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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Glattwalzen mit
zwei einzeln an den Lastannen zweier scherenförmig zusammengefügter, das drehantreibbare
Werkstück unter regelbarem Druck umfassender Hebel einander gegenüberliegend angeordneten
zylindrischen Glattwalzrollen.
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Bekanntlich ist das Glattwalzverfahren ein Fertigungsverfahren zur
Verfeinerung der Oberflächen von Rotationskörpern, insbesondere von zylindrischen
Werkstücken, bei denen sich Glattwalzrollen an der Oberfläche eines rotierenden
Werkstückes mit hohem Walzdruck abwälzen und unter ihren Berührungsflächen mit dem
Werkstück den Werkstoff plastisch verformen. Bei diesem Vorgang kommt der Werkstoff
unter der Glattwalzrolle zum Fließen. Das Material der Kämme des Oberflächengebirges
fließt in die Täler, füllt sie aus und bildet ein mittleres Niveau, auf das sich
die Oberfläche der polierten Glattwalzrollen abdrückt und auf diese Weise eine hochglänzende
Oberfläche geringster Rauhtiefe auf dem Werkstück hinterläßt. Dieses Verfahren arbeitet
mit zwei oder mehr Glattwalzrollen, die am Umfang des Werkstückes so angeordnet
sind, daß der Walzdruck sich nicht auf die Werkstückaufnahme in der Maschine überträgt,
sondern sich möglichst gegenseitig aufhebt.
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Neben dem Glattwalzen, einem Arbeitsverfahren zur Erzeugung feinster
Oberflächen geringster Rauhtiefe, gibt es noch den Begriff des Festwalzens, ein
Arbeitsverfahren zur Werkstoffverfestigung, das besonders vorteilhaft an schwingungsbeanspruchten
Werkstücken verwendet wird.
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Eine Kurbelwelle,_ die dauernder Wechselbiegebeanspruchung ausgesetzt
ist, ist an den Übergängen der Kurbelzapfen zu den Kurbelwangen besonders stark
gefährdet. Durch Festwalzen der Hohlkehle an diesem Übergang werden Druckspannungen
in das Werkstück eingebracht, die als Eigenspannungen den gefährlichen Zugspannungen
entgegenwirken. Auch hier lie-en die Glattwalzrollen dem Werkzeug diametral gegenüber
und wirken gegeneinander, um möglichst keine einseitigen Querkräfte gegen die Werkstücksachse
wirken zu lassen.
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Diese bekannten Verfahren des Glattwalzens zylinderischer oder ähnlicher
Werkstücke sind bisher für das Glattwalzen ebener Flächen nicht angewandt worden,
weil hier grundsätzlich andere Verhältnisse und damit andere Glattwalzbedingungen
vorliegen.
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Es ist bekannt, ebene Flächen durch den Walzdruck zylindrischer Rollen
zu glätten, die mit ihren Mantelflächen am Werkstück anliegen und deshalb eine Linienberührung
mit dem Werkstück haben und unter hohem Druck auf dem Werkstück abgewälzt werden.
Bei diesem Verfahren wird der Werkstoff unter der Walzrolle aber nicht zum Fließen
gebracht, sondern die Kämme des Oberflächengebirges aus der vorhergegangenen spanabhebenden
Bearbeitungsstufe werden gestaucht. Auf diese Weise wird eine Glättung der Oberfläche
vorgenommen. Die Qualität einer solchen Oberfläche ist um einige Grade schlechter
als die einer glattgewalzten Oberfläche, wie sie entsteht, wenn nach dem bekannten
Glattwalzverfahren das Material unter der Glattwalzrolle über die Fließgrenze hinaus
beansprucht wird.
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Auf diese Art glattgewalzte Flächen müssen mehrere Male überwalzt
werden, um einen brauchbaren Effekt zu erzielen. Die Glattwalzrolle muß deshalb
die ganze Breite der Fläche erfassen, d. h., es können nur schmale Flächen
glattgewalzt werden.
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Größere Flächen müssen beim Glätten der Oberfläche nach dem bekannten
Verfahren entweder mit mehreren versetzt angeordneten Rollen bearbeitet oder eine
einzige Walze muß mehrere Male nach seitlicher Verschiebung der Rolle um Rollenbreite
über das Werkstück geführt werden. In beiden Fällen läßt sich an der Nahtstelle
ein Absatz nicht vermeiden.
