WO2011009425A1 - Vorrichtung zum walzen eines exzentrischen rotationsbauteils, walzmaschine und verfahren sowie exzentrisches rotationsbauteil - Google Patents

Vorrichtung zum walzen eines exzentrischen rotationsbauteils, walzmaschine und verfahren sowie exzentrisches rotationsbauteil Download PDF

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Karsten RÖTTGER
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Definitions

  • the invention relates to a tool for rolling an eccentric rotary component with an eccentric component, in particular an eccentric screw shaft, a method for producing a rolled rotary component and a rotary component.
  • eccentric screw shafts which are also called mono pump shafts, could hardly be larger. From the food industry, through crude oil production to vehicle construction, shipbuilding and a large number of other areas of application, eccentric screw shafts can be found, where they are used to convey a wide variety of media.
  • Eccentric screw shafts are produced by whirling in lengths of up to 6 meters. In many cases, the surfaces become hardened or hard chromed. Subsequently, a complex polishing of the surface.
  • the problem is solved according to a first aspect of the invention by a tool for rolling an eccentric rotary component with an eccentric portion, in particular for rolling an eccentric screw shaft, wherein the tool has a rotating device with a rolling device, so that the eccentric portion through the Rolling device is rollable.
  • This tool can be used to smooth and reshape the surface. Furthermore, during rolling, solidification or improvement of compressive residual stresses with respect to corrosion and wear can be achieved. Thus, an eccentric worm shaft can be provided, in which an extension of the component life is ensured. [09] The following is explained:
  • the "tool” can be operated with a rolling machine, such as a whirling machine or a lathe, in which tool the eccentric screw shaft to be machined can be inserted so that the eccentric portions are rolled.
  • a rolling machine such as a whirling machine or a lathe, in which tool the eccentric screw shaft to be machined can be inserted so that the eccentric portions are rolled.
  • the "eccentric portion" of the eccentric rotary component has a pitch, so that, for example, in the case of an eccentric worm shaft, a conveying principle can be realized as with an Archimedean screw this non-eccentric portion is used in particular for inclusion in a motor.
  • rotation takes place in particular about an axis of rotation of the eccentric rotational component, which axis of rotation can be aligned axially or coaxially to the conveying direction of an eccentric screw shaft.
  • the rolling device By rolling, particularly smoothing or rolling, the surface of the eccentric component can be deformed by the rolling device the rolling device carried out a circumferential rolling.
  • a fixed stator is provided, which is configured statically in relation to the rotation device. About this stator, a flanging can be done to a rolling machine directly or via a tool holder.
  • the rolling means may comprise a hydrostatic roll-flat member having a ball insert with a hard material component.
  • Such hydrostatic smooth rolling elements can be configured, for example, according to DE 103 40 267 A1 or DE 101 33 314 A1.
  • the hard material component consists wholly or partly of ceramic.
  • the ball can be made of ceramic in the ball insert or coated with ceramics.
  • the rolling device or the smooth rolling element has a stroke of approximately between 1 mm and 20 mm, wherein the stroke is in particular about 8.5 mm.
  • the rolling means may have two, three, four or more inwardly directed rolling elements.
  • the rotation device is coupled to a drive unit of another rolling machine.
  • the rotation device can be impressed by means of the rolling machine, so that rolling on the eccentric screw shaft can take place completely.
  • the tool preferably has a displacement device.
  • surfaces can be rolled along a rotational axis direction of the rotary component.
  • the rolling machine can also or alternatively have such a displacement device.
  • a whirling machine the eccentric rotary member so lead by means of feed through the tool that a displacement of the hydrostatic smooth rolling elements in or against the feed direction can be omitted.
  • the tool can have a centering device.
  • This centering device can be designed so that a uniform adaptation to the eccentric rotary component takes place.
  • the tool is configured so that a rolling force of between 1,000 N and 20,000 N acts on the eccentric rotary member. Depending on the intended use, a rolling force of about 4,000 N may be particularly preferred.
  • the eccentric screw shaft advantageous properties can be impressed. This is below Another reason is that the rolling force can cause a change in the surface of the eccentric rotary component.
  • the tool can be designed so that a hardening of a surface rim zone by 2% to 40%, in particular by 10% to 20%, takes place.
  • the rotator may be capable of imparting a rotational speed of 100 revolutions per minute to 2,000 revolutions per minute, in particular between 500 revolutions per minute and 800 revolutions per minute.
  • the rotational speed of rotation may be higher than the rotational speed imparted to the eccentric rotating member such that the entire surface of the eccentric rotating member is rollable.
  • the rotator speed may be coupled via a transmission to the speed of the eccentric rotary member.
  • the tool may have a peeling device for machining an original rotary component, so that the eccentric rotary component is produced by the machining.
  • the object is achieved by a rolling machine, in particular a whirling machine or lathe, with a previously described tool.
  • a machine can be provided by which a rolled eccentric rotary member can be produced. It should be noted that it can be in the vortex machines to standard machines for generating eccentric screw shafts.
  • the object can be achieved by a method for producing a rolled eccentric rotary component, in which an eccentric rotary component is produced by means of the above-described rolling machine.
  • the eccentric rotary component or the Urrotationsbauteil is mounted in the rolling machine with the tool described above so that by machining the eccentric rotary member can arise.
  • the object is achieved by an eccentric rotary component, which can be produced by the method described above.
  • the object can be achieved by an eccentric rotary component in which an eccentric portion is rolled.
  • a surface peripheral zone of the eccentric portion may be solidified by 2% to 40%, particularly by 10% to 20%.
  • the eccentric portion is rolled with a rolling force of between 1,000 N and 20,000 N, in particular with 4,000 N.
  • a special way of machining the surface of the eccentric rotary member can be provided.
  • a part of the eccentric rotating member may be hardened before rolling.
  • prefabricated and hardened eccentric screw shafts can be rolled.
  • the object can be achieved by a rolling process for producing a rolled eccentric rotary component, wherein in a first step, a peeling of a Urrotationsbauteils and in a second step, an eccentric rolling and the two steps in one Walzmaschinenaufposition done.
  • the peeling can be carried out by means of a ceramic tool.
  • an eccentric rotary component can be produced from a primary rotation component which is also rolled at the same time.
  • a separate clamping and consequent errors or material or processing impairments can thus be omitted.
  • the peeling tool can be combined with the rolling tool, or it can be a tool change without Aufspann thumbnail.
  • a distance between the two tools is preferably adjustable.
  • FIG. 1a is a schematic frontal view of a rotation device with a rolling device
  • FIG. Ib is a further schematic frontal view of the rotation device with rolling device
  • Fig. 2 is a schematic side view of the rotation device with
  • FIG. 3 shows a schematic frontal view of a partial section of the rotary device
  • FIG. 4 shows a schematic spatial view of the rotating device with rolling device and associated stator
  • FIG. 5 shows a schematic spatial view of the rotating device with rolling device with an inserted eccentric screw shaft
  • Fig. 6 in a schematic side view of a hydrostatic
  • a tool A has a rotating device R with attached hydrostatic smooth rolling elements 410.
  • the tool A is coupled to a whirling machine.
  • an eccentric screw shaft B is conveyed by the tool A in a feed direction V by means of the swirling machine (not shown).
  • the feed rate is 0.2 mm per revolution of the rotary device R.
  • the whirling machine is designed so that eccentric portions of the eccentric screw shaft B are compensated at a contact feed position 510, so that a vertical and / or horizontal displacement of the hydrostatic smooth rolling elements 410 is omitted.
  • the turbomachine ensures that at a certain position with respect to the feed direction, the eccentric screw shaft always has the same vertical and horizontal position perpendicular to the feed direction during the conveyance of the eccentric screw shaft B.
  • the rotating device R rotates in the direction of the arrow around the eccentric screw shaft B.
  • the hydrostatic smooth rolling elements 410 fastened with the rotating device act on the eccentric screw shaft B with a force of 4,000 N. This results in rolling of the eccentric screw shaft B.
  • the eccentric screw shaft B is fully rolled at the contact feed position 510.
  • the whirling machine conveys the eccentric worm shaft B further in the feed direction V, so that a non-rolled part of the eccentric screw shaft B abuts against the contact feed position 510.
  • By rotating the rotary element R and the associated rolling by means of the smooth rolling elements of the previously non-rolled portion of the eccentric screw shaft B is rolled.
  • the smooth rolling elements 410 have a spherical tip 630, 410.2. Due to the spherical shape, the smooth rolling element 410 of the eccentric screw pitch can be slightly adjusted. [45] The structure of the tool A will be explained below with reference to FIGS. 1 to 4.
  • the rotation element R is connected to a stator.
  • the stator comprises a receptacle 10 with three sealing pistons 270 and a threaded pin 40, as well as a bearing ring 100 and a cam ring 50 and two angular contact ball bearings 20, 80.
