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PATENTANSPRÜCHE
1. Werkzeug zum Bearbeiten von Bohrungen (8) durch spanloses Verformen, mit einem mindestens ein Formelement (7, 7a, 7b, 7c, 7d, 10, 11 ) tragenden Kopf ( 1), der an einem Zapfen (4 > eines Halters (5) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopf (1) am Zapfen (4) um eine zur Achse (L-L) des Halters (5) geneigte Achse (0-0) drehbar ist und dass die Arbeitsfläche jedes Formelementes (7, 7a, 7b, 7c, 7d, 10, 11 ) an einer gedachten kugelförmigen Umhüllung des Kopfes (1) liegt.
2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Formelemente an der Oberfläche des Kopfes (1) angeordnete Vorsprünge (7) sind (Fig. 1).
3. Werkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Vorsprünge (7) zu den Breitengraden der gedachten kugelförmigen Umhüllung in einem Winkel erstrekken.
4. Werkzeug nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Vorsprünge in zueinander parallelen Ebenen erstrecken.
5. Werkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Vorsprünge (7) entlang einer Schraubenlinie erstrecken (Fig. 3).
6. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Formelemente unnachgiebig mit dem Kopf (1) verbundene Vorsprünge (7a, 7b, 7c) sind (Fig. 4).
7. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Formelemente nachgiebig mit dem Kopf (1) verbundene Vorsprünge (7d) sind (Fig. 4).
8. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsfläche des Formelementes eine glatte Kugelzone (10) an der Oberfläche des Kopfes (1) ist (Fig. 2).
9. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopf (1) unabhängig voneinander drehbare Scheiben (11) aufweist, deren Mantelflächen die Arbeitsflächen bilden (Fig. 5).
10. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopf (1) am Halter (5) in radialer Richtung in bezug auf die Achse (L-L) des Halters (5) verschiebbar angeordnet ist (Fig. 2).
Die Erfindung bezieht sich auf ein Werkzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein solches Werkzeug dient insbesondere zur Fertigbearbeitung von Bohrungen, deren Tiefe mindestens das Zehnfache des Durchmessers beträgt und deren Oberflächenrauhigkeit RA im Bereich von 0,16 bis 1,25 llm oder tiefer liegen soll. Die angegebene Oberflächenrauhigkeit bei einer Toleranz der Bohrung von 0,01 mm sind in bestimmten Gebieten der heutigen Technik die Anforderungen, welche sich in der Regel durch spanabhebende Vorbearbeitung mit nachfolgender Feinbearbeitung erzielen lassen. Die Feinbearbeitung erfolgt in letzter Zeit vorzugsweise durch plastisches Verformen, durch welches eine Verfestigung der bearbeiteten Oberfläche gewährleistet ist und bei welchem sich die bei einer spanabhebenden Feinbearbeitung möglichen Defekte vermeiden lassen.
Von den verschiedenen Werkzeugkonstruktionen zur Fein- bzw. Fertigbearbeitung ist beispielsweise ein an einem Halter starr befestigter Dorn mit sphärischem Kopf bekannt. Die Arbeitsbewegung dieses Dornes erstreckt sich in Längsrichtung zu der bearbeiteten Bohrung, um deren Oberfläche zu glätten. Ein Nachteil eines solchen Werkzeuges ist die relativ kurze Standzeit, da der kugelförmige Kopf nur auf einer schmalen Gürtellinie beansprucht wird, so dass als Folge die Bearbeitungsgenauigkeit und -güte abnimmt.
Ferner sind verschiedene Konstruktionen von rotierenden Werkzeugen bekannt, die nicht nur in Längsrichtung zur Bohrungsachse bewegt werden, sondern zusätzlich auch rotieren. So zeigt beispielsweise der SU-Urheberschein Nr.
