DE1294325B

DE1294325B - Tool arrangement for the creation of rotationally symmetrical workpiece outer and inner surfaces

Info

Publication number: DE1294325B
Application number: DEP34876A
Authority: DE
Original assignee: GOTTHOLD DR ING; PAHLITZSCH
Current assignee: GOTTHOLD DR ING; PAHLITZSCH
Priority date: 1964-08-13
Filing date: 1964-08-13
Publication date: 1969-05-08

Description

Die Erfindung betrifft eine besondere Anordnung der das Werkstück stützenden oder bearbeitenden Elemente an Werkzeugen und Vorrichtungen zum Erzeugen rotationssymmetrischer Werkstück-Außen-und -Innenflächen, mit der sich besonders niedrige Unrundheiten erzielen lassen.The invention relates to a special arrangement of the workpiece supporting or processing elements on tools and devices for generating rotationally symmetrical workpiece outer and inner surfaces, with which particularly can achieve low out-of-roundness.

Bei Arbeitsverfahren, die insbesondere zur Feinbearbeitung von rotationssymmetrischen Werkstück-Außen- und -Innenflächer. dienen, wie z. B. beim Glattwalzen, Läppen, Honen, Feinhonen, Rollieren und beim spitzenlosen Schleifen, besteht bekanntlich das Problem, das Unrundwerden der Werkstücke bei der Bearbeitung zu verhindern bzw. von der Vorbearbeitung herrührende Unrundheiten der Werkstücke zu beseitigen. Man versucht der zuletzt genannten Schwierigkeit oftmals dadurch Herr zu werden, daß man die Vorbearbeitung entsprechend genau durchführt, was natürlich einigen Aufwand erfordert. Dem Unrundwerden bei der Endbearbeitung kann man allerdings auf diese Weise nicht begegnen. Da letzteres besonders beim Glattwalzen auftritt, soll die Problematik am Beispiel dieses Arbeitsverfahrens näher erläutert werden.In working processes that are particularly important for the fine machining of rotationally symmetrical Workpiece outer and inner surfaces. serve, such as B. in roller burnishing, lapping, Honing, fine honing, roller burnishing and centerless grinding are known to exist the problem of preventing the workpieces from becoming out-of-round during machining or to remove out-of-roundness of the workpieces caused by the pre-machining. Man often tries to master the last-mentioned difficulty by the preprocessing is carried out accordingly, which of course requires some effort requires. The out-of-roundness in the final machining can, however, be traced back to this Way do not encounter. Since the latter occurs especially during roller burnishing, the The problem will be explained in more detail using the example of this working method.

Das Glattwalzen ist bekanntlich ein Verfahren zur Bearbeitung von Werkstücken durch Umformen des Werkstückstoffes mit Hilfe von Walzkörpern, die sich auf der Werkstückoberfläche unter Druck abwälzen. Ist die Anpreßkraft und die Anzahl der überwalzungen groß genug, so lassen sich durch Glattwalzen Oberflächen herstellen, die hinsichtlich ihrer Mikrogeometrie (Rauheit, Traganteil) Feinbearbeitungsgüte aufweisen.Roller burnishing is known to be a method of machining Workpieces by reshaping the workpiece material with the help of rolling elements, which roll on the workpiece surface under pressure. Is the contact pressure and the number the overrolling is large enough, so surfaces can be produced by roller burnishing, the finishing quality in terms of their micro-geometry (roughness, contact ratio) exhibit.

Bei Verwendung aller bisher bekannten Vorrichtungen werden jedoch durch das Glattwalzen makrogeometrische Abweichungen von der Werkstück-Sollform hervorgerufen; insbesondere Unrundheiten, deren Größe weit über die für die Feinbearbeitung noch zulässigen Werte hinausgehen kann. Die auftretende Unrundheit an einem Werkstück ist um so größer, je größer die durch das Glattwalzen hervorgerufene Durchmesserveränderung am Werkstück ist. Letztere wiederum ist um so größer, je größer die Walzkraft und die Anzahl der überwalzungen bei der Bearbeitung war.When using all previously known devices, however Macro-geometric deviations from the target shape of the workpiece due to roller burnishing evoked; especially out-of-roundness, the size of which far exceeds that for fine machining can go beyond permissible values. The out-of-roundness that occurs on a workpiece is the greater, the greater the change in diameter caused by roller burnishing is on the workpiece. The latter, in turn, is greater, the greater the rolling force and the number of overlaps in the machining was.

Es ist deshalb bisher nicht möglich gewesen, bei der Feinbearbeitung durch Glattwalzen große Walzkräfte und große überwalzzahlen anzuwenden, wie sie zum Glätten von Werkstücken mit großer Vorbearbeitungsrauheit und zum Erzielen großer Kaltverfestigung nötig sind. Außerdem war es nicht möglich, mit großen Durchmesserveränderungen am Werkstück zu arbeiten, die jedoch erforderlich sind, wenn man Werkstücke grober Vorbearbeitungstoleranz auf ein vorher bestimmtes Fertigmaß mit feiner Toleranz walzen will. Die bisher bekannten Vorrichtungen zum Glattwalzen gestatten es zudem nicht, Unrundheiten am Werkstück, die von der Vorbearbeitung herrühren, merklich zu verringern.It has therefore not previously been possible in fine machining by roller burnishing, great rolling forces and large overrolling numbers can be applied as they do for smoothing workpieces with a high level of pre-machining roughness and for achieving large ones Work hardening are necessary. In addition, it was not possible with large changes in diameter to work on the workpiece, which is necessary when working on coarser workpieces Pre-machining tolerance to a previously determined finished dimension with a fine tolerance want to roll. The previously known devices for roller burnishing also allow it not, out-of-roundness on the workpiece, which originate from the pre-machining, noticeable to reduce.

Aus den vorangehenden Ausführungen geht hervor, daß sich die bekannten Vorrichtungen zum Glatt- E walzen nur bedingt zur Feinbearbeitung eignen.From the foregoing it can be seen that the known Devices for smooth E rolling are only conditionally suitable for fine machining.

Das über die Vorrichtungen zum Glattwalzen Gesagte trifft sinngemäß auch auf Werkzeuge und Vorrichtungen zum Gewindewalzen, Läppen, Honen usw. zu.What has been said about the devices for roller burnishing applies accordingly also to tools and devices for thread rolling, lapping, honing, etc.

