AT522998B1 - Vorrichtung zum kombinierten Fasen und Bohren von Werkstücken - Google Patents

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zum kombinierten Fasen und Bohren von Werkstücken (1) mit einem Lagerkörper (4), in dem ein mit einer Antriebswelle (2) drehfest verbundener Bohrkörper (3) drehbar gelagert ist, wobei im Bohrkörper (3) ein in Axialrichtung verschiebbarer Bolzen (5) vorgesehen ist, der an ein in einem Messerfenster (6) radial verstellbar gelagertes Fasmesser (7) ansetzt und dieses zwischen einer Passierstellung und einer Fasstellung verlagert, beschrieben. Damit ein rasches und dennoch exaktes Anbringen von Fasen unterschiedlicher Tiefe und Durchmesser an beiden Seiten eines Bohrloches ermöglicht wird, ohne dieses zu beschädigen, wird vorgeschlagen, dass dem Bolzen zur Verlagerung des Fasmessers (7) in seine Fasstellung oder in eine beliebige Position zwischen den Grenzstellungen ein mit einem Hydrauliksystem (9) strömungsverbundener, in der Antriebswelle (2) angeordneter, Hydraulikzylinder (8) zugeordnet ist.

Description

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum kombinierten Fasen und Bohren von Werkstücken mit einem Lagerkörper, in dem ein mit einer Antriebswelle drehfest verbundener Bohrkörper drehbar gelagert ist, wobei im Bohrkörper ein in Axialrichtung verschiebbarer Bolzen vorgesehen ist, der an ein in einem Messerfenster radial verstellbar gelagertes Fasmesser ansetzt und dieses zwischen einer Passierstellung und einer Fasstellung verlagert.

[0002] Aus der DE102015005250A1 ist ein Bohrer zum kombinierten Fasen und Bohren von Werkstücken bekannt. Hierzu weist der Bohrer ein in einem Messerfenster verstellbar gelagertes Fasmesser auf, wobei die Verlagerung des Fasmessers in eine Fasstellung über einen im Bohrer angeordneten und druckfederbelasteten Bolzen geschieht. Soll nun ein Werkstück mit dem Bohrer zum kombinierten Fasen und Bohren bearbeitet werden, wird zuerst mit der Bohrspitze ein Bohrloch angefertigt. Anschließend wird der Bohrer weiter in das Bohrloch geschoben, wodurch das Fasmesser über seine Gleitfläche entgegen der vom Bolzen ausgeübten Federkraft in das Messerfenster, also in Passierstellung, verlagert wird. Nach dem Passieren des Bohrloches wird das Fasmesser wieder durch den druckfederbelasteten Bolzen in Fasstellung verlagert, wodurch am distalen Ende des Bohrloches eine Fase angebracht werden kann. Soll nun eine Fase auch am proximalen Ende angefertigt werden, so muss der Bohrer von der anderen Seite in das Bohrloch geführt werden, da das Fasmesser lediglich einseitig schneidend, nämlich mit einer rückwärtigen Schneidekante, ausgebildet ist. Dies stellt allerdings einen zusätzlichen Arbeitsaufwand dar.

[0003] In US2010014933A1 und US3572182A sind gängige Vorrichtungen zum Fasen von Werkstücken beschrieben. Die Vorrichtungen weisen jeweils ein Fasmesser auf, das über eine Kulissenführung zwischen einer Passierstellung und einer Fasstellung verlagerbar ist. Die Passierstellung und Fasstellung sind dabei diskrete Grenzstellungen, sodass keine Variation der Fasdurchmesser realisiert werden kann.

[0004] Aus dem Stand der Technik sind außerdem Bohrer zum kombinierten Fasen und Bohren bekannt, die ein beidseitig schneidendes Fasmesser, also mit einer in Vorwärts- und in Rückwärtsrichtung ausgebildeten Schneidekante, aufweisen. Nachteilig daran ist allerdings, dass die Fasmesser beim Verlagern von Fasstellung in Passierstellung gegen die Kraft des druckfederbelasteten Bolzens unerwünschte Einkerbungen und Beschädigungen im Bereich des Bohrloches verursachen.

[0005] Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum kombinierten Fasen und Bohren von Werkstücken der eingangs geschilderten Art vorzuschlagen, die ein rasches und dennoch exaktes Anbringen von Fasen unterschiedlicher Tiefe und Durchmesser an beiden Seiten eines Bohrloches ermöglicht, ohne dieses zu beschädigen.

[0006] Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass dem Bolzen zur Verlagerung des Fasmessers in seine Fasstellung oder in eine beliebige Position zwischen den Grenzstellungen ein mit einem Hydrauliksystem strömungsverbundener, in der Antriebswelle angeordneter, Hydraulikzylinder zugeordnet ist. Zufolge dieser Maßnahmen wird die Verlagerung des Fasmessers von der Fas- in die Passierstellung nicht ausschließlich durch den Vorschub des Bohrkörpers in das Bohrloch, sondern aktiv vom Hydraulikzylinder, der mit dem Bolzen antriebsverbunden ist, verlagert. Demnach kann am Werkstück zuerst ein Bohrloch angefertigt werden, wonach das Hydrauliksystem den Hydraulikzylinder mit Hydraulikflüssigkeit versorgt und den mit dem Hydraulikzylinder antriebsverbundenen Bolzen in weiterer Folge in Axialrichtung verschiebt. Dadurch wird das beidseitig schneidende Fasmesser von der Passierstellung in die Fasstellung verlagert und es kann eine Fase am proximalen Ende des Bohrloches angebracht werden. Wird nun der Bolzen vom Hydraulikzylinder in Axialrichtung rückverschoben so wird das Fasmesser aktiv in das Messerfenster, also in dessen Passierstellung, verlagert, wodurch das Fasmesser das Bohrloch passieren kann, ohne dieses zu beschädigen. Zuletzt kann das Fasmesser durch das Hydrauliksystem wieder in Fasstellung gebracht werden und eine Fase am distalen Ende des Bohrloches angebracht werden. Durch den erfindungsgemäßen Einsatz des Hydrauliksystems kann unabhängig von der Härte und Beschaffenheit des Werkstückes eine exakte Fertigung der Fasen

erreicht werden, da der Stellweg variiert werden kann und nicht, wie im Stand der Technik vorgeschlagen, durch eine Druckfeder fest vorgegeben ist. Zudem muss das Fasmesser über keine Gleitfläche zum unterstützten Verlagern des Fasmessers von der Fasstellung in Passierstellung verfügen, da das Fasmesser ja aktiv durch das Hydrauliksystem verlagert wird. Ist eine derartige Vorrichtung auf einer Schienenbearbeitungsmaschine angeordnet, lassen sich insbesondere Bohrungen in den Schienenstegen fertigen und in einem Arbeitsgang zudem beidseits mit exakten Fasen versehen. Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass mit Fase nicht nur eine abgeschrägte Fläche an einer Werkstückkante gemeint ist, beispielsweise eine 45°-Fase, sondern ebenfalls Senkbohrungen. Demnach kann das Fasmesser auch mit einer Schneide zum Senken ausgestattet sein.

[0007] Besonders günstige konstruktive Bedingungen ergeben sich dabei, wenn der Hydraulikzylinder ein einfach wirkender Hydraulikzylinder mit einer Rückstellfeder zur Verlagerung des Fasmessers in die Passierstellung ist. Die Verlagerung des Fasmessers in Fasstellung erfolgt in diesem Fall also dadurch, dass die Hydraulikflüssigkeit einen Kolben des Hydraulikzylinders und damit den Bolzen in eine erste Axialrichtung drückt. Die Rückstellung des Kolbens und des damit verbundenen Bolzens in die der ersten Axialrichtung entgegengesetzte zweite Axialrichtung erfolgt über eine Rückstellfeder, wodurch das Fasmesser wiederum in das Messerfenster gleitet. Soll ein variabler Stellweg eingehalten werden können, ist es von Vorteil, wenn dem Hydraulikzylinder ein Wegsensor zugeordnet ist.

[0008] Um eine einfache Versorgung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit den benötigten Betriebsmitteln zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, dass der Lagerkörper wenigstens einen Strömungskanal für das Hydrauliksystem ausbildet, an dem eine zwischen Lagerkörper und Antriebswelle angeordnete Drehdurchführung für ein Hydraulikfluid vorgesehen ist. Auf diese Weise wird eine leichte Zugänglichkeit des Hydrauliksystems gewährt.

[0009] Vor allem bei massiven Werkstücken hoher Härte kommt es beim Bohren und Fasen zu einer starken Wärmeentwicklung. Um daher auch bei intensivem Betrieb der Vorrichtung eine konstante Bearbeitungsqualität zu erzielen, empfiehlt es sich in einer besonders praktikablen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, dass der Lagerkörper wenigstens einen Strömungskanal zur Kühlfluidversorgung der drehbar gelagerten Antriebswelle und/oder des damit drehfest verbundenen Bohrkörpers aufweist, wobei der Strömungskanal über eine zwischen Lagerkörper und Antriebswelle angeordnete Drehdurchführung an die Antriebswelle angeschlossen ist. Dadurch können die Antriebswelle und der Bohrkörper auf einer annähernd konstanten Temperatur gehalten werden. Um auch eine gleichbleibende Qualität der Fasen des Bohrloches zu gewährleisten, kann der Bohrkörper eine an den Strömungskanal zur Kühlfluidversorgung angeschlossene achsparallele Kühlleitung aufweisen, die im Bereich eines Bohrkopfes des Bohrkörpers ausmündet. Auf diese Weise können der Bohrkopf und das Fasmesser, das ja im Bereich des Bohrkopfes angeordnet ist, temperiert werden. Als Kühlfluid kann beispielsweise Kühlluft, Kühlflüssigkeit oder eine Kombination daraus fungieren.

[0010] Damit ein einfacher Austausch unterschiedlicher Bohrkörper realisiert werden kann, wird vorgeschlagen, dass die Antriebswelle eine Aufnahmehülse für den Bohrkörper und den Hydraulikzylinder ausbildet. Die Antriebswelle umhüllt also den Hydraulikzylinder und den daran anschließenden Bohrkörper wenigstens abschnittsweise, wodurch ein zusätzlicher Schutz des Hydrauliksystems erreicht wird.

[0011] Um hierbei ein besonders rasches Auswechseln des Bohrkörpers, samt im Bohrkörper angeordneten Bolzen und Fasmesser, zu ermöglichen, kann der im Bohrkörper in Axialrichtung verschiebbare Bolzen über eine Schnellwechselkupplung mit dem Hydraulikzylinder verbunden sein.

[0012] Eine einfach zu steuernde Verlagerung des Fasmessers zwischen Passierstellung und Fasstellung ergibt sich, wenn der Bolzen und das Fasmesser über eine Kulissenführung miteinander antriebsverbunden sind.

[0013] Damit im Werkstück unterschiedliche Fasendurchmesser mit demselben Fasmesser er-

zeugt werden können, wird vorgeschlagen, dass dem Hydraulikzylinder und/oder dem Bolzen ein Sensor zur Stellvegmessung zugeordnet ist. Durch die Stellwegmessung des Kolbens des Hydraulikzylinders oder des Bolzens kann darauf geschlossen werden, in welcher Position sich das Fasmesser befindet. Die Position kann aufgrund der hydraulischen Zustellung der Passierstellung, der Fasstellung, oder wegen der stufenlosen, hydraulischen Zustellung einer beliebigen Position zwischen diesen Grenzstellungen entsprechen, wodurch bei geeigneter Fasmesserwahl auch unterschiedliche Senklochdurchmesser erzeugt werden können.

[0014] In den Zeichnungen ist die Erfindung beispielhaft dargestellt. Es zeigen

[0015] Fig. 1 einen schematischen Schnitt der Vorrichtung zum kombinierten Fasen und Bohren von Werkstücken mit einem Fasmesser zum Erzeugen von 45°- Fasen,

[0016] Fig. 2 einen schematischen Schnitt der Vorrichtung zum kombinierten Fasen und Bohren von Werkstücken mit einem Fasmesser zum Erzeugen von Senkbohrungen,

[0017] Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel eines Fasmessers und

[0018] Fig. 4 eine weiteres Ausführungsbeispiel eines mit einem Senkmesser ausgestatteten Fasmessers.

[0019] Eine Vorrichtung zum kombinierten Fasen und Bohren von Werkstücken 1 weist einen mit einer Antriebswelle 2 drehfest verbundenen Bohrkörper 3 auf, wobei die Antriebswelle 2 und der Bohrkörper 3 drehbar in einem Lagerkörper 4 gelagert sind. Im Bohrkörper 3 ist ein in Axialrichtung verschiebbarer Bolzen 5 vorgesehen, der an ein in einem Messerfenster 6 gelagerten Fasmesser 7 ansetzt. Das Fasmesser 7 ist dabei so mit dem Bolzen 5 antriebsverbunden, dass ein Verschieben des Bolzens 5 in Axialrichtung zu einer Verlagerung des Fasmessers 7 in Radialrichtung führt. Das in der Zeichnung dargestellte Fasmesser 7 befindet sich in der Fasstellung. In der Passierstellung wäre das Fasmesser 7 vollständig im Messerfenster 6 eingezogen. Das Verschieben des Bolzens 5 und damit auch das Verlagern des Fasmessers 7 geschieht erfindungsgemäß über einen dem Bolzen 5 zugeordneten und in der Antriebswelle 2 angeordneten Hydraulikzylinder 8, der mit einem Hydrauliksystem 9 strömungsverbunden ist. Auf diese Weise kann die Kraft, mit der das Fasmesser 7 in Fasstellung gebracht bzw. gehalten wird, hydraulisch und damit stufenlos und variabel geregelt werden, sodass unabhängig von der Härte und Beschaffenheit des Werkstückes 1 eine exakte Fertigung der Faseerzielt werden kann. Die Verlagerung des Fasmessers 7 von der Passierstellung in Fasstellung geschieht also durch eine aktive Beaufschlagung einer definierbaren Kraft ohne die Notwendigkeit einer am Fasmesser 7 angeordneten Gileitfläche, wodurch das Fasmesser 7 beidseitig schneidend ausgebildet sein kann, also mit einer in Vorwärtsrichtung ausgebildeten Schneidekante 10a und einer in Rückwärtsrichtung ausgebildeten Schneidekante 10b. Die Zustellung der Vorrichtung zum kombinierten Fasen und Bohren kann über eine Servoachse eines nicht dargestellten Zustellschlittens erfolgen, wodurch naturgemäß auch eine exakte Variation der Fastiefe erreicht werden kann.

[0020] Wie der beispielhaften Ausführungsform der Zeichnung zu entnehmen ist, kann der Hydraulikzylinder 8 ein einfach wirkender Hydraulikzylinder 8 sein. Dies bedeutet, dass nur eine Kolbenkopfvorderseite 11a des Kolbens 11 vom Hydrauliksystem 9 mit Hydraulikflüssigkeit beaufschlagt wird. Eine Rückbewegung des Kolbens 11 wird durch eine der Kolbenkopfrückseite 11b zugeordnete Rückstellfeder 12 erreicht. Die Verlagerung des Fasmessers 7 in Fasstellung wird also hydraulisch bewerkstelligt, während die Verlagerung in Passierstellung durch die von der Rückstellfeder 12 erzeugte Kraft vollzogen wird. Aufgrund des Hydrauliksystems kann also auch die Rückbewegung stufenlos geregelt werden.

[0021] Der Lagerkörper 4 kann einen Strömungskanal 13a für das Hydrauliksystem 9 ausbilden. In einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Drehdurchführung 14a, die zwischen Lagerkörper 4 und Antriebswelle 2 angeordnet ist, vorgesehen. Auf diese Weise wird eine Versorgung des Hydrauliksystems 9 mit Hydraulikflüssigkeit während der Rotation der Antriebswelle 9 ermöglicht.

[0022] Des Weiteren kann der Lagerkörper 4 auch einen Strömungskanal 13b zur Kühlfluidversorgung der drehbar gelagerten Antriebswelle 2 und des damit drehfest verbundenen Bohrkör-

pers 3 aufweisen, wobei der Strömungskanal 13b über eine zwischen Lagerkörper 4 und Antriebswelle 2 angeordnete Drehdurchführung 14b an die Antriebswelle 2 angeschlossen ist.

[0023] Damit der Bohrkörper 3 umfassend in den Bereichen großer Wärmeentwicklung gekühlt werden kann, weist dieser eine Kühlleitung 15 auf, die im Bereich des Bohrkopfes 16 ausmündet. Die Kühlleitung kann mehrere Ausmündungen aufweisen, sodass mehrere Bereiche rund um den Bohrkopf 16, beispielsweise das Bohrloch und das Fasmesser 7, gekühlt werden können.

[0024] Damit der Bohrkörper 3 zum einen einen sicheren Sitz aufweist und zum anderen auf einfache Weise ausgetauscht werden kann, kann die Antriebswelle 2 eine Aufnahmehülse 17 für den Bohrkörper 3 und den Hydraulikzylinder 8 ausbilden.

[0025] Ein besonders rascher Austausch des Bohrkörpers 3 kann erreicht werden, wenn der Bolzen 5 über eine Schnellwechselkupplung 18 mit dem Hydraulikzylinder 8 verbunden ist und wenn der Bohrkörper 3 beispielsweise durch eine Feststellschraube 19 in der eine Aufnahmehülse 17 bildenden Antriebswelle 2 fixiert ist.

[0026] Eine besonders einfache Verlagerung des Fasmessers 7 zwischen Passier- und Fasstellung kann erreicht werden, wenn der Bolzen 5 in eine Kulissenführung 20 des Fasmessers 7 eingreift.

[0027] Wie aus der Fig. 2 ersichtlich ist, kann dem Hydraulikzylinder 8, insbesondere dem Kolben 11 des Hydraulikzylinders 8 ein Sensor 21 zur Stellvegmessung zugeordnet sein. Auf diese Weise kann zu jedem Zeitpunkt die exakte Position des Fasmessers 7 bestimmt werden. Durch die hydraulische Zustellung kann das Fasmesser 7 ja stufenlos an jeder beliebigen Position zwischen Passierstellung und Fasstellung fixiert werden, wodurch bei einer der Fig. 2 entsprechenden Ausführung des Fasmessers 7 Senkbohrungen mit unterschiedlichen Durchmessern erzeugt werden können. Naturgemäß können dadurch auch Durchgangsbohrungen aufgeweitet werden, wenn die Senkbohrung vom distalen bis zum proximalen Ende des Bohrloches durchgebohrt wird. Auch Stufenbohrungen unterschiedlicher Durchmesser können durch Variation der Position des Fasmessers 7 realisiert werden.

[0028] Fig. 3 zeigt ein Fasmesser 7, das neben den Schneidekanten 10a und 10b eine dritte, horizontale Schneidekante 10c besitzt. Dadurch kann das Fasmesser 7 als Reibahle eingesetzt werden, wodurch Passungstoleranzen erzeugt und Bohrungen ausgerieben werden können.

[0029] Fig. 4 soll die Möglichkeit zeigen, dass die eingesetzten Fasmesser 7 eine beliebige Kombination aus schrägen und vertikalen Schneidekanten aufweisen können. Auch eine horizontale Schneidekante 10c kann in verschiedenen Kombinationen am Fasmesser 7, also auch an den in den Fig. 1, Fig. 2 und Fig. 4 dargestellten Fasmessern 7, vorgesehen sein.

Claims (9)

Patentansprüche

1. Vorrichtung zum kombinierten Fasen und Bohren von Werkstücken (1) mit einem Lagerkörper (4), in dem ein mit einer Antriebswelle (2) drehfest verbundener Bohrkörper (3) drehbar gelagert ist, wobei im Bohrkörper (3) ein in Axialrichtung verschiebbarer Bolzen (5) vorgesehen ist, der an ein in einem Messerfenster (6) radial verstellbar gelagertes Fasmesser (7) ansetzt und dieses zwischen einer Passierstellung und einer Fasstellung verlagert, dadurch gekennzeichnet, dass dem Bolzen (5) zur Verlagerung des Fasmessers (7) in seine Fasstellung oder in eine beliebige Position zwischen den Grenzstellungen ein mit einem Hydrauliksystem (9) strömungsverbundener, in der Antriebswelle (2) angeordneter Hydraulikzylinder (8) zugeordnet ist.

2. Vorrichtung zum kombinierten Fasen und Bohren von Werkstücken (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikzylinder (8) ein einfach wirkender Hydraulikzylinder (8) mit einer Rückstellfeder (12) zur Verlagerung des Fasmessers in die Passierstellung ist.

3. Vorrichtung zum kombinierten Fasen und Bohren von Werkstücken (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerkörper (4) wenigstens einen Strömungskanal (13a) für das Hydrauliksystem (9) ausbildet, an den eine zwischen Lagerkörper (4) und Antriebswelle (3) angeordnete Drehdurchführung (14) für ein Hydraulikfluid vorgesehen ist.

4. Vorrichtung zum kombinierten Fasen und Bohren von Werkstücken (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerkörper (4) wenigstens einen Strömungskanal (13b) zur Kühlfluidversorgung der drehbar gelagerten Antriebswelle (2) und/oder des damit drehfest verbundenen Bohrkörpers (3) aufweist, wobei der Strömungskanal (13b) über eine zwischen Lagerkörper (4) und Antriebswelle (2) angeordnete Drehdurchführung (14b) an die Antriebswelle (2) angeschlossen ist.

5. Vorrichtung zum kombinierten Fasen und Bohren von Werkstücken (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Bohrkörper (3) eine an den Strömungskanal (13b) zur Kühlfluidversorgung angeschlossene achsparallele Kühlleitung (15) aufweist, die im Bereich eines Bohrkopfes (16) des Bohrkörpers (3) ausmündet.

6. Vorrichtung zum kombinierten Fasen und Bohren von Werkstücken (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (2) eine Aufnahmehülse (17) für den Bohrkörper (3) und den Hydraulikzylinder (8) ausbildet.

7. Vorrichtung zum kombinierten Fasen und Bohren von Werkstücken (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der im Bohrkörper (3) in Axialrichtung verschiebbare Bolzen (5) über eine Schnellwechselkupplung (18) mit dem Hydraulikzylinder (8) verbunden ist.

8. Vorrichtung zum kombinierten Fasen und Bohren von Werkstücken (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen (5) und das Fasmesser (7) über eine Kulissenführung (20) miteinander antriebsverbunden sind.

9. Vorrichtung zum kombinierten Fasen und Bohren von Werkstücken (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass dem Hydraulikzylinder (8) und/oder dem Bolzen (5) ein Sensor (20) zur Stellwegmessung zugeordnet ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen