DE2326509A1

DE2326509A1 - Maschine zum reduzieren von rohrfoermigen werkstuecken

Info

Publication number: DE2326509A1
Application number: DE2326509A
Authority: DE
Inventors: Pierre Cuq
Original assignee: Agence National de Valorisation de la Recherche ANVAR
Current assignee: Bpifrance Financement SA
Priority date: 1972-05-26
Filing date: 1973-05-24
Publication date: 1973-12-06
Also published as: CA990107A; US3859833A; FR2185458B2; GB1427847A; DE2365572C3; DE2365572A1; IT1045893B; FR2185458A2; DE2365572B2

Description

Patentanwälte

Dr. O. Loe^enbeck

DipUSng. Siradce

Dipl.-lng. Loesanbeds

48 Bielefeld, HAdef Sira§s ©

AGMTCE. NATIONALE DE TUQEISATIQF DE LA EEGHERGHE dite "A IVAE";13, rue Madeleine Michelle_s

' 92200 Ueuilly- sur-Seine _q Frankreich

Maschine zum Heduzieren von rohrförmigen Werkstücken

Die Erfindung betrifft eine Maschine zum !Reduzieren von rohrförmigen Werkstücken mittels "bogenförmiger radialer Sektorstücke, die eine Matrize variabler Geometrie "bilden und die zusammen mit einem Dorn und einem Ziehstücli die Eeduzierung derart bewirken_s daß !alten vermieden werden und. auch die Werkstückdicke in der gewünschten Weise reguliert wird« Dabei wird der Dorn im Zwanglauf syn.eiir.on mit den Sektorstücken gesteuert₉ wobei jedoch die Möglichkeit besteht_s im Bedarfsfall eine gewisse Verzögerung einsetzen zu lassen«,

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ₉ eine Maschine der vorstehend genannten Art dahingehend auszugestalten^ daß eine außergewöhnlich genaue Arbeit der Sektorstücke gewährleistet ist«,

Die erfindungsgemäße Lösung besteht im wesentlichen darin, daß die Sektorstücke in unmittelbarer Mähe ihrer Jkcbeitszone von einem geteilten Sing geführt sind, der ^edes Sektorstück dazu zwingtj exakt die vorgegebene Stellung einzuhalten und während s einer .-Arbeit ₈ welche Kräfte auch auftreten mögen _s exakt beizubehalten«

Darüber Mnaus widersetzt sich diese SUhrung dank der zwangsweisen Haltung der Sektorstücke in radialer Stellung auch zugleich der Ausbildung geglicher seitlicher Komponente einer Krafteinwirkungj die immer dann auftritt, wenn eine radiale Kraft aus der Achse abgelenkt wird und die -unfehlbar eine schnelle Zerstörung des Werkzeuges hervorruft.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausfülirungsform ist das Betätigungspl-euel eines jeden Sektor Stückes auf einem Lager angelenkt, das auf einer Scheibe sitzt, die die gleiche !eilung wie der geteilte King hat ο

!Ferner ist in weiterer Ausgestaltung im Hinblick auf eine Vereinfachung des konstruktiven Aufbaus die Lagerung eines jeden Sektorstückes in einem Gehäuse angeordnet _s das seinerseits in einem Hüllring liegt» ■

Ferner weist vorzugsweise jedes der Lagergehäuse as. seinem Umfang eine Abstützfläche auf, auf der ein Unterlegstück angeordnet wird, das die von dem Lagergehäuse übertragenen Eräfte aufnimmt₉ wobei die Dicke dieses Unterlegstückes in Abhängigkeit von der durch das Arbeiten hervorgerufenen Nachgiebigkeit des Hüllringes vorbestimmt wird»

lerner ermöglicht es die begrenzte Wegbahn der Sektorstücke bei den vorbekannten Maschinen nur_$ Werkstücke zu bearbeiten^ deren Höhe bzw. Länge nicht über die vorgesehene Wegbahn der Sektprstücke hinausgeht. Ferner können nur hohle Werkstücke mit kreisförmigem Umfang bearbeitet werden_o