  • the tool A is connected by means of the stator with a standing part of the whirling machine with its sealing piston 270 and the driver rotatably 250.
  • the driver 250 secures the stator S against rotation.
  • a cooling piston 270 which is required for the rolling process, is supplied via a sealing piston 270 and passed via bores B 1 of the receptacle 10 into a cavity H of the housing 70. As a coolant oil is used alternatively.
  • the shaft sealing rings 150 prevent unwanted fluid loss from the cavity H.
  • the threaded pin 40 prevents turning of the cam ring 50.
  • the 7 mm lifting height of the cam ring 50 are converted into an axial stroke movement on the pistons of the pump elements 190.
  • the sliders 170 prevent the generation of a transverse force on the pistons of the pump elements 190.
  • the rotation device R comprises the housing 70 with the centering unit and six holes for screwing the tool A to the whirling machine.
  • the five pump elements 190 are mounted in the housing 70.
  • Sliders 170 prevent direct contact of the pistons of the pump elements 170 with the cam ring 50.
  • the sealing flange 210 is in screwed the housing 270 and receives the shaft seal 150, which is held by the holding plate 230 in position.
  • the intermediate piece 300 is screwed against the housing 70. This intermediate piece 300 receives the smooth rolling elements 410 in addition to the pressure limiting valve 370 via the adapter 350, which act here as a rolling device.
  • the ring 470 is used to stabilize the smooth rolling elements 410. Between the housing 70 and the intermediate piece 300 there is the cover 130 screwed to the housing 70. The cover 130 absorbs the shaft sealing ring 150.
  • the roller rolling elements 410 acting as rolling device drive the ball insert 410.1 within its stroke of 8.5 mm until the ball 410.2 has contact with the workpiece surface.
  • the workpiece is continuously smoothed or firmly rolled. Due to the freely selectable pressure and feed, the roll results can be excellently influenced and optimized.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug (A) zum Walzen eines exzentrischen Rotationsbauteils (B) mit einem exzentrischen Anteil insbesondere einer Exzenterschneckenwelle, wobei das Werkzeug (A) eine Rotationseinrichtung (R) mit einer Walzeinrichtung (410) aufweist, durch die die Oberflächenrandzone des exzentrischen Rotationsbauteils (B) verfestigt wird um dessen Lebensdauer zu erhöhen. In einem Ausführungsbeispiel wird dem Walzvorgang ein Schälvorgang vorgeschaltet.

Description

Vorrichtung zum Walzen eines exzentrischen Rotationsbauteils, Walzmaschine und Verfahren sowie exzentrisches Rotationsbauteil
[01] Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zum Walzen eines exzentrischen Rotationsbauteils mit einem exzentrischen Anteil, insbesondere ei- ner Exzenterschneckenwelle, ein Verfahren zum Herstellen eines gewalzten Rotationsbauteils und ein Rotationsbauteil.
[02] Das Einsatzfeld von Exzenterschneckenwellen, welche auch Mono- pumpenwellen genannt werden, könnte kaum größer sein. Von der Lebensmittelindustrie, über die Rohölförderung bis hin zum Fahrzeugbau, dem Schiffbau und einer Vielzahl weiterer Anwendungsbereiche sind Exzenterschneckenwellen anzutreffen und werden dort zur Förderung verschiedenster Medien eingesetzt.
[03] Bei nahezu all diesen Anwendungen stehen vor allem die Qualität und die Langlebigkeit der Exzenterschneckenwelle im Vordergrund. Ent- scheidend für die Lebensdauer und die qualitativen Eigenschaften einer Exzenterschneckenwelle sind die Eigenschaften der Bauteilrandzone, wie die Oberflächenrauhigkeit, die Randzonenfestigkeit und der Eigenspan- nungszustand.
[04] Exzenterschneckenwellen werden durch Wirbeln in Längen von bis zu 6 Meter spanend hergestellt. In vielen Fällen werden die Oberflächen gehärtet oder hartverchromt. Anschließend erfolgt ein aufwendiges Polieren der Oberfläche.
[05] Diese umständlichen und kostenintensiven Maßnahmen dienen der Erhöhung der Verschleißfestigkeit und damit der Erhöhung der B au teilte- bensdauer. Allerdings führen Herstellungsverfahren wie das Hartverchromen zu höheren Kosten und zu weiteren negativen Begleiteigenschaften. Das Hartverchromen ergibt zwar eine verschleißfeste Oberfläche, jedoch kommt es durch die Korrosion zwischen Chrom und Grundmaterial häufig zu vorzeitigen Ausfällen. [06] Aufgabe ist es, den Stand der Technik zu verbessern.
[07] Gelöst wird die Aufgabe nach einem ersten Aspekt der Erfindung durch ein Werkzeug zum Walzen eines exzentrischen Rotationsbauteils mit einem exzentrischen Anteil, insbesondere zum Walzen einer Exzenterschneckenwelle, wobei das Werkzeug eine Rotationseinrichtung mit ei- ner Walzeinrichtung aufweist, sodass der exzentrische Anteil durch die Walzeinrichtung walzbar ist.
[08] Durch dieses Werkzeug kann ein Glätten und Umformen der Oberfläche erzielt werden. Weiterhin kann beim Walzen ein Verfestigen oder eine Verbesserung der Druckeigenspannungen im Bezug auf die Korrosion und den Verschleiß erreicht werden. Somit kann eine Exzenterschneckenwelle bereitgestellt werden, bei der eine Verlängerung der Bauteillebensdauer gewährleistet ist. [09] Folgendes Begriffliche sei erläutert:
[10] Das„Werkzeug" kann mit einer Walzmaschine betrieben werden. Eine solche Walzmaschine ist insbesondere eine Wirbelmaschine oder eine Drehbank. In dieses Werkzeug kann die zu bearbeitende Exzenterschne- ckenwelle eingeführt werden, sodass ein Walzen der exzentrischen Anteile erfolgt.
[11] Der„exzentrische Anteil" des exzentrischen Rotationsbauteils weist insbesondere eine Steigung auf, sodass zum Beispiel im Falle einer Exzenterschneckenwelle ein Förderprinzip wie bei einer archimedischen Schrau- be realisierbar ist. Zudem kann das exzentrische Rotationsbauteil auch einen nicht-exzentrischen Anteil aufweisen, wobei dieser nicht-exzentrische Anteil insbesondere zur Aufnahme in einen Motor dient.
[12] Bei der„Rotationseinrichtung" erfolgt insbesondere ein Rotieren um eine Rotationsachse des exzentrischen Rotationsbauteils. Diese Rotations- achse kann axial oder koaxial zur Förderrichtung einer Exzenterschneckenwelle ausgerichtet sein.
[13] Die„Walzeinrichtung" kann walzend auf die Oberfläche des exzentrischen Rotationsbauteils einwirken. Durch dieses Walzen, insbesondere in Form eines Glatt- oder Festwalzens, kann die Oberfläche des exzentrischen Bauteils umgeformt werden. Indem die Walzeinrichtung mit der Rotationseinrichtung verbunden ist, kann durch die Walzeinrichtung ein umfängliches Walzen erfolgen. [14] In einer Ausprägungsform ist ein feststehender Stator vorgesehen, welcher im Bezug zur Rotationseinrichtung statisch ausgestaltet ist. Über diesen Stator kann ein Anflanschen an eine Walzmaschine direkt oder über einen Werkzeughalter erfolgen. [15] Damit eine Schneckensteigung eines exzentrischen Rotationsbauteils walzbar ist, kann die Walzeinrichtung ein hydrostatisches Glattwalzelement aufweisen, welches einen Kugeleinsatz mit einer Hartstoffkomponente aufweist. Solche hydrostatischen Glattwalzelemente können beispielsweise gemäß der DE 103 40 267 Al oder der DE 101 33 314 Al ausgestal- tet sein. Zum Bearbeiten des exzentrischen Rotationsbauteils können Keramikbauteile eingesetzt werden, sodass die Hartstoffkomponente ganz oder teilweise aus Keramik besteht. Dabei kann die Kugel im Kugeleinsatz aus Keramik gefertigt oder mit Keramiken beschichtet sein. Dadurch kün- nen punktuell hohe Einpresskräfte erzielt werden. [16] In einer weiteren Ausprägungsform weist die Walzeinrichtung oder das Glattwalzelement einen Hub von etwa zwischen 1 mm und 20 mm auf, wobei der Hub insbesondere etwa 8,5 mm beträgt. Dadurch kann vorteilhafter Weise ein Ausgleichen von Inhomogenitäten der Oberfläche der Exzenterschneckenwelle verschleißarm erfolgen. [17] Um die Drehzahlen der Rotationseinrichtung für ein vollumfängliches Walzen zu verringern, kann die Walzeinrichtung zwei, drei, vier oder mehr nach innen gerichtete Walzelemente aufweisen. [18] In einer weiteren Ausführungsform ist die Rotationseinrichtung mit einer Antriebseinheit einer weiteren Walzmaschine gekoppelt. Somit kann der Rotationseinrichtung mittels der Walzmaschine eine Rotation aufgeprägt werden, sodass ein Walzen an der Exzenterschneckenwelle vollum- fänglich erfolgen kann.
[19] Bevorzugt weist das Werkzeug eine Verschiebeeinrichtung auf. Dadurch können entlang einer Rotationsachsrichtung des Rotationsbauteils Oberflächen gewalzt werden. Hierbei wird darauf hingewiesen, dass die Walzmaschine ebenfalls oder alternativ eine solche Verschiebeeinrichtung aufweisen kann. Insbesondere eine Wirbelmaschine kann das exzentrische Rotationsbauteil so mittels Vorschub durch das Werkzeug führen, dass ein Verschieben der hydrostatischen Glattwalzelemente in oder entgegen der Vorschubrichtung entfallen kann.
[20] Um die Walzeinrichtung auf das zu bearbeitende Bauteil, insbeson- dere das exzentrische Rotationsbauteil, anzupassen, kann das Werkzeug eine Zentriereinrichtung aufweisen. Diese Zentriereinrichtung kann so ausgestaltet sein, dass ein gleichförmiges Anpassen an das exzentrische Rotationsbauteil erfolgt.
[21] In einer weiteren Ausführungsform ist das Werkzeug so ausgebildet, dass eine Walzkraft zwischen 1.000 N und 20.000 N auf das exzentrische Rotationsbauteil wirkt. Besonders bevorzugt kann je nach Einsatzzweck eine Walzkraft von etwa 4.000 N sein. Somit können der Exzenterschneckenwelle vorteilhafte Eigenschaften aufgeprägt werden. Dies liegt unter anderem daran, dass die Walzkraft eine Veränderung der Oberfläche des exzentrischen Rotationsbauteiles bewirken kann.
[22] Um eine weitere Verbesserung der Eigenschaften für die Exzenterschneckenwelle zu gewährleisten, kann das Werkzeug so ausgebildet sein, dass eine Verfestigung einer Oberflächenrandzone um 2 % bis 40 %, insbesondere um 10 % bis 20 %, erfolgt.
[23] In einer weiteren Ausprägungsform kann der Rotationseinrichtung eine Rotationseinrichtungsdrehzahl von 100 Umdrehungen pro Minute bis 2.000 Umdrehungen pro Minute aufprägbar sein, insbesondere zwischen 500 Umdrehungen pro Minute und 800 Umdrehungen pro Minute.
[24] Die Rotationseinrichtungsdrehzahl kann höher sein als die Drehzahl, welche dem exzentrischen Rotationsbauteil aufgeprägt wird, sodass die gesamte Oberfläche des exzentrischen Rotationsbauteils walzbar ist. Die Rotationseinrichtungsdrehzahl kann über ein Getriebe mit der Drehzahl des exzentrischen Rotationsbauteils gekoppelt sein.
[25] Um ein gewalztes exzentrisches Rotationsbauteil aus einem Urrota- tionsbauteil herzustellen, kann das Werkzeug eine Schäleinrichtung zum Zerspanen eines Urrotationsbauteils aufweisen, sodass durch das Zerspanen das exzentrische Rotationsbauteil erzeugt wird. [26] In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch eine Walzmaschine, insbesondere eine Wirbelmaschine oder Drehbank, mit einem zuvor beschriebenen Werkzeug. [27] Somit kann eine Maschine bereitgestellt werden, durch welche ein gewalztes exzentrisches Rotationsbauteil herstellbar ist. Dabei sei ausgeführt, dass es sich bei den Wirbelmaschinen um Standardmaschinen zur Erzeugung Exzenterschneckenwellen handeln kann. [28] In einem weiteren Aspekt der Erfindung kann die Aufgabe gelöst werden durch ein Verfahren zum Herstellen eines gewalzten exzentrischen Rotationsbauteils, bei dem ein exzentrisches Rotationsbauteil mittels der zuvor beschriebenen Walzmaschine erzeugt wird. Dabei wird das exzentrische Rotationsbauteil oder das Urrotationsbauteil in die Walzmaschine mit dem zuvor beschriebenen Werkzeug so angebracht, dass durch Bearbeiten das exzentrische Rotationsbauteil entstehen kann.
[29] Weiterhin wird die Aufgabe gelöst, durch ein exzentrisches Rotationsbauteil, welches nach dem zuvor beschriebenen Verfahren hergestellt sein kann. [30] In einem zusätzlichen Aspekt der Erfindung kann die Aufgabe durch ein exzentrisches Rotationsbauteil gelöst werden, bei dem ein exzentrischer Anteil gewalzt ist.
[31] Um ein verschleißarmes exzentrisches Rotationsbauteil bereit zu stellen, kann eine Oberflächenrandzone des exzentrischen Anteils um 2 % bis 40 % verfestigt sein, insbesondere um 10 % bis 20 %.
[32] In einer weiteren Ausprägungsform ist der exzentrische Anteil mit einer Walzkraft zwischen 1.000 N und 20.000 N gewalzt, insbesondere mit 4.000 N. Dadurch kann eine spezielle Art der Bearbeitung der Oberfläche des exzentrischen Rotationsbauteils bereitgestellt werden.
[33] Um zuvor gehärtete exzentrische Rotationsbauteile walzen zu können, kann ein Teil des exzentrischen Rotationsbauteils vor dem Walzen gehärtet sein. Somit können vorgefertigte und gehärtete Exzenterschneckenwellen gewalzt werden.
[34] In einem weiteren Aspekt der Erfindung kann die Aufgabe gelöst werden durch ein Walzverfahren zum Herstellen eines gewalzten exzentrischen Rotationsbauteils, wobei in einem ersten Schritt ein Schälen eines Urrotationsbauteils und in einem zweiten Schritt ein Walzen eines exzentrischen Anteils erfolgt und die beiden Schritte in einer Walzmaschinenaufspannung erfolgen. Dabei kann das Schälen mittels eines Keramikwerzeu- ges erfolgen.
[35] Somit kann ein exzentrisches Rotationsbauteil aus einem Urrotati- onsbauteil hergestellt werden, welches zugleich auch gewalzt ist. Ein separates Aufspannen und dadurch bedingte Fehler oder Material- oder Bearbeitungsbeeinträchtigungen können somit entfallen.
[36] Das Schälwerkzeug kann mit dem Walzwerkzeug kombiniert sein, oder es kann ein Werkzeugwechsel ohne Aufspannungswechsel erfolgen. Wenn das Schälwerkzeug und das Walzwerkzeug kombiniert sind, ist bevorzugt ein Abstand zwischen den beiden Werkzeugen einstellbar. [37] Im Weiteren wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Zuhilfenahme der Figuren 1 bis 6 näher erläutert. Es zeigen
Fig. Ia in einer schematischen Frontalansicht eine Rotationseinrichtung mit einer Walzeinrichtung, Fig. Ib eine weitere schematische Frontalansicht der Rotationseinrichtung mit Walzeinrichtung,
Fig. 2 eine schematische Seitenansicht der Rotationseinrichtung mit
Walzeinrichtung und einem Stator,
Fig. 3 eine schematische Frontalansicht eines Teilausschnitts der Ro- tationseinrichtung,
Fig. 4 eine schematische räumliche Ansicht der Rotationseinrichtung mit Walzeinrichtung und zugehörigem Stator,
Fig. 5 eine schematische räumliche Ansicht der Rotationseinrichtung mit Walzeinrichtung mit einer eingeführten Exzenterschne- ckenwelle und
Fig. 6 in einer schematischen Seitenansicht ein hydrostatisches
Glattwalzelement, welches auf die Exzenterschneckenwelle einwirkt, und eine schematische Frontalansicht der Exzenterschneckenwelle . [38] Im Weiteren wird die Funktionsweise der Erfindung erläutert. Dabei sei insbesondere auf die Figur 5 verwiesen.
[39] Ein Werkzeug A weist eine Rotationseinrichtung R mit befestigten hydrostatischen Glattwalzelementen 410 auf. Das Werkzeug A ist an eine Wirbelmaschine gekoppelt.
[40] Im Folgenden wird eine Exzenterschneckenwelle B mittels der Wirbelmaschine (nicht dargestellt) durch das Werkzeug A in eine Vorschubrichtung V hindurch befördert. Die Vorschubgeschwindigkeit beträgt 0,2 mm pro Umdrehung der Rotationseinrichtung R. Die Wirbelmaschine ist so ausgestaltet, dass exzentrische Anteile der Exzenterschneckenwelle B an einer Kontaktvorschubposition 510 ausgeglichen werden, sodass ein vertikales und/oder horizontales Verschieben der hydrostatischen Glattwalzelemente 410 entfällt. Somit gewährleistet die Wirbelmaschine, dass an einer bestimmten Position in Bezug auf die Vorschubrichtung die Ex- zenterschneckenwelle während des Beförderns der Exzenterschneckenwelle B immer die gleiche vertikale und horizontale Position senkrecht zur Vorschubrichtung aufweist.
[41] Zum Walzen rotiert die Rotationseinrichtung R in Pfeilrichtung um die Exzenterschneckenwelle B. Die mit der Rotationseinrichtung befestig- ten hydrostatischen Glattwalzelemente 410 beaufschlagen dabei die Exzenterschneckenwelle B mit einer Kraft von 4.000 N. Dadurch erfolgt ein Walzen der Exzenterschnecken welle B. Durch die Rotation der Rotations- einrichtung R wird die Exzenterschneckenwelle B vollumfänglich an der Kontaktvorschubposition 510 gewalzt.
[42] Die Wirbelmaschine befördert die Exzenterschneckenwelle B weiter in Vorschubrichtung V, sodass ein nicht gewalzter Teil der Exzenterschne- cken welle B an der Kontaktvorschubposition 510 anliegt. Durch Rotieren des Rotationselements R und dem damit einhergehenden Walzen mittels der Glattwalzelemente wird der bisher nicht gewalzte Anteil der Exzenterschneckenwelle B gewalzt.
[43] Diese Prozedur wiederholt sich, bis die gesamte Exzenterschne- ckenwelle B gewalzt ist.
[44] Wie der Figur 6 entnommen werden kann, weisen die Glattwalzelemente 410 eine kugelförmige Spitze 630, 410.2 auf. Durch die kugelige Form kann sich das Glattwalzelement 410 der Exzenterschneckensteigung geringfügig anpassen. [45] Im Weiteren wird der Aufbau des Werkzeugs A anhand der Figuren 1 bis 4 erläutert.
[46] Das Rotationselement R ist mit einem Stator verbunden. Der Stator umfasst eine Aufnahme 10 mit drei Dichtkolben 270 und einem Gewindestift 40, sowie einen Lagerring 100 und einen Nockenring 50 und zwei Schrägkugellager 20, 80. [47] Das Werkzeug A wird mittels des Stators mit einen stehenden Part der Wirbelmaschine mit seinen Dichtkolben 270 und dem Mitnehmer drehfest 250 verbunden. Der Mitnehmer 250 sichert den Stator S gegen Verdrehung. [48] Über einen Dichtkolben 270 wird ein für den Walzprozess erforderliche Kühlschmierstoff zugeführt und über die Bohrungen B 1 der Aufnahme 10 in einen Hohlraum H des Gehäuses 70 geleitet. Als Kühlschmierstoff wird alternativ Öl eingesetzt. Die Wellendichtringe 150 verhindern einen nicht gewollten Flüssigkeitsverlust aus dem Hohlraum H. Die Pum- penelemente 190 rotieren in Richtung a (siehe Fig. 3) um den feststehenden Nockenring 50, der eine Hubhöhe h = 7 mm aufweist.
[49] Der Gewindestift 40 verhindert ein Mitdrehen des Nockenrings 50. Die 7 mm Hubhöhe des Nockenrings 50 werden in eine axiale Hubbewegung auf die Kolben der Pumpenelemente 190 umgesetzt. Die Gleitstücke 170 verhindern das Entstehen einer Querkraft auf die Kolben der Pumpenelemente 190.
[50] Die Rotationseinrichtung R umfasst das Gehäuse 70 mit der Zentriereinheit und sechs Bohrungen zum Anschrauben des Werkzeuges A an die Wirbelmaschine. Im Gehäuse 70 sind die fünf Pumpenelemente 190 montiert.
[51] Gleitstücke 170 verhindern einen direkten Kontakt der Kolben der Pumpenelemente 170 mit dem Nockenring 50. Der Dichtflansch 210 ist in das Gehäuse 270 geschraubt und nimmt den Wellendichtring 150 auf, welcher durch die Halteplatte 230 in Position gehalten wird.
[52] Gegen das Gehäuse 70 ist das Zwischenstück 300 geschraubt. Dieses Zwischenstück 300 nimmt neben dem Druckbegrenzungsventil 370 über den Adapter 350 die Glattwalzelemente 410 auf, welche hier als Walzeinrichtung wirken.
[53] Der Ring 470 dient der Stabilisierung der Glattwalzelemente 410. Zwischen dem Gehäuse 70 und dem Zwischenstück 300 befindet sich der an das Gehäuse 70 angeschraubte Deckel 130. Dieser nimmt den Wellen- dichtring 150 auf. Die als Walzeinrichtung wirkenden Glattwalzelemente 410 fahren den Kugeleinsatz 410.1 innerhalb ihres Hubes von 8,5 mm aus, bis die Kugel 410.2 Kontakt mit der Werkstückoberfläche hat.
[54] Durch die Rotation des Rotationselements R mit radial nach innen stehenden Walzelementen bei gleichzeitiger Vorschubbewegung wird das Werkstück kontinuierlich glatt- oder festgewalzt. Durch den frei wählbaren Druck und Vorschub lassen sich die Walzergebnisse hervorragend beeinflussen und optimieren.
[55] Durch die Verwendung von Hartstoffkomponenten in den Glattwalzelementen 410 ist das Glattwalzen von gehärteten Bauteilen ermög- licht.

Claims

Patentansprüche:
1. Werkzeug zum Walzen eines exzentrischen Rotationsbauteils mit einem exzentrischen Anteil, insbesondere einer Exzenterschneckenwelle, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug eine Rotations- einrichtung mit einer Walzeinrichtung aufweist, sodass der exzentrische Anteil durch die Walzeinrichtung walzbar ist.
2. Werkzeug nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen im Bezug zur Rotationseinrichtung feststehenden Stator.
3. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Walzeinrichtung ein hydrostatisches Glattwalzelement aufweist, insbesondere einen Kugeleinsatz mit einer Hartstoffkomponente.
4. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Walzeinrichtung oder das Glattwalzelement einen Hub von zwischen 1 mm und 20 mm aufweist, insbesondere von 8,5 mm.
5. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Walzeinrichtung zwei, drei, vier oder mehr Glattwalzelemente aufweist.
6. Werkzeug nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationseinrichtung mit einer Antriebseinheit einer Walzmaschine gekoppelt ist.
7. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekenn- zeichnet durch eine Verschiebeeinrichtung.
8. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Zentriereinrichtung.
9. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieses so ausgebildet ist, dass eine Walzkraft zwischen 1.000 N und 20.000 N auf das exzentrische Rotationsbauelement wirkt, insbesondere von 4.000 N.
10. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieses so ausgebildet ist, dass eine Verfestigung einer Oberflächenrandzone um 2 % bis 40 %, insbesondere um 10 % bis 20 %, erfolgt.
11. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotationseinrichtung eine Drehzahl von 100 Umdrehungen pro Minute bis 2.000 Umdrehungen pro Minute aufprägbar ist, insbesondere zwischen 500 Umdrehungen pro Minute und 800 Umdrehungen pro Minute.
12. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieses eine Schäleinrichtung zum Zerspanen eines Urrotationsbauteils aufweist, sodass durch das Zerspanen das exzentrische Rotationsbauteil erzeugt wird.
13. Walzmaschine, insbesondere Wirbelmaschine oder Drehbank, mit einem Werkzeug nach einem der vorherigen Ansprüche.
14. Verfahren zum Herstellen eines gewalzten exzentrischen Rotationsbauteils, bei dem ein exzentrisches Rotationsbauteil mittels der Walzmaschine nach Anspruch 13 erzeugt wird.
15. Exzentrisches Rotationsbauteil, welches nach dem Verfahren nach Anspruch 14 und/oder mit einem Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 12 hergestellt ist.
16. Exzentrisches Rotationsbauteil, bei dem ein exzentrischer Anteil gewalzt ist.
17. Exzentrisches Rotationsbauteil nach Anspruch 15 oder 16, wobei eine Oberflächenrandzone des exzentrischen Anteils um 2 % bis 40 %, verfestigt ist, insbesondere um 10 % bis 20 %.
18. Exzentrisches Rotationsbauteil nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der exzentrische Anteil mit einer Walzkraft zwischen 1.000 N und 20.000 N gewalzt ist, insbesondere von 4.000 N.
19. Exzentrisches Rotationsbauteil nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des exzentrischen Rotationsbauteils gehärtet ist.
20. Walzverfahren zum Herstellen eines gewalzten exzentrischen Rota- tionsbauteils, wobei in einem ersten Schritt ein Schälen eines Urro- tationsbauteils und in einem zweiten Schritt ein Walzen eines exzentrischen Anteils erfolgt und die beiden Schritte in einer Walzmaschinenaufspannung erfolgen.
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