DE7132907U - Stufen-rollierwerkzeug - Google Patents

Description

MADISON INDUSTRIES GmbH, 6078 Neu Isenburg

Stufen-Rollierwerkzeug

Die Neuerung betrifft ein Stufon-Rollierwerkzeup für zwei zylindrische Werkstückoberflächen.

Rollierwerkzjuge werden zum Rollieren, auch Rollglätten genannt, von Werkstücken zur Erzeugung glatter und verschleißfester Oberflächen verwendet.

Ein herkömmliches Rollierwerkzeug für einfache zylindrische Bohrungen weist mehrere gehärtete Kegelrollen auf, die ähnlich wie bei einem Rollenlager - in den Schlitzen eines Käfigs geführt sind. Dieser umgibt einen Dorn aus gehärtetem Stahl, der sich zu seinem Ende hin kegelförmig verjüngt, jedoch in entgegengesetztem Sinne wie die auf ihm aufliegenden Kegelrollen und mit doppeltem Neigungswinkel der Kegelrollen, so daß deren Hantellinien auf einem Zylinder abrollen. Fig. 1 zeigt schematisch die Hauptteile des Kopfes eines bekannten Innen-Rollierwerkzeugs (Zeitschrift ¹¹TZ für praktische Metallbearbeitung" 60, 1966, Heft 3, Seiten 145 - 147 und Prospekt "Madison, Sales Bulletin, Microller Burnishing Tools", HCG C5133 März 1970), wobei der Käfig getrennt dargestellt ist. Das kegelige Ende des Doms, auch "Kegel" genannt, kann mit einem Mikrometerring relativ zu den Kegelrollen vor- und zurückgescho-

ben werden. Das ermöglicht eine genaue Einstellung des Lagedurchraessers der Kegelrollen auf den Durchmesser der zylindrischen Werkstückoberfläche, die geglättet werden soll. Der Einsatz des Innen-Rollierwerkzcugkopfes ist in Fig. 2 dargestellt.

Zum Außenrollieren von Werkstücken mit zylindrischer Oberfläche, wie Zapfen oder Wellen, ist das Werkzeug sinngemäß so gestaltet, daß der Käfig mit den Kegelrollen auf einer kegelförmigen Innenfläche eines Hohlkörpers läuft. Das Einstellen des Durchmessers erfolgt in gleicher Weise wie beim Innen-Rollierwerkzeug.

Die Kegelrollen können in dem Käfig so gelagert sein, daß bei horizontaler Werkzeuglige die Längsachse der jeweils oberen Kegelrolle um einen sehr kleinen Winkel aus der mit der Längsachse des Werkzeugs zusammenfallenden Vertikalebene herausgedreht ist. Durch diese Schräglage der Kegelrollen wird zwangsläufig aufgrund der von eines Motor bewirkten Drehbewegung des Dorns, ähnlich wie bei einem Körper mit Gewinde, ein Vorschub der Kegelrollen bewirkt, der das Werkzeug in bzw. über das Werkstück zieht. Wird der Vorschub z.B. durch Anschlag begrenzt, laufen die Kegelrollen von selbst in Richtung auf das verjüngte Kegelende. Dadurch lösen sie sich vom Werkstück, und das Werkzeug öffnet sich selbsttätig.

Um zwei abgestufte zylindrische Oberflächen, z.B. eine Bohrung ■it zwei unterschiedlichen Durchmessern, gleichzeitig in einem Arbeitsgang zu rollieren, wird ein sogenanntes Stufen-Rollierwerkzeug verwendet. Ein aus der zuerst genannten Druckschrift bekanntes Stufen-Rollierwerkzeug zum Innenrollieren ist in Fig. 3 dargestellt. Hierbei sitzen zwei gleichartige Rollierköpfe mit je einem Kegel, Kegelrollensatz und Käfig koaxial in einem Abstand, der der Axiallänge der jeweiligen zylindrischen Werkstückoberfläche gleichen Durchmessers entspricht, hinter-

einander. Das heißt, auch die Länge des in Vorschubrichtung vorderen Rollierkopfes wird durch die Länge der in Vorschubrichtung zweiten zylindrischen Werkstückoberfläche bestimmt, die von diesem vorderen Rollierkopf geglättet werden soll, bei einer Bohrung also der zylincLriscüen C&cjrf lächs mit lism kleineren Durchmesser.

