CH672757A5

CH672757A5 -

Info

Publication number: CH672757A5
Application number: CH2736/87A
Authority: CH
Inventors: Heinz Kaiser; Rudolf Stadelmann
Original assignee: Kaiser Heinz Ag
Priority date: 1987-07-20
Filing date: 1987-07-20
Publication date: 1989-12-29
Also published as: JP2810997B2; JPS6434603A; US4955767A; ES2009023A6; FR2618359B1; FR2618359A1; DE3819499A1

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft eine Ausdrehvorrichtung nach dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1. Ausdrehvorrichtungen dieser Art sind seit längerem bekannt und werden auf Bohr- und Fräsmaschinen, Bearbeitungszentren, aber auch auf Drehmaschinen und Automaten für die genaue Bearbeitung von Bohrungen mit Durchmessern kleiner als 50 mm eingesetzt. Als Schneidwerkzeuge kommen dabei Ausdrehstähle mit zylindrischen Einspannschäften zur Anwendung, welche stirnseitig koaxial in den Ausdrehkopf eingespannt werden. Die effektive Schneidkante kann aus Schnellarbeitsstahl, Hartmetall, einem anderen Schneidstoff bestehen oder als austauschbare Wendeplatte ausgebildet sein. Die Feineinstellung solcher Ausdrehwerkzeuge erfolgt durch radiales Verschieben des Ausdrehstahles mittels eines entsprechenden Mechanismus.

Durch die CH-A-508 440 und das DE-GM-7 438 172 sind Ausdrehvorrichtungen dieser Gattung bekannt geworden, die jedoch nur bei vergleichsweise niedrigen Drehzahlen eingesetzt werden können. Da seit einiger Zeit neue Schneidstoffe mit höherer Wärmebeständigkeit zur Verfügung stehen, sind an sich weit höhere Drehzahlen möglich, die entsprechend eine bedeutende Zeiteinsparnis ermöglichen würden. Bei diesen, für die neuen Schneidstoffe zulässigen hohen Drehzahlen beeinträchtigt jedoch die Vibration, als Folge der bei einer Verschiebung des Drehstahls zwangsläufig entstehenden Unwucht, ein präzises Ausbohren mit hoher Oberflächengüte. Um diese Unwucht auszugleichen, ist bei der Ausdrehvorrichtung nach der DE-A-3 510 259 eine Auswuchtvorrichtung angebracht, die als Kreisscheibensegmente geformte Gewichtsausgleichskörper aufweist, die mittels an diesen befestigten Zugschnüren oder Zugseiten aus ihrer jeweiligen Lage um den gemeinsamen Drehpunkt verschwenkbar sind. Diese Auswuchtvorrichtung vergrössert zwangsläufig die Bauhöhe des Ausdrehkopfes und benötigt Nuteneinschnitte, welche die Stabilität des Ausdrehkopfes beeinträchtigen. Nachteilig ist auch, dass die Auswuchtvorrichtung bei jeder radialen Verstellung des Drehstahles neu eingestellt werden muss, was erfahrungsgemäss oft vergessen wird und zu Schäden am Werkstück führen kann. Für unterschiedliche Bearbeitungstiefen müssen bei dieser Ausdrehvorrichtung Drehstähle mit unterschiedlichen Längen und entsprechend mit unterschiedlichen Gewichten verwendet werden. Diese Gewichtsunterschiede lassen sich aber mit der erwähnten Auswuchtvorrichtung nur bedingt kompensieren. Deshalb steht auch nur eine beschränkte Anzahl Drehstähle zur Verfügung, was zur Folge hat, dass diese für den praktischen Anwendungsfall meistens entweder zu kurz oder zu lang sind. Jeder Millimeter zuviel an der Länge des Drehstahles bewirkt aber eine Verschlechterung des Vibrationsverhaltens und damit auch der Oberflächengüte der erzeugten Bohrung oder zwingt zu niedrigen Drehzahlen und damit zu einer unwirtschaftlichen Arbeitsweise.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ausdrehvorrichtung der eingangs genannten Gattung zu schaffen, welche die oben genannten Nachteile vermeidet. Die Ausdrehvorrichtung soll bei hohen Drehzahlen verwendbar sein und bei einfachem Aufbau und einfacher Bedienung eine hohe Oberflächengüte gewährleisten.

Die Aufgabe wird durch die Erfindung gemäss dem Anspruch 1 gelöst.

Da bei der erfindungsgemässen Ausdrehvorrichtung die Haltevorrichtung für den Schneidenträger in der Tiefe verstellt werden kann, lässt sich der Abstand zwischen der Auflagefläche des Ausdrehkopfes und der Schneidkante jeweils optimal kurz halten. Auf eine einstellbare Auswuchtvorrichtung kann verzichtet werden, da die Unwuchtkurve durch einfache, konstruktive Massnahmen, beispielsweise durch Bohrungen im Körper des Ausdrehkopfes so eingestellt ist, dass sie im Bereich der Hauptanwendung einen günstigen Verlauf nimmt und auf einen Satz von Drehstahlhaltern mit unterschiedlichen Gewichten verzichtet werden kann.

Neben der geringen Bauhöhe des Ausdrehkopfes spielt somit die axiale Verstellbarkeit der Haltevorrichtung für den Drehstahl eine wesentliche Rolle in bezug auf die Stabilität und damit die Vibrationsneigung des Werkzeugs. Da bei der erfindungsgemässen Ausdrehvorrichtung die Haltevorrichtung weniger gewechselt werden muss und die Einstellung einer Auswuchtvorrichtung entfallt, ergibt sich gegenüber dem Stand der Technik auch eine Vereinfachung der Bedienung. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Explosionszeichnung der erfindungsgemässen Ausdrehvorrichtung,

Fig. 2 und 3a einen teilweise geschnittenen Ausdrehkopf,

Fig. 3b eine Ansicht eines Details des Ausdrehkopfes,

Fig. 4 einen Querschnitt durch einen Ausdrehkopf,

2

s io

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

672 757

Fig. 5 Anwendungsbeispiele mit verschiedenen, optimal an die gegebenen Arbeitsverhältnisse angepassten Haltevorrichtungen für den Schneidenträger,

Fig. 6 Unwuchtkurven von drei Ausdrehvorrichtungen mit unterschiedlich schweren Haltevorrichtungen für den Schneidenträger.

Wie die Figur 1 zeigt, weist die Ausdrehvorrichtung am vorderen Ende einen auswechselbaren Schneidenträger 1 auf, der an einem zylindrischen Schaft 2 befestigt ist, der mit wenig Spiel in einer Bohrung 5 einer ebenfalls zylindrischen Reduzierhülse 3 in seiner Längsrichtung verschiebbar ist und mittels zweier in der Reduzierhülse 3 angeordneten Schrauben 6 festgeklemmt werden kann. Der Schaft 2 kann einen gestrichelt gezeichneten Kanal 29 für die Kühlmittelzufuhr zur Schneide aufweisen. Die Reduzierhülse 3 sitzt ihrerseits mit wenig Spiel längsverschiebbar in einer Ausnehmung 7 eines Ausdrehkopfes 4, und wird mittels einer Klemmvorrichtung 23,24 in der gewünschten Verschiebungslage festgeklemmt. Die Reduzierhülse 3 kann gegebenenfalls weggelassen werden, dann ist jedoch der Schaft 2 so ausgebildet, dass er etwa das gleiche Gewicht aufweist wie die Haltevorrichtung mit Reduzierhülse 3. Die Ausnehmung 7 im Ausdrehkopf 4 besteht aus einer durchgehenden zylindrischen Bohrung 7a im Schieber 18, sowie den Freistellungen 7b und 7c im Körper bzw. in einem Verbindungsschaft 10. Die Ausnehmung 7 ist wenigstens so ausgebildet, dass die Haltevorrichtung für den Schneidenträger 1 wenigstens um das Doppelte des Durchmessers der Ausnehmung 7a in Längsrichtung verschoben werden kann. Stirnseitig ist der Ausdrehkopf 4 mit einer Abdeckplatte 17, welche mittels Schrauben 19 befestigt ist und ebenfalls eine Aussparung für den Durchlass der Haltevorrichtung aufweist, gegen Beschädigung durch Späne geschützt. Der Ausdrehkopf 4 weist eine geschliffene Abstütztfläche 11 auf, die mittels einer hier nicht gezeigten Anzugsschraube gegen die Stirnfläche 12 eines Verbindungsteils 13 gezogen wird, wobei der Verbindungsschaft 10 in eine Bohrung 14 eingreift.