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Es ist auch schon vorgeschlagen worden, ebene Flächen mit kreisenden
Werkzeugen glattzuwalzen. Dieses bekannte Verfahren arbeitet grundsätzlich nach
dem oben beschriebenen Prinzip, nur daß statt der zylindrischen Walzen keglige Walzrollen
verwendet werden, die sich auf einer Ringfläche abwälzen und gleichfalls die Spitzen
des Oberflächengebirges nur stauchen und nicht unter der Berührungsfläche zum Fließen
bringen. Durch dieses Verfahren kann die Oberfläche des Werkstückes zwar geglättet
werden, sie erhält aber nicht jene hochglänzende Oberfläche geringster Rauhtiefe,
wie man sie von einer glattgewalzten Oberfläche erwartet.
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Die beschriebenen bekannten Möglichkeiten zum Glattwalzen ebener Flächen
erzielen ihr unbefriedigendes Ergebnis trotz Einwirkung sehr großer Walzdrücke.
Die Linienberührung zwischen Walzrolle und Werkstück geht bei der geringsten Eindrücktiefe
in eine Flächenberührung über. Da aber aus Gründen der Wirtschaftlichkeit die Walzrollen
nicht zu schmal sein dürfen, sind für ein einigermaßen brauchbares Walzergebnis
sehr große Drücke erforderlich. Handelt es sich um dünnwandige Werkstücke, wie z.
B. bei den Rotationskörpern von Scheibenbremsen, besteht die Gefahr, daß das Werkstück
verdrückt und aus seiner Form gebracht wird, so daß die glattgewalzte Fläche nicht
mehr eben ist. Bei Scheibenbremsen z. B. ist aber nicht nur die geringste Rauhtiefe
der Bremsflächen, sondern auch ihre geometrische Form von großer Wichtigkeit, weil
sonst die Gefahr des Flatterns der Bremse besteht.
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Die Erfindung macht es sich zur Aufgabe, Planflächen rotierender Körper,
insbesondere die Planflächen von Scheibenbremsen, unter Beanspruchung der Oberfläche
über die Fließgrenze hinaus im Vorschubverfahren glattzuwalzen, um jenen beim Glattwalzen
zylindrischer Körper bekannten Glattwalzeffekt zu erzielen, der eine ebene Fläche
geringster Rauhtiefe garantiert.
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Erfindungsgemäß sind die in bekannter Weise schräggestellten Glattwalzrollen
mit Bezug auf ein kreisscheibenfönniges Werkstück radial zu den beidseitigen Scheibenflächen
angeordnet, und die Vorrichtung ist in Richtung eines Radius des Werkstückes diesem
gegenüber verschiebbar. Dabei ist jeder Walzrolle eine Stützrolle zugeordnet, deren
Achse entsprechend der Schrägstellung der Walzrolle zur Werkstückfläche schräg gestellt
ist, die die im Durchmesser wesentlich kleinere Walzrolle akial zwischen zwei Bunden
führt.
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Die an sich bekannte tropfenförmige Berührungsfläche zwischen Werkstück
und Glattwalzrolle, die entsteht, wenn die kleine, zylindrische, an den Kanten abgerundete
und nur wenig schräggestellte Glattwalzrolle eine ebene Fläche berührt, gibt die
Gewähr, daß die besten Glattwalzbedingungen eingehalten werden und damit auch eine
Oberfläche geringster Rauhtiefe erzeugt wird. Der unter der Rolle an der breitesten
Stelle der tropfenförmigen Berührungsfläche zum C
Fließen
gebrachte Werkstoff wird von der hochglanzpolierten Rolle geglättet.
