DE1933858C - Vorrichtung zum Walzen von Auskehlun gen in Wellen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Walzen von Auskehlungen in Wellen, insbesondere in Kurbelwellen.

Es ist bekannt, daß dus Walzen von Auskehlungen in Wellen, insbesondere in Kurbelwellen, ein wirkungsvolles Verfahren zum Verbessern der Daucifestigkeit dieser Wellen ist. Hierzu ist jedoch ein verhältnismäßig hoher Walzdruck erforderlich, wenn eine wesentliche Verbesserung der Dauerfestigkeit erzielt werden soll, und deshalb muß eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Walzverfahrens ziemlich große und starke Bauteile aufweisen, um einen hohen Walzdruck auszuluilten. Dabei befinden sich die zu walzenden Auskehlungen oft an Stellen, die für die Werkzeuge nur wenig Platz lassen, wie bei Kurbelwellen, bei denen die Auskehlungen neben Kurbelarmen liegen, die in einem verhältnismäßig kleinen Abstand voneinander angeordnet sind. Deshalb muß eine de:artige Vorrichtung so kompakt ausgebildet sein, daß sie zwischen zwei benachbarten Kurbelarmen arbeiten kann, um einen für das Verfestigen der Auskehlungen erforderlichen Walzdruck auf diese auszuüben.

Um den vorgenannten Erfordernissen nachzukommen, sind verschiedene Vorrichtungen zum Walzen von Auskehlungen in Kurbelwellen bekannt. Diese bekannten Vorrichtungen basieren auf einem Prinzip, bei dem zwei einander gegenüberliegende Auskehlungen gleichzeitig durch ein Rollenpaar gewalzt werden. Bei einer der bekannten Vorrichtungen, die in den USA.-Patentschriften 2 841861 und 2 876 528 erläutert ist, wird ein Paar Rollen über eine Anlenkverbindung durch ein gemeinsames Druckteil so gehalten, daß sich das Rollenpaar V-iormig auf die Auskehlungen zu öffnet und durch eine über die Anlenkverbindung übertragene Druckkraft auf diese gepreßt wird. Bei einer anderen bekannten Vorrichtung werden radartige Rollen verwendet, wobei die Elastizität des Radkranzes verwertet wird.

Bei der genannten Vorrichtung mit den schwenkbar befestigten Rollen ist es jedoch unvermeidlich, daß sich die Winkelstcllungen der Rollen in bezug zu den Auskehlungen im Verlauf des Walzvorgangs verändern und daß das Druckteil vorwärts geschoben wird, wobei gleichzeitig die Stellen verändert werden, auf die der Druck der Rollen ausgeübt wird. Bei der Vorrichtung mit den radartigen Rollen tritt insofern ein Problem auf, als sich die relative Stellung zwischen der zu walzenden Fläche und der walzenden Fläche durch den Walzdruck verändert, da der Radkranz durch die Reaktionskraft eines vom Rad selbst getragenen Walzdrucks elastisch verformt wird.

Eine solche Veränderung der Walzbedingungen ist ein großer Nachteil beim Walzprozeß, da es dadurch unmöglich wird, die Verteilung der gewalzten und verfestigten Schichten und die Verteilung der Rcstspanming zu bestimmen, die wichtige Faktoren bei der Berechnung der Festigkeit der Welle sind.

Durch die Erfindung soil nun eine Vorrichtung i:iim Walzen von Auskehlungen in Wellen, insbesondere in Kurbelwellen, geschaffen weiden, bei der ein hoher Walzdruck in genau eingestellter Richtung auf eine genau bestimmte Stelle jeder Auskehlung ausgeübt werden kann.

Dies wird gemäß der Erfindung durch eine Vorrichtung zum Walzen von Wellenauskehlungen erreicht, die ein Paar Rolh'ii aufweist, die in vorbestimmten Winkelstellungen Lu Bezug zur Achse einer Welle drehbnr befestigt sind ,und die zur Walzbehandlung gegen zwei einander gegenüberliegende Auskehlungsstellen der Welle gedrückt werden. Diese Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß sie einen Keil, der in radialer Richtung in Bezug zur Welle hin- und herbewegbar angeordnet ist und zwei Druckflächen hat, und ferner zwei Lagergehäuse aufweist, der jeweils eine der Rollen tragen und jeweils eine

ίο Druckfläche haben, die an der zugehörigen Druckfläche des Keils cntlangglciten kann, wobei eine den Keil in radialer Richtung vorwärts bewegende Kraft in eine Kraft umgewandelt wird, die die Rollen durch die durch das Zusammenwirken der Druckdächen des Keils mit denen der Lagergehäuse hervorgerufene Keilwirkung nach vorn gegen die Auskehlung drückt.

Da gemäß der Erfindung der Walzdruck durch die Lagergehäuse, die sich auf den Druckflächen des

Keils verschieben, wenn sich dieser zwischen ihnen radial zur Welle vorwärts bewegt, auf die Rollen übertragen wird, tritt keine Veränderung des Neigungswinkel der Rollen in Bezug zur Achse der Welle ein Da ferner die Rollen an ihrem Umfang

as mit den Auskehlungsstellen in Berührung gehalten werden und die Lagergehäuse an den Druckflächen des Keiis in freiem Gleitkontakt bleiben, verändern sich die Berührungsstellen zwischen den Rollen und den Auskehlungsstellen auch dann nicht, wenn der

Keil zur Erhöhung des Walzdrucks vorwäits bewegt wird. Dadurch werden die Bereiche der verfestigten Schicht und der Restspannung auf die erforderlichen Teile der Auskehlungen konzentriert, und es wird eine Verbesserung der Wellenfestigkeit erzielt. Die den Keil enthaltende Vorrichtung kann als kleine und kompakte Einheit ausgebildet weiden, die leicht ganz nahe an den Kurbelarmen einer Kurbelwelle eingesetzt weiden kann. Die Erfindung ist besonders vorteilhaft, wenn sie bei der Herstellung sehr großer Kurbelwellen verwendet wird.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung. In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigt

Fig. 1 teilweise im Schnitt eine schematische Draufsicht auf zwei der erfindungsgemäßen Vorrichtungen in Arbeitsstellung,

Fig. 2 eine Seitenansicht der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtungen und

Fig. 3 eine mehr ins einzelne gehende Ansicht der in F i g. I und 2 dargestellten Vorrichtungen.

Die F i g. 1 und 2 zeigen eine Kurbelwelle mit einem Kurbelzapfen 9, die so auf einer nicht dargestellten Drehscheibe befestigt ist, daß sie sich um die Achse des Kurbelzapfen 9 dreht. An radial einander gegenüberliegenden Seiten des Kurbelzapfens ist jeweils ein Hydraulikzylinder 1 vorgesehen, der durch Stützen 12 gehalten wird, die durch Stangen 13 eines nicht dargestellten Rahmens verbunden sind. Die Hydraulikzylinder i tragen jeweils einen Kolben 2, der seinerseits an seinem vorderen Ende einen Keil 3 trägt. Der Keil hat zwei die Keilflächen bildende glatte Druckflächen 11, die in Richtung auf den Kurbelzapfen 9 hin konvergieren. Auf jeder Druckfläche ist ein Lagergehäuse 5 glcitbar befestigt, das eine glatte Druckfläche aufweist, mit der es mit der Druckfläche des Keils über eine dünne Schmiermittelschicht 4 in Gleitkontakt steht. Arn Lauer-

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 Walzbchandlung 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 verschen, in die ein an der Außenseite des Keils befestigter Anschlagbolzen » eingreift. Der die Rolle 6 bzw. 7 tragende Bolzen 115 erstreckt sich gewöhnlich parallel zur Druckfläche 11, so daß die Rolle vertikal zur Druck- xs fläche 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. ao

F i g. 3 zeigt einige Einzelheiten der in F i g. 1 dargestellten Vorrichtung, wobei gleiche Bauteiie mit den gleichen, in Fig. 1 verwendeten Bezugszeichen versehen sind. In diesem Fall hat die Rolle 6 an ihrem Umfang einen kleineren Krümmungsradius als as 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 G 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 her· auszuziehen, 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 l\, den Walzdruck der Rolle mit P, und den Winkel an der Spitze des Keils mit θ bezeichnet, erhält man folgende Beziehung:

l\ =■- /y2 sin

Durch Wahl eines geeigneten Wankeis M erhält man die gewünschte Beziehung zwischen' dor Kraft des Zylinders und dem Walzdruck.

Wenn die Vorrichtung so ausgebildet ist, daß die Rollen 6 und 7 an intern 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 Wal/.piozesscs 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 I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Rollen (6, 7) an ihrem Umfang verschiedene Krümmungsradien aufweisen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen