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Glattwalzwerkzeug:
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Die Erfindung betrifft ein Glattwalzwerkzeug für die Innenbearbeitung
von Bohrungen mit großem Durchmesser, mit Glattwalzrollen, welche kraftschlüssig
gegen die Bohrungswandung anlegbar sind.
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Glattwalzwerkzeuge der vorbeschriebenen Art sind bereits bekannt geworden
mit der DE-PS 20 16 216. Werkzeuge dieser vorbekannten Art haben sich in der Praxis
außerordentlich gut gewährt. Sie weisen jedoch den Nachteil auf, daß sie nur einen
sehr geringen Durchmesserbereich des Bohrungsdurchmessers des Werkstückes beherrschen,
in aller Regel lediglich den Toleranzbereich des Nennmaßes der Werkstückbohrung.
Sie sind daher nicht verwendbar für Bohrungen benachbart liegender Durchmessernennmaße.
Es kommt jedoch häufig vor, daß kleinere Losgrößen von Werkstücken mit jeweils unterschiedlichem
Nenndurchmesser der zu bearbeitenden großen Bohrung bearbeitet werden müssen. Nach
dem bekannten Stand der Technik ist für jede einzelne Bohrungsgröße ein gesondertes
Werkzeup erforderlich.
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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Werkzeug der vorbeschriebenen
Art vorzuschlagen, mit welchem ein wesentlich größerer Maßbereieh von Werkstückbohrungen
beherrscht wird, als mit dem vorbeschriebenen Werkzeug des Stand der Technik. Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß, ausgehend von einem Werkzeug der eingangs beschreibenen
Art, dadurch gelöst, daß mindestens drei Glattwalzrollen vorgesehen sind, die auf
mindestens drei radial beweglich mit einem Werkzeugkörper verbundenen Träger angeordnet
sind, wobei jede Träger mit einer Spreizeinrichtung zur Erzeugung einer radialen
Bewegung jedes Trägers zusammenwi rkt. Durch
diese Maßnahme wird
ein weiter radialer Einstell- und Verstellbereich vorzugsweise für eine Konstruktion
mit mindestens drei Glattwalzrollen durch die radiale Veränderung der die Glattwalzrollen
tragenden Träger erreicht. Die Anordnung von mindestens drei radial beweglichen
Trägern an einem Werkzeugkörper läßt deren Radialbewegung in einem weiten Verstellbereich
zu und sichert eine gute Zentrierung.
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Die Spreizeinrichtung sorgt hierbei nicht nur für die radiale Bewegung,
sondern auch für die notwendige Walzkraft, dann w(nn die weitere Radialbewegung
durch Anlage der Glattwalzrollen an der Bohrungswand verhindert wird. Hierzu muß
die Spreizeinric#itung mit entsprechender' Kraft tätig werden.
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Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß jeder Träger
mit einer radial gerichteten Kolbenstange einer strömurlgsmittelbetätigbaren Kolben-Zylinder-Einheit
verbunden ist, wobei jede Kolben-Zylinder-Einheit im oder am Werkzeugkörper angeordnet
ist. Auf diese Art und Weise erfolgt eine Betätigung der Träger direkt in deren
mögliche Bewegungsrichtung und es wird ein einfacher konstruktiver Aufbau des Gesamtwerkzeuges
hierdurch erreicht.
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Eine andere Ausgestaltung der Erfindung wiederum sieht vor, daß jede
Kolbens tange als Gewindespindel ausgebildet oder gegen die radial innen liegende
Stirnfläche einer solchen andrückbar ist, wobei die Gewindespindel über eine entsprechende
Gewindebohrung im Träger mit diesem verbunden ist.
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Hierdurch wird es mit einfachsten Mitteln möglich, den Arbeitsdurchmesser
für die Glattwalzrollen mittels einer Verstellung der Träger an den Gewindespindeln
voreinzustellen und die Kolben-Zy3inder-Einheit muß dann nur noch hinsichtlich Ihres
Hubs ausgelegt sein, einen sehr kleinen Weg zur Anlage der Glattwalzrollen an die
Bohrungswandung zurückzulegen und die Glattwalzrollen mit der notwendigen Walzkraft
an die Bohrungswandung anzupressen. Ein Hub der vorhandenen Kolben-Zylinder-Einheiten
über den jeweiligen
Arbeitsbereich des Werkzeuges ist nicht mehr
erforderlich.
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Wiederum nach einer Ausgest#ltung der Erfindung ist vorgesehen, daß
jede Gewindespindel an ihrem radial außenliegenden Endbereich im oder am Werkzeugkörper
radial verschiebbar geführt ist. Dies ist eine besonders einfache Möglichkeit, sowohl
bei einer von der jeweiligen Kolbenstange getrennten Gewindespindel als auch bei
einer einstückig ausgebildeten Kolbenstange - Gewindespindel. Die notwendige radiale
Beweglichkeit sowohl dieser genannten Bauteile als auch des zugeordneten Trägers
zu erhalten, damit tatsächlich kraftschlüssig gewalzt werden kann und die jeweilige
Glattwalzrolle mit dem ihr zugeordneten Träger Formänderungen oder Lageänderungen
des Werkstücks folgen kann.
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Eine andere Ausgestaltung der Erfindung wiederum sieht vor, daß der
Werkzeugkörper radial wirkende Federn aufweist, mit denen eine Rückstellbewegung
jedes Trägers bewirkt wird, wenn eine Spreizkraft nicht mehr auftritt. Hierdurch
kann eine besondere Schaltung für einen Strömungsmittelkreislauf für die Rückstellung
des Werkzeuges beispielsweise nach Beendigung des Walzvorganes, vermieden werden.
Es ist nur noch erforderlich den Walzdruck des Strömungsmittels abzusenken, wodurch
von den genannten Federn bewirkt, das Werkzeug wieder zusammenfahren wird.
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Nach einer ausgestaltenden Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen,
daß jede Feder als Druckfeder ausgebildet und im Wcrkzeugkörper angeordnet ist.
