DD255683A1 - Bohrfutter mit einstellbarer bearbeitungstiefe - Google Patents

Abstract

Es findet Anwendung in Bohreinrichtungen, vorzugsweise mit Grenzkraftkupplung bzw. axialem Wegeausgleich. Das Bohrfutter ist ausgelegt fuer Dauerbetrieb in der automatisierten Fertigung von Bohrungen, Senkungen und Zentrierungen vorbestimmter Tiefe an Rohteilen oder grobbearbeiteten Werkstuecken. Es uebertraegt hohe, wechselnde Drehmomente und Stossbelastungen. Das Bohrfutter besitzt eine Steckhuelsenkombination, wobei zwischen ihren Anlageflaechen mindestens eine Plankurvensteigung vorgesehen ist und zur Lagesicherung eine Ueberwurfmutter dient. Durch die als Verzahnungspaarung ausgebildete Steckverbindung erfolgt im Zusammenwirken mit der Plankurve bei drehwinkelversetztem Aufstecken eine in Achsrichtung andere Anlage der Huelsen und somit eine gestufte Tiefenaenderung. Fig. 1

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Das Anwendungsgebiet erstreckt sich auf Bohreinrichtungen und -maschinen zur Herstellung von Bohrungen, Senkungen und Zentrierungen vorbestimmterTiefe. Das Bohrfutter ist vorzugsweise in Bohreinrichtungen mit Grenzkraftkupplun'g bzw. axialem Wegeausgleich einsetzbar und eignet sich für den robusten Dauerbetrieb in der automatisierten Fertigung von Metallwerkstücken mit rohen oder grobbearbeiteten Oberflächen.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es sind verschiedenartige Lösungen für die Einstellung und Begrenzung der Bearbeitungstiefe an Bohrköpfen und Bohrfuttern bekannt. Hauptsächlich wird eine koaxial zum Werkzeugträger gelagerte Anschlaghülse eingesetzt, gegenüber deren Stirnfläche die Werkzeugspitze eingestellt wird.

In der DE-OS 2621 386; B23B, 49/00 ist eine Einrichtung zur Erzielung von Bohrlöchern mit vorbestimmter Bohrtiefe offenbart, bei der die Anschlaghülse auf eine Außengewindebuchse geschraubt und durch eine Kontermutter gesichert ist. Die Außengewindebuchse ist mittels eines Wälzlagers auf einem zylinderischen Halteteil für die Bohrerbefestigung aufgenommen und mit ihrem anderen Ende in ein Gehäuse eingeschraubt und gleichfalls durch Kontermutter gesichert. Eine im Gehäuse axialbewegliche Bundbuchse, die über Schraube und Langlochführung drehstarr mit dem Gehäuse verbunden ist, wird mit ihrem zylindrischen Teil in der Bohrung der Außengewindebuchse geführt. Sie bildet mit ihrer Bohrung eine Gleitlagerstelle für das rotierende Halteteil. Der Drehantrieb erfolgt über eine formschlüssige Verbindung mit einem axialbeweglichen Antriebsteil, welches in die Spindelaufnahme der Bohrmaschine einsetzbar ist. Das Antriebsteil trägt ein Wälzlager, welches mit seinem Außenring in einer erweiterten Bohrung der Bundbuchse sitzt. Zwischen ihrem Außenbund und der Stirnfläche der Außengewindebuchse ist im Gehäuse eine Druckfeder angeordnet, mit der die Axialkraft und damit die Anlagekraft der Anschlaghülse am Werkstück regulierbar ist. Ein im Gehäuse befestigter, radial auskragender Anschlagarm liegt mit seinem äußeren Ende am Ständer der Bohrmaschine an, wodurch über das Gehäuse und die Außengewindebuchse eine Verdrehsicherung der Anschlaghülse bewirkt wird.

