Obróbka rur cylindrowych metodą skivingu i nagniatania rolkowego

Skiving to bardzo wyspecjalizowany proces, który został pierwotnie opracowany do ekonomicznej produkcji rur stosowanych w cylindrach hydraulicznych. Obecnie jednak możliwe są również różne inne zastosowania, w których wymagana jest szczególnie gładka powierzchnia w otworach.

Aby zwiększyć opłacalność walcowania, coraz częściej poszukuje się kombinacji walcowania dogładzającego lub głębokiego z istniejącymi procesami obróbki skrawaniem. Proces nagniatania rolkowego lub walcowania głębokiego jest dodatkowym etapem procesu, który wydłuża łańcuch procesu, a tym samym początkowo zmniejsza produktywność. Jednak w hybrydowym lub związanym z procesem połączeniu z procesem obróbki skrawaniem, zwykle możliwa jest znacznie wyższa produktywność.

Jednym z takich połączonych procesów jest skrawanie i nagniatanie walców. W tym przypadku proces obróbki "skiving" jest połączony z nagniataniem rolkowym w jednym narzędziu. Jest to szczególnie korzystne w produkcji cylindrów hydraulicznych. Cylindry hydrauliczne są bardzo wszechstronnymi komponentami, które są wykorzystywane w różnych zastosowaniach do generowania dużych sił. Są one wykorzystywane w maszynach budowlanych lub rolniczych, w prasach lub systemach podnoszenia i oczywiście w ogólnej inżynierii mechanicznej i zakładowej. Siłownik hydrauliczny jest zatem podstawowym komponentem w inżynierii mechanicznej do generowania dużych sił przy niewielkim nakładzie energii.

Cylindry te mają zatem pewne bardzo ważne wymagania funkcjonalne, które muszą być spełnione w procesie produkcyjnym. Po pierwsze, jakość geometryczna musi być bardzo dobra, np. kształt, położenie i tolerancje wymiarowe. W szczególności w miejscu styku cylindra z tłokiem, medium nie może przepływać obok tłoka, co prowadziłoby do utraty mocy lub wydajności.

Tarcie jest również bardzo ważne. Tłok powinien poruszać się łatwo i w sposób ciągły, tj. bez efektu stick-slip, dla którego powierzchnie muszą być zoptymalizowane pod kątem tarcia. W związku z tym stawiane są bardzo specyficzne wymagania dotyczące jakości powierzchni.

Ponadto cylindry są również produktem masowym i muszą być produkowane ekonomicznie, a przede wszystkim wydajnie. W przeszłości wymagania jakościowe były spełniane poprzez honowanie. Proces ten zapewnia bardzo dobrą jakość komponentów, zaokrąglenie jest optymalne, a odchylenia średnicy wewnątrz rury są również bardzo małe. Jednocześnie wiemy z silnika spalinowego, że honowanie sprawia, że struktura powierzchni jest bardzo odpowiednia dla obciążeń ciernych. Medium może gromadzić się w rowkach gładzących i być dostępne dla kontaktu ciernego.

Narzędzie do skrawania i nagniatania rolkowego składa się z dwóch lub trzech etapów, które są ułożone jeden za drugim. Pierwszym etapem jest rozwiercanie za pomocą głowicy rozwiercającej. Zwykle odbywa się to jako dodatkowy proces przy użyciu oddzielnego narzędzia, ale może być również zintegrowane z procesem. Kolejnym etapem jest etap skrawania. Tutaj średnica jest wytwarzana bezpiecznie i bardzo wydajnie przy użyciu wewnętrznego procesu skivingu. Niezwykle wysokie prędkości posuwu do 3 mm na obrót można osiągnąć dzięki rozmieszczeniu dwóch lub trzech noży zdzierających rozmieszczonych na obwodzie i minimalnej głębokości cięcia podczas zdzierania. Noże zdzierające są rozmieszczone zgodnie z zasadą OMEGA, w której noże zdzierające wpływają na siebie nawzajem. Dzięki temu unoszą się one w głowicy obierającej, tworząc bardzo jednolity kształt. Podążają one jednak za otworem wierconym, co oznacza, że nie można trwale wpływać na wzory wiercenia z procesu wstępnego.

Trzeci etap to etap walcowania. Tutaj na obwodzie rozmieszczonych jest kilka walców, które minimalizują pozostałą chropowatość powierzchni łuszczenia i formują ją plastycznie, jak zwykle w procesie walcowania. Daje to bardzo gładką strukturę powierzchni na całej długości rury.

Narzędzia są używane na wiertarkach do głębokich otworów i są podłączone do maszyny za pomocą rury wiertniczej. Obróbka długości kilku metrów nie stanowi zatem wyzwania dla tego procesu. Podczas samego procesu obraca się względem siebie element, narzędzie lub oba elementy. Zależy to od maszyny i koncepcji obróbki.

Ustawienia procesu dla obu procesów (zdzierania i walcowania) są bardzo podobne. Prędkości cięcia i walcowania oraz posuwy znajdują się w podobnym zakresie, dzięki czemu można je optymalnie łączyć. Szczególną zaletą jest prędkość posuwu. Może on wynosić do 3 mm na obrót dla obu procesów. W połączeniu z prędkością cięcia wynoszącą 200 m/min oznacza to, że metrowe rury mogą być obrabiane w zaledwie kilka minut. W porównaniu do kilku godzin honowania, jest to ogromna oszczędność czasu.