Wie die Figuren 2a und 3a zeigen, weist der Schieber 18 einen an sich bekannten Verstellmechanismus 22 mit einer Skalenscheibe 8 und eine Feder 21 zur Spielaufhebung auf. Mit Hilfe des Verstellmechanismus 22 kann der Schieber 18 bzw. die Haltevorrichtung mit dem Schneidenträger 1 radial verschoben werden. Der Schieber 18 lässt sich nach erfolgter Verstellung in der gewünschten Position mittels einer Klemmschraube 9 über eine spielfrei eingestellte Parallelführung 16 für den Ausdrehvorgang fixieren. Durch einen Nippel 20 kann Schmiermittel eingebracht werden, welches einerseits die Leichtgängigkeit des Verstellmechanismus garantiert und andererseits das Eindringen von Schmutz und Kühlmittel in den Ausdrehkopf verhindert.

Im Schieber 18 ist auch eine Klemmvorrichtung angeordnet, mit welcher die Reduzierhülse 3 in der gewünschten Verschiebungslage festgeklemmt werden kann. Diese Klemmvorrichtung besteht aus zwei zweiteiligen Klemmschrauben 24, deren vorderer Teil 30 mittels eines durchgehenden Dorns 23 am Drehen gehindert ist. Wie die Figur 3b deutlich zeigt, ist die Frontseite des Teils 30 V-förmig ausgebildet, so dass der Teil 30 mit zwei im Abstand voneinander angeordneten Stützkanten 25 an der Reduzierhülse 3 anliegt. Durch die Berührung der Reduzierhülse 3 mit dem Schieber 18 ergibt sich eine dritte Stützkante 25. Durch diese «3-Punkt-Auflage» wird mit einfachen Mitteln eine sehr stabile Befestigung der Reduzierhülse 3 erreicht.

Der Ausdrehkopf ist mittels Bohrungen 15 in seinem Körper so ausgewuchtet, dass seine Unwucht dann weitgehend eliminiert ist, wenn die Haltevorrichtung sich in einer radialen Verschiebungslage befindet, die im Hauptanwendungsbereich des Ausdrehkopfes 4 liegt. Ist beispielsweise im Hauptanwendungsbereich die Haltevorrichtung etwa 1,6 mm vom Zentrum entfernt, so ergibt sich gemäss der in Figur 6 ausgezogen dargestellten Unwuchtkurve 26 praktisch keine Unwucht. Das dargestellte Koordinatensystem zeigt auf der waagrechten Achse den Verstellbereich und auf der vertikalen Achse die Unwucht. Die Unwuchtkurve 26 ergab sich bei einem Gewicht der Haltevorrichtung inkl. Schneidenträger und Schneide von 150 Gramm. Da die Haltevorrichtung in ihrer Länge verstellbar ist, ergibt sich für alle Ausdrehtiefen dieselbe Unwuchtkurve 26.

Hätte man wie bisher für grössere Ausdrehtiefen einen längeren Halter mit einem höheren Gewicht von 300 Gramm einsetzen müssen, so hätte sich die Unwuchtkurve 27 ergeben. Eine kürzere Haltevorrichtung mit einem Gewicht von 50 Gramm hätte die Unwuchtkurve 28 ergeben. Da bei der erfindungsgemässen Ausdrehvorrichtung die Unwuchtkurve bekannt ist und im Hauptanwendungsbereich einen günstigen Verlauf nimmt, genügt es, wenn der Ausdrehkopf 4 beispielsweise mittels Bohrungen fest ausgewuchtet ist.

Wie die Figur 2 zeigt, ist der Abstand B zwischen der Frontfläche des Ausdrehkopfes und der Abstützfläche 11, also die für die Stabilität wesentliche Bauhöhe, kleiner als der Durchmesser A des Ausdrehkopfes. Die Reduktion der Höhe B und die Tiefenverstellbarkeit des Schneidenträgers 1 tragen gemeinsam dazu bei, dass die Stabilität der Ausdrehvorrichtung unter verschiedenen Arbeitsbedingungen optimal ist. Wie die Figur 5 schematisch zeigt, sind bei den dargestellten Ausdrehvorrichtungen C, D und E die Abstände zwischen den Abstützflächen 11 und den Schneidkanten (Wendeplatten) optimal kurz. Bei den Ausdrehvorrichtungen C und E sind die Schäfte so weit wie möglich durch Reduzierhülsen 3 gestützt. Bei der Ausdrehvorrichtung D besteht die Haltevorrichtung lediglich aus einem Schaft 2, der jedoch etwa das gleiche Gewicht aufweist wie die Haltevorrichtungen der Ausdrehvorrichtungen C und E. Alle in Figur 5 dargestellten Ausdrehvorrichtungen weisen somit etwa die gleiche Unwuchtkurve auf.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

S

2 Blatt Zeichnungen

Claims

672 757 PATENTANSPRÜCHE

1. Ausdrehvorrichtung mit einstellbarer Ausdrehweite für die Feinstbearbeitung, insbesondere von Bohrungen auf Bohr- und Fräsmaschinen, Bearbeitungszentren sowie Drehmaschinen und Automaten, mit einem Arbeitskopf, der eine an ein Verbindungsteil (13) anzulegende Abstützfläche (11), einen Verbindungsschaft (10) und einen radial verschiebbaren Schieber (18) zur Aufnahme einer Haltevorrichtung (2, 3) für den Schneidenträger (1) aufweist, mit einer Klemmvorrichtung (23,24) zum Festklemmen der Haltevorrichtung (2, 3) und einer im Schieber (18) angeordneten Ausnehmung (7) zur Aufnahme der Haltevorrichtung (2, 3), dadurch gekennzeichnet, dass a) Die Ausnehmung (7) im Schieber (18) nach unten derart vertieft ist, dass die Haltevorrichtung (2, 3) wenigstens um das Doppelte des Durchmessers dieser Ausnehmung (7) verschiebbar ist und dass im Falle mehrerer Haltevorrichtungen (2, 3) alle etwa das gleiche Gewicht aufweisen,

b) der Ausdrehkopf so ausgewuchtet ist, dass die Unwucht dann weitgehend eliminiert ist, wenn die Haltevorrichtung (2, 3) sich in einer radialen Verschiebungslage befindet, die im Hauptanwendungsbereich des Ausdrehkopfes liegt, und c) der Abstand (B) zwischen der Frontfläche des Ausdrehkopfes und der Abstützfläche (11) etwa gleich oder kleiner ist als der Durchmesser (A) des Ausdrehkopfes.

2. Ausdrehvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung (2, 3) teleskopartig in der Länge verstellbar ist.

3. Ausdrehvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber (18) und der Schaft (10) des Ausdrehkopfes in Achsrichtung durchgehend hohl sind.

4. Ausdrehvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausdrehkopf mittels Bohrungen in seinem Körper ausgewuchtet ist.

5. Ausdrehvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmvorrichtung zum Festklemmen der Haltevorrichtung (2, 3) zwei Klemmschrauben (24) aufweist, die stirnseitig an zwei im Abstand angeordnete achsparallelen Linien (25) an der Haltevorrichtung (3) anliegen.