Gemäß einem weiteren wesentlichen Merkmal des Erfindungsgegenstandes ist daher vorgesehen^ den Anwendungsbereich einer solchen Maschine erheblich zu erweitern $ indem einer= seits lange Werkstücke oder Rohre bearbeitet werden können und andererseits dickwandige Werkstücke _s die auf ihrem Außenumfang eine Eiefelung oder Verzahnung durch eine Kaltverformung j d.h. durch ein spanloses Bearbeiten^ erhalten dieses mit der gewünschten Genauigkeit«

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Sierau ist erfindungsgemäß vorgesehen, den synchron mit den Sektorstücken gesteuerten zentralen Dorn in aufeinanderfolgenden Vor- und Bückbeiiegungen anzutreiben und in Anpassung der Maschine an die Bearbeitung langer Werkstücke oder Rohre sit gleichförmiger Außenfläche dieser Tor- und Bückbewegung des Börnes eine Teilrotationsbewegung zuzuordnen, die der Dorn an jedem Ende seiner Wegbahn macht₉ wobei diese Teuro tationsbeifegung eine Größe entsprechend der Hälfte der Dicke der Sektorstücke hat und wobei ferner das Ziehstück seinerseits fä^Bücklauf der Sektorstücke eine Bücklaufbewegung macht, um seine Ausgangsstellung im Augenblick des Beginnes eines neuen Arbeitszyklus einzunehmen,,

Schließlich ist für den Pail der Herstellung dickwandiger Werkstücke mit verzahnter Außenfläche bei spanloser Bearbeitung und in einer Bearbeitung ähnlich dem EaItschmieden, jedoch stoßfrei, die- Hin- und Herbewegung des Ziehstückträgers unter Zwischenschaltung zweier Scheiben verwirklicht_? die radiale Spannbacken tragen, die-ihrerseits hydraulisch betätigbar sind und wechselweise den Dornträger festhalten oder freigeben.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.
Es zeigen

Pig« 1 eine perspektivische Gesamtansicht einer Maschine gemäß der Erfindung,

Pig. 2 einen Iiängsschnitt durch die Maschine nach Pig. 1,

Pig. 3 eine Schnittdarstellung gemäß Schnitt 3 - 3der Pig. 2 in vergrößertem Maßstab ^

Pig» 4 eine Querschnittdarstellung durch eine weitere Maschine gemäß der Erfindung, bei der die beiden Maschinenhälften in verschiedenen Arbeitsstellungen - gezeigt sind.

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Die in den Iig. 1 und 2 dargestellte Maschine arbeitet zwecks leichterer Zuführung und leichterer Entnahme der Werkstücke in horizontaler Arbeitslage. Die Maschine weist Sektorstücke 1 auf, die von Pleueln 5 gesteuert werden. Es ist ferner ein Ziehstück 20 vorgesehen, sowie ein Dorn 24 und ein Hüllring 3 sowie vier Eahmenelemente 35 aus starkem Blech, die durch eine Grundplatte 50 miteinander verbunden sind, und ein den Hüllring 3 einschließendes Gehäuse bilden.

Jedes der Sektorstücke 1 'ist mit einem Nadellager 15 versehen, das in einem Lagergehäuse 2 gelagert ist, das die auftretenden Belastungen abfängt, indem es sich gegen die Innenwand der Hüllringes 3 unter Zwischenschaltung eines Unterlegstückes 2a abstützt.

Diese Lagergehäuse 2 sind starr an Ort und Stelle gehalten dank eingefräßter Abstützflächen in Scheiben 48 und 49, die von weiteren Scheiben 16a und 16b gehalten werden. Darüber hinaus werden diese Lagergehäuse 2 in radialer Sichtung an Ort und Stelle gehalten durch weitere Abstützflächen, die in einer Scheibe 4 vorgesehen sind, die aus Gründen einer leichteren Montage in Abschnitte geteilt ist.

