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Glattwal zwerkzeug Die Erfindung bezieht sich auf ein Glattwalzwerkzeug
für das Glattwalzen zweier oder mehrerer hintereinanderliegender zylindrischer Oberflächen
unterschiedlicher Durchmesser mit in Wäfigen gehaltenen Walzenkränzen unterschiedlichen
Hüllkreisdurchmessers, deren Walzen auf konischen Stützflächen ablaufen, bei dem
die Hüllkreisdurchmesser der Walzenkränze unabhängig voneinander verstellbar sind.
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Es sind Glattwalzwerkzeuge, die auch als Stufenrolldorne bezeichnet
werden, bekannt, bei denen zwei .ialzenkränze mit leicht konischen Walzen in dem
für die Längenabmessung der zu walzenden Bohrung zweckmäßigen Axialabstand in einem
Walzenkäfig geführt um einen Stützkegel umlaufen.
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Dieser Stützkegel ist entsprechend dem sogenannten Stufensprung der
glattzuwalzenden Bohrung und dem Durchmesser der Walzen ebenfalls gestuft. Durch
axiale Verschiebung des Stützkegels oder des Walzenkäfigs läßt sich eine Durchmesserveränderung
des Hüllkreises der Walzenkränze in der Größenordnung der vorgeschriebenen Bohrungstoleranz
herbeiführen.
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Bei dem bekannten Werkzeug wird die axiale Verschiebung dadurch bewirkt,
daß zoBo der Walzenkäfig in einem Stellring axial fixiert und in diesem drehbar
angeordnet 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. Es ist eine veränderung des Hüllkreisdurchmessers beider
Walzenkränze auch dann möglich, wenn sich die Walzenkränze im Eingriff mit der Bohrung
befinden. Jedoch haben sich Stufenrolldorne dieser Art in der Praxis als nachteilig
erwiesen, da ihr Stufensprung immer konstant bleibt. Wenn also z.#0 bei einer Stufenbohrung
der kleinere Bohrungsdurchmesser an der unteren und der größere Bohrungsdurchmesser
an der oberen oleranzgrenze liegt, oder auch umgekehrt, kann nur noch ein Walzenkranz
arbeiten, während der andere das Werkstück nicht mehr berührte Um hier Abhilfe zu
schaffen, ist es bei einem anderen Glattwalzwerkzeug bzw. Stufenrolldorn bekannt
(Prospekt der Pa, Madison, "Sales Bulletin Microller Burnishing !Pools,?? insbesç
Seite 19) 9 den Käfig im Bereich zwischen den Walzen kränzen zu teilen, so daß am
Stellring der Hüllkreisdurchmesser des größeren Walzenkranzes unabhängig vom kleineren
am außenliegenden Stellring eingestellt werden kann, Dabei wird der Hüllkreisdurchmesser
des kleineren Walzenkranzes durch Beilegen von Paßscheiben in die Trennfuge des
Käfigs und somit durch axiales Verschieben des Käfigreststück eingestellt* Es ist
aber diese Einstellung nicht außerhalb des Erstreckungsbereichs der alzenkränze
möglich, wenn sich das Werkzeug im Eingriff mit der Bohrung befindet, Ein Anpassen
des kleineren Hüllkreisdurchmessers an die wirklichen Werkstückverhältnisse ist
daher äußerst schwierig und zeitraubend, Auch bei einer weiteren bekannten Form,
bei der das Aneinanderkoppeln zweier einfacher Rolldorne mit verschiedenen, dem
Stufensprung der Bohrung entsprechenden Hüllkreisdurchmesser
der
Walzenkränze vorgenommen wird, lassen sich zwar an zwei Stellringen die Hüllkreisdurchmesser
der beiden Walzenkränze unabhängig voneinander einstellen.
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Es liegt aber ein Stellring zwischen den beiden Walzenkränzen, ao:
daß auch mit diesem bekannten Werkzeug einer der beiden Hüllkreisdurchmesser nicht
eingestellt werden kann, wenn sich das Werkzeug in der Arbeitsstellung, also in
d#er Bohrung befindet. Auch hier wird also die Anpassung an die tatsächlichen Bohrungsverhältnisse
außergewöhnlich kompliziert und zeitraubend. Schließlich bringt diese Bauweise die
Bedingung mit sich, daß der kleinere Durchmesser der Stufenbohrung wenigstens größer
ist als der Einstellring, der zum vorderen, angekoppelten Rolldorn gehört. Außerdem
baut diese bekannte Ausführung sehr lang.
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Der Einsatz solcher Werkzeuge ist also nur sinnvoll und überhaupt
möglich bei Stufenbohrungen großer Durchmesser und entsprechend großer Länge, da
Stufenrolldorne naturgemäß nur ihre größte Wirtschaftlichkeit erlangen, wenn bei
der Werkstückbearbeitung beide Walzenkränze im Eingriff sind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Glattwalzwerkzeug der
eingangs angegebenen Art zu #schaffen, das eine einfache Bauweise aufweist und bei
dem jeder Walzen kranz unabhängig vom anderen in seinem Hüllkreisdurehmnesser von#
außen eingestellt werden kann, während sich sämtliche @falzelAränze in Anlage an
den zu bearbeitenden zylindrischen Oberflächen befjnd, z,B, innerhalb der Stufenbohrung
eines Wserkstücks Die geschilderten Nachteile des Montage-und Zeltaufwands sollen
vermieden werden, Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß die Walzenkränze
an einem gemeinsamen und antreibbaren Käfig gehalten sind und jede als Stutzkegel
ausgebildete Stützfläche von einem zugehörigen Stellglied gesondert axial verstellbar
ist und alle Stellglieder außerhalb des axialen Erstreckun:gsbereichs aller Walzenkränze
auf einem den Käfig bildenden
und/ oder tragenden Werkzeugteil gesondert#oder
gemeinsam axial verstellbar angeordnet sind. Die Vorteile einer solchen Bauweise
werden im folgenden erläutert.
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Für alle Walzenkränze ist ein gemeinsamer Käfig vorgesehen, der mit
dem Werkzeuggehäuse aus einem Stück gefertigt werden kann. Eine solche Bauweise
ist außerordentlich kräftig und stabil. Der Gehäusekäfig nimmt den Raum des nahezu
größten Werkzeugdurchmessers ein. Die einzelnen Stützkegel haben ohne Hemmungen
die Möglichkeit, diejenige Drehzahl einzuhalten, die kinematisch erforderlich ist.
Jeder einzelne Stützkegel gibt die Möglichkeit, jeden Walzenkranz unabhängig vom
anderen auf den erforderlichen Hüllkreisdurchmesser, also den Durchmesser der jeweils
zu bearbeitenden zylindrischen Oberfläche, einzustellen. Dies ist von ganz besonderer
Bedeutung, weil dadurch sichergestellt ist, daß die Toleranzen der einzelnen Bohrungen
nicht die gleiche Größe und die gleiche Tendenz haben müssen. Es wird z.B. der Bohrungssitz
eines Wälzlagers eng toleriert, während die Bohrung für den zugehörigen Dichtungsring
weit toleriert werden kann.
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Das Glattwalzwerkzeug nach der Erfindung kann diesen Bedingungen voll
angepaßt werden.
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Ein weiterer Vorteil des Werkzeugs nach der Erfindung besteht darin,
daß sämtliche Stellglieder sich außerhalb des jeweils zu bearbeitenden Bereichs
des Werkstücks befinden. Dadurch ergibt sich die bei den bekannten Werkzeugen nicht
bestehende Möglichkeit, die Hüllkreisdurchmesser der einzelnen Walzenkränze unabhängig
voneinander dann einzustellen, wenn sich diese Walzenkränze vollständig auf dem
oder im Werkstück befinden. Es ist also möglich, jede einzelne glattzuwalzende zylindrische
Oberfläche mit den Walzenliränzen anzutasten und den Wirkdurchmesser oder Eüllkreisdurchmesser
der Walzenkränze vor dem eigentlichen Walzen jeweils gesondert um ein genau
definiertes,
aber für jede zylindrische Oberfläche verschiedenes Zustellmaß zuzusteLen. Der Glattwalzeffekt
kann daher für jede zu bearbeitende zylindrische Oberfläche gesondert und verschieden
bewirkt werden.
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Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß das Werkzeug nach der Erfindung
so eingestellt werden kann, daß das Glattwalzen aller zylindrischer Oberflächen
vollständig ausgeführt wird.
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Nach Beendigung dieses Arbeitsgangs ist es notwendig, das Werkzeug
von Werkstück abzuziehen bzw. aus dem Werkstück herauszuziehen. Dies kann bei dem
Werkzeug nach der Erfindung dadurch geschehen, daß das Werkzeug durch Umkehren des
Vorschubs wieder zurückgezogen wird. Es besteht ferner die Möglichkeit, durch Betätigung
aller Stellglieder alle Stützkegel aus dem Eingriff mit den Walzenkränzen zu lösen.
Dagegen ermöglicht in vorteilhafter Weise das Werkzeug nach der Erfindung das gleichzeitige
Zurückziehen sämtlicher Stützkegel. Wird in einer Ausbildung der Erfindung ein zugehöriger
Anschlag vorgesehen, so ermöglicht dieser Anschlag nach Herausziehen der Stützkegel,
diese wieder in die genaue Arbeitsposition zu bringen.
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Durch entsprechende Anpassung und Umkehrung der Teile und der Anordnung
des Werkzeugs kann die Erfindung sowohl für Werkzeuge für zylindrische Innen- als
auch für Werkzeuge für zylindrische Außenflächen eingesetzt werden.
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Weitere Merkmale, Vorteile und vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung zweier
Äusführungsbeispiele der Erfindung. In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 im Iucialschnftt
eine Ausführungsform des Glattwalzwerkzeugs nach der Erfindung, Fig. 2 im Axialschnitt
entsprechend Fig. 1 eine demgegenüber modifizierte Ausführungsform des Glattwalzwerkzeugs.
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Zur Erläuterung ist ein Glattwalzwerkzeug zum Glattwalzen nur zweier
Bohrungen unterschiedlichen Durchmessers dargestellt und beschrieben, bei dem also
nur zwei Walzenkränze unterschiedlichen Hüllkreisdurchmessers vorgesehen sind.
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Das Gehäuse 1 des Glattwalzwerkzeugs ist in seinem Vorderteil als
Käfig 2 für die noch zu beschreibenden Walzenkränze ausgebildet. Sein rückwärtiges
Ende hat einen aufgeschraubten Befestigungskegel 3, der beispielsweise in der kegligen
Bohrung der Pinole einer Bohrmaschine aufgenommen wird. Der Käfig 2 weist Schlitze
für die Aufnahme leicht konischer Walzen der Walzenkränze 4 und 4' auf0 Gegen Herausfallen
werden die Walzen 4, 4' in bekannter, hier nicht dargestellter Weise gesichert,
Mit den Walzen 4 wird die Bohrung 5 eines Werkstückes und mit den Walzen 4' die
Bohrung 5' glattgewalzt. Die Walzen 4 stützen sich auf einem Stützkegel 6 ab, die
Walzen 4' auf einem Stützkegel 70 Der Stützkegel 6 ist verbunden mit einer Welle
8, deren freies Ende in einem Stellring 9 drehbar und axial unverschiebbar gelagert
ist und deren Stützkegelende in einer Bohrung des Stützkegels 7 drehbar gelagert
ist. Der Stützkegel 7 ist verbunden mit einer Hohlwelle 10, deren freies Ende in
einem Stellring ii drehbar und axial unverschiebbar gelagert ist und deren Stützkegelende
in einer Bohrung einer Büchse 12 drehbar gelagert ist, Die Büchse 12 ist im Gehäusekäfig
1 durch einen Stift 13 befestigt, Die Stellringe 9 und li gleiten in der Zentralbohrung
des Gehäusekäfigs 1. Jedem Stellring 9 und 10 sind ein oder mehrere Stifte 14, 14'
eingeschraubt, die sowohl in koaxialen Schlitzen 15, 15' des Gehäusekäfigs 1 als
auch in Umfangsnuten 16, 16 t von mit dem Gehäuse 1 in Gewindeverbindung stehenden
Stellmuttern 17, 17' gleitbar sind;
Fig. 2 zeigt als weitere Ausführungsform
zusätzlich eine Stellbüchse 18, die mit den Stellmuttern 19, 19' in Gewindeverbindung
steht und die von der Stellmutter 20 axial verstellt werden kann. Ein Anschlag 21
sorgt dafür, daß die Stellbüchse 18 immer in die gleiche Ausgangsstellung zurückkehrt,
wenn sie zum Zwecke des Außerkontaktbringens der Kegelrollen 4, 4' mit der Bohrung
5,.5' verstellt worden ist.
