DD220529A1

DD220529A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung sich ueberschneidender langer achsparalleler bohrungen in metallwerkstuecke

Info

Publication number: DD220529A1
Application number: DD25635783A
Authority: DD
Inventors: Horst Schult
Original assignee: Schwerin Plastmaschinen
Priority date: 1983-11-07
Filing date: 1983-11-07
Publication date: 1985-04-03
Also published as: DE3439395A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung sich ueberschneidender langer achsparalleler Bohrungen in Zylinder von Doppelschneckenextruder fuer die Plastverarbeitung. Ziel ist es, eine hohe Genauigkeit in der Achsparallelitaet der Bohrungen, bei Senkung des Material- und Kostenaufwandes, zu erreichen. Die Aufgabe besteht, ein oekonomisch guenstiges und funktionssicheres Fertigungsverfahren zu entwickeln, mit einer Vorrichtung, die leicht bedienbar und staendig wiederverwendbar ist. Erreicht wird das dadurch, dass zwischen der ersten Fertigbohrung und der dazu achsparallel vorgebohrten Bohrung ein Steg vorhanden ist. In die Fertigbohrung ein laengsverschiebbarer Fuehrungskern eingesetzt wird, der mit einem in der achsparallelen Bohrung laengsbeweglichen rotierenden Aufbohrkopf fest verbunden ist, die beide gleichzeitig in Vorschubrichtung achsparallel vom rotierenden Bohrrohr gezogen werden und vom Aufbohrkopf im ersten Ziehbohrvorgang ein Spalt zur Fertigbohrung frei geschnitten wird. Die Vorrichtung besteht aus einem zylindrischen Fuehrungskern, der ueber ein Verbindungsstueck mit einer achsparallel zur zweiten Bohrung angeordneten Lagerbuchse, in der der Aufbohrkopf drehbar gelagert ist, verbunden ist, wobei der Aufbohrkopf in Bohrrichtung vor dem Verbindungsstueck angeordnet ist. Fig. 1

Description

VEB Plastmaschinenwerk Schwerin Schwerin, den 3.11.1983

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung sich überschneidender langer achsparalleler Bohrungen in Metallwerkstücke

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung sich überschneidender langer achsparalleler Bohrungen in Metallwerkstücke, bei dem die erste Bohrung vorgebohrt und danach fertig gebohrt wird und anschließend eine zweite Bohrung im parallelen Achsabstand zu der ersten Bohrung gefertigt wird. Das Verfahren und die Vorrichtung kommen vorwiegend bei der Herstellung von Zylindern für Doppelschneckenextruder, die für die Plastverarbeitung benötigt werden, zur Anwendung.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Aus der Praxis ist ein Verfahren bekannt, bei dem zunächst die erste Bohrung in ein rotationssymmetrisches oder rechteckiges Werkstück exzentrisch vorgebohrt, anschließend fertig bearbeitet und mit einem zur Bohrung eng tolerierten Füllkern ausgefüttert wird. Danach erfolgt das Einbringen der zweiten Bohrung, exzentrisch zur Werkstückmittellinie, die zunächst vorgebohrt und anschließend fertig bearbeitet wird,, so daß die Bohrung in die erste ausgefütterte Bohrung eingreift.

·. - 2 - .· : . . .

Dabei wird der Füllkern teilweise zerspant. Mit dem Herausziehen des Füllkernes ist die Doppelbohrung fertig. Bei diesem Verfahren ist von Nachteil, daß der Füllkern für die erste Bohrung nur zwei- bis dreimal verwendet werden kann, da er danach als Folge der teilweisen Zerspanung seine Funktion nicht mehr erfüllen kann. Der Füllkern muß aus dem gleichen Werkstoff mit gleichen Zerspanungseigenschaften wie das Zylindermaterial sein. Der hieraus resultierende zusätzliche Materialaufwand und .Fertigungsaufwand liegt sehr hoch. Die Einbringung des Füllkernes in die Fertigbohrung erfolgt mit einer speziellen Sonderbaueinheit, die hydraulisch betätigt wird und sehr kostenaufwendig ist. Der Füllkern muß stirnseitig gegen Verdrehung besonders gesichert werden. Beim Einbringen und Ziehen des Füllkernes besteht ferner die Gefahr, daß die Oberfläche der Fertigbohrung beschädigt wird. <\

Außerdem ist bei dieser Lösung niöht gewährleistet, daß Abweichungen in der Parallelität der beiden Bohrungen, die auf Inhomogenitäten des Werkstoffes und/oder ein Verlaufen des Bohrkopfes und/oder in maschinenbedingten Ungenauigkeiten zu suchen sind, vermieden werden. /

