WO2012107582A1 - Walzwerkzeug - Google Patents

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WO2012107582A1
WO2012107582A1 PCT/EP2012/052357 EP2012052357W WO2012107582A1 WO 2012107582 A1 WO2012107582 A1 WO 2012107582A1 EP 2012052357 W EP2012052357 W EP 2012052357W WO 2012107582 A1 WO2012107582 A1 WO 2012107582A1
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WO
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rolling
rolling tool
aerosol
tool
tool according
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Application number
PCT/EP2012/052357
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English (en)
French (fr)
Inventor
Wolfgang RÖMPP
Siegfried Gruhler
Original Assignee
Mauser-Werke Oberndorf Maschinenbau Gmbh
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Filing date
Publication date
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Priority to BR112013020278A priority patent/BR112013020278A2/pt
Priority to KR1020137022745A priority patent/KR20140002747A/ko
Priority to ES12704264.6T priority patent/ES2523293T3/es
Priority to US13/984,740 priority patent/US9616546B2/en
Priority to JP2013552978A priority patent/JP5670585B2/ja
Priority to CN201280008463.1A priority patent/CN103442848B/zh
Priority to EP12704264.6A priority patent/EP2673116B1/de
Priority to KR1020167006809A priority patent/KR101643673B1/ko
Priority to PL12704264T priority patent/PL2673116T3/pl
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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
    • B24B39/02—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
    • B24B39/02—Burnishing machines or devices, i.e. requiring pressure members for compacting the surface zone; Accessories therefor designed for working internal surfaces of revolution
    • 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
    • B24B55/00—Safety devices for grinding or polishing machines; Accessories fitted to grinding or polishing machines for keeping tools or parts of the machine in good working condition
    • B24B55/02—Equipment for cooling the grinding surfaces, e.g. devices for feeding coolant
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/47—Burnishing

Definitions

  • the invention relates to a rolling tool according to the preamble of
  • the patent EP 1 275 472 B1 discloses such a rolling tool in which balls are pressed with a liquid against a surface to be rolled. In each case, a hydrostatic bearing is provided for the balls, which is supplied with the liquid.
  • a disadvantage of such rolling tools is the significant leakage and the corresponding fluid or emulsion loss.
  • the invention is based on the object to provide a rolling tool whose fluid or emulsion loss is reduced.
  • the rolling tool according to the invention is used for processing - in particular for smooth rolling - an inner circumferential surface of a cylindrical recess. Serves at least one rolling element, which is received in the rotatably driven rolling tool, and from this on a revolving path along the
  • Inner lateral surface can be taken. It is at least one
  • the fluid is an aerosol.
  • the aerosol is a fluid mixed with gas and is used for hydrostatic storage and
  • Lubrication Here is the amount of fluid required - according to a
  • the aerosol is a mixed with air coolant.
  • the air can be taken inexpensively from the environment.
  • the coolant lubricates and can dissipate heat.
  • the at least one rolling element is a ball.
  • the circulating path on which the at least one ball moves along the inner lateral surface of the cylindrical recess is then helical. This can be rolled different lengths cylindrical recesses.
  • each radial recess has a seat ring, which forms a valve for the aerosol with the ball inserted into the radial recess, wherein the valve is open when the ball on the cylindrical recess. So that's the radial
  • the radial recess and the seat ring may be formed on a sleeve.
  • the sleeve can be glued into the tool.
  • the sleeve is inserted into the tool and from a screwed hold-down -. from a clamping claw - held in the tool. So the sleeve can be easily changed with the ball.
  • the tool has a disposed on its outer periphery outwardly aerosol-supplied
  • the cylindrical recess after your production or production in a first step with the tool according to the invention also cleaned (in particular freed of chips).
  • a cleaning agent and in particular for rinsing the present invention in the tool available aerosol whose pressure facilitates cleaning.
  • the cleaning nozzle is angled in the rotational or circumferential direction of the tool (for example by 90 degrees) and arranged on the outer circumference of the tool in front of the at least one rolling element.
  • the cleaning nozzle is set against the direction of rotation of the tool. The angle of attack is e.g. 45 degrees.
  • the cleaning nozzle is employed against a linear feed direction of the tool.
  • the angle of attack is e.g. 45 degrees.
  • the cleaning nozzle is in an embodiment with two rolling elements, which are arranged on opposite outer peripheral portions of the tool, angled by 90 degrees to the rolling elements or offset.
  • the cleaning nozzle may be formed as a bore in a nozzle body which extends approximately radially from a longitudinal channel to the outer periphery of the tool.
  • a arranged in the interior of the nozzle body radial channel connects the longitudinal channel with the bore.
  • the nozzle body can be glued into the tool.
  • the nozzle body and the rolling element or bodies can be arranged in a common cutting plane of the tool. Then there is a central point on the longitudinal channel, from which the aerosol is distributed radially in different directions.
  • the tool according to the invention has a quick-release valve, via which the aerosol loading of the rolling elements or is either switched on or off, in the latter case on the
  • the quick-release valve is switched via a centrifugal force-dependent circuit as a function of a rotational speed of the tool.
  • the switching speed can, for. B. 3000 U / min, so that at a speed of the tool> 3000 U / min, the aerosol loading of the rolling elements and possibly the cleaning nozzle is switched on, while it is switched off at a speed ⁇ 3000 U / min.
  • the shift speed may also be different when the speed is increased than when the speed is reduced (hysteresis). By the shutdown will also relaxes the aerosol loading of the rolling element or bodies and possibly the cleaning nozzle.
