DE9415530U1

DE9415530U1 - Glattwalzwerkzeug

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Publication number: DE9415530U1
Application number: DE9415530U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-09-19
Filing date: 1994-09-19
Publication date: 1994-12-15
Anticipated expiration: 2004-09-20

Description

9842GA.DOC

Glattwalzwerkzeug

Die Erfindung betrifft ein Glattwalzwerkzeug für die Bearbeitung von Oberflächen mittels Glattwalzrollen, welche in Richtung gegen die Oberfläche andrückbar sind, bestehend aus mindestens einer Glattwalzrolle und mindestens einer zugeordneten Stützrolle, die alle in einem Lagerkörper drehbar gehalten sind, der seinerseits mit einem Einspannkörper verbunden ist.

Ein solches Glattwalzwerkzeug ist beispielsweise aus der DE 34 05 704 Al bekannt, in der ein Glattwalzwerkzeug für die Innenbearbeitung von Bohrungen mit großem Durchmesser beschrieben ist. Mittels Glattwalzrollen, welche kraftschlüssig gegen die Bohrungswandung anlegbar sind, werden die auf einer vorbearbeiteten Oberfläche vorhandenen Rauhigkeiten geglättet. Dabei wird die Umformbarkeit der oberflächennahen Werkstoffschicht genutzt, um mittels der Glattwalzrolle Erhöhungen senkrecht zur Oberfläche niederzudrücken und die dazwischen liegenden Täler von unten her aufzufüllen. Die Glättung erfolgt somit durch das Fließen der gesamten oberflächennahen Werkstoffschicht. Zur Erzeugung des hierfür erforderlichen dreidimensionalen Spannungszustandes in der Werkstückoberfläche, wird die Glattwalzrolle mit einer hohen Kraft, gegen die zu glättende Oberfläche angedrückt, damit an der Kontaktstelle zwischen Oberfläche und Glattwalzrolle die WerkstoffStreckgrenze überschritten wird und lokal eine plastische Verformung des Werkstoffes hervorgerufen wird.

Außerdem wird eine Relativbewegung zwischen Glattwalzrolle und Werkstück erzeugt, so daß die gesamte Werkstückoberfläche überstrichen wird. Zur Bearbeitung der Innenoberfläche ist bei dem bekannten Werkzeug jede

Glattwalzrolle auf einem radial beweglich mit einem Werkzeugkörper verbundenen Träger angeordnet.

Grundsätzlich unterscheidet man formschlüssige Werkzeuge, die vor dem Einsatz auf ihren Bearbeitungsdurchmesser eingestellt werden, ohne daß sich während des Bearbeitungsvorganges der Werkzeugdurchmesser ändert. Derartige Werkzeuge haben den Vorteil, daß sie kleine Abmessungen aufweisen, was für die Innenbearbeitung von Bohrungen von Vorteil ist. Darüber hinaus kennt man kraftschlüssige Werkzeuge. Diese Werkzeuge werden nicht voreingestellt. Stattdessen werden sie mit einer definierten Kraft gegen die Werkstückoberfläche gedrückt. Derartige kraftschlüssige Werkzeuge, werden mit Federpaketen ausgestattet, die die Fertigungstoleranzen des Werkstückes und Positionierfehler der Maschine ausgleichen und für eine nahezu konstante Walzkraft und ein gleichbleibendes Arbeitsergebnis sorgen.

Durch ihre Federpakete weisen diese Werkzeuge jedoch nachteilig große Abmessungen auf, die insbesondere bei der Innenbearbeitung von Bohrungen stören.

Schließlich erfordern die Federpakete dieser Werkzeuge einen höheren Fertigungsaufwand, der sich nachteilig auf den Preis solcher Werkzeuge auswirkt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Glattwalzwerkzeug anzugeben, das kleine Abmessungen aufweist und das kraftschlüssige- Bearbeiten von Oberflächen ermöglicht.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Lagerkörper und der Einspannkörper als zusammenhängendes einstückiges Teil geformt ist, das eine Schwächung aufweist, die das Teil in einen Lagerkörper und einen Einspannkörper gliedert. Durch die Schwächung können sich Lagerkörper und Einspannkörper zueinander federnd verlagern.