Aus der DE OS 2.327.968 ist ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von zwei sich überschneidenden achsparallelen Bohrungen bekannt, bei dem in das Werkstück ebenfalls eine erste Bohrung eingebracht wird, die auf das Endmaß fertig bearbeitet wird und in die dann eine Füllwelle eingesetzt wird. Im Zentrum für die zweite Schneckenbohrung wird dann zunächst eine Hilfsbohrung eingebracht, die kleiner als die Schneckenbohrung ist. In diese Hilfsbohrung wird ein Zylinder eingeschoben, der im Durchmesser kleiner ist, als die Hilfsbohrung. Mittels Justiervorrichtungen, die an den Stirnseiten angeordnet sind, wird dieser Zylinder dann so ausgerichtet, daß seine Längsachse genau in die Sollrichtung der Längsachse der herzustellenden achsparallelen Bohrung fällt. Wenn der Zylinder diese Lage eingenommen hat, wird, er mittels der Justiervorrichtungen fest fixiert. Danach

. - 3 -

wird in den Hohlraum, der zwischen dem Außenmantel dieses Zylinders und dem Innenmantel der Hilfsbohrung vorhanden ist, ein erstarrendes Material, das z. B. ein aushärtender Kunststoff ist, eingefüllt. Nachdem dieses Material fest V ist, werden die Justiervorrichtungen und der Zylinder aus dem Werkstück entfernt. In die dadurch frei werdende zylindrische Bohrung wird eine Bohrstange, die von einem Wälzlager aufgenommen wird, das in der Bohrung längsverschiebbar gleitet, eingeführt. Mittels. Bohrstahl wird die Bohrung dann bis auf die Honzugabe aufgebohrt. Dabei wird das erstarrte Material» der dahinter befindliche Metallwerkstoff und ein Teil der Füllwelle zerspant.

Dieses beschriebene Verfahren erfordert den gleichen zu-, sätzlichen -Material- und Kostenmehraufwand, der für die Zerspanung der Füllwelle entsteht.

Hinzu kommt der zusätzliche Material- und Kostenaufwand für die Auskleidung der zweiten Bohrung, in der die Bohrstange auf dem Wälzlager axial verschoben wird. Außerdem'1st"mit diesem Verfahren nicht gewährleistet, daß bei der Bearbeitung der zweiten Bohrung eine hohe Genauigkeit ^bezüglich der Achsparallelität zur ersten Bohrung erreicht wird, da eine besondere Sorgfalt für das Ausrichten des Führungsstückes zum Werkstück erforderlich ist.

Ziel der Erfindung '

Ziel der Erfindung ist die Entwicklung eines Verfahrens und einer Vorrichtung für die Herstellung von sich überschneidenden langen parallelen Bohrungen in Metallwerkstücke, die sich mit einer hohen Genauigkeit in der Achsparallelität und einem geringen Material--und Kostenaufwand fertigen lassen,

'*.- . . · · ' .

4 -

Darlegung des Wesens der Erfindung

.Aufgabe der Erfindung ist es, ein ökonomisch günstiges und funktionssioheres Verfahren zur Herstellung langer sich überschneidender achsparalleler Bohrungen in Metallwerkstücke zu entwickeln, das eine hohe Ifeßgenauigkeit der Bohrungen zueinander gewährleistet, bei dem das Ausfüttern der ersten Bohrung mit einem Füllkern entfällt und bei dem die zugehörige Vorrichtung leicht bedienbar und ständig wiederverwendbar ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, daß die erste . Bohrung fertig gebohrt wird, danach wird die zweite Bohrung im achsparallelen Abstand dazu so groß vorgebohrt, daß zwischen beiden ein Steg vorhanden bleibt· In die Fertig-bohrung wird·anschließend ein längsverschiebbar gleitender Führungskern eingesetzt, der mit einem in der zweiten achsparallelen Bohrung längsbeweglichen rotierenden Aufbohrkopf verbunden ist. Der Führungskern und der Aufbohrkopf werden danach gemeinsam achsparallel vom rotierenden Bohrrohr in Vorschubrichtung gezogen und mit dem rotierenden Aufbohrkopf die zweite achsparallele Bohrung mindestens soweit aufgebohrt, daß im Bereich des Steges ein Durchbruch zur ersten Fertigbohrung entsteht.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht aus einem zylindrischen Führungskern, an dessen Umfang ein Verbindungsstück lösbar befestigt ist, an dem eine Lagerbuchse achsparallel zur ersten Bohrung fluchtend angeordnet ist. In der Lagerbuchse ist der Aufbohrkopf mit den Bohrmessern drehbar gelagert. Am Aufbohrkopf befindet sich stirnseitig ein Lagerzapfen, auf dem zwei Kugellager im axialen Abstand zueinander gesichert angeordnet sind. Die Kugellager werden mit ihrem Außenring von der Lagerbuchse aufgenommen. Der Führungskern besitzt im Bereich der rotierenden Bohrmesser eine Aussparung..Das Verbindungsstück ist am Führungskern mittels Schrauben-befestigt.