180 499 (Klasse B 23) ein Werkzeug zur Feinbearbeitung von Bohrungen, welches Kugeln als Formelemente aufweist die an einem Halter in einem Käfig untergebracht sind und an einem Stützkegel abrollen. Die Kugeln weisen eine stützende Abflachung auf und sind im Käfig unter einem spitzen Winkel zur Halterachse angeordnet, der den axialen Selbstvorschub gewährleistet. Auch diese Kugeln werden bei der Bearbeitung der Bohrung nur an einer schmalen Gürtellinie beansprucht, so dass der Verschleiss auf die Abschnitte der Gürtellinie beschränkt ist und die Standzeit eines solchen Werkzeuges relativ kurz ist. Durch den raschen Verschleiss der beanspruchten Stellen wird auch die Güte der zu bearbeitenden Oberfläche herabgesetzt. Ferner kann mit einem solchen Werkzeug die zu bearbeitende Oberfläche durch das Abwälzen nur geglättet, jedoch nicht eingeebnet werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Werkzeug zum Bearbeiten von Bohrungen durch spanloses Verformen mit einem Formelement zu schaffen, welches nicht nur eine Glättung der Oberfläche, sondern auch ein Ausgleichen der Unebenheiten ermöglicht.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen
Merkmale gelöst.
Während des Bearbeitungsvorganges erfolgt eine Dre hung des Werkzeuges um die Achse der Bohrung und eine
Längsverschiebung innerhalb der Bohrung. Durch die sich dabei abwälzende Bewegung des Kopfes auf der Oberfläche der Bohrung führt der Kopf eine Bewegung mit verschiede nen Komponenten durch, die einen Schwingungswinkel von
2 a enthalten, wobei a derjenige Winkel ist, um welchen die
Achse des Kopfes zur Achse des Halters geneigt ist.
Durch die aus verschiedenen Komponenten zusammengesetzte Be wegung des Kopfes ist gewährleistet, dass die an der Ober fläche der Bohrung angreifenden Arbeitsflächen der Form elemente sich ständig verschieben bzw. wechseln Der Ver schleiss der Formelemente wird dadurch um so viele Male verringert, wie viele Längen von Arbeitsabschnitten in der
Länge eines jeden Formelementes innerhalb der gedachten kugelförmigen Umhüllung mit einem Zentriwinkel von 2a enthalten sind.
Die Anordnung der Arbeitsflächen der Formelemente an der gedachten kugelförmigen Umhüllung des Kopfes ergibt eine maximale Länge eines jeden Formelementes, welches beim Bearbeitungsvorgang derart gleichmässig beansprucht wird, dass ein Verschleiss einzelner Stellen ausgeschlossen ist.
Durch die kombinierte Bewegung der Formelemente von
Abwälzung und Verschiebung auf der zu bearbeitenden
Oberfläche ist ausserdem gewährleistet, dass die Oberfläche geglättet und eingeebnet wird.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Formelemente nach Anspruch 2 verringert die Berührungsfläche des Kop fes mit der zu bearbeitenden Oberfläche der Bohrung, wo durch der Kontaktdruck an der Berührungsfläche vergrös sert wird. Als Vorteil ergibt sich ein minimaler Aufwand an
Kraft und Leistung zum Glätten und Einebnen der zu bear beitenden Oberfläche.
Bei einer Ausführungsform nach Anspruch 3 wird die
Möglichkeit der Bearbeitung am gesamten Umfang der Boh rung bzw. an einem Teil desselben je nach dem gewählten
Neigungswinkel der Vorsprünge bei Drehung des Kopfes in
folge der Zblssmmenwirkun mit der zu bearbeiteten Boh rung gewährleistet, wodurch ein besonderer Drehantrieb für den Kopf überflüssig ist. Hierbei werden ferner die technolo gischen Möglichkeiten des Werkzeuges erweitert, indem bei spielsweise scharfkantige Bohrungen bearbeitet werden kön nen.
Bei einer Ausführungsform nach Anspruch 4 ergibt sich eine vereinfachte Herstellung der Vorsprünge.
Im Fall einer Ausführungsform nach Anspruch 5 wird die Arbeitslänge der Formelemente vergrössert, der Ver schleiss derselben verringert und die Arbeitsbedingung des
Werkzeuges verbessert. Insbesondere wird bei einer solchen
Ausführungsform jedoch die Einführung des Werkzeuges in die zu bearbeitende Bohrung sanfter.