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Die Federwirkung dieser Schwächung ist besonders vorteilhaft, wenn die Schwächung als Schlitz mit einer Eintiefrichtung ausgebildet ist, die im wesentlichem quer zur Andrückrichtung vorgesehen ist. Ein solcher Schlitz weist nämlich unterschiedliche Federeigenschaften auf, je nach dem in welcher Richtung das stehengebliebene Material belastet wird.

Wenn der Schlitz eine Sohle aufweist, deren Richtung im wesentlichen senkrecht zur Drehachse der Glattwalzrolle vorgesehen ist, verhält sich der verbliebene Materialsteg so, daß die Glattwalzrolle in Walzrichtung steif abgefedert ist, während in Vorschubrichtung eine weichere Federung wirkt.

Dadurch daß die Sohle des Schlitzes im Bereich der Lagerung der Glattwalzrolle vorgesehen ist, kann die Glattwalzrolle auch in Richtung ihrer Anpresskraft nachgeben. Dies ermöglicht die gleichmäßige Anlage des Werkzeugs.

Wenn Einspannkörper und Lagerkörper eine gemeinsame ebene Fläche aufweisen, kann diese Fläche als Referenzfläche beim Einspannen des Werkzeugs dienen.

Solange ein einziger Schlitz vorgesehen ist, verändert sich beim Ausweichen der Rolle auch die Richtung ihrer Drehachse entsprechend. Die Folge ist, daß sich ein vorgegebener Freiwinkel dabei ebenfalls ändert. Dieses Verhalten kann man--·vermeiden, wenn ein zweiter Schlitz mit einer Eintiefrieh.tung·. vorgesehen ist, die der Eintiefrichtung des ersten Schlitzes entgegengesetzt ist, wobei die Schlitze sich überlappend ausgebildet sind.

Ein solches Werkzeug ist auch für die Innenbearbeitung geeignet, wenn mehrere Glattwalzwerkzeuge, vorzugsweise zwei, mit ihren Glattwalzrollen auf einem gemeinsamen

Flugkreis angeordnet und ein Innenglattwalzwerkzeug bildend verbunden sind.

Damit dasselbe Werkzeug auch für unterschiedliche Bohrungsdurchmesser verwendet werden kann, ist vorgesehen, daß der Abstand der Glattwalzwerkzeuge einstellbar ausgebildet ist.

Die Erfindung wird in einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf eine Zeichnung beschrieben, wobei weitere vorteilhafte Einzelheiten den Figuren der Zeichnung zu entnehmen sind. Funktionsmäßig gleiche Teile sind dabei mit denselben Bezugszeichen versehen.

Die Zeichnungen zeigen im einzelnen:

Fig. 1 eine Seitenansicht des Glattwalzwerkzeuges, teilweise gebrochen,

Fig. 2 eine Seitenansicht des Glattwalzwerkzeuges gemäß

Pfeil II aus Fig. 1.

Fig. 3 eine Aufsicht auf eine Schloßplatte der Glattwalzrolle,

Fig. 4 die Glattwalzrolle,

Fig. 5 eine Seitenansicht des Glattwalzwerkzeuges mit

zwei Schlitzen,

Fig ^ "6 " eine Seitenansicht des Glattwalzwerkzeuges für "'■ die Innenbearbeitung,

Fig. 7 eine Seitenansicht des Glattwalzwerkzeuges gemäß VII in Fig. 6.

