AT393469B - Aufbohrwerkzeug - Google Patents

Description

AT 393 469 B

Die Eifindung bezieht sich auf ein Aufbohrwerkzeug für die Herstellung von Innenbohrungen in Lagerbüchsen für Wellen oder Führungsstangen, wie z. B. Schwerstangen, mit am Umfang des Werkzeuges angeordneten Schneiden und Führungselementen, insbesondere Gleitleisten, im Bereich der Schneiden, sowie einem in eine zuvor hergestellte Bohrung mit geringerem Durchmesser einschiebbaren stimseitigen Führungsteil.

Aufbohrwerkzeuge der eingangs genannten Art werden vielfach für die Herstellung von Innenbohrungen von Schwerstangen verwendet, wobei derartige Innenbohrungen von Schwerstangen in der Regel in mehreren Arbeitsschritten hergestellt werden. Üblicherweise erfolgt zunächst ein Vorbohren auf einen ersten Durchmesser, worauf die innere Oberfläche dieser durch Vorbohien hergestellten ersten Bohrung durch Honen auf hohe Toleranzgüte und optimale Oberflächenbeschaffenheit bearbeitet wird. Die gehonte Vorbohrung dient in da* Folge der exakten Führung während des Aufbohrcns, wobei derartige gehonte Bereiche nachfolgend im Falle von Lagerbüchsen die Lagerung von Wellen und im Fall von Schwerstangen die exakte Lagerung von Bohrwerkzeugen, welche über eine WeÜe angetrieben werden, «möglichen sollen. Um derartige exakte Führungseigenschaften nicht nur für das nachfolgende Aufbohren auf größeren Durchmesser sondern auch für die exakte Führung von Wellen auch nach dem Aufbohren sichelzustellen, weis«) konventionelle Aufbohrwerkzeuge an ihr«- Stirnseite Führungselemente auf, welche in der gehonten Innenfläche der ersten Bohrung während des Aufbohrens geführt sind. Bei konventionellen Aufbohrwerkzeugen werden die Führungsteile, welche in die zuvor hergestellte Bohrung mit geringerem Durchmesser während des Aufbohrens eingeschoben werden können, von Gleitleisten gebildet, wodurch zwar eine gute Führung des Aufbohrwerkzeuges gewährleistet wird. Auf Grund der gleitenden Reibung derartiger Gleitleisten im bereits gehonten Bereich besteht allerdings die Gefahr einer Varingerung der Toleranzgüte und einer Verschlechterung der Oberflächenbeschaffenheit in den bereits gehonten Bereichen da Innenbohrung.

Eine Einrichtung der eingangs genannten Art ist beispielsweise der US-PS 4 053 249 entnehmbar. Bei diesem bekannten Aufbohrwerkzeug finden austauschbare, stimseitige Führungsteile Verwendung, deren Abmessungen auf den Durchmesser der zuvor hergestellten Bohrung mit geringerem Durchmesser abgestimmt sind. Weiters ist bei dem bekannten Aufbohrweikzeug vorgesehen, die Vibrationen des Werkzeuges zu bestimmen und in Abhängigkeit von den Vibrationen, welche bei Überschreiten einer festgelegten Schwelle auf eine ungenügende Führung des Aufbohrwerkzeuges durch den Führungsteil hinweisen, eine neuerliche Anpassung des Führungsteiles durch Austausch desselben vorzunehmen. Bei der Ausbildung gemäß da US-PS 4 053 249 ist da austauschbare Führungsteil jeweils mit dem Kopf des Aufbohrwerkzeuges drehfest verbunden und gemeinsam mit dem Aufbohrwerkzeug zu einer rotierenden Bewegung in da zuvor hergestellten Bohrung angetrieben. Daart ergeben sich die oben bereits ausführlich erläuterten Nachteile, daß aufgrund der gleitenden Reibung des Führungsteiles im bereits gehonten Bereich der zuvor hagestellten Bohrung die Gefahr eina Verschlechterung da Oberflächenbeschaffenheit und einer Verringerung der Toleranzgüte durch den in da Bohrung rotierenden Führungsteil gegeben ist.

Aus der CH-PS 364 163, der US-PS 3 276 293 und der CH-PS 523 733 sind jeweils Führungsteile an Senkbohrwerkzeugen bekannt geworden, welche rotierbar relativ zum Senkbohrwerkzeug ausgebildet sind. Aufgrund des unterschiedlichen Einsatzbereiches von Senkbohrweikzeugen gegenüber Aufbohrwerkzeugen weisen diese bekannten Ausbildungen keinalei Führungselemente bzw. Gleitleisten im Bereich der Schneiden auf, da mit derartigen Senkbohrwerkzeugen nur über einen relativ kurzen Bereich eine bereits bestehende Bohrung vergrößert werden soll und somit mit vor den Schneiden angeordneten Führungsteilen das Auslangen gefunden waden kann.

Der US-PS 2 226 226 ist ebenfalls ein Senkbohrwerkzeug zu entnehmen, bei welchem ein zylindrischer Führungsteil starr mit dem Bohrkopf verbunden ist und somit gemeinsam mit diesem zu einer Rotationsbewegung in da bereits helgestellten Bohrung angetrieben wird.

Die Eifindung zielt nun darauf ab, ein Aufbohrwerkzeug der eingangs genannten Art zu schaffen, welches während des Aufbohrens exakt geführt waden kann und gleichzeitig die bereits erzielte Oberflächenqualität und die Toleranzgüte da nach dem Vorbohien gehonten Innenbohrung in keiner Weise verschlechtert. Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die erfindungsgemäße Ausbildung ausgehend von einem Aufbohrwerkzeug da eingangs genannten Art im wesentlichen darin, daß der stimseitige Führungsteil in an sich bekannter Weise als am Aufbohrwerkzeug um die Längsachse desselben rotierbar gelagerte Büchse bzw. Hülse ausgebildet ist und daß die Büchse bzw. Hülse als äußaes Lager eines Kugel- bzw. Wälzlagers ausgebilda ist oder drehfest mit da Außenlagerschale verbunden ist. Dadurch, daß anstelle von Gleitleisten ein um die Längsachse des Aufbohrwerkzeuges rotierbar gelagerter Teil, nämlich eine Büchse oder Hülse Verwendung findet, wird während des Aufbohrens da bereits gehonte Bereich lediglich in Achsrichtung bzw. Vorschubrichtung des Aufbohrwerkzeuges reibend beansprucht, wohingegen in Umfangsrichtung der bereits gehonten Innenbohrung keine die Oberflächenqualität verschlechternde Beanspruchungen erfolgen, da die Büchse bzw. Hülse während des Bohrvorschubes in Umfangsrichtung in Ruhe verbleibt. Mit eina derartigen Ausbildung des Führungsteiles wird daher eine wesentlich höhere Toleranzgüte und eine bessere Oberflächenbeschaffenheit der Innenbohrung aufrechterhalten, als dies bei Anordnung von Gleitleisten möglich wäre. Gleichzeitig wird der Vaschleiß des als Führungsbüchse bzw. -hülse ausgebildeten Führungsteiles auf Grund der exakten Lagerung daselben vermindert. Dadurch, daß die Büchse bzw. Hülse als äußeres Laga eines Kugel- bzw. Wälzlagers ausgebildet ist oder drehfest mit der Außenlagerschale verbunden ist, kann insbesondere bei der drehfesten Verbindung einer derartigen Büchse bzw. Hülse mit einer -2-

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Außenlagerschale für die Lagerung ein geeignetes, hochverschleißfestes Material gewählt werden, wobei als Material für die Büchse bzw. Hülse ein wesentlich weicheres Material gewählt werden könnte, wodurch bei Aufrechterhalten der exakten Führung eine Beschädigung der bereits gehonten Innenfläche der Innenbohrung gänzlich vermieden werden kann. Auch Gleitleisten, wie sie üblicherweise als Führungsteile im stirnseitigen Bereich von Aufbohrwerkzeugen verwendet werden, werden zwar aus weicherem Material, insbesondere Kunststoff, ausgebildet, jedoch ist bei einer Drehbewegung derartiger Gleitleisten in Umfangsrichtung des Bohrwerkzeuges immer noch zu berücksichtigen, daß Bohrklein mit derartigen Gleitleisten in Umfangsrichtung längs der gehonten Innenfläche der Innenbohrung geführt wird und Riefen- bzw. Rillenbildung verursachen kann.

Eine Verbesserung der Führung des Aufbohrwerkzeuges während des Aufbohrvorganges läßt sich durch enge Passung des als Büchse oder Hülse ausgebildeten Führungsteiles verwirklichen, wobei im Falle einer engen Passung naturgemäß entsprechend größere axiale Kräfte beim Aufbohren auf den Führungsteil zur Wirkung gelangen. Um hier eine exakte Lagerung und exakte Führung zu gewährleisten, ist die Ausbildung mit Vorteil so getroffen, daß die Lagerung der Büchse bzw. Hülse von einem in axialer Richtung gegen das Aufbohrwerkzeug abgestützten Schulteikugellager gebildet ist. Eine derartige enge Passung vermindert die Gefahr eines Eindringens von Bohrklein in den Spalt zwischen der Büchse und der gehonten Innenbohrung, so daß die Gefahr einer Beschädigung der gehonten Innenbohrung weiter herabgesetzt wird.

Die erfindungsgemäße Ausbildung erlaubt es darüberhinaus in einfacher Weise das Bohrwerkzeug an unterschiedliche Innendurchmesser der gehonten Innenbohrung anzupassen, wobei weiters zur Verbesserung der Exaktheit der Führung des Aufbohrwerkzeuges während des Aufbohrens die Führungslänge, d. h. der axiale Abstand des in der gehonten Bohrung geführten Führungsteiles relativ zur Ebene, in welcher die Schneiden des Aufbohrwerkzeuges angeordnet sind, entsprechend den Erfordernissen angepaßt werden kann. Zu diesem Zweck genügt es nämlich die Büchse bzw. Hülse samt dem stirnseitigen Lager zu tauschen und durch eine Büchse bzw. Hülse mit entsprechender Führungslänge bzw. entsprechendem Führungsdurchmesser zu ersetzen. Mit Vorteil ist zu diesem Zweck die Ausbildung so getroffen, daß der Außendurchmesser des stimseitigen Bereiches des Aufbohrwerkzeuges auf kleineren Durchmesser abgesetzt ist und daß der Außendurchmesser des auf den abgesetzten Bereich aufschiebbaren Führungsteiles mindestens gleich dem Außendurchmesser eines an den abgesetzten Bereich anschließenden Zwischenbereiches vor dem Übergang auf den größeren Durchmesser, an welchem die Schneiden angeordnet sind, ausgebildet ist. Die Länge des Zwischenbereiches bestimmt hiebei die Führungslänge. Die Führungslänge kann durch entsprechende Ausgestaltung der Büchse oder Hülse geändert werden, wobei für die Führungslänge die axiale Lage des jeweils größten Durchmessers der Führungsbüchse bzw. Führungshülse relevant ist. Um die Führungslänge zu verkürzen, kann eine im stirnseitigen Bereich am Außenumfang abgesetzte Büchse Verwendung finden, wodurch sich die wirksame Lagerstelle in Richtung zur Schneide des Aufbohrwerkzeuges verschieben läßt. Die wirksame Führungslänge kann auf diese Weise zur Minimierung des Verschleißes der bereits fertiggestellten Führungsbohrung entsprechend dem verwendeten Aufbohrwerkzeug exakt an die Erfordernisse angepaßt werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist dabei die Ausbildung so getroffen, daß die Büchse bzw. Hülse unter Zwischenschaltung von in beiden Endbereichen angeordneten Dichtelementen, insbesondere Wellendichtungen, am Aufbohrwerkzeug gelagert sind, wodurch die Lagerflächen und Lager der Büchse bzw. Hülse am Aufbohrwerkzeug gegen ein Eintreten von Bohrklein oder die Schmierung der Lager verschlechterndes Fluid abgedichtet werden können.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher «läutert In dieser zeigen Fig. 1 einen Schnitt durch eine mit einem erfindungs-gemäßen Aufbohrwerkzeug bearbeitete Schwerstange; Fig. 2 eine Ansicht eines erfindungsgemäßen Aufbohrwerkzeuges, wobei der Führungsteil teilweise im Schnitt dargestellt ist; und Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie (ΠΙ-ΙΠ) durch das Aufbohrwerkzeug gemäß Fig. 2.

In Fig. 1 ist mit (1) eine Schwerstange bezeichnet, in deren Innerem in mehreren Arbeitsschritten eine Innenbohrung (2) hergestellt wurde, wobei Bereiche der Innenbohrung unterschiedlichen Durchmesser aufweisen. Bei der Herstellung einer derartigen Innenbohrung wird zuerst eine erste Bohrung mit geringem Durchmesser (d) vorgebohrt, worauf diese erste Bohrung zur Erzielung ein« hohen Toleranzgüte und einer guten Oberflächenbeschaffenheit gehont wird. Daran anschließend wird mit Hilfe eines nachfolgend beschriebenen Aufbohrwerkzeuges die Bohrung teilweise auf größeren Durchmesser (D) aufgebohrt, wobei das Aufbohrwerkzeug an der gehonten Fläche der Bohrung mit geringerem Durchmesser (d) geführt wird. Der auf kleinerem Durchmesser (d) verbleibende Bereich (3) der Innenbohrung soll dabei trotz der Führung des Aufbohrwerkzeuges im bereits gehonten Bohrloch weitgehend unbeschädigt bleiben.

Das in Fig. 2 dargestellte Aufbohrwerkzeug (4) weist einen Bohrkopf (5) auf, an welchem in Aufnahmeausnehmungen (6) nicht näher dargestellte Schneiden sowie beispielsweise aus Kunststoff bestehende Gleitleisten (7) festgelegt sind. Weiters sind am Bohrkopf Öffnungen (8) vorgesehen, welche in einen schematisch angedeuteten zentralen Kanal (9) im Inneren des Bohrkopfes münden, um das Bohrklein zu entfernen. Bei dem in Fig. 3 dargestellten Schnitt ist ersichtlich, daß am Umfang verteilt drei Aufnahmeausnehmungen (6) für nicht dargestellte bekannte Schneiden vorgesehen sind und es ist weiters eine Gleitleiste (7) angedeutet. Weiters ist der zentrale Kanal (9) sowie die Zuführungsbohrungen bzw. Öffnungen (8) für das Bohrklein ersichtlich. -3-

Claims (4)

1. AT 393 469 B Dem Bohrkopf (5) vorgelagert ist ein auf gegenüber dem Außendurchmesser (Dj) des Bohrkopfes (5) geringeren Durchmesser (D2) abgesetzt ausgebildeter Führungszylinder (10) vorgesehen, welcher einen auf einen noch geringeren Durchmess«' (D^) abgesetzten Bereich aufweist. An diesem auf den geringen Durchmesser (D3) abgesetzten Bereich (11) ist ein Führungsteil (12) um die mit (13) bezeichnete Längsachse des Aufbohrwerkzeuges drehbar gelagert, wobei als Kugellager (14) ein Schulterkugellager Verwendung findet. Der als Hülse bzw. Büchse ausgebildete Führungsteil (12) ist über eine Scheibe (15) sowie einen Sicherungsring (16) gegen axiale Verschiebung gesichert Der Führungsteil (12) ist dabei als äußerer Lagerteil des Kugellagers ausgebildet bzw. drehfest mit einer schematisch angedeuteten äußeren Lagerschale (17) verbunden. Der Außendurchmesser des ans entsprechendem Material gefertigten und als rotierbare Hülse bzw. Büchse ausgebildeten Führungsteiles (12), welcher mit (D^) bezeichnet ist, entspricht dabei im wesentlichen dem Durchmesser (d) der gehonten Bohrung, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist Dadurch, daß die Hülse bzw. Büchse um die Längsachse (13) rotierbar gelagert ist, wird während des Aufbohrvorganges dieser Führungsteil (12) nur mehr axial verschoben und es findet keine Drehbewegung zwischen der gehonten Innenbohrung und dem Führungsteil (12) statt, da die Reibung zwischen der Hülse bzw. der Büchse und dem vorgebohrten Loch größer ist als die Reibung in dem Kugellager (14). Anstelle des dargestellten Kugellagers können naturgemäß auch entsprechende Wälzlager Verwendung finden. Die Bemessung des Außendurchmessers (D^) des Führungsteiles (12) muß dabei so erfolgen, daß sie zumindest gleich dem Außendurchmesser (Dj) des unmittelbar an den Bohrkopf (5) anschließenden abgesetzten Führungszylinders (10) ist Dabei kann durch einfachen Austausch des Führungsteiles (12) mit entsprechendem Außendurchmesser (D4) das Aufbohrwerkzeug an unterschiedliche Durchmesser einer vorgefertigten Innenbohrung angepaßt werden. Ebenso läßt sich durch geeignete Wahl der Ausbildung der mit der Innenbohrung reibschlüssig verbundenen Oberfläche (18) des als Hülse bzw. Büchse ausgebildeten Führungsteiles (12) der Abstand zwischen der Stirnseite (19) des Bohrkopfes (5) und der Stirnseite (20) des Führungsteiles (12) zur Optimierung der Führungseigenschaften relativ zu den beim Bohrvorgang auftretenden Kräften einstellen. Ebenso läßt sich die axiale Erstreckung des Führungsteiles (12) den Erfordernissen einfach anpassen. Zwischen dar Büchse bzw. Hülse und dem Bereich (11) des Aufbohrweikzeuges sind dabei in den beiden Endbereichen der Büchse bzw. der Hülse Dichtungen (21) und (22) vorgesehen, um die Lagerflächen des Kugellagers (14) entsprechend vom Eintreten von Bohrklein zu schützen. Durch die Verwendung des um die Längsachse rotierbar gelagerten Führungsteiles (12) wird der Verschleiß des Führungsteiles wesentlich reduziert, da lediglich eine axiale Verschiebung in der gehonten Vorbohrung erfolgt, so daß neben einer Verhinderung einer Beschädigung der verbleibend«) Bereiche (3) der gehonten Innenflächen durch die Hülse bzw. Büchse auch die Bohrgenauigkeit verbessert werden kann. Durch die Verschleißminderung des dem Bohrkopf (5) vorgeschaltet«) Führungsteiles (12) und die derart verbesserte Bohrgenauigkeit ergibt sich weiters eine Verbesserung der Standzeit«) der Gleitleisten (7) am Bohrkopf (5). PATENTANSPRÜCHE 1. Aufbohrwerkzeug für die Herstellung von Innenbohrungen in Lagerbüchs«) für Wellen oder Führungsstangen, wie z. B. Schwerstangen, mit am Umfang des Werkzeuges angeordneten Schneiden und Führungselementen, insbesondere Gleitleisten, im Bereich der Schneiden, sowie einem in eine zuvor hergestellte Bohrung mit geringerem Durchmesser einschiebbaren stimseitigen Führungsteil, dadurch gekennzeichnet, daß der stim-seitige Führungsteil (12) in an sich bekannt« Weise als am Aufbohrwerkzeug (4) um die Längsachse desselben rotierbar gelagerte Büchse bzw. Hülse ausgebildet ist und daß die Büchse bzw. Hülse als äußeres Lager eines Kugel- (14) bzw. Wälzlagers ausgebildet ist od« drehfest mit der Außenlagerschale (17) v«bunden ist
2. 2. Aufbohrwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerung der Büchse bzw. Hülse von einem in axialer Richtung gegen das Aufbohrwerkzeug (4) abgestützten Schulterkugellager gebildet ist
3. 3. Aufbohrwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmess« des stirn-seitigen Bereiches des Aufbohrwerkzeuges (4) auf kleineren Durchmesser (D3) abgesetzt ist und daß der -4- AT 393 469 B Außendurchmesser (D^) des auf den abgesetzten Bereich (11) aufschiebbaren Führungsteiles (12) mindestens gleich dem Außendurchmesser (D2) eines an den abgesetzten Bereich (11) anschließenden Zwischenbereiches (10) vor dem Übergang auf den größeren Durchmesser (Dj), an welchem die Schneiden angeordnet sind, ausgebildet ist. 5
4. 4. Aufbohrwerkzeug nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Büchse bzw. Hülse unter Zwischenschaltung von in beiden Endbereichen angeordneten Dichtelementen (21,22), insbesondere Wellendichtungen, am Aufbohrwerkzeug (4) gelagert sind. 10 Hiezu 2 Blatt Zeichnungen