EP2359983A2 - Walzkörperführung mit separat austauschbarem Walzkörper sowie Aufnahmeabschnitt und Walzwerkzeug mit zugehörigem Austauschverfahren - Google Patents

Walzkörperführung mit separat austauschbarem Walzkörper sowie Aufnahmeabschnitt und Walzwerkzeug mit zugehörigem Austauschverfahren Download PDF

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EP2359983A2
EP2359983A2 EP11000773A EP11000773A EP2359983A2 EP 2359983 A2 EP2359983 A2 EP 2359983A2 EP 11000773 A EP11000773 A EP 11000773A EP 11000773 A EP11000773 A EP 11000773A EP 2359983 A2 EP2359983 A2 EP 2359983A2
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EP
European Patent Office
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rolling
rolling body
body guide
receiving
tool
Prior art date
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EP11000773A
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English (en)
French (fr)
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EP2359983A3 (de
EP2359983B1 (de
Inventor
Alfred Ostertag
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Ecoroll AG Werkzeugtechnik
Original Assignee
Ferroll GmbH
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B39/00—Burnishing machines or devices, i.e. requiring pressure members for compacting the surface zone; Accessories therefor
    • B24B39/003—Burnishing machines or devices, i.e. requiring pressure members for compacting the surface zone; Accessories therefor the working tool being composed of a plurality of working rolls or balls
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B39/00—Burnishing machines or devices, i.e. requiring pressure members for compacting the surface zone; Accessories therefor
    • B24B39/02—Burnishing machines or devices, i.e. requiring pressure members for compacting the surface zone; Accessories therefor designed for working internal surfaces of revolution
    • B24B39/023—Burnishing machines or devices, i.e. requiring pressure members for compacting the surface zone; Accessories therefor designed for working internal surfaces of revolution the working tool being composed of a plurality of working rolls or balls
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B39/00—Burnishing machines or devices, i.e. requiring pressure members for compacting the surface zone; Accessories therefor
    • B24B39/04—Burnishing machines or devices, i.e. requiring pressure members for compacting the surface zone; Accessories therefor designed for working external surfaces of revolution
    • B24B39/045—Burnishing machines or devices, i.e. requiring pressure members for compacting the surface zone; Accessories therefor designed for working external surfaces of revolution the working tool being composed of a plurality of working rolls or balls

Definitions

  • the invention relates to a rolling body guide according to the preamble of claim 1 and a receiving portion and a rolling tool according to the preambles of claims 11 and 14 and an exchange method.
  • Tubular bodies such as those used as brake cylinders in crane construction, are therefore rolled on their inner or outer surface. But also other axisymmetric surfaces are processed rolling. As an example, waves are mentioned here.
  • the tools used for rolling have rolling body guides. These rolling body guides are annular and have rectangular or slightly trapezoidal recesses. In these recesses, a rolling body is attached, which processes the surface to be rolled.
  • the recesses are dimensioned narrower than the rolling bodies, it is prevented that the rolling bodies from the rolling body guide fall out.
  • the rolling elements are positioned by the rolling body guide.
  • the rolling elements are held by the roller body guides in axially parallel alignments or with respect to the axis parallelism by a certain angle twisted position.
  • the rolling elements are pressed by a support cone against the surface of the tool to be machined.
  • the inner surface of a bore of the support cone is located in the interior of the rolling body guide, whereby the rolling elements are pressed by the support cone to the outside against the surface of the bore.
  • the rolling element guides are mounted on carriers. These carriers are rotatably mounted relative to the tool shaft and thus can rotate. This can be done both with the speed of the tool shaft and at a different speed. By the ratio of the axial position of the rolling elements to the supporting cone a Hüll Vietnamese bemesser the rolling body set is determined. This diameter is adjustable, whereby the rolling process can be optimized.
  • the rolling body guide is axially displaced with respect to the support cone with a suitable adjustment.
  • a tool for rolling is often preceded by a cutting element.
  • a peeling head As an example, here is a peeling head called. This peeling head machined during rotation and during the advance of the entire tool, the workpiece before, whereupon can be done in a chamfered on a rolling of the inner or outer surface.
  • enveloping circle diameters are common for internal surfaces of between 38 and 400 mm. It is even possible to machine workpieces with a diameter of more than 750 mm. These are the usual dimensions for hydraulic cylinders, for example. The length of these hydraulic cylinders can often be more than 15 m. Such hydraulic cylinders are used, for example, for mobile cranes.
  • Rolling body guides, rolling elements and support cone are subject to considerable wear and must be replaced if damaged. Normally, a rolling body guide must be replaced after machining of a length of about 2,000 m, otherwise required tolerances can no longer be met.
  • the peeling head is first removed from the shaft. Subsequently, the rolling body guide is removed in its entirety from the shaft. Subsequently, the rolling elements are removed from the recesses and replaced the rolling body guide. In a new rolling body guide, the rolling rolls are used again and then the rolling body guide on the shaft and finally the peeling head also mounted on the shaft. Subsequently, the actual operation is continued.
  • the rolling elements must be replaced.
  • the exchange takes place in principle as described above, instead of the rolling body guide, the rolling elements are replaced. Subsequently, the rolling body guide is re-assembled with the new rolling elements and the peeling head and then continued the operation.
  • the support cone can also be subject to wear. According to the prior art, it is not possible to inspect these support cone during operation or in assembled condition. If an inspection of this support cone is indicated, the rolling body guide must also be dismantled as described above and the support cone exposed. Other methods for inspecting the support cone are not possible because of the space available, since the rolling elements are closely spaced from each other, so for example, inspection windows are not to install.
  • rolling body guides are generally made of solid material. Due to the likewise tubular design, a material loss of approximately 90% of the original full workpiece occurs during machining.
  • the invention has for its object to improve the prior art.
  • a rolling body guide for receiving and moving rolling bodies, which for solid or smooth rolling an inner or outer surface of a tubular body be used, wherein the rolling body guide has at least two defined releasable receiving portions, so that a modular structure of the rolling body guide is feasible.