In Fig. 1 bezeichnet 1 ein Glattwalzwerkzeug für das Glätten von Oberflächen. Am oberen Ende ist eine Glattwalzrolle 2 angeordnet, die zur Anlage an die zu

bearbeitende Werkstückoberfläche vorgesehen ist. Diese Rolle weist einen relativ kleinen Durchmesser auf, damit sie bei der Bearbeitung einen die Fließgrenze des Werkstoffes überschreitenden Spannungszustand in der Werkstückoberfläche erzeugen kann. Die hierzu erforderlichen hohen Anpreßkräfte werden durch mittels zwei in Kontakt mit der Glattwalzrolle stehende Stützrollen 3 und 4 abgeleitet, deren Durchmesser wesentlich größer ist als der der Glattwalzrolle. Die Durchmesser sind so aufeinander abgestimmt, daß nur die Glattwalzrolle das Werkstück berührt und die Stützrollen die Glattwalzrolle dabei abstützen.

Die Rollen 2, 3, 4 sind in einem Lagerkörper 5 drehbar gehalten. Dieser setzt sich nach unten als Einspannkörper &bgr; mit den erforderlichen Spannflächen 7, 8, 9 und 10 fort. Pfeil 11 zeigt die Vorschubrichtung. Damit sich bei der Bearbeitung ein Freiwinkel der Glattwalzrolle hinter dem Radius einstellt, sind die Drehachsen 12, 13, 14 gegenüber der Vorschubrichtung 11 etwas geneigt. Die Reaktionskräfte entgegen der Vorschubrichtung werden von einer Stützplatte 16 aufgefangen. Eine Sicherungsplatte 17 hält die Andrückrolle in ihrer Lage. Die Stützrollen 3, 4 sind mittels Schrauben 18, 19 im Lagerkörper 5 gehalten.

Ein Schlitz 20 ist so entgegen der Vorschubrichtung eingetieft, daß sich die Sohle 21 des Schlitzes 20 bis in den Bereich des Lagerkörpers erstreckt. Das Glattwalzwerkzeug erfährt auf diese Weise eine Schwächung, die den gesamten Lagerkörper 5 unter der Anpreßkraft des Werkzeuges federnd zurückweichen läßt. Dabei verringert sich etwas der Freiwinkel.

Die Sicherungsplatte 17, die die Glattwalzrolle in Position hält, ist durch Schraube 22 gegen Herausfallen gesichert, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Fig. 3 zeigt die

Sicherungsplatte in einer Aufsicht und Fig. 4 die Seitenansicht der Glattwalzrolle. Der untere Teil der schlüssellochartigen Öffnung 23 in Platte 17 hat einen Durchmesser, der größer als der Durchmesser der Glattwalzrolle 2 ist. Dadurch kann die Glattwalzrolle durch die Öffnung 23 hindurchgesteckt werden. Im Bereich eines Einstichs 24 wird die Platte nach unten geschoben, so daß die beiden im verengten Bereich 25 vorgesehenen parallelen Kanten der Öffnung 23 in den Einstich 24 schieben und dadurch eine axiale Fixierung der Glattwalzrolle 2 erreichen. In dieser Lage wird die Sicherungsplatte 17 mittels Schraube 22, die durch Öffnung 2 6 hindurchgesteckt wird, befestigt.

Fig. 5 zeigt ein Glattwalzwerkzeug, das parallel zum Schlitz 20 einen in entgegengesetzter Richtung eingetieften zweiten Schlitz 27 aufweist, Schlitze 20 und 27 überlappen sich derartig, daß Lagerkörper 5 im wesentlichen parallel zurückweicht. Die sich einstellende Federkonstante ist in der Zeichenebene niedriger, als senkrecht zur Zeichenebene.

In Fig. 6 ist ein Werkzeug für die Innenbearbeitung gezeigt. Zu diesem Zweck sind zwei Werkzeuge so miteinander verbunden, daß die Glattwalzrollen 2 sich im Inneren der Bohrung gegenüberliegen. Mittels eines Verstellmechanismus 28 kann der Abstand der beiden Glattwalzrollen 2 verändert werden. Dabei ist durch Führungsstangen 29, 30 sichergestellt, daß sich die Winkellage der.Werkzeuge zueinander nicht verändert. Die strichpunktierte Kreislinie deutet dabei die Kontur der Bohrung im Werkstück an. Das Werkzeug kann somit in Pfeilrichtung 32 zugestellt werden. Ein Werkzeughalter ist in geeigneter Weise zur Befestigung des Werkzeugs ausgebildet.