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Im folgenden sollen Funktion und Arbeitsweise eines Werkzeuges gemäß
Fig0 2 näher erläutert werden.
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Rin G1attwalzwerkzeug gemäß Fig0 2, bei dem der Hüllkreisdurchmesser
der zugehörigen Walzenkränze vor der Ersteinstellung kleiner ist als der Durchmesser
der zu walzenden Bohrungen, wird zunächst in axiale Arbeitsposition gebracht, d.he
es wird solange axial vorgefahren, bis die Walzenkränzetinnerhalb der zu bearbeitenden
Bohrungen sind. Danach werden durch Verdrehen der Verstellmutter 19', die mit der
Büchse 18 in Gewindeverbindung steht, die Welle 8 und damit der tüt#kege2 6 soweit
axial verschoben, bis durch die hierdurch bewirkte radiale Verschiebung der Walzen
der Hüllkreisdurchmesser des Walzenkranzes 4 soweit vergrößert wird, daß dieser
die Werkstückoberfläche, in diesem Beispiel fall also die Bohrungsoberfläche, berührte
Eine Skala an der Verstellmutter 19' zeigt dann den Bohrungsdurchmesser an, Dieselbe
Einstellung und Handhabung wird nun für jeden weiteren Walzenkranz durchgeführt,
also im Beispiel gemäß Fig. 2 durch Verstellen der VerstellT mutter 19 und dadurch
bewirkte axiale Verschiebung der Hohlwelle 10 und damit des Stützkegels 7. Somit
sind auch die Walzen des Walzenkranzes 4' zur Anlage an die Werkstückoberfläche
gebracht worden. Auch hier wird an der Verstellmutter 19 der Werkstückdurchmesser
angezeigt, Die Gleitbüchse 189 die in Gewindeverbindung mit der Verstellmutter 20
steht und innerhalb der Verstellmutter 20 am Anschlag 21 anliegt, wird durch Verdrehen
der
Verstellmutter 20 nun axial auf dem Gehäusekäfig 23 verschoben,
und mit der Gleitbüchse 18 werden gleichzeitig alle Verstellmuttern 19, 19!, die
mit der Gleitbüchse 18 in Gewindeverbindung stehen, axial verschoben, Hierdurch
aber werden gleichzeitig die mit den Verstellmuttern 19, 191 in Verbindung stehenden
Stützkegel 6 und 7 axial verschoben, und zwar derart, daß hierdurch eine Verkleinerung
des Hüllkreisdurchmessers aller Walzenkränze des Werkzeuges bewirkt wird. Nun kann
das Werkzeug wieder aus dem Arbeitsbereich zurückgezogen werden. Nach dem Rückzug
des Werkzeuges wird die Verstellmutter 20 in entgegengesetztem Sinn verdreht und
damit die Gleitbüchse 18 wieder gegen den Anschlag 21 gefahren, wodurch die ursprünglich
vorgenommene Durchmessereinstellung der Walzenkränze wieder erreicht Ist, Nun wird
an den Einstellmuttern 19, 19! eine weitere Verdrehung im Sinne einer Durchmesservergrößerung
der Hüllkreise der Walzenkränze vorgenommen, die an der Skala der Einstellmuttern
ablesbar ist und von einer Größenordnung ist, die von dem Werkstoff des zu walzenden
lJerkstückes und der Vorbearbeitung der zu walzenden Oberfläche vorbestimmt wird,
Auf diese Weise ist die Grundeinstellung des Werkzeuges durchgeführt, und es kann
beispielsweise eine größere Serie von Werkstücken der gleichen Art bearbeitet werden,
oder aber bei kleineren Stückzahlen und stark schwankenden Toleranzen der Werkstücke
das eine Werkstück gewalzt werden und für das nächste XJerkstück eine neuerliche
Durchmesseranpas,ung in der bereits beschriebenen Art durchgeführt werden0