  • a “receiving portion” is a receptacle with guide for rolling elements with just not fully cylindrical shell. Instead, the receptacle is divided into sections, which describe a circumferential angle of at most 180 ° with respect to the central axis of rotation, wherein rolling bodies are feasible.
  • a rolling element guide dissolved in such sections embodies an aspect of the invention, according to which the rolling body guide can be detachable laterally from the tool for rolling.
  • this type of rolling body guide allows realization of different rolling diameters with one and the same type of rolling body guide.
  • a removal of the peeling head can be omitted when replacing the rolling body guide or the rolling body.
  • the receiving portions may each be releasably attached to a receiving portion carrier.
  • the receiving section carrier can have a disk-ring-shaped or disc-shaped body.
  • the receiving portion carrier may have a bearing receptacle for receiving the receiving portion.
  • the receiving portions are particularly easy to access and quick to assemble or disassemble, since the bearing receptacle for receiving the receiving portions are located on the circumference of the receiving section carrier.
  • the receiving portions are perpendicular and / or axially removable to a rotation axis.
  • the assembly work when removing or attaching the rolling body guide from the work space is independent, which would be limited by a possibly upstream peeling head available.
  • a combined decrease of a receiving portion, which takes place perpendicularly and / or axially, is the tilting or the backward or forward withdrawal of the receiving portion parallel to the axis of rotation.
  • the rolling body guide having a monemtenfeste and / or displacement-resistant mounting of the receiving portions on the receiving portion carrier
  • the advantage here is that small demands can be placed on the torque strength of the bearing, since the rolling elements behave analogously to rolling bearing rollers or roller bearing needles when rolling between the support cone and the tool surface to be machined. It follows that only small tangential forces occur, which allows the sectional structure of the rolling body guide at low cost. Since low forces occur in the camp, the receiving portions can be attached via a clamping mechanism and / or with dovetail profiles, whereby a screw-independent attachment is realized.
  • the receiving portions are spaced with respect to a receiving periphery.
  • a “receiving extent” is to be understood in particular as an envelope around the rolling body guide, which lies in the region of the rolling body receptacles. As a result, gaps can be created on the rolling body guide, whereby an optical inspection of a supporting cone is made possible. It is particularly noteworthy that this can be dispensed with material, whereby the rolling body guide can be produced both less expensive and with less weight.
  • a receiving section may possibly have one or two optionally three or more guides for the rolling body or bodies.
  • the receiving portions can be made narrow.
  • the same number of receiving sections they can be arranged at different distances from each other, whereby a wide range of rolling diameter to be realized can be offered.
  • the receiving portions are designed flat and equipped with two, three or more shots, wherein the receptacles taper to an upper side of the receiving portion and are configured for a rolling body, so that a solid or smooth rolling of a tubular body can be ensured.
  • roller body guide with spaced receiving sections are in themselves advantageous and inventive designs.
  • all receiving portions may be formed the same and in particular be arranged symmetrically about the receiving extent.
  • the assembly is easier because a wide variety of products ensures and confusion is excluded. This applies analogously to the symmetrical arrangement of the receiving sections around a circumference of the rolling body guide.
  • a bearing roller or a ball bearing can be attached to a Vorschububstirn a roll body.
  • this bearing roller or bearing ball takes along the rolling body arranged in the rolling body guide along the rolling axis of the rolling body.
  • the required force for the feed is transmitted via a narrow end of the recess on the end face of the cylindrical body. Missing a bearing roller or bearing ball, so the roller cage wears in particular at this end of the cutout.
  • this supernatant is a maximum of twelve, in particular less than ten millimeters. Again, a bevel the edges on the top, whereby the lateral projection can be increased.
  • the receiving portion may be formed by a continuous bore with a countersink, so that the receiving portion by means of a countersunk screw to the receiving portion carrier can be fastened.
  • a retractable attachment is precluded that the receiving portion touches the circumference or cuts.
  • One aspect of the present invention is that tool parts or tool elements are removable from the tool for rolling such that disassembly of, for example, the tool elements can be eliminated. This aspect can also be extended to the support cone.
  • a rolling tool with rolling body for machining an inner or outer surface of a tubular body and with a rolling body guide for moving the rolling elements and with a support cone for fitting the rolling elements against the inner or outer surface
  • the support cone two defined releasably secured against each other conical sections having.
  • a "cone section” is either directly connected to another cone section or connected to a common carrier in such a way that a gap-free connection takes place.
  • the support cone can be removed laterally, in particular axial and / or perpendicular to a rotation axis of the tool for rolling.
  • a change is quick and easy and can dispense with the dismantling of other elements such as a peeling head.
  • a circumferential transition between two adjacent cone sections may include a plot, a taper, or a filled recess at two abutting edges.
  • the edges can be padded.
  • a soft application or a soft filling compound can be used. If there is a chamfer, the roller can fall slightly into the interior of the receptacle, so that when rolling over the abutting edges no large components damaging forces occur.
  • the object can be achieved by a replacement method for a defective rolling body guide and / or defective rolling of a tool for the solid or smooth rolling of an inner or outer surface of a tubular body with rolling elements, a rolling body guide and a support cone, wherein initially the rolling body guide is opened and / or separated and is removed substantially perpendicular and / or axial to the axis of rotation of the tool and that after a replacement, the rolling body guide also substantially perpendicular and / or axially attached to the axis of rotation of the tool and closed and / or reconnected there.
  • the receiving portions may be formed substantially flat, whereby an important prerequisite for the production of high quantities is given.
  • the receiving section supports are mounted on a tool shaft in a conventional manner.
  • the storage can be equipped with an adjustment, so that the receiving section carrier defined in the axial direction is adjustable.
  • Such adjusting devices are known from the prior art and can be adopted accordingly.
  • a rolling tool 1 has a peeling head 2 and a downstream smooth-rolling head 3. Both the peeling head 2 and the smooth rolling head 3 are mounted on a common shaft 4. For machining, the peeling head carries 2 arranged on the circumference peeling blade 5. In addition, the peeling head 2 has a peeling head attachment 6 on the shaft 4.
