DE2113363B2 - Schlagrollierwerkzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Schlagrollierwerkzeug, bei dem mehrere in einem von einem Werkzeuggehäuse gehaltenen Käfig drehbar gehaltene kegelige Rollen in radialer Richtung verschiebbar sind und sich an der Außenfläche oder Innenfläche eines um die Werkzeugachse drehbaren Kegels abstützen, wobei die Außenfläche oder Innenfläche sich in radialer Richtung erstreckende, einander abwechselnde Erhöhungen und Vertiefungen aufweist und die Rollen mit ihrem Käfig durch eine am Werkzeuggehäuse angebrachte Einrichtung relativ zum Kegel axial verschiebbar sind.

Ein derartiges Werkzeug ist beispielsweise durch die USA.-Patentschrift 3 444 714 bekannt. Gegenüber den früher verwendeten Rollierwerkzeugen wird hierbei durch die angesprochenen Erhöhungen und Vertiefungen ein schlagender Effekt der Rollen beim Arbeiten des Werkzeugs auf die Werkstückoberfläche ausgeübt, wodurch die Wirksamkeit dieses Schlagrollierv. erkzeuges bedeutend erhöht wird. Dieses bekannte Schlagrollierwerkzeug kann jedoch nicht als Expandierwerkzeug verwendet werden, wobei mit einem Anschlag gegen das Werkstück gegen Federdruck gefahren wird. In diesem Fall würde sich nämlich eine Betriebsstellung ergeben, in der sämtliche Rollen gleichzeitig in den Vertiefungen sitzen. Im Betrieb würde dies zu einer Klemmwirkung führe;;. wenn sämtliche Rollen an den geneigten Wänden aus den Vertiefungen ansteigen. Außerdem kann der radiale Abstand der Rollen vom Kegel — mit Ausnahme des für die Erhebungen und Vertiefungen notwendigen Spiels — nicht eingestellt werden.

Durch die USA.-Patentschrift 2 843 918 ist weiterhin ein Rollierwerkzeug bekannt, bei dem die Achsen der Rollen einen Winkel mit der des Dorns einschließen. Dadurch wird erreicht, daß sich die Rollen beim Arbeiten in das Werkstück hineinziehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schlagrollienverkzeur, vorzuschlagen, welches auch während des Werkstückeingriffes als Innen-Rollierwerkzeug expandierbar und als Außen-Rollierwerkzeug kontraktierbar ist.

Dies gelingt gemäß der Erfindung dadurch, daß die Erhöhungen und Vertiefungen so angeordnet sind, daß in allen Drehlagen wenigstens drei Rollen in Berührung mit den Erhöhungen stehen.

Weil in allen Drehlagen wenigstens drei Rollen in Berührung mit den Erhöhungen stehen, wird der beschriebene Klemmeffekt, der bei dem bekannten Schlagrollienverkzeug auftreten würde, vermieden. Vielmehr stehen in jedem Augenblick wenigstens drei Rollen in Druckkontakt mit dem betreffenden Werkstück. Das hierbei aufzubringende Drehmoment bleibt klein. Außerdem ergibt sich, verglichen mit dem bekannten Schlagrollierwerkzeug, ein höherer Glättungseffekt.

In einer einfachsten Ausführungsform besteht das Werkzeug aus sechs Rollen, von denen drei Rollen jederzeit in Druckkontakt mit dem Werkstück stehen, während die drei anderen Rollen teilweise oder vollständig vom Werkstück abgehoben sind, und zwar abhängig von der Position der ersten drei RoI-len auf den Erhöhungen.

Die Anzahl der Rollen kann aber auch größer als sechs gewählt werden. Dabei muß nur sichergestellt werden, daß die Rollen in allen Relativlagen einen Dreipunktkontakt mit dem Werkstück liefern.

Falls die Achsen der Rollen in an sich bekannter Weise einen Winkel mit der des Dorns einschließen, zieht sich das Werkzeug beim Arbeiten selbst in das Werkstück hinein. Dabei bleibt der beschriebene Schlagrolliereffekt voll erhalten.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung mit verschiedenen Anzahlen von Rollen, Vertiefungen und Erhöhungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen Teillängsschnitt durch ein Außen-Schagrollierwerkzeug nach der Erfindung,
F i g. 2 eine schematische Ansicht dieses Werkzeu-

ges. aus der Mch die Lage der Rollen zu den Vertiefungen und Erhöhungen in einem bestimmten Augenblick ergibt.