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Durch einen Vorschub gegen die Rollenneigung werden die bekannten
Glattwalzbedingungen übertragen, und die Breite der glattgewalzten Ringfläche ist
nicht mehr von der Rollenbreite abhängig. Die Durchmesser der Glattwalzrollen sind
sehr klein. Durch die Schrägstellung der Rollen und ihre Berührung mit einer Planfläche
des Werkstückes an den vorderen abgerundeten Rollenkanten entsteht eine sehr kleine
tropfenförmige Berührungsfläche, die neben besten Glattwalzbedingungen einen hohen
spezifischen Druck bei geringsten Anpreßkräften erzeugt, so daß trotz großer plastischer
Verformung des Werkstoffes unter der Glattwalzrolle nur geringe Kräfte auf das Werkstück
einwirken. Kräfte, die das Werkstück verbiegen oder sonstwie deformieren könnten,
werden vermieden, weil erfindungsgemäß zwei gleiche Glattwalzrollen an jeder Planfläche
der zu bearbeitenden Scheibe so angreifen, daß die Walzdrücke unter Vermeidung jeden
Drehmoments sich gegeneinander aufheben.
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Die walzenförmigen Glattwalzrollen werden an mit Bunden versehenen
Umfangsflächen zur Werkstückplanfläche schräggestellter Stützrollen angelegt. Die
Bunde der Stützrollen ermöglichen das Glattwalzen in Vorschubrichtung. Die schräggestellten
Stützrollen garantieren die tropfenförmige Berührungsfläche.
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Die Zeichnungen zeigen ein Ausführungsbeispiel. Es ist F i
g. 1 die Vorderansicht, F i g. 2 die Seitenansicht der Vorrichtung
nach der Erfindung; F i g. 3 und 4 sind Sonderdarstellungen.
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Das Werkstück 1, die Bremsscheibe einer Scheibenbremse, ist
zwischen den Kömerspitzen einer nicht gezeichneten Drehbank eingespannt, auf deren
Quersupport 2 die Glattwalzvorrichtung aufgesetzt ist. Diese besteht aus den beiden
Glattwalzrollen 3 und Y,
die einerseits am Werkstück 1, andererseits
an den Umfangsflächen der Stützrollen 4 und 4' anliegen und von den Anschlagleisten
5 und 5' gehalten werden sowie den Stützrollen 4 und 4', die am Lastarm
der zweiseitigen Hebel 6 und 7 gelagert und im Gelenk 8
drehbar
zusammengefügt sind und an ihren anderen Enden 9 und 10 einen Hydraulikzylinder
11 und seine Kolbenstange 12 aufnehmen. Wird der Kolben 13 des Zylinders
11 beaufschlagt und entfernen sich die beiden Hebelenden 9 und
10 voneinander, dann bewe-,-en sich die beiden Stützrollen 4 und 4' und damit
auch die Glattwalzrollen 3 und 3' aufeinander zu und führen eine Zangenbewegung
aus, wobei das Werkstück 1 in die Zange genommen wird. Die Achsen 14 und
15 der Stützrollen 4 und 4' sind zu den Planflächen des Werkstückes
1 um den Winkel 16 geneigt angeordnet, und zwar nach der in Vorschubrichtung
liegenden Seite, so daß die auf den Umfangsflächen der Stützrollen 4 und 4' anfliegenden
Glattwalzrollen 3 und 3' schräg zu den Arbeitsflächen ,gestellt sind,
diese mit ihren vorderen abgerundeten Kanten 17 berühren und an den beiden
parallelen Planflächen anliegen.
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Die beschriebene Einrichtung wird auf den Quersupport 2 einer Drehbank
befestigt und im Vorschubverfahren, z. B. durch Betätigen der Transportspindel
18 gegen die Drehachse vorgeschoben. Dabei legen sich die Glattwalzrollen
3 und 3' mit ihren hinteren Stirnflächen gegen die Bunde
19 und 19' der Stützrollen 4 und 4".
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Die Anschlagleisten 5 und 5' sind an den Lager-Phäusen
20 und 20' festgeschraubt und wirken als Käfige für die Glattwalzrollen, die sie
über die Rollenmitte hinaus umfassen.
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Das Gelenk 8 der beiden Hebel 6 und 7 wird mit
Hilfe der Achse 21 gebildet, die in einem Gehäuse 22 gelagert und auf dem Quersupport
2 befestigt ist. Die Cilattwalzvorrichtung kann um diese Achse pendeln und stellt
sich selbst nach der resultierenden Druckkraft ein.