DE1933858B2 - Vorrichtung zum Walzen von Auskehlungen in Wellen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum stimmten Winkelstellungen in Bezug zur Achse einer

Walzen von Auskehlungen in Wellen, insbesondere Welle drehbar befestigt sind und die zur Walzbehand-

in Kurbelwellen. lung gegen zwei einander gegenüberliegende Aus-

Es ist bekannt, daß das Walzen von Auskehlungen kehlungsstellen der Welle gedrückt werden. Diese in Wellen, insbesondere in Kurbelwellen, ein wir- 5 Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß sie einen kungsvolles Verfahren zum Verbessern der Dauer- Keil, der in radialer Richtung in Bezug zur Welle festigkeit dieser Wellen ist. Hierzu ist jedoch ein hin- und herbewegbar angeordnet ist und zwei Druckverhältnismäßig hoher Walzdruck erforderlich, wenn flächen hat, und ferner zwei Lagergehäuse aufweist, eine wesentliche Verbesserung der Dauerfestigkeit der jeweils eine der Rollen tragen und jeweils eine erzielt werden soll, und deshalb muß eine Vorrich- io Druckfläche haben, die an der zugehörigen Drucktung zur Durchführung eines solchen Walzverfahrens fläche des Keils entlanggleiten kann, wobei eine den ziemlich große und starke Bauteile aufweisen, um Keil in radialer Richtung vorwärts bewegende Kraft einen hohen Walzdruck auszuhalten. Dabei befinden in eine Kraft umgewandelt wird, die die Rollen sich die zu walzenden Auskehlungen oft an Stellen, durch die durch das Zusammenwirken der Druckdie für die Werkzeuge nur wenig Platz lassen, wie 15 flächen des Keils mit denen der Lagergehäuse herbei Kurbelwellen, bei denen die Auskehlungen vorgerufene Keilwirkung nach vorn gegen die Ausneben Kurbelarmen liegen, die in einem verhältnis- kehlung drückt.

mäßig kleinen Abstand voneinander angeordnet Da gemäß der Erfindung der Walzdruck durch

sind. Deshalb muß eine derartige Vorrichtung so die Lagergehäuse, die sich auf den Druckflächen des

kompakt ausgebildet sein, daß sie zwischen zwei 20 Keils verschieben, wenn sich dieser zwischen ihnen

benachbarten Kurbelarmen arbeiten kann, um einen radial zur Welle vorwärts bewegt, auf die Rollen

für das Verfestigen der Auskehlungen erforderlichen übertragen wird, tritt keine Veränderung des

Walzdruck auf diese auszuüben. Neigungswinkel der Rollen in Bezug zur Achse der

Um den vorgenannten Erfordernissen nachzu- Welle ein. Da ferner die Rollen an ihrem Umfang

kommen, sind verschiedene Vorrichtungen zum 25 mit den Auskehlungsstellen in Berührung gehalten

Walzen von Auskehlungen in Kurbelwellen bekannt. werden und die Lagergehäuse an den Druckflächen

Diese bekannten Vorrichtungen basieren auf einem des Keils in freiem Gleitkontakt bleiben, verändern

Prinzip, bei dem zwei einander gegenüberliegende sich die Berührungsstellen zwischen den Rollen und

Auskehlungen gleichzeitig durch ein Rollenpaar ge- den Auskehlungsstellen auch dann nicht, wenn der

walzt werden. Bei einer der bekannten Vorrichtungen, 30 Keil zur Erhöhung des Walzdrucks vorwärts bewegt

die in den USA.-Patentschriften 2 841 861 und wird. Dadurch werden die Bereiche der verfestigten

2 876 528 erläutert ist, wird ein Paar Rollen über Schicht und der Restspannung auf die erforderlichen

eine Anlenkverbindung durch ein gemeinsames Teile der Auskehlungen konzentriert, und es wird

Druckteil so gehalten, daß sich das Rollenpaar eine Verbesserung der Wellenfestigkeit erzielt. Die

V-förmig auf die Auskehlungen zu öffnet und durch 35 den Keil enthaltende Vorrichtung kann als kleine

eine über die Anlenkverbindung übertragene Druck- und kompakte Einheit ausgebildet werden, die leicht

kraft auf diese gepreßt wird. Bei einer anderen be- ganz nahe an den Kurbelarmen einer Kurbelwelle

kannten Vorrichtung werden radartige Rollen ver- eingesetzt werden kann. Die Erfindung ist besonders

wendet, wobei die Elastizität des Radkranzes ver- vorteilhaft, wenn sie bei der Herstellung sehr großer

wertet wird. 40 Kurbelwellen verwendet wird.

