DE2311476C3 - Innenglattwalzwerkzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Innenglattwalzwerkzeug mit einem Werkzeugschaft und mit zwei unabhängig voneinander verstellbaren Walzrollenkränzen zur Bearbeitung von koaxial hintereinanderliegenden zylindrischen Werkstückbohrungen, bei dem die Walzen der Walzrollenkränze auf zwei hintereinanderliegenden und koaxial zueinander angeordneten Stützkegeln ablaufen. Werkzeuge disser Art werden üblicherweise als Stufenrolldorne bezeichnet Der Einfachheit halber soll auch hier fortan dieser Ausdruck verwendet werden.

Mit der DD-PS 83 308 ist ein Glattwalzwerkzeug bekanntgeworden, das in Fig. 3 der genannten Schrift beispielsweise mit zwei Rollenkränzen dargestellt ist, die jedoch gleichen Hüllkreisdurchmesser haben. Ein solches Werkzeug eignet sich nicht zur Bearbeitung von koaxialen Stufenbohrungen, wohl aber z. B. zur gleichzeitigen Bearbeitung von zwei koaxialen, räumlich jedoch getrennten Bohrungen gleichen Durchmessers, wie man sie z. B. in Kolbenbohrungen fc? Kolbenbolzen antrifft Jedoch gilt dies nur unter der Voraussetzung, daß beide Bohrungen genau gleiches Maß haben, also die eine Bohrung nicht an der unteren und die andere Bohrung nicht an der oberen Grenze der Toleranz liegt Bei dem genannten Werkzeug sind die beiden Walzenkränze in einem gemeinsamen Käfig gehalten und laufen auf einem Stützdorn ab, dessen den jeweiligen Walzenkränzen zugeordnete kegelige Stützflächen nur gemeinsam axial bewegt werden können.

Weiterhin wurden mit der DE-AS 21 43 161 Stufenrolldorne bekannt, welche die beiden Walzrollenkränze in einem gemeinsamen Käfig führen. Bei diesen Werkzeugen kann jedoch weder der Hüllkreisdurchmesser der Walzrollenkränze bei konstantem Stufensprung, noch überhaupt verändert werden. Eine Anpassung der Durchmesser der Walzrollenkränze an die Toleranzlage der jeweils zu bearbeitenden Bohrung ist nicht möglich. Es treten somit die gleichen Probleme wie auch schon zur DD-PS83 308 beschrieben auf.

Nach dem Prospekt Madison-Sales Bulletin Microller Burnishing Tools, MCG C 5133, März 1970, sind weitere Stufenroildorne bekanntgeworden. Bei den hiernach bekannten Stufenrolldornen laufen zwei Walzrollenkränze in dem für die Längenabmessuing der zu walzenden Bohrung zweckmäßigen Axialabstand, je in einem Käfig geführt, um einen gemeinsamen, die Stützflächen tragenden Stützdorn um. Dieser Stützdorn ist entsprechend dem Stufensprung der Bohrung und dem Durchmesser der Walzrollen ebenfalls gestuft. Die

Walzrollen sind leicht konisch, und die entsprechenden Teile des StQtzdoms sind ebenfalls entgegengesetzt leicht konisch. Durch axiale Verschiebung des Stützdorns oder des Walzrollenkäfigs läßt sich daher eine Durchmesserveränderung des Hüllkreises beider Walz- ■> rollenkränze gleichzeitig in der Größenordnung der vorgeschriebenen Bohrungstoleranz bewirken. Die genannte axiale Verschiebung wird dadurch erreicht, daß beispielsweise der Walzrollenkäfig in einem Stellring axial fixiert und in diesem drehbar angeordnet ι α ist und dieser Stellring als Mutter auf einem Gewinde auf dem Werkzeugschaft läuft und somit durch Drehung axial bis zur gewünschten Position verschoben und dort festgeklemmt wird. Das Prinzip einer solchen Verschiebung, allerdings nur für einen Walzrollenkranz, ist ü besonders klar der DE-PS 0 57 903 zu entnehmen. Natürlich ist dieses Verstellsystem auch umkehrbar. Es ist dann der Walzrollenkäfig in seiner axialen Lage fixiert, und der Stützkegel wird in seiner axialen Lage verschoben. Eine solche Anordnung ist beispielsweise :n gezeigt in der CH-PS 2 65 905. Es ist somit eine Hüllkreisdurchmesserveränderung eines bzw. beider Walzrollenkränze auch dann möglich, wenn sich der bzw. die Walzrollenkränze im Eingriff mit der zu bearbeitenden Oberfläche befinden. Wenn sich jedoch z. B. bei einer Stufenbohrung der kleinere Bohrungsdurchmesser an der unteren und der größere Bohrungsdurchmesser an der oberen Toleranzgrenze befindet, oder auch umgekehrt, dann kann nur noch ein Walzrollenkranz arbeiten, während der andere Walzrollenkranz das Werkstück nicht mehr berührt Da die Walzrollenkränze dieser bekannten Werkzeuge während des Arbeitseingriffs unterschiedliche Drehzahl haben, ist es erforderlich und in der Praxis auch ausgeführt, jeden einzelnen Walzrollenkranz separat in n einem eigenen KaHg zu führen. Die Käfige sind dann gegeneinander verdrehbar.

Von daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Stufenrolldorn zu schaffen, bei dem jeder Walzrollenkrar'. unabhängig vom anderen in seinem Hüllkreisdurchmesser von außen, während sich alle Walzrollenkränze des Stufenrolldorns innerhalb der Stufenbohrung des Werkstücks befinden, verstellt werden kann.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß dor Stützkegel für den V/alzrollenkranz größeren Hüllkreisdurchmessers unverschiebbar und undrehbar mit dem Werkzeugschaft verbunden ist, während der Stützkegel für den Walzrollenkranz geringeren Hüllkreisdurchsjiessers gegenüber dem ;i> erstgenannten Stützkegel am Werkzeugschaft axial verstellbar geführt ist und d&ß ein an sich bekannter, beide Walzrollenkränze aufnehmender Käfig vorgesehen ist, der in ebenfalls an sich bekannter Weise am Werkzeugschaft drehbar gelagert und axial verstellbar « geführt ist Durch die vorgeschlagenen konstruktiven Maßnahmen wird es möglich, die Hüllkreisdurchmesser der Walzrollenkränze eines Stufenrolldorns jeweils unabhängig voneinander während des vollständigen Eingriffs des Werkzeugs mit dem Werkstück zu <,o verstellen.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird darüber hinaus vorgeschlagen, das Verhältnis von Werkstückbohrungsdurchmesser zu Walzrollendurchmesser zu Stützkegeldurchmesser der einen Bearbei- (,-, tungsstufe gleichzuhalten mit dem Verhältnis von Werkstückbohrungsdurchrrcsser zu Walzrollendurchmesser zu Stützkegeldurchmesser der anderen Bearbeitungsstufe.

Durch die vorgeschlagene Maßnahme wird ein besonders einfacher konstruktiver Aufbau des vorgeschlagenen Werkzeugs ermöglicht Bei Einhaltung der vorgeschlagenen Durchmesserverhältnisse haben die beiden Walzrollenkränze des Stufenrolldorns während der Bearbeitung eines Werkstücks genau gleiche Drehzahl. Hierdurch können die beiden Walzrollenkränze gemeinsam in einem aus einem Stück bestehenden Käfig geführt werden, ohne daß gleichzeitig dafür gesorgt werden muß, daß der erste und der zweite Stützkegel gegeneinander verdrehbar angeordnet ist

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen des Werkzeugs sind den Unteransprüchen 3 bis 7 zu entnehmen.

Der Aufbau und die Funktion des Werkzeugs sollen nun anhand der Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigt

F i g. 1 einen Stufenrolldorn, bei dem die Hüllkreisdurchmesser der beiden Walzrollenkränze völlig unabhängig voneinander, auch dann, wenn Hie Walzrollenkränze sich in der zu bearbeitenden Bohrung befinden, von außen durch zwei auf dem Schaft angebrachte Stellringe verändert werden können,

F i g. 2 einen Schnitt durch den Stufenrolldorn gemäß F i g. 1 in der Lage der Linie I-I,

Fig.3 einen Stufenrolldorn, bei dem bei der Grobeinstellung der Stufensprung zwischen den Durchmessern der Hüllkreise der beiden Walzrollenkränze konstant gehalten wird und die Feineinstellung mittels Durchmesserveränderung nur eines Walzrollenkranzes durchgeführt wird,

F i g. 4 einen Schnitt durch den Stufenrolldorn gemäß F i g. 3 in der Lage der Linie H-H,

Fig.5 einen Stufenrolldorn, dessen prinzipielle Funktion gleich der des Rolldorns gemäß Fig.3 ist, allerdings ist bei einem Rolldorn gemäß Fig.5 der Stellring zu Durchmessereinstellung des Walzrollenkranzes mit dem kleineren Hüllkreisdurchmesser an das vordere, in Vorschubrichtung zeigende Ende verlegt

Aufbau und Funktion des Werkzeugs gemäß F i g. 1 sind wie folgt:

