DEH0021035MA - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 2. August 1954 Bekanntgiemaoht am 6. September 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

Die Erfindung bezieht sich auf ein Glattwalzgerät für runde, von der Zylinderform abweichende Werkstücke mit kontinuierlidh längs angetriebenen sowie selbsttätig quer zugestellten, die Walze tragenden, z. B. als Längs- und Querschlitten ausgebildeten Bauteilen, deren Antriebe durch ein Ausgleichsgetriebe verbunden sind, das die unter der Einwirkung einer vorgegebenen Kontur eintretenden Bewegungen eines dieser Teile selbsttätig in dazu rechtwinklig verlaufende Bewegungen des anderen Teils umwandelt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Einrichtungen zum Glattwalzen von Werkstücken auf dem Wege des Kopierens die mit einem verhältnismäßig großen baulichen Aufwand verbundene Kopiereinrichtung in Wegfall zu bringen, da die zu walzenden Teile bereits eine vorgearbeitete, mit der endgültigen fast übereinstimmende Kontur aufweisen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Querverstellung der Walzen durch das vorgearbeitete, glattzuwalzende Werkstück selbst gesteuert wird. Der bei einer Zunahme des Werkstückdurchmessers an den Walzen auftretende, axiale Vorschubwiderstand bewirkt nämlieh eine bei Kopiereinrichtungen an sich bekannte axiale Relativversohiebung der die Walzen tragenden Bauteile gegenüber der sie längs verschiebenden Vorschubspindel bzw. -mutter, die in eine radiale Zustellbewegung der Walzen umgewandelt wird.

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Ein solches Gerät hat den Vorteil, daß auch ohne Kopierlineal bei kontinuierlich fortlaufendem Längsvorschub die Glattwalzarbeit auch an vom Zylinder abweichenden Flächen kontinuierlich weiterverläuft. Dabei geht im Fall der Erfindung die Radialkraft an der Prägerrolle kontinuierlich in die Axialkraft über, wenn die Rolle anschließend an den zylindrischen Teil des Werkstückes Hohlkehlen glattzuwalzen hat.

ίο Ein ungleichmäßiger Vorschub an einer Stelle der glattzuwalzenden Fläche, wie er z. B. bei Handbedienung einer Glattwalzeinrichtung eintritt, hat nämlich zur Folge, daß dieser Flächenteil mehr oder weniger oft überwalzt wird und daher an dieser Stelle mehr oder weniger tief eingewalzt wird. Mit anderen Worten: Durch ungleichmäßigen Vorschul) wird, die makrogeometrische Form des glattzuwalzenden Körpers ungenau.

Der im Fall der Erfindung vollkommen selbsttätig und kontinuierlich erfolgende Ablauf des Glattwalzvorganges hat ferner zur Folge, daß im

• ^s Gegensatz zu handbedienten Glattwalzeinrichtungen mit der Erfindung auch kleine Werkstücke wirtschaftlich glattwalzbar sind, weil hohe Drehzahlen angewendet werden können. Bei dieser hohen Drehzahl wird der Schlitten ebenfalls rasch verschoben, so daß bei Handbetätigung bzw. -steuerung der Glattwalzeinrichtung der Zeitpunkt des Ausschaltens des Vorschubes schlecht bestimmt werden kann. Daher schaltet der Bedienungsmann bei derartigen Einrichtungen den Vorschub frühzeitig aus und beendet den Glattwalzvorgang durch Verschieben des Supports von Hand. Dabei wird jede Regelmäßigkeit außer acht gelassen, und man ist auf die Zuverlässigkeit des Bedienungsmannes angewiesen.

Von ebenso großer Wichtigkeit wie die gute Oberfläche und die genaue Einhaltung der geometrischen Form ist die Erhöhung der Dauerfestigkeit insbesondere in der Hohlkehle, die von den auftretenden spezifischen Flächendrücken an der Kontaktstelle abhängt. Die spezifischen Flächendrücke selbst hängen ab von der Form der Rolle und der Werkstücke an der Kontaktstelle und ferner von der Andrückkraft der Rolle. Während die Form der Rolle und: des Werkstückes gegebene Größen sind, kann die Größe der Andrückkraft frei gewählt werden. Da sowohl zylindrische Flächen als auch Bundflächen gedrückt werden müssen, ist es erforderlich, daß nach Bedarf radiale oder axiale Andrückkräfte auf die Rolle wirken. Mit anderen Worten: Die Andrückkraft soll während des Glattwalzens einer Hohlkehle eine Schwenkung von 90⁰ vollführen. Genau das aber tut die Vorrichtung gemaß der Erfindung automatisch.