Es ist ferner ein Hing 14 vorgesehen, der eine mit Schlitzen versehene Buchse trägt. Die Sektorstücke 1 tauchen in diese Schlitze ein und werden von ihnen sehr exakt in unmittelbarer Nähe ihrer Arbeitszone geführt_s wie aus den Pig» 2 und 3 ersichtlich» Dieser als führung wirkende Ring 14 liegt ausgerichtet zur Teilung der Seheibe 49s, ^^η &^{er er} angeordnet ist»

Die die Sektorstücke 1 treibenden Pleuel 5 sind mit. ihren Schwenkachsen an Lagern 11 befestigte Diese Lager 11 sind selbst starr mittels einer Teilscheibe 22 festgesetzt und mit bogenabschnittförmigen Haltern 7 i& einer Scheibe 6 festgehalten, wobei diese Scheibe 6 mit Stangen 8 verbunden

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ist und somit über diese Stangen 8 in einer geradlinigen SLn- und Herbewegung antreibbar ist, die von den Kolben 17 von Zylindern 18 ausgeht, die unter dem Tisch 9 befestigt sind, der seinerseits die Führung der Stangen 8 gewährleistet, wobei auch das Ziehstück 20 und die Verlängerung 21 diesen Tisch 9 durchtreten.· ·

Während der wechselweisen Teilkreisbewegung der Sektorstücke 1 bleibt die Entfernung zwischen dem Wirkbereich dieser Sektorstücke und der gebogenen Fläche des Ziehstückes 20 gleich der Dicke der Wandung des Werkstückes 23 mit dem Ziel, daß geglicher Bildung von Falten auf dem Umfang des Werkstückes entgegengewirkt wird. Die sich aus der Reduktion ergebende Wandverdickung wird somit durch eine Kaltverformung in dem gewünschten Maße dank der Hollbewegung der Sektorstücke 1 gegenüber dem Dorn 24 reduziert.

Mit zu einer sehr genauen Arbeitsweise trägt bei, daß die Maschine durch die Möglichkeit der Auswahl vorbestimmter ünterlegstücke 2a auf die Kräfte eingestellt werden kann, wobei die Auswahl entsprechend der Größe der Reaktionskraft der Sektorstücke und des Nachgebens des Hüllringes 3» die' daraus resultiert, getroffen wird.

Im Augenblick des Rücklaufes des Werkstückes, dessen hintere Form nicht derjenigen .des Profiles des Ziehstückes 20 entspricht, muß das Ziehstück, das seine vordere Stellung hat, zurückweichen. Diese Bewegung wird ihm erteilt durch die Festsetzung der Verlängerung 21 mit einem Kolben 41, dessen Zylinder 40 an einem Tisch 37 befestigt ist. Dieser Tisch 37 dient zugleich als hinterer Träger der Maschine. Sie ist mit ihm über Säulen 39 verbunden.und weist mittels Distanzhülsen 38 und mittels Säulen 42 noch nacheinander die Tische 36 und 34· auf. . ' .

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Bezüglich, der dem Dorn auferlegten Bewegung ist "bereits gesagt worden, daß diese mit der Bewegung der Sektorstücke synchronisiert sein muß. Es ist daran au erinnern, daß die praktisch die Sektörstücke 1 betätigenden Stangen 8 mit ihrem hinteren Ende mit Stangen 31 verbunden sind, die Pleuel 52 betätigen, die an Supporten 32 angelenkt sind, wobei diese Pleuel 52 ihre.Bewegung über Hebel -29 auf einen Block 27 übertragen. Es ist hervorzuheben, daß die Einstellung der Supporte 30 der Hebel 29 die Korrektur der Differenz in der Verlagerung zwischen dem Werkstück 23 und den Sektorstücken 1 ermöglicht.

Am Ende des Rückhubes wird der Dornträger 25 von einem Anschlag 53 aufgehalten und er dreht sich und dreht dabei das Werkstück in umgekehrter Richtung wie der Drehung, die beim Vorhub erzeugt wurde. Darauf beginnt dann der nächste Arbeitszyklus«

Zu diesem Zweck ist der Dornträger 25 mit einem ein Steilgewinde aufweisenden Spindelstück 54 versehen, das in Eingriff mit einer Spindelmutter 46 steht, die fest mit einem Support

45 verbunden ist, die von Stangen 47 durchquert wird, die jeweils zwei Anschläge 55 tragen, die zu beiden Seiten des Supportes 45 liegen.