Eine Ausführungsform nach Anspruch 6 zeigt eine ver einfachte Konstruktion des Werkzeuges, welches insbeson dere für die Feinbearbeitung von Präzisionsbohrungen mit engen Toleranzen geeignet ist.
Eine Ausführungsform nach Anspruch 7 ist dann zweckmässig, wenn die zu bearbeitenden Bohrungen ein relativ grosses Toleranzfeld besitzen.
Eine Ausführungsform nach Anspruch 8 stellt eine vereinfachte Konstruktion des Werkzeuges dar und ist insbesondere für die Feinbearbeitung von Bohrungen geringen Durchmessers geeignet.
Bei einer Ausführungsform nach Anspruch 9 ist während des Betriebes eine optimale Drehgeschwindigkeit jeder der Scheiben infolge der Zusammenwirkung mit der zu bearbeitenden Bohrung gewährleistet. Durch eine dadurch mögliche Verminderung der Gleitgeschwindigkeit zwischen der zu bearbeitenden Oberfläche und den Scheiben lässt sich deren Verschleiss weiter vermindern.
Eine Ausführung nach Anspruch 10 ermöglicht eine Selbstzentrierung des Kopfes.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen nachfolgend näher erläutert.
Es zeigt:
Fig. 1 eine Gesamtansicht eines Werkzeuges zum Bearbeiten von Bohrungen in der Axonometrie, mit am Kopf angeordneten Vorsprüngen als Formelemente,
Fig. 2 der in eine Bohrung eingeführte, eine Kugelfläche als Formelement aufweisende Kopf eines Werkzeuges im Längsschnitt,
Fig. 3 ein in eine Bohrung eingeführtes Werkzeug mit einem Kopf, der schraubenlinienförmige Vorsprünge aufweist,
Fig. 4 einen Querschnitt durch einen Kopf, an welchem verschiedenartige Vorsprünge dargestellt sind und
Fig. 5 ein Werkzeug mit einem Kopf, dessen Vorsprünge an Scheiben angeordnet sind.
Das in der Fig. 1 dargestellte Werkzeug dient zum Feinbzw. Nachbearbeiten von Bohrungen mittels eines drehbar an einem Halter 5 befestigten Kopfes 1. Der Körper 2 des allgemein mit der Bezugszahl 1 bezeichneten Kopfes weist gemäss Fig. 2 eine zentrale Bohrung 3 auf, durch welche sich ein am Halter 5 angeordneter Zapfen 4 erstreckt, dessen Ende mit einem Gewinde versehen ist, um den Kopf 1 mittels einer Mutter zu sichern. An der Oberfläche des Kopfes 1 sind Vorsprünge 7 als Arbeitsflächen angeordnet, welche an einer gedachten kugelförmigen Umhüllung liegen. Gemäss Fig. 1 erstrecken sich die Vorsprünge 7 zu den Breitengraden der gedachten kugelförmigen Umhüllung in einem Winkel.
Die Achse des Kopfes list zu der Längsachse des Halters 5 um einen Winkel a geneigt.
In der Fig. 2 ist die mit der Achse einer Bohrung 8 zusammenfallende Längsachse des Halters 5 mit L-L bezeichnet. Die Achse des Domes 4, welche mit der Achse des Kopfes zusammenfällt, ist mit 0O bezeichnet.
Mittels des Halters 5 wird das Werkzeug in ein nicht dargestelltes Spannfutter eingespannt, beispielsweise in eine
Reitstockpinole oder in eine andere rotierend antreibbare und längsverschiebbare Einspannvorrichtung.
Zur Lagerung des Kopfes 1 auf dem Zapfen 4 dienen symbolisch durch Kugeln dargestellte Lager 6.
Die in der Fig. 1 in Form von Vorsprüngen dargestellten Formelemente 7 grenzen an eine gedachte kugelförmige Umhüllung und dienen zur Feinbearbeitung der in der Fig. 2 dargestellten Bohrung 8 durch spanloses Verformen. Die strichpunktierten Linien in den Fig. 1, 2 und 3 deuten die gedachte kugelförmige Umhüllung an.
