DE102011050662A1

DE102011050662A1 - Walzmaschine

Info

Publication number: DE102011050662A1
Application number: DE102011050662A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Römpp; Siegfried Gruhler
Original assignee: Mauser Werke Oberndorf Maschinenbau GmbH
Current assignee: Mauser Werke Oberndorf Maschinenbau GmbH
Priority date: 2011-02-10
Filing date: 2011-05-26
Publication date: 2012-08-16
Anticipated expiration: 2031-05-27
Also published as: DE102011050662B4; US9616546B2; KR101643673B1; JP5670585B2; BR112013020278A2; JP2014504962A; CN103442848B; EP2673116A1; KR20160032280A; PL2673116T3; ES2523293T3; WO2012107582A1; CN103442848A; EP2673116B1; US20130340222A1; KR20140002747A; MX2013009073A

Abstract

Offenbart ist eine Walzmaschine, die zur Bearbeitung — insbesondere zum Glattwalzen — einer Innenmantelfläche einer zylinderförmigen Ausnehmung dient. Dazu hat die Walzmaschine zumindest ein Wälzkörper, der in einem 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

Die Erfindung betrifft eine Walzmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zum Walzen.
Es sind Walzmaschinen 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 eine derartige Walzmaschine 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 Walzmaschinen ist die erhebliche Leckage und der entsprechende Fluid- bzw. Emulsionsverlust.
Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Walzmaschine zu schaffen, deren Fluid- bzw. Emulsionsverlust verringert ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Walzmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Verfahren zum Walzen mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9.
Die erfindungsgemäße Walzmaschine dient zur Bearbeitung – insbesondere zum Glattwalzen – einer Innenmantelfläche einer zylinderförmigen Ausnehmung. Dazu dient zumindest ein Wälzkörper, der in einem 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 wendelförmig. Damit können verschieden lange zylindrische Ausnehmungen gewalzt werden.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Walzmaschine 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 die Walzmaschine 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.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Walzen einer zylinderförmigen Ausnehmung mit einer oben beschriebenen Walzmaschine 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 Maschinen zusammen mit der erfindungsgemäßen Walzmaschine in einer Inversmaschine gruppiert werden können, und ein Werkstück, das die zylindrische Ausnehmung aufweist, von einer Maschine zur andere Maschine bzw. von einer Bearbeitungsstation zu anderen Bearbeitungsstation bewegt werden kann.
Im Folgenden werden anhand der Figuren verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung detailliert beschrieben. Es zeigen:
1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Walzmaschine teils im seitlichen Schnitt und teils in einer schematischen Darstellung; und
2 ein Werkzeug eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Walzmaschine in einer perspektivischen Ansicht.
1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen 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 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 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 wendelförmigen Bahnen durch das Pleuelauge 2 und walzen dieses glatt.
Beim ersten Ausführungsbeispiel gemäß 1 sind die beiden Hülsen 8a, 8b in entsprechende radiale Bohrungen des Werkzeugs 1 eingesetzt und darin verklebt. 2 zeigt davon abweichend ein Werkzeug 101 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Walzmaschine 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 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 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 dem 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. 2) nicht zu berühren.
Offenbart ist eine Walzmaschine, die zur Bearbeitung – insbesondere zum Glattwalzen – einer Innenmantelfläche einer zylinderförmigen Ausnehmung dient. Dazu hat die Walzmaschine zumindest ein Wälzkörper, der in einem 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: Werkzeug
2: Pleuelauge
3: Gehäuse
4: Pleuel
5; 105: Abschnitt
6: Aufnahme
7: Werkzeugaufnahme
8a, 8b: Hülse
10a, 10b: Kugel
12: Längskanal
14: Längsachse
16: Kompressor
18: Luftmengenmessgerät
20: Aufmischungseinheit
22: Schmierstoff-Aggregat
24: Beaufschaltung
26: Drehzuführung
28, 30: Aerosol-Leitung
109a: Niederhalter

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 1275472 B1 [0003]

Claims

Walzmaschine zur Bearbeitung einer zylinderförmigen Ausnehmung mit zumindest einem Wälzkörper (10a, 10b), der in einem rotierbaren Walzwerkzeug (1; 101) aufgenommen ist und von diesem mitnehmbar ist, wobei der zumindest eine Wälzkörper in eine radiale Ausnehmung des Walzwerkzeugs eingesetzt ist und entlang der Ausnehmung nach Außen mit einem unter Druck stehenden Fluid beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid ein Aerosol ist.
Walzmaschine nach Anspruch 1, wobei der zumindest eine Wälzkörper eine Kugel (10a, 10b) ist.
Walzmaschine 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.
Walzmaschine 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) verteilt sind.
Walzmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zylinderförmige Ausnehmung ein Pleuelauge (2) ist.
Walzmaschine nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die radiale Ausnehmung und der Sitzring an einer Hülse (8a, 8b) gebildet sind.
Walzmaschine nach Anspruch 6, wobei die Hülse (8a, 8b) in das Walzwerkzeug (1; 101) eingeklebt ist.
Walzmaschine nach Anspruch 6, wobei die Hülse (8a, 8b) in das Walzwerkzeug (1; 101) eingesetzt und von einem geschraubten Niederhalter (109a) im Walzwerkzeug (1; 101) gehalten ist.
Verfahren zum Walzen einer zylinderförmigen Ausnehmung mit einer Walzmaschine gemäß einem der Ansprüche 3 bis 8 mit den Schritten: – Hereinfahren der zumindest einen Kugel (10a, 10b) in die zylinderförmige Ausnehmung durch eine Linearbewegung des Walzwerkzeugs (1; 101) mit einer ersten Drehzahl des Walzwerkzeugs (1; 101) 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) 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) und mit dem Arbeitsdruck des Aerosols.
Verfahren nach Patentanspruch 9, wobei das Hereinfahren und das Herausfahren durch Linearbewegung der zylindrischen Ausnehmung relativ zum Walzwerkzeug (1; 101) erfolgt, oder wobei das Hereinfahren und das Herausfahren durch Linearbewegung des Walzwerkzeugs (1; 101) relativ zur zylindrischen Ausnehmung erfolgt.