  • the rolling elements 10 are assigned to the smooth-rolling head 3 and are used for smooth-rolling the surface of a workpiece.
  • the smooth-rolling head 3 has a support cone 11, which is arranged on the shaft and is in contact with the rolling elements 10 on a rolling surface 12.
  • the rolling elements 10 are held in position (not numbered in their entirety) by a rolling body guide divided into sections 13.
  • the rolling bodies lie in receptacles 15, which are tapered towards an upper side 16 of the receiving sections 13 to a clear width 17.
  • the clear width 17 is smaller than a diameter 18 of the rolling elements 10th
  • the receiving segments 13 are each assigned two receptacles 15 for the rolling elements 10.
  • the receptacles 15 are substantially rectangular in shape and are approximately 110 mm long and approximately 45 mm wide.
  • the rolling body guide is parallel to one Rolling body axis 21 chamfered.
  • the edges are not chamfered.
  • two receptacles for screws 24 are provided with countersunk heads 25 in the mounting area.
  • the mutually spaced around gaps 30 receiving portions 13 are detachably attached to a disc-shaped receiving portion carrier 31.
  • Die Consabitese 31 und 30 Sind im wereen parallel zurad ankon.
  • the receiving portion carrier 31 is aligned along a circumference 32 of receiving bearings 33 flat parallel to a rotational axis 34 of the tool 1, so that the flat areas of the receiving portions 13 are mounted and fixed on the receiving bearing 33, which already forms a parallel alignment with the axis 34.
  • all receiving sections are identically formed and placed uniformly around the circumference 32 of the receiving section carrier 31.
  • the receiving portion carrier 31 is rotatably supported relative to the shaft 4 by means of the bearing 42.
  • the support cone 11 has a hub 43 near the center. This is secured against rotation with respect to the shaft 4. During operation, the support cone rotates with the shaft 4.
  • the recording with the rolling elements 10 rotates at a lower speed, which is determined by the rolling movement of the rolling elements 10 between support cone and the inner wall of the tube, not shown in the picture.
  • the receiving portions 13 are thus independently of the receiving portion carrier 31 solvable, creating targeted replacements made of defective receiving sections or rolling elements. Furthermore, a viewing window for the support cone 11 is thus provided in a simple manner.
  • the frictional contact between the receiving portions 13 and the rolling body 10 at a feed with a Vorschubstirn 41 via a small steel ball (not shown) causes in operation at a feed or retraction of the tool 1 from the workpiece along a direction of movement 40, the recordings 15th be spared as far as possible.
  • the Wälzenia entry shown here has an outer diameter of about 150 mm. Due to the receiving portions 13 and the consequent modular design of the rolling element guide, the diameter of the peripheral diameter 32 of the segment carrier 31 and the number of receiving portions 13 only depends. Thus, to provide a larger or smaller WälzArchitect Entry available, the receiving portion support 31 are replaced with a different diameter receiving section carrier. The chamfered edges 21 of the receiving portions 13 can realize with the illustrated receiving portion with respect to its diameter very small Wälz endeavor entry of about 100 mm.
  • any tool diameter 44 can be realized using the same receiving portions 13.
  • the distances 30 are varied.
  • the number of Receiving sections 13 and the rolling body 10 varies. Decisive here is usually the trimming of the tool with the largest possible number of receiving sections.

Landscapes

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Rolls And Other Rotary Bodies (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)
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Abstract

Insbesondere beim Herstellen von Hydraulikzylindern für die Kranindustrie müssen rohrförmige Körper an den Innen- und/oder Außenoberflächen gewalzt werden, damit eine ausreichende Lebensdauer für die Hydraulikzylinder gewährleistet werden kann. Hierzu werden Werkzeuge mit einer Walzkörperführung eingesetzt. Nachteilig am Stand der Technik ist, dass das Auswechseln eines Walzkörpers Standzeiten zur Folge hat. Die vorliegende Erfindung schlägt deshalb eine Verbesserung des Standes der Technik vor, bei der eine Walzkörperführung zum Aufnehmen und Vorschieben von Walzkörpern, welche zum Fest- oder Glattwalzen einer Innen- oder Außenoberfläche eines rohrförmigen Körpers verwendet werden, und die Walzkörperführung wenigstens zwei definiert lösbare Aufnahmeabschnitte aufweist, sodass ein modularer Aufbau der Walzkörperführung realisierbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Walzkörperführung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie einen Aufnahmeabschnitt und ein Walzwerkzeug nach den Oberbegriffen der Ansprüche 11 und 14 sowie ein Austauschverfahren.
  • Um die Lebensdauer beanspruchter metallischer Körper zu verlängern, werden die Oberflächen dieser Körper mittels Glattwalzkörpern oder Festwalzkörpern bearbeitet.
  • Rohrförmige Körper, wie sie beispielsweise als Bremszylinder im Kranbau eingesetzt werden, werden aus diesem Grund an ihrer Innen- oder Außenoberfläche gewalzt. Aber auch sonstige achssymmetrische Oberflächen werden walzend bearbeitet. Als Beispiel seien hier Wellen genannt.
  • Die dabei eingesetzten Werkzeuge zum Walzen weisen Walzkörperführungen auf. Diese Walzkörperführungen sind ringförmig ausgebildet und weisen rechteckige oder leicht trapezförmige Aussparungen auf. In diesen Aussparungen ist ein Walzkörper angebracht, welcher die zu walzende Oberfläche bearbeitet.
  • Dadurch, dass die Aussparungen enger als die Walzkörper dimensioniert sind, wird verhindert, dass die Walzkörper aus der Walzkörperführung herausfallen. Somit werden sowohl in axialer als auch in tangentialer Hinsicht die Walzkörper durch die Walzkörperführung positioniert.
  • Bevorzugt werden die Walzkörper durch die Walzkörperführungen in achsparallelen Ausrichtungen oder gegenüber der Achsparallelität um einen bestimmten Winkel verdrehten Lage gehalten.