Bei dieser bekannten Anordnung der Rollierköpfe eines Stufen-Rollierwerkzeugs ist nachteilig, daß die Länge des vorderen Rollierkopfes nach unten begrenzt ist, weil mit abnehmender Länge der Kegelrollen ihre stabile Lagerung in dem Käfig nicht mehr gewährleibtet ist. Bei zu geringer Länge der Kegelrollen besteht die Gefahr, daß sie sich in den Schlitzen des Käfigs verkanten und nur sehr schwer oder nicht mehr rollen. Dementsprechend sind bisher keine Stufen-Rollierwerkzeuge bekannt geworden, die für Stufen-Bohrungen oder Stufen-Zapfen geeignet sind, deren zweite zylindrische Oberfläche eine diesen unteren Grenzwert unterschreitende Axial länge aufweist,. Derartig kurze zylindrische abgestufte Oberflächen werden daher bislang mit zwei Werkzeugen für unterschiedliche Durchmesser in zwei Arbeitsgängen geglättet.

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Stufen-Rollierwerkzeug zu schaffen, das zur Bearbeitung zweier zylindrischer Werkstückoberflächen mit geringerem Axiallänge als bekannte Stufen-Rollierwerkzeuge geeignet ist.

Nach der Neuerung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß auf einer zylindrischen Oberfläche des angetriebenen Dorns, der den Kegel aufweist, auf dem die Kegelrollen für das Rollieren der axial längeren Werkstückoberfläche gelagert sind, ein auf seiner einen Radialoberfläche konischer und auf der anderen Radialoberfläche zylindrischer Ring mit seiner zylindrischen

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Radialoberflache drehbar gelagert ist, daß auf der konischen Radialoberfläche des Rings die Kegelrollen für das Rollieren der axial kürzeren Werkstückoberfläche in demselben Käfig wie die zuerst erwähnten Kegelrollen abwechselnd zwischen diesen und in Äxiairicntung versetzt gelagert sind und daß die in Vorschubrichtung des Werkzeugs vorderen Kegelrollen einen kleineren Maximaldurchmesser als die hinteren Kegelrollen aufweisen.

Dadurch, daß beide Kegelrollensätze in demselben Käfig und die Kegelrollen des einen Satzes zwischen den Kegelrollen des anderen Satzes so angeordnet sind, daß sich die Kegelrollen des einen Satzes mit denen des anderen abwechseln, ist es möglich, die Kegelrollen des vorderen Satzes länger auszubilden als es der Länge der zweiten zylindrischen Werkstückoberfläche entspricht, so daß eine stabile Lage der vorderen Kegelrollen in ihren KSiigsehlitzen gewährleistet ist. Entsprechend können Auch wesan+liph Vi\-r<?.i*Tt>· τ.νλ i ndri sr.hn Oberflächen mit Un-

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terschiedlichem Durchmesse? in einem Arbeitsgang rolliert werden.

Bei der Anordnung beider Kegelrollensätze in einem einzigen Käfig ergibt sich jedoch die Schwierigkeit, daß beide ITegelrollensätze trotz unterschiedlicher Durchmesser der Kegelrollen des einen Satzes im Vergleich zu denen des anderen Satzes, bedingt durch die unterschiedlichen Durchmesser der zylindrischen Werkstückoberflächen, ihre relative Lage stets beibehalten müssen, da sonst im Käfig ein Drehmoment auftritt, und auf der zu bearbeitenden Werkstückoberfläche Zieh- und Reibspuren entstünden. Bei dem bekannten Stufen-Rollierwerkzeug (nach Fig. 3), bei dem beide Kegel einteilig mit dem Dorn ausgebildet, also untereinander starr verbunden sind und demzufolge mit gleicher Winkelgeschwindigkeit vom Motor angetrieben werden, wäre das Beibehalten der Relativlage der Kegelrollensätze nicht- möglich, da die Kegelrollen beider Sätze

dann eine unterschiedliche Umfangsgeschwindigkeit in bezug auf ihre Achse und demzufolge, da sie wegen ihrer verschachtelten Lage zwangsläufig unterschiedliche Durchmesser haben, auch eine unterschiedliche Umlaufgeschwindigkeit hätten. Durch die ι Verwendung des auf einer sylindrisehes Oberfläche des Doras

drehbar gelagerten Rings als zweiten Kegel wird dies vermieden. Das heißt, die unterschiedliche Umfangsgeschwindigkeit der Kegelrollen des einen Satzes gegenüber der Umfangsgeschwindigkeit der Kegelrollen des anderen Satzes wird über diesen drehbaren Ring ausgeglichen, so daß beide Kegelrollensätze die J gleiche Winkelgeschwindigkeit in bezug auf die Achse des Dorns aufweisen, also ihre Relativlage beibehalten.

