-
Vorrichtung zum Glattwalzen ebener Flächen Die Aufgabe des Hauptpatentes
1 286 932 ist es, zwei parallele, kreisscheibenförmige, rotierende Flächen, insbesondere
die Bremsflächen von Scheibenbremsen für Kraftfahrzeuge glattzuwalzen, indem zwei
gegenüberliegende zur Werkstückoberfläche schräggestellte zylindrische Glattwalzrollen
mit großem Walzdruck auf das Werkstück einwirken und es dort plastisch verformen,
bis der Werkstoff unter der Berührungsfläche mit den Rollen zum Fliessen kommt und
anschließend von den nachlaufenden hochglanzpolierten Schenkeln der Glattwalzrollen
geglättet wird, indem sich ihre Oberflächen auf das Werkstück kopieren.
-
Dabei gibt die bekannte tropfenförmige Berührungsfläche zwischen Werkstück
und Clattwalzrollen die Gewähr, daß die besten Glattwalzbedingungen eingehalten
werden, wenn die kleinen, zylindrischen, an den Kanten abgerundeten und mit geringer
Neigung zur Walzfläche angeordneten Glattwalzrollen das Werkstück punktförmig berühren.
-
Die zum Glattwalzen anfallenden Werkstücke sind sorgfältig vorgearbeitet
und haben eine makrogeometrisch einwandfreie Oberfläche und Form. Es hat sich aber
herausgestellt, daß sowohl die inneren durch die Formgebung des-Rohlings entstandenen
Spannungen als auch die von der Vorbearbeitung herrührenden Oberflächen spannungen
bei der Glattwalzbearbeitung ausgelöst und freigesetzt werden, so daß die ursprünglich
vertikal zur Drehachse verlaufenden Planflächen sich derart verziehen, daß sie nach
dem Glattwalzen einen Winkel mit der Drehachse, eine sogenannte Schüsselform mit
konischem Rand bilden. Die Rohlinge bestehen meist aus Gußeisen.
-
Ungleichmäßige Abkühlung nach dem Guß und ungleichmäßige Entfernung
der Gußhaut verursachen die inneren Spannungen. Die
Vorbearbeitung
erfolgt meist durch Drehen. Dadurch werden die inneren Spannungen nicht etwa beseitigt,
sondern zusätzlich äußere Spannungen werden aufgebracht, die hauptsächlich durch
die Veränderung der Schnittgeschwindigkeit beim Plan drehen von außen nach innen
oder umgekehrt entstehen.
-
Die gleichmig Beanspruchung der Planflächen durch gegenüberliegenden
hohen spezifischen Walzdruck, der den Werkstoff immerhin bis über die Fließgrenze
beansprucht, löst nun diese Spannungen aus und gibt sie frei. Das Werkstück verformt
sich durch diese Kräfte gegenüber seinem spannungsgeladenen Ausgangszustand. Ein
so verformtes Werkstück ist aber für Scheibenbremsen nicht mehr brauchbar.
-
Es ist ein physikalisches Gesetz, daß die Flächenpressung bei gleichbleibendem
Walzdruck umso größer ist, je kleiner die Berührungsfläche zwischen den Körpern
ist. Zwei Parallelflächen eines Werkstückes, die den gleichen Bedingungen, also
punktförmigem spezifischem Flächendruck ausgesetzt sind, verhalten sich auch gleich
und geben den Spannungen Gelegenheit sich auszugleichen und das V rkstück innerhalb
der Plastifizierungszone zu verziehen.
-
Ganz anders aber wenn der spezifische Walzdruck der beiden gegenüberliegenden
Glattwalzrollen ungleichmäßig ist. Dann wird die Fläche, die mit dem größeren spezifischen
Walzdruck belastet wird, gegenüber der anderen Fläche gestreckt.
-
Die Veränderung der Walzbedingungen kann also eine Veränderung der
Werkstückform hervorrufen.
-
Die Erfindung macht es sich zur Aufgabe eine Einrichtung zu schaffen,
die die Berührungsfläche der Glattwalzrollen mit dem Werkstück gleichmäßig und steuerbar
verändert und die der einen Rolle vergrößert, wenn die der anderen Rolle verkleinert
wird, so daß- ungleichmäßiger Walzdruck auf beiden Seiten der Parallelflächèn einen
Ausgleich der Spannungen bewirkt und ein Werkstück mit ebener kreisscheibenförmiger
Oberfläche erzeugt wird, deren Bremsflächen parallel verlaufen und vertikal zur
Drehachse gerichtet sind.
-
Erfindungsgemäß sind beide Glattwalzrollen zusammen mit ihren Laufringen,
den Hebeln und dem Hydrauliktrieb auf einem Zustellschlitten um die Mittelsenkrechte
der Verbindungslinie zwischen den Kopfstellen der Berührungsflächen der Glattwalzrollen
mit dem Werkstück schwenkbar und diese Schwenkung ist von einer an sich bekannten
Meßsteuerung nach der Werkstückform steuerbar.
-
Durch die Schwenkung um die Mittelsenkrechte der genannten Verbindungslinie
wird der bereits geschilderte Effekt er-.
-
zielt, daß der Anstellwinkel der einen Glattwalzrolle gegenüber dem
Werkstück steiler und der der anderen Glattwalzrolle gleichzeitig flacher wird.
Somit wird die Berührungsfläche beider Glattwalzrollen mit dem Werkstück verändert.
Die Rolle mit dem steilen Anstellwinkel hat eine kurze Berührungsfläche mit dem
Werkstück und erzeugt einen höheren spezifischen Walzdruck als die flacher anliegende
Glattwalzrolle und hat deshalb eine stärkere, d.h. eine intensivere Glattwalzwirkung.
Die so bearbeitete Planseite der Bremsscheibe wird gestreckt und die geneigte Scheibe
wird wieder aufgerichtet.
-
Im Betrieb wird eine der bekannten Meßsteuerungen verwendet, die das
Werkstück berührungslos (pneumatisch) während des Walzens abtastet und Veränderungen
der Form über den pneumatischen Differenzdruck und ein elektrisches Vergleichsglied
auf einen hydraulischen Stellzylinder überträgt, der die geringfügige Verstellung
der Glattwalzrollen vornimmt. Zu diesem Zweck wird die Schwenkbewegung der Glattwalzrolle
von einem auf dem Schlitten angeordneten hydraulischen Verstellglied vorgenommen,
in dessen Innerem ein dreiteiliger Kolben verschiebbar ist auf dessen Schenkeln
Buchsen axial gleiten, die im Durchmesser größer als das Mittelteil des Kolbens
und auch im Außendurchmesser verschiebbar in ihren Bohrungen abgedichtet sind und
im Inneren der Bohrung dieses Stellgliedes gegen einen Absatz anliegen können, dessen
Länge der Länge des großen Kolbendurchmessers entspricht, auf dem sich ein Hebel
befindet, der durch einen Schlitz des Stellgliedes hindurchragt und mit einer Kugel
versehen ist, die mit einer entsprechenden Kugelpfanne auf dem Schwenktisch befestigt
ist, wobei die Axialbewegung des Kolbens durch einstellbare Anschlage begrenzt ist.
-
Diese Ausführung des hydraulischen Stellgliedes verbürgt, daß nicht
nur feine, sehr genaue Verstellung der Glattwalzrollen möglich ist, sondern auch
immer wieder die gleiche Mittelstellung erreicht wird. Die Ausgangsstellung ist
die Mittellage bei der beide Glattwalzrollen mit gleicher Neigung am Werkstück anliegen.
-
Die Abbildungen zeigen ein Ausführungsbeispiel.
-
Es ist: Fig. 1 die Vorderansicht, Fig. 2 die Seitenansicht, Fig. 3
der Grundriß einer erfindungsgemäßen Einrichtung.
-
Fig. 4 zeigt die Idealform des Werkstückes, Fig. 5 u. 6 zeigen verschiedene
Schüsselformen, Fig. 7 u. 8 sind Sonderdarstellungen.
-
Zwei Glattwalzrollen 1 u. 2 stützen sich einerseits am Werkstück 3,
andererseits an den Laufringen 4 u. 5 ab.
-
Die Laufringe 4 u. 5 sind in den Hebeln 6 u. 7 gelagert, in denen
auch die Glattwalzrollen 1 u. 2 geführt werden.
-
Die Hebelarme 6 u. 7 sind sowohl durch das Gelenk 10 miteinander verbunden
als auch durch den Hydrauliktrieb ll, der beide Hebel im Gelenk 10 bewegen und damit
den seitlichen Abstand der Glattwalzrollen 1 u.. 2 voneinander verändern kann.
-
Die Hebel 6 u. 7 werden durch die Stützen 8 u. 9 auf der Grundplatte
12 abgestützt, die um den Bolzen 13 auf dem Schlitten 14 schwenkbar ist. Dieser
Drehpunkt liegt in der IIittenebene zwischen den Berührungspunkten der Glattwalzrollen
1 u. 2 mit dem Werkstück 3 und in der vertikalen Verbindungslinie dieser beiden
Berührungspunkte. Der Schlitten 14 wird durch den Hydrauliktrieb 15 bewegt, der
im Support 16 angeordnet ist und den Walzvorschub bewirkt.