  • Damit die Oberfläche durch die Walzkörper bearbeitet werden kann, werden die Walzkörper durch einen Stützkegel gegen die Oberfläche des zu bearbeitenden Werkzeuges gedrückt. Dabei liegt beim Glattwalzen oder Festwalzen der Innenoberfläche einer Bohrung der Stützkegel im Inneren der Walzkörperführung, wodurch die Walzkörper durch die Stützkegel nach Außen gegen die Oberfläche der Bohrung gedrückt werden.
  • Für das Walzen von Außenoberflächen wird eine umgekehrte Anordnung verwendet, bei der die Stützkegel nach Innen gedrückt werden und somit die Walzrollen die Außenoberfläche bearbeiten können.
  • Die Walzkörperführungen werden auf Trägern befestigt. Diese Träger sind gegenüber der Werkzeugwelle drehbar gelagert und können somit rotieren. Dies kann sowohl mit der Drehzahl der Werkzeugwelle als auch mit einer unterschiedlichen Drehzahl erfolgen. Durch das Verhältnis der axialen Lage der Walzkörper zu dem Stützkegel wird ein Hüllkreisdurchmesser des Walzkörpersatzes bestimmt. Dieser Durchmesser ist einstellbar, wodurch der Walzprozess optimiert werden kann.
  • Um die Einstellung des Durchmessers zu bewerkstelligen, wird mit einer geeigneten Verstelleinrichtung die Walzkörperführung gegenüber dem Stützkegel axial verschoben.
  • Um mehrere Arbeitsschritte auf einmal durchführen zu können, wird einem Werkzeug zum Walzen häufig ein spanendes Element vorgeschaltet. Als Beispiel sei hier ein Schälkopf genannt. Dieser Schälkopf bearbeitet bei Rotation und beim Vorschub des gesamten Werkzeugs das Werkstück spanend vor, worauf anschließend in einer auf Aufspanung ein Walzen der Innen- oder Außenoberfläche erfolgen kann.
  • Für Walzwerkzeuge der hier beschriebenen Art sind Hüllkreisdurchmesser für Innenoberflächen zwischen 38 und 400 mm üblich. Es können sogar Werkstücke mit einem Durchmesser von über 750 mm bearbeitet werden. Dies sind zum Beispiel bei Hydraulikzylindern die üblichen Dimensionen. Die Länge dieser Hydraulikzylinder kann oftmals mehr als 15 m betragen. Solche Hydraulikzylinder werden beispielsweise für Mobilkräne eingesetzt.
  • Walzkörperführungen, Walzkörper und Stützkegel unterliegen einem erheblichen Verschleiß und müssen bei Beschädigung ausgewechselt werden. Üblicherweise muss eine Walzkörperführung nach der Bearbeitung von einer Länge von ca. 2.000 m ausgetauscht werden, da sonst geforderte Toleranzen nicht mehr einzuhalten sind.
  • Soll eine Walzkörperführung ausgetauscht werden, muss zunächst das Walzwerkzeug und der Schälkopf entfernt werden, wobei der Schälkopf zuerst von der Welle abgezogen wird. Anschließend wird die Walzkörperführung in ihrer Gesamtheit von der Welle abgezogen. Anschließend werden die Walzkörper aus den Aussparungen entfernt und die Walzkörperführung ausgewechselt. In eine neue Walzkörperführung werden die Walzrollen wiederum eingesetzt und dann die Walzkörperführung auf die Welle und abschließend der Schälkopf ebenfalls auf die Welle angebracht. Anschließend wird der eigentliche Arbeitsgang fortgeführt.
  • Wesentlich häufiger müssen die Walzkörper ausgetauscht werden. Der Austausch erfolgt im Prinzip wie zuvor beschrieben, wobei statt der Walzkörperführung die Walzkörper ausgetauscht werden. Anschließend wird die Walzkörperführung mit den neuen Walzkörpern und der Schälkopf wieder montiert und anschließend der Arbeitsgang fortgesetzt.
  • Auch die Stützkegel können einem Verschleiß unterliegen. Nach dem Stand der Technik ist es aber nicht möglich, diese Stützkegel während des Betriebes oder in zusammengebautem Zustand zu inspizieren. Ist eine Inspektion dieser Stützkegel indiziert, muss ebenfalls die Walzkörperführung wie zuvor beschrieben abgebaut und die Stützkegel freigelegt werden. Auch sonstige Verfahren zum Inspizieren der Stützkegel sind aufgrund der Platzverhältnisse nicht möglich, da die Walzkörper eng zueinander beabstandet sind, wodurch beispielsweise Inspektionsfenster nicht anzubringen sind.
  • Der zuvor beschriebene Abbau des Schälkopfes, der Walzkörperführung und das Herausnehmen der Walzkörper sowie das anschließende Zusammensetzen und erneute Montieren dauert in der Regel zwischen zwanzig Minuten und einer halben Stunde. Nach dem Stand der Technik werden diese teuren Standzeiten in Kauf genommen.
  • Das Herstellen von Walzkörperführungen erfolgt im Allgemeinen aus Vollmaterial. Aufgrund der ebenfalls rohrförmigen Ausgestaltung erfolgt beim Zerspanen ein Materialverlust von ca. 90% des ursprünglichen Vollwerkstückes.
  • Die aufwendigen Fertigungsprozesse führen dazu, dass Walzkörperführungen extrem teure Werkzeuge sind. Zudem müssen viele Walzkörperführungen unterschiedlicher Durchmesser vorrätig sein, da aufgrund der vorgegebenen Durchmesser der Walzkörperführungen für unterschiedliche Werkstückdurchmesser unterschiedliche Walzkörperführungen bereitgehalten werden müssen. Diese Teilevielfalt führt dazu, dass Walzkörperführungen in nur geringen Stückzahlen hergestellt werden, wodurch sich die Produktion weiter verteuert.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Stand der Technik zu verbessern.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch eine Walzkörperführung zum Aufnehmen und Verschieben von Walzkörpern, welche zum Fest- oder Glattwalzen einer Innen- oder Außenoberfläche eines rohrförmigen Körpers verwendet werden, wobei die Walzkörperführung wenigstens zwei definiert lösbare Aufnahmeabschnitte aufweist, sodass ein modularer Aufbau der Walzkörperführung realisierbar ist.