Es ist dies die einfachste konstruktive Möglichkeit die Träger und damit die zugeordneten
Glattwalzrollen radial einwärts zu fahren.
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Eine ergänzende Ausgestaltung nach der Erfindung sieht vor, daß jede
Feder sich einerseits am Werkzeugkörper und andererseits an einem zugeordneten Träger
oder an den den Träger radial bewegenden Bauelementen abstüzt. Dies ist die
einfachste
Anordnung der genannten Federn, die wirkungsvoll ist und unnötige zusätzliche Bauteile
vermeitlet.
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Es ist ebenfalls nach einer Ausgestaltung der r Erfindung vorgesehen,
daß jede Gewindespindel in einer zugeordneten Radialbohrung des Werkzeugkorpers
geführt ist, wobei in einem erweiterten Bereich jeder Radialbohrung und konzentrisch
zur zugeordneten Gewindespindel eine Druckfeder angeordnet ist, die mit ihrem radial
nach innen gerichteten Ende an einem Kragen der zugeordneten Gewindespindel anliegt.
Diese Anordnung ist sehr zweckmäßig und benötigt außerdem den denkbar kleinsten
Bauraum. Die Führung und die Wirkung der Feder ist mit einfachsten Mitteln gesichert.
Gleichzeitig wird die erforderliche Btweglichkeit aller zugeordneten Bauelemente
problemlos beibehalten.
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Es ist nach einer alternativen Lösung der Erfindung bei einem Glattwalzwerkzeug
für die Innenbearbeitung von Bohrungen mit großem Durchmesser, mit mindestens einer
Glattwalzrolle, welche kraftschlüssig gegen die Bohrungswandung anlegbar ist, vorgesehen,
daß jede Glattwalzrolle auf einem mindestens radial beweglich mit einem Werkzeugkörper
verbundenen Träger angeordnet ist,jeder Träger sich direkt oder über zugeordnete
Zwischenstücke an einer zu einer Längsachse der Bohrung geneigten Fläche eines in
Richtung der Längsachse verschieblich geführten Spreizstückes abstützt, wobei der
Neigungswinkel der geneigte Fläche größer a];. der Selbsthemmungswinkel ist.
Die Verwendung eines Spreizstückes ist ein wirksames und einfaches Mittel die notwendige
Spreizung der Träger oder auch eines einzelnen Trägers durch Verschiebung eines
solchen Spreizstücks in Richtung der Längsachse der Bohrung zu bewirken.
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Nach einer ausgestaltenden Weiterbildung wiederum ist vorgesehen,
daß das Spreizstück zusätzlich radlal beweglich angeordnet ist. Dies ist eine einfache
Möglichkeit die
Beweglichkeit jedes Trägers zu erreichen.
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Wiederum eine ausgestaltende Weiterbildung der Erfindung sieht vor,
daß die geneigten Flächen ebene Flächen sind, die mindestens mit einer zugeordneten
Basisfläche das Spreizstück bilden. Eine solche Ausbildung des Spreizstückes ist
besonders dann zu empfehlen, wenn hohe Walzkräfte erforderlich werden.
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Ebenfalls eine weiterbildende Ausgestaltung der Erfindung sieht vor,
daß als Zwischenstück Gewindespindeln in Anordnung und Ausführung nach den vorbeschriebenen
Ansprüchen 4 bis 8 vorgesehen sind, deren radial innen liegende Stirnfläche je an
einem im Längsschnitt keilförmigen Gleitstück anliegt, welches mit seiner Gleitfläche
der Oberflächenform des Spreizstückes angepaßt ist und an diesem anliegt. Auch hier
wird über die Gewindespindetn erreicht, daß der gesamte notwendige Verstelihub der
jeweiligen die Glattwalzrollen tragenden Träger nicht über das Spreizstück bewirkt
werden uß, sondern eine Grundeinstellung über die Gewindespindeln erfolgen kann.
Die jeweiligen Gleitstücke sorgen für eine bestmögliche Anlage der Stirnseiten der
Gewindespindeln am jeweils verwendeten Spreizstück.
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Eine ergänzende Ausgestaltung der Erfindung sieht noch vor, daß zur
Verschiebung des Spreizstückes der Werkzeugkörper eine strömungsmittelbetriebene
Kolben-Zylinder-Einheit aufweist. Auch dies ist wieder eine sehr einfache Möglichkeit
zur Verschiebung des Spreizstückes und es wird bei voller Beweglichkeit der die
Rollen tragenden Träger nur eine einzige Kolben-Zylirider-Einheit benötigt, um die
notwendige Spreizwir#kung und Kraftwirkung zu erzeugen.
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Ergänzend ist nach einer Ausgestaltung der Erfindung noch vorgesehen,
daß die Kolben-Zylinder-Einheit so angeordnet ist, cian deren Hubbewegung in Richtung
der Längsachse der
Bohrung verläuft. Hierdurch können irgendwelche
Umlenkeinrichtungen vermieden werden und die genannte Einrichtung kann sofort das
Spreizstück in der notwendigen Richtung verschieben.
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Weiterhin ist noch zur ergänzenden Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen,
daß die Stirrlvieite des äußeren Kolbenstangenendes der Kolbenstange der Kolben-Zylinder-Einheit
mindestens in Arbeitslage an der Basisfläche des Spreizstückes anliegt. Alle Zwischenstücke
sind hierdurch vermieden und es tritt eine unmittelbare Einwirkung der Kolben-Zylinder-Einheit
auf das Spreizstück auf. Die einfache Anlage des genannten Kolbenstangenendes an
der Basisfläche des Spreizstückes gewåhrleistet gleichzeitig die freie radiale Beweglichkeit
des Spreizstückes.
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Wiederum eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß das der Basisfläche
abgewandte Ende des Spreizstückes einen in Richtung der Längsachse der Bohrung bis
vor das Werkzeug hinausgeführten Stößel aufweist. Hierdurch wird es möglich, am
Ende des Bearbeitungsvorganges das Werkzeug mit (im genannten Stößel, beispielsweise
gegen einen Anschlag zu fahren und hierdurch das Spreizstück wieder in seine Ausgangslage
zurückzudrücken, wodurch die Träger mit Glattwalzrollen radial einwärz fahren und
hierdurch das Werkzeug wieder seine Ausgangslage einnimmt und problemlos zurückgezogen
werden kann.