-
Das Werkstück 3 ist in eine Drehmaschine gespannt und wird dort auch
axial festgehalten. Auf der Reitstockspitze 17 ist ein pneumatischer Meßkörper 18
verschiebbar -angeordnet, der zwischen Meßkörper 18 und Werkstückfläche ein Luftkissen
erzeugt und an zwei möglichst weit voneinander entfernt liegenden Stellen Meßdüsen
19 aufweist, deren Differenzdruck über elektrische Kontakte auf ein hydraulisches
Stellglied 20 wirkt. Derartige eßsteuerungen sind bekannt und nicht Gegenstand dieser
Erfindung. 40 zeigt die Druckluftzufuhr, 41 ist der Differenzdruckmesser, 42 das
elektrische Vergleichsglied, das auf das hydraulische Verstellglied 20 durch magnetische
Schaltung wirkt.
-
Das Hydraulikstellglied 20 ist durch die Zuleitungen 21 und 22 mit
dem Zylinder 26 verbunden. Im Zylinder 26 befindet sich der Kolben 23 und die Buchsen
24 u. 25, die wegen entsprechende Anschläge im Zylinder 26 gedrückt werden. Kommt
das Drucköl von der rechten Seite werden die Stirnflächen von Kolben 23 und der
Buchse 25 beaufschlagt. Letztere kann sich dabei im Zylinder 26 nicht bewegen, weil
sie gegen einen Anschlag gedrückt wird.
-
Das >ittelstück 28 des Kolbens 23 nimmt aber die Buchse 24 mit.
Kommt jetzt das Drucköl von links, wird der Kolben 23 und Buchse 24 entsprechend
ihrer größeren Fläche nach rechts verschoben bis die Buchse 24 und Zylinder 26 an
ihrem Anschlag anliegen und damit den Kolben 23 in Mittelstellung bringen. Erst
wenn der Öldruck auf der linken Seite ansteigt wiederholt sich das bereits geschiderte
Spiel nach der anderen Seite hin. Bei gleichem druck auf beiden Seiten wird der
Kolben 23 immer in seiner Mittellage gehalten.
-
Das Mittelstück 28 des Kolbens 23 enthält einen Hebel 29 der durch
einen Schlitz 30 des Zylindergehauses 26 geführt und mit einer Kugel 31 ausgerüstet
ist, die sich in einer Kugelpfanne 32 bewest. Die Kugelpfanne 32 befindet sich in
einem Schieber 33, der eine geringe Axialbewegung ausführen kann. Seine rührung
ist auf der Grundplatte 12 befestigt.
-
Die Grundplatte 12 ist um den Bolzen 13 schwenkbar. ird jetzt auf
Kommando des Meßkopfes 18 das hydraulische Stellglied 20 erregt und Drucköl einseitig
auf den Kolben 23 geleitet, dann wird mit diesem die Kugel 31 einseitig verschoben
und damit die Grundplatte 12 um den Bolzen 13 veschwenkt. Damit werden aber auch
die Neigungswinkel der Glattwalzrollen mit dem scheibenförmigen Werkstück 3 ve-(indert.
-
Die Berührungsfläche der einen Rolle mit dem Werkstück wird vergrößert,
die der anderen Rolle wird entsprechend verkleinert. Die kleinere Berührungsfläche
ergibt einen größeren spezifischen Walzdruck und damit eine größere plastische Verformung.
Dadurch wird diese Seite des scheibenförmigen Werkstückes gegenüber der Parallelfläche
gestreckt.
-
Die Abbildungen 4- bis 8 erläutern diesen Erfinduiigsgedanken. Abbildung
4 zeigt die Idealform des Werkstückes.
-
Die Abbildungen 5 u. 6 zeigen Schüsselformen, wie sie durch Auslösung
von Materialspannungen durch das Glattwalzen entstanden sind. In Abbildung 5 sind
die Glattwalzrollen 30, 31 nach links geschwenkt, so daß die linke Parallelfläche
der Scheibenbremse nur eine kleine Berührungsfläche mit der Glattwalzrolle 30 erhält,
die Parallelfläche ist jedoch eine sehr große Berührungsfläche. Umgekehrt ist es
in Abbildung 6, die die entgegengesetzte Verspannung der Idealform zeigt. Hier muß
die rechte Parallelfläche gestreckt werden, dort also eine kleine Berührungsfläche
zwischen Glattwalzrollen 32 und dem Werkstück, während die Parallelfläche eine große
Berührungsfläche mit der Glattwalzrolle 33 zeigt.
-
Die Abbildungen 7 u. 8 zeigen die Form der Berührungsflächen zwischen
Glattwalzrollen und Werkstück und zwar in Abbildung 7 die kurze Berührungsfläche
34, die einen hohen spezifischen Walzdruck unter der Glattwalzrolle erzeugt und
in Abbildung 8 die große Berührungsfläche 35 mit kleinem spezifischen Walzdruck.
-
Die Werkstücke sind in den Pfeilrichtungen A und B zu betrachten und
zwar Abbildung 7 in Pfeilrichtung A und Abbildung 8 in Pfeilrichtung B.