  • Folgendes Begriffliche sei erläutert.
  • Ein "Aufnahmeabschnitt" ist eine Aufnahme mit Führung für Walzkörper mit gerade nicht vollumfänglichem zylindrischem Mantel. Stattdessen wird die Aufnahme in Abschnitte abgeteilt, welche bezüglich der zentralen Rotationsachse einen Umfangswinkel von höchstens 180° beschreiben, wobei Walzkörper führbar sind.
  • Eine in solche Abschnitte aufgelöste Walzkörperführung verkörpert einen Aspekt der Erfindung, wonach die Walzkörperführung seitlich vom Werkzeug zum Walzen abnehmbar sein kann. Vorteilhafterweise ermöglicht diese Art der Walzkörperführung ein Realisieren verschiedener Walzdurchmesser mit ein- und derselben Art der Walzkörperführung.
  • Im Falle, dass zwei halbzylindrische Aufnahmeabschnitte an einer Stoßkante verbunden und an einer anderen Stoßkante öffenbar sind, wird bereits die Erfindung verkörpert, da eine solche Walzkörperführung seitlich von dem Werkzeug abnehmbar ist.
  • Somit kann ein Abziehen des Schälkopfes beim Austausch der Walzkörperführung oder der Walzkörper unterbleiben.
  • In einer weiteren Ausführungsform können die Aufnahmeabschnitte jeweils an einem Aufnahmeabschnittträger definiert lösbar angebracht sein. Um den Aufnahmeabschnittträger besonders günstig herzustellen oder einfach an der Welle des Walzblattwerkzeuges zu befestigen, kann der Aufnahmeabschnittträger einen scheibenringförmigen oder scheibenförmigen Körper aufweisen.
  • Zusätzlich kann der Aufnahmeabschnittträger eine Lageraufnahme zum Aufnehmen des Aufnahmeabschnittes aufweisen. Somit sind die Aufnahmeabschnitte besonders gut zugänglich und schnell zu montieren beziehungsweise zu demontieren, da die Lageraufnahme für die Aufnahme für die Aufnahmeabschnitte am Umfang des Aufnahmeabschnittträgers liegen.
  • In einer weiteren Ausführungsform sind die Aufnahmeabschnitte senkrecht und/oder axial zu einer Rotationsachse abnehmbar. Bei einer solchen Ausgestaltung sind die Montagearbeiten beim Abnehmen oder Anbringen der Walzkörperführung vom Arbeitsraum unabhängig, welcher von einem eventuell vorgeschalteten Schälkopf nur eingeschränkt zur Verfügung stünde. Eine kombinierte Abnahme eines Aufnahmeabschnittes, welche senkrecht und/oder axial erfolgt, ist das Kippen oder das rück- oder vorwärtige Abziehen des Aufnahmeabschnitts parallel zur Rotationsachse.
  • Um beim Vorschub des Werkzeuges zum Walzen die Walzkörper zuverlässig bezüglich des Umfangs zu führen, kann die Walzkörperführung eine monemtenfeste und/oder verschiebungsfeste Lagerung der Aufnahmeabschnitte an dem Aufnahmeabschnittträger aufweisen
  • Vorteilhaft dabei ist, dass an die Momentenfestigkeit des Lagers geringe Anforderungen gestellt werden können, da sich die Walzkörper analog zu den zu Wälzlagerrollen oder Wälzlagernadeln beim Abrollen zwischen dem Stützkegel und der zu bearbeitenden Werkzeugoberfläche verhalten. Daraus folgt, dass nur geringe tangentiale Kräfte auftreten, was den abschnittsweisen Aufbau der Walzkörperführung zu geringen Kosten ermöglicht. Da am Lager geringe Kräfte auftreten, können die Aufnahmeabschnitte über einen Klemmmechanismus und/oder mit Schwalbenschwanzprofilen befestigt werden, wodurch eine verschraubungsunabhängige Befestigung realisiert wird.
  • In einer weiteren Ausführungsform sind die Aufnahmeabschnitte in Bezug auf einen Aufnahmeumfang beabstandet.
  • Folgendes Begriffliche sei erläutert.
  • Ein "Aufnahmeumfang" ist insbesondere eine Umhüllende um die Walzkörperführung zu verstehen, welche im Bereich der Wälzkörperaufnahmen liegt. Dadurch können Lücken an der Walzkörperführung entstehen, wodurch eine optische Inspizierung eines Stützkegels ermöglicht wird. Ganz besonders hervorzuheben ist, dass dadurch auf Material verzichtet werden kann, wodurch die Walzkörperführung sowohl kostengünstiger als auch mit geringerem Gewicht herstellbar ist.
  • Um Abschnitte möglichst klein auszuführen, kann ein Aufnahmeabschnitt möglichst eine oder zwei gegebenenfalls drei oder mehr Führungen für den oder die Walzkörper aufweisen. Je geringer die Anzahl der Aufnahmeabschnitte ist, desto Größer kann die Anzahl der Lücken zwischen den Aufnahmeabschnitten ausgestaltet werden und es steigt die damit mögliche Materialeinsparung.
  • Weiterhin können in einer diesbezüglichen Ausgestaltungsform die Aufnahmeabschnitte schmal ausgestaltet werden. Zudem können bei gleicher Anzahl von Aufnahmeabschnitten diese mit unterschiedlichen Abständen zueinander angeordnet werden, wodurch ein umfangreiches Spektrum zu realisierender Walzdurchmesser angeboten werden kann.
  • Ebenfalls möglich ist, dass identische Aufnahmeabschnitte in unterschiedlicher Zahl verwendet werden, wodurch große Stückzahlen hergestellt werden können und somit die Losgröße vergrößert und einhergehend die Kosten sinken können. Für diesen Fall können beispielsweise unterschiedliche auf den jeweiligen Gesamtdurchmesser abgestimmte Aufnahmeabschnittträger vorgehalten werden. Dabei ist es von Vorteil, dass der Verschleiß der Aufnahmeabschnittträger gering ist.
  • Durch die hier vorgeschlagene Lösung können Rohrdurchmesser zwischen 80 mm und 400 mm als Walzkörperführungen zusammengesetzt werden und somit bereitgestellt werden.
  • In einer weiteren Ausprägungsform sind die Aufnahmeabschnitte flächig ausgestaltet und mit zwei, drei oder mehr Aufnahmen ausgestattet, wobei sich die Aufnahmen zu einer Oberseite des Aufnahmeabschnitts verjüngen und für einen Walzkörper ausgestaltet sind, sodass ein Fest- oder Glattwalzen eines rohrförmigen Körpers gewährleistet werden kann.
  • An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass eine Walzkörperführung mit beabstandeten Aufnahmeabschnitten für sich genommen vorteilhafte und erfinderische Gestaltungen sind.
  • Um große Losgrößen für die Herstellung der Aufnahmeabschnitte zu realisieren, können sämtliche Aufnahmeabschnitte gleich ausgebildet und insbesondere um den Aufnahmeumfang symmetrisch angeordnet sein. Somit ist auch die Montage einfacher, da eine große Produktvielfalt gewährleistet und eine Verwechslung ausgeschlossen ist. Dieses gilt analog für die symmetrische Anordnung der Aufnahmeabschnitte um einen Umfang der Walzkörperführung.
  • In einer weiteren Ausprägungsform kann eine Lagerrolle oder eine Lagerkugel an einer Vorschubstirn einer Walzkörperaufnahme angebracht sein. Diese Lagerrolle oder Lagerkugel nimmt bei Vorschub der Walzkörperführung den in der Walzkörperführung angeordneten Walzkörper entlang der Walzachse des Walzkörpers mit. Die erforderliche Kraft für den Vorschub wird über eine schmale Stirn der Aussparung auf die Stirnfläche des zylindrischen Körpers übertragen. Fehlt eine Lagerrolle oder Lagerkugel, so verschleißt der Rollenkäfig insbesondere an dieser Stirn des Ausschnitts.
  • Dadurch, dass jedoch eine Lagerrolle oder eine Lagerkugel vorgesehen ist, wirkt die Vorschubkraft nicht direkt auf die Walzkörperführung ein, wodurch die Lebensdauer der Walzkörperführung gesteigert werden kann.
  • Es wird vorgeschlagen, den Walzkörper führenden Aufnahmeabschnitt zu verschiedenen Durchmessern geometrisch anzuordnen. Dabei muss gewährleistet sein, dass ein kreisförmiger Umfang um die angeordneten Aufnahmeabschnitte und den darin aufgenommenen Walzkörper so angeordnet ist, dass der Umfangskreis lediglich durch die Walzkörper berührt wird. Daraus folgt, dass ausgeschlossen sein muss, dass das eigentlich die Aufnahmeabschnitte bildende Material oder die Walzkörperführung den Umfangkreis tangiert oder schneidet.
  • Dies kann dadurch gewährleistet werden, dass eine geknickte oder gekrümmte Blechform den Aufnahmeabschnitt bildet, wobei Kanten der Oberseite abgefast sind.
  • Jedoch können auch ebene Bleche eingesetzt werden. Dies ist insbesondere dann möglich, wenn die Aufnahmeabschnitte seitlich zu den Aussparungen für die Walzkörper einen möglichst geringen Überstand haben. Deshalb wird vorgeschlagen, dass dieser Überstand maximal zwölf, insbesondere weniger als zehn Millimeter beträgt. Auch hier kann ein Abfasen der Kanten an der Oberseite erfolgen, womit der seitliche Überstand erhöht werden kann.
  • In einer weiteren Ausführungsform kann der Aufnahmeabschnitt durch eine durchgängige Bohrung mit einer Versenkung ausgeführt sein, sodass der Aufnahmeabschnitt mittels einer Senkkopfschraube an dem Aufnahmeabschnittträger befestigbar ist. Durch die Verwendung einer versenkbaren Befestigung wird ausgeschlossen, dass der Aufnahmeabschnitt den Umkreis tangiert oder schneidet.
  • Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist, dass Werkzeugteile oder Werkzeugelemente so aus dem Werkzeug zum Walzen entfernbar sind, dass ein Auseinanderbauen beispielsweise der Werkzeugelemente unterbleiben kann. Dieser Aspekt kann auch auf den Stützkegel erweitert werden.
  • Dabei kann ein Walzwerkzeug mit Walzkörper zum Bearbeiten einer Innen- oder Außenoberfläche eines rohrförmigen Körpers und mit einer Walzkörperführung zum Verschieben der Walzkörper und mit einem Stützkegel zum Anpassen der Walzkörper gegen die Innen- oder Außenoberfläche bereitgestellt werden, wobei der Stützkegel zwei definiert lösbare gegeneinander befestigte Kegelabschnitte aufweist.
  • Dabei sei Folgendes erläutert.
  • Ein "Kegelabschnitt" ist mit einem weiteren Kegelabschnitt entweder unmittelbar verbunden oder mit diesem an einen gemeinsamen Träger so angeschlossen, dass eine lückenlose Verbindung erfolgt.
  • Entsprechend zur Montage oder Demontage der Wälzkörperführung und der Aufnahmeabschnitte kann hier der Stützkegel seitlich, insbesondere Axial und/oder senkrecht zu einer Rotationsachse von dem Werkzeug zum Walzen abgenommen werden. Somit ist auch hier gewährleistet, dass ein Wechsel schnell und einfach erfolgt und das Demontieren weiterer Elemente wie ein Schälkopf entfallen kann.
  • In einer diesbezüglichen Ausprägung kann ein umfänglicher Übergang zwischen zwei benachbarten Kegelabschnitten eine Auftragung, eine Abschrägung oder eine angefüllte Ausnehmung an zwei Stoßkanten aufweisen. Dabei können der Auftrag als auch die Anfüllung dort, wo entlang des Umfangs auf der Höhe der Walzkörper die Kegelabschnitte aneinander grenzen, die Kanten gepolstert werden. Dabei kann eine weiche Auftragung oder eine weiche Füllmasse angewendet werden. Liegt eine Abschrägung vor, kann die Rolle geringfügig in das Innere der Aufnahme fallen, sodass beim Überrollen der Stoßkanten keine großen die Bauteile schädigenden Kräfte auftreten.
  • In einem weiteren Aspekt der Erfindung kann die Aufgabe gelöst werden durch ein Austauschverfahren für eine defekte Walzkörperführung und/oder defekte Walzen eines Werkzeuges zum Fest- oder Glattwalzen einer Innen- oder Außenoberfläche eines rohrförmigen Körpers mit Walzkörper, einer Walzkörperführung und einem Stützkegel, wobei zunächst die Walzkörperführung geöffnet und/oder getrennt wird und im wesentlichen senkrecht und/oder axial zur Rotationsachse vom Werkzeug abgenommen wird und dass nach einem Auswechseln die Walzkörperführung ebenfalls im Wesentlichen senkrecht und/oder axial zur Rotationsachse des Werkzeugs angesetzt und dort geschlossen und/oder wiederverbunden wird.
  • Somit kann eine Inspektion der Oberfläche des Stützkegels als auch eine Demontage oder ein Austausch ermöglicht werden. Weiterhin können die Aufnahmeabschnitte im Wesentlichen flächig ausgebildet sein, wodurch eine wichtige Voraussetzung zur Fertigung hoher Stückzahl gegeben ist.
  • Die Aufnahmeabschnittträger werden nach herkömmlicher Weise auf einer Werkzeugwelle gelagert. Die Lagerung kann mit einer Verstelleinrichtung ausgestattet sein, sodass der Aufnahmeabschnittträger definiert in axialer Richtung verstellbar ist. Solche Verstelleinrichtungen sind aus dem Stand der Technik bekannt und können entsprechend übernommen werden.
  • Im Weiteren wird ein Ausführungsbeispiel unter Zuhilfenahme der
    • Figuren näher erläutert. Dabei zeigt:
      • Figur1: eine schematische Darstellung eines Werkzeuges zum Walzen mit einem Schälkopf und einem Glattwalzkopf in einer teilgeschnittenen dreidimensionalen Ansicht und
      • Figur 2: eine schematische Darstellung des Walzwerkzeuges in einer teilgeschnittenen dreidimensionalen Ansicht.
  • Für die Bezugszeichen wird auf die Figuren 1 und 2 verwiesen. Ein Walzwerkzeug 1 weist einen Schälkopf 2 und einen nachgeschalteten Glattwalzkopf 3 auf. Sowohl der Schälkopf 2 als auch der Glattwalzkopf 3 sind auf einer gemeinsamen Welle 4 befestigt. Zur spanenden Bearbeitung trägt der Schälkopf 2 am Umfang angeordnete Schälmesser 5. Zudem weist der Schälkopf 2 eine Schälkopfbefestigung 6 an der Welle 4 auf. Die Walzkörper 10 sind dem Glattwalzkopf 3 zugeordnet und dienen dem glattwalzen der Oberfläche eines Werkstückes.
  • Zudem weist der Glattwalzkopf 3 einen Stützkegel 11 auf, welcher an der Welle angeordnet ist und an einer Abrollfläche 12 im Kontakt mit den Walzkörpern 10 steht. Die Walzkörper 10 werden durch eine in Abschnitte 13 aufgeteilte Walzkörperführung (in seiner Gesamtheit nicht beziffert) in Position gehalten. Die Walzkörper liegen in Aufnahmen 15, welche zu einer Oberseite 16 der Aufnahmeabschnitte 13 hin verjüngt sind auf eine lichte Weite 17. Dabei ist die lichte Weite 17 geringer als ein Durchmesser 18 der Walzkörper 10.
  • Den Aufnahmesegmenten 13 sind jeweils zwei Aufnahmen 15 für die Walzkörper 10 zugeordnet. Die Aufnahmen 15 sind im Wesentlichen rechteckförmig und sind dabei zirka 110 mm lang und in etwa 45 mm breit. In dem Kantenbereich 20 ist die Wälzkörperführung parallel zu einer Walzkörperachse 21 abgefast. In einem Befestigungsbereich 22 sind die Kanten nicht abgefast.
  • Um den Aufnahmeabschnitt 13 an den Aufnahmeabschnittträger 31 zu montieren, sind in dem Befestigungsbereich zwei Aufnahmen für Schrauben 24 mit Senkköpfen 25 vorgesehen. Mittels dieser sind die zueinander um Lücken 30 beabstandeten Aufnahmeabschnitte 13 an einem scheibenförmigen Aufnahmeabschnittträger 31 lösbar angebracht. Der Aufnahmeabschnittträger 31 ist entlang eines Umfangs 32 an Aufnahmelagern 33 flächig parallel zu einer Rotationsachse 34 des Werkzeuges 1 ausgerichtet, sodass die flächigen Bereiche der Aufnahmeabschnitte 13 plan auf dem Aufnahmelager 33 anbringbar und fixierbar sind, wodurch sich bereits eine parallele Ausrichtung zur Achse 34 bildet. Vorliegend sind sämtliche Aufnahmeabschnitte identisch ausgebildet und gleichmäßig um den Umfang 32 des Aufnahmeabschnittträgers 31 platziert.
  • Der Aufnahmeabschnittträger 31 ist mit Hilfe der Lagerung 42 gegenüber der Welle 4 drehbar gelagert. Der Stützkegel 11 weist in Zentrumsnähe eine Nabe 43 auf. Dies ist gegenüber der Welle 4 gegen Drehung gesichert. Während des Betriebs rotiert der Stützkegel mit der Welle 4. Die Aufnahme mit den Walzkörpern 10 rotiert mit geringerer Drehzahl, die durch die Abwälzbewegung der Walzkörper 10 zwischen Stützkegel und der im Bild nicht dargestellten Innenwand des Rohres bestimmt wird.
