DE1652119A1 - Verfahren und Maschine zum Feinstbearbeiten der Mantelflaechen von Tonnenrollen oder dergleichen Werkstuecken - Google Patents

Description

• 1tVerfahren und Maschine zum Feinstbearbeiten der Mantel- flächen von Tonnenrollen o.dgl. Werkstückenl' Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Feinstbearbeiten (Finishen) der kantelflächen von Tonnenrollen o.dgl. rotationssymmetrischen Werkstücken mit kreisbogenförmiger Yiantelerzeugender sowie eine Maschine zur Durchführung dieses Verfahrens. schiedensten Gebieten der Wälzlagertechnik zu verwendenden Tonnenrollen werden zunehmend höhere Ansprüche in bezug auf die erzielbare Glätte sowie die homogerie Beschaffenheit ihrer metallischen Dlantelfläche gestellt, weil davon die Laufeigenschaften, die Belastbarkeit und der Verschleiß solcher Lagerrollen entscheidmd abhängen. Die bisher überwiegend nach dem herkömmlichen Einstech-Schleifverfahren oberflächenbearbeiteten Tonnenrollen genügen solchen geateigerten Anforderungen ilicht mehr, weil dabei auch nach aorgfältigstem Schleifen immer noch Ochleifepuren zurückbleiben, die sowohl der Breite als auch der flöhe nach mehrere Ylikron (my) betragen. Äußerdem liegen dabei in den Schleifriefen mehr oder-Oleniger lockere Metallteilchen von etwa 1 my Größe, die offenbar durch Druckeinwirkung mit der ületalloberfläche verschweißt worden sind. Diese Oberflächeninhomogenitäten sowie die Oberflächenrauhheit bewirken-ein schlechtes Laufverhalten der Rollen sowie eine nur begrenzte Belastbark##it. Auch lassen sich diese Verhältnisse nicht durch Läppen der Rollenoberflächen nennenswert verbessern. Zwar kann beim Läppen eine noch etwas geringere Hauhtiefe erzielt werden. Die metallische Oberfläche bleibt jedoch uneinheitlich und mit vielen Verschweißungen-durchsetzt9 so daß die Oberflächenstruktur bei mikroskopischer Betrachtung ein zerstörtes, amorphes Aussehen hat. Der #Irfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei der Feinstbearbeitung der hlantelflächen von Tonnenrollen kommen, insbesondere im Hinblick auf die Erzielung einer geringstmöglichen Rauhtiefe sowie einer homogenen metallischen Ldtruktur. Dazu wird nach der Erfindung so verfahren, daß die zu bearbeitende Tonnenrolle o.dgl. auf einem entsprechend profilierten Lager- und Antriebswalzensatz zentrierend um ihre Längsachse gedreht sowie dabei der Einwirkung eines in Richtung der Hollenmantelerzeugenden um deren Krümmungsmittelpunkt hin- und herschwingenden Pinish-Steines unterworfen wird. Wie die Praxis gezeigt hate fassen sich auf diese Weise von verschwindend gertriger, nIämlich bis zu 0,1 my ,itziÄ4-1tiefe herstellen, die noch dazu eine reine, von Verschweißungen freie metallische Struktur besitzen. Auch wird dabei eine exakte Rundform der Rollenmantelfläche in bezug auf die Rollenlängs-.# achse gewährleistet, so daß sich die so bearbeiteten Tonnenrollen o.dgl. Werkstücke insgesamt durch ungewöhnlich gute Laufeigenschaften, hohe Belastbarkeit und sehr geringen Verschleiß auszeichnen. Voraussetzung dafür ist lediglich, daß einerseits die zu finishende Tonnenrolle auf dem Lager- und Antriebswalzensatz einwandfrei gelagert bzw. abgestützt und dadurch zentrierend in Rotation um ihre Längsachse versetzt wirde während andererseits der Finish-Stein in Richtung der Rollenmantelerzeugenden entsprechend deren Krümmungsradlus exakt kreisbogenförmig hin- und herbewegt wird. Dadurch kann bei verhältnismäßig geringem Anpreßdruck und in Anwesenheit einer Kühlflüssigkeit, z.B. einer geeigneten Ölsorte, mit Hilfe des verhältnismäßig breitflächig über das Werkstück hin- und hergleitenden Finish-Steines eine geradezu mikroskopisch glatte Oberfläche erzielt werden# Da der Finish-Stein während seiner Hin- und Herbewegung einen der Hollenmantelerzeugenden entoprechenden genauen Kreiebogen vollführt, ist seine fortschreitende Abnutzung ohne Einfluß auf das Bearbeitungsergebnis, da der Stein sich dabei jeweils von selber exakt korrigiert, also seine der zu bearbeitenden VerkstUckoberfläche entsprechende konkave Rundform an seiner Bearbeitungestirnfläche stets beibehält. Der die Tonnenrolle tragende und sie in Rotation versetzende Lager- und Antriebswalzensatz ist so profiliert, daß die Rolle dabei im wesentlichen an je zwei in hinreichendem Abstand voneinander liegenden Umfangsstellen der beiden Walzen aufliegt, wodurch die zu bearbeitende Rolle während des Mikrofinishens einwandfrei geführt bzw. lagegerecht gehalten wird., sich dabei also nicht etwa auch nur gering-fügig verschieben kann. Die Walzenumlaufgeschwindigkeit wird so gewählt, daß sich für die aufliegende Tonnenrolle Drehzahlen in der Größenordnung von mehreren 100 Umdrehungen pro Minute, vorzugsweise etwa zwischen 600 und 800, ergeben.
• Eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Mikrofinish-Verfahrens dienende Maschine ist mit zwei achsparallel nebeneinander angeordneten / gleichsinnig rotierenden Lager-und Antriebswalzen für die zwischen ihnen aufzulegende Tonnenrolle sowie mit einem den darüber beistellbar angeordneten Finish-Stein haltenden Werkzeugträger versehent der auf einer Schwinge montiert ist, die parallel zu der durch die Beistellrichtung des Finish-Steines und die Tonnenrollenachse verlaufenden Ebene im Maschinengestell geführt und um eine dazu quer sowie durch den in Verlängerung der Beistellrichtung gelegenen Krümmungsmittelpunkt der Rollenmantelerzeugenden verlaufende Achse oszillierend anz utreiben ist. Der Antrieb der Werkzeugträger-Schwinge erfolgt vorteilhaft über einen verstellbaren Doppelexzenterg an dessen Umfang die unter Federwirkung stehende Schwinge anliegt. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Werkzeugträgerschwinge vorzugsweise zwischen Flachführungen des Liaschinengestells gleitverschieblich geführt und mit einem Schwingenarm, versehen, dessen wirksame Länge gegenüber seinem Schwinglager zu verändern ist, das seinerseits parallel zur Beistellrichtung des Finish-Steines verstellbar ist. Das Schwingenlager besteht vorteilhaft aus einem auf einer vertikal angeordneten Einstellspindel verstellbar lagernden und einen entsprechend verlaufenden Führungsschlitz des Maschinengestells durchsetzenden Schwinglagerbolzen, an dem der Schwingenarm in seiner Längsrichtung verstellbar gelagert ist. Hierdurch kann der Schwingradius der Werkzeugträger-Schwinge entsprechend dem Krümmungsradius der jeweils zu bearbeitenden Tonnenrollen genau eingestellt werden.
