DE1752703A1

DE1752703A1 - Einstellbarer dynamischer Glattwalzkopf

Info

Publication number: DE1752703A1
Application number: DE19681752703
Authority: DE
Inventors: Jaroslav Dipl-Ing Koznar
Original assignee: Naradi N P
Current assignee: Naradi N P
Priority date: 1967-07-13
Filing date: 1968-07-04
Publication date: 1971-05-19
Also published as: US3517533A; GB1225645A; FR1582181A

Description

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PATENTANWALT "|_# 7. I968

Anw.-Akte: 75/98

PATENTANMELDUNG

Anmelder: Naradi, narodni podnik, Praha

Titel: Einstellbarer dynamischer Glattwalzkopf

Die Erfindung betrifft einen einstellbaren dynamischen Glattwalzkopf zur Verfestigung und spanlosen Fertigbearbeitung von zylindrischen Bohrungen und Außenflächen, der in Kombination mit Bauelementen der bekannten statischen Glattwalzköpfe bisher aufgetretene Mängel beseitigt.

Die bisher bekannten dynamischen Glattwalzköpfe nützen mehr oder weniger die Vorteile aus, die durch die hochproduktive Methode des dynamischen Glattwalzens entstehen. Dabei erteilt bekanntlich ein Nocken dem Verformungskörper unterbrochene Kraftimpulse, wodurch eine hohe Genauigkeit der geometrischen Form eine minimale Rauhigkeit der geformten Fläche und eine

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bedeutende Verfestigung der Oberflächenschichten erreicht wird. Solche Einrichtungen haben jedoch den Nachteil, daß sie in einen kontinuierlichen Bereich nicht fein einstellbar sind und daß ihre Verformungskörper während des FormingsVorganges durch ein Kräftepaar belastet werden, wobei das Gleichgewicht der Kräfte durch eine dritte, auf einem Arm wirkende Kraft erzeugt wird, wodurch eine Beschädigung der Oberfläche entsteht, die im vorherigen Arbeitsgang bereits geformt wurde.

Die Erfindung besteht darin, daß auf einem kegelförmigen Innenbzw. Außennocken, dessen Querschnitt einem regelmäßigen Vieleck ähnlich ist, in zwei Reihen viereckiger öffnungen auf dem vorderen Ende eines Käfige Verformungskörper in Längsrichtung gelagert sind, wogegen der hintere Käfigteil, der im einen Ansatz erweitert ist, mit dem Kopfkörper durch ein axiales oder radiales Wälzlager verbunden ist, das gegen den Körper durch ein vorderes, und gegen den Käfig durch ein rückwärtiges federndes Element abgefedert ist. Eine weitere wichtige Charakteristik der Erfindung besteht darin, daß die gegenseitige Lage des Käfigs und des Nockens durch ein im Körper angeordnetes Gewinde einstellbar ist, und zwar entweder mit Hilfe einer Einstellmutter oder durch den Nocken selbst.

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Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, die oben beschriebenen Nachteile der bisherigen dynamischen Glattwalzköpfe dadurch zu beseitigen, daß dem Nocken die Form eines Kegels gegeben wird, dessen Arbeitsflächen in Bezug auf die Längsachse des Werkzeuges eine Neigung entsprechend einem kleinen Winkel, vorzugsweise 20°, haben und daß dieser feste Nocken mit zylindrischen Verformungskörpern umgeben ist. Deren Lage, die durch die gewünschte Abmessung der geformten zylindrischen Fläche - sowohl einer Innen- als auch einer Außenfläche - gegeben ist, kann durch axiale Verschiebung auf den Arbeitsflächen des kegelförmigen Nockens fein und kontinuierlich eingestellt werden. Durch den Umstand, daß die Achsen der zylindrischen Verformungskörper zur Hauptachse des ganzen Werkzeuges um einen genau gewählten Winkel geneigt sind, verläuft der Verformungsvorgang außerordentlich günstig. Diese kleine erfindungsgemäße Neigung der Verformungskörper gewährleistet eine einwandfreie Volumenverformung auf ihrer ganzen Länge, wobei auf die Körper eine stetige Belastung einwirkt. Die Vorteile dieser Lösung beruhen in der Verbindung der hohen Produktivität vom dynamischen Köpfen mit der Möglichkeit einer feinen und kontinuierlichen Einstellung, welche den stati^hen Köpfen eigen ist. Dabei ist die Bauart devS erfindungsgemaBon Kopfes technologisch einfach und zur Anwendung von normalisierten Rollen eingerichtet. Die

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erste Rollenreihe erteilt der Oberfläche das gewünschte genaue Profil, während die zweite Reihe es beendet, wobei ein hervorragender Grad an Formgenauigkeit und Feinheit der Oberfläche erreicht wird. Die Rauhigkeit beträgt weniger als 0,05 u. Die erfindungsgemäßen Köpfe können auf üblichen Werkzeugmaschinen unter Benützung der maschninellen Drehbewegung und des Maschinen- bzw. Handvorschubes angewendet werden.

Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel vereinfacht und schematisch dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Gesamtansicht eines Glattwalzkopfes für zylindrische Bohrungen in teilweisem Längsschnitt,

Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie A-A der Fig. 1

Fig. 3 eine Ansicht auf den Glattwalzkopf für zylindrische Außenflächen mit teilweisem Längsschnitt und

Fig. 4 einen Querschnitt entlang der Linie B-B der Fig. 3 im größeren Maßstab.

In den Körper 1 des Glattwalzkopfes, der auf einer Seite mit einem Spanndorn 1b versehen ist, greift auf der anderen Seite

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gleichachsig ein kegelförmiger fester Nocken 2 ein. Er bildet in Bezug auf das Werkstück einen Innennocken, dessen Querschnitt einem regelmäßigen Vieleck von gerader Anzahl der Seiten ähnlich ist, wobei die geradzahligen, d. h. die nicht wirksamen Seiten, geradlinig sind und die ungeradzähligen, d. h. die wirksamen Seiten,die Form einer konzentrischen Kreislinie haben. Dieser Nocken 2 ist mit dem Körper 1 axial durch eine in der Stirnbohrung des Körpers angeordnete Längsschraube 3 verbunden, und gegen Drehung durch einen Keil 2a gesichert, Der Keil ist in die Längsnute der Stirnbohrung des Körpers 1 eingepaßt. Auf der kegelförmigen Oberfläche des Nockens 2 sind in zwei Reihen von rechteckigen öffnungen in dem vorderen Ende des Käfigs 5 in der Längsrichtung Verformungskörper 4 gelagert, der hintere Teil des Käfigs 5 ist mit einem Ansatz 5a versehen, auf welchem sich der hintere Gleitring 6 abstützt. Zwischen diesem hinteren Gleitring 6 und einem vorderen Gleitring 7 befindet sich eine Druckfeder 8. Der vordere Gleitring 7 stützt sich auf die innere Stirn des Gehäuses 9, welches durch das Gewinde 9a mit der Einstellmutter 10 fest zusammengeschraubt ist. Die Lage der Einstellmutter 10 und dadurch auch das Gehäuse 9 ist in Bezug auf den Nocken 2 mittels des Gewindes 1a auf dem Körper 1 verschiebbar. Ein Ring 11, der dem Körper 1 frei umschließt, ist axial verschiebbar und mit einer Schraube

