Die Erfindung betrifft eine Tiefbohrmaschine gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und einen Adapter. Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung ein Tief- bohrverfahren.

Bei der Fertigung von Hydraulikzylindern werden oft Kombi-Werkzeuge eingesetzt, die zumindest zwei Bearbeitungsschritte durchführen können, insbesondere Schälen und Glattwalzen. Ein derartiges Kombi-Werkzeug ist in der DD 212 450 be- schrieben. Nachteilig an einer derartigen Fertigung ist, dass so lediglich durchgängige Zylinder gefertigt werden können.

Gestufte Zylinder, also Zylinder, bei denen zwei Abschnitte mit unterschiedlichen Innendurchmessern existieren, können mit bekannten Kombi-Werkzeugen nicht gefertigt werden. In diesem Fall werden die Arbeitsschritte Bohren oder Aufbohren, Schälen und Glattwalzen hintereinander auf drei verschiedenen Maschinen durchgeführt. Nachteilig daran ist, dass höchste Genauigkeiten nur schwer erreichbar sind. Aus der DE 1 477 144 A1 ist eine gattungsgemäße Tiefbohrmaschine bekannt, bei der ein Führungsteil in Bearbeitungsrichtung mit einem Bohrteil verbunden ist, das seinerseits an einer Bohrstange angebracht ist. Mit der beschriebenen Tiefbohrmaschine ist ein nachfolgendes Glattwalzen bei gleicher Aufspannung nicht möglich. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Fertigung von nicht durchgängigen Zylindern zu verbessern.

Die Erfindung löst das Problem durch eine gattungsgemäße Tiefbohrmaschine, bei der das die Druckfluiddurchführung zentral angeordnet ist und der Adapter an der Koppelseite ein Abgabeventil aufweist, das einen Abgabeventilkörper besitzt, der durch Bewegung auf die Bohrstangenseite zu das Abgabeventil öffnet. Gemäß einem zweiten Aspekt löst die Erfindung das Problem durch ein Tiefbohrverfahren, insbesondere zum Herstellen eines, insbesondere gestuften, Hydraulikzylinders, mit den Schritten (i) Aufspannen eines Zylinderrohlings auf einer erfindungsgemäßen Tiefbohrmaschine, (ii) Bohren eines Zylinders, (iii) Lösen des Bohr- kopfs vom Adapter, (iv) Verbinden eines Schälwerkzeugs mit dem Adapter (v), Betätigen zumindest eines Schälmessers des Schälwerkzeugs durch Beaufschlagen einer Druckfluiddurchführung des Adapters durch Fluiddruck und (vi) Schälen einer Zylinder-Innenseite des Zylinders mittels des Schälwerkzeugs, wobei der Zylinder- Rohling in der gleichen Aufspannung gebohrt und geschält wird.

Vorteilhaft an der Erfindung ist, dass eine höhere Genauigkeit erzielbar ist. Dadurch, dass die Aufspannung nicht mehr gewechselt werden muss, werden Umspannfehler vermieden. Zwar ist das Bohrwerkzeug aufgrund seiner modularen Bauweise weniger biegesteif, es hat sich jedoch herausgestellt, dass dieser Um- stand die erreichbare Genauigkeit nur unwesentlich beeinflusst.

Ein weiterer Vorteil ist, dass die Bearbeitung besonders schnell durchgeführt werden kann, da ein Umspannen entfällt. Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung wird unter einer Tiefbohrmaschine eine spanende Werkzeugmaschine verstanden, die ausgebildet ist zum Bohren von Löchern mit einem Aspektverhältnis von zumindest 10 in Werkstücke aus Metall. Das Aspektverhältnis ist der Quotient aus Länge der Bohrung zu deren Durchmesser. Derartige Tiefbohrmaschinen sind Spezialmaschinen, da das Tiefbohren mit einer hinreichend hohen Genauigkeit durchgeführt werden muss, damit insbesondere Hydraulikzylinder gefertigt werden können.

Unter dem Merkmal, dass die Bohrstange drehangetrieben ist, wird insbesondere verstanden, dass die Tiefbohrmaschine einen Motor, insbesondere einen Elektro- motor, aufweist, der mit der Bohrstange gekoppelt ist. Unter dem Bohrkopf wird eine von Adapter und Bohrstange trennbare Einheit des Bohrwerkzeugs verstanden, an der die Schneide oder die Schneiden des Bohrwerkzeugs ausgebildet sind. Unter der Druckfluiddurchführung wird ein Kanal verstanden, der insbesondere so ausgebildet ist, dass eine Flüssigkeit mit zumindest 50 bar hindurchgeleitet werden kann.

Unter dem Merkmal, dass die Druckfluiddurchführung an ihrer Bohrstangenseite mit Fluiddruck von der Druckfluidversorgungsvorrichtung beaufschlagbar verbunden ist, sodass der Fluiddruck von der Bohrstangenseite zur Koppelseite übertragbar ist, wird insbesondere verstanden, dass durch Verändern des Drucks der Druckfluid- Versorgungsvorrichtung auch der Fluiddruck des Druckfluids veränderbar ist. Es ist möglich, nicht aber notwendig, dass das Druckfluid direkt zur Koppelseite fließen kann. Es ist aber auch möglich, dass Druckfluid der Druckfluidversorgungsvorrich- tung auf eine Druckübertragungsvorrichtung wirkt, die wiederum den Fluiddruck auf der Koppelseite verändert.

Beispielsweise ist die Druckfluidversorgungsvorrichtung mit einer Seite eines Kolbens oder einer Membran verbunden und das von der Druckfluidversorgungsvor- richtung kommende Druckfluid übt eine Kraft auf den Kolben aus. Eine zweite Seite des Kolbens oder der Membran gibt diese Kraft an Druckfluid weiter, dessen Flu- iddruck an der Koppelseite anliegt. Es ist möglich, dass der Kolben als Druckverstärker ausgebildet ist.

Dadurch, dass der Adapter an der Koppelseite ein Abgabeventil, das einen Abgabeventilkörper aufweist, der durch Bewegung auf die Bohrstangenseite zu das Ab- gabeventil öffnet, ist es möglich, ein Schälwerkzeug einzusetzen, das in mit dem Adapter gekoppelten Zustand eine Verbindung zur Druckfluiddurchführung dadurch herstellt, dass der Abgabeventilkörper zur Bohrstangenseite gedrückt wird. Ein derartiges Schälwerkzeug ist besonders einfach aufgebaut, so dass ein derartiges Schälwerkzeug mit hoher Prozesssicherheit angekoppelt werden kann.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Tiefbohrmaschine ein Schälwerkzeug, das alternativ zum Bohrkopf mit dem Adapter formschlüssig ver- bindbar ist und ein Aufnahmeventil aufweist, das einen Aufnahmeventilkörper besitzt, wobei der Aufnahmeventilkörper so angeordnet ist, dass dann und nur dann, wenn das Schälwerkzeug formschlüssig mit dem Adapter verbunden ist, der Aufnahmeventilkörper gegen den Abgabeventilkörper drückt und so das Abgabeventil und das Aufnahmeventil geöffnet sind. Auf diese Weise kann der Fluiddruck von der Druckfluiddurchführung an das Schälwerkzeug übertragen werden und gleichzeitig ist ein unerwünschtes Austreten von Druckfluid aus dem Schälwerkzeug unterbunden. Vorzugsweise besitzt das Schälwerkzeug einen Druckkanal, der mit zumindest einem Kolben zum Betätigen des Schälmessers verbunden ist, wobei die Druckfluiddurchführung und das Schälwerkzeug dann, wenn das Schälwerkzeug formschlüssig mit dem Adapter verbunden ist, druckdicht miteinander verbunden sind, so dass durch Beaufschlagen der Druckfluiddurchführung mit Druckfluid das Schälmesser in und/oder außer Eingriff mit der Zylinder-Innenwand bringbar ist. Auf diese Weise kann das Schälwerkzeug von der Tiefbohrmaschine aus betätigt werden, was bislang nur bei der Verwendung eines Kombi-Werkzeugs möglich war. Insbesondere wird beim Einsatz von Werkzeugen ohne Steuereinrichtung (Aufbohrwerkzeuge benötigen eine solche Einrichtung nicht) das Austreten von Druckfluid sowie das Eindringen von Verunreinigungen in den Druckkanal verhindert.

Günstig ist es, wenn der Adapter einen Spreizkegel zum Arretieren und Lösen des Adapters umfasst, wobei der Spreizkegel mittels eines Ringzylinders hydraulisch betätigbar ist, und wobei der Ringzylinder die Druckfluiddurchführung radial umgibt. Auf diese Weise kann der Adapter formschlüssig mit hoher Biegesteifigkeit mit dem Bohrkopf und dem Schälwerkzeug verbunden werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Ringzylinder von der Druckfluid- versorgungsvorrichtung über eine zweite, separat angesteuerte Leitung mit Flu- iddruck beaufschlagbar. Es ist möglich, nicht aber notwendig, dass der Ringzylinder direkt mit der Druckfluidversorgungsvorrichtung verbunden ist. Es ist auch möglich, dass Druckfluid der Druckfluidversorgungsvorrichtung auf eine Druckübertragungs- Vorrichtung wirkt, die wiederum den Fluiddruck im Ringzylinder verändert. Beispielsweise ist die Druckfluidversorgungsvorrichtung mit einer Seite eines Kolbens oder einer Membran verbunden und das von der Druckfluidversorgungsvorrichtung kommende Druckfluid übt eine Kraft auf den Kolben aus. Eine zweite Seite des Kol- bens oder der Membran gibt diese Kraft an Druckfluid weiter, dessen Fluiddruck im Ringzylinder anliegt. Es ist möglich, dass der Kolben als Druckverstärker ausgebildet ist. Die Kraft, die durch Beaufschlagung des Zylinderraums durch die zweite Steuerleitung am Kolben entsteht, wird zum Verschieben des Konus in Richtung des Werkzeugs benötigt. Dies wird durch Zusammendrücken der Tellerfedern er- reicht und bewirkt das Einklappen der Verriegelungselemente, wie dies in Figur 2b darstellt ist.