• Für Tonnenrollen mit Mantelflächen größerer Krümmungsradien, also entsprechend schwächerer Krümmung, kann die Werkzeugträger-Schwinge aus einem zwischen.mehreren Führungsrollen verschieblich geführten Bogensegment mit konzentrisch zum Krümmungsmittelpunkt der Hollenmantelflächenerzeugenden verlaufenden Führungsbögen bestehent wobei die in Beistellrichtung des Finish-Steines rückwärtig gelegenen Führungsrollen ortsfestt dagegen die vorderen FUhrungsrollen federnd abgestützt sind. Auch in diesem Fall kann eine dem gewünschten bzw. vorliegenden Krümmungsradius der Tonnenrolla-k-MantelEläche exakt entsprechende Kreisbogenschwingung des FInLüti-'k)'teineo erzielt werdeng wobei fUr verschieden gekriiiiimte Weitattle,#k-Mantelflächen allerdinge auch unterucitIedliehe, mit entsprechenden Führungsbögen versehene Bogensegmente verwendet bzw. zwischen die betreffenden Führungsrollen des Maschinengestells eingeschoben werden müssen.
• - In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer .Finish-i#iaschine nach der Erfindung dargestellt. Dabei zeigen Fig'. 1 die neuartige Maschine in teilweise geschtlittener Vorderansicht und die Pig. 2 und 3 die entsprechenden Schrlittansichten in Richtung der 2feile A bzw. B nach rig. 19 - während die Fig. 4 und 5 eine abgewandelte Ausführungsform der #Jerkzeugträger-Schwinge in uer Vorder- bzw. Seitenansicht wiedergeben.
• Die in den Fig. 1 bis 3 abgebildete Mikro-Finiahülaschine besitzt ein ständerförmiges kaschinengestell 1, auf dessen Tischplatte 2 die beiden Lager- und Antriebswalzen 39 4 für die zwischen ihnen aufzulegende, strichpunktiert eingezeichnete Tonnenrolle 5 achsparallel zueinander angeordnet sind. uie beiden Walzen 3, 4 sind, wie insbesondere rig. 1 erkennen läßt, der zu bearbeitenden Liantelfläche des rotationssymmetrischen Werkstückes mit kreisboL.enförmiger hiantelerzeugender entsprechend atigepalit bzw. profiliert.
• Der Antr.Leb der gleichsinnig rotierenden Walzen 3, 4 erfolg't über auf deren Wellen 6, 7 sitzende Kettenräder 8 o.#tgl.
• und die gemeinsame Antriebskette 9 des um dLe 10 schwerikvers tc#llb.,tr auf gehängten Antr! ib#I- .- #iGrii 1 Durch den Stellhebel 12 und dessen exzentrisch angeordneten, in den Stellschlitz 13 des'mit dem Motorgehäuse 11 verbundenen Steuerhebels 14 eingreifenden Mitnehmernocken 15 kann die Spannun,# der Antriebskette 9 variiert und somit auch dem verstellbaren Abstand der beiden Lagerwalzen 3, 4 bzw. ihrer Kettenräder 8 angepaßt werden; Der jeweilige Abstand zwischen den Walzen 3,'-4 wird entsprechend dem Durchmesser des zu bearbeitenden Werkstückes 5 eingestellte Im oberen Teil des Maschinengestells ist die den Vier.'t-,zeugträger 16 mitdem an dessen Halterung 17 anzubringenden Finish-Stein tragende Schwinge 18 zwischen den gestellseitig befestigten Plachführungsplatten 199 20 gleitverschieblich mit hinreichender 3eiten- und Höhenbeweglichkeit gefUhrt. blit der Schwinge 18 ist der Schwingenarm 21 verbunden, der auf dem Schwinglagerbolzen 22 drehbeweglich gelagert und in seiner Längserstreckung verstellbar befestigt ist. Der Schwinglagerbolzen 22 ist seinerseits höhenverstellbar auf der vertikalen Einstellepindel 23 gelagert und in einem entsprechend verlaufenden Führungsschlitz 24 im Maschinengestell verschieblich geführt. Die Einstellspindel 23 ist über die Kegelräder 25 mit der Stellwelle 26 verbunden, die ihrerseits über die Kettenräder 27, 28 und die Kette 29 mit der Stellwelle 30 verbunden ist. Dadurch kann der*Schwire lagerbolzen 22 sowohl von der Maschinenvorder- als auch -rückseite in die gewünschte Höhenstellung gebracht werdeng in der erin der durch den Krümmungsmittelpunkt der Mantelerzeugenden der zu bearbeitenden Tonnenrolle 5 verlaufenden Achse 221 liegtg so daß die Schwinge 18 und damit auch der Werkzeugträger 16 sowie der Finish-Stein eine entsprechend exakte Kreisbogenbewegung im Sinne des Doppelpfeiles D in Fig. 1 in Richtung der Mantelerzeugenden des Werkstückes vollführen. Üblicherweise wird bei der lifaschineneinstellung so vorgegangen, daß zunächst.unter Zuhilfenahme einer entsprechenden Einstellehre zur AnpassÜng an den Hollendurchmesser die Grobeinstellung des Schwingenradius von-mrn vorgenommen wird, während alsdann die Feineinstellung mittels einer rückseitig angeordneten, beispielsweise neben dem FUhrungsschlitz 24 befindlichen Einstellskala über die Stellwelle 26 von rückwärts erfolgt.