Die Ausbildung der Formelemente als Vorsprünge 7 gemäss Fig. 1 verringert die Berührungsfläche mit der zu bearbeitenden Bohrung im Vergleich zu einer Ausführung der Formelemente als glatte Kugelzone 10 nach der Fig. 2. Eine Ausführung nach der Fig. 1 ergibt infolge der reduzierten Kontaktfläche einen grösseren Druck auf die Oberfläche der zu bearbeitenden Bohrung.
Während sich die Vorsprünge 7 gemäss der Fig. 1 in zueinander parallelen Ebenen erstrecken, verlaufen die Vorsprünge 7 gemäss Fig. 3 entlang einer Schraubenlinie, wodurch sich eine Erhöhung der Arbeitslänge der Formelemente 7 ergibt. Die Ausführung gemäss der Fig. 1 stellt hingegen eine Vereinfachung der Konstruktion dar. Gemäss Fig. 3 sind die Vorsprünge 7 unter einem Winkel ss bis 900 zum axialen Querschnitt des Kopfes 1 angeordnet, welcher mit der Zeichnungsebene zusammenfällt.
In der Fig. 4 sind im Querschnitt durch einen Kopf 1 vier verschiedene Querschnittsformen von Vorsprüngen 7 dargestellt. Der Vorsprung 7a ist mit dem Körper 2 des Kopfes 1 einstückig verbunden. Der Vorsprung 7b ist in eine Nut im Körper 2 eingesetzt. Der Vorsprung 7c ist als Wälzkörper in eine Laufbahn im Körper 2 eingelegt, so dass er sich auf der Oberfläche der zu bearbeitenden Bohrung abwälzen kann.
Der Vorsprung 7d ist unter Zwischenlage einer Feder 9 in eine Nut des Körpers 2 eingesetzt, so dass er mit dem Körper 2 elastisch verbunden ist.
Der Vorsprung 7a stellt die einfachste Ausführung dar.
Der Vorsprung 7d dient insbesondere zur Bearbeitung von Bohrungen mit grossen Toleranzen. Bei der Feinbearbeitung von Bohrungen eines geringen Durchmessers bis etwa 50 mm oder bei der Bearbeitung von Bohrungen in Werkstükken aus weichem Material wird als Formelement der in der Fig. 2 dargestellte Kopf mit einer glatten Kugelzone 10 als Formelement verwendet.
Der in der Fig. 5 dargestellte Kopf 1 besteht aus mehreren voneinander unabhängig auf dem Zapfen 4 drehbaren Scheiben 11, deren im Längsschnitt abgerundete Mantelflächen die Arbeitsflächen bilden. Durch die voneinander unabhängigen Drehmöglichkeiten der Scheiben 11 ergeben sich beim Bearbeiten der Bohrung 8 minimale Gleitgeschwindigkeiten der Formelemente, wodurch deren Verschleiss auf ein Minimum herabgesetzt wird.
Zwischen der zentralen Bohrung 3 des in der Fig. 2 dargestellten Kopfes 1 und dem Zapfen 4 des Halters 5 ist ein Luftspalt 12 vorgesehen, welcher eine radiale Verschiebung des Kopfes 1 auf dem Zapfen 4 ermöglicht. Eine solche, als schwimmend bekannte Ausführung erleichtert das Einrichten des Werkzeuges wesentlich, da Einrichtfehler selbsttätig ausgeglichen werden.
Nachfolgend wird die Wirkungsweise des beschriebenen Werkzeuges näher erläutert.
Der Halter 5 wird mit einem nicht näher dargestellten Schaft oder Flansch an einer Planscheibe, in einer Spindel, in einem Reitstock oder in einem Support einer Werkzeugmaschine gleichachsig zu der zu bearbeitenden Bohrung 8 des Werkstückes befestigt, welches an der Spindel, am Support bzw. am Tisch der Werkzeugmaschine aufgespannt ist.
Durch den Antrieb der Werkzeugmaschine wird das Werkstück undloder das Werkzeug in eine Drehbewegung um die gemeinsame Achse L-L und in eine mit einem Pfeil in der Fig. 2 angedeutete Längsverschiebung versetzt. Das Werkzeug wird in die zu bearbeitende Bohrung 8 des Werkstückes eingeführt, auf die sich sein Kopf 1 infolge des vorhandenen Spaltes 12 zwischen dem Zapfen 4 und der Bohrung 3 des Kopfes 1 relativ zur Achse L-L des Halters 5 von selbst einstellt.