In einem erfindungsgemäßen Verfahren wird vorzugsweise Kühlschmierstoff in einen Ringspalt zwischen der Bohrstange und der Zylinder-Innenfläche eingepresst. Dieser Kühlschmierstoff kann beispielsweise durch ein offenes Ende des Hydraulikzylinders abfließen.

Vorzugsweise ist das Verfahren ein Verfahren zum Herstellen eines gestuften Hydraulikzylinders, bei dem das Bohren ein Aufbohren ist.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Figur 1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Tiefbohrma- schine und

Figur 2 einen erfindungsgemäßen Adapter der Tiefbohrmaschine nach Figur

1 .

Figur 2a zeigt den Adapter nach Figur 2 (oberes Teilbild) vollständig und

Figur 2b den Adapter nach Figur 2 (unteres Teilbild) vollständig. Figur 1 zeigt eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen

Tiefbohrmaschine 10, die eine Werkstückaufnahme 12 zum Aufnehmen eines Werkstücks 14 in Form eines Hydraulik-Zylinder-Rohlings, ein Bohrwerkzeug 16 und eine Druckfluidversorgungsvorrichtung 18 aufweist. Das Bohrwerkzeug 16 um- fasst eine Bohrstange 20, die mittels eines Motors 22 drehantreibbar ist, und einen Adapter 24, der drehfest mit der Bohrstange 20, beispielsweise mittels eines Gewindes, verbunden ist. Das Bohrwerkzeug 16 besitzt zudem einen Bohrkopf 26, an dem zumindest eine Schneide 28 ausgebildet ist und der formschlüssig mit dem Adapter 24 verbunden ist. Der Bohrkopf ist ausgebildet zum Bohren eines Lochs mit einem Innendurchmesser d ₂ 6, der zu einer ersten Stufe eines zumindest zweistufigen Hydraulikzylinders gehört, der aus dem Werkstück 14 hergestellt wird. Die zweite Stufe hat einen Innendurchmesser d.

Die Werkstückaufnahme 12 ist an einem Maschinenbett 30 in Längsrichtung L einer Zylinderlängsachse geführt gelagert und in Richtung eines Pfeils P bewegbar. Das Werkstück 14 ist im vorliegenden Fall ein Zylinderrohling eines gestuften Hydraulikzylinders und besitzt zwei Abschnitte unterschiedlicher Innendurchmesser d. Es ist möglich, dass, wie in Figur 1 gezeigt, das Bohrwerkzeug 16 gedreht wird. Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, dass das Werkstück 14 mittels eines Motors gedreht wird.

Figur 2 zeigt den Adapter 24, wobei eine Teil-Figur 2a den Teil oberhalb einer Längsachse L darstellt und eine Teil-Figur 2b den Bereich unterhalb der Längsachse. Die Teil-Figur 2a zeigt die Situation, in der der Adapter 24 mit dem Werkzeug in Form des Bohrkopfs 26 formschlüssig verbunden ist. Die Teil-Figur 2b zeigt die Situation, in der der Adapter 24 und das Werkzeug 26 entkoppelt sind.

Der Adapter 24 besitzt eine Bohrstangenseite 32 und eine der Bohrstangenseite 32 gegenüberliegende Koppelseite 34. An der Bohrstangenseite 32 ist ein Anschluss- gewinde 36 zum Verbinden mit der Bohrstange 20 (vgl. Figur 1 ) ausgebildet. Entlang der Längsachse L besitzt der Adapter 24 eine Druckfluiddurchführung 38, mittels der Druckfluid 40 von der Bohrstangenseite 32 zur Koppelseite 34 geleitet wer- den kann. Das Druckfluid 40 gelangt durch eine Druckleitung 42 in die Druckfluid- durchführung 38.

An der Koppelseite 34 ist die Druckfluiddurchführung 38 mit einem Abgabeventil 44 verschlossen, das einen Abgabeventilkörper 46 in Form einer Ventilkugel und einen zugeordneten Ventilsitz 48 aufweist. Der Abgabeventilkörper 46 ist durch eine Druckfeder 50 in seine Schließstellung vorgespannt.