• Der oszillierende Antrieb der Werkzeugträger-Schwinge 18 erfolgt durch den imblaschinengestell-Oberteil drehbeweglieh gelagerten Doppelexzenter 31, gegen dessen Außenumfangsfläche die Schwinge 18 mit dem an ihr befestigten Anlage. flansch 32 in ständiger Anlage gehalten wird, beispielsweise durch eine nicht dargestellte starke Schraubenfeder. Durch die Verstellba rkeit des Doppelexzenters kann der Hub der Schwinge 18 in verhältnismäßig weitem Umfang bequem verstellt werden. Der Antrieb des Doppelexzenters 31 erfolgt durch die auf seiner Welle 33 sitzende Riemenscheibe 34 und den Riemen 35, der über die auf der Welle 36 des Antriebsmotors 37 sitzenden Keilriemenscheiben 38,39 läuft.-Der Antriebsmotor 37 ist, wie insbesondere Fig. 1 zeigt, höhenverstellbar angeordnet. Er kann durch die Verstellspindel 40 und die damit über das Kegelräderpaar 401 verbundene Stellwelle 4011 verstellt werden. Da die beiden auf der blotorwelle 36 sitzenden Keilriemenscheiben 38939 axial verschieblieh sitzen und durch Federspannung zusammengedrückt gehalten werden, kann durch Höhenverstellen des Motors 37 und seiner Welle 36 der wirksame Mitnahmeradius des Riemens 35 an den Keilriemenscheiben 389 39 variiert und dadurch die Drehzahl des Doppelexzenters 31 entsprechend geändert werden. - Um bei größeren Krümmungsradien der Mantelerzeugenden der zu bearbeitenden Werkstücke mit dem Schwingungszentrum bzw. dem Schwinglagerbolzen.22 der Werkzeugträger-Schwinge 18 im Maschinengestell 1 nicht zu tief nach unten gehen zu müssen, kann nach der in den Fig-. 4 und 5 dargestellten Ausführungsform der Erfindung auf das Schwinglager 22 ganz verzichtet, letzteres nämlich durch ein virtuelles Schwingungszentrum ersetzt werden. Zu diesem Zweck ist die Werkzeugträger-Schwinge hier als Bogensegment 43 ausgebildet, das zwischen den FUhrungsrollen 44, 459 46 und 47 verschieblieh geführt ist und zwei konzentrisch zum Krümmungsmittelpunkt der Hollenmantelflächenerzeugenden verlaufende Füh- -rungsbögen 431, 43'' besitzt. Die in Beistellrichtung 0 des Finish-Steines 48 rückwärtig gelegenen Führungsrollen 44, 45 sind dabei zur Aufnahme des Werkzeuganpreßdruckes ortsfest angeordnet, während die beiden vorderen Führungsrollen 461 47 durch die Pedern 49 abgestützt sinde um die Führungsrollenbahn dadurch verschieden stark gekrümmten Bogensegmenten 43 anpassen zu können. Die bogensegmentförmige Werkzeugträger-Schwinge 43 kann hier gleichfalls durch einen Exzenter 50 angetrieben und durch die Peder 51 daran in etändiger Anlage gehalten werden. So kann auch auf diese Weine eine exakte kreisbogenförmige PUhrung des Finishöteins 48 auf der entsprechend gekrümmt verlaufenden Werkstückoberfläche erzielt werden, ohne daß dabei der Größe des Krümmungsradius R entsprechende Grenzen gesetzt wären. Die in den Fig. 4 und 5 dafUr angegebenen Radien-Werte sind damit in der Praxis durchaus zu realisieren.

Claims (2)

1. Patentansprüche: :--90 Verfahren zum ]Reinstbearbeiten (Finishen) der Mantelflächen von Tonnenrollen o.dgl. rotationssymmetrischen Werkstücken mit kreisbogenförmiger Mantelerzeugenderg d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die zu bearbeitende Tonnenrolle auf einem entsprechend profilierten Lager- und Antriebewalzensatz zentrierend um ihre Längsachse gedreht sowie dabei der Einwirkung eines in Richtung der Rollenmantelerzeugenden um deren Krümmungsmittelpunkt hin- und herschwingenden Finish-Steines unterworfen wird.
2. 2. Finish-Maschine zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch It d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Maschine mit zwei achsparallel nebeneinander angeordneten, gleicheinnig rotierenden Lager- und Antriebswalzen (3,4) für die zwischen ihnen au'fzulegende Tonnenrolle (5) sowie einem den darüber beistellbar angeordneten Finish-Stein (48) haltenden Werkzeugträger (16) verEEhen ist, der auf einer Schwinge (18 bzw. 43) montiert istg die parallel zu der durch die Beistellrichtung (0) des Finish-Steines (48) und die Tonnenrollenachse verlaufenden Ebene im Maschinengestell (1) geführt und um eine dazu quer sowie durch den in Verlängerung der Beistellrichtung (0) gelegenen Krümmungsmittelpunkt der Rollenmantelerzeugenden verlaufende Achse oszillierend anzutreiben ist. 3. Finish-Maschine nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß der Antrieb der Werkzeugträger-Schwinge (18 bzw. 43) über einen verstellbaren Doppelexzenter (31 bzw. 50) erfolgt, an dessen Umfang die unter Federwirkung stehende Schwinge anliegt. 4. FinishAMaschine nach den Ansprüchen 2 und 39 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t. daß die Werkzeugträger-Schwinge (18) zwischen Flachführungen (19,20) des Maschinengestelle (1) gleitverschieblich geführt und mit einem Schwingenarm (21) versehen ist, dessen wirksame länge gegenüber seinem Schwingenlager (22) zu verändern istg das seinerseits parallel zur Beistellrichtung (0) des Finish-Steines (48) verstellbar ist. 5# Finish-Maschine nach den Ansprüchen 2 bis 49 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Schwingenlager aus einem auf einer vertikal angeordneten Spindel (23) verstellbar lagernden und einen entsprechend verlaufenden Führungeschlitz (24) des Maschinengestelle (1) durchsetzenden Schwinglagerbolzen (22) bestehtp an dem der Schwingenarm (21) in seiner längsrichtung verstellbar gelagert ist. 6. Finish-Maschine nach den Ansprüchen 2 und 3, d a d u r o h g e k e n n z e i o h n e t, daß die Werkzeugträgerschwinge aus einem zwischen mehreren Führungerollen (44 bin.47) verschieblich geführten Bogeneegment (43) mit konzentriech zum Krümmungsmittelpunkt der Rollenmantelflächenerzeugenden verlaufenden Führungsbögen (431.43#1) besteht» wobei die in -Beistellrichtung (C) den Finiah-Steines (48) rückwärtig gelegenen FührungBrollen (44,45) ortsfest, dagegen die vorderen Führungsrollen (46t47) federnd abgestützt sind. 7. Finish-Maschine nach den Ansprüchen 2 bis 6, da d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die beiden Lager- und Antriebswalzen (394) für die zu bearbeitende Tonnenrolle (5) abstandsmäßig gegeneinander zu verstellen sind.