  • the driving in and out can be done by linear movement of the cylindrical recess relative to the tool or by linear movement of the tool relative to the cylindrical recess.
  • Possibility offers the advantage that further tools can be grouped together with the rolling tool according to the invention in an inverse machine, and a workpiece having the cylindrical recess of a
  • Processing station can be moved to the other processing station.
  • FIG. 3 shows a third embodiment of a rolling tool according to the invention in a perspective view
  • Figure 4 shows the third embodiment of a rolling tool according to the invention in a partially sectioned view.
  • FIG. 1 shows a rolling machine partly in the lateral section and partly in a schematic representation.
  • the rolling machine has a rolling tool 1 which can be rotationally driven relative to a stationary housing 3.
  • a section 5 of the tool 1 is partially inserted into a connecting rod 2 of a connecting rod 4.
  • the connecting rod 4 is attached to a receptacle 6 and can be translationally relative to the tool 1 (according to the double arrow) moved.
  • the portion 5 of the tool 1, which is inserted into the connecting rod 2, is substantially cylindrical.
  • two opposing radially extending sleeves 8a, 8b are used.
  • End portions are formed by respective constrictions, seat rings (not shown in detail in Figure 1).
  • seat rings (not shown in detail in Figure 1).
  • balls 10a, 10b are accommodated, there being substantially two different positions of the balls 10a, 10b: in a rest position (not shown), the balls 10a, 10b seal against the respective seat ring while they are in position in a working position over the
  • Inner wall of the connecting rod 2 are lifted from the respective seat ring and pushed inwards in the direction of a longitudinal axis 14 of the tool 1. This position is shown in FIG. From inside, the sleeves 8a, 8b are acted upon by a pressurized aerosol via a longitudinal channel 12, which extends inside the tool 1 along the longitudinal axis 14.
  • the aerosol is a mixture of ambient air and
  • Coolants For its production, ambient air is sucked in by a compressor 16 and compressed and via an air flow meter 18 to a
  • Lubricant unit 22 Coolant to the blending unit 20 promoted.
  • the lubricant unit 22 has a reservoir and a pump. In the
  • Blend unit 20 the aerosol is generated, which represents air permeated by cooling lubricant.
  • the aerosol is a programmable Beaufscrien 24 to a
  • Rotary feeder 26 promoted.
  • the Beaufscrien 24 is formed by a shut-off valve and the rotary feeder 26 connects a stationary aerosol conduit 28 with a rotating aerosol conduit 30. The latter finally opens into the longitudinal channel 12, which in turn opens into the two sleeves 8a, 8b.
  • FIG. 2 shows a rolling tool 101 deviating therefrom according to a second one
  • Embodiment in a perspective view It's his
  • Tool holder (HSK) 7 the longitudinal channel 12, the sleeves 8a, 8b and the balls 10a, 10b comparable to those of the first embodiment.
  • the longitudinal channel 12 is not shown, while of the two sleeves only one sleeve 8a and of the two balls only one ball 10a are shown.
  • the two sleeves 8a are each held in the respective recess of the tool 101 via a clamping claw or via a hold-down device, of which only one hold-down device 109a is shown in FIG.
  • the two hold-downs 109a each have a radial screw connection and overlap the respective outer end face of the sleeve 8a, so that they are positively connected with a portion 105 of the tool 101.
  • the hold-downs 109a are each inserted into a recess in order to use the
  • inventive tool 101 the connecting rod 2 (see Figure 2) not to touch.
  • Figure 3 shows a third embodiment of an inventive
  • Rolling tool 201 in a perspective view. It has a section 205 which, during rolling, is at least partially moved into the smaller connecting rod eye 2 of the connecting rod 4 (cf., FIG. 1) in a translatory and rotational manner.
  • the two balls 10a, the two sleeves 8a and the two down holders 109a correspond to those of the previous embodiments and are shown on the one hand in Figure 3 above and on the other hand hidden in Figure 3 below.
  • a cleaning nozzle 232 and a quick exhaust valve 234 is provided.
  • the cleaning nozzle 232 generates an aerosol jet 236 obliquely inclined by 45 ° in two respects. This is on the one hand set at 45 ° to the feed direction 238 of the tool 201 and on the other hand rotated by 45 ° to a rotational or circulation direction 240 (see FIG , The cleaning nozzle 232 is supplied with the according to the invention in the interior of the tool 201 available aerosol.
  • This tool 201 on the one hand along the feed direction 238 in the connecting rod 2 (see Figure 1) is moved and on the other hand driven rotationally about its longitudinal axis, resulting for the ball 10 a and for a point of impact of Aerosol beam 236 in the connecting rod 2 each have a spiral movement direction.
  • the reference numeral 242a is the direction of movement of the ball 10a and with the
  • Reference numeral 244 the direction of movement of the point of impact of the aerosol beam 236 is shown.
  • the quick exhaust valve 234 is disposed inside the tool 201 and shown only symbolically in FIG. It has a valve body which adjusts itself against a spring in dependence on the rotational speed of the tool 201.
  • the quick exhaust valve 234 - at a comparatively high speed - either the
  • Figure 4 shows the third embodiment of the tool 201 according to the invention according to Figure 3 in a - partially cut - frontal view of his
  • the cleaning nozzle 232 is formed as a bore in a cap of a substantially hollow cylindrical nozzle body 248.
  • the nozzle body 248 extends radially from the longitudinal channel 12 to the outer periphery of the portion 205. This results in a radial longitudinal axis 250 of the nozzle body 248.
  • the bore or cleaning nozzle 232 and thus the aerosol jet 236 emerging therefrom Angled in two ways by 45 °, in Figure 4, only the bend with respect to the direction of rotation 240 can be seen. By this bending also results in a drawn bend of 45 ° relative to the radially extending
  • Longitudinal axis 250 of the nozzle body 248 extends in the interior of the nozzle body 248, a radial channel 252, via which the bore 232 is supplied with aerosol from the longitudinal channel 12.
  • the tool 201 is first accelerated to approximately 5,000 rpm and (according to the feed direction 238 shown in FIG. 3) in FIG
  • Eilvorhub in the immediate vicinity of the connecting rod 2 moves. Then takes place (according to feed direction 238) a working feed, in which - with a pressure of approx. 50 to 60 bar - cleaned and rolled at the same time.
  • the shut-off valve 234 opens at approximately 2000 rpm. The pressure and thus the radial forces of the balls 10a, 10b are rapidly reduced and the tool 201 (opposite the feed direction 238) is released in an emergency return stroke
  • Connecting rod eye 2 (see Figure 1) withdrawn. Then, a further connecting rod 4 (see Figure 1) can be moved to the tool 201.
  • the rolling tool has at least one rolling body, which is received in the rotatably driven rolling tool, and can be taken along by this on a circumferential path along the inner circumferential surface.
  • the at least one rolling body is inserted into a radial recess of the rolling tool and can be acted upon along the radial recess from the inside to the outside with a pressurized fluid.
  • the fluid is an aerosol.
  • the aerosol is a gas mixed fluid and is used for hydrostatic storage and lubrication.

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Abstract

Offenbart ist ein Walzwerkzeug, das zur Bearbeitung - insbesondere zum Glattwalzen - einer Innenmantelfläche einer zylinderförmigen Ausnehmungdient. Dazu hat das Walzwerkzeug zumindest ein Wälzkörper, der in dem rotatorisch antreibbaren Walzwerkzeug aufgenommen ist, und von diesem auf einer umlaufenden Bahn entlang der Innenmantelfläche mitgenommen werden kann. Dabei ist der zumindest eine Wälzkörper in eine radiale Ausnehmung des Walzwerkzeugs eingesetzt und kann entlang der radialen Ausnehmung von innen nach Außen mit einem unter Druck stehenden Fluid beaufschlagt werden. Erfindungsgemäß ist das Fluid ein Aerosol. Das Aerosol ist ein mit Gas vermischtes Fluid und dient zur hydrostatischen Lagerung und zur Schmierung. Dabei ist die Menge an benötigtem Fluid - gemäß einer Mindermengenschmierung (MMS) - gegenüber dem Stand der Technik verringert.

Description

Walzwerkzeug
Beschreibung Die Erfindung betrifft ein Walzwerkzeug gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zum Walzen.
Es sind Walzwerkzeuge für zylindrische Ausnehmungen - wie z.B. einem Auge eines Pleuels - bekannt, bei denen Wälzkörper mit nach außen gerichteter Anpresskraft auf der inneren Mantelfläche der Ausnehmung abwälzen.
In der Patentschrift EP 1 275 472 B1 ist ein derartiges Walzwerkzeug offenbart, bei der Kugeln mit einer Flüssigkeit an eine zu walzenden Oberfläche gepresst werden. Dabei ist für die Kugeln jeweils ein hydrostatisches Lager vorgesehen, das mit der Flüssigkeit versorgt wird.
Nachteilig an derartigen Walzwerkzeugen ist die erhebliche Leckage und der entsprechende Fluid- bzw. Emulsionsverlust. Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Walzwerkzeug zu schaffen, deren Fluid- bzw. Emulsionsverlust verringert ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Walzwerkzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Verfahren zum Walzen mit den Merkmalen des Patentanspruchs 16.
Das erfindungsgemäße Walzwerkzeug dient zur Bearbeitung - insbesondere zum Glattwalzen - einer Innenmantelfläche einer zylinderförmigen Ausnehmung. Dazu dient zumindest ein Wälzkörper, der in dem rotatorisch antreibbaren Walzwerkzeug aufgenommen ist, und von diesem auf einer umlaufenden Bahn entlang der
Innenmantelfläche mitgenommen werden kann. Dabei ist der zumindest eine
Wälzkörper in eine radiale Ausnehmung des Werkzeugs eingesetzt und kann entlang der radialen Ausnehmung von innen nach Außen mit einem unter Druck stehenden Fluid beaufschlagt werden. Erfindungsgemäß ist das Fluid ein Aerosol. Das Aerosol ist ein mit Gas vermischtes Fluid und dient zur hydrostatischen Lagerung und zur
Schmierung. Dabei ist die Menge an benötigtem Fluid - gemäß einer
Mindermengenschmierung - gegenüber dem Stand der Technik verringert.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben.
Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist das Aerosol ein mit Luft versetztes Kühlschmiermittel. Die Luft kann kostengünstig aus der Umgebung entnommen werden. Das Kühlschmiermittel schmiert und kann dabei Wärme abführen.
Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist der zumindest eine Wälzkörper eine Kugel. Die umlaufende Bahn, auf der sich die zumindest eine Kugel entlang der Innenmantelfläche der zylinderförmigen Ausnehmung bewegt, ist dann wendeiförmig. Damit können verschieden lange zylindrische Ausnehmungen gewalzt werden.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Walzwerkzeugs hat dabei jede radiale Ausnehmung einen Sitzring, der mit der in die radiale Ausnehmung eingesetzten Kugel ein Ventil für das Aerosol bildet, wobei das Ventil bei Anlage der Kugel an der zylinderförmigen Ausnehmung geöffnet ist. Damit sind die radialen
Ausnehmungen bei nicht belasteten Kugeln geschlossen, so dass kein Aerosol entweicht. Damit ist der Bedarf weiter gesenkt. Zur gleichmäßigen Kraftverteilung zwischen dem Werkzeug und der zylindrischen
Ausnehmung wird es besonders bevorzugt, wenn zwei oder drei radiale Ausnehmungen mit entsprechend zwei oder drei Kugeln gleichmäßig am Umfang des Werkzeugs verteilt sind. Bei einem besonders bevorzugten Anwendungsfall wird das Walzwerkzeug für ein
Pleuelauge genutzt.
Die radiale Ausnehmung und der Sitzring können an einer Hülse gebildet sein. Dabei kann die Hülse in das Werkzeug eingeklebt sein.
Oder die Hülse ist in das Werkzeug eingesetzt und von einem geschraubten Niederhalter - z.B. von einer Spannpratze - im Werkzeug gehalten. So kann die Hülse mit der Kugel einfach gewechselt werden.
Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung hat das Werkzeug eine an seinem Außenumfang angeordnete nach außen gerichtete mit Aerosol versorgbare
Reinigungsdüse. Damit kann die zylinderförmigen Ausnehmung nach Ihrer Erzeugung bzw. Fertigung in einem ersten Schritt mit dem erfindungsgemäßen Werkzeug auch gereinigt (insbesondere von Spänen befreit) werden. Als Reinigungsmittel und insbesondere zum abspülen dient das erfindungsgemäß im Werkzeug zur Verfügung stehende Aerosol, dessen Druck die Reinigung erleichtert.
Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Reinigungsdüse in Dreh bzw. Umlaufrichtung des Werkzeugs (z.B. um 90 Grad) abgewinkelt bzw. versetzt am Außenumfang des Werkzeugs vor dem zumindest einen Wälzkörper angeordnet. Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Reinigungsdüse gegen die Umlaufrichtung des Werkzeugs angestellt. Der Anstellwinkel beträgt z.B. 45 Grad.
Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Reinigungsdüse gegen eine lineare Vorschubrichtung des Werkzeugs angestellt. Der Anstellwinkel beträgt z.B. 45 Grad.
Mit den drei zuletzt genannten Ausführungsbeispielen - insbesondere auch in einer Kombination - ergibt sich ein Voreilen des reinigenden Aerosolstrahls vor dem Wälzkörper, so dass Bereiche der zylinderförmigen Ausnehmung zunächst gereinigt (insbesondere von Spänen befreit) und direkt danach im gleichen Arbeitsgang vom Wälzkörper beaufschlagt werden. Die Reinigungsdüse ist bei einem Ausführungsbeispiel mit zwei Wälzkörpern, die an entgegen gesetzten Außenumfangsabschnitten des Werkzeugs angeordnet sind, um 90 Grad zu bei den Wälzkörpern abgewinkelt bzw. versetzt. Somit ist die
Reinigungsdüse zwischen den beiden Wälzkörpern am Außenumfang des Werkzeugs angeordnet.
Die Reinigungsdüse kann als Bohrung in einem Düsenkörper gebildet sein, der sich etwa radial von einem Längskanal zum Außenumfang des Werkzeugs erstreckt. Dabei verbindet ein im Innern des Düsenköpers angeordneter radialer Kanal den Längskanal mit der Bohrung. Der Düsenkörper kann in das Werkzeug eingeklebt sein.
Der Düsenkörper und der oder die Wälzkörper können in einer gemeinsamen Schnittebene des Werkzeugs angeordnet sein. Dann ergibt sich am Längskanal eine zentrale Stelle, von der aus das Aerosol radial in verschiedene Richtungen verteilt wird.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung hat das erfindungsgemäße Werkzeug ein Schnellentlüftventil, über das die Aerosolbeaufschlagung des oder der Wälzkörper entweder zuschaltbar oder abschaltbar ist, wobei im letzteren Fall über das
Schnellentlüftventil auch die Aerosolbeaufschlagung des oder der Wälzkörper entspannt werden kann.
Dabei wird es bei einem Werkzeug mit Reinigungsdüse bevorzugt, wenn über das Schnellentlüftventil auch die die Aerosolbeaufschlagung der Reinigungsdüse zu- und abgeschaltet werden kann.
Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung wird das Schnellentlüftventil über eine fliehkraftabhängige Schaltung in Abhängigkeit einer Drehzahl des Werkzeugs geschaltet. Die Schaltdrehzahl kann z. B. 3000 U/min betragen, so dass bei einer Drehzahl des Werkzeugs > 3000 U/min die Aerosolbeaufschlagung der Wälzkörper und ggf. der Reinigungsdüse zugeschaltet ist, während sie bei einer Drehzahl < 3000 U/min abgeschaltet ist. Die Schaltdrehzahl kann auch bei einer Erhöhung der Drehzahl anders als bei einer Verringerung der Drehzahl sein (Hysterese). Durch die Abschaltung wird auch die Aerosolbeaufschlagung des oder der Wälzkörper und ggf. der Reinigungsdüse entspannt.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Walzen einer zylinderförmigen
Ausnehmung mit einem oben beschriebenen Walzwerkzeug hat die Schritte:
- Hereinfahren der zumindest einen Kugeln in die zylinderförmige Ausnehmung durch eine Linearbewegung des Walzwerkzeugs mit einer ersten Drehzahl des
Walzwerkzeugs und mit einem ersten Druck des Aerosols und Abheben der zumindest einen Kugel vom Sitzring;
- Glattwalzen bzw. rollieren der zylinderförmigen Ausnehmung mit einer Arbeitdrehzahl mit gleichzeitiger Linearbewegung des Walzwerkzeugs und mit einem Arbeitsdruck - z.B. 55 bar - des Aerosols, wobei die Arbeitsdrehzahl höher ist als die erste Drehzahl, und wobei der Arbeitsdruck höher ist als der erste Druck; und
- Herausfahren der zumindest einen Kugeln aus der zylinderförmigen Ausnehmung durch eine Linearbewegung mit der Arbeitsdrehzahl des Walzwerkzeugs und mit dem
Arbeitsdruck des Aerosols.
Das Hereinfahren und das Herausfahren können durch Linearbewegung der zylindrischen Ausnehmung relativ zum Werkzeug oder durch Linearbewegung des Werkzeugs relativ zur zylindrischen Ausnehmung erfolgen. Die erstgenannte
Möglichkeit bietet dabei den Vorteil, dass weitere Werkzeuge zusammen mit dem erfindungsgemäßen Walzwerkzeug in einer Inversmaschine gruppiert werden können, und ein Werkstück, das die zylindrische Ausnehmung aufweist, von einer
Bearbeitungsstation zur anderen Bearbeitungsstation bewegt werden kann.
Im Betrieb des erfindungsgemäßen Werkzeugs mit Reinigungsdüse wird es bevorzugt, wenn die Reinigungsdüse vor dem Rollieren eingeschaltet wird. Dann steht beim Rollieren sofort hochwirksames Aerosol zur Verfügung. Im Folgenden werden anhand der Figuren verschiedene Ausführungsbeispiele der
Erfindung detailliert beschrieben. Es zeigen: Figur 1 eine Walzmaschine mit einem ersten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Walzwerkzeugs teils im seitlichen Schnitt und teils in einer schematischen Darstellung; Figur 2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Walzwerkzeugs in einer perspektivischen Ansicht;
Figur 3 ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Walzwerkzeugs in einer perspektivischen Ansicht; und
Figur 4 das dritte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Walzwerkzeugs in einer teils geschnittenen Ansicht.
Figur 1 zeigt eine Walzmaschine teils im seitlichen Schnitt und teils in einer schematischen Darstellung. Die Walzmaschine hat ein Walzwerkzeug 1 , das rotatorisch gegenüber einem ortsfesten Gehäuse 3 angetrieben werden kann.
Ein Abschnitt 5 des Werkzeugs 1 ist abschnittsweise in ein Pleuelauge 2 eines Pleuels 4 eingeführt. Das Pleuel 4 ist an einer Aufnahme 6 befestigt und kann darüber translatorisch gegenüber dem Werkzeug 1 (gemäß dem Doppelpfeil) verfahren werden.
Der Abschnitt 5 des Werkzeugs 1 , der in das Pleuelauge 2 eingeführt wird, ist im Wesentlichen zylindrisch. In den Abschnitt 5 sind zwei einander gegenüberliegende sich radial erstreckende Hülsen 8a, 8b eingesetzt. An deren radialen äußeren
Endabschnitten sind durch jeweilige Verengungen Sitzringe gebildet (in Figur 1 nicht näher gezeigt). Weitgehend im Innern der Hülsen 8a, 8b sind Kugeln 10a, 10b aufgenommen, wobei es im Wesentlichen zwei unterschiedliche Positionen der Kugeln 10a, 10b gibt: in einer (nicht gezeigten) Ruheposition liegen die Kugeln 10a, 10b dichtend am jeweiligen Sitzring an, während sie in einer Arbeitsposition über die
Innenwandung des Pleuelauges 2 vom jeweiligen Sitzring abgehoben und nach innen in Richtung zu einer Längsachse 14 des Werkzeugs 1 gedrängt sind. Diese Position ist in Figur 1 gezeigt. Von innen werden die Hülsen 8a, 8b über einen Längskanal 12, der sich im Innern des Werkzeugs 1 entlang der Längsachse 14 erstreckt, mit unter Druck stehendem Aerosol beaufschlagt. Das Aerosol ist eine Mischung aus Umgebungsluft und
Kühlschmiermittel. Zu dessen Herstellung wird Umgebungsluft von einem Kompressor 16 angesaugt und verdichtet und über ein Luftmengenmessgerät 18 zu einer
Aufmischungseinheit 20 gefördert. Parallel zur Umgebungsluft wird von einem
Schmierstoff-Aggregat 22 Kühlschmiermittel zur Aufmischungseinheit 20 gefördert. Das Schmierstoff-Aggregat 22 hat einen Behälter und eine Pumpe. In der
Aufmischungseinheit 20 wird das Aerosol erzeugt, das von Kühlschmiermittel durchsetzte Luft darstellt.
Das Aerosol wird über eine programmierbare Beaufschaltung 24 zu einer
Drehzuführung 26 gefördert. Die Beaufschaltung 24 ist von einem Absperrventil gebildet und die Drehzuführung 26 verbindet eine ortsfeste Aerosol-Leitung 28 mit einer drehenden Aerosol-Leitung 30. Letztere mündet schließlich in den Längskanal 12, der wiederum in die beiden Hülsen 8a, 8b mündet.
Beim sogenannten Kugelrollieren des Pleuelauges 2 wird die Beaufschaltung 24 geöffnet, so dass das Aerosol z. B. mit einem Druck von 55 bar die Kugeln 10a, 10b mit einer Kraft von jeweils ca. 150 Nm radial nach außen drängt. Da die Kugeln 10a, 10b durch Anlage am Pleuelauge 2 von ihrem jeweiligen Sitzring abgehoben werden, entsteht jeweils ein Ringspalt, durch den ebenfalls Aerosol in die Bearbeitungszone dringt. Durch die Rotation eines Antriebs, die über eine Werkzeugaufnahme (HSK) 7 an das Werkzeug 1 übertragen wird, und durch den gleichzeitig erfolgenden
Linearvorschub des Pleuels 4 über die Aufnahme 6 rollen die Kugeln 10a, 10b mit vergleichsweise hoher Anpresskraft auf wendeiförmigen Bahnen durch das Pleuelauge 2 und walzen dieses glatt.
Beim ersten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 sind die beiden Hülsen 8a, 8b in entsprechende radiale Bohrungen des Werkzeugs 1 eingesetzt und darin verklebt. Figur 2 zeigt davon abweichend ein Walzwerkzeug 101 gemäß einem zweiten
Ausführungsbeispiel in einer perspektivischen Ansicht. Dabei sind dessen
Werkzeugaufnahme (HSK) 7, der Längskanal 12, die Hülsen 8a, 8b und die Kugeln 10a, 10b mit denen des ersten Ausführungsbeispiels vergleichbar. In Figur 2 ist der Längskanal 12 nicht gezeigt, während von den beiden Hülsen nur eine Hülse 8a und von den beiden Kugeln nur eine Kugel 10a gezeigt sind. Abweichend vom ersten Ausführungsbeispiel sind die beiden Hülsen 8a jeweils über eine Spannpratze bzw. über einen Niederhalter, von denen in Figur 2 nur ein Niederhalter 109a gezeigt ist, in der jeweiligen Ausnehmung des Werkzeugs 101 gehalten. Die beiden Niederhalter 109a haben jeweils eine radiale Verschraubung und überlappen die jeweilige äußere Stirnseite der Hülse 8a, so dass diese formschlüssig fest mit einem Abschnitt 105 des Werkzeugs 101 verbunden sind. Dabei sind die Niederhalter 109a jeweils in eine Vertiefung eingesetzt, um im Einsatz des
erfindungsgemäßen Werkzeugs 101 das Pleuelauge 2 (vgl. Figur 2) nicht zu berühren.
Figur 3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Walzwerkzeugs 201 in einer perspektivischen Ansicht. Es hat einen Abschnitt 205, der beim Rollieren zumindest abschnittsweise in das kleinere Pleuelauge 2 des Pleuels 4 (vgl. Figur 1 ) translatorisch und rotatorisch hineinbewegt wird. Die beiden Kugeln 10a, die beiden Hülsen 8a und die beiden Niederhalter 109a entsprechen denjenigen der vorhergegangenen Ausführungsbeispiele und sind einerseits in Figur 3 oben dargestellt und andererseits in Figur 3 unten verdeckt.
Ergänzend zu den vorhergehenden Ausführungsbeispielen sind am dritten
Ausführungsbeispiel eine Reinigungsdüse 232 und ein Schnellentlüftventil 234 vorgesehen. Die Reinigungsdüse 232 erzeugt einen in 2-facher Hinsicht um 45° schrägen Aerosolstrahl 236. Dieser ist einerseits um 45° zur Vorschubrichtung 238 des Werkzeugs 201 angestellt und andererseits um 45° zu einer Dreh- bzw. Umlaufrichtung 240 (vgl. Figur 4) angestellt. Die Reinigungsdüse 232 wird mit dem erfindungsgemäß im Innern des Werkzeugs 201 zur Verfügung stehenden Aerosol versorgt. Wenn im Betrieb des dritten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Werkzeugs 201 dieses einerseits entlang der Vorschubrichtung 238 in das Pleuelauge 2 (vgl. Figur 1 ) hineinbewegt wird und andererseits um seine Längsachse rotatorisch angetrieben wird, ergeben sich für die Kugel 10a und für eine Auftreffstelle des Aerosolstrahls 236 im Pleuelauge 2 jeweils eine spiralförmige Bewegungsrichtung. Mit dem Bezugszeichen 242a ist die Bewegungsrichtung der Kugel 10a und mit dem
Bezugszeichen 244 die Bewegungsrichtung der Auftreffstelle des Aerosolstrahls 236 dargestellt.
Das Schnellentlüftventil 234 ist im Innern des Werkzeugs 201 angeordnet und in Figur 3 nur symbolisch dargestellt. Es hat einen Ventilkörper, der sich in Abhängigkeit von der Drehzahl des Werkzeugs 201 gegen eine Feder einstellt. Damit kann das Schnellentlüftventil 234 - bei vergleichsweise hoher Drehzahl - entweder die
Aerosolversorgung der beiden Kugeln 10a und der Reinigungsdüse 232 zuschalten oder - bei vergleichsweise niedrigen Drehzahlen und bei Stillstand - die
Aerosolversorgung abschalten und gleichzeitig die Aerosol führenden Kanäle im Innern des Abschnitts 205 schnell entlasten. Dies geschieht durch Öffnungen 246.
Figur 4 zeigt das dritte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Werkzeugs 201 gemäß Figur 3 in einer - teils geschnittenen - stirnseitigen Ansicht seines
Abschnitts 205. Dabei ist zu erkennen, dass die Reinigungsdüse 232 als Bohrung in einer Abschlusskappe eines im Wesentlichen hohlzylindrischen Düsenkörpers 248 ausgebildet ist. Der Düsenkörper 248 erstreckt sich radial vom Längskanal 12 zum Außenumfang des Abschnitts 205. Damit ergibt sich eine radiale Längsachse 250 des Düsenkörpers 248. Wie mit Bezug zu Figur 3 beschrieben, sind die Bohrung bzw. die Reinigungsdüse 232 und damit der aus ihr heraustretende Aerosolstrahl 236 in 2-facher Hinsicht um 45° abgewinkelt, wobei in Figur 4 nur die Abwinklung mit Bezug zur Umlaufrichtung 240 zu erkennen ist. Durch diese Abwinklung ergibt sich auch eine eingezeichnete Abwinklung von 45° gegenüber der sich radial erstreckenden
Längsachse 250 des Düsenkörpers 248. Ebenfalls entlang der Längsachse 250 erstreckt sich im Inneren des Düsenkörpers 248 ein radialer Kanal 252, über den die Bohrung 232 mit Aerosol aus dem Längskanal 12 versorgt wird. Bei einer Betriebsart wird zunächst das Werkzeug 201 auf ca. 5000 U/min beschleunigt und (gemäß der in Figur 3 dargestellten Vorschubrichtung 238) im
Eilvorhub in unmittelbare Nähe des Pleuelauges 2 (vgl. Figur 1 ) bewegt. Dann erfolgt (gemäß Vorschubrichtung 238) ein Arbeitsvorschub, bei dem - mit einem Druck von ca. 50 bis 60 bar - gleichzeitig gereinigt und rolliert wird. Daraufhin erfolgt eine Abschaltung des Drehantriebs, und bei ca. 2000 U/min öffnet das Schnellentlüftventil 234. Der Druck und damit die Radialkräfte der Kugeln 10a, 10b werden schnell abgebaut und in einem Eilrückhub wird das Werkzeug 201 (entgegen Vorschubrichtung 238) aus dem
Pleuelauge 2 (vgl. Figur 1 ) zurückgezogen. Dann kann ein weiteres Pleuel 4 (vgl. Figur 1 ) zum Werkzeug 201 bewegt werden.
Bei einer anderen Betriebsart wird zunächst - mit ca. 6 bis 8 bar - bei einem schnellen Vorschub (gemäß Vorschubrichtung 238) durch das Pleuelauge 2 (vgl. Figur 1 ) nur die Reinigungsdüse 232 betrieben. Dann wird die Drehzahl erhöht und das
Schnellentlüftventil 234 schließt. Bei einem daran anschließenden Arbeitsrückhub wird - mit ca. 50 bis 60 bar - rolliert. In dieser Betriebsart kann das Abwinklung der
Reinigungsdüse 232 und das Vorlaufen der Auftreffstelle des Aerosolstrahls 236 entfallen.
Offenbart ist ein Walzwerkzeug, das zur Bearbeitung - insbesondere zum
Glattwalzen - einer Innenmantelfläche einer zylinderförmigen Ausnehmung dient. Dazu hat das Walzwerkzeug zumindest ein Wälzkörper, der in dem rotatorisch antreibbaren Walzwerkzeug aufgenommen ist, und von diesem auf einer umlaufenden Bahn entlang der Innenmantelfläche mitgenommen werden kann. Dabei ist der zumindest eine Wälzkörper in eine radiale Ausnehmung des Walzwerkzeugs eingesetzt und kann entlang der radialen Ausnehmung von innen nach Außen mit einem unter Druck stehenden Fluid beaufschlagt werden. Erfindungsgemäß ist das Fluid ein Aerosol. Das Aerosol ist ein mit Gas vermischtes Fluid und dient zur hydrostatischen Lagerung und zur Schmierung. Dabei ist die Menge an benötigtem Fluid - gemäß einer
Mindermengenschmierung (MMS) - gegenüber dem Stand der Technik verringert. Bezugszeichenliste
1 ; 101 ; 201 Walzwerkzeug
2 Pleuelauge
3 Gehäuse
4 Pleuel
5; 105; 205 Abschnitt
6 Aufnahme
7 Werkzeugaufnahme
8a, 8b Hülse
10a, 10b Kugel
12 Längskanal
14 Längsachse
16 Kompressor
18 Luftmengenmessgerät
20 Aufmischungseinheit
22 Schm ierstoff-Aggregat
24 Beaufschaltung
26 Drehzuführung
28, 30 Aerosol-Leitung
109a Niederhalter
232 Reinigungsdüse
234 Schnellentlüftventil
236 Aerosolstrahl
238 Vorschubrichtung
240 Umlaufrichtung
242a Bewegungsrichtung
244 Bewegungsrichtung
246 Öffnung
248 Düsenkörper
250 Längsachse
252 radialer Kanal

Claims

Patentansprüche
1 . Rotierbares Walzwerkzeug (1 ; 101 ; 201 ) zur Bearbeitung einer zylinderförmigen Ausnehmung mit zumindest einem Wälzkörper (10a, 10b), der in dem Walzwerkzeug (1 ; 101 ; 201 ) aufgenommen ist und von diesem mitnehmbar ist, wobei der zumindest eine Wälzkörper (10a, 10b) in eine radiale Ausnehmung des
Walzwerkzeugs (1 ; 101 ; 201 ) eingesetzt ist und entlang der Ausnehmung nach Außen mit einem unter Druck stehenden Fluid beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid ein Aerosol ist.
2. Walzwerkzeug nach Anspruch 1 , wobei der zumindest eine Wälzkörper eine Kugel (10a, 10b) ist.
3. Walzwerkzeug nach Anspruch 2, wobei jede radiale Ausnehmung einen
Sitzring hat, der mit der Kugel (10a, 10b) ein Ventil für das Aerosol bildet, wobei das Ventil bei Anlage der Kugel (10a, 10b) an der zylinderförmigen Ausnehmung geöffnet ist.
4. Walzwerkzeug nach Anspruch 2 oder 3, wobei zwei oder drei radiale
Ausnehmungen mit entsprechend zwei oder drei Kugeln (10a, 10b) gleichmäßig am Umfang des Walzwerkzeugs (1 ; 101 ; 201 ) verteilt sind.
5. Walzwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zylinderförmige Ausnehmung ein Pleuelauge (2) ist.
6. Walzwerkzug nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die radiale Ausnehmung und der Sitzring an einer Hülse (8a, 8b) gebildet sind.
7. Walzwerkzeug nach Anspruch 6, wobei die Hülse (8a, 8b) in das
Walzwerkzeug (1 ; 101 ; 201 ) eingesetzt und von einem geschraubten
Niederhalter (109a) im Walzwerkzeug (1 ; 101 ; 201 ) gehalten ist.
8. Walzwerkzeug nach einen der vorhergehenden Ansprüche mit einer am Umfang angeordneten mit Aerosol versorgbaren Reinigungsdüse (232).
9. Walzwerkzeug nach Anspruch 8, wobei die Reinigungsdüse (232) gegen eine Umlaufrichtung (240) des Walzwerkzeugs (1 ; 101 ; 201 ) angestellt ist.
10. Walzwerkzeug nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Reinigungsdüse (232) gegen eine Vorschubrichtung (238) des Walzwerkzeugs (1 ; 101 ; 201 ) angestellt ist.
1 1 . Walzwerkzeug nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die
Reinigungsdüse (232) als Bohrung in einem Düsenkörper (248) gebildet ist, der sich etwa radial von einem Längskanal (12) zum Umfang erstreckt, und wobei ein im Innern des Düsenköpers (248) angeordneter radialer Kanal (252) den Längskanal (12) mit der Bohrung verbindet.
12. Walzwerkzeug zumindest nach den Ansprüchen 6 und 1 1 , wobei der Düsenkörper (248) und der zumindest eine Wälzkörper (10a, 10b) in einer Ebene angeordnet sind.
13. Walzwerkzeug nach einen der vorhergehenden Ansprüche mit einem
Schnellentlüftventil (234), über das die Aerosolbeaufschlagung des zumindest einen Wälzkörpers (10a, 10b) zuschaltbar und abschaltbar ist, und wobei über das
Schnellentlüftventil (234) die Aerosolbeaufschlagung des Wälzkörpers (10a, 10b) entspannbar ist.
14. Walzwerkzeug nach einem der Ansprüche 8 bis 12 und nach Anspruch 14, wobei über das Schnellentlüftventil (234) die Aerosolbeaufschlagung der
Reinigungsdüse (232) zuschaltbar und abschaltbar ist.
15. Walzwerkzeug nach Anspruch 13 oder 14, wobei das
Schnellentlüftventil (234) in Abhängigkeit einer Drehzahl des Walzwerkzeugs (1 ; 101 ; 201 ) schaltbar ist.
16. Verfahren zum Walzen einer zylinderförmigen Ausnehmung mit einem Walzwerkzeug (1 ; 101 ; 201 ) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 16 mit den Schritten:
- Hereinfahren der zumindest einen Kugel (10a, 10b) in die zylinderförmige
Ausnehmung durch eine Linearbewegung des Walzwerkzeugs (1 ; 101 ; 201 ) mit einer ersten Drehzahl des Walzwerkzeugs (1 ; 101 ; 201 ) und mit einem ersten Druck des Aerosols und Abheben der zumindest einen Kugel (10a, 10b) vom Sitzring;
- Glattwalzen der zylinderförmigen Ausnehmung mit einer Arbeitsdrehzahl mit gleichzeitiger Linearbewegung des Walzwerkzeugs (1 ; 101 ; 201 ) und mit einem Arbeitsdruck des Aerosols, wobei die Arbeitsdrehzahl höher ist als die erste Drehzahl, und wobei der Arbeitsdruck höher ist als der erste Druck; und
- Herausfahren der zumindest einen Kugel (10a, 10b) aus der zylinderförmigen Ausnehmung durch eine Linearbewegung mit der Arbeitsdrehzahl des
Walzwerkzeugs (1 ; 101 ; 201 ) und mit dem Arbeitsdruck des Aerosols.
17. Verfahren nach Patentanspruch 16, wobei das Hereinfahren und das
Herausfahren durch Linearbewegung der zylindrischen Ausnehmung relativ zum Walzwerkzeug (1 ; 101 ; 201 ) erfolgt, oder wobei das Hereinfahren und das
Herausfahren durch Linearbewegung des Walzwerkzeugs (1 ; 101 ; 201 ) relativ zur zylindrischen Ausnehmung erfolgt.
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