Kurz zusammengefaßt erbringt die Vorrichtung gemäß der Erfindung folgende Vorteile:

1. hohe makrogeometrische Genauigkeit,

2. große Wirtschaftlichkeit auch bei Werkstücken kleinen Durchmessers,

3. genaue und vorausbestimmbare Beherrschung der Rollenandrückkraft an jeder Stelle der glattzuwalzenden Oberfläche,

4. infolgedessen gleichmäßig hohe Oberflächengüte .(mikrogeometrisch) an jeder Stelle des Werk-Stückes.

Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung stützt sich beispielsweise die Vorschubmutter bzw. Vorschubspindel für den Längsschlitten des Glattwalzsupportes an der Feder bzw. am Druckzylinder für das Andrücken der Glattwalzrolle ab. Erreicht wird dadurch eine einfache hydraulische Konstruktion, mit der dem Längsschlitten die beim Glattwalzen der Hohlkehle erforderliche verzögerte Vorschubgeschwindigkeit zugeteilt werden kann.

Die Vorschubmittel· für den LängssChlitten kann auch Keilflächen aufweisen, an denen sich die Querschlitten unmittelbar abstützen.

Erreicht wird dadurch auf rein mechanischem Weg eine formschlüssige Verbindung von Vorschubmutter und Querschlitten und damit unter Vermeidung von Zwischengliedern eine unmittelbare Verbindung des Treibgliedes für den Längsschlitten mit den Querschlitten. Es ergibt sich dadurch eine hohe Genauigkeit der gegenseitigen Stellung von Längsschlitten und Querschlitten.

Im Fall der mechanischen Lösung stützt sich ' die Vorschubmutter an einem quer beweglichen Keil ab, dessen zwei Keilflächen unmittelbar auf zwei gegenüberliegende quer bewegliche einseitige Hebel wirken, die die Glattwalzrollen tragen. Durch die Querbeweglichkeit des Keiles wird erreicht, daß Ungleichmäßigkeiten in der Keilform oder im Werkstück sich nicht als einseitige Kräfte ' auf das Werkstück oder auf die Mutter auswirken, sondern daß ein Kräfteausgleich stattfindet.

Die von einem Druckölerzeuger gespeiste Ölsäule für den Rollenandrückzylinder wirkt sowohl auf die Rollenhebel als auch auf die entgegengesetzte, mit einer Ölsäule des Abstützzylinders für die Vorschubspindel leitend verbundene Ölsäule andrückend. Erreicht wird dadurch die Abstütz- " wirkung vom Längsschlitten zum Querschlitten, auch dann, wenn die Längsvorschubspindel und Querschlitten bzw. -hebel in einer ungünstigen räumlichen Lage zueinander stehen.

Erfindungsgemäß kann ferner auf einem Support mit Längs- und Querschlitten je ein weiterer Längs- und Quersohlitten angeordnet sein, von denen der Querschlitten die Glattwalzrolle trägt und von einer von einer Druckölpumpe gespeisten Ölsäule gegen das Werkstück gepreßt wird. Die Rückseite des Druckzylinders steht mit dem den Längsschlitten abstützenden Druckzylinder in leitender Verbindung. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß auf eine bereits vorhandene Drehbank ein Glattwalzgerät gemäß der Erfindung aufgebaut werden kann.

Der Gegenstand der Erfindung ist in mehreren Ausführungsbeispielen dargestellt.

Fig. ι zeigt einen Längsschnitt durch eine Maschine mit erfindungsgemäßem Support;

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch den Support gemäß Linie A-A der Fig. 1;

Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes im Längsschnitt;

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Fig. 4 zeigt den Support nach Fig. 3 im Seitenriß ;

Fig. S zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Erfmdungsgegenstandes im Längsschnitt;
Fig. 6 zeigt einen Querschnitt durch den Support nach der Linie C-C in Fig. 5;

Fig. 7 zeigt einen horizontalen Längsschnitt

durch den Support nach der Linie D-D in Fig. 6.

Auf dem Maschinengestell 1 ist ein Spindelstock 2 befestigt. In dem Spindelstock 2 ist die Hauptspindel 3 drehbar angeordnet. Durch Motor 4 über Keilriemenscheiben 5 und 6 wird die Hauptspindel 3 getrieben. Auf den Führungen 7 und 8 des Gestells gleitet ein Supportschlitten 9. Getrieben wird der Supportschlitten 9 von einer Spindel 10, die mit einer im Supportschlitten 9 befestigten Mutter zusammenarbeitet. Auf dem Supportschlitten 9 sind schwingbar angeordnet zwei, zweiseitige Hebel ti und 12. Das freie Ende der beiden zweiseitigen LIebel 11 und 12 trägt je eine drehbare Glattwalzrolle 13 und 14. Die beiden anderen freien Arme der zweiseitigen Hebeln und 12 sind über schwingbar angeordnetem Zylinder 15 und Kolben 16 miteinander verbunden.

Die Vorschubspindel 10 wird von einem Motor 17 über Getriebe 18 getrieben. Sie ist in Lager 19 drehbar und längs verschiebbar gelagert. Das ζλνεϊίε Ende der Vorschubspindel ist drehbar, aber axial unverschiebbar auf der Kolbenstange 20 des Zylinders 21 gelagert. Der Zylinder 21 ist im Gestell ι befestigt. Die rechte Zylinderseite 22 des Zylinders 21 ist leitend verbunden mit der linken Zylinderseite 23 des Zylinders 15. Die rechte Seite des Kolbens 16 wird beaufschlagt von der Öldruckquelle einer Ölpumpe 24. Die Zylinderseite 22 des Zylinders 21 hat doppelt so großen Querschnitt wie die Zylinderseite 23 des Zylinders 15, was jedoch nicht unbedingt erforderlich ist. Von der Spindel 10 wirdi der Bettschlitten 9 in Pfeilrichtung 28 getrieben. Das Werkstück 25 ist in der Hauptspindel 3 und der Körnerspitze 26 zentriert und eingespannt. Der Motor 4 dreht die Spindel 3 und das Werkstück 25. Durch den Öldruck der Ölpumpe 24 werden mit Hilfe des Zylinders 15 die Glattwalzrollen 13 und 14 an das Werkstück 25 angedrückt. Beim Glattwalzen von zylindrischen Werkstücken herrscht auf der rechten Zylinderseite des Zylinders 15 der Pumpendruck P₁, auf der linken Seite 23 der aus dem Widerstand des Bettschlittens 9 resultierende Druck P₀. Die Druckdifferenz, bezogen auf die entsprechenden Kolbenflächen, wirkt als Andrückkraft auf die Glattwalzrollen. Beginnen die Glattwalzrollen die Hohlkehle glattzuwalzen, dann werden sie durch den anfangs kegligen Werkstückanstieg auseinandergedrückt. Die Spindel findet durch die Rollen axial einen größeren Widerstand, P₂ ist größer geworden, P₁ ist konstant geblieben. Infolgedessen wird die radiale Andrückkraft der Glattwalzrolle geringer. Diese Tendenz setzt sich bei weiterem Glattwalzen der Hohlkehle fort. Ist die Glattwalzrolle an einer zur Werkstückachse rechtwinkligen Planfläche angelangt, dann ist die radiale Andrückkraft Null geworden, und die axiale Andrückkraft hat ihr Maximum erreicht. Zum Festhalten des so erreichten Zustandes dient ein Ventil 27. Der Bettschlitten läßt sich so in die Anfangsstellung zurückführen, ohne daß die Glattwalzrollen am Werkstück anliegen.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3 und 4 gleitet auf dem Maschinengestell 50 ein Bettschlitten 51. Er wird getrieben von der Spindel 52, die im Maschinengestell 50 drehbar, aber axial unverschiebbar angeordnet ist. Die Spindel 52 und das Werkstück 53 werden von einem nicht dargestellten Antrieb getrieben. Auf dem Bettschlitten 51, auf dem ein Längsschlitten 54 gleitet, ist ein Zylinder 55 befestigt. Der Längsschlitten 54 ist mit dem Kolben 56, der im Zylinder55 gleitet, fest verbunden. Auf dem Längsschlitten 54 gleitet in Querrichtung ein Querschnitten 57, der über die Spindel