Durch die relative Drehbewegung zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück wird der Kopf 1 des Werkzeuges am Zapfen 4 des Halters 5 um seine Achse (M in eine Rotationsbewegung versetzt, da sich seine Arbeitsfläche 10 auf der Oberfläche der Bohrung 8 abwälzt. Wie bereits erwähnt, ist die Achse 04 des Kopfes 1 zur Achse L-L des Halters 5 um den Winkel a geneigt. Der Kopf 1 führt demnach eine Taumelbewegung aus, deren Winkel relativ zur Achse der Bohrung 8 2 < z beträgt. Die Abschnitte der Formelemente des Kopfes 1, die mit der zu bearbeitenden Bohrung 8 in Berührung treten, liegen innerhalb der Oberfläche einer imaginären Kugelzone ABCD (Fig. 2) und wechseln infolge der Taumelbewegung relativ zur Oberfläche der Bohrung 8 ständig in einem Winkel 2a ab.
So arbeiten in der in der Fig. 2 dargestellten Lage die Abschnitte der Formelemente des Kopfes 1 auf einer Länge li, die an den Punkten B und C anliegen, bei einer Drehung des Kopfes 1 um die Achse M) um 1800, bis die Punkte A und D an der Oberfläche der Bohrung 8 anliegen, usw. Hierdurch wird der Verschleiss der Formelemente des Werkzeuges gegenüber den bekannten Werkzeugen mindestens um so viele Male verringert, wie Arbeitsabschnitte von einer Länge 11 in der Länge des Bogens AB bzw. CD eines jeden Formelementes innerhalb der Kugelzone ABCD des Kopfes enthalten sind.
Durch den stetigen Wechsel der Arbeitsabschnitte der Formelemente bei der Berührung mit der Oberfläche der Bohrung 8 werden überhitzte Arbeitsabschnitte vermieden, dajeder Abschnitt jeweils nur kurzzeitig mit der Oberfläche der Bohrung 8 in Berührung tritt. Dadurch wird eine Erhöhung der Arbeitsleistung, der Bearbeitungsgenauigkeit und der Bearbeitungsgüte erzielt.
Bei der Ausbildung der Formelemente als Vorsprünge erfolgt eine Konzentration des Druckes an den Berührungsflächen mit der zu bearbeitenden Bohrung, wodurch die zum Bearbeiten erforderliche Vorschubkraft und die aufzuwendende Leistung erheblich verringert werden können. Ausserdem setzt das Vorhandensein von Vorsprüngen das Bestehen von Lücken zwischen ihnen voraus, wodurch ein freies Fliessen des Materials an der Oberfläche der Bohrung während der spanlosen Verformung durch die Vorsprünge gewährleistet ist. Das freie Fliessen des Materials verbessert die Bedingungen für das spanlose Verformen und gestattet demnach, die Bearbeitungsgüte und -genauigkeit zu erhöhen.
Die Wahl des Neigungswinkels der Vorsprünge zu den axialen Kopfquerschnitten ermöglicht die Bearbeitung der Bohrung am gesamten Umfang derselben oder aber an einem Teil des Bohrungsumfanges, wodurch die technologischen Möglichkeiten des Werkzeuges erweitert werden.
Die in der Fig. 5 dargestellte Ausführung mit einem aus unabhängig voneinander drehbaren Scheiben 11 zusammengesetzten Kopf 1 ergibt eine weitere Verringerung des Verschleisses der Formelemente, da sich zwischen den Scheiben 11 und der Oberfläche der zu bearbeitenden Bohrung eine minimale Gleitgeschwindigkeit von selbst einstellt.
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PATENT CLAIMS
1. Tool for machining bores (8) by non-cutting shaping, with a head (1) carrying at least one shaped element (7, 7a, 7b, 7c, 7d, 10, 11), which is attached to a pin (4> a holder ( 5), characterized in that the head (1) on the pin (4) can be rotated about an axis (0-0) inclined to the axis (LL) of the holder (5) and that the working surface of each shaped element (7, 7a , 7b, 7c, 7d, 10, 11) lies on an imaginary spherical covering of the head (1).
2. Tool according to claim 1, characterized in that the shaped elements on the surface of the head (1) are arranged projections (7) (Fig. 1).
3. Tool according to claim 2, characterized in that the projections (7) to the latitudes of the imaginary spherical envelope extend at an angle.
4. Tool according to claim 2 or 3, characterized in that the projections extend in mutually parallel planes.
5. Tool according to claim 3, characterized in that the projections (7) extend along a helix (Fig. 3).
6. Tool according to claim 1, characterized in that the shaped elements are rigidly connected to the head (1) projections (7a, 7b, 7c) (Fig. 4).
7. Tool according to claim 1, characterized in that the shaped elements are resiliently connected to the head (1) projections (7d) (Fig. 4).
8. Tool according to claim 1, characterized in that the working surface of the shaped element is a smooth spherical zone (10) on the surface of the head (1) (Fig. 2).
9. Tool according to claim 1, characterized in that the head (1) has disks (11) which can be rotated independently of one another, the lateral surfaces of which form the working surfaces (FIG. 5).
10. Tool according to claim 1, characterized in that the head (1) on the holder (5) in the radial direction with respect to the axis (L-L) of the holder (5) is arranged displaceably (Fig. 2).
The invention relates to a tool according to the preamble of claim 1.
Such a tool is used in particular for finishing bores whose depth is at least ten times the diameter and whose surface roughness RA should be in the range from 0.16 to 1.25 llm or deeper. The specified surface roughness with a tolerance of the bore of 0.01 mm are the requirements in certain areas of today's technology, which can generally be achieved by machining pre-machining with subsequent fine machining. In recent times, the fine machining has preferably been carried out by plastic shaping, by means of which a solidification of the machined surface is ensured and in which the defects which are possible during machining fine machining can be avoided.
A mandrel with a spherical head rigidly attached to a holder is known, for example, from the various tool designs for finishing or finishing. The working movement of this mandrel extends longitudinally to the machined bore to smooth its surface. A disadvantage of such a tool is the relatively short service life, since the spherical head is only stressed on a narrow belt line, so that the machining accuracy and quality decrease as a result.
Furthermore, various constructions of rotating tools are known, which are not only moved in the longitudinal direction to the axis of the bore, but additionally also rotate. For example, SU copyright certificate no.
180 499 (class B 23) a tool for the fine machining of bores, which has balls as form elements which are housed on a holder in a cage and roll on a support cone. The balls have a supporting flattening and are arranged in the cage at an acute angle to the holder axis, which ensures the axial self-advancement. These balls are also only stressed on a narrow belt line during machining of the bore, so that the wear is limited to the sections of the belt line and the service life of such a tool is relatively short. The quality of the surface to be machined is also reduced by the rapid wear of the stressed areas. Furthermore, with such a tool, the surface to be machined can only be smoothed by the rolling, but not leveled.
The invention is therefore based on the object of providing a tool for machining bores by non-cutting shaping with a shaped element which not only enables the surface to be smoothed but also to compensate for the unevenness.
According to the invention, the stated object is achieved by those specified in the characterizing part of claim 1
Features solved.
During the machining process, the tool rotates around the axis of the bore and one
Longitudinal displacement within the hole. Due to the rolling movement of the head on the surface of the bore, the head performs a movement with various components that have an oscillation angle of
2 a included, where a is the angle through which the
Axis of the head is inclined to the axis of the holder.
The movement of the head, which is composed of various components, ensures that the working surfaces of the shaped elements that attack the surface of the bore are constantly shifting or changing. The wear of the shaped elements is reduced by as many times as many lengths of working sections in the
The length of each shaped element is contained within the imaginary spherical envelope with a central angle of 2a.
The arrangement of the working surfaces of the shaped elements on the imaginary spherical covering of the head results in a maximum length of each shaped element, which is stressed evenly during the machining process in such a way that wear of individual places is excluded.
Through the combined movement of the form elements from
Shifting and shifting on the to be processed
Surface is also guaranteed that the surface is smoothed and leveled.
A preferred embodiment of the shaped elements according to claim 2 reduces the contact area of the head with the surface of the bore to be machined, where the contact pressure on the contact area increases. The advantage is a minimal effort
Power and performance for smoothing and leveling the surface to be machined.
In one embodiment according to claim 3, the
Possibility of machining the entire circumference of the hole or part of it depending on the selected one
The angle of inclination of the projections when the head is turned in
follow the Zblssmmenwirkun guaranteed with the hole to be machined, making a special rotary drive for the head is unnecessary. Here, the technological possibilities of the tool are also expanded, for example by machining sharp-edged bores.
In an embodiment according to claim 4, there is a simplified production of the projections.
In the case of an embodiment according to claim 5, the working length of the shaped elements is increased, the wear thereof is reduced and the working condition of the
Tool improved. In particular, such
Embodiment, however, the insertion of the tool into the bore to be machined more gently.
An embodiment according to claim 6 shows a simple design of the tool, which is particularly suitable for the fine machining of precision bores with narrow tolerances.
An embodiment according to claim 7 is expedient if the bores to be machined have a relatively large tolerance field.
An embodiment according to claim 8 represents a simplified design of the tool and is particularly suitable for the fine machining of small diameter bores.
In one embodiment according to claim 9, an optimal rotational speed of each of the disks is ensured during operation due to the interaction with the bore to be machined. A possible reduction in the sliding speed between the surface to be machined and the disks further reduces their wear.
An embodiment according to claim 10 enables self-centering of the head.
Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the drawings.
It shows:
1 is an overall view of a tool for machining bores in axonometry, with projections arranged on the head as shaped elements,
2 the head of a tool inserted into a bore and having a spherical surface as a shaped element, in longitudinal section,
3 shows a tool inserted into a bore with a head which has helical projections,
Fig. 4 shows a cross section through a head on which different types of projections are shown and
Fig. 5 shows a tool with a head, whose projections are arranged on disks.
The tool shown in Fig. 1 is used for Feinbzw. Finishing of bores by means of a head 1 rotatably attached to a holder 5. The body 2 of the head, generally designated by the reference number 1, has a central bore 3 according to FIG. 2, through which a pin 4 arranged on the holder 5 extends, the end of which is threaded to secure the head 1 by means of a nut. On the surface of the head 1, projections 7 are arranged as work surfaces, which lie on an imaginary spherical envelope. 1, the projections 7 extend to the latitudes of the imaginary spherical envelope at an angle.
The axis of the head is inclined to the longitudinal axis of the holder 5 by an angle a.
2, the longitudinal axis of the holder 5 which coincides with the axis of a bore 8 is designated L-L. The axis of the dome 4, which coincides with the axis of the head, is denoted by 0O.
By means of the holder 5, the tool is clamped in a chuck, not shown, for example in a
Tailstock quill or in another rotating and longitudinally adjustable clamping device.
Bearings 6 symbolically represented by balls serve to support the head 1 on the pin 4.
The shaped elements 7 shown in the form of projections in FIG. 1 adjoin an imaginary spherical envelope and are used for the fine machining of the bore 8 shown in FIG. 2 by non-cutting shaping. The dash-dotted lines in FIGS. 1, 2 and 3 indicate the imaginary spherical envelope.
The design of the shaped elements as projections 7 according to FIG. 1 reduces the contact area with the bore to be machined in comparison to an embodiment of the shaped elements as a smooth spherical zone 10 according to FIG. 2. An embodiment according to FIG. 1 results in a larger one due to the reduced contact area Pressure on the surface of the hole to be machined.
While the projections 7 according to FIG. 1 extend in mutually parallel planes, the projections 7 according to FIG. 3 run along a helix, which results in an increase in the working length of the shaped elements 7. 1, on the other hand, simplifies the construction. According to FIG. 3, the projections 7 are arranged at an angle ss to 900 to the axial cross section of the head 1, which coincides with the plane of the drawing.
4 shows four different cross-sectional shapes of projections 7 in cross section through a head 1. The projection 7a is integrally connected to the body 2 of the head 1. The projection 7b is inserted into a groove in the body 2. The projection 7c is inserted as a rolling element in a raceway in the body 2, so that it can roll on the surface of the bore to be machined.
The projection 7d is inserted into a groove of the body 2 with the interposition of a tongue 9, so that it is elastically connected to the body 2.
The projection 7a represents the simplest version.
The projection 7d is used in particular for machining bores with large tolerances. In the fine machining of bores of a small diameter of up to approximately 50 mm or in the machining of bores in workpieces made of soft material, the head shown in FIG. 2 with a smooth spherical zone 10 is used as the shaped element.
The head 1 shown in FIG. 5 consists of a plurality of disks 11 which can be rotated independently of one another on the pin 4 and whose longitudinal surfaces which are rounded in longitudinal section form the work surfaces. The mutually independent possibilities of rotation of the disks 11 result in minimal sliding speeds of the shaped elements when machining the bore 8, as a result of which their wear is reduced to a minimum.
Between the central bore 3 of the head 1 shown in FIG. 2 and the pin 4 of the holder 5, an air gap 12 is provided, which enables a radial displacement of the head 1 on the pin 4. Such a design, known as floating, makes setting up the tool considerably easier, since set-up errors are automatically compensated for.
The mode of operation of the tool described is explained in more detail below.
The holder 5 is attached with a shaft or flange, not shown, to a face plate, in a spindle, in a tailstock or in a support of a machine tool coaxially to the bore 8 of the workpiece to be machined, which is on the spindle, on the support or on Table of the machine tool is clamped.
By driving the machine tool, the workpiece and / or the tool is set into a rotary movement about the common axis L-L and into a longitudinal displacement indicated by an arrow in FIG. 2. The tool is inserted into the bore 8 of the workpiece to be machined, to which its head 1 adjusts itself due to the gap 12 between the pin 4 and the bore 3 of the head 1 relative to the axis L-L of the holder 5.
The relative rotary movement between the tool and the workpiece causes the head 1 of the tool on the pin 4 of the holder 5 to rotate about its axis (M, since its working surface 10 rolls on the surface of the bore 8. As already mentioned, the axis 04 of the head 1 is inclined by the angle a to the axis LL of the holder 5. The head 1 accordingly executes a wobble movement, the angle of which relative to the axis of the bore 8 is 2 <z come into contact with the bore 8 to be machined, lie within the surface of an imaginary spherical zone ABCD (FIG. 2) and, as a result of the wobbling movement, alternate constantly at an angle 2a relative to the surface of the bore 8.
Thus, in the position shown in FIG. 2, the sections of the shaped elements of the head 1 work on a length li, which lie at the points B and C, when the head 1 is rotated about the axis M) by 1800 until the points A and D abut the surface of the bore 8, etc. This reduces the wear of the mold elements of the tool compared to the known tools at least as many times as working sections of a length 11 in the length of the arc AB or CD of each mold element within the spherical zone ABCD of the head are included.
Due to the constant change of the working sections of the shaped elements when they come into contact with the surface of the bore 8, overheated working sections are avoided since each section only comes into contact with the surface of the bore 8 for a short time. This results in an increase in work performance, machining accuracy and machining quality.
When the shaped elements are formed as projections, the pressure at the contact surfaces with the bore to be machined is concentrated, as a result of which the feed force required for machining and the power to be expended can be considerably reduced. In addition, the presence of protrusions presupposes the existence of gaps between them, which ensures free flow of the material on the surface of the bore during the non-cutting deformation by the protrusions. The free flow of the material improves the conditions for non-cutting shaping and therefore allows the processing quality and accuracy to be increased.
The choice of the angle of inclination of the projections to the axial head cross-sections enables machining of the bore on the entire circumference of the same or on a part of the bore circumference, thereby expanding the technological possibilities of the tool.
The embodiment shown in FIG. 5 with a head 1 composed of disks 11 which can be rotated independently of one another results in a further reduction in the wear of the shaped elements, since a minimal sliding speed automatically arises between the disks 11 and the surface of the bore to be machined.