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Kombiniertes Schäl- und Glattwalzwerkzeug
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Die Erfindung betrifft ein kombiniertes Schäl- und Glattwalzwerkzeug.
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Werkzeuge dieser Gattung sind z.B. bekannt aus der OS 2346 729 OS
2362 788 OS 2209 234 OS 2223 696 Die oben genannten Werkzeuge haben alle gemeinsam
erhebliche Nachteile: Sie weisen einen hohen Verschleiß der Führungsleisten auf,
welcher durch den Durchhang des Bohrrohres und der damit einhergehenden Verzwängung
der Führungsleisten in der Bohrung bedingt ist. Den Verschleiß der Führungsleisten
vergrößernd kommt noch hinzu, daß während der Tiefbohrbearbeitung die Maschinenmitte
und die Werkstückmitte in aller Regel nicht übereinstimmen. Die Verzwängung der
Führungsleisten führt außerdem sehr häufig zum Vibrieren der Bohr- und Schälwerkzeuge
und damit zu verminderter Werkstückoberflächenqualität und zu verminderter Werkzeugstandzeit.
Bei sehr großen Bohrlängen tritt außerdem infolge des größeren Durchhanges des Bohrrohres
eine unzulässig große Veränderung des Tropfenabdruckes der Walzrollen auf. Der gleiche
Nachteil tritt auf bei extremem Mittenversatz zwischen Werkstück und Werkzeug.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein kombiniertes Schäl- und Glattwalzwerkzeug
mrzuschlagen, welches die genannten Mängel vermeidet.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einem kombinierten Schäl- und
Glattwalzwerkzeug gelöst durch am Umfang des Schälmesserkopfes angebrachte ()taschen
zur hydrostatischen Führung des Schälmesserkopfes, wobei die Oltaschen über Zuleitungsbohrungen
und Drosselbohrungen mit Drucköl gespeist werden und eine, zwischen Schälmesserkopf
und Glattwalzkopf angeordnete, ausschließlich ein Drehmoment übertragende Kupplung,
welche begrenzt einen Achswellenparallelversatz und/oder eine Winkelstellung der
Achsen von von Glattwalzkopf und Schälmesserkopf zuläßt.
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Durch diese Maßnahme wird einerseits eine souveräne, schwingungsfreie
und verschleißfreie Führung des Schälmesserkopfes gewährleistet, die weder einer
Nachstellung noch einer auf subjektive Eindrücke sich gründenden Justage bedarf.
Und zum anderen kann gewährleistet werden, daß Einflüsse aufgrund des Bohrrohrdurchhanges
oder aufgrund einer Bohrrohrfehllage nicht auf den Schälmesserkopf übertragen werden.
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Vorteilhafterweise ist diese, ein Drehmoment übertragende und den
Achsparallelversatz und/oder die Winkelstellung der Achsen von Glattwalzwerkzeug
und Schälmesserkopf begrenzende Kupplung eine an sich bekannte Kreuzscheubenkupplung
. Eine solche Kreuzscheibenkupplung ist ein bewährtes Maschinenelement, äußerst
einfach im Aufbau und absolut zuverlässig. Sie überträgt sicher ein Drehmoment,
läßt einen Parallelversatz der beiden genannten Achsen zu, welcher zudem in seiner
Größe beliebig eingestellt werden kann, und erlaubt weiterhin eine, wenn auch geringe
Winkelstellung der beiden genannten Achsen.
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In vorteilhafter Weiterentwicklung der Erfindung wird vorgeschlagen,
daß zwischen dem gesamten kombinierten Werkzeug und dem Bohrrohr eine, ausschließlich
ein Drehmoment übertrag: Kupplung, welche begrenzt einen Achswellenparallelversatz
und/oder eine Winkelstellung
der Achsen von Glattwalzkopf und Schälmesserkopf
zuläßt, angeordnet ist. Durch eine solche Anordnung wird vorteilhafterweise verhindert,
daß bei langen und schlanken Bohrrohren der Durchhang des Bohrrohres zu einer unzulässig
großen Veränderung des Tropfenabdruckes der Glattwalzrollen führt.
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Bei einer solchen Anordnungcbr Kupplung ist es auch durchaus möglich,
die zwischen dem Schälmesserkopf und dem Glattwalzkopf angeordnete Kupplung durch
eine starre Verbindung zwischen Schälmesserkopf und Glattwalzkopf zu ersetzen.
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Es ist auch hier wiederum mit den bereits erläuterten Vorteilen verbunden,
wenn die genannte Kupplung eine an sich bekannte Kreuzscheibenkupplung ist.
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Eine weitere, vorteilhafte Möglichkeit zur Lösung der der Erfindung
zugrundeliegenden Aufgabe ergibt sich dadurch, daß ein zwischen einem hydrostatisch
geführten Schälmesserkopf und dem zugehörigen Bohrrohr angeordnete Glattwalzkopf
auf eine, den Schälmesserkopf mit dem Bohrrohr starr verbindenden Zwischenstück
mittels Federelementen radial schwimmend und mittenrückstellend gelagert ist.