  • Die Aufnahmeabschnitte 13 sind somit unabhängig voneinander von dem Aufnahmeabschnittträger 31 lösbar, wodurch gezielte Auswechslungen von defekten Aufnahmeabschnitten oder Walzkörpern erfolgen. Weiterhin wird somit auf eine einfache Weise ein Sichtfenster für den Stützkegel 11 bereitgestellt. Der kraftschlüssige Kontakt zwischen den Aufnahmeabschnitten 13 und dem Walzkörper 10 bei einem Vorschub mit einer Vorschubstirn 41 über eine kleine Stahlkugel (nicht dargestellt) bewirkt, dass in Betrieb bei einem Vorschub beziehungsweise einem Rückziehen des Werkzeugs 1 aus dem Werkstück entlang einer Bewegungsrichtung 40 die Aufnahmen 15 weitestmöglichst geschont werden.
  • Die vorliegend dargestellte Wälzkörperführung weist einen Außendurchmesser von zirka 150 mm auf. Aufgrund der Aufnahmeabschnitte 13 und der daraus folgenden modularen Bauweise der Wälzkörperführung ist der Durchmesser nur vom Umfangsdurchmesser 32 des Segmentträgers 31 und der Anzahl der Aufnahmeabschnitte 13 abhängig. Somit kann, um einen größere oder kleinere Wälzkörperführung zur Verfügung zu stellen, der Aufnahmeabschnittträger 31 gegen einen anderen Durchmesser aufweisenden Aufnahmeabschnittträger ausgetauscht werden. Die abgefasten Kanten 21 der Aufnahmeabschnitte 13 können mit dem dargestellten Aufnahmeabschnitt eine in Bezug auf seinen Durchmesser sehr kleine Wälzkörperführung von etwa 100 mm realisieren.
  • Mit dem erfindungsgemäßen System können beliebige Werkzeugdurchmesser 44 unter Verwendung gleicher Aufnahmeabschnitte 13 realisiert werden. Bei kleineren Durchmesseränderungen werden die Abstände 30 variiert. Bei größeren Durchmesseränderungen wird die Anzahl der Aufnahmeabschnitte 13 und der Walzkörper 10 variiert. Maßgeblich ist hierbei in der Regel der Besatz des Werkzeugs mit der größtmöglichen Anzahl von Aufnahmeabschnitten.

Claims (16)

  1. Walzkörperführung zum Aufnehmen und Vorschieben von Walzkörpern, welche zum Fest- oder Glattwalzen einer Innen- oder Außenoberfläche eines rohrförmigen Körpers verwendet werden, gekennzeichnet durch wenigstens zwei definiert lösbare Aufnahmeabschnitte, sodass ein modularer Aufbau der Walzkörperführung realisierbar ist.
  2. Walzkörperführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeabschnitte jeweils an einem Aufnahmeabschnittträger definiert lösbar angebracht sind.
  3. Walzkörperführung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeabschnitte senkrecht und/oder axial zu einer Rotationsachse abnehmbar sind.
  4. Walzkörperführung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Walzkörperführung eine momentenfeste und/oder verschiebungsfeste Lagerung der Aufnahmeabschnitte an den Aufnahmeabschnittträger aufweist.
  5. Walzkörperführung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dα-durch gekennzeichnet, dass der Aufnahmeabschnittträger einen scheibenringförmigen oder scheibenförmigen Körper aufweist.
  6. Walzkörperführung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmeabschnittträger eine Lageraufnahme zum Aufnehmen des Aufnahmeabschnittes aufweist.
  7. Walzkörperführung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeabschnitte im Bezug auf einen Aufnahmeumfang beabstandet sind.
  8. Walzkörperführung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Aufnahmeabschnitt eine, zwei, drei oder mehr Führungen für den oder die Walzkörper aufweist.
  9. Walzkörperführung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Aufnahmeabschnitte gleich ausgebildet und insbesondere um den Aufnahmeumfang symmetrisch angeordnet sind.
  10. Walzkörperführung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Lagerrolle oder eine Lagerkugel an einer Vorschubstirn einer Walzkörperaufnahme.
  11. Aufnahmeabschnitt mit einer flächigen Ausgestaltung mit einem, zwei, drei oder mehr Aufnahmen, welche sich zu einer Oberseite des Aufnahmeabschnittes verjüngen, und die Aufnahmen für einen Walzkörper ausgestaltet sind, sodass ein Fest- oder Glattwalzen eines Rohrförmigen Körpers gewährleistet ist.
  12. Aufnahmeabschnitt nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine durchgängige Bohrung mit einer Versenkung, sodass der Aufnahmeabschnitt mittels einer Senkkopfschraube an den Aufnahmeabschnittträger befestigbar ist.
  13. Aufnahmeabschnitt nach einem der Ansprüche 11 oder 12, gekennzeichnet durch eine ebene, geknickte oder gekrümmte Blechform, wobei Kanten einer Oberseite abgefast sind.
  14. Walzwerkzeug mit Walzkörper zum Bearbeiten einer Innen- oder Außenoberfläche eines rohrförmigen Körpers und mit einer Walzkörperführung zum Vorschieben der Walzkörper und mit einem Stützkegel zum Anpressen der Walzkörper gegen die Innen- oder Außenoberfläche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützkegel zwei definiert lösbar gegeneinander befestigte Kegelabschnitte aufweist.
  15. Walzwerkzeug nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein umfänglicher Übergang zwischen zwei benachbarten Kegelabschnitten eine Auftragung, eine Abschrägung oder eine angefüllte Ausnehmung an zwei Stoßkanten aufweist.
  16. Austauschverfahren für eine defekte Walzkörperführung und/oder defekte Walzen eines Werkzeuges zum Fest- oder Glattwalzen einer Innen- oder Außenoberfläche eines rohrförmigen Körpers mit Walzkörper, einer Walzkörperführung und einem Stützkegel, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst die Walzkörperführung geöffnet und/oder getrennt wird und im Wesentlichen senkrecht und/oder axial zur Rotationsachse vom Werkzeug abgenommen wird und dass nach einem Auswechseln die Walzkörperführung ebenfalls im Wesentlichen senkrecht und/oder axial zur Rotationsachse des Werkzeugs angesetzt und dort geschlossen und/oder wieder verbunden wird.
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