DE2715945C2

DE2715945C2 - Vorrichtung zum gezogenen Aufbohren rohrförmiger Werkstücke

Info

Publication number: DE2715945C2
Application number: DE2715945A
Authority: DE
Inventors: Franz 4047 Dormagen Henninghaus
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-04-09
Filing date: 1977-04-09
Publication date: 1984-04-26
Also published as: IT7822024A0; US4184794A; DE2715945A1; GB1602406A; IT1094344B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum gezogenen Aufbohren rohrformiger Werkstücke der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bezeichneten Art.

Eine derartige Vorrichtung ist nach der DE-OS 12 643 bekannt, ohne daß damit Hinweise für eine Kühlmittelströmung vermittelt werden. Sofern ein Kühlmittel verwendet wird, umströmt dieses in gleicher Weise die am Umfang des Bohrkopfes angeordneten Werkzeuge wie die vor diesen und nach diesen angeordneten Führungsstifte, ohne daß besondere Maßnahmen für die Strömungsführung des Kühlmittels getroffen werden. Insbesondere fehlt es an geeigneten Mitteln für die Ableitung der bei der Bearbeitung entstehenden Späne.

Während sich die erwähnte DE-OS 20 12 643 auf eine Vorrichtung zum gezogenen Aufbohren der rohrförmigen Werkstücke bezieht, ist nach der Druckschrift »TZ für praktische Metallbearbeitung«, 59. Jahrgang, 1965, Heft 8, Seiten 540 bis 544, eine Vorrichtung zum drückenden Aufbohren rohrformiger Werkstücke bekannt, bei welcher sich die Werkzeuge im wesentlichen im Spitzenbereich des Bohrkopfes befinden. Hierbei wird innerhalb der Bohrstange ein Kühlmittel konzentrisch zu einem die Bohrstange mittig durchsetzenden Rohr bis in die Nähe der Bohrkopfspitze geführt. Es kommt sodann zu einer Umlenkung und Beschleunigung des Kühlmittels zwischen der Bohrlochbasis und den Werkzeugen und alsdann zu einer Strömung des Kühlmittels durch die hohle Schaftwelle, wobei die abgetragenen Späne mitgenommen werden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Vorrichtung der einleitend benannten Art eine Verbesserung der Kühlung einerseits und der Spanabfuhr andererseits an den einzelnen Werkzeugen mit Hilfe des Kühlmittels zu erreichen.

to Diese Aufgabenstellung wird durch den Vorschlag gemäß dem Kennzeichnungsteil des Patentanspruchs 1 gelöst, für welchen die Unteransprüche 2 bis 5 vorteilhafte Weiterentwicklungen vorsehen.

Somit wird das in der Regel mit beträchtlichem Druck

eingepumpte Kühlmittel mit einer erheblich gesteigerten Geschwindigkeit dem Arbeitsbereich der Umfangswerkzeuge zugeführt

Die Geschwindigkeit ist dabei umso größer, je mehr abrupte Querschnittsveränderungen im Bereich des Strömungsweges vermieden sind. Als Folge dieser erhöhten Geschwindigkeit stellt sich eine beträchtlich gesteigerte Wärmeübergangszahl zwischen Umfangswerkzeug bzw. Zylinderinnenwandfläche einerseits und dem Kühlmittel andererseits ein, so daß die Kühlwir kung entsprechend gesteigert wird. Zugleich werden die abgetragenen Späne schneller und wirkungsvoller aus dem Arbeitsbereich des Werkzeuges herausgeführt und abgeleitet. Da es für diesen Zweck nicht mehr darauf ankommt, die Wärmeabfuhr zu vergrößern, ist die Strömungsgeschwindigkeit im Anschluß an die Werkzeuge bei vergrößertem Strömungsquerschnitt und für eine begrenzte Strecke gleichbleibendem Querschnitt herabgesetzt. Das Kühlmittel kann weiterhin in an sich bekannter Weise im Umlauf geführt werden, wobei die

J5 Möglichkeiten zur Abscheidung gegebenenfalls mitgenommener Späne sowie auch zur Kühlung in üblicher Weise vorgesehen sein können.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung ergibt sich eine Leistungssteigerung mit Herabsetzung der Aus-

•»o schußquote.

Die strömungstechnischen Voraussetzungen lassen sich besonders gut dadurch erfüllen, daß die abführenden Kanäle für das Kühlmittel mit der Vorschubrichtung spitze Winkel bilden.

Eine weiterhin verbesserte Einwirkung des Kühlmittels ergibt sich dadurch, daß der Bohrkopf zwischen zwei im axialen Abstand voneinander angeordneten Werkzeugen eine Führungshülse mit zur Drehrichtung entgegengesetzt verlaufender Spiralnut für einen Teilstrom des Kühlmittels aufweist.

Dieser Teilstrom des Kühlmittels übernimmt hierbei zugleich eine schmierende Wirkung, so daß die Führungshülse innerhalb des frisch geschälten Zylinders keinen nennenswerten Gleitwiderstand überwinden muß, der zu einer Temperaturerhöhung führen würde.

Dank der forcierten Kühlung läßt sich in weiterer Ausführung der Erfindung mit axialem Abstand hinter einem Werkzeug und axial vor einem weiteren Werkzeug eine Dichtung vorsehen, wobei das weitere

fco Werkzeug über einen den Kopf in Umfangsnähe axial durchsetzenden Kanal mit Kühlmittel versorgt wird. Auf diese Weise wird mit Sicherheit ausgeschlossen, daß Schälspäne zwischen den Umfang des Bohrkopfes und die Zylinderinnenwand gepreßt werden können. Sie

b5 werden vielmehr mit dem Kühlmittel zuverlässig abgeleitet.

Um selbst kleinste, von der umlaufenden Dichtung abgestreifte Spanreste mit Sicherheit abfuhren zu

können, ist schließlich noch ein abführender Kanal vor der Dichtung für das Kühlmittel zweckmäßig, der mit der Vorschubrichtung einen spitzen Winke! bildet.

Zur weiteren Veranschaulichung der Erfindung wird auf die sich auf Ausführungsbeispiel beziehenden Zeichnungen Bezug genommen. Darin zeigt

F i g. 1 die erfindungsgemäße Ausführungsform in teilweise geschnittener Längsansicht innerhalb eines geschnitten dargestellten Zylinders,

Fig.2 eine vergrößerte, teilweise im Längsschnitt wiedergegebene Darstellung einer anderen Ausführungsform der Erfindung,

Fig.3 und 3a Querschnittsdarstellungen entsprechend Fig.2 in zwei unterschiedlichen Ebenen I1I-II1 bzw. Illa-IIIaund

F i g. 4 eine Querschnittsdarstellung in einer weiteren Ebene IV-IV bei der Ausführungsform gemäß F i g. 2.

Gemäß F i g. 1 ist die erfindungsgemäße ^vorrichtung in einer Gesamtkombination dargestellt, wobei der Kopf mit seinem Ansatz 1 am Ende einer Bohrstange befestigt ist. Es ist innerhalb des Zylinders 3 mittels der nicht näher dargestellten Bohrstange sowohl umlaufend angetrieben als auch in der Vorschubrichtung 2. Am werkzeugseitigen Ende des Kopfes erkennt man einen konischen Zwischenbereich 4, in welchen das Kühlmittel beschleunigt wird. Am Material des Zylinders 3 greift zunächst das Werkzeug 5 als Bohrstahl mit einer Spantiefe 6 von bis zu 20 mm an. Das Kühlmittel drückt mit den abgehobenen Spänen durch den Kanal 7 in den hohlen Innenraum 8 des Kopfes. Man erkennt weiterhin eine stirnseitige Ansicht eines Stützsteine 9, der in noch zu beschreibender Weise zur Abstützung der Zerspannungskraft dient.

Dem Bohrstahl 5 folgt ein weiterer Bohrstahl 10. Bei diesem trägt die Spantiefe 11 lediglich ²/,_omm. Im Anschluß an diesen erkennt man den Kanal 12, der im Hinblick auf das abzuführende Kühlmittel die gleiche Aufgabe hat wie der Kanal 7 mit dem Unterschied, daß an dieser Stelle nur noch sehr kleine Spanstücke abgeleitet werden müssen.

Die Führungshülse 13 besitzt eine entgegengesetzt zur Drehrichtung des Kopfes gewundene Spiralnut 14, in welcher ein Teil des Kiihlmittelstromes als Schmierung wirksam ist.

Im Anschluß an die Führungshülse 13 ist eine umlaufende, ringförmige Dichtung 15 erkennbar, mit welcher letzte Kfihlmittelreste mit kleinsten Spänchen abgefangen werden, um sodann durch den Kanal 16 in den Innenraum 8 des Kopfes geleitet zu werden.

Die abschließend in schräger Lage als weiteres Werkzeug angeordneten zylindrischen Rollen 17, 17' werden über den Kühlmittelkanal 18 mit frischem Kühlmittel beaufschlagt. Die schräge Anordnung der Rollen 17, 17' führt zu einer beträchtlichen Geschwindigkeitssteigerung des Kühlmittels, so daß die lediglich noch durch das verdichtende Rollen erzeugte Umwandlungswärme ohne Schwierigkeiten abgeführt werden kann. Dies gelingt bei dem mittels der Rollen bewirkten, abschließenden Glattwalzen deshalb besonders leicht, weil die Glattwalzengeschwindigkeit verhältnismäßig gering ist
Die vergrößerte Darstellung gemäß F i g. 2 läßt die

ίο Schneide 28 des Bohrstahls 5 in Draufsicht erkennen.

Die Einstellung erfolgt mittels der Innensechskantschraube 29. Weiterhin erkennt man im oberen Teil der F i g. 2 einen Stützstein 9 sowie im Anschluß daran den gestrichelt dargestellten Bohrstahl 10. Ebenfalls sind die für das Kühlmittel vorgesehenen Kanäle 7 und 12 wiedergegeben.

Von der Führungshülse sind sich gegenüberliegende Schalen 19 und 19' erkennbar. Letztere sind in der bereits beschriebenen Weise mittels der Stellschrauben 20 und 20' eingestellt und mittels der Spannschrauben 21 im Kopf festgehalten. Wie Fig.4 zeigt, finden insgesamt vier Schalen 19, 19' sowie 22, 22' an sich gegenüberliegenden Stellen Verwendung. Zur Veranschaulichung sind in F i g. 4 unterschiedliche Durchmesser für die von den Schalen gebildete Führungshülse dargestellt. Die Schalen 19, 19' wurden mittels der Stellschrauben 20, 20' und 26, 26' auf einen verhältnismäßig kleinen Durchmesser eingestellt, wobei die Stellschrauben 26, 26' am weitesten zur Spannschraube 21 verschoben sind. Die Stellschrauben haben von ihren äußeren Lochbegrenzungen dabei den Abstand 23. Die beiden anderen Schalen 22, 22' sind demgegenüber auf ihren größten Durchmesser eingestellt. Dabei sind die Stellschrauben 26, 26' in ihre äußerste Lage innerhalb ihrer Langlöcher gelangt, so daß sich ein Abstand 24 von der der Spannschraube 21 zugekehrten Lochwandung ergibt.

Die in zwei verschiedenen Querschnittsebenen in F i g. 3 und 3a vorgenommene Darstellung zeigt einerseits am Umfang den Bohrstahl 5. Wie beschrieben, wird die ihn belastende Zerspanungskraft von den Stützsteinen 9, 9' aufgefangen. Weiterhin erkennt man gemäß F i g. 3 die vorgeschlagene Anordnung des Bohrstahls 10 zwischen den Stützsteinen 9,9', jedoch in einer axial versetzten Ebene. Für die Stützsteine 9,9' ist die Verwendung lediglich einer einzigen Innensechskantschraube 25 bzw. 25', wie beschrieben wurde, ausreichend.

Die Ebene, in welcher der Bohrstahl 10 liegt, ist

>o zweckmäßig im unmittelbaren Anschluß an die Ebene vorgesehen, in welcher sich die Stützsteine 9, 9' befinden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum gezogenen Aufbohren rohrförmiger Werkstücke mit mehreren am Umfang eines Bohrkopfes angeordneten Werkzeugen, wobei in dem verengten Querschnitt zwischen Bohrkopf und Werkstückinnenfläche eine Kühlmittelströmung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsquerschnitt für das Kühlmittel am vorderen Ende des Bohrkopfes entgegengesetzt zur Vorschubrichtung (2) zumindest bereichsweise zunehmend verengt ist, und daß für den Kühlmittelabfluß im Anschluß an jedes der Werkzeuge (5,10,17) abführende Kanäle (7,12,16) mit vergrößertem und für eine begrenzte Strecke gleichbleibendem Querschnitt vorgesehen ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abführkanäle (7, 12) für das Kühlmittel mit der Vorschubrichtung (2) spitze Winkel bilden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrkopf zwischen zwei im axialen voneinander angeordneten Werkzeugen (10, 17) eine Führungshülse (13) mit einer zur Drehrichtung entgegengesetzt verlaufenden Spiralnut (14) für einen Teilstrom des Kühlmittels aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit axialem Abstand hinter einem Werkzeug (10) und axial vor einem weiteren Werkzeug (17) eine mit umlaufende Dichtung (15) vorgesehen ist, wobei das weitere Werkzeug (17) über einen den Kopf in Umfangsnähe axial durchsetzenden Kanal (18) mit Kühlmittel versorgt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Dichtung (15) ein abführender Kanal (16) für das Kühlmittel besteht, der mit der Vorschubrichtung (2) einen spitzen Winkel bildet.