Ein Walzrollenkranz 1 und ein Walzrollenkranz 2 werden in einem Käfig 3 geführt Die Walzen 16 des Walzrollenkranzes 1 rollen auf dem einen Stützdorn 4 ab, der im möglichen Laufbereich der Walzen leicht konisch ist, und zwar derart, daß das dem Werkzeugschaft 14 gegenüberliegende Ende des Stützdorns 4 den kleinsten Durchmesser hat und sich dieser Durchmesser in Richtung Werkzeugschaft über den möglichen Laufbereich der Walzen kontinuierlich vergrößert Die Walzen haben umgekehrten Neigungssinn. Die Walzen des Walzrollenkranzes 2 rollen auf einem hohlen Stützdorn ab, der im möglicnen Laufbereich der Walzen ebenfalls leicht konisch ist, und zwar in der gleichen Richtung wie die Neigung des Stützdorns 4. Auch hier haben die Walzen des Walzrollenkranzes umgekehrten Neigungssinn. Erfindungsgemäß kann der Kegelwinkel der Laufflächen der Stützdorne 4 und 5 auch unterschiedlich sein Der Käfig 3, in dem die Walzenkränze 1 und 2 geführt sind, ist drehbar und axial fixiert im Stellring 6 befestigt. Der Stellring 6 ist mittels Gewinde 17 mit dem Werkzeugschaft 14 verbunden und somit durch Drehung in seiner axialen Lage verstellbar. Der Stellring 6 kann mit der Schraube 7 in jeder beliebigen Position fixit.'t werden.

Über einen Sprengring 8 ist der Stellring 6 mit einer auf dem Werkzeugschafi: 14 gleitenden Schiebemuffe 9 verbunden, die dadurch zwar die axiale Veränderung

des Stellrings 6, aber nicht dessen Drehung mitmacht. Die Schiebemuffe 9 ist in geeigneter Länge mit Außengewinde versehen, auf welchem der Stellring 11 läuft. Der Stellring 11 ist mit der Schraube 12 ebenfalls in jeder Lage auf der Schiebemuffe 9 fixierbar. Der auf "> der Schiebemuffe 9 laufende Stellring 11 ist mittels des Stiftes 10, der durch Langloch 13, das sowohl im Werkzeugschaft 14 als auch in der Schiebemuffe 9 angebracht ist, als auch durch das Gleitstück 15 geht, über dieses Gleitstück 15 mit dem inneren Stützdorn verbunden. Wird nun z. B. der Stellring 11 nach Lösen der Schraube 12 gedreht, so ändert er seine axiale Lage auf der Schiebemuffe 9, deren Lage zum Werkzeugschaft 14 über den auf diesem festgeklemmten Stellring 6 beibehalten wird. Die Veränderung der axialen Lage i'· des Stellrings 11 wird über den Querstift 10 und das Gleitstück 15 auf den inneren Stützdorn 4 übertragen, der damit seine axiale Lage ebenfalls verändert. Da hier also nur die axiale Lage des Stützdorns 4, nicht aber die axiale Lage des Walzenkranzes 1 verändert wird, tritt :n infolge der im Laufbereich des Stützdorns 4 vorhandenen Konizität eine Spreizung der Walzen des Walzrollenkranzes 1 und somit eine Hüllkreisdurchmesserveränderung nur dieses Walzrollenkranzes 1 auf. Der Hüllkreisdurchmesser des Walzrollenkranzes 2 bleibt r, hiervon unbeeinflußt. Wird hingegen der Stellring 6 nach Lösen der Schraube 7 gedreht, so verändert sich seine axiale Lage zwar auch, aber mit ihm ändern sich über die mit ihm gekoppelte Schiebemuffe auch die axiale Lage des Stellrings 11 relativ zuni Werkzeug- m schaft 14, und somit ändert sich auch die axiale Lage des inneren Stützdorns 4 relativ zum Werkzeugschaft 14. Lediglich der hohle Stützdorn 5 behält seine axiale Lage relativ zum Werkzeugschaft 14 immer bei. Mit dem Stellring 6 ist aber, axial fixiert, der Käfig 3 verbunden, η so daß dieser und daher mit ihm die beiden Walzrollenkränze 1 und 2 die axiale Bewegung des Stellrings 6 mitmachen. Da die axiale Bewegung des Stellrings 6 in gleicher Größe und gleicher Richtung, aber auch von dem inneren Stützdorn 4 mitgemacht wird, ändert sich die Lage des Walzrollenkranzes 1 relativ zum inneren Stützdorn 4 nicht, und somit tritt auch keine Veränderung des Hüllkreises dieses Walzrollenkranzes 1 auf. Der Walzrollenkranz 2 hingegen verschiebt sich relativ zu seinem Stützdorn 5, da dieser mit dem Werkzeugschaft 14 verbunden ist und somit die axiale Bewegung der Stellringe 6 und 11 nicht mitmacht. Diese axiale Bewegung ruft, wie schon beschrieben, eine Durchmesserveränderung des Hüllkreises des Walzrollenkranzes 2, und nur des Walzrollenkranzes 2, hervor.

Aufgabe und Funfction des Werkzeugs gemäß F i g. 3 sind wie folgt:

Ein Walzrollenkranz 21 und ein Walzrollenkranz 22 werden von einem Käfig 23 geführt Die Walzen 34 des Walzrollenkranzes 21 rollen auf einem Stützdorn 24 ab, der im möglichen Laufbereich der Walzen leicht konisch ist, in der bei der Beschreibung bei der ersten erfindungsgemäßen Variante schon beschriebenen Art Der Walzrollenkranz 22 läuft auf einem hohlen Stützdorn 25 um, der ebenfalls in der bereits genannten und beschriebenen Art leicht konisch ist. Nach Lösen der Klemmschraube 27 wird der Stellring 26, in dem der Käfig 23 drehbar gelagert, aber axial fixiert ist, gedreht und somit seine axiale Lage verändert. Durch die Veränderung der axialen Lage des Stellrings 26 wird auch der Käfig 23 in seiner axialen Lage verschoben und mit dem Käfig 23 die beiden Walzrollenkränze 22 und 21, die jeweils auf Stützdornen 25 und 24 abrollen, die ihre axiale Lage nicht verändert haben. Hierdurch tritt in der schon beschriebenen Art eine gleichzeitige Hüllkreisdurchmesserveränderung beider Walzrollen kränze 21 und 22 auf. In der Ausgangsstellung ist der gesamte Stufenrolldorn gemäß F i g. 3 so eingestellt, daC der Stufensprung der beiden Walzrollenkränze 21 und 22 mit Sicherheit größer ist als der Stufensprung der zi walzenden Bohrung. Bewirkt durch die axiale Verschiebung des Stellrings 26 kommt also zunächst dei Walzenkranz 22 in der Bohrung zur Anlage. Nach der se erfolgten Einstellung des Walzrollenkranzes 22 ist die verbleibende Durchmesserdifferenz zwischen Hüll kreisdurchmesser des Walzrollenkranzes 21 und Real durchmesser der zugehörigen Stufenbohrung durch Axialverschiebung !es inneren Stützdorns 24 mittels de; Stellringj 28 nach Lösen der Klemmschraube 30 bewirkt. Somit läßt sich also auch bei einen· Stufenrolidom gemäß Fig.3 die Anpassung dei Hüllkreisdurchmesser der Walzrollenkränze 21 und 2i an die realen Durchmesser der Stufenbohrung einzelr und von außen, während sich also die Walzrollenkränze in der Stufenbohrung befinden, bewerkstelligen.

Die Anordnung nach F i g. 5 hat fertigungstechnische Vorteile. Eingesetzt werden kann ein Stufenrolldorr gemäß Fig.5 vorteilhaft bei Stufenbohrungen ir Gehäusewandungen. Die Funktion ist wie folgt:

Mit dem Stellring 41 werden in bereits beschriebenei Weise der Käfig 42 und mit diesem die beider Walzrollenkränze 43 und 44 verstellt (s. Beschreibung zi F i g. 3). Anschließend wird mit dem Stellring 45, der au: einem Gewinde des Kernbolzens 47 läuft, der Stützring 46, mitgenommen durch den Sprengring 48, auf den· Kernbolzen 47 axial verschoben.

Hierdurch wird, wie schon beschrieben, eine Durch messerveränderung des vorderen Walzrollenkranze! bewerkstelligt. Auch hier wird durch eine entsprechen de Durchmesserdifferenz der Walzen aus den Walzrol ienkränzen 43 und 44 dafür Sorge getragen, daß beide Walzrollenkränze 43 und 44 während des Betriebes die gleiche Drehzahl haben.

Stufenrolldorne der erfindungsgemäßen Art weiser somit alle Vorzüge und Bequemlichkeiten auf, die aucl· Rolldorne bekannter Art mit nur einem Walzenkran: aufzuweisen haben, wie z. B. geringe Baugröße, leichte Einstellbarkeit von außen, Möglichkeit der Bearbeitung kleiner Durchmesser bei gleichzeitiger Einstellbarer von außen, Möglichkeit der Sacklochbearbeitung usw.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Innenglattwalzwerkzeug mit einem Werkzeugschaft und mit zwei unabhängig voneinander *> verstellbaren Walzrollenkränzen zur Bearbeitung von koaxial hintereinanderliegenden zylindrischen Werkstückbohrungen, bei dem die Walzen der Walzrollenkränze auf zwei hintereinar.derliegenden und koaxial zueinander angeordneten Stützkegeln iu ablaufen, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützkegel (S; 25; 49) für den Walzrollenkranz (2; 22; 43) größeren Hüllkreisdurchmessers unverschiebbar und undrehbar mit dem Werkzeugschaft (14; 32; 50) verbunden ist, während der Stützkegel \"> (4; 24; 46) für den Walzrollenkranz (1; 21; 44) geringeren Hüllkreisdurchmessers gegenüber dem erstgenannten Stützkegel (5; 25; 49) am Werkzeugschaft (14; 32; 50) axial verstellbar geführt ist und daß ein an sicii bekannter, beide Walzrollenkränze -20 aufnehmender Käfig (3; 23; 42) vorgesehen ist, der in ebenfalls an sich bekannter Weise am Werkzeugschaft (14; 32; 50) drehbar gelagert und axial verstellbar geführt ist

2. Innenglattwalzwerkzeug nach Anspruch 1, -''' dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Werkstückbohrungsdurchmesser zu Walzrollendurchmesser zu Stützkegeldurchmesser der einen Bearbeitungsstufe gleich ist dem Verhältnis von Werkstückbohrungsdurchmesser zu Walzrollen- «> durchmesser zu Stützkegeldurchmesser der anderen Bearbeitungsstufe.

3. Innenglattwalzwerkzeug nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, uaE. ein als Stellorgan für den Käfig (5) vorgesehener Stellri.ig (26) auf dem π Werkzeugschaft (14) aufgeschraubt und über einen Sprengring (8) mit einer Schiebemuffe (9) über ein auf dieser angebrachtes Außengewinde mit einem Stellglied (U) verbunden ist, daß über in Langlöchern (13) im Werkzeugschaft (14) und in der ·»<> Schiebemuffe (9) geführte Mitnehmer in Form eines Querstiftes (10) mit dem Stützkegel (4) für den Walzrollenkranz (1) geringeren HüIIkreisdurchmessers verbunden ist, wobei dieser Stützkegel (4) im anderen Stützkegel (5) gleitend geführt ist. 4>

4. Innenglattwalzwerkzeug nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein als Stellorgan für den Käfig (25) vorgesehener Stellring (26) auf dem Werkzeugschaft (32) aufgeschraubt ist und daß weiterhin mit dem Werkzeugschaft (32) über ein auf v> diesem angebrachtes Außengewinde (25) ein Stellglied (28) verbunden ist, daß über in Langlöchern (31) im Werkzeugschaft (32) geführte Mitnehmer in Form eines Querstiftes (29) mit dem Stützkegel (24) für den Walzrollenkranz (21) geringeren Hüllkreis- η durchmesser^ verbunden ist, wobei dieser Stützkegel (24) im anderen Stützkegel (25) gleitend geführt ist.

5. Innenglattwalzwerkzeug nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein als Stellorgan für den Käfig (42) vorgesehener Stellring (41) auf dem m> Werkzeugschaft (50) aufgeschraubt ist, daß weiterhin mit einem stirnseitig am Werkzeugschaft (50) lösbar angebrachten Kernbolzen (47) über ein auf diesem angebrachtes Außengewinde ein Stellglied (45) verbunden ist, daß über einen Sprengring (48) tr, mit dem axial verschiebbar, jedoch undrehbar auf dem Kernbolzen (47) gehaltenen Stützkegel (45) für den Walzrollenkranz (44) geringeren Hüllkreisdurchmessers drehbar verbunden ist und daß der Kernbolzen (47) gleichzeitig den Stützkegel (49) für den Walzrollenkranz (43) größeren Hüllkreisdurchmessers in seiner axialen Lage fixiert

6. Innenglattwalzwerkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugschaft (50), der Stützkegel (49) für den Walzrollenkranz (43) größeren Hüllkreisdurchmessers und der Kernbolzen (47) über eine Paßfeder (51) miteinander verbunden und somit in ihrer Winkellage zueinander fixiert sind.

7. Innenglattwalzwerkzeug nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Stufensprung, d. h. die HQIlkreisdurchmesserdifferenz, der Walzrollenkränze (1; 21; 44; 2; 22; 43) gleich Null ist