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Diese Lösung ist alternativ zu allen bisher beschriebenen Fällen einsetzbar
und weist besondere Vorteile dann auf, wenn die bei der Zerspanungsoperation entstehenden
Späne aus technologischen Gründen nicht in Vorschubrichtung abtransportiert, sondern
wie bei Tiefbohrarbeiten üblich, entgegengesetzt zur Vorschubrichtungdirch das hohle
Wer'.czeug zurückgespült werden sollen.
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Die Erfindung soll nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert
werden.
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Es zeigen: Figur 1 Ein kombiniertes Schäl- und Glattwalzwerkzeug mit
hydrostatisch geführtem Schälmesserkopf und einer zwischen Schälmesserkopf und Glattwalzkopf
angeordneten Kreuzscheibenkupplung in perspektivischer Darstellung.
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Figur 2 Ein kombiniertes Schäl- und Glattwalzwerkzeug mit hydrostatisch
geführtem Schälmesserkopf und einer, zwischen dem kombinierten Werkzeug und dem
Bohrrohr bzw. Anschlußstück angeordneten Kreuzscheibenkupplung.
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Figur 3 Ein kombiniertes Schäl- und Glattwalzwerkzeug mit hydrostatisch
geführtem Schälmesserkopf und radial beweglichem Glattwalzkopf.
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Die Figur 1 zeigt in perspektivischer Darstellung ein kombiniertes
Schäl- und Glattwalzwerkzeug, welches mit den Merkmalen der Erfindung ausgestattet
ist. Ein Anschlußstück oder Bohrrohr trägt über an sich bekannte, nicht näher dargestellte
Verbindungselemente einen ebenfalls an sich bekannten Glattwalzkopf 1, welcher mittels
der Glattwalzrollen 4 ein entsprechend vorbearbeitetes Werkstück glattwalzt. Der
Glattwalzkopf 1 ist am vorderen Ende mittels einer, ein Drehmoment übertragenden
Kupplung, welche begrenzt einen Achsparallelversatz und/oder eine Winkelstellung
der Achsen von Glattwalzwerkzeug und Schälmesserkopf zuläßt, mit dem Schälmesserkopf
2 verbunden. Im dargestellten Beispiel ist diese Kupplung als bekannte Kreuzscheibenkupplung
6 ausgebildet.
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Der Schälmesserkopf 2 hat die Aufgabe, die glattzuwalzende Werkstückbohrung
auf das für die nachfolgende Glattwalzoperation notwendige Vorbearbeitungsmaß vorzuarbeiten.
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Dies kann im Prinzip mittels beliebiger Ausbohrwerkzeuge geschehen.
Im vorliegenden Beispiel jedoch wird hierfür ein, in einer radialen Ausnehmung des
Schälmesserkopfes 2 geführtes Schälmesser 5, welches als Pendelmesser ausgebildet
ist, verwendet. Auf jeder der durch das Pendelmesser horizontal unterteilten Hälften
des Schälmesserkopfes 2 sind auf der Oberfläche symmetrisch zur Vertikalen, auf
jedem der vier so entstehenden Quadranten jeweils Ultaschen 9 und 12 angebracht,
sodaß sich insgesamt 8 Ultaschen am Umfang verteilt ergeben.
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Diese Ultaschen 9 und 12 sind über Drosselbohrungen 8 jeweils zu zweit
an eine gemeinsame Zuleitungsbohrung 7 angeschlossen. Der gesamte Schälmesserkopf
2 hat einen Durchmesser, der nur wenige zehntel Millimeter kleiner ist als der Durchmesser
der unbearbeiteten Werkstückbohrung. Sollte in einem besonderen Bearbeitungsfall
die Durchmesserdifferenz vor und nach der Schäloperation mit dem Schälmesserkopf
sehr groß sein, so kann es zweckmäßig sein, den Bereich des Schälmesserkopfes, in
dem die Ultaschen 12 liegen, im Durchmesser entsprechend zu vergrößern, sodaß der
Spalt zwischen Werkstückwandung und Schälkopfoberfläche sich in für hydrostatische
Führungen geeigneten und bekannten Grenzen bewegt. Während der Bearbeitung eines
Werlstückes wird das kombinierte Werkzeug in aller Regel von einem außen vorbeifließenden,
sehr großen Ulstrom durchströmt.Durch die Tatsache, daß der Schälmesserkopf 2 in
seinem Durchmesser nur wenige zehntel Millimeter kleiner als die Werkstückbohrung
ist, wird dieser große Ulstrom vom Schälkopf gestaut und über einen in Längsrichtung
in den Schälkopf eingearbeiteten Strömungskanal 13 am Schälmesser 5 mit großer Geschwindigkeit
vorbeigeführt. Das sich hinter dem Schälmesserkopf 2 im Bereich des Glattwalzkopfes
1 aufstauende Ul tritt auch iç tie Zuleitungsbohrung 7, welche sich in jedem einzelnen
der vier quadranten
befindet und die beiden Oltaschen je Quadranten
mit Ul versorgt. Ober die Drosselbohrungen 8 fließt das unter Druck stehende Spülöl
in die Oltaschen und stützt nach bekannter Art eines hydrostatischen Lagers den
Schälmesserkopf an der Bohrungswand des Werkstückes ab.
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Das über den Spalt zwischen Schälkopf und Bohrungswandung des Werkstückes
aus den Ultaschen austretende Drucköl wird in den Entlastungsrillen 10 entspannt.
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Das kombinierte Werkzeug gemäß Figur 2 entspricht in allen Details
dem oben beschriebenen Werkzeug. Es wurde lediglich die Lage der Kupplung 6 nach
Figur 1 geändert in die Lage der Kupplung 11 nach Figur 2. Durch diese Maßnahme
kann, wie eingangs schon beschrieben, verhindert werden, daß durch zu großen Bohrrohrdurchhang
der Tropfenabdruck der Glattwalzrollen 4 auf dem Werkstück in unzulässiger Weise
verändert wird. Auch können auf diese Art und Weise einwandfrei Mittenabweichungen
zwischen Maschinenmitte und Werkstückmitte ausgeglichen werden.
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Selbstverständlich ist es auch möglich, die Kupplung 6 gemäß Figur
1 an ihrem Platz zu belassen und zusätzlich eine Kupplung 11 gemäß Figur 2 einzufügen.
Eine solche Anordnung mit doppelter Kupplung ist immer dann von Vorteil, wenn einerseits
Mittenabweichungen und Bohrrohrdurchhang ausgeglichen werden müssen und andererseits
besondere Zerspanungsbedingungen vorliegen, durch welche über den Schälmesserkopf
das Glattwalzwerkzeug in nicht erwünschter Weise beeinflußt werden könnte.
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Die Kupplung 6 bei einem Werkzeug gemäß Figur 1 sorgt auch dafür,
daß aufgrund von Fertigungstoleranzen eventuell auftretende Koaxialfehler zwischen
Schälmesserkopf und Glattwalopf ausgeglichen werden.Die der Erfindung zugrunde liegende
Aufgabe wird auch gelöst
von einem Werkzeug, wie in Figur 3 dargestellt.
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Auch hier befindet sich am vorderen Ende wieder ein hydrostatisch
geführter Schälmesserkopf 2. Dieser Schälmesserkopf 2 ist über den Werkzeugschaft
15 und das Aufnahmeteil 23 starr mit dem Bohrrohr 24 verbunden. Damit größere Fertigungstoleranzen
am Glattwalzkopf zugelassen werden können, ohne daß hierdurch schädliche Auswirkungen
auf den hydrostatisch geführten Schälmesserkopf auftreten, muß der Glattwalzkopf
radial beweglich sein. Hierzu ist auf dem Werkzeugschaft 15 über mittenrückstellende
Federelemente 16 (z.B. Gummiringe) ein Ausgleichsstück 17 gelagert. Dieses Ausgleichsstück
17 trägt einerseits einen Stüzkegel 18 mit den darauf sich abwälzenden Glattwalzrollen
19 und andererseits eine Verstellhülse 21, welche mit dem Ausgleichsstück 17 z.B.
in Gewindeverbindung steht.
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Die Verstellhülse 21 steht in an sich bekannter Weise mittels ihrer
Schulter 25 und einer Feder 22 in Wirkverbindung mit dem die Glattwalzrollen 19
führenden Käfig 20.
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Auch durch die zuletzt beschriebene Kombination eines hydrostatisch
geführten Schälmesserkopfes mit einem radial beweglichen Glattwalzkopf vermeidet
in vorteilhafter Weise die nach dem Stand der Technik auftretenden Verschleiß- und
Einstellprobleme der Führungsleisten sowie die nachteilige Wirkung des Bohrrohrdurchhanges.
Auch werden eventuell auftretende Schwingungen des Schälmesserkopfes nicht mehr
auf das Glattwalzwerkzeug übertragen. Selbstverständlich ist es auch bei der Anordnung
gemäß Figur 3 möglich, zwischen dem kombinierten Werkzeug und dem Bohrrohr ähnlich
wie in Figur 2 eine geeignete Kupplung, z.B. eine Kreuzscheibenkupplung, anzuordnen.
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Hierdurch kann dann grundsätzlich größerer Bohrrohrdurchhang
und
größerer Mittenversatz zwischen Werkzeugmaschine und Werkstück beherrscht werden.
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Liste der verwendeten Bezugszeichen 1.) Glattwalzkopf 2.) Schälmesserkopf
3.) Anschlußstück 4.) Glattwalzrollen 5.) Schälmesser 6.) Kupplung 7.) Zuleitungsbohrung
8.) Drosselbohrung 9.) Oltasche 10) Entlastungsrille 11) Kupplung 12) Ultasche 13)
Strömungskanal 14) -15) Werkzeugschaft 16) Federelemente 17) Ausgleichsstück 18)
Stützkegel 19) Glattwalzrollen 20) Käfig 21) Verstellhülse 22) Feder 23) Aufnahmeteil
24) Bohrrohr 25) Schulter
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