Zweck der Erfindung ist es, die genannten Nachteile solcher Werkzeuge und Vorrichtungen durch eine zweckmäßige Anordnung der das Werkstück stützenden oderlund bearbeitenden Elemente zu vermeiden.The purpose of the invention is to remedy the aforementioned disadvantages of such tools and devices through an appropriate arrangement of the workpiece supporting or avoid machining elements.

Walzt man ein Werkstück auf einem Glattwalzgerät mit zwei diametral angeordneten Walzen, so nimmt das Werkstück nach dem energetischen Prinzip des kleinsten Zwanges die Querschnittsform eines Gleichdickes mit abgerundeten Ecken und geringer Seitenzahl an.If you roll a workpiece on a roller burnishing device with two diametrically opposite sides arranged rollers, the workpiece takes on the energetic principle of the smallest Forced the cross-sectional shape of a constant thickness with rounded corners and less Page number.

Aus der Meßtechnik ist bekannt, daß Gleichdicke bei der sogenannten Zweipunktmessung nicht erkannt werden können. Demgegenüber kann eine Meßanordnung, die z. B. aus einem V-Prisma zur Aufnahme des Prüflings und einer dem Prüfling gegenüber in der Winkelhalbierenden der V-Nut angeorneten Meßuhr besteht (Dreipunktmessung) auch auf Gleichdickformen ansprechen. Dabei hängt es von der Größe des Prismenwinkels a ab, wie gut die einzelnen Gleichdickformen erfaßt werden.It is known from measurement technology that the same thickness is used in the so-called Two-point measurement cannot be recognized. In contrast, a measuring arrangement, the z. B. from a V-prism for receiving the test specimen and one opposite the test specimen there is a dial gauge located in the bisector of the V-groove (three-point measurement) also respond to equidistant forms. It depends on the size of the prism angle a from how well the individual uniform shapes are recorded.

S t e g e r hat untersucht, wie stark Ellipsen sowie 3-, 5-, 7- und 9seitige Gleichdicke von Dreipunktmeßanordnungen mit verschiedenen Prismenwinkeln a angezeigt werden. Er berechnete, welcher größte Anzeigeunterschied ä S entsteht, wenn ein Unrund, dessen Inkreisradius um den Betrag ä R kleiner ist als der Radius des konzentrischen Umkreises, im Prisma einer Dreipunktmeßanordnung gedreht wird.S t e g e r has investigated how strong ellipses as well as 3-, 5-, 7- and 9-sided uniform thickness of three-point measuring arrangements with different prism angles a are displayed. He calculated what is the greatest difference in the display ä S, if an out-of-round, the inscribed radius of which is smaller than the radius by the amount ä R of the concentric circumference, is rotated in the prism of a three-point measuring arrangement.

Untersucht man nun zusätzlich, welche Anzeigeunterschiede a S sich ergeben, wenn regelmäßige 4-, 6- und 8seitige Unrunde, die einen Radiusunterschied b R aufweisen, in einer Dreipunktmeßanordnung mit dem Prismenwinkel a gedreht werden, so erhält man als Ergebnis das Anzeigeverhältnis abhängig von den Prismenwinkeln 0 < a < 180°.If one investigates additionally which display differences a S result when regular 4-, 6- and 8-sided non-rounds, which have a radius difference b R, are rotated in a three-point measuring arrangement with the prism angle a, the result is the display ratio depending on the prism angles 0 <a <180 °.

Im Winkelbereich 0 < a < 140° wird nun immer mindestens eines der in Betracht gezogenen 2- bis 9seitigen Unrunde negativ angezeigt. Ein negatives Vorzeichen aber bedeutet, daß das Unrund nicht dann am höchsten im Prisma liegt, wenn eine Stelle maximaler Krümmung der Randlinie (Erhebung) oben liegt, sondern in der eigentlichen Tieflage, bei der sich also ein Krümmungsminimum (Vertiefung) in höchster Lage befindet.In the angle range 0 <a <140 ° there is always at least one the considered 2- to 9-sided out-of-round is displayed negatively. A negative one But the sign means that the out-of-round is not then highest in the prism, when a point of maximum curvature of the edge line (elevation) is on top, but in the actual lower position, where there is a minimum of curvature (depression) is in the highest position.

Man kann nun zum Glaitwalzen ein Gerät benutzen, bei dem die Meßuhr und beide Prismenflächen durch je eine Walze ersetzt werden. Bei einem solchen Gerät, bei dem die Prismenflächen beispielsweise den aus der Meßtechnik bekannten Winkel von a = 108° einschließen, wird die dem »Prisma« gegenüberliegende Walze, die die größte Kraft auf das Werkstück ausübt, und damit maßgeblich das Walzgeschehen bestimmt, nicht dann am weitesten ausgelenkt, wenn sie über eine Erhebung des unrunden Werkstückes läuft, sondern dann, wenn sie eine Vertiefung passiert. Die höchste Walzkraft tritt damit stets im ungeeigneten Moment auf, wodurch das Werkstück unrunder wird.You can now use a device for Glaitwalzen in which the dial gauge and both prism surfaces are replaced by one roller each. With such a device, in which the prism faces, for example, the angle known from measurement technology of a = 108 °, the roller opposite the "prism", which is the exerts the greatest force on the workpiece and thus significantly determines the rolling process, not deflected to the furthest when it is above an elevation of the non-circular workpiece runs, but when it passes a depression. The highest rolling force occurs so always at the unsuitable moment, which makes the workpiece out of round.

Soll dagegen ein Dreiwalzengerät Werkstücke kreisrunden Querschnitts liefern, so muß jeweils diejenige Walze, die auf Grund der Anordnung die höchste Walzkraft ausübt, von dem rotierenden Unrund so ausgelenkt werden, daß die Walzkraft zunimmt, wenn eine Erhebung des Unrundes die Walze passiert. Das Auslenkungsverhältnis u muß möglichst groß sein, soll die Anordnung gut aufrundend wirken. Werkstücke absolut kreisrunden Querschnitts herzustellen, ist allerdings auch mit einer Dreiwalzenanordnung grundsätzlich unmöglich, weil es keine Dreipunktmeßanordnung gibt, die Unrunde jeglicher Form wahrzunehmen in der Lage wäre.If, on the other hand, a three-roller device should workpieces with a circular cross-section deliver, the roller that has the highest due to the arrangement must be the one in each case Rolling force exerts, be deflected by the rotating eccentric so that the rolling force increases when an elevation of the out-of-round passes the roller. The displacement ratio u must be as large as possible if the arrangement is to appear well rounded. Work pieces However, producing an absolutely circular cross-section is also possible with a three-roller arrangement basically impossible, because there is no three-point measuring arrangement, any out-of-round Would be able to perceive form.

Bei den bisherigen Betrachtungen über die Dreipunktmessung war stets davon ausgegangen worden, daß die Meßuhr in der Winkelhalbierenden des Prismas angeordnet ist (symmetrische Anordnung). Es sind aber auch Meßanordnungen denkbar, bei denen die Meßrichtung um einen Winkel f3=90° zur Unterseite des Prismas geneigt ist. Solche Anordnungen entstehen durch das Kippen des Prismas oder der Meßuhr, wobei f> als der Kippwinkel angesehen werden soll. Für das Anzeigeverhälttüs ac gibt Y o n e t s u einen Ausdruck an, mit dessen Hilfe sich diejenigen Kombinationen von .x und f3 auffinden lassen, die für alle Unrunde mit 2 bis i Ecken zugleich das größte Anzeigeverhältnis u ergeben, die also für eine Messung optimal sind.In previous considerations about the three-point measurement, it was always it has been assumed that the dial gauge is arranged in the bisector of the prism is (symmetrical arrangement). But there are also measuring arrangements conceivable in which the measuring direction is inclined at an angle f3 = 90 ° to the underside of the prism. Such Arrangements are created by tilting the prism or the dial gauge, where f> as the tilt angle is to be viewed. Y o n e gives the display ratio ac t s u to provide an expression that can be used to combine those combinations of .x and let f3 find the largest for all non-rounds with 2 to i corners Result in display ratio u, which are therefore optimal for a measurement.

Da bei einem Dreiwalzengerät diejenige Walze das Walzgeschehen maßgeblich bestimmt, die die größte Kraft ausübt, müßte man jedoch bei der Berechnung des Auslenkungsverhältnisses u einer bestimmten Dreiwalzenanordnung in die Gleichung von Y o n e t s u diejenige Winkelkombinaton x und ß einsetzen, die zu der Walze mit der größten Kraft gehört, soll der errechnete Wert u ein Maß für die aufrundende Wirkung der Anordnung sein. Wird nun allgemein das Maß für die aufrundende Wirkung einer Dreiwalzenanordnung als »maßgebendes Auslenkungsverhältnis« u" , bezeichnet, und wertet man die von Y o n e t s u angegebene Gleichung für das Anzeigeverhältnis in vorstehendem Sinne aus, dann beträgt das größte maßgebende Auslenkungsverhältnis für alle in der Praxis störenden Unrunde mit 2 bis 12 Ecken u. > 1,03 für a, = 84° und /31 = 780 . Dieser größte Wert für u. ergibt sich ebenfalls für die Winkel a" = 36° und a3 = 60', woraus sich die optimalen Zentriwinkel 180° -x1 = 96°, 180° -a, = 144', 180° -a3 = 120° für eine Werkzeuganordnung mit drei Elementen ergeben.Since in a three-roller device the roller that exerts the greatest force largely determines the rolling action, one would have to use the angle combination x and ß that corresponds to the roller with the greatest force when calculating the deflection ratio u of a particular three-roller arrangement in the equation of Y onetsu heard, the calculated value u should be a measure of the rounding-off effect of the arrangement. If the measure for the rounding-up effect of a three-roller arrangement is now generally referred to as the "decisive deflection ratio" u ", and if the equation given by Y onetsu for the display ratio is evaluated in the above sense, then the greatest decisive deflection ratio for all those which are disruptive in practice is Non-round with 2 to 12 corners u.> 1.03 for a, = 84 ° and / 31 = 780. This largest value for u. Also results for the angles a " = 36 ° and a3 = 60 ', from which the optimal central angle 180 ° -x1 = 96 °, 180 ° -a, = 144 ', 180 ° -a3 = 120 ° for a tool arrangement with three elements.

Das Auftreten unzulässig großer Unrundheiten läßt sich dadurch verhindern und von der Vorbearbeitung herrührende Unrundheiten lassen sich dadurch verringern, daß die unter einer gewissen Anpreßkraft auf der Werkstückoberfläche sich abwälzenden oder/und gleitenden Elemente des Bearbeitungswerkzeuges oder der Bearbeitungsvorrichtung in bezug auf den Mittelpunkt der Randlinie des Werkstückquerschnitts so angeordnet und gestützt werden, daß sie beim Abwälzen bzw. Gleiten auf einem unrunden Werkstück von den Erhebungen und Vertiefungen auf dessen Oberfläche derart aus ihrer gegenseitigen Lage verschoben werden, daß in ihren Stützungen Reaktionskräfte entstehen, die zumindest bei dem Element, welches das Bearbeitungsgeschehen maßgeblich bestimmt, die Anpreßkraft verstärken, wenn. das Element sich über eine Erhebung der Werkstückoberfläche bewegt, und die Anpreßkraft schwächen, wenn das Element eine Vertiefung der Oberfläche passiert. Welches Element das Bearbeitungsgeschehen maßgeblich bestimmt, ist je nach Bearbeitungsverfahren verschieden. Beim Glattwalzen, Gewindewalzen, Läppen und Innenhonen ist es derjenige Walzkörper bzw. diejenige Läppbacke bzw. Honleiste, die auf Grund des in der Anordnung herrschenden Kräftegleichgewichtes die größte Anpreßkraft ausübt. Bei allen Verfahren, bei denen nur ein oder auch zwei Elemente direkt eine Formveränderung des Werkstückes bewirken, während die anderen lediglich eine stützende Funktion ausüben, wie beim Außenfeinhonen, Rollieren und Schleifen, ist es die Honleiste bzw. die Rollierscheibe bzw. die Schleifscheibe.The occurrence of impermissibly large out-of-roundness can thereby be prevented and out-of-roundness resulting from pre-machining can be reduced by that the rolling under a certain pressure on the workpiece surface and / or sliding elements of the machining tool or the machining device so arranged with respect to the center point of the edge line of the workpiece cross-section and be supported that they are rolling or sliding on a non-circular workpiece of the bumps and depressions on its surface in such a way from their mutual Can be shifted in their supports that reaction forces arise at least in the case of the element that largely determines the machining process, the contact pressure step up if. the element moves over an elevation on the workpiece surface, and weaken the pressing force when the element passes a depression in the surface. Which element significantly determines the machining process depends on the machining process different. When it comes to roller burnishing, thread rolling, lapping and internal honing, it is the one Rolling body or that lapping jaw or honing stone, which due to the in the arrangement prevailing equilibrium of forces exerts the greatest contact pressure. In all procedures where only one or two elements directly change the shape of the workpiece effect, while the others only have a supporting function, as with External fine honing, roller burnishing and grinding, it is the honing stone or the roller burnishing disc or the grinding wheel.

Erfindungsgemäß besteht eine zweckmäßige Anordnung der das Werkstück stützenden oderkund bearbeitenden Elemente an Werkzeugen und Vorrichtungen zum Erzeugen rotationssymmetrischer Werkstück-Außen- und -Innenflächen, mit der sich besonders niedrige Unrundheiten erzielen lassen, darin, daß die im Gestell, im Gehäuse, auf einem Dorn od. dgl. der Bearbeitungsvorrichtung oder des Werkzeuges gestützten, das Werkstück stützenden oderjund bearbeitenden Elemente so angeordnet sind, daß die auf der zu bearbeitenden Fläche des Werkstückes gelegenen Berührpunkte oder -linien zwischen dem Werkstück und drei beliebigen, das Werkstück stützenden oderkund bearbeitenden Elementen des Werkzeuges oder der Bearbeitungsvorrichtung in bezug auf den Mittelpunkt der Randlinie des Werkstückes miteinander die bereits oben angeführten Zentriwinkel von etwa 96° und etwa 120° bzw. etwa 360°-96°-120° = 144° einschließen. Wird dabei das das Bearbeitungsgeschehen maßgeblich bestimmende Element dem Zentriwinkel 144° gegenüber angeordnet, dann ist die unrundheitsmindernde Wirkung der Anordnung nicht in allen Fällen mit Sicherheit gegeben. Die Winkel können ohne weiteres um etwa ± 30' von den genannten Werten abweichen. Andererseits ist jedoch zu beachten, daß die unrundheitsmindernde Wirkung der Anordnung mit größer werdenden Abweichungen geringer wird, so daß bei Abweichung von mehr als ± 50 - je nachdem, welchen Winkel sie betreffen - überhaupt keine wesentlichen Vorteile zu erzielen sein können.According to the invention there is an expedient arrangement of the workpiece supporting or working elements on tools and devices for production rotationally symmetrical workpiece outer and inner surfaces, with which particularly can achieve low out-of-roundness, in that the in the frame, in the housing, on a mandrel or the like of the processing device or the tool supported, the workpiece supporting or machining elements are arranged so that the contact points located on the surface of the workpiece to be machined or -lines between the workpiece and any three that support or support the workpiece processing elements of the tool or the processing device in relation to on the midpoint of the edge line of the workpiece with each other the above Include central angles of about 96 ° and about 120 ° or about 360 ° -96 ° -120 ° = 144 °. The element that determines the machining process is the central angle 144 ° opposite, then the out-of-roundness-reducing effect of the arrangement not given with certainty in all cases. The angles can easily be changed deviate by approx. ± 30 'from the stated values. On the other hand, however, it should be noted that that the out-of-roundness-reducing effect of the arrangement with increasing deviations becomes smaller, so that with a deviation of more than ± 50 - depending on the angle they concern - no significant benefits at all can be achieved.

Auf z. B. das Glattwalzen angewendet heißt das, daß eine zweckmäßige Vorrichtung zum Glattwalzen von rotationssymmetrischen Werkstück-Außen- und Innenflächen, die es gestattet, auch bei größeren Walzkräften, Überwalzzahlen bzw. größeren Veränderungen des Werkstückdurchmessers während des Walzens Rundheiten zu erzielen, die im Sinne der Feinbearbeitung gefordert werden, im wesentlichen ans drei oder auch mehr Walzkörpern besteht, die in einem Gestell, in einem Gehäuse, auf einem Dorn od. dgl. gestützt und so angeordnet sind, daß die auf der glattzuwalzenden Werkstückoberfläche gelegenen Berührungspunkte oder -linien zwischen dem Werkstück und drei beliebigen Walzkörpern in bezug auf den Mittelpunkt der Randlinie des Werkstückquerschnitts bzw. die Längsachse des Werkstückes miteinander Zentriwinkel von etwa 96° und etwa 1201 bzw. etwa 3601 -96° -120° = 1441 einschließen.On z. B. the roller burnishing applied that means that a suitable device for roller burnishing of rotationally symmetrical workpiece outer and inner surfaces, which allows to achieve roundness in the sense of even with larger rolling forces, rolling numbers or larger changes in the workpiece diameter during rolling Finishing are required, essentially consists of three or more rolling elements which are supported in a frame, in a housing, on a mandrel or the like and are arranged so that the points of contact or lines between the workpiece located on the workpiece surface to be smoothened and any three rolling bodies with respect to the center point of the edge line of the workpiece cross-section or the longitudinal axis of the workpiece include central angles of about 96 ° and about 1201 or about 360 1 -96 ° -120 ° = 1441.

Die Walzkörper können untereinander gleich große oder verschiedene Durchmesser haben. Ihre Längs-Symmetrieachsen (Drehachsen) können zur Werkstücklängsachse geneigt und/oder gekreuzt sein. Die Walzkörper können in dem Gestell, in dem Gehäuse, auf dem Dorn od. dgl. dadurch gestützt sein, daß sie entweder unmittelbar oder in an sich bekannter Weise mittelbar mittels Achsen, Wellen, Spitzen, Zapfen od. dgl. gelagert sind, oder dadurch, daß sie sich in an sich bekannter Weise auf Laufbahnen mit konvexer oder konkaver Hauptkrümmung abwälzen, wobei sie durch Käfige, Abstandsstücke, Spitzen od. dgl. in der oben beschriebenen Winkelanordnung gehalten werden, oder dadurch, daß sie sich in an sich bekannter Weise jeweils auf mindestens zwei weiteren Stützkörpern abwälzen, die im Gestell, im Gehäuse od. dgl. abgestützt sind, oder dadurch, daß sie sich jeweils auf nur einem im Gestell, im Gehäuse od. dgl. aufgenommenen Stützkörper abwälzen und relativ zu dessen Stützung und zum Werkstück durch einen oder mehrere Käfige, durch Abstandsstücke, Spitzen od. dgl. gehalten werden, die auch mit dem Gestell, mit dem Gehäuse od. dgl. aus einem Stück bestehen können, oder dadurch, daß mehrere dieser Stützungsarten kombiniert werden.The rolling bodies can be of the same size or different from one another Have diameter. Their longitudinal axes of symmetry (axes of rotation) can become the longitudinal axis of the workpiece be inclined and / or crossed. The rolling bodies can be in the frame in which Casing, on the mandrel or the like. Be supported by the fact that they are either directly or in in a manner known per se, indirectly by means of axes, shafts, points, pins or the like. are stored, or in that they are in a known manner on raceways with a convex or concave main curvature, using cages, spacers, Tips od. The like. Are held in the angular arrangement described above, or in that they are each in a known manner on at least two other Roll support bodies that are supported in the frame, in the housing or the like. Or in that they are each on only one in the frame, in the housing od. The like. Recorded Roll support body and relative to its support and the workpiece by a or several cages, od by spacers, tips. The like. Are held that can also be made of one piece with the frame, with the housing or the like, or by combining several of these types of support.

Die Figuren stellen im einzelnen folgendes dar: F i g. 1 eine Vorrichtung zum Glattwalzen von Werkstück-Außenflächen mit einem gemeinsamen Käfig, F i g. 2 eine Vorrichtung zum Glattwalzen von Werkstück-Außenflächen mit getrennten Käfigteilen, F i g. 3 eine Vorrichtung zum Glattwalzen von Werkstück-Innenflächen, F i g. 4 eine Vorrichtung zum Läppen von Werkstück-Außenflächen, F i g. 5 eine Vorrichtung zum Läppen von Werkstück-Innenflächen, F i g. 6 eine Vorrichtung zum Honen von Werkstück-Innenflächen, F i g. 7 eine Seitenansicht einer Vorrichtung zum Außenfeinhonen, F i g. 8 eine Ansicht der Rollierscheibenseite des Werkzeugspindelstockes einer Rolliermaschine, F i g. 9 eine Vorrichtung zum Schuhschleifen von Werkstück-Außenflächen, F i g. 10 eine Vorrichtung zum Schuhschleifen von Werkstück-Innenflächen.The figures show the following in detail: F i g. 1 a device for roller burnishing workpiece outer surfaces with a common cage, FIG. 2 a device for roller burnishing workpiece outer surfaces with separate cage parts, F i g. 3 shows a device for roller burnishing workpiece inner surfaces, FIG. 4 one Apparatus for lapping workpiece outer surfaces, FIG. 5 a device for Lapping of workpiece inner surfaces, FIG. 6 a device for honing workpiece inner surfaces, F i g. 7 shows a side view of a device for external fine honing, FIG. 8 a View of the roller disc side of the tool headstock of a roller burnishing machine, F i g. 9 a device for shoe grinding of workpiece outer surfaces, FIG. 10 a device for shoe grinding of workpiece inner surfaces.

Die in F i g.1 dargestellte Vorrichtung zum Glattwalzen besteht im wesentlichen aus drei rollen- oder kugelförmigen Walzkörpern 1, 2 und 3, die sich jeweils auf einem im Gestell 4 abgestützten Stützkörper 12 bzw. 13 bzw. 14 abwälzen. Relativ zu den Stützungen dieser Stützkörper 12, 13, 14 und zum Werkstück 5 werden sie dabei durch einen Käfig 11 gehalten. Bei der hier dargestellten Ausführung besteht dieser Käfig aus einem Stück und ist auf dem Gestell 4 befestigt. Er kann aber auch direkt in das Gestell eingearbeitet werden. Die Walzkörper sind so angeordnet, daß die auf der Mantelfläche des Werkstückes 5 gelegenen Berührpunkte oder -linien zwischen dem Werkstück 5 und den Walzkörpern 1, 2 und 3 in bezug auf den Mittelpunkt der Randlinie des Werkstückquerschnitts bzw. die Längsachse des Werkstückes 5 miteinander Zentriwinkel von etwa i 96° und etwa 120° bzw. etwa 144° einschließen. Die Stützung der Stützkörper 12, 13 und 14 erfolgt im dargestellten Beispiel mittels Lagerböcken 6, 7 und 8, die auch höheneinstellbar ausgeführt sein können. Einer der Lagerböcke 6, 7 und 8 - im dargestellten i Beispiel der Lagerbock 6 - ist mit einer Vorrichtung zum Erzeugen der Walzkraft verbunden, im gezeigten Beispiel mit dem Kolben 9 des Hydraulikzylinders 10. Eine Walzbewegung zwischen dem Werkstück 5 und den Walzkörpern 1, 2 und 3 wird in bekannter Weise dadurch erzeugt, daß entweder das Werkstück 5 oder einer oder mehrere der Walzkörper 1, 2 und 3 oder der Stützkörper 12, 13 und 14 angetrieben werden, oder dadurch, daß sowohl Werkstück als auch Walzkörper oder Stützkörper angetrieben werden.The device shown in F i g.1 for roller burnishing consists in essentially of three roller or spherical roller bodies 1, 2 and 3, which each roll on a support body 12 or 13 or 14 supported in the frame 4. Relative to the supports of these support bodies 12, 13, 14 and to the workpiece 5 they are held by a cage 11. In the version shown here, there is this cage is made of one piece and is attached to the frame 4. But he can also be incorporated directly into the frame. The rolling bodies are arranged so that the contact points or lines located on the outer surface of the workpiece 5 between the workpiece 5 and the rolling elements 1, 2 and 3 with respect to the center of the Edge line of the workpiece cross-section or the longitudinal axis of the workpiece 5 with one another Include central angles of about 96 ° and about 120 ° or about 144 °. The support the support body 12, 13 and 14 takes place in the example shown by means of bearing blocks 6, 7 and 8, which can also be designed to be height-adjustable. One of the bearing blocks 6, 7 and 8 - in the example shown, the bearing block 6 - is with a device connected to generate the rolling force, in the example shown with the piston 9 of the Hydraulic cylinder 10. A rolling movement between the workpiece 5 and the rolling bodies 1, 2 and 3 is generated in a known manner in that either the workpiece 5 or one or more of the roller bodies 1, 2 and 3 or the support bodies 12, 13 and 14 are driven, or in that both workpiece and rolling body or Support body are driven.

Zum Walzen von Werkstücken mit größerem Durchmesser kann man auch Walzkörper mit größeren Durchmessern verwenden. Man kann dann unter Umständen Käfig 11 mit den Walzkörpern 1, 2 und 3 weglassen und die bisherigen Stützkörper 12, 13 und 14 als Walzkörper ausführen. Tragen diese Walzkörper ein Gewindeprofil, so läßt sich die letztgenannte Ausführungsform zum Gewindewalzen verwenden. Es ist zu beachten, daß die angegebene Winkelanordnung der Walzkörper relativ zum Werkstück gerade dann erreicht sein muß, wenn das Gewindeprofil des Werkstückes voll ausgewalzt ist. Weiterhin sind Ausführungen möglich, bei denen z. B. zwei Walzkörper sich jeweils auf zwei Stützkörpern abwälzen, die ihrerseits im Gestell gelagert sind.For rolling workpieces with a larger diameter, you can also Use rolling elements with larger diameters. You can then possibly cage 11 with the roller bodies 1, 2 and 3 and omit the previous support bodies 12, 13 and run 14 as a roller body. If these rolling bodies have a thread profile, then it can be use the last-mentioned embodiment for thread rolling. It should be noted that the specified angular arrangement of the rolling elements relative to the workpiece is just then must be achieved when the thread profile of the workpiece is fully rolled out. Farther versions are possible in which z. B. two rolling bodies each on two Roll support bodies, which in turn are stored in the frame.

F i g. 2 zeigt eine Ausführungsform der Vorrichtung zum Glattwalzen, bei der der Käfig aus drei getrennten Teilen (11', 11" und 11"') besteht, die jedes für sich auf den Lagerböcken 6, 7 und 8 für die zugehörigen Walzkörper 1, 2 und 3 abstützende Stützkörper 12 bzw. 13 bzw. 14 befestigt sind. Natürlich können die Teile des Käfigs mit den jeweils zugehörigen Lagerböcken 6, 7 und 8 auch aus einem Stück bestehen.F i g. 2 shows an embodiment of the device for roller burnishing, in which the cage consists of three separate parts (11 ', 11 "and 11"'), each for themselves on the bearing blocks 6, 7 and 8 for the associated roller bodies 1, 2 and 3 supporting support bodies 12 or 13 or 14 are attached. Of course they can Parts of the cage with the respective associated bearing blocks 6, 7 and 8 also from one Piece.

F i g. 3 zeigt eine mögliche Ausführungsform einer Vorrichtung für das Glattwalzen von Innenflächen. Die Walzkörper 1, 2 und 3 wälzen sich auf der eine konvexe Hauptkrümmung aufweisenden Laufbahn des Dornes 4 ab. Die Laufbahn kann außer der konvexen Hauptkrümmung auch eine konkave Nebenkrümmung haben, also die Form einer Rille besitzen. Das wird insbesondere dann der Fall sein, wenn es sich bei den Walzkörpern 1, 2 und 3 um Kugeln od. dgl. handelt. Die Walzkörper werden durch einen auf dem Dorn 4 geführten Käfig 11 in der beschriebenen Winkelanordnung zum Werkstück 5 gehalten. Der Durchmesser der Walzkörper 1, 2 kann auch so groß gewählt werden, daß diese sich berühren. Dann entfällt das zwischen ihnen liegende Abstandsstück des Käfigs 11.F i g. 3 shows a possible embodiment of a device for roller burnishing inner surfaces. The roller bodies 1, 2 and 3 roll on the raceway of the mandrel 4, which has a convex main curvature. In addition to the convex main curvature, the raceway can also have a concave secondary curvature, that is to say it can have the shape of a groove. This will be the case in particular if the rolling elements 1, 2 and 3 are balls or the like. The rolling bodies are held in the described angular arrangement relative to the workpiece 5 by a cage 11 guided on the mandrel 4. The diameter of the rolling bodies 1, 2 can also be selected so large that they touch. The spacer of the cage 11 lying between them is then omitted.

In ähnlicher Weise ist auch eine Vorrichtung zum Glattwalzen von Außenflächen denkbar: Die Walzkörper 1, 2 und 3 wälzen sich dann auf der konkav gekrümmten Laufbahn innerhalb des Gehäuses 5 ab und werden durch den Käfig 11 in der beschriebenen Winkelanordnung zum Werkstück 4 gehalten. (In diesem Fall denkt man sich das Werkstück durch den Dorn bzw. das Gehäuse durch das Werkstück ersetzt.) Die Walzkraft wird in bekannter Weise durch elastische Verspannung des Systems hervorgerufen, z. B. dadurch, daß das Werkstück bei der Vorbearbeitung ein tlbermaß bekommt. Angetrieben werden entweder das Werkstück 4 oder das Gehäuse 5 oder die Walzkörper 1, 2 und 3 oder der Käfig 11. Es sind auch Kombinationen mehrerer Antriebsarten möglich. Die Führung der Walzkörper im Käfig kann natürlich auch durch Begrenzungsflächen mit konkaver Krümmung erfolgen.A device for roller burnishing outer surfaces is also similar conceivable: The roller bodies 1, 2 and 3 then roll on the concavely curved raceway inside the housing 5 and are supported by the cage 11 in the angular arrangement described held to workpiece 4. (In this case, the workpiece is thought of by the Mandrel or the housing replaced by the workpiece.) The rolling force is known in Way caused by elastic tensioning of the system, z. B. in that the workpiece becomes oversized during preprocessing. Be driven either the workpiece 4 or the housing 5 or the roller bodies 1, 2 and 3 or the cage 11. Combinations of several types of drive are also possible. The leadership of the rolling bodies in the cage can of course also take place through boundary surfaces with a concave curvature.

F i g. 4 zeigt einen Querschnitt durch eine Läppkluppe für die Bearbeitung rotationssymmetrischer Werkstück-Außenflächen. Die drei Läppbacken 15, 16 und 17 sind im Gehäuse 4 gestützt und relativ zum Werkstück 5 unter den beschriebenen Winkeln angeordnet. Die Anpreßkraft wird durch die Schraube 18 hervorgerufen. Setzt man statt der Läppbacken 15, 16 und 17 Honleisten in die Kluppe ein, so läßt sie sich auch zum Außenhonen verwenden.F i g. 4 shows a cross section through a lapping clip for machining more rotationally symmetrical Workpiece outer surfaces. The three lapping jaws 15, 16 and 17 are supported in the housing 4 and relative to the workpiece 5 among those described Arranged at angles. The pressing force is produced by the screw 18. Puts instead of the lapping jaws 15, 16 and 17, honing stones are inserted into the clip, so they are left can also be used for external honing.

In F i g. 5 ist ein Werkzeug zum Läppen der Innenfläche eines Werkstückes 5 (Läppdorn) dargestellt. Die unter den beschriebenen Winkeln angeordneten Läppbacken 15, 16 und 17 werden von der Wandung einer außen zylindrischen, innen kegligen Büchse gebildet, die in bekannter Weise teilweise längsgeschlitzt ist. Die Anpreßkraft zwischen den Läppbacken 15, 16 und 17 und dem Werkstück 5 wird in bekannter Weise dadurch hervorgerufen, daß der keglige Dorn 4 axial verschoben wird.In Fig. 5 is a tool for lapping the inner surface of a workpiece 5 (lapping mandrel). The lapping jaws arranged at the angles described 15, 16 and 17 are from the wall of an externally cylindrical, internally conical sleeve formed, which is partially slit longitudinally in a known manner. The pressing force between the lapping jaws 15, 16 and 17 and the workpiece 5 is made in a known manner caused by the fact that the conical mandrel 4 is axially displaced.

F i g. 6 zeigt den Querschnitt durch ein Werkzeug zum Honen der Innenfläche eines Werkstückes 5. Die Honleisten 19, 20 und 21 stützen sich in bekannter Weise auf dem Dorn 4 ab und werden durch einen Käfig 11 in der beschriebenen Winkelanordnung gehalten. Die Anpreßkraft zwischen den Honleisten 19, 20 und 21 und dem Werkstück 5 wird in bekannter Weise erzeugt, z. B. dadurch, daß der mit einer axialen Kraft belastete kegelige Dorn 4 auf die entsprechend geformten Innenseiten der Honleisten 19, 20 und 21 wirkt, die dadurch radial nach außen gedrückt werden.F i g. 6 shows the cross section through a tool for honing the inner surface of a workpiece 5. The honing stones 19, 20 and 21 are supported in a known manner on the mandrel 4 and are held in the described angular arrangement by a cage 11. The contact pressure between the honing stones 19, 20 and 21 and the workpiece 5 is generated in a known manner, for. B. in that the tapered mandrel 4 loaded with an axial force acts on the correspondingly shaped inner sides of the honing stones 19, 20 and 21, which are thereby pressed radially outward.

In F i g. 7 ist die Seitenansicht einer Vorrichtung zum Außenfeinhonen, auch Schwing- oder Kurzhubhonen oder Superfinieren genannt, schematisch wiedergegeben. Die drei das Werkstück 5 berührenden Elemente, nämlich die beiden Stütz- und Antriebswalzen 1 und 2 und die Honleiste 19, sind im Gestell 4 gestützt und relativ zum Werkstück 5 unter den beschriebenen Winkeln angeordnet. Es ist jedoch zu beachten, daß die unrundheitsmindernde Wirkung der Anordnung nicht in allen Fällen mit Sicherheit gegeben ist, wenn das das Bearbeitungsgeschehen bestimmende Element, die Honleiste 19, dem Zentriwinkel von 144° gegenüber angeordnet wird. Das gilt sinngemäß auch für die im folgenden beschriebenen Vorrichtungen, bei denen nur ein oder auch zwei Elemente direkt eine Formveränderung des Werkstückes bewirken, während die anderen lediglich eine stützende Funktion ausüben.In Fig. 7 is a side view of a device for external fine honing; also called vibration or short-stroke honing or superfinishing, shown schematically. The three elements in contact with the workpiece 5, namely the two support and drive rollers 1 and 2 and the honing stone 19 are supported in the frame 4 and are relative to the workpiece 5 arranged at the angles described. It should be noted, however, that the out-of-roundness-reducing effect of the arrangement not with certainty in all cases is given when the element that determines the machining process, the honing stone 19, the central angle of 144 ° is arranged opposite. This also applies accordingly for the devices described below, in which only one or two Elements directly change the shape of the workpiece, while the others only exercise a supportive function.

F i g. 8 stellt die Ansicht der Rollierscheibenseite des Werkzeugspindelstockes einer Rolliermaschine dar. Die Rollierscheibe 22 und die beiden Stützbacken 23' und 23" der Werkstückauflage (Brosche) 23 sind relativ zum Werkstück 5 unter den beschriebenen Winkeln angeordnet. Rollierscheibe 22 und Werkstückauflage 23 sind im Gestell 4 abgestützt. Die Anpreßkraft beim Rollieren wird durch Drücken des schwenkbaren Spindelstockes gegen den Anschlag 24 erzeugt.F i g. Figure 8 depicts the view of the burnishing wheel side of the tool headstock a rolling machine. The rolling disc 22 and the two support jaws 23 ' and 23 "of the workpiece support (brooch) 23 are relative to the workpiece 5 under the described angles arranged. Rolling disk 22 and workpiece support 23 are supported in frame 4. The contact pressure during roller burnishing is set by pressing the pivotable The headstock is generated against the stop 24.

