DE2521014C3 - Impulsstoßwerkzeug zur Schlichtbearbeitung von inneren Rotationsflächen von Werkstücken - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Impulsstoßwerkzeug zur Schlichtbearbeitung von inneren Rotationsflächen in Werkstücken, das längs der geometrischen Achse der zu bearbeitenden Fläche linear verschiebbar angeordnet ist und ein Gehäuse besitzt, das einen Rotationskörper darstellt, in dem auf dem Umfang wenigstens eine Reihe von Rotationskörpern angeordnet ist, zu der konzentrisch in einem Käfig eine Reihe von Deformierungselementen mit der Möglichkeit der Berührung mit den Rotationskörpern und der radialen Bewegung im Betrieb des Werkzeugs angeordnet ist, wobei die Rotationskörper in einer Expansionskammer eingeschlossen sind, welche auf der Oberfläche des Gehäuses ausgebildet ist, das eine Axialbohrung aufweist, von der wenigstens ein Kanal ausgeht, der in einer quer zur Grundfläche der Expansionskammer orientierten Ebene liegt, im wesentlichen tangential zu ihrer Grundfläche verläuft und zur Einleitung eines Druckmittels in diese dient.

Aus der DE-PS 8 87 921 ist ein Impulsstoßwerkzeug bekannt, bei dem Kugeln als Deformierungselemente dadurch schlagend auf die Innenfläche von zu bearbeitenden Bohrungen einwirken, daß sie über radial innenliegende Rollen ais Rotationskörper abrollen, welche ihrerseits durch Federn radial nach außen gedrückt werden. Diese Ausbildung ist selbst von komplizierter Konstruktion und darüber hinaus ist die Bearbeitung mit diesem Werkzeug deswegen aufwendig, weil die Deformierungselemente oder die Rotationskörper keinen eigenen Antrieb aufweisen und das Abrollen nur durch den Antrieb des Werkstücks oder des Werkzeugs selbst zustandekommt

Ein Impulsstoßwerkzeug mit Druckmittelantrieb ist aus der US-PS 32 42 567 bekannt, bei dem Kugeln als Deformierungselemente in einem Käfig verteilt angeordnet sind und innerhalb dieses Käfigs ein Ring mit nach innen weisenden Schaufeln vorgesehen ist Im innerhalb dieser Anordnung sitzenden Zentralteil ist ein Druckmediumkanal ausgebildet, der ganz schwach in Tangentialrichtung geneigt ist. Die Tangentialkomponente der aus diesem Kanal austretenden Arbeitsmediums wäre zu gering, um zum Antrieb der Deformierungselemente längs der Expansionskammer dienen zu können. Tatsächlich werden diese auch nicht durch Beaufschlagung mit dem Arbeitsmediumstrahl angetrieben, sondern durch dessen Verdrängungswirkung, indem das Arbeitsmedium die genannten Schaufeln beaufschlagt

Auch bei dieser Ausbildung ist nachteilig der bauliche Aufwand des Werkzeugs und der im Betrieb auftretende Verschleiß, der durch das Gleiten der Schaufeln längs der feststehenden Teile des Werkzeugs bedingt ist.

Zum allgemeinen Stand der Technik auf dem vorliegenden Gebiet soll noch genannt werden das aus der US-Patentschrift 14 99 534 bekannte Werkzeug, bei dem Deformierungselemente auf ihrer Umlaufbahn dadurch angetrieben werden, daß das mit ihnen in Berührung stehende Werkstück drehangetrieben wird.

Die Kräfte, mit denen die Deformierungselemente auf das Werkstück einwirken, werden mechanisch aufgebracht und soweit ein flüssiges Medium teilnimmt, hat es nur die Funktion eines Schmiermittels. Hier ist der Aufwand bei der Werkstückbearbeitung schon deswegen beträchtlich, als dieses drehangetrieben werden muß.

Bei dem bekannten Werkzeug haben die rotierenden Teile relativ große Massen, so daß eine genaue Auswuchtung derselben erforderlich ist. Außerdem ist an den Stellen, wo die Kugeln außen gegen die zu bearbeitende Fläche und innen gegen die die Reaktionskräfte aufnehmenden Bauteile schlagen, die Zuführung einer Schmier- und Kühlflüssigkeit erforderlich.
Hinzu kommt, daß der Charakter der Einwirkung der Deformierungselemente auf die zu bearbeitende Werkstückfläche nur eine gleichartige glatte Oberfläche zu erhalten gestattet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Impulsstoßwerkzeug zur Schlichtbearbeitung von inneren Rotationsflächen von Werkstücken mit einer solchen Anordnung und einem solchen Antrieb der Deformierungselemente und der Rotationskörper zu schaffen, daß bei einfachem Aufbau und Betrieb eine präzise Bearbeitung möglich ist. Unzulässige Temperatüren sollen im Betrieb des Werkzeuges infolge der Zusammenwirkung der Deformierungselemente und der Rotationskörper und der Einwirkung der Deformierungselemente auf die zu bearbeitende Fläche nicht

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auftreten.

Ausgehend von der eingangs vorausgesetzten Ausbildung wird zur Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Rotationskörper zu ihrem das Schlagen auf die Deformierungselemente bewirkenden Antrieb unmittelbar im Druckmittelstrom liegen.

Bei einer solchen Ausbildung laufen die Rotationskörper unter der Wirkung des Druckmittels um. Durch Änderung von dessen Zufuhrdruck und damit der Beaufschlagungsgeschwindigkeit kann man die Bewegungsgeschwindigkeit der Rotationskörper in der Ringnut stufenlos ändern und folglich auch die dieser Geschwindigkeit proportionale Kraft einstellen, mit der die Deformierungselemente auf die zu bearbeitende Fläche einwirken. Dadurch kann das vorgeschlagene Werkzeug zur Bearbeitung von dünnwandigen Werkstücken verwendet werden, die eine relativ niedrige Steifheit haben; außerdem können innerhalb einer bearbeiteten Fläche qualitativ verschieden bearbeitete Abschnitte derselben erhalten werden.

Im Betrieb des Werkzeugs gelangt das Druckmittel in die Kontaktzone der Rotationskörper und Deformierungselemente und ein Teil desselben in die Bearbeitungszone, was eine kühlende Wirkung hat und die Benutzung einer besonderen Schmier- und Kühlflüssigkeit entbehrlich macht.

Das vorgeschlagene Werkzeug kann als mehrreihige Konstruktion ausgeführt sein, die es erlaubt, die Bearbeitungsleistung durch Verringerung der Anzahl der Bearbeitungsgänge zu erhöhen. In verschiedenen Ringreihen eines solchen Werkzeuges können dann verschiedene Deformierungselemente angeordnet sein. So kann beispielsweise eine Reihe von Deformierungselementen ein besonderes Mikrorelief an der zu bearbeitenden Fläche herstellen, während die andere Reihe die Bearbeitung der Fläche bis zum vorgegebenen Gütegrad ausführen kann.

In einer zweckmäßigen Ausbildung der Erfindung ist zur Gewährleistung einer gleichzeitigen Einstellung des radialen Arbeitshubs der Deformierungselemente und der Rotationskörper, der die Stärke der Schläge der Deformierungselemente auf die zu bearbeitende Oberfläche bestimmt, das Gehäuse aus einem Becher und zwei auf diesem sitzenden Scheiben zusammengesetzt, wobei der Käfig und die Expansionskammer in Gestalt von konzentrischen ringförmigen Halbnuten ausgeführt sind, die in den einander zugewandten Stirnflächen der Scheiben angeordnet sind.

Diese Konstruktion gestattet es, in ein und demselben Werkzeug Deformierungselemente und Rotationskörper verschiedener Durchmesser je nach den konkreten Bearbeitungsbedingungen und Anforderungen an die Güte der Oberfläche zu verwenden. Weiterhin wird es möglich, die Größe der radialen Ausladung der Deformierungselemente über den Außendurchmesser des Käfigs einzustellen, was die Möglichkeit bietet, mit einem Werkzeug Öffnungen verschiedener Durchmesser zu bearbeiten.

Außerdem kann durch Änderung der Breite der Ringnut und durch entsprechende Auswahl des Durchmessers der Rotation^".. oer auf diese Weise der Abstand zwischen den geometrischen Zentren der Rotationskörper und der mit diesen zusammenwirkenden Deformierungselemente geändert werden. Im Ergebnis wird der Winkel geändert, unter welchem die Komponente der Tangentialkraft auf das Deformierungselement einwirkt, die bei der Bewegung des Rotationskörpers in der Ringnut unter Einwirkung des

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65 Druckmittels entsteht. Diese Komponente bestimmt die Größe der Kraft bei der plastischen Verformung des Werkstückmaterials.

An sich ist aus der DE-AS 12 69 001 ein Werkzeug zur Fertigbearbeitung von Rotationsflächen mittels sich abwälzender Kugeln bekannt, bei dem diese in einer im Querschnitt V-förmigen, zwischen zwei Scheiben gebildeten Nut umlaufen, wobei die e'ne Scheibe durch die Wirkung einer Feder gegen die andere gedrückt wird, wodurch die Kugeln radial nach außen gegen die zu bearbeitende Oberfläche gedruckt werden. Hier geht es jedoch von vornherein nicht um eine schlagende Bearbeitung mittels eines gattungsmäßigen Werkzeugs. Eine Möglichkeit zur Einstellung der Größe der Schlagimpulse, wie sie erfindungsgemäß möglich wird, is,! bei dieser bekannten Ausbildung nicht angesprochen.

Zweckmäßigerweise stellt jedes Deformierungselement einen Zylinder mit kugelflächenförmig abgerundeten Stirnflächen dar, deren Radien in Abhängigkeit vom Radius der Rotationskörper bzw. von der durch die Bearbeitung zu erzielenden Oberflächenqualität des Werkstücks gewählt sind.

Durch Ändern der Kugelflächenradien an den zu den Rotationskörpern gewandten Stirnflächen der Deformierungselemente kann man bei sonst gleichen Betriebsbedingungen verschiedene Deformationskräfte erreichen. Durch Ändern der Kugelflächenradien an den zur zu bearbeitenden Werkstückoberfläche gewandten Stirnflächen der Deformierungselemente kann man bei sonst gleichen Bearbeitungsbedingungen verschiedene Beschaffenheiten der zu bearbeitenden Fläche erreichen. Insbesondere werden zweckmäßigerweise relativ geringe Kugelflächenradien zur Erzeugung eines Mikroreliefs in Gestalt eines Netzmusters von Vertiefungen verwendet, während große Kugelflächenradien an den Stirnflächen der Deformierungselemente eine hohe Bearbeitungsgüte gewährleisten.

Nachfolgend wird die Erfindung durch die Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung weiter erläutert. Es zeigt

Fig. 1 Impulsstoßwerkzeug zur Schlichtbearbeitung von inneren Rotationsflächen von Werkstücken in teilweise geschnittener Seitenansicht;

F i g. 2 den Schnitt nach Linie II-II in F i g. 1;

F i g. 3 eine andere Ausbildung eines Impulsstoßwerkzeugs in der Darstellungsweise von Fig. 1;

F i g. 4 den Schnitt nach Linie IV-IV in F i g. 3;

F i g. 5 ein zweireihiges Impulsstoßwerkzeug in der Darstellungsweise von F i g. 1;

F i g. 6 den Schnitt nach Linie VI-VI in F i g. 5.

Das vorgeschlagene Werkzeug hat ein Gehäuse 1, das sich zusammensetzt aus einem Becher 2 und auf diesem aufgesetzten Scheiben 3 und 4. Die Stirnflächen der Scheiben 3 und 4, die einander zugekehrt sind, bilden eine Nut 5 zur Unterbringung von Rotationskörpern 6.

Auf der Außenfläche des Gehäuses 1 ist ein Gewinde zu seiner Befestigung in einem Dorn 7 ausgeführt. Der Dorn 7 ist zur Befestigung des Werkzeuges im Reitstock einer Leit- und Zugspindeldrehmaschine bestimmt, wozu ein Abschnitt des Domes 7 die Form eines Kegels besitzt.

Im Gehäuse 1 ist eine durchgehende Bohrung 8 ausgeführt, die in eine Bohrung 9 im Dorn 7 übergeht. In der Wand des Domes 7 ist eine Öffnung mit einem Stutzen 10 ausgeführt, der zur Einleitung eines Druckmittels, insbesondere von Druckluft in den Innenraum des Gehäuses 1 dient.

Von der Bohrung 8 im Gehäuse 1 gehen Kanäle 11 ab,

die in einer quer zum Grund der Nut 5 verlaufenden Ebene liegen und praktisch tantential zu dem Grund der Nut 5 gerichtet sind. Die Kanäle 11 dienen zur Beaufschlagung der Rotationskörper 6 mit der Druckluft, so daß diese in Drehbewegung versetzt werden und längs der Nut 5 umlaufen. Die Bohrung 8 im Gehäuse 1 ist stirnseitig mittels eines Stopfens 12 mit Dichtring 13 hermetisch verschlossen.

Die Zahl der Rotationskörper 6 in der Ringnut 5 wird so gewählt, daß der Abstand zwischen ihnen etwas kleiner als der Durchmesser eines Rotationskörpers 6 ist.

In einem Stück mit den Scheiben 3 und 4 ist ein radial außen liegender Käfig 14 ausgeführt, in den Deformierungselemente 15 eingelegt sind, die im vorliegenden Beispiel Kugeln darstellen. Die Deformierungselemente 15 und die Rotationskörper liegen praktisch in einer Ebene. Der radiale Abstand zwischen den Kreislinien, auf denen die Mittelpunkte der Rotationskörper 6 und der Deformierungselemente 15 während des Betriebs des Werkzeuges liegen, ist etwas kleiner als die Summe ihrer Halbmesser und wird zur Gewährleistung ausreichender Stoßimpulse gewählt, mit denen eine plastische Verformung der zu bearbeitenden Werkstückoberfläche zustandekommt.

An der Seitenfläche der Scheiben 3 und 4 sind Abschrägungen ausgeführt, an denen mit Hilfe von Schrauben 16 Laschen 17 befestigt sind. Die einander zugekehrten Kanten der Laschen 17 überdecken teilweise den Spalt zwischen den gegeneinander gekehrten Oberflächen des Käfigs 14 und dienen zum Halten der Deformierungselemente 15 beim Herausführen des Werkzeugs aus dem Werkstück. Die Breite der Nut 5 und die Breite der Nut des Käfigs 14 ist jeweils etwas größer als der Durchmesser der Rotationskörper 6 bzw. der Deformierungselemente 15, was den Durchtritt der Druckluft durch die Spalte in die Bearbeitungszone ermöglicht. Der größte Teil der verbrauchten Luft strömt durch Kanäle 18 ins Freie.

Der Abstand zwischen dem Grund der Nut 5 und den Rotationskörpern 6 ist im Betrieb des Werkzeuges nicht kleiner als 2 bis 3 mm.

Die Außenfläche des Bechers 2 ist abgesetzt ausgeführt. Hierbei stellt der Abschnitt der Oberfläche des Bechers 2, der einen maximalen Durchmesser besitzt, den Grund der Nut 5 dar.

Am linken (in der Zeichnung gesehen) Abschnitt des Bechers 2 ist die Scheibe 3 mit Hilfe einer Schraubenmutter 19 befestigt Die Scheibe 3 stützt sich mit einem Teil ihrer Stirnfläche gegen eine Stufe an der Oberfläche des Bechers 2. Zur Anbringung der Mutter 19 ist in der Oberfläche des Bechers 2 ein Gewinde ausgeführt.

Die Scheibe 4 ist am Becher 2 rechts (in der Zeichnung gesehen) vom Abschnitt mit dem maximalen Durchmesser angebracht und stützt sich mit ihrer (gemäß der Zeichnung) linken Stirnfläche gegen eine Stufe an der Oberfläche des Bechers 2. In einem Stück mit der Scheibe 4 ist eine Büchse 20 ausgeführt, deren Innenfläche den Becher 2 umfaßt Der Abschnitt ihrer Innenfläche, der an ihre (gemäß der Zeichnung) rechte Stirnseite angrenzt ist mit einem Gewinde zur Befestigung am Becher 2 versehen.

Die Längen des glatten und des Gewindeabschnittes der Innenfläche der Scheibe 4 und der Büchse 20 müssen ausreichend sein zur Zentrierung der Scheibe 4 und zuverlässigen Befestigung derselben in einer beliebigen Zwischenstellung mit Hilfe einer Gegenmutter 21. Die Anordnung der Scheiben 3 und 4 verschiebbar längs der Achse des Bechers 2 ermöglicht die Einstellung der Breite der Nut 5 und des Käfigs 14.

Das in Fig.3/4 dargestellte Werkzeug hat ein

Gehäuse 24, das aus einem Becher 25 und einem auf diesen mit Schiebesitz aufgesetzten Ring 26 besteht. Im Ring 26 ist eine Ringnut 27 auf solche Weise ausgeführt,

daß ein Abschnitt der Außenfläche des Bechers 25 als Grund derselben dient. Die Nut 27 ist zur Unterbringungvon Rotationskörpern 28 bestimmt.

Einstückig mit dem Becher 25 ist ein Dorn 29 zur

Befestigung des Werkzeuges in der Pinole des Reitstocks einer Leit- und Zugspindeldrehmaschine ausgeführt. An dem Abschnitt der Außenfläche des Domes 29, der an den Becher 25 angrenzt, ist ein Ringvorsprung 30 ausgebildet, gegen den sich mit seiner (gemäß der Zeichnung) rechten Stirnfläche der Ring 26 abstützt. Am Becher 25 ist der Ring 26 mit Hilfe von Muttern 31 befestigt, wozu an einem Abschnitt der Außenfläche des Bechers 25 ein Gewinde ausgeführt ist.

Im Becher 25 ist eine zentrale Axialbohrung 32

ausgeführt, die in eine Bohrung 33 im Dorn 29 übergeht.

Die Druckluft wird durch einen Stutzen 34 zugeführt, der in der Wand des Domes 29 befestigt ist. Die Rotationskörper 28 werden über von der Bohrung 32 abgehende Kanäle 35 beaufschlagt, die in einer quer zum Grund der Nut 27 verlaufenden Ebene liegen und praktisch tangential zum Grund dieser Nut gerichtet sind. Die Bohrung 32 ist mittels eines Gewindestopfens 35a hermetisch verschlossen.

Der Durchmesser und die Anzahl der Rotationskörper 28 werden wie bereits beschrieben gewählt

Die peripheren Abschnitte des Ringes 26 stellen praktisch einen Käfig 36 dar. Im Käfig 36 sind Aussparungen 37 zur Unterbringung von Deformierungselementen 38 ausgeführt. Im vorliegenden Beispiel stellen die Deformierungselemente 38 Kugeln dar und die Aussparungen 37 haben die Form von kegeligen Bohrungen, die mit ihren Spitzen zum Rotationskörper 28 weisen. Der radiale Abstand zwischen den Kreislinien, auf denen die Deformierungselemente 38 und die Rotationskörper 28 im Betrieb des Werkzeuges umlaufen, muß etwas kleiner als die Summe ihrer Halbmesser sein. In jedem konkreten Fall wird dieser Abstand in Abhängigkeit vom Material des Werkstücks und der angestrebten Größe der Stoßimpulse gewählt

An der äußeren Seitenfläche des Ringes 26 sind Ringnuten zur Befestigung von Laschen 39 eingearbeitet Die einander zugekehrten Kanten der Laschen 39 überdecken die Aussparungen 37 auf solche Weise, daß der Spalt zwischen ihnen etwas kleiner als der Durchmesser der Deformierungselemenle 38 ist

Zur Zuführung der Druckluft zur Kontaktzone der Rotationskörper 28 und der Deformierungselemente 38 ist die Breite der Nut 27 etwas größer als der Durchmesser der Rotationskörper 28 ausgeführt und zur Zuführung der Druckluft zur Kontaktzone der Deformierungselemente 38 mit der zu bearbeitenden Oberfläche sind der Kegelwinkel der Oberfläche der Aussparung 37 und ihr größerer und kleinerer Durchmesser ausreichend zur Bildung eines Spaltes und zum Luftdurchtritt während des Betriebs des Werkzeuges gewählt Der größte Teil der verbrauchten Luft tritt durch Kanäle 40 ins Freie aus.

Die Anzahl der Aussparungen 37 und damit der Deformierungselemente 38 wird so gewählt, daß die Größe der auftretenden Stoßimpulse eine plastische Verformung des Materials des Werkstücks bewirkt ]ε

geringer die Zahl der Aussparungen 37 ist, um so höher ist wegen der Abnahme des Widerstandes seitens der Deformierungselemente 38 die Bewegungsgeschwindigkeit der Rotationskörper 28 in der Ringnut 27 und damit die Größe der Stoßimpulse.

In Fig.5/6 ist ein zweireihiges Impulsstoßwerkzeug dargestellt, dessen Gehäuse 42 aus einem Becher 43 und einem auf diesen aufgesetzten Ring 44 besteht. Der Becher 43 ist in einem Stück mit einem Dorn 45 ausgeführt. An der Übergangsstelle des Bechers 43 in den Dorn 45 ist an der Oberfläche des letzteren ein Ringvorsprung 46 ausgeführt, gegen den sich mit seiner (gemäß der Zeichnung) rechten Stirnfläche der Ring 44 abstützt. Im Ring 44 sind parallel zueinander Ringnuten 47 und 48 auf solche Weise ausgeführt, daß die Außenfläche des Bechers 43 den Grund der Nuten 47 und 48 darstellt. Der Ring 44 ist am Becher 43 mit Hilfe von Muttern 49 befestigt. Die Nuten 47 und 48 dienen zur Unterbringung von Rotationskörpern 50. Der Abstand zwischen den Nuten 47 und 48 wird zur Verkürzung des Leerlaufs des Werkzeugs minimal gewählt, d. h. die Stärke des Steges im Ring 44 zwischen den Nuten 47 und 48 sowie die Stärke der Seitenwände des Ringes 44 sollen nur eine ausreichende Steifigkeit und Festigkeit des Werkzeugs sichern.

Im Becher 43 ist eine zentrale axiale Bohrung 51 ausgeführt, die in eine Bohrung 52 im Dorn 45 übergeht. Diese Bohrungen dienen zur Fortleitung der Druckluft, die durch einen in der Wand des Domes 45 befestigten Stutzen 53 zu den Rotationskörpern 50 durch von der Bohrung 52 abgehende Kanäle 54 zugeführt wird. Diese Kanäle liegen in zwei parallelen Ebenen, von denen jede durch den Grund der jeweiligen Nut 47 bzw. 48 geht. Die Kanäle 54 sind praktisch tangential zu dem Grund der Nuten 47 und 48 gerichtet.

Die Bohrung 52 ist stirnseitig mittels eines kegeligen Gewindestopfens 55 hermetisch verschlossen.

Die peripheren Abschnitte des Ringes 44 stellen praktisch einen Käfig 56 dar. Im Käfig 56 sind am Umfang gleichmäßig verteilt Aussparungen 57 für Deformierungselemente 58 ausgeführt, die derart angeordnet sind, daß sie mit den in der Nut 48 befindlichen Rotationskörpern 50 in Kontakt treten können. Diese Deformierungselemente 58 stellen im vorliegenden Beispiel Kugeln dar, und ihre Anordnung ist der Anordnung der Deformierungselemente gemäß F i g. 3 analog.

Außerdem sind im Käfig 56 zylindrische radiale Aussparungen 59 für Deformierungselemente 60 ausgeführt, die derart angeordnet sind, daß sie mit den Rotationskörpern 50 in der Nut 47 in Kontakt treten können, jedes dieser Deformierungselemente 60 stellt einen Zylinder mit abgerundeten Stirnflächen dar, wobei die Abrundungsradien in Abhängigkeit vom Halbmesser der Rotationskörper 50 und der erforderlichen Bearbeitungsgüte der zu bearbeitenden Fläche gewählt werden.

Die Oberfläche A der Ringnut 47 ist auf solche Weise ausgeführt, daß der Abstand zwischen den Kreislinien, auf denen sich die Mittelpunkte der Rotationskörper 50 während des Betriebs des Werkzeuges sowie die Mittelpunkte der abgerundeten Stirnflächen der Deformierungselemente 60, die den kugeligen Rotationskörpern 50 zugekehrt sind, befinden, etwas kleiner als die Summe der Halbmesser der erwähnten Flächen ist In jedem konkreten Fall wird dieser Abstand in Abhängigkeit vom Material des Werkstücks und der zur plastischen Verformung des Materials erforderlichen Stoßimpulse gewählt.

Der Abrundungsradius der dem Werkstück zugewandten Stirnfläche des Deformierungselementes 60 wird um so größer gewählt, je höher die zu erzielende Oberflächengüte ist, weil hierbei die Rauhtiefe auf der Oberfläche des Rohlings verringert wird. Je kleiner aber dieser Abrundungsradius ist, um so größer sind die Stoßimpulse beim Zusammenstoßen der Rotationskörper 50 und der Deformierungselemente 60.

Die Höhe des zylindrischen Abschnittes des Deformierungselementes 60 wird ausreichend zur Aufrechterhaltung der radialen Verschiebungsrichtung desselben in der Aussparung 59 im Betrieb des Werkzeuges gewählt. Die Anzahl der Deformierungselemente 60 wird in Abhängigkeit von der erforderlichen Oberflächengüte des Werkstücks gewählt.

An der äußeren Seitenfläche des Käfigs 56 ist mit Hilfe von Schrauben 61 eine Lasche 62 befestigt, die einen dünnwandigen Ring mit zwei Reihen von Öffnungen darstellt, die mit den Aussparungen 57 oder 59 zusammenfallen. Die öffnungen sind etwas kleiner als die jeweils zugehörigen Deformierungselemente 58 bzw. 60, so daß die Lasche 62 die Deformierungselemente 58 und 60 in ihren Aussparungen beim Herausführen des Werkzeuges aus der zu bearbeitenden Öffnung und außerhalb des Werkstücks festhält.

Der größte Teil der verbrauchten Luft entweicht durch Kanäle 63.

Der Betrieb des Werkzeugs gemäß F i g. 1 verläuft folgenderweise:

Das Werkzeug wird mit Hilfe des Domes 7 in der Pinole des Reitstocks einer Leit- und Zugspindeldrehmaschine gleichachsig mit der zu bearbeitenden öffnung im Werkstück eingespannt, das seinerseits im Futter der Werkzeugmaschine eingespannt ist. Dann wird dem Werkstück eine Drehbewegung und dem Werkzeug eine lineare Bewegung längs der Achse der zu bearbeitenden öffnung erteilt. Gleichzeitig wird durch den Stutzen 10 Druckluft zugeführt, die in die Bohrungen 8 und 9 gelangt und dann durch die Kanäle 11 in die Nut 5 strömt, wodurch die Rotationskörper 6 in Drehbewegung um die eigene Achse versetzt werden und ihnen eine Bewegung längs der Nut 5 erteilt wird. Bei ihrer Bewegung längs der Nut 5 entwickeln die Rotationskörper 6 eine Tangential- und eine Zentrifugalkraft, deren Größe vom Druck der Druckluft und der Masse der Rotationskörper 6 abhängig ist Bei ihrer Bewegung schlagen sie auf die Deformierungselemente 15, so daß diese eine plastische Verformung der zu bearbeitenden Oberfläche bewirken und Unebenheiten in dieser glätten.

jeder Rotationskörper 6 befindei sich nach dem Sioß gegen ein Deformierungselement 15 eine gewisse Zeit lang infolge des Abpralls im freien Flug, tritt aber dann unter Einwirkung der Zentrifugalkraft erneut in Kontakt mit der Laufbahn der Ringnut 5 und läuft längs dieser bis zum Zusammenstoß mit dem nachfolgenden Deformierungselement 15.

Die Deformierungselemente 15 laufen unter der Stoßeinwirkung der Rotationskörper 6 und dem Kontakt mit der zu bearbeitenden Oberfläche des rotierenden Werkstücks ebenfalls unter Drehung um ihre eigenen Achsen im Käfig 14 um. Die Drehung der Rotationskörper 6 und der Deformierungselemente 15 um ihre geometrischen Achsen, die infolge des Durchgleitens bei ihrem gegenseitigen Kontakt und beim Kontakt der Deformierungselemente 15 mit der zu bearbeitenden Oberfläche ungleichmäßig ist, trägt zum

gleichmäßigen Verschleiß derselben bei.

Durch Änderung des Druckes der Druckluft wird die Größe der Stoßimpulse je nach den Anforderungen eingestellt, die an die Oberflächengüte nach der Bearbeitung gestellt werden. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, verschiedene Bearbeitungsgüten bei einem Durchgang zu erzielen.

Nach beendeter Bearbeitung der Oberflächen der öffnung im Werkstück wird das Werkstück in die Ausgangsstellung zurückgebracht. Wenn der Rücklauf des Werkzeuges zur wiederholten Bearbeitung der Oberfläche· ausgenutzt wird, wird die Druckluftzuführung erst nach dem vollständigen Herausführen des Werkzeuges aus der bearbeiteten Öffnung unterbrochen.

Der Betrieb des Werkzeuges, das in F i g. 3 dargestellt ist, unterscheidet sich von dem Betrieb des in F i g. 1 dargestellten Werkzeuges nur dadurch, daß die Deformierungselemente 38 in den Aussparungen 37 sich nicht längs einer ringförmigen Bahn verschieben können. Da die Zahl der Deformierungselemente 38 in diesem Werkzeug durch die Zahl der Aussparungen 37 begrenzt ist, bewegen sich die Rotationskörper 28 die meiste Zeit über die Oberfläche der Ringnut 27 und die Zahl der Zusammenstöße mit den Deformierungselementen 38 ist klein. Dadurch wird auf der bearbeiteten

5 Oberfläche ein Mikrorelief in Form eines Netzmusters von Vertiefungen erzeugt.

Der Betrieb des zweireihigen Werkzeuges gemäß Fig.5 unterscheidet sich praktisch nicht vom Betrieb der in F i g. 1 und 3 dargestellten Werkzeuge. Hier gelangt die Druckluft, die durch den Stutzen 53 zugeführt wird, durch die Bohrungen 51 und 52 sowie die Kanäle 54 gleichzeitig in die beiden Nuten 47 und 48. Die Zusammenwirkung der Rotationskörper 50 in den beiden Nuten mit den jeweiligen Deformierungselementen 58 bzw. 60 ist der in den vorhergehenden Beispielen beschriebenen ähnlich. Jedoch bearbeiten in diesem Fall die zylindrischen Deformierungselemente 60 die Oberfläche der Öffnung im Werkstück bis zu einer vorgegebenen Oberflächengüte, und die Deformierungselemente 58 stellen auf der zu bearbeitenden Oberfläche ein Mikrorelief her.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1 Patentansprüche:

1. Impulsstoßwerkzeug zur Schlichtbearbeitung von inneren Rotationsflächen in Werkstücken, das längs der geometrischen Achse der zu bearbeitenden Fläche linear verschiebbar angeordnet ist und ein Gehäuse besitzt, das einen Rotationskörper darstellt, in dem auf dem Umfang wenigstens eine Reihe von Rotationskörpern angeordnet ist, zu der konzentrisch in einem Käfig eine Reihe von Deformierungselementen mit der Möglichkeit der Berührung mit den Rotationskörpern und der radialen Bewegung im Betrieb des Werkzeugs angeordnet ist, wobei die Rotationskörper in einer Expansionskammer eingeschlossen sind, welche auf der Oberfläche des Gehäuses ausgebildet ist, das eine Axialbohrung aufweist, von der wenigstens ein Kanal ausgeht, der in einer quer zur Grundfläche der Expansionskammer orientierten Ebene liegt, im wesentlichen tangential zu ihrer Grundfläche verläuft und zur Einleitung eines Druckmittels in diese dient, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotationskörper (6, 28, 50) zu ihrem das Schlagen auf die Deformationselemente (15, 38, 58, 60) bewirkenden Antrieb unmittelbar im Druckmittclstrom liegen.

2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Gewährleistung einer gleichzeitigen Einstellung des radialen Arbeitshubs der Defonnierungselemente und der Rotationskörper, der die Stärke der Schläge der Deformierungselemente auf die zu bearbeitende Oberfläche bestimmt, das Gehäuse aus einem Becher (2) und zwei auf diesem sitzenden Scheiben (3, 4) zusammengesetzt ist, wobei der Käfig (14) und die Expansionskammer in Gestalt von konzentrischen ringförmigen Halbnuten ausgeführt sind, die in den einander zugewandten Stirnflächen der Scheiben (3,4) angeordnet sind.

3. Werkzeug nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Deformierunpselement (60) einen Zylinder mit kugelflächenförmig abgerundeten Stirnflächen darstellt, deren Radien in Abhängigkeit vom Radius der Rotationskörper (50) bzw. von der durch die Bearbeitung zu erzielenden Oberflächenqualität des Werkstücks gewählt sind.