DE2113363C3 - Werkzeug zum Glätten zylindrischer Werkstückoberflächen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 (gemäß US-PS 34 44 714 und 20 69 099).

Ein derartiges Werkzeug ist beispielsweise durch die US-PS 34 44 714 bekannt. Gegenüber den Glattwalzwerkzeugen wird hierbei durch die Erhöhungen und Vertiefungen ein schlagender Effekt der Rollen beim Arbeiten des Werkzeugs auf die Werkstückoberfläche ausgeübt. Dieses bekannte Schlagglättwerkzeug kann jedoch nicht wie ein Glattwalzwerkzeug 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 führen, wenn sämtliche Rollen an den geneigten Wänden aus den Vertiefungen ansteigen.

Durch die US- PS 28 43 918 ist ein Glattwalzwerkzeug

bekannt, bei dem die Achsen der Rollen einen Winkel mit der des Kegels einschließen. Dadurch wird erreicht, daß sich die Rollen beim Arbeiten in das Werkstück hineinziehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Werkzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 vorzuschlagen, welches auch während des Werkstückeingriffes als Innen-Glätlwerkzeug expandiert)^' und als Außen-Glättwerkzeug kontraktierbar ist und dennoch ein Verklemmen der Rollen bei größeren Durchmesser-Toleranzen des Werkstückrohlings vermeidet und zur besseren Schlagwirkung eine größere Rillentiefe zuläßt

Dies gelingt gemäß der Erfindung durch ein Werkzeug der im Anspruch 1 gekennzeichneten Art

Weil in allen Drehlagen wenigstens drei Rollen in Berührung mit den Erhöhungen stehen, wird der beschriebene Klemmeffekt, der bei dem bekannten Schlagglättwerkzeug 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 Schlagglättwerkzeug, ein höherer Glättungseffekt

In einer einfachster¹, 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 We.-kstück abgehoben sind, und zwar abhängig von der Position der ersten drei Rollen 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 Kegels einschließen, zieht sich das Werkzeug beim Arbeiten selbst in das Werkstück hinein. Dabei bleibt der beschriebene Schlageffekt 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 erläutert Es zeigt

Fi g. 1 einen Teillängsschnitt durch ein Außen-Glättwerkzeug nach der Erfindung,

F i g. 2 eine schematische Ansicht dieses Werkzeuges, aus der sich 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-Glättwerkzeug,

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

In F i g. 1 ist ein Außen-Glättwerkzeug als Ganzes mit 10 bezeichnet Es dient zum Glätten einer äußeren zylindrischen Oberfläche und besitzt einen drehbaren Kegel 12, sich kegelig verjüngende Rollen 14 und einen Käfig 16 mit einem nach innen weisenden Ansatz 17. Alle diese Teile sind mit einem Gehäuse 18 verbunden. Der Kegel wird durch eine Mutter 19 in seiner Lage gehalten, und der Ansatz 17 ist in eine Justiereinrichtung eingesetzt, die nicht dargestellt ist. Das Werkzeug Ii/ soll in einer Werkzeugmaschine befestigt und entweder gedreht oder relativ zum Werkstück ie nach dem

betreffenden Arbeitsverfahren unbeweglich gehalten werden. Hierzu ist eine Antriebswelle 22 vorgesehen (VgL F ig. IX

Die Rollen 14 sind untereinander identisch und in einer Vielzahl von Schlitzen im Käfig 16 angeordnet. Diese Schlitze schließen mit der Längsachse des Kegels einen geringen Winkel ein, damit das Werkzeug sich selbst vorwärts arbeitet Die Kegelfläche 13 des Kegels 12, die in Fig.2 vergrößert dargestellt ist, besitzt rilienförmige Vertiefungen, die durch stehengelassene Teile bzw. Stege, die Erhöhungen, voneinander getrennt sind. Verschiedene Ausbildungen des Kegels sind möglich. Es wird beispielsweise bei Verwendung von zwölf Rollen nach F i g. 2 ein ähnliches Resultat erzielt, wenn die Kegelfläche 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 Bogenstückec 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 Doms 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 über die gesamte Kegelfläche, 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, beispielsweise den Vertiefungen 24,26,28 befinden. Diese Rollen sind mit A, A 'und A "bezeichnet. Zusätzlich ist eine Anzahl von Rollen vorgesehen, die auf den gebogenen Abschnitten oder Erhöhungen der Kegelfläche angeordnet sind. Diese Rollen sind mit B, BX, B2, B3, BA und 55 bezeichnet. Ferner gibt es eine Gruppe von Rollen, die gerade aus einer Vertiefung aufsteigen und beginnen, auf das Werkstück eine Wirkung auszuüben. Diese Rollen sind mit C, Cl und C2 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 Kegels 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.