Diese Einrichtung ist für den Einsatz im bedienerlosen Dauerbetrieb der automatisierten Teilefertigung kaum geeignet. Bei Maschinen mit horizontal ausfahrbarer Spindel ist die Anlage des Anschlagarmes nicht ohne weiteres zu gewährleisten. Die Anlage des auskragenden Anschlagarmes geht auch bei Drehrichtungsumkehr der Arbeitsspindel zwischenzeitlich verloren. Da die Bohrtiefeneinstellung über eine einfache Gewindeeinstellung der Anschlaghülse mit Kontermuttersicherung erfolgt, besteht die Gefahr des Lösens bei schwankenden bzw. sich ändernden Drehmomenten. Der auskragende Anschlagarm behindert darüberhinaus eine automatische Auswechslung dieser Einrichtung mit vorhandenen Werkzeugwechseleinrichtungen. Die Ausbildung der Lagerung der Einrichtung garantiert nicht die erforderliche radiale Steife, wie es für den robusten Dauerbetrieb einer Rohteilbearbeitung erforderlich ist, zumal durch die ständige Gleitreibung zwischen der drehgesicherten, axialbeweglichen Bundbuchse und dem rotierenden Halteteil Verschleißwirkungen unausbleiblich sind.

In der DE-OS 2024382; 49m, 5/22 (49a, 31/04) ist ein Werkzeughalter mit bestimmten, regelbarem, axialem Spindelhub beschrieben, der für die Bearbeitungstiefeneinstellung ebenfalls eine aufgeschraubte Auflagerhülse besitzt. Da der Werkezughalter vorzugsweise für Bohr- und Fräsarbeiten in Blechteilen vorgesehen ist, trägt die Auflagehülse einen drehbeweglich gelagerten Abstützring aus Plastwerkstoff, um beim Aufsetzen und evtl. Mitdrehen der Auflagehülse infolge der inneren Verspannung bzw. Reibung keine Riefen zu ziehen. Die Auflagerhülse ist auf den Gewindeansatz eines zylindrischen Körpers geschraubt und mit einer Planverzahnung versehen, in die die Gegenverzahnung eines Feineinstellringes eingreift. Dieser besitzt eine im Durchmesser größere Bohrung und ist über einen Radialstift, der in einer Längsnut des Gewindeansatzes geführt ist, drehgesichert, jedoch axial gegen die Wirkung einer Druckfeder verschiebbar. Der Feineinstellring ist auf dem Bund eines Mutternhalteririges aufgenommen, der das Widerlager für die Druckfeder bildet und ebenfalls auf den Gewindeansatz des zylindrischen Körpers geschraubt ist. Der zylindrische Körper selbst ist über Nadellager und Axialkugellager auf einer Zwischenbuchse unverschiebbar gelagert. In dieser Zwischenbuchse ist axialbeweglich eine Werkzeugträgerhülse angeordnet, die drehstarr mit der Zwischenbuchse verbunden ist, indem ein Zapfen in einer Längsnut gleitet. Eine Druckfeder stützt sich einerseits an der Schulter der Werkzeugträgerhülse und andererseits an einem Innenbund der Zwischenbuchse ab. Ein weiterer Innenbund dient der maximalen Hubbegrenzung der Werkzeugträgerhülse. Der Drehantrieb der Werkzeugträgerhülse erfolgt über eine Querstiftverbindung durch ein in die Werkzeugmaschinenspindel einsetzbares Antriebsteil.

Die Bearbeitungstiefeneinstellung dieses Werkzeughalters ist aufwendig und kompliziert. Es muß zunächst der Mutternhaltering gelöst werden, um anschließend den Feineinstellring gegen die Druckfederwirkung hochziehen zu können. Nur unter Beibehaltung dieser Stellung und bei außer Eingriff befindlicher Planverzahnung läßt sich die Auflagerhülse verdrehen und damit in ihrer axialen Lage relativ zum zylindrischen Körper verändern. Infolge der Wälzlagerung des zylindrischen Körpers ist dieser bei der Auflagerhülsendrehung ebenfalls festzuhalten. Ein direkter Maßbezug für die Bearbeitungstiefeneinstellung ist nicht gegeben, da das Werkzeug in der Ausgangsstellung des Werkzeughalters von der Auflagerhülse bzw. dem stirnseitig gelagerten Abstützring überdeckt ist und die tatsächliche Bearbeitungstiefe nur im Zusammenwirken mit dem maximalen Hub der Werkzeugträgerhülse ermittelbar ist. Sie ergibt sich rechnerisch als Maßdifferenz von maximalem Werkzeugträgerhülsenhub und dem Abstand der Werkzeugspitze zur Anlagefläche des Abstützringes am Werkstück. Bedingt durch die Funktionsweise des Werkzeughalters, indem zuerst die Auflagerhülse gegen die Werkstückoberfläche gedrückt wird und anschließend die Weiterbewegung der Werkzeugträgerhülse bis zum maximalen Hub erfolgt, ergeben sich Überwachungsschwierigkeiten des Anschnittvorganges beim automatischen Fertigungsablauf. Für den robusten Dauerbetrieb zur Bearbeitung von Rohteilen mitteilweise unebenen Oberflächen ist der Werkzeughalter ungeeignet. Ein hartes oder einseitiges Aufsetzen des Plast-Abstützringes ohne die Möglichkeit einer Verdrehsicherung führt zu raschem Verschleiß und kann eine Zerstörung des Abstützringes und Lagerkranzes bewirken.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, eine relativ einfache und leichte Einstellung der Bearbeitungstiefe an Bohrfuttern zu ermöglichen, wobei eine hohe Funktionssicherheit der Einstelleinrichtung unter rauhen Dauerbetriebsbedingungen bei der bedienerlosen Fertigung, insbesondere bei der Bearbeitung von Roh- und Gußteilen, gewährleistet sein soll und ein Austausch des Bohrfutters mit Bearbeitungstiefeneinstellung gegen andere Werkzeuge mit vorhandener automatischer Wechseleinrichtung an der Maschinenspindel ohne Behinderung erfolgen kann.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bohrfutter mit einstellbarer Bearbeitungstiefe, insbesondere für automatische Werkzeugmaschinen, bestehend aus einem Futtergrundkörper mit Spannmitteln für die Werkzeugaufnahme, sowie drehbeweglich gelagerten koaxialen Hülsen, die zueinander verstell-und arretierbar sind, wobei eine vordere Hülse mit einer stirnseitigen Stützfläche versehen ist, die am Werkstück zur Anlage kommt, erfinderisch so auszubilden, daß unter Vermeidung von äußeren Verdrehsicherungen die Verbindung der Einstellhülsen gegenüber hohen und wechselnden Drehmomenten sowie Stoßbelastungen löseunempfindlich ist und eine direkte Bearbeitungstiefeneinstellung bzw. -korrektur gestattet, ohne daß das Werkzeug entspannt werden muß.

Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß die vordere Hülse mit einer auf dem Futtergrundkörper wälzgelagerten Hülse um Drehwinkelteilungen umsteckbar verbunden ist, wobei zwischen einer Innenbundfläche der aufgesteckten Hülse und der Ringstirnfläche der zweiten Hülse mindestens eine Plankurvensteigung vorgesehen ist und beide Hülsen in ihrer Axiallage durch eine Überwurfmutter mit Kontermutter gesichert sind.

Die Steckverbindung wird von am Mantelumfang einer Hülse unter gleicher Winkelteilung angeordneten, axial verlaufenden Profilvorsprüngen, die in formadäquate Ausnehmungen in der Bohrung der anderen Hülse eingreifen, gebildet.

Vorzugsweise ist die Steckverbindung als Vielkeil- oder Verzahnungspaarung ausgeführt.

Die Plankurvensteigung ist zweckmäßigerweise an der Ringstirnfläche der wälzgelagerten Hülse angearbeitet und die Innenbundfläche der aufgesteckten Hülse trägt ein Druckstück mit ballig gestalteter Anlagefläche.

Nach einer weiteren Ausführungsform ist an beiden Hülsen eine Plankurvensteigung vorgesehen, wobei an der Innenbundfläche der aufgesteckten Hülse ein verdrehfest montierter Ring anliegt, an den die Plankurvensteigung angearbeitet ist.

Gemäß einer weiteren Ausbildung weist der Ring eine in die Innenverzahnung der Hülse eingreifende Außenverzahnung auf.

Entweder der Ring oder die Hülse kann dabei nur in Segmenten verzahnt sein.

Vorteilhaft für den Montage- und/oder Einstellvorgang ist es, wenn auf den Hülsen Einstellmarkierungen bzw. Skalierungen angebracht sind.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, wenn nur der Ring die Plankurvensteigung aufweist und durch Austausch des Ringes die Plankurvensteigung veränderlich ist, so daß entweder eine feinstufige oder im Bedarfsfall größere Bearbeitungstiefenverstellung je Drehwinkelteilung der umsteckbaren Hülsen erzielbar ist.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung ist gewährleistet, daß das Bohrfutter mit einstellbarer Bearbeitungstiefe im bedienerlosen Dauerbetrieb der Roh- und Gußteilbearbeitung eingesetzt werden kann. Die formschlüssige Verbindung der ineinandersteckbaren Hülsen garantiert eine absolute Drehstarrheit, so daß große Drehmomente sicher übertragen werden.

Drehmomentschwankungen und Drehrichtungsumkehr sowie Stoßbelastung beim harten Aufsetzen der Hülse auf die Werkstückoberfläche, die bei Gewindeverbindungen der Hülsen ein Lösen der Einstellelemente bewirken, sind damit ausgeschaltet. Die vordere Hülse kann deshalb bei hohen Drehzahlen aufsetzen.

Nachdem das für den jeweiligen Bearbeitungsvorgang erforderliche Werkzeug in den Futtergrundkörper eingesetzt ist, kann es auf die angenäherte Bearbeitungstiefe in einfacher Weise voreingestellt und sicher gespannt werden. Dabei ist sowohl eine axiale, als auch radiale Betätigung des Spannmittels durch Spannschlüssel ermöglicht, da die vordere Hülse langlochartige Ausnehmungen aufweist. Um die genaue Bearbeitungstiefe zu erreichen, wird bei festgespanntem Werkzeug die Kontermutter mit Überwurfmutter vom Gewinde der aufsteckbaren Hülse gelöst, so daß sich diese abziehen läßt. Durch um entsprechende Drehwinkelteilungen versetztes Aufschieben dieser Hülse wird im Zusammenwirken mit der vorhandenen Plankurvensteigung eine in Achsrichtung veränderte Anlage beider Hülsen erreicht. Es läßt sich also in den Grenzen der maximalen Plankurvensteigung eine Feinstufeneinstellung der Bearbeitungstiefe vornehmen. Die Größe der Bearbeitungstiefeneinstellung je Drehwinkelteilung richtet sich nach der Anzahl der vorgesehenen Umfangsteilungen und dem Steigungswinkel der Plankurven und ist durch wechselbare Plankurvenringe variierbar. Nach erfolgter Feineinstellung werden beider Hülsen durch die am Futtergrundkörper fixierte Überwurfmutter mit Kontermutter in ihrer Achslage zueinander gesichert.

Durch Abziehen der vorderen Hülse ist eine freie Zugänglichkeit zum Spannmittel für das Werkzeug ermöglicht und bei Erfordernis dessen leichte Austauschbarkeit gewährleistet.

Ausführungsbeispiele

Die erfindungsgemäße Lösung soll nachstehend näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: das Bohrfutter mit einstellbarer Bearbeitungstiefe in Halbschnitt-Halbansicht-Darstellung; Fig.2: einen Querschnitt nach Linie A-A der Fig. 1;

Fig. 3: die Anfangs- und Endstellung von zwei zusammenwirkenden Plankurven und die damit erreichbare max. Bearbeitungstiefenfeineinstellung „x".

Das Bohrfutter nach Fig. 1 ist kompakt gestaltet. Auf einem Futtergrundkörper 1 ist mittels Drucklager 2 und Nadellager 3 eine Hülse 4 drehbar gelagert. Sie wird in ihrer Axiallage von einem Sicherungsring 5 mit zwischengefügtem Distanzring 6 gehalten. Dichtringe 7; 8 dienen dem Schutz der Wälzlager 2; 3. Der Futtergrundkörper 1 ist mit Spannmitteln 9 für die Befestigung des Werkzeuges 10 versehen, welche im dargestellten Ausführungsbeispiel als Spannzange 9.1 mit Spannmutter 9.2 ausgebildet sind. Zur Erweiterung des Spanndurchmesserbereiches kann aber ebenso ein kleines handelsübliches Dreibackenfutter eingesetzt sein. Eine vordere Hülse 11, die mit ihrer Stützfläche 11.1 die vorgesehene Bearbeitungstiefe begrenzt, ist in wahlweiser Drehwinkellage auf die Hülse 4 aufsteckbar.

Die Steckverbindung wird von am Umfang der Hülse 4 unter gleicher Winkelteilung angeordneten, axial verlaufenden Profilvorsprüngen 4.1, die in formadäquate Ausnehmungen 11.2 in der Bohrung der vorderen Hülse 11 eingreifen, gebildet und ist als Kerbverzahnungspaarung ausgeführt. Die Innenverzahnung der Hülse 11 ist nur in Segmenten erfolgt (Fig. 2). An einer Innenbundfläche 11.3 der Hülse 11 stützt sich ein Ring 12 ab, der ebenfalls über die Kerbverzahnung verdrehfest angeordnet ist. Erweist eine angearbeitete Plankurve 12.1 auf, mit der er an einer Plankurve 4.2 der Hülse 4 anliegt. In dieser Stellung sind die beiden Hülsen 4; 11 durch eine Überwurfmutter 13 und Kontermutter 14 mit Innenfeingewinde, die auf das Außenfeingewinde der vorderen Hülse 11 aufgeschraubt werden, axial gesichert. Die Bearbeitungstiefeneinstellung erfolgt in zwei Schritten. Die grobe Voreinstellung wird beim Spannvorgang des Werkzeuges 10 in der Spannzange 9.1 bzw. im Dreibackenfutter vorgenommen, indem der Abstand zwischen Werkzeugspitze und Stützfläche 11.1 eingestellt wird. Die feinstufige Einstellung kann über die Drehwinkellage der vorderen Hülse 11 zur Hülse 4 bei festgespanntem Werkzeug 10 korrigiert bzw. verändert werden. Die maximal mögliche Bearbeitungstiefeneinstellung „x" zeigt Fig. 3. Zur radialen Spannbetätigung ist die vordere Hülse 11 mit langlochartigen Durchbrüchen 11.4 versehen, die im Betrieb gleichzeitig der Späneabfuhr dienen.

Claims (6)

1. Bohrfutter mit einstellbarer Bearbeitungstiefe, bestehend aus einem Futtergrundkörper mit Spannmitteln für die Werkzeugaufnahme, sowie drehbeweglich gelagerten koaxialen Hülsen, die zueinander verstell- und arretierbar sind, wobei eine vordere Hülse mit einer stirnseitigen Stützfläche versehen ist, die am Werkstück zur Anlage kommt, gekennzeichnet dadurch, daß die vordere Hülse (11) mit einer auf dem Futtergrundkörper (1) wälzgelagerten Hülse (4) um Drehwinkelteilungen umsteckbar verbunden ist, zwischen einer Innenbundfläche der aufgesteckten Hülse und der Ringstirnfläche der zweiten Hülse wenigstens eine Plankurvensteigung (4.2 bzw. 12.1) vorgesehen ist und beide Hülsen (4; 11) in ihrer Axiallage durch eine Überwurfmutter (13) mit Kontermutter (14) gesichert sind.

2. Bohrfutter mit einstellbarer Bearbeitungstiefe nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Steckverbindung von am Umfang einer Hülse (4) unter gleicher Winkelteilung angeordneten, axial verlaufenden Profilvorsprüngen (4.1), die in formadäquate Ausnehmungen (11.2) in der Bohrung der anderen Hülse (11) eingreifen, gebildet wird und vorzugsweise als Vielkeil- oder Verzahnungspaarung ausgeführt ist.

3. Bohrfutter mit einstellbarer Bearbeitungstiefe nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Plankurvensteigung (4.2) an der Ringstirnfläche der wälzgelagerten Hülse (4) angearbeitet ist und die Innenbundfläche (11.3) der aufgesteckten Hülse (11) ein Druckstück mit ballig gestalteter Anlagefläche trägt.

4. Bohrfutter mit einstellbarer Bearbeitungstiefe nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Plankurvensteigung (4.2; 12.1) an beiden Hülsen (4; 11) vorgesehen ist, wobei an der Innenbundfläche (11.3) der aufgesteckten Hülse (11) ein verdrehfest montierter Ring (12) anliegt, an welchem die Plankurvensteigung (12.1) angearbeitet ist.

5. Bohrfutter mit einstellbarer Bearbeitungstiefe nach Anspruch 4, gekennzeichnet dadurch, daß der Ring (12) eine in die Innenverzahnung der Hülse (11) eingreifende Außenverzahnung aufweist und Ring (12) oder Hülse (11) nur in Segmenten verzahnt sind.

6. Bohrfutter mit einstellbarer Bearbeitungstiefe nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß auf den Hülsen Einstellmarkierungen bzw. -Skalierungen angebracht sind.