by the front end surface of the smooth roll 10. The pin 11, 12 has an exhaust set 18 and, with the nut 19 in the housing 14 can be clamped.

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.The roller burnishing roller 10 can therefore be pivoted about the axis 17 of the bolt 11, 12 and about the axes 15 , and these pivoting movements can be determined individually with the screws 13 and the nut 19 .

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. 6, 6 ' show the contact surface 26 between the roller burnishing rollers 28 and the workpiece 30. This contact surface is either a rectangle 26 rounded on both sides (FIG. 5) if the axis of the roller burnishing roller 28 is parallel to the workpiece axis, or it has the shape of a teardrop 27 (Fig. 5), depending on whether the roller burnishing rollers 28 and 29 are attached straight or at an angle to the workpiece.

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. 7, 8 show an arrangement in which the two roller burnishing rollers 31 and 32 with axes 33 and 34 that are skewed relative to one another are mounted in a holder 35 which is firmly connected to the piston rod 36 , the end facing away from the roller burnishing rollers the piston rod 36 is secured guide 37 , which moves between the two screws 38 and 39 . The piston rod 36 can be pivoted and fixed about its axis by means of these screws 38 and 39.

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.The cylinder housing 41 and thus the piston rod 36 with the burnishing rollers 31 and 32 are pivoted about the axis 40. The cylinder housing is fastened to the frame of the device by means of the screws 42.

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.The third roller burnishing roller 43 is mounted in a housing 44 and receives its drive via a flexible coupling 45 and shaft 46 from the motor 47. The housing 44 with the roller burnishing roller 43 is pivoted about the axis 48. The housing 44 is fastened to the frame of the device by means of screw 49. The device works as follows: The workpiece 50 is placed in the center punch 51 . The punch tip 51 has previously been brought into such a position that the upper end of the workpiece 50 lies straight in the plane of the rollers 31, 32, 43. The right side of the piston is then subjected to pressurized oil from line 63. The rollers 31, 32 press the workpiece 50 against the continuously rotating roller 43 with the result that the workpiece 50 and the rollers 31, 32 also rotate. The workpiece adjusts itself freely according to the forces acting and is shifted upwards in the feed path. After roller burnishing, the top of the workpiece is removed by hand.

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. 9, 10 show the roller burnishing of a journal 55 of a rotor 54 (electric motor). Here the roller burnishing rollers 56, 57 and 58 are longer than the journal 55. The roller burnishing rollers 56, 57 and 58 and the journal 55 maintain their mutual position during roller burnishing. It is therefore rolled smooth without feed. The adjustment possibilities of the burnishing rollers according to the invention serve to give the rollers 56, 57, 58 such a mutual position that the pin becomes exactly cylindrical after the roller burnishing. The correct surface is achieved by rolling for a fixed time.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Device for roller burnishing of cylindrical or slender conical workpieces by means of three counteracting, disc-shaped, cylindrical roller burnishing rollers which act on the circumference of the workpiece, characterized in that the three roller burnishing rollers, of which at least one can be driven in a manner known per se and of which at least two rollers are arranged so that their axes diverge with the workpiece axis in such a way that they do not intersect the workpiece axis, hold, guide and process the workpiece together and alone.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that at least in one roller burnishing roller (10) the roller axis in a known manner about a pivot axis (17) perpendicular to the workpiece axis and intersecting the roller axis and / or in a manner known per se around a die workpiece axis in the exhaust at right angles intersecting the pivot axis (15) standing pivot is adjustable. 3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the pivot axis (15) crossing the workpiece axis at a distance at right angles lies in the plane of the front face of the roller. 4. Apparatus according to claim 1 to 3, characterized in that two non-driven diverging roller burnishing rollers (31, 32) are arranged on the head of a rotatable and axially displaceable piston rod (36) that the resulting roller burnishing force of these two roller burnishing rollers (31, 32 ) falls into the center axis of the piston rod (36). Documents considered: German Patent No. 738 389; French Patent No. 902 724; U.S. Patent No. 2,757,707; Workshop technology and mechanical engineering, volume 46, issue 6, June 1956, p. 276.