DE2844974C2 - Glattwalzwerkzeug - Google Patents

Description

axial verseiri angeordnet ist. worin bedeuten:

Kz = relativer Verschiebebetrag zweier benachbarter Rollen, wobei ein positiver Wert von Kz eine Rückversetzung der ersten Rolle gegenüber der nachfolgend benachbarten Rolle und ein negativer Wert von Kz eine Rückversetzung der nachfolgend benachbarten Rolle gegenüber der ersten Rolle bedeutet,

s =je Rolle entstehender Vorschub pro Umdrehung des Werkstücks relativ zu den Glattwalzrollen,

λζ = Rolleneinschlußv/inkel zweier in Schraubrollbewegungsrichtunj benachbarter Rollen,

π =Anzahl der am Umfang Jes Werkstücks (1) verteilt angeordneten Rollen.

2. Glattwalzwerkzeug nach Anspruch 1, bestehend aus mindestens zwei Teilwerkzeugen, wobei jedes Teilwerkzeug mindestens eine Glattwalzrolle aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilwerkzeuge gegeneinander axial versetzt angeordnet sind, derart, daß von den benachbarten Rollen (11,4) von benachbarten Teilwerkzeugen eine in Schraubrollbewegungsrichtung erste Rolle (11) gegenüber der in der Schraubrollbewegungsrichtung jeweils nachfolgend benachbarten Rolle (4) des benachbarten Teilwerkzeuges um wenigstens angenähert den Wert

Rollen bearbeiteten zylindrischen Werkstückoberfläche von 180° verschieden ist und die Glattwalzrollen in ungleichmäßiger Verteilung am Werkstückumfang angeordnet sind.

Werkzeuge der vorbeschriebenen Art sind beispielsweise bdcannt aus der DE-PS 12 94910, Fig. 1 bis 4 sowie der DE-PS 12 94 325, Rg. 1 bis 3. Weiterhin sind Werkzeug« dieser Art bekannt aus der Broschüre »Glattwalzen« von Dr. Ing. Helmut König, erscheinen in

ίο »Schriftenreihe Feinbearbeitung«, Deutscher Fachzeitschriften- und Fachbuchverlag GmbH Stuttgart »Das Industrieblatt«, 1954, Bild 28 auf Seite 44. Eine Glattwalzrollenanordnung der vorbeschriebenen Art ist weiterhin bekannt aus dtr am 25.9.1972 von Paul Neese «-.ingereichten Dissertation »Maßnahmen zur Verminderung der Unrundheit glattgewalzter Werkstücke«, Bild 25 (Technische Universität Braunschweig).

Werkzeuge bzw. Glattwalzrollenanordnunsen der beschriebenen Art sind weiterhin bekannt aus einem von der Anmelderin veröffentlichten Prospekt »Spitzenlose Glattwalzmaschine«, Typ 7489 (B l/Ol

Aus Gründen der Wirtschaftlichkeit ist es erforderlich, im Vorschub arbeitende Glattwalzwerkzeuge konstruktiv so zu gestalten, daß sie eine möglichst hohe Durchlaufleistung aufweisen, d. k, daß das zu bearbeitende Werkstück möglichst schnell komplett bearbeitet ist. Die Vorschubleit Hing eines Werkzeuges kann umso höher sein, je mehr Glattwalzrollen gleichzeitig im Einsatz sind, weil sich dann die Vorschubleistungen der einzelnen Glattwaizrollen addieren. Bestimmte konstruktive Zwänge erfordern jedoch gleichzeitig eine Glattwalzrollenanordnung der eingangs beschriebenen Art Hierdurch wird bewirkt, daß nunmehr nicht jede einzelne am Werkstück arbeitende Glattwalzrolle ihre

J5 komplette Vorschubleistung erbringen kann, da infolge der Rollenanordnung eine Oberdeckung der Arbeitsbereiche der einzelnen Glattwalzrollen auftritt D°r Bereich der Überdeckung geht der Vorschubleistung verloren.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Glattwalzwerkzeug der eingangs beschriebenen Art so zu verbessern, daß trotz der genannten Anordnung der Glattwalzrollen am Werkstück die volle Vorschubleistung jeder einzelnen Glattwalzrolle ausgenutzt werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine in der Schraubrollbewegungsrichtung des Werkstücks erste Rolle gegenüber ihrer jeweils in der Schraubrollbewegu/igsrichtung nachfolgend benach-

M harten Rolle um wenigstens angenähert den Wert

axial versetzt angeordnet ist.

3. Glattwalzwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Glattwalzrolle an den Stirnseiten von einer axial verstellbaren Halterung axial abgestützt und geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Glattwalzrolle für sich gegenüber der Halterung axial verstellbar ist.

Die Erfindung betrifft ein Glattwalzwerkzeug mit mindestens zwei Glattwalzrollen, wobei die Verbindungslinie der Rollenmittelpunkte zweier benachbarter Rollen mit dem Krümmungsmittelpunkt der von diesen axial versetzt angeordnet ist. Hierbei bedeuten:

Kz — relativer Verschiebebetrag zweier benachbarter Rollen, wobei ein positiver Wert von Kz eine Rückversetzung der ersten Rolle gegenüber der nachfolgend benachbarten Rolle und ein negativer Wert von Kz eine Rückversetzung der nachfolgend benachbarten Rolle gegenüber der ersten Rolle bedeutet,

s =je Rolle entstehender Vorschub pro Umdrehung

des Werkstücks relativ zu den Glattwalzrollen,
cxz = Rolleneinschlußwinkel zweier in Schraubrollbewegungsrichtung benachbarter Rollen,

π = Anzahl der am Umfang des Werkstücks verteilt angeordneten Rollen.

Wie den Angaben des Standes der Technik zu entnehmen ist, können die das Werkstück bearbeitenden Glattwalzrollen in einem für alle Rollen gemeinsamen Gesamtwerkzeug angeordnet sein oder aber einzeln und/oder gruppenweise in Teilwerkzeugen angeordnet sein, so daß das Glattwalzwerkzeug im letzteren Falle aus mehreren Teilwerkzeugen besteht. Es wird daher in einer Ausgestaltung der Erfindung für Glattwalzwerkzeuge, welche aus mindestens zwei Teilwerkzeugen bestehen, wobei jedes Teilwerkzeug mindestens eine Glattwalzrolle aufweist, vorgeschlagen, daß die Teilwerkzeuge gegeneinander axial versetzt angeordnet sind, derart, daß von den benachbarten Rollen von benachbarten Teilwerkzeugen eine in Schraubrollbewegungsrichtung erste Rolle gegenüber der in der Schraubrollbewegungsrichtung jeweils nachfolgend benachbarten Rolle des benachbarten Teüwerkzeuges um wenigstens angenähert den Wert

axial versetzt angeordnet ist Hierdurch wird auch dann, wenn das Glattwalzwerkzeug aus Teilwerkzeugen beseht, die Ausnutzung des maximalen Rollenvorschubes jeder einzelnen Glattwalzrolle möglich.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird bei einem Glattwalzwerkzeug, bei dem eine Glattwalzrolle an den Stirnseiten von einer axial verstellbaren Halterung axial abgestützt und geführt ist, vorgeschlagen, daß die Glattwalzrolle für sich gegenüber der Halterung axial verstellbar ist Hierdurch kann sowohl bei Teilwerkzeugen wie auch bei einem Gesamtwerkzeug die axiale Rollenlage präzise an alle Einsatzfälle angepaßt werden. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn Teilwerkzeuge Rollengruppen enthalten, deren Einzelrollen bei wechselnden Werkstückdurchmessern ihre relative Lage zueinander verändern müssen, um eine optimale Vorschubleistung zu erreichen. Bei Gesamtwtrkzeugen wird hierdurch die präzise Einrichtung des Werkzeuges unter Berücksichtigung des Arbeitsbereiches des Werkzeuges auf einfache Weise ermöglicht

Durch die Zeitschrift »MM Maschinenmarkt«, Ausgabe Nr.80 vom Ö.Oktober 1978 ist es zwar bekannt, bei Glattwalzwerkzeugen den Antriebskopf mit feiner unteren Glattwalzrolle auf einem Tisch axial verschiebbar anzuordnen. Hierbei handelt es sich jedoch um eine solche Verschiebbarkeit, d'e unter Berücksichtigung verschiedener Antriebsköpfe für die untere Glattwalzrolle eine entsprechende Justierung und Anpassung des Antriebskopfes mit der unteren Rolle gegenüber den anderen Glattwalzrollen beim Austausch dieser ermöglicht.

Die Erfindung soll nun anhand der Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigt

F i g. 1 ein Glattwalzwerkzeug mit zwei Glattwalzrollen,

F i g. 2 ein Glattwalzwerkzeug mit drei Glattwalzrollen, wobei das Glattwalzwerkzeug aus zwei Teilwerkzeugen besteht,

Fig. 3 axiale Lage der Giattwalzrollen nach Fig. 1,

F i g. 4 axiale Lage der Glattwalzrollen nach F i g. 2,

F i g. 5 axiale Verstelleinrichtung für die Giattwalzrollen.

Fig.6 perspektivische Darstellung des Glattwalzwerkzeuges nach F i g. 2,

Fig.7 Giattwalzwerkzeug für die Innenbearbeitung mit versetzt angeordneten Rollen.
In F i g. 1 wird ein Werkstück 1 von einer Antriebsrol-Ie 2 in Richtung des Pfeiles 8 in Drehung versetzt. Zwei Glattwalzrollen 3 und 4 werden über die sie abstützenden und im Gehäuse 7 gelagerten Stützrollen 5 mit geeigneter und bekannter Walzkraft gegen das Werkstück 1 gepreßt Hierzu ist das Gehäuse 7 in

ίο Richtung des Pfeiles 9 mit der erforderlichen Kraft verschiebbar. Wenn die Glattwalzrollen 3 und 4 am Werkstück 1 anliegen, bilden die Verbindungslinien der Mittelpunkte der beiden Glattwalzrollen 3 und 4 mit dem Mittelpunkt des Werkstückes 1 den Winkel 6.

is Dieser Winkel 6 ist in der Gleichung für Kz mit «z bezeichnet Wegen des Durchmesserverhältnisses der Glattwalzrollen 3 und 4 zur Antriebsrolle 2 zeigt die Antriebsrolle 2 am Werkstück 1 keine Glattwalzwirkung. Die GUttwalzbearbeitung wird ausschließlich von den Glattwalzrollen 3 und 4 du£.,;iigeführt Eine Walzanordnung dieser Art ist im Stand der Technik bekannt Die Glattwalzrollen 3 und 4 liegen hierbei in genau der gleichen radialen Ebene. Hierdurch ist bei der angegebenen Drehrichtung die Vorschubleistung der Glattwat;rolle 4 voll ausnutzbar. Die Vorschubleistung der Glattwalzrolle 3 kann jedoch nicht ausgenutzt werden, weil ihre Walzspur aufgrund ihrer Anordnung einen großen Teil der Waizspur der Glattwalzrolle 4 überdeckt Es erfolgt also eine sinnlose Doppelwalzung.

Dies wird nach der Erfindung dadurch vermieden, daß bei der hier vorgegebenen Drehrichtung die Glattwalzrolle 4 um einen geeigneten Betrag rückversetzt oder die Glattwalzrolle 3 um einen geeigneten Betrag vorversetzt wird. Dieser geeignete Betrag ist der Betrag

ib Kz, der sich nach der angegebenen Gleichung errechnet. Setzt man im Falle der Zwei-Rollen-Anordnung nach Fig. 1 voraus, daß jede Rolle für sich betrachtet eine Vorschubleistung von 1 mm pro Umdrehung aufbringen könnte, und der Winkel 6, der von den beiden Rollen eingeschlossen wird, 45" beträgt, so sind in die angegebene Gleichung für Kz die Werte ocz = 45°, s = 1 mm, π = 2 einzusetzen.

Daraus ergibt sich ein Wert für Kz von 0,75 mm. Es muß also entweder die Glattwalzrolle 4 b-ii Beachtung der angegebenen Drehrichtung um 0,75 mm rückversetzt oder die Glattwalzrolle 3 um 0,75 mm vorversetzt werden. Wird dies getan, so isi mit der in F i g. 1 dargestellten Walzenanordnung eine Vorschubleistung von 2 mm pro Umdrehung zu erzielen, während bei einer Walzenanordnung nach dem Stand der Technik (also Glattwalzrollen 3 und 4 in der gleichen radialen Ebene) nur 1,25 mm pro Umdrehung Vorschubleistung erzL2lbii' sind. Die erforderliche Lage der Glattwalzrollen 3 und 4 ist in Fig.3 noch einmal gesondert dargestellt. Es ist hierbei gleichgültig, ob die Vorschubbewegung in Richtung des Pfeiles 10 durch Zwangsverschiebung des Werkstückes 1 erfolgt oder ob die Vorschubbewegung· des Werkstückes 1 durch die bereits im Stande der Technik bekannte Verschränkung der Glattwalzrollen 3 und 4 erfolgt. Auch sind die Glattwalzrollen 3 und 4 nur aus Vereinfachurgsgründen zylindrisch dargestellt. Die Glattwalzrollen 3 und 4 sind in Wirklichkeit, wie dies bereits im Stand der Technik bekannt ist, um wenige Winkelminuten konisch.

b'j Hierdurch wird der für das Walzergebnis notwendige tropfenförmige Abdruck der Glattwalzrollen auf dem Werkstück erzeugt.
Bei einer Walzenanordnung gemäß Fig. 2 ist die

Antriebsrolle 2 nach F i g. 1 ersetzt worden durch eine weitere Glattwalzrolle 11, welche auf Stützrollen 12 gelagert ist, die sich ihrerseits auf einer Antriebsrolle 13 abstützen und von dieser angetrieben werden. Die Antriebsrolle 13 kann jedoch auch entfallen, wenn das Werkstück 1 auf andere Art und Weise angetrieben wird. Die perspektivische Darstellung nach F i g. 6 verdeutlicht die Werkzeugsituation. Da alle Glattwalzrollen 3,4,11 in Abhängigkeit von ihrer Winkellage am Werkstück 1 relativ zueinander axial versetzt sein müssen, ist es erforderlich, daß die Glattwalzrolle 11 gegenüber den beiden anderen Glatlwalzrollen entweder entsprechend versetzt angeordnet ist oder über Einstellmechanismen in ihrer axialen Lage in gewünschter Weise einstellbar ist. Im Ausfuhrungsbeispiel ist die Glattwalzrolle 11 über einen Verstellschieber 14, welcher in Richtung des Pfeiles 15, beispielsweise über eine Gewindespindel 17, verstellbar ist, in die gewünschte axiale Lage cinfahrbar. Von den beiden Giauwaizroilen 3 und 4 ist die Rolle 3 im Gehäuse 7 axial in Richtung des Pfeiles 16 verstellbar angeordnet. Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Verstellung der Glattwalzrolle 3 ist in F i g. 5 dargestellt. Die Glattwalzrolle 3 weist an ihren beiden Stirnseiten Ausnehmungen 22 bzw. 23 auf, in denen sich Kugeln 20 bzw. 21 befinden. Die Kugeln 20 bzw. 21 stehen in Wirkverbindung mit Gewindestiften 19 bzw. 18. Durch axiale Verstellung mit Gewindestiften 19 bzw. 18 kann über die Kugeln 20 bzw. 21 die Glattwalzrolle 3 axial in Richtung des Pfeiles 16 verschoben werde,;. Wie aus der angegebenen Gleichung für Kz ohne weiteres zu entnehmen ist. ist eine solche axiale Verstellbarkeit der Glattwalzrollen jedoch nur erforderlich, wenn die Glattwalzrollen beispielsweise infolge unterschiedlicher Werkstückdurchmesser der zu bearbeitenden Werkstücke unterschiedliche Winkel α bilden. Werden Konstruktionen verwandt, die dafür äOfgcit, uSu UiC OiattWaiZrCuCri HiChi bCiSpiviSW'CiSC !Γι Richtung des Pfeiles 9 verfahrbar sind, sondern immer radial gegen das Werkstück gefahren werden können, so nehmen die Glattwalzrollen am Werkr.ückumfang. unabhängig vom Werkstückdurchmesser, gleiche Winkeliagen zueinander ein. In diesem Fall können die Glattwalzrollen in ihrer notwendigen axialen relativen Lage zueinander starr angeordnet werden. Die Größe des axialen Versatzes ist dann nur noch von der Anzahl der Glattwalzrollen abhängig.

Zur Errechnung der relativen Lage der einzelnen Glattwalzrollen zueinander nach der vorgegebenen Gleichung ist es erforderlich, daß in Werkstückdrehrichtung gesehen irgendeine Rolle als Bezugsrolle festgelegt wird. Die Wahl ist hier grundsätzlich beliebig. Im Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 sei als Bezugsrolle die Glattwalzrolle 11 gewählt Die Glattwalzrolle 11 bildet in Drehrichtung mit der Glattwalzrolle 4 den Winkel 24, der mit α 1 bezeichnet werden soll. Die Glattwalzrollen 3 und 4 bilden den Winkel 25, der mit <x 2 bezeichnet werden soll und der Einfachheit halber gleich groß sein soll, wie der mit <xz bezeichnete Winkel nach Fig. 1. Daraus folgt:

α 2 = «z = 45°

Hieraus ergibt sich für die dargestellte Anordnung, daß «! = 157,5° sein muß.

Um die relative Lage der Glattwalzrolle 11 zur Glattwalzrolle 4 zu errechnen, ist daher in die Gleichung für /Czfolgendes einzusetzen:

λ 1 = 157,5° 5 = I mm

/7=3

Werden diese Werte in die Gleichung eingesetzt. ergibtsich/Czvon(Ä l)zu —03125 mm. Unter Beachtung der Drehrichtung ist also entweder die Glattwalzrolle 4 gegenüber der Glattwalzrolle 11 um den genannten Betrag rückzuversetzen oder die Glattwalzrolle 11 um ίο den genannten Betrag gegenüber der Glattwalzrolle 4 vorzuversetzen. Die gleiche Rechnung mit dem Winkel α 2 wiederholt, ergibt, daß die Glattwalzrolle 3 gegenüber der Glattwalzrolle 4 um 0,625 mm vorversetzt werden muß. Werden diese Werte eingehalten, so ι· kann ein Gesamtbearbeitungsvorschub von 3mm pro Umdrehung erzielt werden, also die Rollenleistung jeder einzelnen Rolle vollständig ausgeschöpft werden. Die dann entstehende relative Lage der Glattwalzrollen zueinander isi in F i g. 4 dargcSicüi.

Mit F i g. 7 schließlich ist ein Innenglattwalzwerkzeug dargestellt, bei welchem sich die Glattwalzrollen 26 in bekannter Weise auf einem Stützdorn 28 abstützen und in einem Käfig 27 geführt sind. Die Glattwalzrollcn sollen eine Umfangsverteilung aufweisen, wie sie >5 beispielsweise der DE-PS 12 94 910 F i g. J oder 2 oder 3 oder 4 zu entnehmen ist. Um mit solchen Werkzeugen eine optimale Vorschubleistung zu erzielen, ist es erfordCi Sch, daß die Glattwalzrollen 26 in der nach der Erfindung angegebenen Art und Weise axial versetzt zueinander angeordnet sind. Wegen des im Durchmesser nur geringen Arbeitsbereiche» solcher Werkzeuge, ist eine axiale Einzelverstellbarkeit der einzelnen Glattwalzrollen 26 nicht erforderlich. Eine axial starre Anordnung unter Berücksichtigung des notwendigen axialen Versatzes ist vollständig ausreichend.

Die Erfindung ermöglicht es erstmalig, bei nicht gleichmäßig arn Umfang eines glattzuwalzenden Werkstückes verteilt angeordneten Glattwalzrollen dennoch die größte Vorschubleistung jeder einzelnen Glattwalzrolle vollständig auszuschöpfen, wodurch eine beträcht liche Verbesserung der Durchlaufleistung solcher weit verbreitet angewendeten Werkzeuge erreicht wird.

Liste der verwendeten Bezugszeichen

1) Werkstück

2) Antriebsrolle

3) Glattwalzrolle

4) Glattwalzrolle 5) Stützrollen

6) Winkel az

7) Gehäuse

8) Pfeil

9) Pfeil 10) Pfeil

11) Glattwalzrolle

12) Stützrollen

13) Antriebsrolle

14) Verstellschieber 15) Pfeil

16) Pfeil

17) Gewindespindel

18) Gewindestift

19) Gewindestift t>5 20) Kugel

21) Kugel

22) Ausnehmung

23) Ausnehmung

24) Winkel * 1

25) Winkel α 2

26) Glattwalzrolle.T

27) Käfig

28) Stützdorn

Hierzu 7 Blatt Zcichminccn

IO

20

25

JO

35

40

45

50

55

60

65

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Glattwalzwerkzeug mit mindestens zwei Glattwalzrollen, wobei die Verbindungslinie der Rollenmittelpunkte zweier benachbarter Rollen mit dem Krümmungsmitteipunkt der von diesen Rollen bearbeiteten zylindrischen Werkstückoberfläche einen Winkel bildet, der von 180° verschieden ist und die Glattwalzrollen in ungleichmäßiger Verteilung am Werkstückumfang angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine in der Schraubrollbewegungsrichtung des Werkstücks erste Rolle (4, 11) gegenüber ihrer jeweils in der Schraubrollbewegungsrichtung nachfolgend benachbarten Rolle (3; 4) um wenigstens angenähert den Wert