Aus F i g. 9 ist an einem Beispiel zu entnehmen, wie sich der Erfindungsgedanke beim sogenannten Schuhschleifen, einem Verfahren, das vorzugsweise zur Bearbeitung von Laufbahnen an Wälzlagerringen dient, verwenden läßt. Die Schuhe 25 und 26 und die Schleifscheibe 27 sind im Gestell 4 gestützt und relativ zum Werkstück unter den beschriebenen Winkeln angeordnet. Das Werkstück 5 wird in bekannter Weise stirnseitig gestützt und angetrieben, z. B. durch eine umlaufende Magnetspannplatte 28.From Fig. 9 shows an example of how the idea of the invention can be used in so-called shoe grinding, a method which is preferably used for machining raceways on roller bearing rings. The shoes 25 and 26 and the grinding wheel 27 are supported in the frame 4 and are arranged relative to the workpiece at the angles described. The workpiece 5 is frontally supported and driven in a known manner, for. B. by a rotating magnetic chuck 28.

F i g.10 zeigt schematisch eine Vorrichtung zum Schuhschleifen von rotationssymmetrischen Werkstück-Innenflächen. Die beiden im vorliegenden Fall hakenförmig ausgebildeten Schuhe 25 und 26 und die Schleifscheibe 27 sind im Gestell 4 gestützt und greifen von der Stirnseite her in das Werkstück 5 hinein. Sie sind relativ zu diesem unter dem beschriebenen Winkel angeordnet. Der Antrieb des Werkstückes 5 erfolgt wie bekannt, z. B. über eine an dieser Stirnseite angreifende umlaufende Magnetspannplatte, die allerdings in F i g. 10 nicht dargestellt ist, weil sie vor der Zeichenebene liegt.F i g.10 shows schematically a device for shoe grinding rotationally symmetrical workpiece inner surfaces. The two in the present case are hook-shaped formed shoes 25 and 26 and the grinding wheel 27 are supported in the frame 4 and reach into the workpiece 5 from the front side. They are relative to this arranged at the angle described. The drive of the workpiece 5 takes place as known, e.g. B. over a circumferential attacking on this end face Magnetic chuck, which, however, is shown in FIG. 10 is not shown because it is before the plane of the drawing.

Die rundheitserhaltende bzw. unrundheitsmindernde Wirkung der beschriebenen Werkzeuganordnung beruht darauf, daß die Elemente der Bearbeitungsvorrichtungen beim Abwälzen oder/und Gleiten auf einem unrunden Werkstück von den Erhebungen und Vertiefungen auf dessen Oberfläche aus ihrer gegenseitigen Lage verschoben werden, wobei in ihren Stützungen Reaktionskräfte entstehen. Wesentlich dabei ist, daß die Reaktionskräfte möglichst groß sind und - zumindest bei dem Element, das das Bearbeitungsgeschehen maßgeblich bestimmt - die Anpreßkraft erhöhen, wenn das Element sich über eine Erhebung der Werkstückoberfläche bewegt, und die Anpreßkraft erniedrigen, wenn das Element eine Vertiefung der Oberfläche passiert. Maximale Größe und richtige Richtung der Reaktionskräfte sind durch die beschriebene Winkelanordnung der Elemente der Bearbeitungsvorrichtungen gewährleistet.The roundness-maintaining or out-of-roundness reducing effect of the described Tool arrangement is based on the elements of the machining devices when rolling and / or sliding on a non-circular workpiece from the elevations and Depressions on the surface of which are moved out of their mutual position, reaction forces arise in their supports. It is essential that the Reaction forces are as large as possible and - at least in the case of the element that causes the machining process decisively determined - increase the contact pressure when the element is over a bump the workpiece surface moves, and lower the contact pressure when the element a depression in the surface happens. Maximum size and correct direction of the Reaction forces are due to the described angular arrangement of the elements of the machining devices guaranteed.

Daß sich die rundheitserhaltende bzw. unrundheitsmindernde Wirkung der Anordnung schon mit nur drei am Werkstück angreifenden Elementen erreichen läßt, ist von großem Vorteil für die Bearbeitung von Werkstücken mit kleinen Durchmessern, weil bei diesen nur wenig Platz für die Werkzeuge zur Verfügung steht.That the roundness-maintaining or out-of-roundness-reducing effect the arrangement can be achieved with only three elements engaging the workpiece, is of great advantage for machining workpieces with small diameters, because there is only little space available for the tools.

Die hier beschriebene Winkelkombination für die Anordnung der Elemente von Bearbeitungsvorrichtungen in bezug auf das Werkstück ist über die Bearbeitung hinaus auch von Bedeutung für die Prüfung von Werkstücken mit rotationssymmetrischen Außen- und Innenflächen, beispielsweise für die Anordnung von Tastpunkt und Stützflächen beim Messen von Durchmesser und Unrundheit nach dem Dreipunktverfahren.The angle combination described here for the arrangement of the elements of machining devices in relation to the workpiece is about machining also of importance for the inspection of workpieces with rotationally symmetrical External and internal surfaces, for example for the arrangement of touch points and support surfaces when measuring diameter and out-of-roundness using the three-point method.

Claims

Claims: 1. Arrangement of the workpiece to be processed supporting or / and machining, in a frame, in a housing, on a mandrel or the like. supported elements of tools or devices for generating rotationally symmetrical Workpiece outer and inner surfaces, characterized in that the contact points or lines of contact between the workpiece and any three such elements of the Tool or the device with respect to the center point of the edge line of the workpiece cross-section or the longitudinal axis of the workpiece with each other central angles of about 96 °, 120 ° and 144 °.

2. Arrangement of the rolling bodies in a device for roller burnishing Rotationally symmetrical workpiece outer and inner surfaces according to claim 1, characterized in that characterized in that the roller bodies (1, 2 and 3) are each on a support body (12, 13 and 14), which is in the frame, in the housing, on the mandrel or the like. (4) supported, and relative to its support and the workpiece (5) by a cage (11) are held.

3. Arrangement of the rolling bodies in a device for roller burnishing rotationally symmetrical workpiece outer and inner surfaces according to claims 1 and 2, characterized in that the cage consists of several parts (11 ', 11 "and 11").

4. Arrangement of the roller bodies in a device for roller burnishing more rotationally symmetrical Workpiece outer and inner surfaces according to claims 1 to 3, characterized in that that the cage or the cage parts and the frame, housing or the like. (4) or the Bearing blocks or the like (6, 7, 8) consist of one piece.