58 quer verstellt werden kann. Auf dem Querschlitten 57, auf dem ein Parallelschlitten 59 gleitet, ist ein Zylinder 60 befestigt. Der Parallelschlitten

59 ist mit dem Kolben 61, der im Zylinder 60 gleitet, fest verbunden. Auf dem Parallelschlitten

59 ist eine Glattwalzrolle 62 drehbar und axial unverschiebbar angeordnet. Der Kolben 61 wird an seiner linken Seite durch Drucköl beaufschlagt, das einer Druckölpumpe 63 entnommen wird. Die rechte Seite des Zylinders 60 ist über die Leitung 64 mit der linken Seite des Zylinders 55 verbunden. Die Leitung 64, die rechte Seite des Zylinders 60 und die linke Seite des Zylinders 55 sind mit Öl gefüllt. Die rechte Seite des Zylinders 55 ist mit der Außenluft verbunden.

Wird der Support in Pfeilrichtung 65 getrieben, dann wird von der Ölpumpe 63 der Kolben 61 mit Drucköl beaufschlagt, und die Glattwalzrolle 62 wird an den zylindrischen Teil des Werkstückes 53 angedrückt. In der Rohrleitung 64 herrscht ein dem Vorschubwiderstand entsprechender Druck, der gering ist, solange der Zylinder glattgewalzt wird. Trifft die Glattwalzrolle auf eine Hohlkehle, dann wird die Rolle 62 radial verschoben; der Druck in der Leitung 64 steigt, weil der axiale Widerstand größer geworden ist. Die Andrückkraft der Rolle 62 wird geringer, weil der Differenzdruck im Zylinder 60 geringer geworden ist. Ist die Abrundung der Rolle 62 auf der Planfläche angelangt, dann ist die radiale Andrückkraft gleich Null. Die axiale Andrückkraft ist auf ein Maximum gestiegen. Vorbedingung für diese Wirkung ist, daß die wirksame Kolbenfläche des linken Zylinders 55 gleich der wirksamen Kolbenfläche des rechten Zylinders

60 ist. Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 5,6,7

ist die Vorschubspindel 30 im Gestell der Drehbank drehbar und axial unverschiebbar gelagert und arbeitet zusammen mit der Mutter 31, die ir.idrehbar und axial unverschiebbar, aber nach beiden Seiten quer verschiebbar in einem Lagerkörper 32 gelagert ist. Der Lagerkörper 32 ist quer gleitbar und axial unverschiebbar im Bettschlitten 33 angeordnet. Der Bettschlitten 33 ist längs verschiebbar auf dem Maschinengestell gelagert. Der Bettschlitten trägt außerdem zwei einseitige Hebel 34

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und 35. An ihren unteren Enden sind die Hebel 34 und 35 quer zur Maschinenachse schwingbar im Bettschlitten 33 gelagert. Sie liegen mit ihren Seitenflächen an den entsprechenden Flächen 36 des Bettschlittens 33 an und werden dadurch axial festgehalten. An dem freien Ende der Hebel 34 und 35 sind die Glattwalzrollen 37 und 38 drehbar und axial unverschiebbar gelagert. Durch die gemeinsame Feder 39 werden beide Hebel an das Werk-

stück angedrückt. Der Lagerkörper 32 hat in axialer Richtung zur Maschine ansteigende Gleitflächen 40, an denen an den Hebeln 34 und 35 befestigte Gleitschuhe 41 anliegen und die die Vorschubkraft der Spindel 30 auf den Bettschlitten 33 übertragen.

Solange die Rollen 37 und 38 auf den zylindrischen Teil des Werkstückes anliegen, wird für die Verschiebung nur eine geringe Axialkraft benötigt. In diesem Fall steht die volle Kraft der

Feder 39 für das Andrücken der Rollen zur Verfügung. Wird der Axialwiderstand beim Auftreffen der Rolle auf die Hohlkehle größer, dann werden die Hebel gespreizt, und die Gleitschuhe 41 gleiten an den Gleitflächen 40 auf. Mit ansteigender

Axialkraft wird die von der Rolle ausgeübte Radialkraft geringer. Die Radialkraft wird gleich Null, \venn die Rolle auf eine rechtwinklige Bundfläche trifft. In diesem Fall bleibt der Support stehen, während die Rollen 37 und 38 ständig weiter auseinander gespreizt werden.