Fig. 3 eine Schnittansicht ähnlich der Fig. 1 bei einem Innen-Schlagrollierwerkzeug.

F i g. 4 eine Teilansicht entsprechend Fig. 2 bei der Ausführungsform nach F i g. 3.

In F i g. 1 ist ein Außen-Schlagrollierwerkzeug als Ganzes mit Position 10 bezeichnet. Es dient zum Polieren einer äuuern zylindrischen Oberfläche und besitzt einen drehbaren Dorn 12. sich kegelig verjüngende Rollen 14 und einen Käfig mit einem nach innen weisenden Ansatz 17. Alle diese Teile sind mit einem Gehäuse 18 verbunden. Der Dorn wird durch eine Mutter 19 in seiner Lage gehalten, und der Ansatz 17 ist in geeigneter Weise in eine Justiereinrichtung eingesetzt, die nicht dargestellt ist. Das Werkzeug 10 soll in einer Werkzeugmaschine befestigt werden und entweder gedreht oder relativ zum Werkstück je nach dem betreffenden Arbeitsverfahren unbeweglich gehalten werden. Hierzu ist eine Antriebswelle 22 vorgesehen (vgl. F i g. 1).

Die Rollen 14 sind untereinander identisch und werden in einer Vielzahl von Schlitzen im Käfig 16 angeordnet. Diese Schlitze schließen mit der Längsachse des Dorns einen geringen Winkel ein, damit das Werkzeug sich selbst vorwärts arbeitet. Die Innenfläche 13 des Dorns 12, die in F i g. 2 vergrößert dargestellt ist, besitzt rillenförmige Vertiefungen, die durch stehengelassene Teile bzw. Stege voneinander getrennt sind. Auf diese Weise wird die Oberfläche geometrisch in eine erste Vertiefung unterteilt, die sich längs eines ersten begrenzten Tangentenabstandes erstreckt, gefolgt von einem Bogen, der eine Erhöhung ausbildet und sich über einen zweiten, begrenzten Sehnenabstand erstreckt, wiederum gefolgt von einer zweiten Vertiefung, die sich längs dem ersten Sehnenabstand erstreckt, worauf ein anderer Bogen folg*, der sich längs eines dritten Sehnenabstandes erstreckt. Diese Sequenz wird durch den vollen Kreis von 360 wiederholt. Verschiedenen Ausbildungen des Dorns sind möglich. Es wird beispielsweise bei Verwendung von zwölf Rollen nach F i g. 2 ein ähnliches Resultat erzielt, wenn die Dornfläche in einer ähnlichen Sequenz mit jedoch lediglich zwölf Vertiefungen an Stelle der dargestellten achtzehn Vertiefungen unterteilt wird. Der Unterschied liegt bei den beiden Beispielen in der Anzahl der Rollen, die in jedem Augenblick in Berührung mit dem Werkstück stehen. Das sind diejenigen Rollen, die auf den bogenstücken oder Erhöhungen vorgesehen sind. Zum besseren Verständnis der Anordnung nach F i g. 2 wird bei der Rolle mit dem Buchstaben A begonnen, die dort gänzlich innerhalb einer Vertiefung 24 aufgenommen ist. Im Uhrzeigersinn grenzt ein schmaler, gewölbter Abschnitt 25 der inneren Oberfläche des Dorns an, der vorstehend als Erhöhung bezeichnet wurde. Darauf folgt eine zweite Vertiefung 26, ein längerer, gewölbter Abschnitt 27 bzw. Erhöhung 27 und schließlich eine dritte Vertiefung 28. Diese Anordnung, wiederholt sich längs des gesamten gewölbten Teils der inneren Oberfläche des Dorns, so daß eine Vertiefung, ein schmales Bogenstück oder eine Erhöhung, eine weitere Vertiefung, ein größeres Bogenstück oder eine Erhöhung und eine weitere Vertiefung aufeinander folgen.

Es ist ersichtlich, daß sich immer drei Rollen in Vertiefungen, beispielweise den Vertiefungen 24,

26. 28, befinden. Diese Rollen sind als Position A. A' und A" bezeichnet. Zusätzlich ist eine Anzahl von Rollen vorgesehen, die auf den gebogenen Abschnitten oder Erhöhungen der Dorninnenfläche angeordnet sind. Diese Rollen sind als B. B 1, B 2, B 3, B 4 und ß 5 bezeichnet. Ferner gibt es eine andere Klasse von Rollen, die gerade aus einer Vertiefung aufsteigen und beginnen, auf das Werkstück eine Rollierwirkung auszuüben. Diese Rollen sind als C₁

ίο C 1 und Cl bezeichnet. Zu jedem gegebenen Zeitpunkt gibt es wenigstens drei Rollen, beispielsweise Rollen B. die in Berührung mit dem Werkstück stehen und die fernerhin wirksam in Berührung mit einer Erhöhung oder einer gebogenen Innenfläche des Dorns stehen, so daß wenigstens drei Rollen sich innerhalb von Vertiefungen, beispielsweise Vertiefungen 24, 26, 28, befinden, und daß wenigstens drei Rollen aus den Vertiefungen aufsteigen, um das gerade bearbeitete Werkstück zu berühren bzw. darauf einen Walzdruck auszuüben. Diese letzten Rollen sind in F i g. 2 mit C bezeichnet.

In F i g. 3 ist ein Schlagrollierwer'.^zeug zum Polieren einer inneren Zylinderfläche dargestellt, das als Ganzes mit 40 bezeichnet ist. Das Werkzeug besteht aus einem Dorn 42, der von einem Rollenkäfig 44 umgeoen ist, welcher eine Anzahl von Rollen 46 trägt. Der Rollenkäfig ist mit dem Werkzeugkörper 48 in geeigneter Weise verbunden. Eine herkömmliche, nicht dargestellte Justiereinrichtung befindet sich im Gehäuse 49. Das gesamte Werkzeug besitzt eine Montagewelle 50, mit der das Werkzeug entweder rotierend oder fixiert gehalten wird, und zwar unabhängig von der jeweiligen Verwendungsart des Werkzeugs.

Der Dorn 42 ist ein Innendorn, der ähnlich konstruiert ist wie es die Fig. 2 der Anmeldung zeigt. Aus diesem Grunde ist in F i g. 4 lediglich ein vergrößerter Ausschnitt dargestellt worden. Der Hauptunterschied besteht darin, daß die eine Einrichtung als Innenrollierwerkzeug und die andere als Außenrolherwerkzeug ausgebildet ist. Fig.4 zeigt daher nut einen Teil des Dorns 42.

In dieser Figur befinden sich die Rollen 46 in drei Positionen. In der Lage D liegt die Rolle innerhalb einer Vertiefung 52 im Dorn, während die Rolle in der Position E sich an einem eine Erhöhung ausbildenden Teil der äußeren gebogenen Oberfläche des Dorns 42 befindet. Die Rolle in der Position F kommt aus den Vertiefungen des Dorns heraus. In ähnlicher Weise ist die Außenfläche des Dorns in eine Anzahl von Teile unterteilt. Zu Verdeutlichung wurde ein Dorn zur Verwendung mit zwölf Rollen 46 dargestellt. Dort befindet sich eine erste Vertiefung 52, anschließend ein erster gebogene·-, kurzer Teil bzw. eine Erhöhung 54 der Oberfläche des Dorns, darauf eine zweite Vertiefung 56 und schließlich eine gebogene Oberfläche bzw. eine Erhöhung 58, die größei ist als die Erhöhung 54. Diese Sequenz wird längs der gesamten Oberfläche des Dorns wiederholt.

Es gibt viele Kombinationen von Rollen mit Vertiefungen und Erhöhungen, die bei einem Werkzeug nach der Erfindung möglich sind, jedoch nicht sämtliche Kombinationen arbeiten derart, daß stets drei Rollen in Verbindung mit den Stegen stehen. Es gibt keine mathematische Beziehung zwischen der Anzahl der Rollen und der Anzahl der Rillen. Die Anzahl der Rollen bei einem Werkzeug nach der Erfindung

ist durch den Ausdruck 3 η -)- 3 .ν gegeben, wobei η eine ganze Zahl ist und.v eine Zahl der Reihe 0, 3, 6, 9, 12 ... 3 //i ist, wobei m = ganze Zahl ist.

Es gibt fernerhin keine mathematische Gleichung, die die Bogenlänge der Stege zwischen den Rillen wiedergibt. Bei der Konstruktion eines Werkzeugs nach der Erfindung muß daher die ungefähre Anordnung von Vertiefungen, Erhöhungen und Rollen experimentell bestimmt werden. Dabei kann man beispielsweise einen bekannten Dorn zehnfach vergrößert aufzeichnen. Zunächst muß dabei bestimmt werden, wieviele Rollen notwendig sind, um mit dem Dorn zusammenzuarbeiten. Die maximale Anzahl von Rollen einer gegebenen Größe, die verwendet werden kann, wird bevorzugt. Anschließend werden die Vertiefungen und Erhöhungen auf der Zeichnung der Dornoberfläche festgelegt.

Im einfachsten Fall werden sechs Rollen mit drei Vertiefungen in der Dornflächc verwendet, wobei die Erhöhungen zwischen den Vertiefungen untereinander dieselbe Bogenlänge besitzen. Hierbei stehen in der meisten Zeit drei Rollen in Berührung mit den Erhöhungen und dem Werkstück, während drei Rollen in den Vertiefungen liegen, außer bei einem seht kleinen Drehwinkel, der bei etwa 0,03 Bogensekunden liegt, wenn alle sechs Rollen in Berührung mit dem Werkstück stehen und auf den Erhöhungen Hegen.

Falls mehr als sechs Rollen verwendet werden, sollen jeweils zwei Sätze von drei, vier oder fünf Rollen verwendet werden.

Allgemein kann gesagt werden, daß — mit Ausnähme der Mindestzahl von sechs Rollen — niemals weniger als ein Drittel oder mehr als zwei Drittel der Rollen in Berührung mit den Erhöhungen und dem Werkstück stehen sollen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Schlagrollierwerkzeug, bei dem mehrere in einem von einem Werkzeuggehäuse gehaltenen Käfig drehbar gehaltene kegelige Rollen in radialer Richtung verschiebbar sind und sich an der Außenfläche oder Innenfläche eines um die Werkzeugachse drehbaren Kegels abstützen, wobei die Außenfläche oder Innenfläche sich in radialer Richtung erstreckende einander abwechselnde Erhöhungen und Vertiefungen aufweist und die Rollen mit ihrem Käfig durch eine am Werkzeuggehäuse angebrachte Einrichtung relativ zum Kegel axial verschiebbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhöhungen (25, 27 bzw. 58) und Vertiefungen (24, 26, 28 bzw. 52, 56) so angeordnet sind, daß in allen Drehlagen wenigstens drei Rollen (14, 16) in Berührung mit len Erhöhungen stehen.

2. Schlagrollierwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bogenlängen der Erhöhungen (25, 27 bzw. 54) an den beiden Seiten jeder Vertiefung (24, 26, 28 bzw. 52, 56) voneinander verschieden sind.

3. Schlagrollienverkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sechs Rollen (14, 46), drei Vertiefungen (24, 26, 28 bzw. 52, 56) und drei Erhöhungen (25, 27 bzw. 54) vorgesehen sind

4. Schlagrollierwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß neun Rollen (14, 46), zwölf Vertiefungen (24, 26, 28 bzw. 52, 56) und zwölf Erhöhungen (25,17 bzw. 54) vorgesehen sind.

5. Schlagrollierwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwölf Rollen (14, 46), zwölf Vertiefungen (24, 26, 28 bzw. 52, 56) und zwölf Erhöhungen (25, 27 bzw. 54) vorgesehen sind.

6. Schlagrollierwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß fünfzehn Rollen (14, 46), viemndzwanzig Vertiefungen (24, 26, 28 bzw. 52, 56) und viemndzwanzig Erhöhungen (25, 27 bzw. 54) vorgesehen sind.

7. Schlagrollierwerkzeug nach Anspruch 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die Achsen der Rollen (14, 46) einen Winkel mit der des Dorns einschließen.