Der Dornträger 25 trägt ferner zwei Anschlagringe 44 und 26. Der Block 27 teilt seine Bewegung dem Dornträger 25 über zwischengefeschaltete Tellerfedern 43 mit.

In dem Augenblick, in dem einer der Ringe 44 oder 26 in Berührung mit dem zugeordneten Anschlag der Tische J6 oder 34 kommt und damit festgesetzt wird$ geschieht die weitere Bewegung unter Zusammendrückung der Tellerfedern 43« Dies bewirkt eine Verlagerung des Supportes 45 tind damit der Spindelmutter

46 über die Anschläge_der Stangen 47. Diese Verlagerung der Spindelmutter 46 ruft- dann über das Gewinde des Spindelab-

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schnittes 54- cd·©' Drehung des Dornträgers 25 hervor₈ und zwar zunächst am Ende des Vorhubes in der einen Drehrichtung und schließlich am Ende des Eäckhubes in der anderen Drehrichtung,

Es sei hervorgehoben ₉ daß dank der HoIIe₉ die das Ziehstück 20 spieltj diese Maschine es-auch ermöglicht, zylindrische Rohre in solche Eohre umzuwandeln«, deren Querschnitt nicht drehrund ist wie "beispielsweise rechtwinklige_s quadratische Eohre ododgl._s wobei dann der Dorn₂ der das Ziehstück durchquert, selbst den Querschnitt des herzustellenden Profiles hato

Aus Vorstehendem ergibt sich, daß die Sektorst'lcke auf einem TJnterlegstück abgestützt werden müssen, das ar den Hüll-ring angelehnt ist und eine Fläche aufweist₉ die senkrecht zu deren Erstreckungsrichtung liegto Die auf diese Weise erhaltenen Eohre können darüber hinaus auf ihren Außenflächen Eillen oder Nuten der 'verschiedenen Formen, sei es in Beliefform oder in gekreuzter EOrHi₅ haben_o Ss ist auch möglich, kegelstumpfförmige Werkstücke herzustellen, unter dem Vorbehalt, daß ihre Länge nicht über die der Wegbahn der Sektorstücke hinausgeht β

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figo 4- handelt es sich darum₉ eine Verzahnung in ein massives Werkstück 23 spanlos und gleichzeitig auf dem ganzen Umfang des Werkstückes einzuarbeiten= In dem sogenannten Kopfteil der Maschine, das wie im vorhergehenden Ausführungsbeispiel ausgestaltet ist, nimmt der Dorn 24 das Werkstück 23 auf, das auf ihm mittels eines Gewindeabschnittes am Ende des Domes sowie einer Mutter 55 befestigt istο

Das Ziehstück ist in Fortfall gekommen und der Dorn 24- ist auf dem Dornträger 25 angeordnet, der ohne zu drehen in einer Kugelführung 56 gleiten kann, die in dem Tisch 9 angeordnet ist soxtfie ferner in einer Führung 57s die in der Grundplatte 50 sitzt„

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Dieser Tisch 9 sowie die Grundplatte 50» die fest miteinander verbunden sind sowie ferner auch über die Rahmenstücke 35 BULt? dem Hüllring 3 fest verbunden sind, s±d starr und exakt zentriert.

Die Bewegung des Domes 24· und damit des Dornträgers 25 ist, wie im vorhergehenden erläutert, mit der Bewegung der Sektorstücke 1 mit Hilfe von Pleueln 29 synchronisiert, die die Bewegung dieser Sektorstücke hervorrufen. Darüber hinaus muß der Dornträger 25 eine Länge haben, die groß genug ist, um den Durchgang der gesamten zu bearbeitenden Länge unter den Sektorstücken 1 hindurch zu ermöglichen. Der Dornträger ist dabei fest mit dem Werkstück 23 verbunden und muß, außer seiner für den Arbeitsvorgang erforderlichen Hin- und Herbewegung zwischen jedem Arbeitszyklus die Vorbewegung des Werkstückes um eine Länge gewährleisten,, die leicht unterhalb des Progressionsschrittes liegt. Er darf daher nicht permanent mit dem die Betätigung bewirkenden Block 27 verbunden sein.

Diese Relativbewegung der Gesamtheit von Dorn und Sektoren erreicht man, indem man die Rücklaufbewegung des_ Dornträgers 25 vor dem Ende des Bückhubes der Sektoren 1 aufhält» Zu diesem Zweck ist eine fest mit der Grundplatte 50 verbundene Scheibe 58 mit radiallauf enden Kolben bestückt,, die über ein von einem Mikrokontakt gesteuertes Elektroventil betätigt werden, wobei diese Kolben den Dornträger 25 festsetzen, sobald die Sektorstücke das Werkstück 23 vor dem Ende ihres Rücklaufes freigegeben haben«,

Zu Beginn des nachfolgenden Arbeitszyklus gi,bt die Scheibe 58 den Dornträger 25 frei, während eine weitere Scheibe 59* die einen identischen Aufbau wie die Scheibe 58 hat,,doho ebenfalls radiale Kolben 60 trägt, jedoch fest mit dem Block 27 verbunden ist, derart.betätigt wird, daß die Vorbewegung des Dornträgers 25 und damit des Werkstückes 23 erfolgt.

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Mit der vorstehend beschriebenen Maschine ist es zunächst möglich, einen beträchtlichen Zeitgewinn bei der Herstellung verzahnter Werkstücke im "Verhältnis zu den bislang üblichen Bearbeitungsverfahren zu erreichen. Es ist ferner möglich, die Zahl der Zähne durch die leicht auswechselbare festen Teilstücke zu verändern, wobei die Führung keinerlei Irrtum zuläßt. Da das Werkstück sich nicht dreht, ist der Verschleiß der beteiligten Bauteile minimale

Ferner ermöglicht das Arbeiten ohne ein Schmieden eine progressive Eindringung in das Werkstück mit einem Minimum an Kaltverformung -und einer Regulierung der inneren Spannungen.

Es ist bekannt, daß im allgemeinen kranzartige Werkstücke bei der normalen Bearbeitung die Tendenz haben, nach der Bearbeitung und der Freigabe von der Maschine eine Ovalform anzunehmen. -Durch die beträchtliche Eontraktion, die auf das Werkstück ausgeübt wird, das hier auf dem Dorn abgestützt wird, erhält man bei der erfindungsgemäßen Maschine eine sehr verbesserte Kalibrierung und demzufolge eine stark verbesserte Beibehaltung der Kreisform des fertiggestellten Werkstückes sowohl bezüglich seiner Bohrung als auch bezüglich seines Außendurchmessers.

Im Fall der Bildung von Verzahnungen ist der Tisch im Sinne der Erreichung eines Maximums an Präzision direkt mit dem Hüllring fest verbunden.

Es ist hervorzuheben, daß die in der Führung 14· gehaltenen Sektorstücke die Rolle eines Einlauftrichters spielen und die Einbringung des Werkstückes erleichtern, da sie es an seinem Außendurchmesser führen. Sie gewährleisten auch die Kontrolle der zu bearbeitenden Werkstücke insoweit, als sie die Einbringung eines Werkstückes, das zu groß im Durchmesser ist, unmöglich machen...

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Es ist schließlich noch hervorzuheben, daß mehrere Werkstücke gleichzeitig auf dem Dorn angeordnet werden können und gleichzeitig bearbeitet werden können.

In Jig. 4 ist eine Maschine ,mit vertikaler-Arbeitslage dargestellt. Es versteht sich_$ daß aber auch bei einer solchen Maschine eine horizontale Arbeitslage gewählt werden kann.

Es ist ferner hervorzuheben, daß die erzielten Ergebnisse sowohl bezüglich der Ereisförmigkeit als auch der Formhaltigkeit des Endproduktes insgesamt bei den- kreisförmigen Werkstücken auch auf der Vielzahl'der Sektorstücke beruhen^ die somit für ihre Bearbeitung von der sehr kleinen Schwankung der Biegung entsprechend dem auf der Breite eines jeden Sektors bearbeiteten Bogen profitieren»

Man kann beispielsweise sagen, daß die Biegung eines Sektors von 6° bezogen auf einen Durchmesser'von 80 mm bei 0,0572 und bezogen auf einen Durchmesser von 60 mm bei 0,0429 liegt, woraus sich eine Differenz von O_SO143 ergibt. Hierdurch ist es möglich, bei einer Reduktion von 25 % eine Ereisförmigkeitstoleranz von 14 Mikron zu erhalten, eine Toleranz, die beim Rücklauf noch auf 7 verringert wird.

Diese Besonderheit ermöglicht es, die Sektoren auf Walzwerken mit konstantem Profil herzustellen und somit nichtzu bearbeitende Eläche für die sehr verschiedenen Durchmesser zu verändern. Etwas Derartiges ist bei Reduziervorrichtungen, die nur eine kleine Anzahl von ein kegelstumpfförmiges Angriff sprofil erfordernden Werkzeugen haben, nicht möglich.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele. Im Rahmen des Erfindungsgedankens sind zahlreiche Abwandlungen möglich.

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Claims

Pat entansprüche

1 ο jMaschine zum !Reduzieren von rohrförmigen Werkstücken, mit "bogenförmigen radialen Sektor stücken _s die mit einem Dorn zusammenarbeiten 5 dadurch gekennzeichnet, . daß die Sektorstücke (1) in unmittelbarer Nähe ihrer*Arbeitszone mittels eines geteilten Ringes (14) zwangsweise unabhängig von den auftretenden Belastungen und für jeden Teil ihrer Arbeitswegbahn geführt sindo

2, MasoMne nach Anspruch 1_S dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungspleuel (5) eines jeden SektorStückes (1) in einem Lager (Ii) schwenkbar gelagert ist und die Lfiger (11) mittels einer Scheibe (22) gehalten sind₉ die die gl siehe Seilung wie der Ring (14) hato

3· Maschine nach "Anspruch 1₉ dadurch gekennzeichnet₉ daß die Lager der Sektorstücke (i) jeweils in einem Lagergehäuse (2) angeordnet sind und die Lagergehäuse (2) in einem Hüllring (3) angeordnet sind₉ der an seinem Umfang eine Abstützfläche aufweistj auf der jeweils ein Unterlegstück (2a) zur Aufnahme der von dem Lagergehäuse (2). kommenden Kräfte aufgelegt ist_? wobei die .Dicke des Unterlegstückes (2a) in Abhängigkeit von der Nachgiebigkeit des durch die Belastung bei der Bearbeitung entstehenden Nachgebens des Hüüringes (3) vorbestimmt istβ ' -

4« Maschine nach Anspruch 1₉ dadurch gekennzeichnet₉ daß der - synchron mit den Sektorstücken (i) bewegte zentrale Dorn (24) in einer hin- und hergehenden Vor- und Rückbewegung angetrieben ist=

Maschine nach den Ansprüchen 1 und 4₉ dadurch gekennzeichnet, daß im Sinne der Anpassung an die Bearbeitung langer oder außenseitig flächiger Rohre der Vor- und Rückbewegung des Börnes (24) eine Teilrotationsbextregung an jedem Ende seines

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Hubes zugeordnet ist, wobei diese Teilrotationsbewegung eine Größe entsprechend der Hälfte der Dicke der arbeitenden Sektorstücke (1) hat.

6. Maschine nach Anspruch 1 und 5» dadurch gekennzeichnet, daß ein Ziehstück (20) beim Rücklauf der Sektorstücke (1) ebenfalls eine Eückhubbewegung vollführt und seine Anfangsstellung zu Beginn des erneuten Arbeitseinsatzes der Sektorstücke (1) einnimmt.

7· Maschine nach den Ansprüchen 1,2, 3 und 4-, dadurch gekennzeichnet, daß im lalle der Herstellung von verzahnten Werkstücken die hin- und hergehende Bewegung des Dornträgers (25) unter Zwischenschaltung zweier Scheiben (58 und 59) erfolgt, die mit radialen Spannbacken (60) versehen sind,-die durch hydraulische Betätigung den Dornträger (25) wechselweise festhalten und freigeben.

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