DE2907256C2 - Tool for machining bores through sculptural forming - Google Patents

Tool for machining bores through sculptural forming

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DE2907256C2 DE19792907256 DE2907256A DE2907256C2 DE 2907256 C2 DE2907256 C2 DE 2907256C2 DE 19792907256 DE19792907256 DE 19792907256 DE 2907256 A DE2907256 A DE 2907256A DE 2907256 C2 DE2907256 C2 DE 2907256C2
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KALININGRADSKIJ TECHNICESKIJ INSTITUT RYBNOJ PROMYSLENNOSTI I CHOZJAJSTVA KOENIGSBERG/KALININGRAD SU
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    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B39/00Burnishing machines or devices, i.e. requiring pressure members for compacting the surface zone; Accessories therefor
    • B24B39/02Burnishing machines or devices, i.e. requiring pressure members for compacting the surface zone; Accessories therefor designed for working internal surfaces of revolution

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Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Werkzeug zur Bearbeitung von Bohrungen durch bildsames Umformen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein solches Werkzeug ist aus der US-PS 22 30 455 bekannt.The present invention relates to a tool for machining bores through plastic Forming according to the preamble of claim 1. Such a tool is disclosed in US Pat. No. 2,230,455 known.

Ein Werkzeug dieser Art ist insbesondere geeignet zur Bearbeitung von tiefenA tool of this type is particularly suitable for machining deep

Bohrungen mit hoher Genauigkeit und mit geringer Oberflächenrauhigkeit. Dabei wird eine Verfestigung der bearbeiteten Oberfläche erzielt, und es werden Defekte vermieden, die bei anderen Arten der Feinbearbeitung auftreten können, beispielsweise Risse beim Schleifen oder dergl.Holes with high accuracy and with low surface roughness. There is a solidification of the machined surface, and defects are avoided that occur with other types of fine machining can occur, for example cracks during grinding or the like.

Bei der bekannten Ausbildung ist die Arbeitsfläche des Werkzeugkopfes ein sphärischer Gürtel, dessen auf die Bohriingsfläche druckend wirkende Oberfläche der Kugelfläche angehört, d. h. den gleichen Krümmungsradius wie diese hat. Dadurch kommt es auf einer recht großen Fläche zu einem drückenden Zusammenwirken zwischen der Bohrungsfläche und der Arbeitsfläche des Werkzeugs und zu dementsprechend großen Reibungskräften bei dennoch nur mäßigen Flächenpressungen. Demgemäß sind die durch bildsames Umformen zu erzielenden Werkstückverformungen begrenzt. Bei dem bekannten Werkzeug wird deswegen auch der größte Teil der Verformung durch Spanabhebe:n erzielt: Am vorderen Rand der sphärischen Gürtelarbeitsfläche ist eine Schneidkante gebildet. Das Werkzeug ist denn auch in erster Linie ein Schneidwerkzeug, bei derr dasIn the known training, the working surface of the tool head is a spherical belt, its on the Bohriingsfläche pressure acting surface of the Belongs to spherical surface, d. H. has the same radius of curvature as this one. This comes down to one right large area to a pressing interaction between the bore surface and the working surface of the Tool and correspondingly large frictional forces with only moderate surface pressures. Accordingly, the workpiece deformations that can be achieved by plastic forming are limited. In which known tool, most of the deformation is achieved by chip removal: n: Am A cutting edge is formed at the front edge of the spherical belt working surface. The tool is there also primarily a cutting tool where the

ίο bildsame Umformen durch die drückende Wirkung der der Schneidkante nachfolgenden sphärischen Arbeitsfläche eine im wesentlichen nur noch glättende Nachbearbeitung darstellt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattun^sgemäßes Werkzeug zur Bearbeitung von Bohrungen so auszugestalten, daß eine erheblich verbesserte spanlose Verformung erzielt wird.
ίο malleable reshaping through the pressing effect of the spherical working surface following the cutting edge represents essentially only a smoothing post-processing.
The invention is based on the object of designing a generic tool for machining bores in such a way that a considerably improved non-cutting deformation is achieved.

Ausgehend von dem vorausgesetzten Werkzeug wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Arbeitsflächen einen gegenüber der Kugelfläche kleineren Krümmungsradius haben. Bei einer solchen Ausbildung ergeben sich wulstartige Arbeitsflächen, die wegen ihres kleinen Krümmungsradius' einen nahezu linienförmige Berührung mit der zu verfoirmenden Bohrungsinnenfläche haben und damit eine sehr viel höhere Flächenpressung und deshalb wiederum höhere Verformungswirkung erzielen.Based on the presupposed tool, this object is achieved according to the invention in that the Work surfaces have a smaller radius of curvature than the spherical surface. With such a training the result is bead-like working surfaces which, because of their small radius of curvature, have an almost linear shape Contact with the inner surface of the hole to be hardened have a much higher surface pressure and therefore a higher deformation effect achieve.

In den Unteransprüchen sind zweckmäßige Weiterbildungen angegeben. Wenn gemäß Anspruch 2 die Arbeitsflächen unter einem Winkel zu den axialen Querschnitten des Kopfes hegen, so kann je nach dem gewählten Neigungswinkel der Arbeitsflächen die Bearbeitung auf dem gesamten Umfang der Bohrung bzw. nur einem Teil desselben erfolgen. Das Werkzeug ist universell anwendbar, und es können auch scharfkantige Bohrungen bearbeitet werden.The subclaims contain expedient developments specified. If according to claim 2 the working surfaces at an angle to the axial cross-sections of the head, depending on the chosen angle of inclination of the work surfaces, the processing take place over the entire circumference of the bore or only part of it. The tool is Universally applicable, and sharp-edged bores can also be machined.

Wenn die Arbeitsflächen gemäß Anspruch 4 länsjs einer Schraubenlinie verlaufen, so ergibt sich eine große Arbeitslänge derselben, was ihren Verschleiß verringert und die Arbeitsbedingungen verbessert. A.uch geschieht das Einführen in die zu bearbeitende Bohrung sanfter.If the work surfaces according to claim 4 länsjs run in a helical line, this results in a large working length of the same, which reduces their wear and working conditions improved. Also, the introduction into the hole to be machined is more gentle.

Wenn die Arbeitsflächen gemäß Anspruch 5 starr mit dem Kopf verbundene Einsatzkörper sind, so können diese aus dem geeigneten Werkstoff bestehen, und es wird darüber hinaus eine Kalibrierung der Bohrungen erzielt. Sind jedoch Bohrungen mit relativ großem Toleranzfeld zu bearbeiten, so sind die Arbeitsflächen gemäß Anspruch 6 zweckmäßigerweise mit dem Kopf elastisch verbundene Einsatzkörper.If the work surfaces are rigidly connected to the head insert body according to claim 5, so can these consist of the appropriate material, and there is also a calibration of the holes achieved. If, however, bores are to be machined with a relatively large tolerance field, the working surfaces must be in accordance with Claim 6 expediently with the head elastically connected insert body.

Es kann auch zweckmäßig sein, gemäß Anspruch 7 den Kopf aus einem Satz von Scheiben zu b;!den. die am Halter unabhängig voneinander drehbar angebracht sind. Hierbei stellt sich im Betrieb eine oiptimale Drehgeschwindigkeit jeder der Scheiben ein. was die Bear· beitungsbedingungen verbessert und dan* der Verminderung der Arbeitsgleitgeschwindigkeiten den Verschleißverringert. It can also be expedient to b;! The head from a set of disks according to claim 7. the on Holders are attached rotatably independently of each other. This results in an optimal rotation speed during operation each of the slices one. which improves the machining conditions and then the reduction the working sliding speeds reduce wear.

Zur Ermöglichung einer Selbsteinsteilunf des Werkzeugs in bezug auf die Bohrung kann gemäß Anspruch 8 der Kopf am Halter in radialer Richtung in be/ug auf die Halteraehse bzw. Zapfenachse verschiebbar angeordnet sein.To enable the tool to be adjusted by yourself With regard to the bore can according to claim 8, the head on the holder in the radial direction in be / ug on the Retaining shaft or pin axis can be arranged displaceably.

Nachfolgend wird die Erfindung durch die Beschreibung von Ausführungsbcispiclen anhand der Zcichnungen weiter erläutert. Es zeigtIn the following, the invention is illustrated by the description of exemplary embodiments with the aid of the drawings further explained. It shows

F i g. 1 ein Werkzeug zur Bearbeitung von Bohrungen in perspektivischer Ansicht,
Fig.2 ein Werkzeug mit längs einer Schraubenlinie
F i g. 1 a tool for machining bores in a perspective view,
2 shows a tool with along a helical line

verlaufenden Arbeitsflächen,running work surfaces,

F i g. 3 die Querschnittsdarstellung eines Kopfes mit verschiedenen Ausbildungen der Arbeitsflächen,F i g. 3 the cross-sectional representation of a head with different designs of the work surfaces,

Fig.4 ein Werkzeug, bei dem der Kopf aus einem Satz von Scheiben besteht, teilweise im Längsschnitt4 shows a tool in which the head consists of a Set of disks consists, partly in longitudinal section

Das Werkzeug zur Bearbeitung von Bohrungen durch bildsames Umformen hat einen Kopf 1 mit wulstartigen Arbeitsflächen 7, die druckend auf die zu bearbeitende Bohrungsfläche einwirken.The tool for machining bores by plastic forming has a head 1 with a bead-like shape Working surfaces 7, which have a printing effect on the bore surface to be machined.

Der Körper 2 des Kopfes 1 hat die Gestalt eines Rotationskörpers mit einer zentralen Bohrung, durch die der Zapfen 4 eines Halters 5 greift Mittels des Halters 5 wird das Werkzeug in der Spindel, der Reitstockpinole oder in einer anderen geeigneten Vorrichtung der Werkzeugmaschine aufgespannt.The body 2 of the head 1 has the shape of a body of revolution with a central bore through which the pin 4 of a holder 5 engages by means of the holder 5 is the tool in the spindle, the tailstock quill or clamped in another suitable device of the machine tool.

Der Kopf 1 ist um die Zapfenachse O-O drehbar, die zur Achse L-L des Halters 5 unter einem Winkel a geneigt ist Hierzu ist er auf Lagern 6 angeordnetThe head 1 is rotatable about the pin axis OO, which is inclined to the axis LL of the holder 5 at an angle a purpose, it is mounted on bearings 6

Die Arbeitsflächen 7 liegen auf einer Kugelfläche, die in allen Zeichnungen strichpunktiert angedeutet ist Sie haben die Form von wulstartigen Vorsprüngen an der Kopfoberfläche, wobei sie die Kontaktfläche des Kopfes mit der Oberfläche der zu bearbeitenden Bohrung 8 verringern und die Flächenpressungen bei der Bearbeitung vergrößern.The work surfaces 7 lie on a spherical surface, which is indicated by dash-dotted lines in all drawings are in the form of bulbous protrusions on the head surface, being the contact surface of the head with the surface of the bore 8 to be machined and reduce the surface pressures during machining enlarge.

Eine einfache Konstruktion des Kopfes ergibt sich, wenn die Arbeitsflächen 7, wie es in F i g. 1 dargestellt ist, in ebenen Schnitten des Kopfes liegen. Eine Erhöhung der wirksamen Länge der Arbeitsflächen ergibt sich gemäß F i g. 2, wenn sie längs Schraubenlinien angeordnet sind.A simple construction of the head results when the work surfaces 7, as shown in FIG. 1 shown is to lie in flat sections of the head. An increase in the effective length of the work surfaces results according to FIG. 2 if they are arranged along helical lines.

Besonders einfach ist es, wenn die Arbeitsflächen (7a in Fig.3) einstückig am Körper 2 des Kopfes 1 ausgebildet sind. Die Materialwahl wird freier, wenn die Arbeitsflächen {7b in Fig.3) als starr mit dem Kopf verbundene, abnehmbare Einsatzkörper ausgebildet sind. Es kann auch vorteilhaft sein, wenn die Arbeitsflächen (7c in Fig.3) Wälzkörper sind, weiche in den Taschen des Kopfkörpers 2 drehbar gehalten sind. Mit diesen Ausbildungen können die Bohrungen präzise kalibriert werden.It is particularly simple if the working surfaces (7a in FIG. 3) are formed in one piece on the body 2 of the head 1. The choice of material becomes more free if the work surfaces (7b in FIG. 3) are designed as removable insert bodies rigidly connected to the head. It can also be advantageous if the working surfaces (7c in FIG. 3) are rolling elements which are rotatably held in the pockets of the head body 2. With these designs, the bores can be precisely calibrated.

Bei der Bearbeitung von Bohrungen mit großem Toleranzfeld können die Arbeitsflächen (7c/ in F i g. 3) Einsatzkörper sein, die mit dem Kopf 1 elastisch verbunden sind, z. B. mittels einer Feder 9.When machining bores with a large tolerance field, the working surfaces (7c / in FIG. 3) insert bodies be resiliently connected to the head 1, e.g. B. by means of a spring 9.

Der Kopf 1 des Werkzeuges nach F i,?. 4 ist aus einem Satz von Scheiben 11 mit abgerundetem Umfang ausgeführt Diese sind am Halter 5 unabhängig voneinander drehbar angebracht Dadurch stellen sich während der Bearbeitung verschiedene Drehgeschwindigkeiten je der der Scheiben 11 ein. und es kommt nur zu einem minimalen Gleiten, was den Verschleiß herabsetzt.The head 1 of the tool according to F i,?. 4 is from one Set of washers 11 with a rounded circumference These are rotatably attached to the holder 5 independently of each other Machining different speeds of rotation of each of the disks 11. and it only comes to one minimal sliding, which reduces wear.

Der Kopf 1 kann am Halter 5 dadurch schwimmend gelagert sein, daß er in radialer Richtung in bezug auf die Achse L-L des Hilters 5 bzw. die Achse O-O des Zapfens 4 verschiebbar angeordnet ist. Hierzu ist zwischen dem Zapfen 4 und dem Kopfkörper 2 ein Spalt 12 (Γ i g. 3) belassen. Eine solche Ausbildung vereinfacht in bedeutendem Maße das Einrichten des Werkzeuges.The head 1 can be floatingly mounted on the holder 5 in that it is arranged displaceably in the radial direction with respect to the axis LL of the Hilters 5 or the axis OO of the pin 4. For this purpose, a gap 12 (Γ i g. 3) is left between the pin 4 and the head body 2. Such a training significantly simplifies setting up the tool.

Das beschriebene Werkzeug hat die folgende Wirkungsweise: The tool described has the following mode of action:

Der Halter 5 wird mit seinem Schaft oder Flansch an der Planscheibe, in der Spindel, im Reitstock oder im Support der Werkzeugmaschine gleichachsig zu der zu bearbeitenden Bohrung 8 des Werkstücks befestigt, das an der Spindel, am Support bzw. auf dem Tisch der Werkzeugmaschine aufgespannt ist. Vom Antrieb der Werkzeugmaschine wird dem Werkstück und/oder dem Werkzeug eine Drehbewegung um die gemeinsame Achse L-L und eine Längsvorschubbewegung erteilt.The holder 5 is fastened with its shaft or flange on the faceplate, in the spindle, in the tailstock or in the support of the machine tool coaxially to the bore 8 of the workpiece to be machined, which is clamped on the spindle, on the support or on the table of the machine tool is. The drive of the machine tool gives the workpiece and / or the tool a rotary movement about the common axis LL and a longitudinal feed movement.

Das Werkzeug wird in die zu bearbeitende Bohrung 8 des Werkstücks eingeführt, auf die sich sein Kopf 1 wegen des Spalts 12 seiner zentralen Bohrung oder dank einer radialen Verschiebung (Schwimmbewegung) des Kopfes 1 relativ zur Achse L-L des Halters 5 selbst einstellt Durch die Relativdrehung zwischen Werkstück und Kopf 1 kommt es zum Drehen des letzteren um den Zapfen 4, dessen Achse O-O unter einem spitzen Winkel λ zur Achse L-L des Halters 5 liegt Der Kopf führt dabei Taumelbewegungen aus, die ständig neue Abschnitte der Arbeitsflächen 7 mit der zu bearbeitenden Bohrung 8 des Werkstücks in Berührung bringen, wobei der insgesamt an der Verformung teilnehmende Oberflächenbereich des Kopfes durch einen Zentriwinkel von 2 λ umgrenzt ist Dies verringert nicht nur den Verschleiß der Arbeitsflächen, sondern es kämmt auch wegen des kontinuierlichen Wechsels der Arbeitsabschnitte zu einer beträchtlichen Temperaturabnahme in der Bearbeitungszone wegen des jeweils r.·. > kurzzeitigen Verformungsangriffs der einzelnen ÄbschmRe an der zu bearbeitenden Bohrung 8 des Werkstücks und nachfolgenden längeren Abkühlung. All dies gewährleistet die Erhöhung der Arbeitsleistung, der Bearbeitungsgenauigkeit und - gute.The tool is inserted into the bore 8 of the workpiece to be machined, on which its head 1 adjusts itself because of the gap 12 of its central bore or thanks to a radial displacement (floating movement) of the head 1 relative to the axis LL of the holder 5 Workpiece and head 1, the latter rotates around the pin 4, the axis OO of which is at an acute angle λ to the axis LL of the holder 5 bringing the workpiece into contact, wherein the total of participating in the forming surface of the head is bounded λ by a central angle of 2 This not only reduces the wear of the working faces, but also meshes due to the continuous change of the working sections to a significant decrease in temperature in the treatment zone because of the r. ·. > Brief deformation attack of the individual ÄbschmRe on the hole 8 to be machined in the workpiece and subsequent longer cooling. All of this ensures the increase in work performance, machining accuracy and - good.

Wegen des kleinen Krümmungsradius' der Arbeitsflächen kommt es beim Verformungsangriff zu hohen Flächenpressungen, was die zur Bearbeitung notwendige Kraft und damit auch die erforderliche ftiaschinenleistung erheblich verringern läßt. Außerdem erlauben die Lücken zwischen den Arbeitsflächen ein freies Fließen des Materials des Werkstücks während des Umformens. Dies verbessert die Bedingungen des bildsamen Umformens und wirkt somit auch im Sinne der Verbesserung der Bearbeitungsgüte und -genauigkeitBecause of the small radius of curvature of the working surfaces, high surface pressures occur when the deformation attack occurs, what the force required for machining and thus also the required machine output can be reduced significantly. In addition, the gaps between the work surfaces allow free flow of the material of the workpiece during forming. This improves the conditions of the plastic working and thus also works to improve machining quality and accuracy

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (8)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Werkzeug zur Bearbeitung von Bohrungen durch bildsames Umformen mit einem Kopf, der am Zapfen eines Halters um eine Achse drehbar angeordnet ist, die zur Achse des Halters geneigt ist, der mit wenigstens einem Teil seiner Oberfläche drükkend auf die Bohrungsfläche wirkt, wobei dieser Teil die Arbeitsflächen bildet und auf einer Kugelfläche liegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsflächen (7) einen gegenüber der Kugelfläche kleineren Krümmungsradius haben.1. Tool for machining bores by shaping with a head that is on the Pin of a holder is rotatably arranged about an axis which is inclined to the axis of the holder with at least a part of its surface acts on the bore surface in a pressing manner, this part forms the working surfaces and lies on a spherical surface, characterized in that the Working surfaces (7) have a smaller radius of curvature than the spherical surface. 2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsflächen (7) unter einem Winkel zu den axialen Querschnitten des Kopfes liegen. 2. Tool according to claim 1, characterized in that the work surfaces (7) under a At an angle to the axial cross-sections of the head. 3. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsflächen (7) in ebenen Querschnitten des Kopfes (1) liegen.3. Tool according to claim 1, characterized in that the working surfaces (7) in planar cross-sections of the head (1). 4. Werkzeug nach Anspruch Z dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsflächen (7) längs einer Schraubenlinie liegen.4. Tool according to claim Z, characterized in that the working surfaces (7) along a Helical line. 5. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsflächen (76,! als Einsatzkörper ausgebildet und mit dem Kopf (1) starr verbunden sind.5. Tool according to claim 1, characterized in that the working surfaces (76,! As an insert body are formed and rigidly connected to the head (1). 6. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsflächen (Jd) als Einsatzkörper ausgebildet und mit dem Kopf (1) elastisch verbunden sind.6. Tool according to claim 1, characterized in that the working surfaces (Jd) are designed as insert bodies and are elastically connected to the head (1). 7. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf (IJ aus einem Satz von Scheiben (11) gebildet ist, die voneinander unabhängig drehbar am Halter (5) angeordnet s. id.7. Tool according to claim 1, characterized in that the head (IJ from a set of discs (11) is formed, which are rotatably arranged independently of one another on the holder (5) see id. 8. 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) bzw. die Achse (O-O) des Zapfens (4) verschiebbar angeordnet ist.8. Tool according to claim 1, characterized in that the head (1) on the holder (5) is displaceable in the radial direction with respect to the axis (LL) of the holder (5) or the axis (OO) of the pin (4) is arranged.
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