Bei der genannten Vorrichtung mit den schwenk- Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der

bar befestigten Rollen ist es jedoch unvermeidlich, Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschrei-

daß sich die Winkelstellungen der Rollen in bezug bung. In der Zeichnung ist die Erfindung beispiels-

zu den Auskehlungen im Verlauf des Walzvorgangs weise veranschaulicht, und zwar zeigt

verändern und daß das Druckteil vorwärts geschoben 45 F i g. 1 teilweise im Schnitt eine schematische

wird, wobei gleichzeitig die Stellen verändert werden, Draufsicht auf zwei der erfindungsgemäßen Vorrich-

auf die der Druck der Rollen ausgeübt wird. Bei der tungen in Arbeitsstellung,

Vorrichtung mit den radartigen Rollen tritt insofern F i g. 2 eine Seitenansicht der in F i g. 1 darge-

ein Problem auf, als sich die relative Stellung zwi- stellten Vorrichtungen und

sehen der zu walzenden Fläche und der walzenden 50 F i g. 3 eine mehr ins einzelne gehende Ansicht

Fläche durch den Walzdruck verändert, da der Rad- der in F i g. 1 und 2 dargestellten Vorrichtungen,

kranz durch die Reaktionskraft eines vom Rad selbst Die F i g. 1 und 2 zeigen eine Kurbelwelle mit

getragenen Walzdrucks elastisch verformt wird. einem Kurbelzapfen 9, die so auf einer nicht dar-

Eine solche Veränderung der Walzbedingungen gestellten Drehscheibe befestigt ist, daß sie sich um

ist ein großer Nachteil beim Walzprozeß, da es da- 55 die Achse des Kurbelzapfens 9 dreht. An radial ein-

durch unmöglich wird, die Verteilung der gewalzten ander gegenüberliegenden Seiten des Kurbelzapfens

und verfestigten Schichten und die Verteilung der ist jeweils ein Hydraulikzylinder 1 vorgesehen, der

Restspannung zu bestimmen, die wichtige Faktoren durch Stützen 12 gehalten wird, die durch Stangen

bei der Berechnung der Festigkeit der Welle sind. 13 eines nicht dargestellten Rahmens verbunden

Durch die Erfindung soll nun eine Vorrichtung 60 sind. Die Hydraulikzylinder 1 tragen jeweils einen

zum Walzen von Auskehlungen in Wellen, insbe- Kolben 2, der seinerseits an seinem vorderen Ende sondere in Kurbelwellen, geschaffen werden, bei der einen Keil 3 trägt. Der Keil hat zwei die Keilflächen ein hoher Walzdruck in genau eingestellter Richtung bildende glatte Druckflächen 11, die in Richtung auf auf eine genau bestimmte Stelle jeder Auskehlung den Kurbelzapfen 9 hin konvergieren. Auf jeder

ausgeübt werden kann. 65 Druckfläche ist ein Lagergehäuse 5 gleitbar befestigt, Dies wird gemäß der Erfindung durch eine Vor- das eine glatte Druckfläche aufweist, mit der es mit richtung zum Walzen von Wellenauskehlungen er- der Druckfläche des Keils über eine dünne Schmierreicht, die ein Paar Rollen aufweist, die in vorbe- mittelschicht 4 in Gleitkontakt steht. Am Lager-

gehäuse 5 ist eine Rolle 6 bzw. 7 mittels eines Bolzens 15 drehbar befestigt. Die Rollen 6 und 7 werden gegen zwei einander gegenüberliegende Auskehlungsstellen 10 gedrückt, um sie einer Walzbehandlung zu unterwerfen. Die Rollen 6 und 7 können gleich sein oder voneinander verschiedene Umrisse aufweisen, um die Walzbehandlung der Auskehlungen schrittweise durchzuführen, wie später erläutert wird. Das Lagergehäuse weist seitliche Backen auf, die sich entlang der Kanten des Keils erstrecken. Jede Backe ist mit einer länglichen Öffnung 14 versehen, in die ein an der Außenseite des Keils befestigter Anschlagbolzen 8 eingreift. Der die Rolle 6 bzw. 7 tragende Bolzen 15 erstreckt sich gewöhnlich parallel zur Druckfläche 11, so daß die Rolle vertikal zur Druckfläche angeordnet ist. In manchen Fällen kann man aber die Rolle auch in einem anderen Neigungswinkel in Bezug zur Druckfläche anordnen. Der Winkel an der Spitze des Keils ist gewöhnlich ein spitzer Winkel.