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versehen, die radiä. angeordnet ist und in eine Nute 1c im Körper 1 eingreift. Der Ring 11 ist infolge der Befestigung durch die Schraube 12 nicht drehbar. Außerdem ist der Ring auf seiner äußeren Fläche mit Strichen zur Einstellung der MutterjiO versehen, die ebenfalls einen Strich trägt. Neben dem Ring 11 ist eine Sicherungsmutter 13 angeordnet, die dazu bestimmt ist, den Ring 11 mit der Einstellmutter 10 in der eingestellten Lage zu befestigen. Zwischen den Stirnflächen des Ansatzes 5a am Käfig 5 und der Einstellmutter 10 ist eine Gummiunterlage 15 und ein Axial-Wälzlager 14 angeordnet, welches den Käfig 5 mittels der Einstellmutter 10 mit dem Körper 1 verbindet. Bei Drehung des Nockens 2 drehen sich auf seiner Oberfläche auch die Yerformungskörper 4_t die zur Achse des Nockens 2 um einen Einstellwinkel, am besten 20°, geneigt sind; ihre Achsen sind allerdings mit den anliegenden kleinen Flächen der kegelförmigen Oberfläche des Nockens 2 parallel.

Die Bewegung der Yerformungskörper 4 setzt sich aus zwei schnell wechselnden Bewegungskombinationen zusammen:

a) Drehung des Nockens 2 (zusammen mit dem Käfig 5)_f die von der Drehung der Maschinenspindel herbeigeführt und durch den Körper 1 weitergeleitet wird, bewirkt eine radiale

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Bewegung der Verformungskörper 4 von dem Scheitel auf der kegelförmigen Oberfläche des Nockens 2 weg und die so zusammengesetzte Bewegung wird mit der axialen Bewegung des Nockens 2 kombiniert, welche durch den Werkzeugvorschub in dem Werkstück 16 entsteht. Dadurch erfolgt ein Abwälzen auf dem Umfange, wobei vorübergehend Kraft aufgespeichert wird, die eine axiale Bewegung des Käfigs 5 und der Verformungskörper 4 mittels der Gummiunterlage 15 hervorruft, welche daher als Hauptglied der Aufspeicherung beim ungeradzähligen Durchgang des Nockens 2 durch das Werkstück 16 wirkt, als die Verformungskörper 4 die Arbeitsbewegung durchführen, durch welche ihr dynamischer und statischer Druck auf das Werkstück hervorgerufen wird.

b) Sobald die Verformungskörper 4 das Abwälzen auf den Umfang des runden Nockenteiles beendet haben, hört ihr radiales Andrücken auf die Oberfläche des Werkstückes auf, weil sie auf die ebene Fläche der kegelförmigen Oberfläche des Nockens 2, also in die Nähe der Nockenachse gelangen. Infolge dieser Entlastung wird die in der Gummiunterlage 15 aufgespeicherte Energie bewirken, ^u.L '.·.., y.j.g 5 und die Verformungskörper 4 sich axial in dar Vorschubriohtung des ganzen Werkzeuges verschieben und dadurch ihre Verspätung, die durch ihr Andrücken auf das Werkstück entstand, nachholen.

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Bei geradzahligem Durchgang des Kopfes (in der Richtung vom Werkstück naoh außen), verspätet sich die Bewegung des Käfigs 5 und der Verformungskörper 4 - dank der Feder 8 die als Rückschlag-Speicherglied wirkt - dermaßen, daß ein glatter Durchgang der Rollen 4 durch die bereits fertige Bohrung gewährleistet ist.

Auf dem vorderen erweiterten zylindrischen Körperteil 1' des Kopfes für Glattwalzen von zylindrischen Außenflächen, in welchem ein Hohlraum für ein stangenförmiges Werkstück 16* angeordnet und dessen anderes Ende als Spanndorn 1b* ausgebildet ist, wird ein Außennocken 2' vorgeshen. Dessen Querschnitt ist einem inneren regelmäßgen Vieleck ähnlich und stellt eine negative Analogie der oben beschriebenen Form des Innennockens 2 mit der Abweichun^f^aß auch die geradzahligen (nicht wirksamen) Seiten die Form eines Kreisabschnittes, jedoch von kleineren Halbmesser, haben. Der Nocken 2* ist mit dem Kfrpr 1* durch ein Innengewinde 2b¹ in dem erweiterten hinteren Teil seiner Durohgangsbohrung verbunden. Auf der kegelförmigen Innenfläche des Nockens 2' sind auf dem vorderen Ende des Käfigs 5' in einer Reihe oder in zwei Reihen rechteokige Offnungen zur Aufnahme der Verformungskörper 4¹ in Längsriohtung angeordnet. Der hintere Teil des Käfigs J¹ ist in einen Ansatz 5a¹ erweitert, auf weloktn

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sich der vordere federnde, z.B. aus Gummi hergestellte Ring 8' stützt, der auf der anderen Seite auf einen Radial-Wälzlager 14' sitzt. Ein hinterer federnder Ring 15' liegt an der rückwärtigen Seite des Lagers 14' an, wobei die beiden Ringe 8', 15¹ den rückwärtigen Teil des Käfigs 5' hinter dem Ansatz 5a' umschließen, wo der rückwärtige federnde Ring 15' durch eine ringförmige Unterlage 3¹ und einen Sicherungsring 7^f festgehalten wird, der den Käfig 5' gleichzeitig gegen eine axiale Verschiebung gegenüber dem Körper V sichert. Das Lager 14' verbindet den Käfig 5' mit dem Körper 1', in dessen erweiterten Teil das Lager durch einen vorderen Sicherungsring 6' ebenfalls gegen axiale Bewegung in Bezug auf den Körper 1' gesichert ist. Der Nocken 2' ist duroh das Gewinde IaVnIt dem Körper 1' verbunden. Die Lage des Nockens 2' ist duroh dieses Gewinde 1a' auf den Körper V einstellbar. Ein Ring 11^f, der dem erweiterten Teil des Körpers V frei umschließt und mit einer radial angeordneten Sicherungsschraube 12^f versehen iet_r igt in axialer Richtung verschiebbar, aber bei angezogener Sohraubs 12' gegen Verdrehung gesichert. Außerdem befindet sich auf seiner Außenfläche ein Strich stur Binsteilung des Nockens 2', der eeineraeits ebenfalls alt Strichen Tereehen xb'z. Zur gegenseitigen Befestigung des d des Nookes 2' in der eingteteliUan Lege dient

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Die Arbeitsweise dieser zweiten erfindungsgemäßen Ausführung des Glattwalzkopfes ist analog zu der ersten Ausführung mit dem Unterschied, daß die radiale Bewegungsrichtung der Verformungskörper 4* umgekehrt ist, nachdem die Arbeitsphase dieser Bewegung zur Längsachse des Werkstüokes 16' gerichtet ist, wogegen die Arbeitsphase bei der ersten Ausführung die Richtung von der Längsachse des Werkstückes nach außen hatte. Sie axiale Bewegung des Nockens 2' wird hier durch den Vorschub des Werkstückes 16* in das Werkzeug heryorgerufen. Ba sich die Verformungskörper 4' in der zweiten d.h. unwirksamen Arbeitsphase auf den runden, tieferen, kleinen Flächen der regelmäßig gegliederten kegelförmigen Innenfläche des Nockens 2* befinden, die in ihrem Querschnitt einen kleineren Halbmesser haben, hört das Andrücken der Verformungskörper 4' auf die Oberfläche des Werkstückes 16* auf, weil sie in diesem Augenblick τοη der gemeinsamen Achse des Nockens 2* und des Werkstückes 16' mehr entfernt sind. Biese Entlastung bewirkt, daß die gespeicherte Energie in dem vorderen federnden Ring 8', der das Hauptglied der Aufspeicherung darstellt, beim Einschieben des Werkstückes 16' in das Werkzeug den Käfig 5^f samt den Verformungskörper 4* in der Vorsohubrichtung des gansen Werkzeuges Yeraohiebt, wobei sich das beispielweise unbeweglich· Werkstück 16' in das Werkzeug β. ^:a,&:,:\,.v it '-kr f\.. >■;; ' ..·. «er Fe-^r S entspricht hier der

rückwärtige federnde Ring 15', nachdem derselbe beim Herausschieben des Werkstückes 16' aus dem Werkzeug ebenfalls als ein Hückspeicherungsglied wirkt.

In beiden Fällen hat es auf die Arbeitsweise des Werkzeuges keinen Einfluß, wenn anstatt der Drehung des Glattwalzkopfes um das unbewegliche Werkstück sich das Werkstück um den unbeweglichen Glattwalzkopf dreht.

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Claims

PATENTANWALT 1. 7. 1968

Anw.-Akte: 75/98 - I -

PATENTANSPRÜCHE ;

einstellbarer dynamischer Glattwalzkopf zur Verfestigung - und genauerer Fertigbearbeitung τοη zylindrischen Bohrungen und Außenflächen dadurch geke nnze lehnet, daß an einen kegelförmigen Innen- oder Außennocken (2, 2), dessen Querschnitt einem regelmäßigen Vieleck ähnlich ist, im viereckigen öffnungen auf dem vorderen Ende eines Käfigs (5, 5¹) Verformungskörper (4, 4') in der Richtung der Längsachse gelagert sind, während der rückwärtige Teil des Käfigs (5, 5'), der in einen Ansatz (5a, 5a¹) erweitert ist, mit dem Körper (1, 1') des Kopfes durch ein Axial- oder Radial-Wälzlager (14, 14¹) verbunden ist, wobei dieses Lager gegen den Körper (1, 1¹) durch ein vorderes federndes Element (8, 8¹) und gegen den Käfig (5, 5') durch ein rückwärtiges federndes Element (15, 15') abgefedert ist, und die gegenseitige Lage des Käfigs (5, 5') und des Nockens (2, 2^f) durch das Gewinde (1a, 1a¹) auf dem Körper (1, V) einstellbar ist, und zwar entweder mittels einer Einstellmutter (10) oder durch den Nocken (2¹) selbst.

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2. Ein einstellbarer dynamischer Glattwalzkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellmutter (10) durch das Gewinde (9a) mit dem Gehäuse (9) verbunden ist, welches einerseits den rückwärtigen Teil des Käfigs (5) und andererseits eine auf diesem Teil befindliche Druckfeder (8) umschließt, welche Druckfeder sich mittels des vorderen Gleitringes (7) auf die Innen- Stirnfläche des Gehäuses (9) stützt, wobei für eine feste und genaue Einstellung der gewünschten Lage des Käfigs (5) hinter der Einstellmutter (10) einerseits ein axial verschiebbarer Ring (11) angeordnet ist, welcher den Körper frei umschließt und mit einer radialen Befestigungsschraube (12) versehen ist, die in eine axiale Nute (1c) im Körper (1) eingreift, andererseits sich hinter den besagten Ring (11) eine Sicherungsmutter (13) befindet, während der Querschnittsumfang des Nockens (2) abwechselnd konzentrische Kreisabschnitte und gerade Strecken bildet.
3. Ein einstellbarer dynamischer Glattwalzkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außennocken (2·), der sowohl das Werkstück (I6^f) als auch den Körper (V) umschließt, durch das Gewinde (1a¹) auf dem besagten Körper (1¹) axial verstellbar ist, wobei hinter dem Nocken (2¹)

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einerseits ein axial verschiebbarer Ring (11') angeordnet ist, welcher den Körper (V) frei umschließt und mit einer radialen, in die axiale Nut (1c¹) eingreifende Befestigungsschraube (12¹) versehen ist und andererseits eine Sicherungsmutter 03') angeordnet ist, wobei der Querschnittsumfang des Außennockens (2¹) abwechselnd konzentrische und nicht konzentrische Kreisabschnitte von kleinerem Halbmesser bildet.

Patentanwalt

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