Dieser Ring mit den zugehörigen Kegelrollen ist in Axialrichtung vor oder hinter dem mit dem Dorn fest verbundenen oder einteilig ausgebildeten Kegel angeordnet, je nachdem, ob die zweite zylindrische Werkstückoberfläche länger oder kürzer als die erste ist. Mit anderen Worten, auf dem Kegel des angetriebenen Dorns sind stets diejenigen Kegelrollen gelagert, die das Glätten der axial längeren zylindrischen Werkstückoberfläche bewirken. Diese Lösung gilt sowohl für das Innenais auch das Außenrollieren.

Um mit möglichst wenig Bauteilen auszukommen und das Werkzeug kompakt zu halten, ist der Ring vorzugsweise auf einem Gleitlager gelagert. Stattdessen kann jedoch auch ein Wälzlager, vorzugsweise ein Nadellager, verwendet werden.

Die Neuerung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt den Kopf eines bekannten Innen-Rollierwerkzeugs, wobei der Käfig getrennt dargestellt ist.

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Fig. 2 stellt den zusammengesetzten Innen-Rollierkopf nach Fig. 1 in einer Bohrung eingesetzt dar, deren zylindrische innere Oberfläche durch Rollieren geglättet werden soll.

Fig. 3 stellt ein bekanntes Stufen-Rollierwerkzeug zum Innenroll ieren alt dem Werkstück dar, das eine abgestufte zylindrische Bohrung aufweist, die mit Hilfe des Stufen-Rollierwerkzeugs in einem Arbeitsgang bearbeitet werden kann.

Fig. 4 stellt als Beispiel schematisch den Kopf eines neuen Stufen-RoIlierwerkzeugs zum Innenrollieren in Draufsicht dar.

Fig. 5 stellt schematised in größerem Haßstab den Kopf nach Fig. 4 im Einsatz in einer abgestuften Bohrung eines Werkstücks teilweise im Längsschnitt dar.

Fig. 6 stellt als weiteres Beispiel schematisch eine Teiliängsschnittansieht des Kopfes eines neuen Stufen-Rcllierwerkzeugs zum Außenrollieren dar.

Die neuen Stufen-Rollierwerkzeuge nach den Fig. 4-6 unterscheiden sich von dem bekannten Stufen-Rollierwerkzeug nach Fig. 3 im wesentlichen dadurch, daß nur ein Käfig 1 (Fig. 4) verwendet wird, vorzugsweise ein Sackloch-Käfig, der in den Fig. 5 und 6 zur Vereinfachung der Darstellung nicht dargestellt ist, während bei dem bekannten Stufen-Rollierwerkzeug nach Fig. 3 zwei Käfige 1 verwendet werden. Ferner ist der Dorn, der nach Fig. 5 als Vollzylinder und nach Fig. 6 als Hohlzylinder ausgebildet ist, nur zusammen mit einem Kegel 2 einteilig ausgebildet. Der zweite Kegel ist als Ring 3 ausgebildet und auf einer zylindrischen Oberfläche 4 des Dorns drehbar gelagert, in dem Ausfuhrungsbeispiel mittels eines Nadellagers 5, vorzugsweise Jedoch auf einem Gleitlager. Die Kegelrollen 6 für die eine zylindrische Oberfläche 7 des Werkstücks

sind auf dem Kegel 2 in dem Käfig 1 drehbar gelagert, und zwar so, daß die Kegelrollen 9 für die andere zylindrische Werkstückoberfläche 10 abwechselnd zwischen den Kegelrollen 6 und in Längsrichtung gegenüber diesen versetzt sind. Durch diese Anordnung der Kegelrollen 6 und 9 können die Kegelrollen 6 für die in Vorschubrichtung (siehe Pfeil) zweite zylindrische Werkstückoberfläche 7 länger ausgebildet sein als bei dem bekannten Stufen-Rollierwerkzeug nach Fig. 3, wenn die zweite zylindrische Werkstückoberfläche 7 kürzer ausgebildet ist als es der Mindestlänge einer Kegelrolle entspricht; bei der eine stabile Lagerung der Kegelrolle in dea Käfig noch gewährleistet ist. Vorzugsweise handelt es sich bei den vorderen Kegelrollen 6 um an sich bekannte Sackloch-Kegelrollen, um sie möglichst nahe amvorderen Rand des Werkzeugkopfes lagern und somit dichter mit den Kegelrollen an den Grund einer Bohrung oder den Absatz einer Stufen-Welle heranfahren zu können.

Die Wirkungsweise des Werkzeugs nach den Fig. 4 und 5 oder 6 ist folgende:

Der Dorn mit dem Kegel 2 wird vom Motor in Drehung versetzt. Diese Drehung überträgt sich durch Berührung auf die Kegelrollen 6. Daraufhin rollen diese Kegelrollen 6 auf der zylindrischen Werkstückoberfläche 7 in der Drehrichtung des Kegels 2 weiter, da das Werkstück 8 feststeht oder fest eingespannt ist. Die Kegelrollen 6 nehmen über den Käfig 1 die Kegelrollen 9 mit, so daß diese avif der ihnen zugeordneten zylindrischen Werkstückoberfläche 10 abrollen. Beide Werkstückoberflächen 7 und 10 werden dadurch geglättet. Die Drehbewegung der Kegelrollen 9 überträgt sich auf den Ring 3, der daraufhin relativ zur zylindrischen Oberfläche 4 des Doms rotiert. Unterschiedlich Umfangsgeschwindigkeiten der Kegelrollen 6 und 9 führen daher nicht zu einer unterschiedlichen Winkelgeschwindigkeit der Ke-

gelrollen S und 9 in bezug auf die Achse des Doms, so daß in dem einzigen Käfig 1 kein Drehmoment auftritt, wia es der Fall wäre, wenn der Ring 3 fest mit der zylindrischen Oberfläche 4 des Doms verbunden wäre.

Für den Fall, daß die zweite zylindrische Werkstückoberfläche 7 kürzer als die erste zylindrische Werkstückoberfläche 10 ist, sind der Ring 3 und die dünneren Kegelrollen 6 auf bzw. in einem zylindrischen (nicht dargestellten) Ansatz des Doms in der Darstellung rechts yojs Kegel 2, also in Vorschubrichtung vor dem Kegel 2, sinngemäß gelagert, so daß bei unterschiedlicher Länge der Werkstückoberflächen 7 und 10 stets die über den Dorn bzw. den angetriebenen Kegel 2 unmittelbar angetriebenen Kegelrollen - bei den dargestellten Beispielen sind dies die Kegelrollen 6, andernfalls wären es die Kegelrollen 9 - zuerst mit der längeren Werkstückoberfläche in Berührung kommen. Wäre bei den dargestellten Beispielen (Fig. 5 und 6) die erste Werkstückoberfläche 10 länger als die zweite Werkstückoberfläche 7, dann würden die Kegelrollen 9 zuerst die Werkstückoberfläche 10 berühren, aber nicht auf der Werkstückoberfläche 10 abrollen, weil die Kegelrollen 6 noch nicht die zweite Werkstückoberfläche 7 berühren würden, so daß sie ebenfalls noch nicht auf dieser Werkstückoberfläche 7 abrollen würden und dementsprechend auch nicht die bereits mit der ersten Werkstückoberfläche 10 in Eingriff stehenden Kegelrollen 9 über den Käfig 1 mitnehmen würden. Durch die umgekehrte Lagerung des Rings 3 in bezug auf den Kegel 2, der dann mit den hinteren dickeren Kegelrollen 9 in Eingriff stehen würde, wird erreicht, daß dann, wenn die vordere zylindrische Werkstückoberfläche länger als die hintere ist, die zuerst mit der längeren zylindrischen Werkstückoberfläche in Eingriff kommenden Kegelrollen unmittelbar vom angetriebenen Kegel 2 mitgenommen werden.

Claims (2)

Schutzansprüche

1. Stufen-Rollierwerkzeug für zwei zylindrische Werkstückoberflächen, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer zylindrischen Oberfläche (4) des angetriebenen Doms, der den Kegel (2) aufweist, auf dem die Kegelrollen (6) für das Rollieren der axial längeren Werkstückoberfläche (7) gelagert sind, ein auf seiner einen Radialoberfläche konischer und auf der anderen Radialoberfläche zylindrischer Ring (3) mit seiner zylindrischen Radialoberfläche drehbar gelagert ist, daß auf der konischen Radialoberfläche des Rings (3) die Kegelrollen (9) für das Rollieren der axial kürzeren Werkstückoberfläche (10) in demselben Käfig (1) wie die zuerst erwähnten Kegelrollen (6) abwechselnd zwischen diesen und in Axialrichtung versetzt gelagert sind und daß die in Vorschubrichtung des Werkzeugs vorderen Kegelrollen (6) einen kleineren Maximaldurchmesser als die hinteren Kegelrollen (9) aufweisen.

2. Stufen-Rollierrerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (3) auf einem Gleitlager oder Wälzlager, vorzugsweise einem Nadellager (5), gelagert ist.

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