F i g. 3 zeigt einige Einzelheiten der in F i g. 1 dargestellten Vorrichtimg, wobei gleiche Bauteile mit den gleichen, in F i g. 1 verwendeten Bezugszeichen versehen sind. In diesem Fall hat die Rolle 6 an ihrem Umfang einen kleineren Krümmungsradius als die Rolle 7.

Diese Vorrichtung arbeitet wie folgt: Zunächst werden die Lagergehäuse 5 auf die Spitze des Keils 3 zugeschoben, um den Kopf der Vorrichtung zu verkleinern. Dann werden die Anschlagbolzen 8 leicht angezogen. Daraufhin wird der Hydraulikzylinder 1 betätigt, um den Keil 3 mit den darauf befestigten Lagergehäusen 5 vorwärts zu bewegen. Wenn die Rollen 6 und 7 den Kurbelzapfen 9 berühren, wird der Keil weiter nach vorn bewegt, wodurch die Lagergehäuse an den Druckflächen des Keils entlang nach rückwärts gleiten, wobei sie die leichte Haltekraft der Anschlagbolzen 8 überwinden. Auf diese Weise werden die Rollen quer verschoben, bis sie an den Auskehlungsstellen 10 anliegen. Dann wird bei Aufbringen des erforderlichen Walzdrucks auf die Rollen die Kurbelwelle durch die Drehscheibe in Drehung versetzt, wobei die Auskehlungsstellen an den Rollen entlanglaufen. Wenn die Vorrichtung zurückgezogen werden soll, genügt es, den Keil herauszuziehen, indem man den Hydraulikzylinder in entgegengesetzter Richtung betätigt, wodurch die Lagergehäuse automatisch so weit als möglich zusammengeschoben werden, um die Vorrichtung zwischen den nebeneinanderliegenden Kurbelarmen herausbringen zu können.

Wenn man die Kraft des Zylinders mit P₀, den Walzdruck der Rolle mit P₁. und den Winkel an der Spitze des Keils mit Θ bezeichnet, erhält man folgende Beziehung:

P_r = P₀/2 sin — .

Durch Wahl eines geeigneten Winkels Θ erhält man die gewünschte Beziehung zwischen der Kraft des Zylinders und dem Walzdruck.

Wenn die Vorrichtung so ausgebildet ist, daß die Rollen 6 und 7 an ihrem Umfang verschiedene Krümmungsradien aufweisen, wie in F i g. 3 dargestellt, kann jede Auskehlung zwei verschiedenen Walzvorgängen unterworfen werden, indem man die Rollen 6 und 7 in der Hälfte eines Walzprozesses vertauscht, wodurch weitest kontrollierbare Wirkungen der Walzbehandlung erzielt werden können.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Walzen von Auskehlungen in Wellen, mit einem Paar Rollen, die in einem Neigungswinkel in Bezug zur Achse der Welle drehbar angeordnet und zur Durchführung einer Walzbehandlung gegen zwei einander gegenüber vorgesehene Auskehlungsstellen der Welle druckbar sind, gekennzeichnet durch einen in radialer Richtung in Bezug zur Welle hin- und herbewegbar angeordneten und zwei Druckflächen (11) aufweisenden Keil (3) und durch zwei Lagergehäuse (5), die jeweils eine Rolle (6, 7) tragen und jeweils mit einer Druckfläche versehen sind, die sich mit der dazugehörigen Druckfläche (11) des Keils (3) in Gleitanlage befindet, wobei eine den Keil (3) radial zur Achse vorwärts bewegende Kraft durch die durch Zusammenwirken der Druckflächen (11) des Keils (3) und der der Lagergehäuse (5) hervorgerufene Wirkung in Kräfte umwandelbar ist, die ein Andrücken der Rollen (6, 7) gegen die Auskehlungsstellen bewirkt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagergehäuse (5) am Keil (3) nachgiebig verklemmt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Rollen (6, 7) an ihrem Umfang verschiedene Krümmungsradien aufweisen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen