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Glättwalzkopf für Bohrungen Die Erfindung betrifft einen Glättwalzkopf
für Bohrungen mit mehreren mit Abstand am Umfang des Kopfes angeordneten Rollen,
die unabhängig voneinander radial zum Walzkopf nachgiebig gelagert sind.
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Derartige Walzköpfe dienen zur Hochglanzbearbeitung von Bohrungen;
zur Erzeugung eines gleichförmigen Anpreßdruckes sämtlicher Rollen, beispielsweise
bei der Bearbeitung geringfügig unrunder Bohrungen, sind die Rollen unabhängig voneinander
radial zum Walzkopf nachgiebig gelagert.
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Bei den bekannten Walzköpfen der eingangs erwähnten Art stehen die
Rollen senkrecht zur Vorschubrichtung des Walzkopfes in der Bohrung, so daß zur
Durchführung der Oberflächenbearbeitung hohe axiale Schubkräfte erforderlich sind.
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Bei einer weiteren bekannten Glättwalzvorrichtung zur Bearbeitung
von Werkstückaußenflächen sind die Walzrollen zur Erzeugung einer Vorschubkraft
schräg zur Vorschubrichtung angestellt. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß der
optimale Anstellwinkel von der Größe der zu bearbeitenden Bohrung, der Arbeitsgeschwindigkeit
und anderen Faktoren abhängt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Glättwalzkopf zu schaffen,
bei dem die Vorschubkräfte durch veränderliche Einstellbarkeit des Schwenkwinkels
der Rollen regulierbar sind.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur gleichzeitigen
Einstellbarkeit der Neigung der Rollen gegenüber der Drehachse des Walzkopfes in
einer Tangentialebene der zu bearbeitenden Bohrung dieser in an sich bekannter Weise
zwei relativ zueinander um seine Achse verstellbare Tragkörper aufweist und daß
jede Rolle sowohl am einen wie auch am anderen Tragkörper nachgiebig gelagert ist.
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Die gemeinsame und gleichzeitige, veränderliche Einstellbarkeit des
Anstellwinkels der Rollen ist zwar an sich bekannt, dabei handelt es sich jedoch
um einen Gewindewalzkopf, bei dem die Gewindewalzen nicht nachgiebig gelagert sind
und der Anstellwinkel der Gewindewalzen veränderlich ist, um Gewinde unterschiedlicher
Steigung herstellen zu können.
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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann durch Verstellung der beiden
Tragkörper relativ zueinander der Schwenkwinkel der Rollen in einer Tangentialebene
der zu bearbeitenden Zylinderfläche auf den optimalen Anstellwinkel eingestellt
werden. Infolgedessen lassen sich die Vorschubkräfte auf den jeweils günstigsten
Wert einstellen, und der erfindungsgemäße Glättwalzkopf zeichnet sich auch bei Bearbeitung
von Bohrungen unterschiedlichen Durchmessers und über einen weiten Bereich von Arbeitsgeschwindigkeiten
durch eine gleichmäßig gute Glättwalzwirkung aus. Darüber hinaus stellt die an sich
bekannte getrennte nachgiebige Lagerung sämtlicher Rollen auch bei geringfügigen
Abweichungen des Bohrungsdurchmessers, beispielsweise bei einer geringfügig ovalen
Bohrung, einen gleichförmigen Walzdruck an sämtlichen Rollen sicher.
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Zur nachgiebigen Lagerung der Rollen ist in vorteilhafter Weise jede
Rolle zwischen zwei in jeweils einem Tragkörper sitzenden, druckmittelbetätigbaren,
radial verschiebbaren Kolben gelagert. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung kann
jede Rolle an Wellenstummeln befestigt sein, die in selbstausrichtenden Gleitlagern
gelagert sind. Dabei kann jedes Lager eine Lagerhalbschale mit einer halbkugelförmigen
Außenfläche aufweisen, in der ein entsprechend geformter Teil am äußeren Ende des
Kolbens sitzt. Vorzugsweise sind am Walzkopf in an sich bekannter Weise drei Rollen
mit gleichen Umfangsabständen angeordnet.
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Die Erfindung wird nunmehr an Hand der Zeichnungen beispielsweise
erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen Axialschnitt durch den Glättwalzkopf und F i
g. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II der Fig.1.
Der Glättwalzkopf
enthält einen Antriebsschaft 1
und einen an einem Ende des Schaftes befestigten
Hauptteil 2. Der Hauptteil 2 besteht aus zwei zylindrischen Tragkörpern
20 und 22, die relativ zueinander verstellbar sind und in der eingestellten
Lage mittels dreier, mit gleichen Winkelabständen angeordneter Schrauben 23 zusammengeklemmt
werden, wobei ein mittlerer Zentrierbund 24 auf dem Tragkörper 22 in eine entsprechende
Ausnehmung 25 in dem Tragkörper 20 eingreift. Die Schrauben 23 werden
in den Tragkörper 20 eingeschraubt und erstrecken sich durch drei bogenförmige Schlitze
26 in dem Tragkörper 22 hindurch, so daß die beiden Tragkörper innerhalb des durch
die Länge der Schlitze 26 festgelegten Verstellbereichs in jeder beliebigen Winkellage
zusammengeklemmt werden können. Der Tragkörper 20 ist mittels Schrauben an dem Schaft
1 befestigt. Jeder Tragkörper 20 bzw. 22 weist drei Zylinderbohrungen
4 bzw. 5 auf, wobei die Bohrungen jeweils mit gleichen Winkelabständen über den
Umfang des Tragkörpers verteilt sind und ihre Mittellinien jeweils in einer gemeinsamen,
senkrecht auf der Walzkopfachse stehenden Ebene liegen. Alle sechs Bohrungen 4,
5 sind an ihren inneren Endabschnitten mit einer mittleren Hydraulikkammer 6 verbunden,
die an ihrem einen Ende durch eine auf den Tragkörper 22 aufgeschraubte Endplatte
8 abgedichtet und an ihrem anderen Ende an eine Hydraulikspeiseleitung 7 angeschlossen
ist, die mittig durch den Schaft 1 hindurchführt.