In Figur 2b ist ein nur in Teilen gezeigtes Schälwerkzeug 52 mit dem Adapter 24 gekoppelt, wobei von dem Schälwerkzeug 24 nur eine Seite eingezeichnet ist, die einen Hohlschaftkegel 54 besitzt. Das Schälwerkzeug 52 besitzt ein Aufnahmeventil 56, das einen Aufnahmeventilkörper 58 in Form einer Ventilkugel besitzt, die durch eine Druckfeder 60 auf einen Ventilsitz 62 zu vorgespannt ist. Der Ventilsitz 48 des Abgabeventils 44 sowie der Ventilsitz 62 des Aufnahmeventils 56 sind so ausgebildet, dass die jeweiligen Ventilkörper 46, 58 nach außen vorstehen. Ist das Schälwerkzeug 52, wie in Figur 2a gezeigt, mit dem Adapter 24 formschlüssig verbunden, so haben die beiden Ventilkörper 46, 58 miteinander Kontakt und drücken einander von ihren jeweiligen Ventilsitzen 48, 62. Dadurch ist eine Druckverbindung zwischen der Druckfluiddurchführung 38 und einem Druckkanal 64 des Schälwerkzeugs 52 hergestellt. Der Druckkanal 64 ist auf in Figur 2 nicht gezeigte Weise mit einem im Schälwerkzeug untergebrachten, nicht dargestellten Kolben zur Steuerung der Schälmesser verbunden. Liegt in dem Druckkanal 64 ein hinreichender großer Fluiddruck p an, so werden die Schälmesser je nach Ausführungsform des Schälwerkzeugs 52 entweder nach außen gedrückt oder nach innen gegen eine Vorspannvorrichtung eingezogen.

Das Aufnahmeventil 56 besitzt eine Dichtung 66, so dass die Druckfluiddurchführung 38 und der Druckkanal 64 nach außen abgedichtet miteinander verbindbar sind.

Der Adapter 24 umfasst einen Spreizkegel 68, der mit einem Kolben 70 verbunden ist, der in einem Ringzylinder 72 läuft. Wird der Ringzylinder 72 über eine Druckleitung 74 mit Druckfluid beaufschlagt, so wird er entgegen der Federkraft einer Rückstellfeder 76 auf die Koppelseite 34 zu bewegt. Dadurch gleitet zumindest ein Verriegelungselement 78 am Spreizkegel 68 ab. Das Verriegelungselement 78 ist in einer Ausnehmung 80 aufgenommen und presst in der in Teil-Figur 2a gezeigten Verriegelungsstellung den Hohlschaftkegel 54 gegen eine Aufnahmebohrung 82 des Adapters 24. Dadurch ist das Schälwerkzeug 52 formschlüssig mit dem Adapter 24 verbunden. Die Teil-Figur 2b zeigt die Situation, in der der Kolben 70 gegen die Kraft der Rückstellfeder 76 auf die Koppelseite 34 hin verschoben wurde, so dass das Verriegelungselement 78 am Spreizkegel 68 abgeglitten ist. Das Verriegelungselement 78 gibt das bislang im Einsatz befindliche Werkzeug (Aufbohrwerkzeug, Schälwerkzeug oder Glattwalzwerkzeug) zur Entnahme und damit zum Werkzeugwechsel in dieser Stellung frei. Der Spreizkegel 68 umfasst einen Abstreifer 84, der ausgebildet ist zum Abstreifen von etwaig vorhandenem Druckfluid von der Druckfluiddurchfüh- rung 38.

Bezugszeichenliste

1 0 Tiefbohrmaschine 52 Schälwerkzeug

12 Werkstückaufnahme 54 Hohlschaftkegel

14 Werkstück, Zylinder-Rohling 56 Aufnahmeventil

16 Bohrwerkzeug 58 Aufnahmeventilkörper

18 Druckfluidversorgungsvorrichtung

60 Druckfeder

20 Bohrstange 62 Ventilsitz

22 Motor

64 Druckkanal

24 Adapter

66 Dichtung

26 Bohrkopf 68 Spreizkegel

28 Schneide

70 Kolben

30 Maschinenbett 72 Ringzylinder

32 Bohrstangenseite 74 Druckleitung

34 Koppelseite 76 Rückstellfeder

36 Anschlussgewinde 78 Verriegelungselement

38 Druckfluiddurchführung

80 Ausnehmung

40 Druckfluid 82 Aufnahmebohrung

42 Druckleitung 84 Abstreifer

44 Abgabeventil

46 Abgabeventilkörper

P Pfeil

48 Ventilsitz d Innendurchmesser

L Längsachse

50 Druckfeder

p Fluiddruck