Damit ein Hydraulikzylinder effektiv arbeiten kann, muss der Innendurchmesser des Zylinders präzise rund und spiegelglatt sein, um eine dichte Abdichtung zwischen ihm und dem passenden Innenkolben zu gewährleisten

Kombiniertes Schälen und Glattwalzen von Zylindern

Von Derek Korn, Senior Editor
Ursprünglich veröffentlicht in Modern Machine Shop, August 2012

Damit ein Hydraulikzylinder effektiv arbeiten kann, muss der Innendurchmesser des Zylinders präzise rund und spiegelglatt sein, um eine gute Abdichtung zwischen ihm und dem passenden Innenkolben zu gewährleisten. Dies wird üblicherweise durch Schälen und anschließendes Glattwalzen in einem rohrförmigen Werkstück erreicht. Beim Schälen werden Hartmetallklingen verwendet, die um den Durchmesser eines Werkzeugs positioniert sind, um Späne abzutragen und eine geometrisch runde Bohrung zu erzeugen. Beim Glattwalzen, einem Kaltumformprozess, werden mehrere Walzen eingesetzt, um die nach dem Schälen zurückgebliebenen Materialspitzen zu komprimieren und eine extrem glatte Oberfläche zu erzielen. Durch das Glattwalzen wird auch eine Verdichtungsschicht in die Zylinderwand eingebracht, wodurch die Lebensdauer des Zylinders verbessert wird.

Diese Vorgänge werden manchmal in einem Durchgang mit einem kombinierten Schäl- / Glattwalzwerkzeug auf einer BTA-Tiefbohrmaschine ausgeführt. UNISIG, ein Anbieter von Maschinen, Werkzeugen und Automatisierung für Tiefbohranwendungen, hat unlängst Maschinen entwickelt, speziell für das Schälen und Glattwalzen und dabei die steigende Nachfrage für diese Maschinen bei Herstellern von Hydraulikzylinden festgestellt. Die Maschinen der S-Serie verwenden für beide Arbeitsvorgänge ein einziges Werkzeug und erreichen Rundheitstoleranzen von IT-8 oder IT-9 sowie Bohrungsoberflächen von bis zu Ra 0,05 bis 0,2 Mikron in einer Aufspannung und einem Werkzeugdurchgang.

Laut Sarang Garud, Anwendungstechniker bei UNISIG, basieren 80 Prozent des Maschinendesigns der S-Serie auf den vorhandenen BTA-Tiefbohrmaschinen der B-Serie des Unternehmens. Trotzdem stellt er drei unterschiedliche Merkmale fest, die es der S-Serie ermöglichen, beim Schälen und Glattwalzen hocheffektiv zu sein:

Werkstückspannung

Die für Hydraulikzylinder verwendeten Rohre sind relativ dünnwandig. Es muss darauf geachtet werden, dass das Rohr fest genug für das Schälen und Glattwalzen gespannt ist, jedoch nicht so fest, dass es sich verformt. Daher werden normalerweise Spannkonen eingesetzt, um die Rohre an beiden Enden anstelle von Dreibackenfuttern zu halten. Diese Spannmethode ermöglicht auch einen schnellen Werkstückwechsel in automatisierten Umgebungen. Darüber hinaus muss aufgrund des inhärent hohen Länge zu Durchmesser Verhältnisses dieser Werkstücke eine zusätzliche Unterstützung entlang der Länge des Rohrs bereitgestellt werden. Die S-Serie verwendet eine V-förmige hydraulische Zentrierspanner, um diese Werkstückunterstützung bereitszustellen.

Antrieb

Beim Schälen werden dünne Schnitte gemacht. Der radiale Eingriff eines Schälmessers in das Werkstück kann nur 2 mm betragen, und die Vorschübe können 1 mm pro Umdrehung und Schneide betragen. Jedes Werkzeug verfügt jedoch über zwei oder drei Schälmesserklingen, wodurch sich die effektive Vorschubgeschwindigkeit vervielfacht. In ähnlicher Weise erfordert der Kaltumformprozess Glattwalzen ein hohes Drehmoment und hohe Spindeldrehzahlen, da er die Spitzen, die das Schälen hinterlässt, plastifiziert und verichtet. Infolgedessen verfügt die S-Serie über einen robusteren Antriebsstrang mit Motoren mit höherer Leistung und schnelleren Spindeldrehzahlen als herkömmliche BTA-Tiefbohrmaschinen.

Drehdurchführung

Ein Hydraulikkreis im Inneren des Schäl- und Glattwalzwerkzeugs steuert die Schälmesser und Walzen während des Bearbeitungsvorgangs aus. Daher hat die S-Serie am hinteren Ende des Werkzeugspindelkastens eine Drehdurchführung, um eine hydraulische Verbindung über die gesamte Länge des rotierenden Werkzeugs herzustellen. Sobald der Bearbeitungsdurchgang abgeschlossen ist, werden die Klingen und Walzen in das Werkzeug zurückgezogen, damit es durch das neu gefertigte Hydraulikrohr zurückgezogen werden kann. Das Werkzeug dreht sich beim Rückzug weiter, aber Nylonführungen am Werkzeug und die kontinuierliche Kühlmittelzufuhr verhindern eine Beschädigung der Zylinderoberfläche.

Die Maschinen der S-Serie sind für Schäl- und Glattwalzdurchmesser von 40 – 300 mm (1.5 bis 12 „) und für Längen bis 13 m (20 ‚) erhältlich (weitere Maschinen auf Anfrage). Die Maschinen können auch modifiziert werden, um BTA-Bohren-, Aufbohren, sowie andere Bohr- und Rohrbearbeitungsvorgänge durchzuführen. Darüber hinaus können Werkzeuge so konfiguriert werden, dass sie Rohrbearbeitung in einer Vielzahl von Werkstoffen durchführen können.

Die Maschinen der S-Serie sind für den Einsatz von kombinierten Schäl- und Glattwalzwerkzeugen ausgelegt um geometrisch runde Bohrungen mit hochwertiger Oberfläche in Werkstücken wir Hydraulikzylindern herzustellen.

Rollieren erzeugt eine hochglanzpolierte Oberfläche mit Glätte bis Ra 0,05 Mikron.

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