DE2362788B2

DE2362788B2 - Verfahren zum Schälen und Glattwalzen von durchgehenden Bohrungen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE2362788B2
Application number: DE19732362788
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Madison Industries 6078 Neu Isenburg GmbH
Current assignee: Madison Industries 6078 Neu Isenburg GmbH
Priority date: 1973-12-18
Filing date: 1973-12-18
Publication date: 1979-08-16
Also published as: DE2362788A1; GB1445669A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schälen und '' Glattwalzen von durchgehenden Bohrungen mit Hilfe eines einen Schälkopf mit einem Schälmesser und einen radialsymmetrisch wirkenden Glattwalzkopf aufweisenden Schäl- und Glattwalzwerkzeugs und eines in Vorlaufrichtung des Schäl- und Glattwalzwerkzeugs in ^w) die Bohrung geleiteten Fluidstroms sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Bei dem bekannten Verfahren bzw. Schäl- und Glattwalzwerkzeug (Zeitschrift »technica« 1972, Nr. 18, Seite 1542 oder DE-OS 22 09 234) sitzt der Schälkopf in *·· Vorlaufrichtung gesehen vor dem Glattwalzkopf, und im Vorlauf wird gleichzeitig geschält und glattgewalzt. In Vorlaufrichtung wird ein ölstrom geleitet, der die beim Schälen entstehenden Späne mitnimmt, bevor der Glattwalzkopf die soeben geschälte Innenfläche der Werkstückbohrung bearbeitet. Um zu verhindern, daß die Schälspäne in den Walzbereich gelangen, ist zwischen Schälkopf und Glattwalzkopf eine Stauscheibe bzw. eine Staukappe geschaltet, die Aussparungen für den Durchtritt von Öl aufweist Die Stauscheibe bzw, -kappe weist einen Abstand von der Werkstückbohrung auf, so daß dennoch gelegentlich Schälspäne duidi den Spalt zwischen der Innenseite der Werkstückbohrung und dieser Scheibe bzw. Kappe oder durch die Aussparungen in den Walzbereich gelangen.

Um eine optimale Oberflächengüte zu erzielen, müssen Vorschubgeschwindigkeit und Drehzahl bei beiden Werkzeugköpfen jeweils für sich in einem bestimmten Verhältnis zueinander stehen. Das optimale Verhältnis ist bei dem Schälkopf jedoch in aller Regel ein anderes als bei dem Glattwalzkopf. Ds beide Werkzeugköpfe mit gleicher Drehzahl angetrieben werden, kann das Verhältnis entweder nur bei dem einer, oder bei dem anderen Werkzeugkopf optimal gewählt werden. In der Regel schließt man jedoch einen Kompromiß zwischen beiden optimalen Werten, so daß weder bei dem einen noch bei dem anderen Werkzeugkopf das optimale Verhältnis vorliegt, aber bei beiden Werkzeugköpfen das Verhältnis nicht zu weit vom optimalen Wert entfernt ist

Außerdem können bei der verhältnismäßig groben Schälbearbeitung auftretende Vibrationen des Werkzeugs die gleichzeitig erfolgende feine Glattwalzbearbeitung dahingehend beeinträchtigen, daß Rattermarkierungen auf der bearbeiteten Oberfläche entstehen.

Ferner ist ein Werkzeug zur Bearbeitung durchgehender Bohrungen bekannt (DE-PS 5 78 112), bei dem ein Bohrwerkzeug und ein Schleifwerkzeug hintereinander angeordnet und so ausgebildet sind, daß sie wahlweise im Vor- und/oder Rücklauf in Bearbeitungseingriff gebracht werden können. Das In- und Aüßereingriffbringen wird vor Hand .!irchgefuhrt

Sodann ist eine Einrichtung zum Bearbeiten der Kugelflächen von zentrisch eingespannten, umlaufenden Kugelzapfen bekannt (DE-AS 15 77 082), bei der nach einer während des Vorlaufs erfolgenden Bearbeitung des sich drehenden Kugelzapfsns von außen mittels eines Drehstahls im Rücklauf eine Prägepolierrolle mit der Kugelfläche in Eingriff bringbar ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, bei dem bzw. der die bearbeitete Bohrung eine höhere Oberflächengüte hat und dennoch eine verhältnismäßig hohe Arbeitsgeschwindigkeit erzielbar ist.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe bei dem gattungsgemäßen Verfahren dadurch gelöst, daß das Glattwalzen nach Abschluß des Schälvorgangs im Rücklauf entgegen der Schälvorschubrichtung erfolgt und der Glattwalzkopf im Vorlauf selbsttätig außer Bearbeitungseingriff und im Rücklauf selbsttätig in den Bearbeitungseingriff gebracht wird.

Hierbei wird im Vorlauf geschält und im Rücklauf glattgewalzt. Beide Bearbeitungsvorgänge sind mithin völlig getrennt. Infolgedessen kann für das Schälen und Glattwalzen jeweils das günstigste Verhältnis von Drehzahl zu Vorschubgeschwindigkeit in Abhängigkeit vom Bohrungsdurchmesser gewählt werden. Beim Schälen auftretende Vibrationen haben keinen Einfluß auf das Glattwalzen. Dies ergibt eine höhere Oberflächengüte bei dennoch hoher Arbeitsgeschwindigkeit.

Während des Vorlaufs nicht vollständig vom Fluidstrom abgeführte Schälspäne stören während des Vorlaufs den Glattwalzkopf nicht, da er in dieser Bearbeitungsphase nicht mit der Oberfläche der Bohrung in Bearbeitungseingriff steht Eine Stauscheibe kann daher entfallen. Der Fluidstrom kann am Ende des Schälvorgangs sämtliche restlichen Schälspäne ungehindert abführen, bevor der Rücklauf und das Glattwalzen beginnen. Die Schälspäne können somit in keiner Weise den Glattwalzvorgang und die erzielte Oberflächengüte beeinträchtigen.

Vorzugsweise wird das Schälmesser nach Abschluß des Schälvorgangs vor dem Glattwalzen aus der Bearbeitungslage entfernt. Dadurch wird verhindert, daß das Schälmesser während des Rücklaufs auf der glattgewalzten Oberfläche Spuren hinterläßt Das Entfernen des Schälmessers ist eine verhältnismäßig einfache Maßnahme, die sehr schnell durchgeführt werden kann, z. B. wenn das Schälmesser in radialer Richtung lose im Schälkopf gehalten ist, so daß es einfach durch Herausziehen aus dein Schälkopf entfernt werden kann, oder das Schälmesser kann d':rch eine leicht lösbare Sicherung gehalten sein, die es gestattet, das Schälmesser in verschiedenen radialen Lagen zu halten.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, bei der der Glattwalzkopf in einem axial begrenzt verschiebbaren Käfig schräg zur Werkzeugachse gehaltene konische Walzrollen auf einem mit dem drehantreibbaren Werkzeugschaft in Wirkverbindung stehenden, zu den Walzrollen gegensinnig kegelstumpfförmigen Teil drehbar gelagert aufweist, zeichnet sich dadurch aus, daß die Zunahme des Durchmessers des kegelstumpfförmigen Teils in Schälvorschubrichtung erfolgt Bei dieser Anordnung bleibt der Glattwalzkopf im Vorlauf selbsttätig außer Bearbeitungseingriff mit der zu bearbeitenden Oberfläche der Bohrung, da sich der Käfig mit den Walzrollen bei einer Berührung mit der Oberfläche der Bohrung sofort in Richtung auf einen geringeren Durchmesser des kegelstumpfförmigen Teils und damit einen geringeren Lagedurchmesser der iim Käfig radial verschiebbaren Walzrollen verschiebt. Dagegen kommt der Bearbeitungseingriff des Glattwalzkopfes während des Rücklaufs selbsttätig durch eine umgekehrte Verschiebung des Käfigs zustande.

Es ist ferner günstig, wenn der Käfig auf seiner Außenseite in Axialrichtung verlaufende Rillen zwischen den Walzrollen aufweist Diese Rillen erleichtern den Durchtritt des Fluids und verringern den Druck des Fluids, der im Vorlauf bestrebt ist, den Käfig mit den Walzrollen in Richtung auf einen größeren Durchmesser zu verschieben.

Außerdem kann der Käfig zumindest an dem dem Fluidstrom zugekehrten Ende abgeschrägt sein. Auf diese Weise ergibt sich eine strömungsgünstige Form des Glattwalzkopfes, die insbesondere eine Wirbelbildung vermeidet und so den Strömungswiderstand des Glatlwalzkopfes noch weiter verringert

Eine noch strömungsgünstigere Form bei einem Walzkopf mit sich am Werkzeugschaft abstützenden Käfighalter ergibt sich dadurch, daß der Käfighalter an dem dem Fluidstrom abgewandten Ende ebenfalls abgeschrägt ist.

Vorzugsweise ist das Schälmesser in einer Messertasehe gehalten, die radial aus dem Schälkopf herausziehbar in diesem gehalten ist

F i g. 1 stellt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der

Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens in Form eines kombinierten Schäl- und Glattwalzwerkzeugs da?, das in eine Zylinderbohrung eingeführt ist

Fig.2 stellt ein Ausführungsbeispiel des Glattwalz- ί kopfes des Werkzeugs nach F i g. 1 in größerem Maßstab teilweise im Schnitt dar.

Fig.3 stellt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Glattwalzkopfes mit zweiteiligem Schaft dar.

F i g. 4 veranschaulicht, wie das neue Verfahren mit

in der Vorrichtung nach F i g. 1 durchgeführt werden kann.

Nach F i g. 1 ist in einer Zylinderbohrung 1 ein

kombiniertes Schäl- und Glattwalzwerkzeug eingeführt

Der Schälkopf 2 ist vor dem Glattwalzkopf 3

angeordnet und mit diesem drehfest verbunden. Der Antrieb des Werkzeugs erfolgt über eine Welle 4. Im Schälkopf 2 ist eine Messertasche 5 radial herausziehbar eingesetzt Die Messertasche 3 enthält das Schälmesser 6. Das Schälmesser ist mithin zusammen mit der Messertasche radial herausziehbar. Es ist aber auch

2Ii möglich, den Schälkopf 2 so aus;»· bilden, daß das Schälmesser allein herausziehbar ist

Der Glattwalzkopf 3 besteht aus einem Schaft 7, einem kegelstumpfförmigen Teil 8, dem sogenannten »Kegel«, der als Hülse ausgebildet ist, einem Käfig 3 mit

>·-> axialen Rillen 10, einem Käfighaiter 11, einem Axiallager 12, auf dem sich der Käfighalter 11 abstützt, einem Gewindering 13, mittels des Gewinderings 13 hinsichtlich ihres Lagedurchmessers auf dem Kegel S ohne Rückstellfeder einstellbaren, im Käfig 9 radial

jo verschiebbar gelagerten Walzrollen 14, einem Drehstück 15, einer den Kegel 8 haltenden Paßfeder 16, einem Seegerring 17 und Gewindestiften 18 und 19.

Das Ausfuhrungsbeispiel nach Fig.3 unterscheidet sich von dem nach F i g. 2 im wesentlichen lediglich

α dadurch, daß der Schaft aus zwei Teilen Ta und Tb besteht Sie sind im Bereich des Glattwalzkopfes 3 mittels einer axialen Schraube 20, die mittels eines Sicherungsrings 21 gegen Verdrehen gesichert ^:st, zusammengehalter.. Das Aiitricbsdrchmorricni v^ird von

ι» dem Teil 7a über die Paßfeder 16 auf den Teil Tb übertragen. Die Paßfeder 16 nimmt gleichzeitig, wie bisher, den Kegel 8 mit. Die axiale Sicherung des Kegels 8 erfolgt auch auf Seiten des ^eils Tb mittels einer Schulter, so daß ein Sicherungsring, wie der Seegerring 17nach Fig. 2,entfällt.

Diese zweiteilige Ausbildung des Schafts 7a, Ib hat den Vorteil, daß sich nach Lösen der Schraube 20 und Entfernen des Schaftteils 7a der Käfig 9 mit den Walzrollen 14, der Kegel 8 und gewünschtenfalls auch

in der Käfighalter U axial nach rechts in Fig.3 abziehen lassen, sei es um sie gegen gleiche oder für einen anderen Bohrungsdurchmesser bestimmte entsprechende Teile auszuwechseln oder sie ganz wegzulassen, wenn man allein mittels Schälkopf 2 arbeiten wilL

V) Hierbei braucht de·· Schälkopf 2 nicht vom Scnaft entfernt zu werden, im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 2, bei dem erst der Schälkopf vom Schaft 7 abgeschraubt und dann der Gewindering 13, der Käfighalter 11 (nach Lösen der Gewindestifte 18

W) und 19) und der Seegerring 17 entfernt werden müssen, bevor der Käfig 9 mit den Walzrollen 14 und der Kegel 8 abgezogen werden können.

Während der Oberflächenbearbeitung der Zylinderbohrung 1 wird durch die Strömungspfeile dargestelltes

b-, öl in die Zylinderbohrung 1 geleitet. Während des Vorlaufs des Werkzeugs in Strömungsrichtung des Öls erfolgt die Oberflächenbearbeitung durch den Schälkopf 2. Dabei ist der Glattwalzkopf 3 unwirksam, da bei

einer Berührung der Walzrollen 14 mit der Oberfläche der Zylinderbohrung 1 sofort eine selbsttätige Axialverschiebung der Walzrollen 14 mit dem Käfig 9 und Käfighaller H entgegen der Bearbeitungsvorschubrichtung des Schälkopfes 2 in Richtung auf das verjüngte Ende des Kegels 8 erfolgt, so daß sich radial verschiebbare Walzrollen 14 von der Oberfläche der Zylinderbohrung I radial nach innen entfernen.

Nach dem Schälen am Ende des Vorlaufs wird die Messertasche 5 mit dem Schälmesser 6 aus dem Schälkopf 2 herausgenommen und der Rücklauf eingeschaltet. Während des Rücklaufs ist daher der Schälkopf 2 unwirksam. Dagegen verschieben sich die Walzrollen 14 nun selbsttätig bei Berührung mit dem Werkstück auf dem Kegel 8 in Richtung auf einen größeren Lagedurchmesser, so daß sie mit der Oberfläche der Zylinderbohrung 1 in Bearbeitungseingriff kommen und diese während des weiteren Rücklaufs glätten. Am Ende des Rücklaufs bzw. des Glattwalzvorgangs wird das Schälmesser mit der Schältasche wieder eingesetzt, so daß eine andere Bohrung bearbeitet werden kann.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Schälen und Glattwalzen von durchgehenden Bohrungen mit Hilfe eines einem Schälkopf mit einem Schälmesser und einen ' radialsymmetrisch wirkenden Glattwalzkopf aufweisenden Schäl- und Glattwalzwerkzeugs und eines in Vorlaufrichtung des Schäl- und Glattwalzwerkzeugs in die Bohrung geleiteten Fluidstronw, dadurch gekennzeichnet, daß das Glatt- "^: walzen nach Abschluß des Schälvorgangs im Rücklauf entgegen der Schälvorschubrichtung erfolgt und der Glattwalzkopf im Vorlauf selbsttätig außer Bearbeitungseingriff und im Rücklauf selbsttätig in den Bearbeitungseingriff gebracht wird. ''

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schälmesser nach Abschluß de» Schälvorgangs vor dem Glattwalzen aus der Bearbeitungslage entfernt wird.

3. Verfah.'<n nach Anspruch 1 oder 2, dadurch '' gekennzeichnet, daß das Schälmesser aus dem Schälkopf entfernt wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens; nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der der Glattwalzkopf in einem axial begrenzt verschiebba- - "> ren Käfig schräg zur Werkzeugachse gehaltene: konische Walzrollen auf einem mit dem drehantreibbaren Werkzeugschaft in Wirkverbindung stehenden, zu den Walzrollen gegensinnig kegelstumpfförmigen Teil drehbar gelagert aufweist, dadurch "' gekennzeichnet daß die Zunahme des Durchmessers des kegelstumpfförmigen Teils (8) in Schälvorschubrichtung erfolgt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig (9) auf seiner Außenseite in ^! Axialrichtung verlaufende Rillen (10) zwischen den Walzrollen (14) aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig (9) zumindest an dem dem Fluidstrom zugekehrten Ende abgeschrägt ist. "'

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, mit einem sich am Werkzeugschaft abstützenden Käfighalter, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfighalter (11) an dem dem Fluidstrom abgewandten Ende abgeschrägt ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Schälmesser (6) in einer Messertasche (S) gehalten ist, die radial aus dem Schälkopf (2) herausziehbar in diesem gehalten ist.