Claims (10)

PATENTANSPRÜCHE:

1. GlattAvalzgerät für runde, von der Zylinderform abweichende Werkstücke mit kontinuierlich längs angetriebenen sowie selbsttätig quer zugestellten, die Walzen tragenden, z. B. als Längs- und Querschlitten ausgebildeten Bauteilen, deren Antriebe durch ein Ausgleichsgetriebe verbunden sind, das die unter der Einwirkung einer vorgegebenen Kontur eintretenden Bewegungen eines dieser Teile selbsttätig in dazu rechtwinklig verlaufende Bewegungen des anderen Teils umwandelt, dadurch gekennzeichnet, daß die Querverstellung der Walzen (13, 14, 37, 38) durch das vorgearbeitete, glattzuwalzende Werkstück (25, 53) selbst gesteuert wird, indem der bei einer Zunahme des Werkstückdurchmessers an den Walzen auftretende, axiale Vorschubwiderstand eine an sich bekannte axiale Relativverschiebung der die Walzen tragenden Bauteile (9, 11, 12, 33, 34, 35, 54, 59) gegenüber der sie längs verschiebenden Vorschubspindel bzw. -mutter (10, 30, 31, 52) herbeiführt, die in eine radiale Zustellbewegung der Walzen umgewandelt wird.

2. Glattwalzgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein an sich bekanntes hydraulisches Gestänge (15, 16, 20-22, 55, 56, 60, 61) als Ausgleichsgetriebe.

3. Glattwalzgerät nach Anspruch 1 mit einem mechanischen Ausgleichsgetriebe, gekennzeichnet durch ein Keilgetriebe (32, 41) als Ausgleichsgetriebe.

4. Glattwalzgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen an sich bekannten elekirischen Ausgleich der Antriebe.

S- Glattwalzgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ölsäule des hydraulischen Gestänges von einem Druckerzeuger (24) gespeist wird.

6. Glattwalzgerät nach den¹, Ansprüchen 1, 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Vorschubspindel (10) axial am Kolben (20) eines Zylinders (21) abstützt, der mit einem zweiten Druckzylinder (15) in Verbindung steht, dessen Kolben (16) eine Querverstellung der Walzen (13, 14) bewirkt.

7. Glattwalzgerät nach den Ansprüchen 1 und 3 und 6, bei der die Glattwalzen an schwenkbaren Hebeln angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindelmutter (31) Keilflächen aufweist, auf denen sich die Hebel (34. 35) abstützen.

8. Glattwalzgerät nach den Ansprüchen 1, 3,

6 .und 7, dadurch gekennzeichnet, daß von der Spindelmutter (31) sich selbsttätig quer einstellende Backen (32) mitgenommen werden, deren Keilflächen (40) auf Nasen (41) der Hebel (34. 35) einwirken.

9. Glattwalzgerät nach den Ansprüchen 1, 2, 5 und 6, bei der die Glattwalzen an schwenkbaren Hebeln angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (16) des zweiten Druckzylinders (15) die Hebel (11, 12) beaufschlagt. ,

10. Glattwalzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem Support mit Längs-und Querschlitten (51,57) je ein weiterer Längs- und Querschlitten (54, 59) angeordnet ist, von denen der Querschlitten (59) die Glattwalzrolle trägt und von einer von einer Druckölpumpe gespeisten Ölsäule des Zylinders (60) sowohl gegen das Werkstück als auch gegen die entgegengesetzte, mit einer Ölsäule des Zylinders (55), auf der sich der Längsschlitten (54) abstützt, leitend verbundene Ölsäule des Zylinders (60) gedrückt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentanmeldung C3909lb/49a (Pa-

tent Nr. 921 241) ;

schweizerische Patentschrift Nr. 243 171;
Buch »Glattwalzen« von Dr. H. König, 1954,

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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