Auf diese Weise ist ein Glattwalzwerkzeug für die Innen- und Außenbearbeitung von Oberflächen geschaffen, das bei geringen Abmessungen einfedern kann und vorteilhaft präzise und günstig zu fertigen ist.

Für spezielle Flächenformen, insbesondere zum Festwalzen im Bereich von Kerben hochbelasteter Werkstücke, kann das Kontaktelement zur Werkstückoberfläche nicht nur als Rolle, sondern auch als Kugel oder als ein anderes angepaßtes Formteil ausgebildet sein.

Durch Variation der Schlitztiefe können die Federeigenschaften des Werkzeugs dem jeweiligen Anwendungsfall angepaßt werden.

Bezugszeichenliste

1	Glattwalzwerkzeug	22	Schraube
2	Glattwalzrolle	23	Öffnung
3	Stützrollen	24	Einstich
4	Stützrollen	25	Bereich
5	Lagerkörper	26	Öffnung
&bgr;	Einspannkörper	27	Schlitz
7	Spannfläche	28	Verstellmechanismus
8	Spannfläche	29	Führungsstange
9	Spannfläche	30	Führungsstange
10	Spannfläche	31	Bohrung
11	Pfeil	32	Zustellrichtung
12	Drehachse	33	Werkzeughalter
13	Drehachse
14	Drehachse
15	Radius
16	Stützplatte
17	Sicherungsplatte
18	Schrauben
19	Schrauben
2 0 '"	Schlitz
21	Sohle

Claims

&kgr; Vi. fi q. '·"!** SCHUTZANSPRÜCHE

1. Glattwalzwerkzeug für die Bearbeitung von Oberflächen mittels Glattwalzrollen, welche in Richtung gegen die Oberfläche andrückbar sind, bestehend aus mindestens einer Glattwalzrolle und mindestens einer zugeordneten Stützrolle, die alle in einem Lagerkörper drehbar gehalten sind, der seinerseits mit einem Einspannkörper verbunden ist, d a durch gekennzeichnet, daß der Lagerkörper (5) und der Einspannkörper (6) als zusammenhängendes einstückiges Teil geformt ist, das eine Schwächung aufweist, die das Teil in einen Lagerkörper (5) und einen Einspannkörper (6) gliedert.

2. Glattwalzwerkzeug nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Schwächung als Schlitz (20) mit einer Eintiefrichtung (32) ausgebildet ist, die im wesentlichem quer zur Andrückrichtung vorgesehen ist.

3. Glattwalzwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz (20) eine Sohle (21) aufweist, deren Richtung im wesentlichen senkrecht zur Drehachse (12) der ■· ■Glattwalzrolle (2) vorgesehen ist.

4. Glattwalzwerkzeug nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sohle (21) des Schlitzes (20) im Bereich der Lagerung der Glattwalzrolle (2) vorgesehen ist.

5. Glattwalzwerkzeug nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß Einspannkörper (6) und Lagerkörper (5) eine gemeinsame ebene Fläche aufweisen.

6. Glattwalzwerkzeug nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Schlitz (27) mit einer Eintiefrichtung vorgesehen ist, die der Eintiefrichtung des ersten Schlitzes (20) entgegengesetzt ist.

7. Glattwalzwerkzeug nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (20,27) sich überlappend ausgebildet sind.

8. Glattwalzwerkzeug nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Glattwalzwerkzeuge, vorzugsweise zwei, mit ihren Glattwalzrollen (2) auf einem gemeinsamen Flugkreis angeordnet und ein Innenglattwalzwerkzeug bildend verbunden sind.

9. Glattwalzwerkzeug nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Glattwalzwerkzeuge einstellbar ausgebildet ist.