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In jeder Bohrung 4 bzw. 5 ist ein druckmittelbetätigbarer Kolben 9
bzw.10 verschiebbar angeordnet, wobei in einer Ringnut des Kolbens ein O-Ring 12
sitzt, der mit der Wand der entsprechenden Bohrung dichtend zusammenarbeitet, Zwischen
jedem Kolbenpaar 9, 10 ist eine Walzrolle 13 mit einstückig angeformten Wellenstummeln
14 drehbar gelagert, wobei die Wellenstummel 14 in Gleitlagern 27 laufen, die an
den äußeren Enden der Kolben gelagert sind. An den inneren Enden der Wellenstummel
14 ist jede Rolle 13 mit einer Anschlagschulter 19 versehen, die die Rolle zwischen
den Gleitlagern 27 in Axialrichtung festlegen.
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Die Gleitlager enthalten Lagerhalbschalen, die eine halbkugelförmige
Außenfläche 28 aufweisen. An den äußeren Enden der Kolben 9 bzw. 10 sind
entsprechende halbkugelförmige Sitze 29 angeordnet, in denen die Lagerschalen sitzen
und durch mittlere Stifte 30 festgestellt werden. Die Stifte 30 verhindern,
daß sich die Lagerschalen gemeinsam mit den Wellenstummeln 14 verdrehen. Die Stifte
30 sind fest an den Kolben 9, 10 angebracht und greifen mit Spielin Ausnehmungen
31 in den Gleitlagern 27 ein, um eine Selbstausrichtung der Gleitlager zu ermöglichen.
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Jede Rolle wird auf dem entsprechenden Kolbenpaar 9, 10 durch
Federschellen 32 gehalten, die in Endnuten in den Wellenstummeln 14 liegen und nach
innen gebogene untere Enden 33 aufweisen, welche in entsprechende Ausnehmungen 34
in den Kolben einhaken. Die Ausnehmungen 34 sind derart ausgebildet, daß die Federschellen
32 von den Wänden der Bohrungen 4 bzw. 5 auf Abstand gehalten sind.
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Zur gleichzeitigen, gemeinsamen Einstellung der Neigung der Rollen
13 werden die Schrauben 23 gelöst und die Tragkörper 20 und 22 gegeneinander
verdreht, so daß sich die Mittellinien der Zylinderbohrungen 4 und 5 in Umfangsrichtung
des Walzkopfes gegeneinander verstellen. Wenn die erwünschte Einstellung des Neigungswinkels
der Rollen erreicht worden ist, werden die Tragkörper 20 und 22 durch Anziehen der
Schrauben 23 fest zusammengeklemmt.
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Eine Winkelverstellung zwischen den beiden Tragkörpern 20 und 22 bewirkt
eine Relativbewegung zwischen den beiden Kolben 9 und 10 und zwischen den entsprechenden
Gleitlagern 27 in Tangentialrichtung. Da diese Bewegung nicht geradlinig, sondern
bogenförmig ist, findet eine Relativbewegung um drei senkrecht aufeinander stehenden
Achsen statt, die von den selbstausrichtenden Gleitlagern 27 und durch Verschiebung
der Wellenstummeln 14 in den Lagern 27 aufgenommen wird.
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Im Betrieb wird der Glättwalzkopf an einem Ende der zu bearbeitenden
Bohrung angeordnet, und über die Zufuhrleitung 7 wird eine Druckflüssigkeit in die
Hydraulikkammer 6 eingeführt, wodurch die Walzrollen 13 unabhängig voneinander auf
der Innenwandung der zu bearbeitenden Bohrung in Anlage kommen. Der Walzkopf wird
durch den Schaft 1 gedreht und durch die zu bearbeitende Bohrung geführt, so daß
die gesamte Innenfläche der Bohrung gewalzt und geglättet wird, wobei die Vorschubbewegung
des Walzkopfes durch den Anstellwinkel jeder Rolle 13 verursacht oder wenigstens
unterstützt wird. Jedes Kolbenpaar 9, 10 kann mit der zugeordneten Rolle
13 unabhängig von den anderen beiden Kolbenpaaren und dem Hauptteil 2 radial zum
Walzkopf verschoben werden. Durch die nachgiebige Lagerung der Rollen paßt sich
der Walzkopf selbsttätig an leicht ovale oder unrunde Bohrungen an, ohne daß der
Anpreßdruck der Rollen geändert wird. Dieser ist lediglich von dem Druck in der
Hydraulikkammer 6
abhängig. Durch geeignete Wahl des Neigungswinkels der Rollen
in Abhängigkeit von der Arbeitsgeschwindigkeit, dem Durchmesser der zu bearbeitenden
Bohrung und anderen Faktoren läßt sieh der erfindungsgemäße Walzkopf auf die jeweils
günstigsten Vorschubkräfte einstellen, wobei die Schräganstellung der Rollen eine
gleichbleibend gute Oberflächenbearbeitung der Bohrung ermöglicht.