In Fig.3 ist ein Schlagglättwerkzeug zum Glätten einer inneren Zylinderfläche dargestellt, das als Ganzes mit 40 bezeichnet ist Das Werkzeug besteht aus einem Kegel 42, der von einem Rollenkäfig 44 umgeben ist, welcher eine Anzahl von Rollen 46 trägt Der Rollenkäfig ist mit dem Werkzeugkörper 48 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 Kegel 42 ist ähnlich konstruiert wie es die F i g. 2

in zeigt Aus diesem Grunde ist in Fig.4 lediglich ein vergrößerter Ausschnitt dargestellt Der Hauptunterschied besteht darin, daß das Werkzeug nach den F i g. 1 und 2 als Innenglättwerkzeug und das andere als Außenglättwerkzeug ausgebildet ist F i g. 4 zeigt daher nur einen Teil des Kegels 42.

In dieser Figur befinden sich die Rollen 46 in drei Positionen. In der Lage D liegt die Rolle innerhalb einer Vertiefung 52, während die Rolle in der Position E sich an einem eine Erhöhung bildenden Teil Her Kegelfläche

:o befindet Die Rolle in der Position Fkumrnt aus einer Vertiefung heraus. In ähnlicher Weise ist die Kegelfläche weiter unterteilt Zur Verdeutlichung ist ein Kegel für zwölf Rollen 46 dargestellt Dort schließt sich an eine erste Vertiefung 52 ein erster gebogener, kurzer Teil bzw. eine Erhöhung 54, daran eine zweite Vertiefung 56

und schließlich eine gebogene Oberfläche bzw. eine

Erhöhung 58 an, die länger ist als die Erhöhung 54. Diese Sequenz wird über die gesamte Kegelfläche wiederholt Es gibt viele Kombinationen von Rullen mit

κι Vertie ungen und Erhöhungen, die bei einem Werkzeug nac! i dt r Erfindung möglich sind.

Bei der Konstruktion eines Werkzeugs nach der Erfindung kann die ungefähre Anordnung von Vertiefungen, Erhöhungen und Rollen experimentell bestimmt > werden. Dabei kann man beispielsweise einen bekannten Kegel zehnfach vergrößert aufzeichnen. Zunächst muß dabei bestimmt werden, wieviele Rollen notwendig sind, um mit dem Kegel zusammenzuarbeiten. Die maximale Anzahl von Rollen einer gegebenen Größe.

in die verwendet werden kann, wird bevorzugt. Anschließend werden die Vertiefungen und Erhöhungen auf der Zeichnung der Kegelfläche festgelegt.

Im einfachsten Fall werden sechs Rollen mit drei Vertiefungen in der Kegelfläche verwendet, wobei die

■r> Erhöhungen zwischen den Vertiefungen gleiche 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; nur in einem sehr kleinen Drehwinkelbereich,

.π der etwa 0,03 Bogensekunden beträgt, stehen alle sechs Rollen in Berührung mit dem Werkstück und den Erhöhungen.

Fr Ils i.iehr als sechs Rollen verwendet werden, sollen jeweils Sätze von drei, vier oder fünf Rollen verwende'

π werden.

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

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

21 i3 363 Patentansprüche:

1. Werkzeug zum Glätten zylindrischer Werkstückoberflächen, bei dem mehrere kegelige Rollen in einem von einem Werkzeuggehäuse gehaltenen Käfig drehbar und radial verschiebbar gehalten sind und sich an der Kegelfläche eines um die Werkzeugachse drehbaren Kegels abstützen, wobei die Kegelfläche einander in Umfangsrichtung des Kegels abwechselnde, sich im wesentlichen in Axialebenen des Kegels erstreckende Erhöhungen und Vertiefungen aufweist und der Käfig mit den Rollen durch eine am Werkzeuggehäuse angebrachte Einrichtung relativ zum Kegel axial verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhöhungen (25, 27 bzw. 54, 58) und Vertiefungen (24, 26, 28 bzw. 52, 56) so angeordnet sind, daß in allen Drehlagen des Käfigs (16 bzw. 44) relativ zum Kegel (12 bzw. 42) wenigstens drei, höchstens ²/3 der Anzahl alier Rollen (14 bzw. 46) in gleichen Winkelabständen in Berührung mit den Erhöhungen stehen, und daß die Mindestanzahl der Rollen (14 bzw. 46) sechs ist.

2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bogenlängen der Erhöhungen (25, 27 bzw. 54,58) an den beiden Seiten jeder Vertiefung (24,26,28 bzw. 52,56) voneinander verschieden sind.

3. Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß neun Rollen (14, 46), zwölf Vertiefungen (;'♦, 26, 28 bzw. 52, 56) und zwölf Erhöhungen (25,27 bzw. 54,58) v^-gesehen sind.

4. Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwölf Rolle-· (14, 46), zwölf Vertiefungen (24, 26, 28 bzw. 52, 56) und zwölf Erhöhungen (25,27 bzw. 54,58) vorgesehen sind.

5. Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß fünfzehn Rollen (14, 46), vierundzwanzig Vertiefungen (24,26,28 bzw. 52,56) und vierundzwanzig Erhöhungen (25,27 bzw. 54,58) vorgesehen sind.

6. Werkzeug nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die Achsen der Rollen (14,46) einen Winkel mit der des Kegels einschließen.