-5 -

- 5 - ' V

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Pig. 1 Anordnung desFührungskernes zum Aufbohrkopf und die lagerung des Aufbohrkopfes im Doppelbohrungszylinder im Längsschnitt in Arbeitsstellung,

Fig. 2. Ansicht in Richtung Z des Doppelbohrungszylinders nach Fig. 1.

Fig. 3 Darstellung des Aufbohrkopfes und des Führungskernes nach dem .Schnittverlauf der Linie A-A "). '.. gern, Fig. 1. ;

Fig. 4 Schnitt nach der Linie B-B an der Verbindungsstelle von Führungskern, Verbindungsstück und Lagerbuchse. .

Fig."5 Die Verbindung zwischen dem Bohrrohr und dem Aufbohrkopf als Einzelheit,.

Die Doppelbohrungen werden in rotationssymmetrische oder im Querschnitt rechteckige Werkstücke eingearbeitet j die zur Herstellung von Doppelschneckenextrudern für die Plastverarbeitung erforderlich sind.

Dazu wird der Doppelbohrungszylinder 1 auf einer nicht ^ dargestellten Tiefbohrmaschine in eine Vorrichtung einge-} spannt und achsparallel ausgerichtet. Beide Stirnseiten des. Doppelbohrungszylinders werden durch eine an sich bekannte an die Bohrvorrichtung angepaßte Abdichtvorrichtung drucfcöldicht abgedeckt, die ebenfalls nicht dargestellt ist. Danach wird die erste exzentrische Bohrung mittels Volloder Kernbohrkopf eingebracht, die anschließend durch eine entsprechende Feiristbearbeitung gehont und fertigbearbeitet wird. Gemäß der Erfindung wird nun die zweite ächsparallele Bohrung 13 so groß vorgebohrt, daß zwischen der Fertigbohrung 12 und der zweiten Bohrung 13 zunächst ein Steg S vorhanden ist. Nachdem das geschehen ist, wird die linke Abdichtvorrichtung geöffnet und der Führungskern 4 mit dem achsparallel

- 6 —

dazu angeordneten Aufbohrkopf 2 in die Abdichtyorrichtung der Fertigbohrung 12 bzw. der vorgebohrten Bohrung 13 des Doppelbohrungszylinders 1 eingesetzt.

Der Aufbohrkopf 2 wird anschließend mit dem Bohrrohr 5 ver-^: schraubt und die Abdichtvorrichtung an den Doppelbohrungszylinder 1 angelegt, so daß der Führungskern 4 in der Fertigbohrung 12 und im Führungsteil der Abdichtvorrichtung gelagert ist, _v Mit Hilfe der beiden im Aufbohrkopf _:> 2 in Vorschubrichtung ' hintereinander angeordneten Bohrmesser 6 und 3 wird der Aufbohrkopf 2 achsparallel vom rotierenden Bohrrohr in Vorschubrichtung gezogen und die vorgebohrte Bohrung 13 so erweitert, daß ein Durchbruch bzw. Spalt 24 zu der bereits gehonten Fertigbohrung 12 entsteht, Durch den entstandenen· Spalt 24 kann das Verbindungsstück 11 mit dem Führungskern 4 nachlaufen und den Aufbohrkopf 2 achsparallel über die gesamte Bohrlänge halten und führen. Entsprechend dem erforderlichen Durchmesser können danach ein oder mehrere Uachböhrungen mit jeweils vergrößertem Flugpreis der Bohrmesser 6 und 3 erfolgen. Voraussetzung dafür ist lediglich, daß im ersten Aufbohrschnitt der Durchbruch bzw. Spalt 24 , im Steg S hergestellt wird, damit das Verbindungsstück mit dem Führungskern nachlaufen kann.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens bestehen darin, daß die aufwendige Bearbeitung, und das Einbringen eines Füllkernes in die Fertigbohrung entfällt. Ferner hat das vorgeschlagene Verfahren den Vorteil, daß durch die synchrone Bewegung des Führungskernes 4 in der Fertigbohrung mit dem Aufbohrkopf 2 in der vorgebohrten Bohrung 13 ein Verlaufen einer oder beider Bohrungen nicht möglich ist und eine höchst mögliche Genauigkeit in der Achsparallelität erzielt wird. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die sehr material- und arbeitsaufwendige Anfertigung eines durchgehenden Führungskernes aus hochwertigem Material^ der ständig erneuert werden muß, entfällt. ' '

- 7 - .- .-

Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht; im wesentlichen aus den drei Baugruppen Führungskern 4, dem Verbindungsstück 11 vom Führungskern zur Lagerbuchse 7 und dem Aufbohrkopf 2, die untereinander fest und lösbar verbunden und in Pig. 1 und 4 dargestellt sind. Der Führungskern ist aus einem Material mit sehr guten Gleiteigenschaften gefertigt, das infolge der schleichenden Bewegung von Metall auf Metall erforderlich ist und ist mit nicht funktionsbedingten Bohrungen versehen, um das Gewicht zu senken. '

Die Länge des Führungskernes entspricht dem 2- bis 3fachen Bohrungsdurchmesser der Fertigbohrung 12, die notwendig ist, um ein Verkanten bei axial-tangentialem Lastangriff zu vermeiden. An der Stirnseite des Führungskernes 4 ist in der Bohrrichtung X eine Gummimanschette angeordnet, die -jedoch nicht dargestellt ist und die das Eindringen von . Verschmutzungen in die Gleitzone vermeiden soll. Am Umfang des Führungskernes 4 ist mittelsSchrauben 15 das Verbindungsstück 11 befestigt, an dem eine Lagerbuchse 7 mitEadialrillenkugellagern,9 angeordnet ist. Die Radial-, rillenkugellager 9 sind durch Sicherungsringe 8 und '/: eine Distanzbuchse 17 gegen axiale Verschiebung in der Lagerbuchse 7 und durch eine Ringmutter 10 gegen axiale Verschiebung auf dem Lagerzapfen 16 gesichert. Mit dieser Baugruppe wird bei entsprechender maßgenauer Fertigung die Einhaltung des vorgesehenen Achsabstandes, zwischen den Bohrungen 12 und 12' und die rückwärtige Halterung des Aufbohrkopfes 2 über die Radialrillenkugellager 9 gegen Verkanten des Aufbohrkopfes und Ausbrechen der Bohrmesser in den durchschnittenen Spalt 24 zur Fertigbohrung 12, gewährleistet.

In Figur 1, 3 und 5 ist der Aufbohrkopf 2 mit der Aufnahme der Bohrmesser 6 und 3 und das Anschlußgewinde 19 an das rotierende Bohrrohr 5 dargestellt. Die Lagerung des rotierenden Aufbohrkopfes 2 erfolgt durch den stirnseitig angeordneten Lagerzapfen 1 6, auf dem zwei Radialrillenkugellager 9 im axialen Abstand zueinander gesichert angeordnet sind, die mit ihren Außenringen von der Lagerbuchse 7 aufgenommen werden.

Die Bohrmesser 6 und 3 sind axial hintereinander angeordnet, um ein vor-und ein nachschneidendes Messer, zu erhalten, deren Flugkreis unterschiedlich einstellbar ist. In der Spantiefe sind beide Bohrmesser so angeordnet, daß das entstehende Drehmoment trotz der unterschiedlichen Flug-/' kreisdurchmesser gleich ist, um eine einseitige Belastung zu vermeiden. Die Bohrmesser werden mit radial im Aufbohrkopf 2 angeordneten Schrauben 18 befestigt. Im Gehäuse des Aufbohrkopfes 2 sind Spänekanäle 22 angeordnet, die mit Spänekanälen 23 im Bohrrohr 5 verbunden sind, über die die geschnittenen Späne mittels Drucköl abfließen können. Die Schneidengeometrie an den Bohrmessern ist abhängig von dem zu zerspanenden Werkstoff und so zu gestalten, daß kurze Bruchspäne entstehen. Der Führungskern besitzt im . Bereich der rotierenden Bohrmesser eine Aussparung 14. Voraussetzung für die Funktion des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Vorrichtung ist, daß der Aufbohrkopf 2 gezogen wird und als Ziehapfbohrkopf arbeitet. Wird dem Auf-. bohrkopf 2 eine Schubbewegung erteilt, ist eine Funktion nicht gewährleistet, da dann das Verbindungsstück 11 den Bohrmessern 6 und 3 vorausläuft und zwischen der Fertigbohrung 12 und der zweiten Bohrung der benötigte Spalt 24 noch nicht vorhanden ist.