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Nach der Erfindung ist ebenfalls vorgesehen, daß der Kolben jeder
Kolben-ZylinderEinheit mindestens in Bewegungsrichtung zur Erzeugung einer Spreizbewegung
mit Drucköl beaufschlagbar und je über eine entsprechende Druckölleitung mit einer
Druckquelle verbunden ist. Hierdurch kann der Aufbau solcher Einheiten vereinfacht
werden.
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Eine ergänzende Ausgestaltung sieht vor, daß als Druckquelle
ein
am Werkzeugkörper angeordneter aufgeladener Druckspeicher vorgesehen ist, mit einer
zu einer Werkzeugaußeriseite geführten Anschlußleitung für die Aufladung. Die Verwendung
einer Druckquelle macht das gesamte Werkzeug unabhängig von zusätlichen externen
Geräten für den Betrieb des Werkzeugs.
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Ergänzend ist nach der Erfindung noch vorgesehen, daß am Werkzeugkörper
eine Vorratskammer mit einstellbarem Volumen für Drucköl vorgesehen ist, die mit
der Anschlußleitung des Druckspeichers verbunden ist. Auf diese Art und Weise gelingt
es, das Werkzeug nicht nur unabhängig von externen Zusatzanlagen für den Betrieb
des Werkzeugs zu machen, sondern es gelingt gleichzeitig, das Werkzeug auch noch
nach Bedarf mit unterschiedlichen Arbeitsdrücken zu betreiben unter gleichzeitip'
~r Beibehaltung der genannten Unabhängigkeit des Werkzeugs.
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Eine Variante der Erfindung sieht noch vor, daß bei jeder Kolben-Zylinder-Einheit
auch die die Kolbenstange enthaltende Zylinderseite mit einer Druckölleitung verbunden
und mittels eines Ventiles mit einer externen Druckquelle verbindbar ist.
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Wird externer Betrieb des Werkzeugs gewünscht ist dies der einfachste
Aufbau.
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Ergänzend ist noch vorgesehen, daß der Werkzeugkörper ein mechanisch
rastendes Zwei-Stellungs-Ventil aufweist, mit welchem die Druckölleitung gescglossen
oder geöffnet werden kann, wobei das Ventil über eine Betätigung mittels des Stößels
in Schließstellung gefahren werden kann. Dies stellt eine gUns-tige Ergänzung des
von externen Einrichtungen unäbhängigen Werkzeugs dar.
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Es ist ebenfalls noch vorgesehen, daß jeder Träger einen in an sich
bekannter Weise einstellbaren Rollenkopf zur Abstützung und Führung zugeordneter
Glattwalzrol.len aufweist.
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HLt'rdur#'?i gelingt es auch noch eine gewünschte Tropfenform
und
Vorschubleistung der Rollen zu erreichen.
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Es ist ebenfalls nach der Erfindung noch vorgesehen, daß das Spreizstück
als Kegelstumpf ausgebildet ist. Dies ist die einfachste Möglichkeit der Herstellung
des Spreizstücks.
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Schließlich ist nach einer Ausgestaltung der Erfindung noch vorgesehen,
daß zur Verschiebung des Spreizstücks der Werkzeugkörper eine in axialer Richtung
auf das Spreizstück wirkende Feder aufweist. Dies ist eine besonders einfache rein
mechanisch funktionierende Möglichkeit die notwendige Spreizung und die zugehörige
Walzkraft zu erzeugen. Hierzu kann das Spreizstück entweder direkt vorl der notwendigen
Feder beaufschlagt sein, oder eine solche Beaufschlagung des Spreizstücks erfolgt
über zusätzliche Hilfsmittel. So ist es beispielsweise denkbar, eine Kolben-Zylinder-Einheit
zu verwenden, deren kolbenstangenfreier Zylinderraum von der notwendigen Feder ausgefüllt
wird, die über den Kolben und die Kolbenstange am Spreizstück anliegt und dieses
verschiebt. Ergänzend ist dann noch möglich, am Ende des Bearbeitungsprozesses das
Spreizstück über eine Stößelstange wieder einwärts zu fahren und in dieser Einwärtsstellung
zu verriegeln. Die Federkraft ist dann gebändigt und es bedarf lediglich einer Entriegelung
um die einzelne oder auch mehrere Glattwalztollen wieder mit der notwendigen Walzkraft
in Arbeitspositiorl zu bringen. Die Entriegelungsbewegung kann dabei natürlich auch
über eine entsprechende hydraulische Einrichtung gedämpft sein, so daß ein schlagartiges
Anfahren des Werkstückes durch die Glattwalzrollen vermieden wird.
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Die Erfindung soll nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Verwendung
der beigefügten Prinzipzeichnungen näher erläutert werden.
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Es zeigen: Figur 1: Schnitt entlang der Linie I - I nach Figur 2.
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Figur 2: Ansicht in Richtung des Pfeils A.
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figur 3: Schnitt entlang der Linie II - II nach Figur 4.
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Figur 4: Ansicht in Richtung des Pfeils B nach Figur 3.
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Figur 5: Schnitt entlang der Linie III - III nach Figur 6.
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Figur 6: Ansicht in Richtung des Pfeil C nach Figur 5.
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Figur 7: Schnitt entlang der Linie IV -IV nach Firgur 8.
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Figur 8: Ansicht in Richtung des Pfeils D nach Figur 7.
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Die Figuren 1 und 2 zeigen in verschiedenen Schnittansichten und Teilausbtüchen
einen möglichen prinzipellen Aufbau des erfindungsgemäßen Werkzeugs mit mindestens
drei Glattwalzrollen 7,8,9. Die Darstellungen zeigen das Werkzeug in Arbeitsposition.
Die Bohrungswand 64 einer Bohrung 43 von großem Durchmesser soll konzentrisch zur
Längsachse 44 dieser Bohrung (siehe Figur 7) im Vorschubverfahren kraftschlüssig
glattgewalzt werden. Kraftschlüssiges Glattwalzen als solches ist bekannt und wird
daher hier nicht näher beschrieben.
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Im Ausführungsbeispiel sind die Glattwalzrollen 7,8 und 9 in an sich
bekannten Rollenköpfen 4,5 und 6 drehbar ablyesl;Utzt.
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Auch solche ' Abstützungen der Glattwalzrollen sind an sich bekannt
und werden daher hier nicht näher beschrieben.
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Die Rollenköpfe 4,5 und 6 sind in den ihnen zugeordneten und sternförmig
angeordneten Trägern 1,2 und 3 so beweglich angeordnet, daß oine Lageverstellung
solcher Art vorgenommen
werden kann, daß die zugeordneten Glattwalzrollen
7,8 und 9 in ihrer Winkellage zur Einstellung des Vorschubs und zur Einstellung
des Walztropfens veränderbar sind. Sowohl diese Winkelveränderung als auch die Tropfenform
der Abdruckfläche, die mit den Glattwalzrollen erzeugt wird, ist an sich bekannt.
Auch hierauf soll daher nicht näher eingegangen werden.
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Die sternförmig angeordneten Träger 1,2 und 3 sind über Gleitführungen
66 an einem Werkzeugkörper 10 in den Gleitführungen 66 radial verschieblich geführt.
Auf der Rückseite jedes Trägers 1,2 und 3 ist in ebenfalls sternförmiger Anordnung
und parallel zu den genannten Trägern jeweils eine Gewindespindel 48,49 50 vorgesehen,
die jeweils in einer zugeordneten Radialbohrung 57 im Werkzeugträger 10 radial beweglich
geführt ist. Diese Radialbohrung 57 weist einen radial nach innen gerichteten erweiterten
Bereich 58 auf, in welchem in konzentrischer Anordnung zur jeweiligen Gewindespindel
48,49 und 50 jeweils eine Druckfeder 59 vorgesehen ist, die sich einerseits an dem
engeren Bereich der jeweils zugeordneten Radialbohrung 57 und damit am Werkzeugkörper
1G und andererseits an einem Kragen 60 der jeweiligen Gewindespindel 48,49 und 50
abstützt. Der Durchmesser des Kragens 60 ist so bemessen, daß er in den erweiterten
Bereich 58 der jeweiligen Radialbohrung 57 hineinpaßt.
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Jeder Träger 1,2 und 3 weist auf seiner Rückseite jeweils einen nicht
näher bezeichneten Ausleger auf, mit jeweils einer ebenfalls radial gerichteten
Gewindebohrung 61,62 und 63. Die Gewindespindeln 48,49 und 50 sind durch diese Gewindebohrungen
61,62 und 63 hindurchgeschraubt und liegen mit ihren radial einwärtsgerichteterl
Stirnseiten an den radial auswärts gerichteten Stirnseiten von Kolbenstangen 23,24
und 25 an, wobei die genannten Kolbenstangen Teile von Kolben-Zylinder-Einheiten
20,21 und 22 sind. Die genannten Kolben-Zylinder-E1n#heiten sind hierbei an einem
zentralen
inneren Ausleger 67 des Werkzeugkörpers 10 so angeordnet,
daß sie in der beschriebenen Anordnung der zugeordneten Kolbenstangen in der gleichen
Richtung die genannten Kolbenstangen ein- und ausfahren können, wie sich die Träger
1,2 und 3 in den zugeordneten Gleitführungen des Werkzeugkörpers 10 radial bewegen
können. Bei Betätigung der genannten Kolben-Zylinder--Einheiten derart, daß die
genannten Kolbenstangen radial auswärts fahren, werden die Gewindespindeln 48,49
und 50 ebenfalls gegen die Kraft der Druckfedern 59 radial auswärts bewegt. Hierdurch
aber werden wegen der Gewindeverbindungen der genannten Gewindespindeln über die
Gewindebohrungen 61,62 und 63 in den nicht näher bezeichneten Auslegern der Träger
1, 2 und 3, diese Träger ebenfalls radial auswärts bewegt.
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Durch ein Verdrehen der genannten Gewindespindeln 8, 40, 49 und 50
kann hierbei eine geeignete Grundeinstellung der radialen Lage der Träger 1,2 und
3 erreicht werden, so daß nur noch Line kurze Hubbewegung der genannten Kolben-Zylinder-Einheiten
20,21 und 22 und deren zugeordnete Kolbenstangen in radialer Richtung auswärts notwendig
ist, um die Glattwalzrollen 7,8 und 9 zur Anlage an die Bohrungswand 64 der Bohrung
43 zu bringen und die notwendige Walzkraft zu erzeugen. Durch die Möglichkeit einer
Grundjustierung über die Gewindespindel 48, 49 und 50 kann das Werkzeug trotz eines
relativ kleinen Hubs der Kolben-Zylinder-Einheiten 20, 21 und 22 über einen weiten
Durchmesserbereich der Bohrung 43 problemlos eingesetzt werden. Natürlich könnte
die Walzkraft auch von anstelle der Kolbenzylinder-Einheiten verwendeten Federelementen
erzeugt: werden.
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Die Kolben-Zylinder-Einheiten 20,21 und 22 sind untereinander über
die Druckölleitungen 29, 29' und 29'' sowie 38 hydraulisch verbunden, so daß die
Glattwalzrollen 7,8 und 9 über die über genannten Kolben-Zyl inder-Einheiten kraftschlüssig
tf0 die Bohrungswand 64 angelegt werden können und gleichzeitig Radialbewegungen
der Träger 12 und 3 erzwungen, beLspielsweise dureìl Lage- oder Formänderungen der
Bohrungswand
64, nachgeben können. Eine gegenseitige Lageabhängigkeit
der Kolben-Zylinder-Einheiten 20, 21 und 22, die durch einfaches Umdrücken des jeweiligen
Strömungsmediums von einem Zylinderraum in den anderen entstehen könnte, wird dadurch
verhindert, daß in die- Druckleitung 38 beispielsweise ein handelsübliches verbraucherseitig
gesteuertes Dreiwege-Druckbegrenzungsventil eingesetzt wird. Mit Hilfe dieses Ventils
kann überschüssiges Drucköl bei nahezu unverändertem Arbeitsdruck in den nicht näher
bezeichneten Tank entlassen werden.
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Die Funktion solcher Ventile ist bekannt und solche Ventile sind handelsüblich.
Eine genauere Beschreibung ist daher nicht erforderlich. Zur Druckversorgung der
Kolben-Zylinder-Einheiten 20, 21 und 22 kann eine externe Druckquelle 34, beispielsweise
bestehend aus einer handelsüblichen Pumpe und einem handelsüblichen Elektromotor,
dienen. Ein ebenfalls handelsübliches Ventil 33 sorgt hierbei je nach Ventilstellung
in ebenfalls bekannter Weise für eine Druckzuleitung und für eine Ableitung des
zu verdrängenden Druckmittels in den Tank.
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Für einen Bearbeitungsprozeß wird das Werkzeug zunächst durch Drehung
an den Gewindespindeln 48, 49 und 50 und die hierdurch erfolgende Lageveränder-ujg
der Glattwalzrollen 7,8 und 9 in radialer Richtung auf einen geeigneten Ausgangsdurchmesser
in zusammengefahrenem Zustand eingestellt. Der zusammenge#fahrene Zustand wird bei
druckloser Leitung 38 schon dadurch erreicht, daß die Druckfedern 59 die zugeordneten
Gewindespindeln 48, 49 und 50 und damit alle anliegenden oder verbundenen Bauelemente
radial nach innen drücken.
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Ist sQlcherart eine geeignete Grundeinstellung vorgenommen und das
Werkzeug beispielsweise über den Aufnahmekegel 65 in geeigneter Weise gehalten und
getragen, so kann es in die Bohrung 43 eingesetzt werden. Danach kann die externe
DIXuckquelle 34 in Betrieb genommen werden und das Ventil 33 in den in Figur 1 dargestellten
Schaltzustand versetzt werden. Hiedurch werden die Kolben-Zylinder-Einheiten 20,21
und
22 auf ihren den zugeordneten Kolbenstangen 23, 24 und 25 abgekehrten Zylinderseiten
durch das Dreiwege-Druckbegrenzungsventil 68 über die Leitung 38 mit Drucköl beaufschlagt,
so daß die genannten Kolbenstangen radial auswärts fahren.
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Das abfließende Drucköl wird hierbei über die Leitung 29 dem Tank
zugeführt. Infolge der radialen Auswärtsbewegung werden auch die Träger 1,2 und
3 und damit die Glattwalzrollen 7,8 und 9 so lange radial auswärts bewegt, bis die
genannten Rollen an der Bohrungswand 64 der Bohrung 43 zur Anlage kommen. Ein weiteres
radiales Ausfahren der Kolben-Zylinder-Einheiten 20, 21 und 22 ist nun nicht mehr
möglich und die Glattwalzrollen 7, 8 und 9 sind somit kraftschlüssig an die Bohrungswand
64 der Bohrung 43 angelegt. Der Walzvorgang selbst kann nun in bei der bei Innenglattwalzwerkzeugen
üblichen Weise durchgeführt werden. Hierbei kann jedoch jede einzelne Glattwalzrolle
7,8 und 9 jeder beliebigen Unebenheit und jedem beliebigen Versatz der Bohrungswand
64 beispielsweise in radialer Richtung problemlos folgen. Die Glattwalzrollen 7,8
und 9 werden unabhängig von solchen Unregelmäßigkeiten immer mit nahezu gleicher
Glattwalzkraft gegen die Bohrungswand 64 angedrückt. Die notwendige Radialbewegung
der Träger 1,2 und 3 wird durch nichts behindert. Es liegt somit eine für jede Glattwalzrolle
7,8 und 9 unabhängige radiale Beweglichkeit vor, wobei die Walzkraft für die Glattwalzrollen
iber zugeordnete strömungsmittelbetätigte Kolben-Zylinder-Einheiten 20, 21 und 22
erzeugt wird, wobei die Grundeinstellung der Durchmesserlage der einzelnen Glattwalzrollen
7,8 und 9 über eine jeweils ebenfalls radial bewegliche Gewindespindel erfolgt,
die über eine Druckfeder 59 jeweils in ihre radial nach innen gerichtete Ausgangslage
zurückgedrückt wird.
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Eine etwas veränderte Form des beschriebenen Werkzeugs nach den Figuren
1 und 2 ist in den Figuren 5 und 6 dargestellt.
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Wie in Figur 5 zu erkennen ist, ist die Anordnung der Glattwalzrollen
7,8 und 9 über die Rollenköpfe 4,5 und 6 an
den Trägern 1,2 und
3 und deren Anordnung selbst an einem Werkzeugkörper 13 gleitend über die Gleitführungen
66 und die Anordnung zugeordneter Gewindespindeln 51,52 und 53 und deren Anordnung
im Werkzeugkörper 13 selbst so wie bereits zu den Figuren 1 und 2 beschrieben. Die
radial nach innen gerichteten Stirnseiten der Gewindespindeln 51,52 und 53 jedoch
stützen sich bei einer Ausführungsform nach den Figuren 5 und 6, und dies gilt ebenso
für die noch zu beschreibenden Figuren 3 und 4 sowie 7 und 8, an Gleitstücken 54,55
und 56 ab, die sich ihrerseits an entsprechend ebenen, aber zur Längsachse 44 der
Bohrung 43 geneigt angeordneten Flächen eines Spreizstücks 39 abstützen. Die Querschnittsform
dieses Spreizstücks 39 kann zylindrisch sein, so daß das Spreizstück 39 als Kegelstumpf
ausgebildet wäre. Sie kann aber - auch und dies ist im Ausflihrungsbeispiel der
Fall - so sein, wie in Figur 4 gestrichelt für das dort verwendete Spreizstück 46
dargestellt ist. Naturlich kann das Spreizstück auch für eine Radialbewegung von
weniger als drei Rollen 7,8,9 ausgelegt sein.
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Spreizstück 39 isl in der dargestellten Anordnung in Arbeitsposition
und es ist in Richtung der Längsachse 44 der Bohrung 43 verschieblich.
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Um in die dargestellte Arbeitsposition verschoben werden zu können,
wird die äußere Stirnseite eine Kolbenstange 27 an der Basisfläche 41 des Spreizstücks
39 zur Anlage gebracht.
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Kolbenstange 27 ist Bauteil einer Kolben-Zylinder-Einheit 19, welche
zentral am Werkzeugkörper 13 und konzentrisch zur Längsachse 44 der Bohrung 43,
bei konzentrischer Lage des ganzen Werkzeugs, angeordnet ist, so daß die Kolbenstange
27 eine Bewegung in Richtung der genannten Längsachse 44 durchführen kann. Soll
somit das Werkzeug nach den Figuren 5 und 6 in Arbeitsposition gebracht werden,
so muß nach erfolgter Grundeinstellung, wie bereits zu den Figuren 1 und
2
beschrieben, die Kolben-Zylinder-Einheit 19 mit Drucköl ####auf#chlagt werden, damit
die Kolbenstange 27 ausfährt.
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Hierzu ist die genannte Kolben-Zylinder-Einheit zentral mit einer
Druckölleitung 32 verbunden, die in den der Kolbenstange 27 abgewandten Zylinderraum
einmündet. Diese Druckölleitung 32 ist wieder über ein verbraucherseitig gesteuertes
Dreiwege-Druckbegrenzungsventil 68 und über ein handelsübliches Ventil 33 mit einer
externen Druckquelle 34, wie bereits zu Figur 1 und 2 beschrieben, verbunden. Der
der Kolbenstange zugewandte Zylinderraum der Kolben-Zylinder-Einheit 19 kann hierbei
beispielsweise offen sein. Bewegt sich nun die Kolbenstange 27 infolge einer Druckbeaufschlagung
der Kolben-Zylinder-Einheit 19 mit Drucköl über die Druckölleitung 32 in Richtung
der Längsachse 44 der Bohrung 43 auswärts, so drückt ihre äußere Stirnfläche über
die Basisfläche 41 das Spreizstück 39 in die gleiche Richtung, so daß nunmehr durch
die beschriebene Bewegung des Spreizstückes 39 die Gleitstücke 54,55 und 56 relativ
zum Spreizstück 39 an dessen geneigten Flächen aufwärts gleiten und hierdurch die
Gewindespindeln 51,52 und 53 radial auswärts bewegen gegen die Kraft der zugeordneten
Feder 59.
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Hierbei sind selbstverständlich die Gleitführungen 66 so zu gestalten,
daß ein Verkanten der Träger 1,2 und 3 in axialer Richtung verhindert wird und eine
sicher geführte radiale Bewegung möglich ist. Infolge der beschriebenen Verschiebung
des Spreizstückes 39 werden also die Träger 1,2 und 3 und damit die zugeordneten
Galttwalzrollen 7,8 und 9 in radialer Richtung bewegt, so lange bis die genannten
Glattwalzrollen wieder zur Anlage an die Bohrungswand 64 der Bohrung 43 kommen,
wodurch eine weitere Axialverschiebung des Spreizstücks 39 unmöglich wird.
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Der Neigungswinkel der geneigten Flächen des Gleitstücks 39 muß größer
sein, als der Selbsthemmungswinkel, so daß die Gleitstücke 54,55 un< 56 beispielsweise
gedrängt von der Feder 59 oder beispielsweise infolge eines sich verengenden
Bohrungsdurchmessers
der Bohrung 43 diese geneigten Flächen hinabrutschen können und dabei das Spreizstück
39 in umgekehrter wichtung ziir Spreizrichtung axial in Richtung der Längsachse
44 verschieben können. Dies kann wärend des Arbeitsprozesses gegen die von der Kolbenstange
27 übertragene Kraft der Kolben-Zylinder-Einheit 19 erfolgen, wodurch einfach Drucköl
über die Druckölleitung 32 und durch Umsteuerung des verbrallcherseitig gesteuerten
Dreiwege-Druckbegrenzugsventils 68 in den Tank entlassen wird. Vergrößert sich dann
beispielsweise der Durchmesser der Bohrung 43 wieder, tritt der umgekehrte Bewegungsablauf
ein.
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Ist der Bearbeitungsprozeß beendet, wird dic Leitung 32, beispielsweise
durch Umsteuerung des Ventils 33, drucklos gemacht, so daß nunmehr die Druckfedern
59 die Gleitstücke 54,55 und 56 über die Gewindespindeln 51,52 und 53 radial einwärts
fahren können, wodurch das Spreizstück 39 in der bereits beschriebenen Weise in
zur Spreizrichtung entgegengesetzten Richtung , in Richtung der Längsachse 44 bewegt
wird und hierbei über die Kolbenstange 27, die ja mit ihrer Stirnseite an der Basisfläche
des Spreizstücks 39 anliegt, die Kolben-ZylinderEinheit 19 wieder in ihre Ausgangslage
zurückdrückt.
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Sowohl in Rückzugslage als auch in Arbeitslage bleibt die radiale
Beweglichkeit jedes einzelnen Trägers 1,2 und 3 vollständig erhalten, weil sich
auch das Spreizstück 39 ungehindert radial bewegen kann. Die beschriebene Anordnung
und die beschriebene Konstruktion eines Werkzeugs nach den Figuren 5 und 6 vereinfacht
etwas den Werkzeugaufbau und den Steuerungsaufbau relativ zu dem bereits beschriebenen
Werkzeug nach den Figuren 1 und 2. Die Figuren 3 und 4 zeigen den prinzipiellen
Aufbau eines Werkzeuges, das in seinem Aufbau dem eines Werkzeuges nach den Figuren
5 und 6 vollständig tnt';pricht, jedoch zusätzliche Bauelemente aufweist.
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Wie den Figuren 3 und 4 leicht entnommen werden kann, entspricht der
Grundaufbau des Werkzeugkörpers 11 mit den darin befindlichen Radialbohrungen 57
und der entsprechenden Anordnung der Gewindespindeln 51,52 und 53 , sowie der zugeordneten
Träger 1,2 und 3 mit allen dazugehörigen Bauteilen und die verwendete Spreizeinrichtung
mit dem Spreizstück 46 und den zugeordneten Gleitstücken 54,55 und 56 und deren
Betätigung über die Kolbenstange 26, der Kolben-Zylinder-Einheit 17, sowie der Werkzeugaufnahme
65 dem grllndsätzlich bereits beschriebenen Aufbau nach den Figuren 5 und 6. Insoweit
besteht zwischen beiden Werkzeugen Übereinstirnmung. Ein Werkzeug nach Figur 3,
weist jedoch noch zusätzlich am Werkzeugkörper 11 angeordnet einen Druckspeicher
36 sowie eine verstellbare Vorratskammer 35 auf, die über eine gemeinsame Leitung
31 als Druckölleitung mit der der Kolbenstange 26 abgewandten Zylinderkammer der
Kolben-Zylinder-Ein#heit 17 verbunden ist. Die genannte Druckölleitung 31 ist hierbei
mit einer Anschlußleitung 27 am Werkzeugkörper 11 nach außen geführt um dort bei
Bedarf an eine externe Einrichtung angeschlossen werden zu können.
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Die der Kolbenstange 26 zugeordnete Zylinderkammer der Kolben-Zylinder-Einheit
17 ist über eine Druckölleitung 30 wieder mit der bereits beschriebenen externen
Druckquelle 34 über das Ventil 33 verbunden.
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Um bei einem Werkzeug nach den Figuren 3 und 4 eine Spreizbewegung
der Träger 1,2 und 3 zu erreichen, muß auch hier die Kolbenstange 26 zur entsprechenden
Verschiebung des Spreizstücks 46, so wie bereits zu Figur 5 und 6 beschrieben, ausgefahren
werden. Dies wird bei einem Werkzeug nach Figur 3 dzl rch erreicht, daß die Druckölleitung
30 über das Ventil 33 in Schaltstellung wie gezeichnet drucklos gemacht wird, so
daß der Druckspeicher 36 füe eine entsprechende Ausfahrbewegung der Kolbenstange
26 durch Nachlieferung von Drucköl über die Druckölleitung 31 in den der Kolbenstange
26
abgewandten Zylinderraum der Kolben-Zylinder-Einheit 17 sorgt.
Der hierfür gewünschte Druck kann du rolll eine Veränderung, also durch eine Verstellung
des Volumens der Vorratskammer 35 eingestellt werden. Reicht dieser Einstellbereich
nicht aus, so kann für eine Druckveränderung gesorgt werden durch Anschluß an eine
entsprechende externe Durckquelle über die Anschlußleitung 37. Der gewünschte Druck
kann hierbei über das Manometer 69 abgelesen werden.
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Zur Erzeugung einer Einfahrbewegung der Kolbenstange 26, um hierdurch
die Glattwalzrollen 7,8 und 9 in Rückzugslage zu bringen, wird das Ventil 33 in
die gegenüber der gezeichneten Lage andere Schaltlage geschaltet, so daß die Druckölleitung
30 über die externe Druckquelle 34 mit Drucköl von ausreichendem Druck versorgt
wird. Das Drucköl strömt dann über die Leitung 30 in die der Kolbenstange 26 zugewandte
Zylinderkammer der Kolben-Zylinder-Einheit 17, wodurch die Kolbenstange 26 einwärts
gefahren wird. Das in der anderen Zylinderkammer befindliche Öl wird nunmehr über
die Druckölleitung 31 zurück in den Druckspeicher 36 gedrückt. Solange also ausreichender
Druck in der Druckölleitung 30 ansteht, bleibt das Werkzeug in eingefahrenem Zustand.
Wird durch Umschalten des Ventils 33 der Druck in der Druckölleitung 30 weggenommen,
so fährt das Werkzeug automatisch die Glattwalzrollen 7,8 und 9 radial nach außen
in Arbeitslage mit der am Druckspeicher 36 über dessen Druckregulierung voreingestellten
Kraft. Der Ausfall der externen Druckquelle 34 erzwingt nun nicht mehr eine Unterbrechung
des laufenden Arbeitsprozesses, sondern es bleibt bei einer Ausführung.-3#rm nach
den Figuren 3 und 4 möglich, den begonnenen Arbeitsprozeß ohne irgendeine Beeinträchtigung
des Arbeitsergehnisses zu Ende zu führen. Mögliche Ansätze und Oberflächenbeschädigungen
des Werkstückes werden somit vermieden.
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Die Kolbenstange 26 bleibt mit ihrer äußeren Stirnseite immer in Anlage
an der Basisfläche 47 des Spreizstücks 46 und hält damit das Spreizsttiek 46 immer
in Arbeitsposition. Auch hier
ist das Spreizstück 46 in radialer
Richtung, wie bereits beschrieben, immer frei beweglich, so daß in Arbeitsposition
bei einer Radialbewegung des Gleitstücks 46 dieses mit seiner Basisfläche 47 an
der entsprechenden Stirnseite der Kolbenstange 26 entlang gleitet.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in der Ausführungsform nach den
Figuren 7 und 8 dargestellt. Auch hier ist der grundsätzliche Aufbau des Werkzeuges
einschl. Druckspeicher 36 und Vorratskammer 35 so wie bereits zu Figur 3 beschrieben.
Dies betrifft auch die Einstellbarkeit und Bewegungsfähigkeit der Träger 1,2 und
3 mit den Rollenköpfen 4,5 und 6 und den zugeordneten Glattwalzrollen 7,8 und 9.
Bei einer Ausführungsform nach Firgur 7 weist jedoch der Werkzeugkörper 12 zusätzlich
ein Zweistellungsventil 14 auf, dessen beide Schaif#itellungen, symbolisiert mit
den Buchstaben "a" und ~b", mechanisch einrasten. In der Schaltstellung "a" verbindet
dieses Zweistellungsventil 14 die vom Druckspeicher 36 kommende Druckölleitung 15
mit der der Kolbenstange 28 abgewandten Zylinderkammer der Kolben-Zylinder-Einheit
18 und sorgt daher in der zu Figur 3 bereits beschriebenen Weise für ein Ausfahren
der Kolbenstange 28 in Richtung der Längsachse 44 der Bohrung 43. Hierdurch wird
in der ebenfalls bereits beschriebenen Weise durch Anlage der äußeren Stirnfläche
der Kolbenstange 28 an der Basisfläche 42 eines Spreizstücks 40 auf das Spreizstück
40 entsprechend verschoben, mit der ebenfalls bereits beschriebenen Folge, daß hierdurch
die Glattwalzrollen 7,8 und 9 über die entsprechende Bewegung ihrer Träger 1,2 und
3 radial auswärts bewegt und hierbei an die Bohrungswandung 64 der Bohrung 43 angelegt
werden.
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Das Spreizstück 40 weist an seiner, der Basisfläche 42 gegenüberliegenden
Seite einen Stößel 16 auf, der, sich in Richtung der Längsachse 44 der Bohrung 43
erstreckend, bis über die Werkzeugstir'nseite 45 hinausragt. Hat nun während
des
Arbeitsprozesses das Werkzeug im Werkstück seine Endlage erreicht, so kann es dort
mit dem Stößel 16 gegen einen hierfür vorzusehenden Anschlag gefahren werden, wodurch
eine weitere Axialbewegung des Stößels 16 und damit auch des Spreizstückes 40 verhindert
wird. Bewegt sich nun das Werkzeug noch weiter in Vorschubrichtung, so wird hierdurch
relativ zum Werkzeug das Spreizstück 40 mit der zugeordneten Kolbenstange 28 zurückgedrückt,
so daß die Druckfedern 59 die Träger 1,2 und 3 und damit die zugeordneten Glattwalzrollen
7,8 und 9 radial einwärts drücken können. Eine nicht näher bezeichnete mechanische
Verbindung zwischen dem Spreizstück 40 und dem Zweistellungsventil 14 sorgt in dieser
zurückgeschobenen Stellung für eine Umschaltung des Zweistellungsventils 14 in die
mit "b" gekennzeichnete Schaltlage, wodurch die Verbindung zwischen Druckspeicher
36 und Kolben-Zylinder-Einheit 18 unterbrochen wird. Die eingefahrene Stellung wird
somit beibehalten und das Werkzeug kann problemlos durch die Bohrung 43 zurückgezogen
werden. Soll das Werkzeug mit den Glattwalzrollen 7,8 und 9 erneut in Arbeitsstellung
gebracht werden, so muß lediglich das Zweistellungsventil 14 wieder in die mit "a"
gekennzeichnete Schaltstellung verschoben wurden, wodurch die Druckleitung 15 die
Kolben-Zylinder-Einheit 18 wieder in der notwendigen Weise mit Drucköl aus dem Druckspeicher
36 versorgen kann.
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Dieses Werkzeug nach der Ausführungsform nach den Figuren 7 und 8
ist vollständig unabhängig von einer externen Druckquelle.
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Mit den erfindungsgemäßen Werkzeugen ist es erstmals gelungen Glattwalzwerkzeuge
für die. Bearbeitung von Bohrungen mit großem Durchmesser vorzuschlagen, mit denen
einerseits eine kraftschlüssige Glattwalzbearbeitung der Bohrungswandung möglich
ist und die andererseits einen erheblich größeren Arbeitsbereich als bekannte Werkzeuge
solcher Art haben.
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Liste der verwendeten Bezugszeichen: 1 Träger 2 Träger 3 Träger 4
Rollenkopf 5 Rollenkopf 6 Rollenkopf 7 Glattwalzrolle 8 Glattwalzrolle 9 Glattwalzrolle
10 Werkzeugkörper 11 Werkzeugkörper 12 Werkzeugkörper 13 Werkzeugkörper 14 Zweistellungsventil
15 Druckölleitung 16 Stößel 17 Kolben-Zylinder-Einheit 18 Kolben-Zylinder-Einheit
19 Kolben-Zylinder-Einheit 20 Kolben-Zylinder-Einheit 21 Kolben-Zylinder-Einheit
22 Kolben-Zylinder-Einheit 23 Kolbenstange 24 Kolbenstange 25 Kolbenstange 26 Kolbenstange
27 Kolbenstange 28 Kolbenstange 29 Druckölleitung 29' Druckölleitung 29 " Druckölleitung
30 Druckölleitung
31 Druckölleitung 32 Drucköllei tung 33 Ventil
34 externe Druckquelle 35 Vorratskammer 36 Druckspeicher 37 Anschlußleitung 38 Druckölleitung
39 Spreizstück 40 Spreizstück 41 Basisfläche 42 Basisfläche 43 Bohrung 44 Längsachsenbohrung
45 Werkzeugstirnseite 46 Spreizstück 47 Basisfläche 48 Gewindespindel 49 Gewindespindel
50 Gewindespindel 51 Gewindespindel 52 Gewindespindel 53 Gewindespindel 54 Gleitstück
55 Gleitstück 56 Gleitstück 57 Radialbohrung 58 erweiterter Bereich Radialbohrung
59 Druckfeder 60 Kragen 61 Gewindebohrung 62 Gewindebohrung 63 Gewindebohrung 64
Bohrungswand 65 Aufnahmekegel 66 Gleitführung
67 Ausleger 68 Dreiwege-Druckbegrenzungsventil
69 Manometer
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