DE102009040592A1

DE102009040592A1 - Kombiniertes Aufbohr- und Glattwalzwerkzeug

Info

Publication number: DE102009040592A1
Application number: DE200910040592
Authority: DE
Inventors: Ralf Löschner; Peter Dr. Maresch
Original assignee: Wenaroll Tools And Systems GmbH
Current assignee: Wenaroll Tools And Systems GmbH
Priority date: 2009-09-08
Filing date: 2009-09-08
Publication date: 2011-03-10

Abstract

Gezeigt ist ein Werkzeug (1) zum Innenbearbeiten von Zylinderrohren (2) mit Glattwalzrollen (3, 4, 5, 6, 7, 8) und mit Messern (9, 10, 26; 11, 12, 13, 35) zur Veredlung der Bohrungswandung (14), wobei Messer (9, 10, 26) in dem Werkzeug (1) in radialer Richtung verstellbar (15) geführt sind. Die Messer (9, 10, 26; 11, 12, 13, 35) sind etwa ringförmig am Umfang des Werkzeugs (1) verteilt und es gibt zwei Gruppen (9, 10, 26; 11, 12, 13, 35) von Messern, die auf unterschiedlichen Längsabschnitten (16, 17) des Werkzeugs (1) angeordnet sind. Sie umfassen eine Gruppe Schruppmesser (11, 12, 13, 35) und eine Gruppe Schlichtmesser (9, 10, 26). Die Messer (11, 12, 13, 35) einer Gruppe sind in gerader Anzahl vorgesehen und die Messer (9, 10, 26) der anderen Gruppe sind in ungerader Zahl vorgesehen, wobei die Gruppe der Schruppmesser (11, 12, 13, 35) an einem Träger (19) angeordnet ist, der in der Arbeitsfolge führend, stirnseitig an dem Werkzeug (1) im Übrigen befestigt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein kombiniertes Aufbohr- und Glattwalzwerkzeug zur Bearbeitung von zylindrischen Innenwänden, insbesondere von Rohren.
Derartige Werkzeuge werden insbesondere zur Feinbearbeitung in Hydraulikzylindern und Zylinderrohren verwendet. Die länglichen Werkzeuge umfassen einen Messerkopf mit üblicherweise zwei Messern und einen axial hinter dem Messerkopf angeordneten Glattwalzkopf, wobei das gesamte Werkzeug in der zu bearbeitenden Bohrung gedreht wird. Ein solches Werkzeug ist beispielsweise in der deutschen Offenlegungsschrift DE 2644292 (A1) offenbart. Der dort gezeigte Messerkopf ist als Schälkopf ausgebildet. Das Schälverfahren ist gekennzeichnet durch eine geringe Spantiefe und eine große Spanbreite, die einen großen Vorschub erlaubt. Nachteilig dabei ist, dass für eine Vielzahl unterschiedlicher, fertig bearbeiteter Zylinderrohr-Innendurchmesser eine ähnliche Vielzahl unterschiedlicher Innendurchmesser bei den Rohlingen bevorratet werden muss, da die Spandicke an den Schälmessern nur in engen Grenzen variiert werden kann.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, bei der Herstellung von Zylinderrohren ein größeres Durchmesserspektrum an Rohrinnendurchmessern an Rohlingen mit gleichem Innendurchmesser mit minimiertem Werkzeugaufwand bei der mechanischen Innenbearbeitung abzudecken und eine gute Zylindergeometrie des Rohrinnenquerschnitts zu gewährleisten.
Die Lösung dieser Aufgabe ist im Anspruch 1 wiedergegeben. Durch die Zweiteilung der Messer in führende Schruppwerkzeuge und darauf folgende Schlichtwerkzeuge kann von den Schruppwerkzeugen eine weitgehend variable Spantiefe abgedeckt werden, so dass die Anzahl der zu bevorratenden Rohrabmessungen mit gleichem Innendurchmesser verringert werden kann. Das erlaubt im Vorfeld der spanenden Rohrinnenbearbeitung größere Lose und weniger Fertigungsaufwand. Die Hauptlast der spanenden Bearbeitung tragen die Schruppwerkzeuge, deren erzeugter Durchmesser weiter toleriert ist als der der Schlichtwerkzeuge. So müssen die Schlichtwerkzeuge während der Bearbeitung von z. B. 10 m langen Rohren nachstellbar sein, um das richtige Vormaß für die Glattwalzrollen zu bilden. Die Schruppwerkzeuge hingegen können ohne Verstellung während der Bearbeitung in ihrer Einstellung unverändert bleiben. Ein Träger, auf dem die Schruppmesser befestigt sind, wird bei Verschleiß der Messer von dem Werkzeug im übrigen gelöst und ausgetauscht. Gleiches gilt bei der Erzeugung eines anderen Innendurchmessers im Verstellbereich der Schlichtmesser, wobei die Schlichtmesser verstellt werden und der Träger mit den Schruppmessern ausgetauscht wird.
Die unterschiedlichen Anzahlen von Schruppmessern und Schlichtmessern dienen der Verbesserung der Bohrungsgeometrie. Vorzugsweise sind die Schruppmesser in der größeren Anzahl vorgesehen. So wird die Rundheit des Rohrinnenquerschnitts im spanenden Teil der Bearbeitung verbessert und dadurch eine gleichmäßigere Glattwalzoperation ermöglicht. Vorzugsweise unterscheiden sich die Anzahlen der Schruppmesser und der Schlichtmesser um die Zahl eins. In der Praxis werden in erster Linie die Messeranzahlen zwei/drei und drei/vier kombiniert. Bei großen Rohrdurchmessern sind jedoch auch höhere Messeranzahlen sinnvoll. Die Mindestzahl der vorgesehenen Messer pro Gruppe beträgt zwei.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass zur Befestigung des Trägers mit den Schruppmessern an dem Werkzeug im übrigen eine das Drehmoment übertragende Kupplung vorgesehen ist, die radiales Spiel aufweist. Dabei kann es sich um eine Kreuzscheibenkupplung handeln, wie sie aus der o. a. DE 2644292 (A1) bekannt ist. Das Ausmaß des Achsversatzes zwischen dem Träger der Schruppwerkzeuge und dem Teilweirkzeug mit den Schlichtmessern bewegt sich im 1/10 mm – Bereich.
Damit wird erreicht, dass der Werkzeugteil mit den Schlichtmessern einer eventuellen Taumelbewegung des Trägers mit den Schruppmessern nicht folgen muss, sondern seine eigene Mittigkeit einstellen kann. Das Radialspiel erlaubt auch eine ausreichende Kompensation der Verkantung des Werkzeugs durch eine durchhängende Bohrstange, mit der das Werkzeug in das zu bearbeitende Rohr hineingetrieben wird. Die Krummheit der Rohre kann zu der gleichen Situation führen. Dieser Gesichtspunkt erlangt insbesondere bei langen Rohren über 5 m Länge an Bedeutung.
Um die Schruppmesser unempfindlich zu machen gegen unerwartet große und vorzugsweise sporadisch auftretende große Spantiefen wird in bevorzugter Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, dass die Schruppmesser die Form einer Kreisscheibe aufweisen. Die Kreisform bietet eine Hauptschneide für große Spantiefen und stellt somit einen guten Schutz gegen Spantiefenabweichungen dar.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist darin zu sehen, dass die Kupplung zwischen dem Träger für die Schruppmesser und dem Werkzeug im übrigen als Kreuzscheibenkupplung ausgebildet ist.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Werkzeug im Längenabschnitt der Schlichtmesser federnd vorgespannte Führungsleisten an seinem Umfang aufweist. Das erleichtert dem Werkzeug im Bereich der Schlichtmesser seine eigene Mitte im Rohrinneren zu finden, unabhängig von der Orientierung des Trägers der Schruppmesser.
Die Erfindung wird im Einzelnen anhand der Zeichnung erläutert, dabei zeigen:
1: eine Seitenansicht eines Werkzeugs zur Innenbearbeitung von Zylinderrohren;
2: einen Schnitt nach Linie II-II in 1;
3: eine Stirnseitenansicht auf das Werkzeug nach 1;
1 zeigt ein Werkzeug 1, das sich in drei Längsabschnitte 16, 17, 18 aufteilt, von denen der Abschnitt 16 einen Träger 19 umfasst mit 4 Schruppmessern 11, 12, 13, 35 (s. a. 3), von denen der mittlere Abschnitt 17 drei Schälmesser 9, 10, 35 (s. a. 3) ringförmig an seinem Umfang verteilt aufweist und von denen der Abschnitt 18 Glättrollen 3, 4, 5, 6, 7, 8 aufweist, die ringförmig am Umfang des Längsabschnittes 18 angeordnet sind.
Das Werkzeug 1 wird von einer nicht dargestellten Maschine in ein Zylinderrohr 2 mit Hilfe einer Druckstange 36 hineingedrückt. Das Werkzeug 1 bearbeitet auf seinem Weg durch das Zylinderrohr 2 dessen gesamte Innenoberfläche 14. Die erwähnten Schruppmesser 11, 12, 13, 35 verrichten den größten Teil der Zerspanungsarbeit. Die vier Schruppmesser 11, 12, 13, 35 sind als runde Schneidplatten ausgebildet, weil diese Form der Schruppwerkzeuge auch vergleichsweise große Spantiefen erlaubt und Fehler bei der Einstellung oder Schwankungen des Durchmessers der Rohres 2 leicht verzeiht. Der Längsabschnitt 16 mit dem Träger 19 ist mit Befestigungsschrauben 31, 32, 33, 34 (s. a. 3) stirnseitig und führend, was die Arbeitsfolge anbetrifft, an dem Abschnitt 17 mit den Schlichtmessern 9, 10, 26 befestigt. Zwischen dem Träger 19 mit den Schruppmessern 11, 12, 13, 35 und dem Schlichtabschnitt 17 ist eine Kupplung 20 vorgesehen, die das Drehmoment aus den Schnittkräften der Schruppmesser 11, 12, 13, 35 auf den Schlichtkopf überträgt und dabei ein gewisses radiales Spiel 21 zulässt, damit der Träger 19 an der langen Bohrstange 36 einen gewissen Winkelversatz aus einem Durchhang der Bohrstange 36 oder aus einer Krümmung in dem Zylinderrohr 2 durch Radialverschiebung im Rahmen des Spiels 21 kompensieren kann. Hierzu ist die Kupplung 20 als Kreuzscheibenkupplung ausgebildet, wobei die Kreuzscheibe mit ihren einander an der Scheibe gegenüberliegenden Zähnen 22 einerseits das Drehmoment aus dem Schruppvorgang überträgt und andererseits mit dem radialen Spiel 21 ihrer Zähne 22 einen geringfügigen Versatz des Trägers 19 gegenüber dem Längsabschnitt 17 mit den Schälmessern 9, 10, 26 zulässt.
Der Längsabschnitt 17 mit den drei Schälmessern 9, 10, 26 ergänzt und präzisiert die Zerspanung im Zylinderrohr 2 nach erfolgter Schruppbearbeitung. Diametral gegenüberliegend zu jedem Schälmesser 9, 10, 26 ist je eine Führungsleiste 23, 24, 25 vorgesehen. Mindestens die Führungsleiste 23 ist in radialer Richtung in einer Tasche des Schälkopfes aufgenommen und federnd abgestützt. Die Abstützung erfolgt vorzugsweise über Tellerfedern 29, 30, wie in 1 und in 2 gezeigt. Mit Schrauben 27, 28 wird die Führungsleiste 29 radial vorgespannt, wodurch der Schlichtmesserkopf in dem Längsabschnitt 17 stets seine eigene Mitte im Zylinderrohr 2 findet, weitgehend unabhängig von der radialen Position des Trägers 19 mit den Schruppwerkzeugen 11, 12, 13, 35.
Die Schlichtmesser 9, 10, 26 sind während der Bearbeitung des Zylinderrohres 2 in radialer Richtung entsprechend Pfeil 15 verstellbar. Hierzu ist im Schlichtmesserkopf ein Stellkegel 38 vorgesehen, der an eine die Bohrstange 36 längs durchdringende Steuerstange 37 angeschlossen ist und bei Verfahren des Stellkegels 38 in Richtung des Pfeiles 35 in axialer Richtung die radiale Position der Schlichtmesser 9, 10, 26 synchron verändert.
Der in 2 dargestellte Querschnitt zeigt einen Schnitt durch die Schlichtmesserebene mit den drei Schlichtmessern 9, 10, 26. Diese Schlichtmesser 9, 10, 26 sind gleichmäßig am Umfang des Werkzeuges 1 verteilt und befinden sich in der gleichen Querebene, bezogen auf die Längsachse des Werkzeuges 1. Alle drei Führungsleisten 23, 24, 25 sind federnd abgestützt, wie im Zusammenhang mit 1 bereits beschrieben.
Die in 3 gezeigte Stirnansicht des Trägers 19 zeigt die vier gleichmäßig am Umfang des Trägers 19 in der gleichen Querebene angeordneten Schruppmesser 11, 12, 13, 35, die an in Arbeitsrichtung von dem Träger 19 vorstehenden Rippen 39, 40, 41, 42 in, der Form der Schruppmesser 11, 12, 13, 35 entsprechend einerodierten Taschen, in an sich bekannter Weise festgeschraubt sind.
Alle beschriebenen oder bildlich dargestellten Merkmale bilden für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 2644292 A1 [0002, 0006]

Claims

a) Werkzeug (1) zum Innenbearbeiten von Zylinderrohren (2) b) mit Glattwalzrollen (3, 4, 5, 6, 7, 8) und mit c) Messern (9, 10, 26; 11, 12, 13, 35) zur Veredlung der Bohrungswandung (14), d) Messer (9, 10, 26) sind in dem Werkzeug (1) in radialer Richtung verstellbar (15) geführt. e) die Messer (9, 10, 26; 11, 12, 13, 35) sind etwa ringförmig am Umfang des Werkzeugs (1) verteilt f) es gibt zwei Gruppen (9, 10, 26; 11, 12, 13, 35) von Messern, g) die auf unterschiedlichen Längsabschnitten (16, 17) des Werkzeugs (1) angeordnet sind, h) die eine Gruppe Schruppmesser (11, 12, 13, 35) umfassen und i) die eine Gruppe Schlichtmesser (9, 10, 26) umfassen, j) die Messer (11, 12, 13, 35) einer Gruppe sind in gerader Anzahl vorgesehen und k) die Messer (9, 10, 26) der anderen Gruppe sind in ungerader Zahl vorgesehen l) die Gruppe der Schruppmesser (11, 12, 13, 35) ist an einem Träger (19) angeordnet, m) der in der Arbeitsfolge führend stirnseitig an dem Werkzeug (1) im übrigen befestigt ist.
Werkzeug (1) zum Innenbearbeiten von Zylinderrohren (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Befestigung des Trägers (19) mit den Schruppmessern (11, 12, 13, 35) an dem Werkzeug (1) im übrigen eine das Drehmoment übertragende Kupplung (20) vorgesehen ist, die radiales Spiel (21) aufweist.
Werkzeug (1) zum Innenbearbeiten von Zylinderrohren (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schruppmesser (11, 12, 13) die Form einer Kreisscheibe aufweisen.
Werkzeug (1) zum Innenbearbeiten von Zylinderrohren (2) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (20) zwischen dem Träger (19) für die Schruppmesser (11, 12, 13) und dem Werkzeug (1) im übrigen als Kreuzscheibenkupplung (22) ausgebildet ist.
Werkzeug (1) zum Innenbearbeiten von Zylinderrohren (2) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es im Längenabschnitt (17) der Schlichtmesser (9, 10) federnd vorgespannte Führungsleisten (23) aufweist.