Der wesentliche Vorteil dieser erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß durch die zusammenhängende Anordnung und Lagerung des Führungskernes 4 mit dem Verbindungsstück 11, der Lagerbuchse 7 und dem darin aufgenommenen Aufbohrkopf 2 eine laufende Wiederverwendung der Vorrichtung möglich ist, die nur einem geringen Verschleiß unterliegt und einen geringen Materialeinsatz erfordert. / Da die Funktion der Bohrvorrichtung nur beim Ziehbohrverfahren gewährleistet ist, muß die Anordnung der einzelnen Funktionselemente so erfolgen, daß der Führungskern 4 die Funktion Führen vor den Bohrmessern 6;3 in der Fertigbohrung 12 übernimmt.

. ' _ Q _ '

Das führen durch den Führungskern vor den Bohrmessern erfolgt bereits während des stirnseitigen Anschnittes in den Doppelbohrungszylinder 1, da der Ftihrungskern 4mit mindestens 1/3 seiner Länge vor den Bohrmessern den Achsab- stand der Bohrungen gewähren muß, um einen parallelen Schnitt zu erzielen.

Das Bohrrohr 5 ist über das Anschlußgewinde 19 mit dem Aufbohrkopf 2 verbunden und wird über die Lagerbüchse 7 und das Verbindungsstück 11 am Führungskern 4 gehalten. Durch die so gewährleistete Stütz- bzw. Haltefunktion des Bohrrohres durch den Führungskern 4 kann die Drehbewegung auf den Aufbohrkopf und die Ziehbewegung auf den Führungskern der Bohrungen 12 und 12» sicher übertragen werden. Es wird eine hohe Genauigkeit in der Achsparallelität erreicht. Die Radiallagerung des Aufbohrkopfes 2 in der Lagerbuchse 7 muß so erfolgen, daß ein gleichschenkliges Dreieck vom Verbindungsstück 11 zu den beiden Radialrillenkugellagern 9 entsteht.

Alle rotierenden und beweglichen Teile der Vorrichtung stehen unter Öldruck, so daß eine besondere Wartung nicht erforderlich ist. Die Radialrillenkugellager 9 sind seitlich durch Dichtungsringe 20, 21 gegen Spülspäne geschützt.

Claims

Erfindungsanspruch

1. Verfahren zur Herstellung sich überschneidender langer' achsparalleler Bohrungen in Metallwerkstücke, bei dem die erste Bohrung vorgebohrt und danach fertig gebohrt . wird und anschließend eine zweite Bohrung im parallelen' Achsabstand zu der ersten Bohrung gefertigt wird, da- '..., durch gekennzeichnet, daß die zweite Bohrung (13) so groß vorgebohrt wird, daß ein Steg (S) zur Pertigboh« rung (12) vorhanden ist, «in die Pertigbohrung (12) ein längsverschiebbar gleitender Pührungskern (4) eingesetzt wird, der mit einem in der achsparallelen Bohrung (13) längsbeweglichen rotierenden Aufbohrkopf

(2) fest verbunden ist, der Pührungskern (4) und der Aufbohrkopf (2) gleichzeitig achsparallel vom rotierenden Bohrrohr (5) in Vorsch.ubrichtu.ng gezogen werden und vom Aufbohrkopf (2) im ersten Ziehbohrvorgang ein Spalt (24) zur Pertigbohrung (12) frei geschnitten wird.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Punkt 1, bestehend aus einem Aufbohrkopf, der mit einem rotierenden Bohrrohr lösbar verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung einen zylindrischen Pührungskern' (4) besitzt, an dessen umfang ein Verbindungsstück (11) lösbar befestigt ist, an dem eine Lagerbuchse (7) achsparallel zur Pertigbohrung (12) angeordnet ist und in der Lägerbuchse (7) der Aufbohrkopf (2) mit den Bohrmessern

(3) und (6) drehbar gelagert ist,- der in der Bohrrichtung (X) vor dem Verbindungsstück (11) angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß der Pührungskern (4) im Bereich der rotierenden Bohrmesser (3) eine Aussparung (14) hat.
4. ^vorrichtung nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß das Verbindungsstück (11) am Pührungskern (4) mittels Schrauben (15) befestigt ist.
5. Vorrichtung nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß sich am Aufbohrkopf (2) stirnseitig ein Lagerzapfen (16) befindet, auf dem zwei Hadialrillenkugellager (9) im axialen Abstand zueinander gesichert, angeordnet sind, die mit ' . ihrem Außenring von der Lagerbuchse (7) aufgenommen werden.

3 ^iton