DE10008262A1 - Verfahren zur Herstellung von Spannbacken sowie entsprechend gefertigte Spannbacken - Google Patents

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Hartmetalleinsätze (11) als Spannschneiden aufweisenden Spannbacken (5) für Bohrfutter (1) oder dgl., bei dem jede einen Backenschaft, in dem eine zum Eingriff in ein dem Bohrfutter (1) zugeordnetes Gewinde vorgesehene Zahnreihe (9) ausgebildet wird, und eine parallel zum Werkzeugschaft verlaufende Spannfläche (8) aufweisende Spannbacke (5) einem Glühprozeß unterzogen und anschließend in der Spannfläche (8) durch spanende Bearbeitung mit einer parallel zur Futterachse (6) verlaufenden Nut (13) versehen wird, bei dem in die sich gegenüberliegenden Wände der Nut (13) in einem der Länge der Hartmetalleinsätze (11) entsprechenden Abstand zwei Einstichpaare (14) ausgebildet werden, zwischen denen ein Hartmetalleinsatz (11) eingesickt wird, und bei dem oberhalb des Hartmetalleinsatzes (11) in die Nut (13) ein an dem Hartmetalleinsatz (11) einlangfließender Bindestoff (15) eingefüllt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin nach diesem Verfahren gefertigte Spannbacken (5) sowie ein diese Spannbacken (5) aufweisendes Bohrfutter.

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Hartmetalleinsätze als Spannschneiden aufweisenden Spannbacken für Bohrfutter oder dergl., bei dem jede einen Backenschaft, in dem eine zum Eingriff in ein dem Bohrfutter zugeordnetes Gewinde vorgesehene Zahnreihe ausgebildet wird, und eine parallel zum Werkzeugschaft verlaufende Spannfläche aufweisende Spannbacke in der Spannfläche durch spanende Bearbeitung mit einer parallel zur Futterachse verlaufenden Nut versehen wird, bei dem in die sich gegenüberliegenden Wände der Nut in einem der Länge der Hartmetalleinsätze entsprechenden Abstand zwei Einstichpaare ausgebildet werden, zwischen denen ein Hartmetalleinsatz eingesickt wird, und bei dem oberhalb des Hartmetalleinsatzes in die Nut ein an dem Hartmetalleinsatz entlangfließender Bindestoff eingefüllt wird.

Die Erfindung betrifft weiterhin nach diesem Verfahren gefertigte Spannbacken sowie ein diese Spannbacken aufweisendes Bohrfutter.

Für einen sicheren Bohrbetrieb ist es wesentlich, daß der Schaft des einzuspannenden Werkzeuges sicher von den Spannbacken gehalten wird, wobei dies über die gesamte Lebensdauer des Bohrfutters gewährleistet sein muß, die nicht dadurch verkürzt werden soll, daß die an den Spannbacken ausgebildeten Spannschneiden deformieren und so keine ausreichende Spannkraft mehr aufbringen können. Um die Lebensdauer der Spannschneiden, und damit der Spannbacken und des Bohrfutters insgesamt zu erhöhen, ist es bereits bekannt, die Spannschneiden an Einsätzen, insbesondere Hartmetalleinsätze auszubilden, die mit den Spannbacken verbunden werden, wobei diese Verbindung möglichst dauerhaft sein muß, weil jede Lockerung dieser Verbindung das sichere Ergreifen des Schaftes des Werkzeuges beeinträchtigt oder sogar vollständig verhindert.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, mit dem für die Massenfertigung von Spannbacken in kostengünstiger Weise eine dauerhafte Verbindung der Spannbacken und der Hartmetalleinsätze bei gleichzeitig präziser Plazierung der Hartmetalleinsätze erreicht werden kann. Der die Vorrichtung betreffende Teil der Aufgabe besteht darin, eine verfahrensgemäß gefertigte Spannbacke so zu gestalten, daß der Verschleiß beim häufigen Wechseln des Werkzeugs, wie er insbesondere bei der Verwendung von Schrauberbits erfolgt, vermindert ist. Schließlich ist Aufgabe der Erfindung, ein Bohrfutter bereitzustellen, dessen Spanngenauigkeit nicht durch die Verwendung von Hartmetalleinsätzen an den Spannbacken beeinträchtigt ist.

Der das Verfahren betreffende Teil der Aufgabe wird durch das eingangs genannte Vefahren gelöst, bei dem durch die einfach und kostengünstig herzustellenden Einstichpaare eine präzise Positionierung des Hartmetalleinsatzes erfolgt, der durch das Einsicken in seiner Lage schon fixiert und gesichert ist, so daß bei dem nachfolgenden Verfahrensschritt, bei dem der Bindestoff eingesetzt wird keine Verschiebung des Hartmetalleinsatzes mehr erfolgen kann.

Vorteilhaft dabei ist, wenn die Spannbacke vor der spanenden Bearbeitung einem Glühprozeß unterzogen wird, der dazu genutzt wird, die im Grundwerkstoff vorhandenen mechanischen Spannungen zu reduzieren.

Im Hinblick auf diesen erforderlichen Glühprozeß ist es vorteilhaft, wenn nach dem Glühprozeß und vor der spanenden Bearbeitung die Spannbacke gescheuert und eingeölt wird, da beim Glühprozeß eine Oxydation stattfindet deren Wirkung auf die Oberfläche der Spannbacke entgegengewirkt werden muß, um eine gute Qualität zu erreichen.

Im Rahmen der Erfindung ist weiterhin vorgesehen, daß nach der spanenden Bearbeitung zur Ausbildung der Nut und vor dem Einsetzen des Hartmetalleinsatzes die Spannbacke entgratet und gewaschen wird. Dieser Verfahrensschritt wirkt sich günstig auf die Verbindung des Hartmetalleinsatzes mit der Spannbacke durch den Bindestoff aus, der so selber vollständig die Oberfläche benetzen kann, ohne daran durch das Öl gehindert zu werden.

Gemäß einer Alternative der Erfindung ist dabei vorgesehen, daß als Bindestoff ein Klebstoff verwendet wird.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Lot als Bindestoff verwendet und der Hartmetalleinsatz in die Nut eingelötet wird, da das Temperaturverhalten dieses Bindestoffes günstiger ist und auch starke Temperaturerhöhungen eines Bohrers bei hoher Belastung Dauerhaftigkeit der Verbindung von dem Hartmetalleinsatz mit der Spannbacke nicht beeinträchtigen.

Um ein Aufschwimmen des Hartmetalleinsatzes in der Nut zu vermeiden, wird eine im Nutgrund ausgebildete Rinne zur Führung des Lots genutzt. Alternativ ist es gleichfalls möglich, daß eine an dem Hartmetalleinsatz ausgebildete Rinne zur Führung des Lots genutzt wird.

Da der für die Spannbacken verwendete Grundwerkstoff nicht verschleißfest ist, wird in einem weiteren Verfahrensschritt die Spannbacke auf eine höhere Festigkeit vergütet.

Weiterhin ist vorgesehen, daß zum Abbau von Spannungsspitzen die Spannbacke einem Anlaßvorgang unterzogen wird. Als weiterer Verfahrensschritt schließt sich daran an, daß die Spannbacke poliert wird, daß heißt gescheuert und als Schutz gegen Passungsrost speziell an der Oberfläche behandelt wird.

Ein weiteres gemäß der Erfindung bevorzugtes Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die Hartmetallschneide zweifach vorgesehen ist und diese beiden Hartmetallschneiden mit gegenseitigem Abstand in die Nut eingesetzt werden. Dies bietet den Vorteil, daß die Kontaktlänge von Spannbacke und Werkzeugschaft vergrößert ist, wobei die Verwendung zweier mit Abstand angeordneter Hartmetallschneiden das Einbringen des Bindesstoffes in die Nut oberhalb beider Hartmetalleinsätze ermöglicht, also der Bindestoff in der Nut keine langen Strecken entlangriechen muß, um über die gesamte Kontaktlänge eine sichere Verbindung herzustellen.

Der die Spannbacke betreffende Teil der Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zwischen den beiden Hartmetallschneiden in dem Boden der Nut ein Sackloch ausgebildet ist, in dem unter der Kraft einer Feder ein zur Zusammenwirkung mit einer in dem Schaft eines Werkzeuges ausgebildeten Aufnahme vorgesehenes Halteglied angeordnet ist. Dieses Halteglied zeigt seinen Vorteil insbeondere dann, wenn die Spannbacken in einem einem Akkuschrauber zugeordneten Bohrfutter verwendet werden, bei dem überwiegend Schrauberbits eingesetzt werden und nur gelegentlich eine sehr hohe Belastung der Spannbacken im Bohrbetrieb erfolgt. Bei der Verwendung hauptsächlich in Kombination mit Akkuschrauberbits erhöht sich die Lebensdauer eines Bohrfutters, da dieses weniger Erschütterungen ausgesetzt ist, kein Bohrstaub anfällt, der in das Bohrfutterinnere eindringen und dort durch Reibung erhöhten Verschleiß verursachen könnte. Bei dieser gesteigerten Lebensdauer des Bohrfutters muß stets die sichere Einspannung eines Bohrers gewährleistet sein. Zur Minderung des Verschleißes der Spannschneiden ist daher das Halteglied vorgesehen, das bereits eine provisorische Sicherung des Schrauberbits bewirkt und für die Übertragung geringer Drehmomente ausreichend ist. Durch die provisorische Sicherung mittels des Haltegliedes befindet sich der Schaft des Schrauberbits bereits auch schon in der richtigen Orientierung in der Werkzeugaufnahme, so daß beim nachfolgenden Spannen eine symmetrischen Anlage der Hartmetallschneiden an dem Schaft erfolgt und dieser nicht erst durch die von den Spannbacken einwirkende Kraft koaxial zur Futterachse ausgerichtet wird.

Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, wenn daß Halteglied durch eine mittels eines Ringbundes in dem Sackloch gehaltene Kugel gebildet ist, wobei alternativ gleichfalls die Möglichkeit besteht, die mit geringerem Fertigungsaufwand verbunden ist, daß das Halteglied durch den Rand der Hartmetalleinsätze in dem Sackloch gesichert ist.

Der das Bohrfutter betreffende Teil der Aufgabe wird bei einem Bohrfutter mit einem einer Spindelaufnahme und eine gegenüberliegende Werkzeugaufnahme aufweisenden Futterkörper, in dem in geneigt zur Futterachse verlaufenden, gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordneten Führungsaufnahmen jeweils eine Spannbacke durch einen in die Zahnreihe eingreifenden, gegenüber dem Futterkörper verdrehbaren Gewindering längsverschieblich geführt ist und in die Werkzeugaufnahme vorsteht, dadurch gelöst, daß durch Rundlaufschleifen mit einem Schleifstift eine präzise konzentrische Ausrichtung der Spannschneiden der Hartmetalleinsätze an den mehreren Spannbacken gegeben ist. Insbesondere bei schlüssellosen, nur mit Handkraft zu spannenden Bohrfuttern ist die erforderliche Präzision und die notwendige Spannkraft nur mit exakt maßhaltigen und in der Oberfläche fein bearbeiteten Spannbacken erreichbar, die in dem komplett montierten Bohrfutter einem weiteren Bearbeitungsschritt unterzogen werden, um zu dem vorstehend definierten Bohrfutter zu gelangen, bei dem die Spannschneiden aller Hartmetalleinsätze exakt auf dem Umfang eines Kreises liegen, und zwar unabhängig von der Öffnungsweite des Bohrfutters.

Im folgenden wird die Erfindung an in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 eine. Vorderansicht einer mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Spannbacke,

Fig. 2 eine Seitenansicht der Spannbacke aus Fig. 1, teilweise im Schnitt dargestellt,

Fig. 3 das Detail III aus Fig. 2,

Fig. 4 der Schnitt IV-IV aus Fig. 3,

Fig. 5 das Detail V aus Fig. 4,

Fig. 6 eine der Fig. 5 entsprechende Darstellung einer alternativen Ausführungsform,

Fig. 7 eine der Fig. 5 entsprechende Darstellung einer weiteren alternativen Ausführungsform,

Fig. 8 eine Seitenansicht eines Bohrfutters, teilweise im Schnitt dargestellt,

Fig. 9 der Schnitt IX-IX aus Fig. 8,

Fig. 10 eine der Fig. 8 entsprechende Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines Bohrfutters, und

Fig. 11 der Schnitt XI-XI aus Fig. 10.

In Fig. 8 ist ein Bohrfutter 1 dargestellt, das einen Futterkörper 2 aufweist, in dem eine Spindelaufnahme 3 zur Kopplung des Bohrfutters 1 mit einer in der Zeichnung selber nicht dargestellten Bohrspindel einer Bohrmaschine und an dem gegenüberliegenden Ende eine Werkzeugaufnahme 4 ausgebildet ist. In die Werkzeugaufnahme 4 stehen Spannbacken 5 vor, die in geneigt zur Futterachse 6 verlaufenden, gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordneten Führungsaufnahmen 7 des Futterkörpers 2 geführt sind. An diesen Spannbacken 5 sind jeweils an der radial nach innen weisenden Seite Spannflächen 8 und auf den gegenüberliegenden Seiten Zahnreihen 9 ausgebildet, wobei die Zahnreihen 9 in das Spanngewinde eines Gewinderinges eingreifen, der drehbar und axial unverschiebbar am Futterkörper 2 geführt ist, so daß durch eine Verdrehung des Gewinderinges, bewirkt durch eine Verdrehung der undrehbar mit dem Gewindering gekoppelten Spannhülse 10, die Spannbacken 5 in ihren Führungsaufnahmen 7 verstellt werden können.

Diese Spannbacken 5 werden mit dem nachfolgend beschriebenen Verfahren mit Hartmetalleinsätzen 11, die als Spannschneiden fungieren, versehen.

Zur Reduzierung der im Grundwerkstoff vorhandenen mechanischen Spannung wird jede Spannbacke 5 einem Glühprozeß unterzogen, an den sich zur Beseitigung bei dem Glühprozeß entstehender Oxydation ein Verfahrensschritt anschließt, bei dem die Spannbacken 5 gescheuert, daß heißt blank gemacht und leicht geölt werden. Anschließend wird die Spannbacke 5 in der Spannfläche 12 durch spanende Bearbeitung mit einer parallel zur Futterachse 6 verlaufenden Nut 13 versehen, bei der in die sich gegenüberliegenden Wände der Nut 13 in einem der Länge der Hartmetalleinsätze 11 entsprechenden Abstand zwei Einstichpaare 14 ausgebildet werden, zwischen denen nach einem Entgrat- und Waschvorgang zur Entfernung des Öls ein Hartmetalleinsatz 11 eingesickt wird. Oberhalb des Hartmetalleinsatzes 11 wird ein Bindestoff 15 aufgebracht, wobei dies bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel ein Lot ist, mit dem die Hartmetallsätze 11 in die Nuten 13 eingelötet werden. Dabei fließt das flüssige Lot unter der Wirkung der Schwerkraft bzw. durch die Kapillarkräfte an dem Hartmetalleinsatz 11 in der Nut 13 entlang. Um dabei ein Aufschwimmen des Hartmetalleinsatzes 11 zu vermeiden, wird eine im Nutgrund und/oder an dem Hartmetalleinsatz 11 ausgebildete Rinne 16 zur Führung des Lots genutzt.

Nach dem Löten erfolgt eine Oberflächenhärtung der Spannbacke 5 sowie eine Vergütung, um die Festigkeit der Spannbacke 5 im gesamten Querschnitt zu erhöhen. Damit Spannungsspitzen abgebaut werden, wird die Spannbacke 5 einem Anlaßvorgang unterzogen. Anschließend wird die Spannbacke 5 poliert, daß heißt gescheuert und als Schutz gegen Passungsrost speziell an der Oberfläche behandelt.

Wie insbesondere aus den Fig. 1 und 2 zu erkennen ist, sind pro Spannbacke 5 zwei Hartmetalleinsätze 11 vorgesehen, die mit gegenseitigem Abstand in die Nut 13 eingesetzt werden. Zwischen den beiden Hartmetallschneiden 11 ist in dem Boden der Nut 13 ein Sackloch 17 ausgebildet (Fig. 8, 10), in dem unter der Kraft einer Feder 18 ein zur Zusammenwirkung mit einer in dem Schaft eines Werkzeuges ausgebildeten Aufnahme 19 vorgesehenes, als Kugel 20 ausgebildetes Halteglied 21 angeordnet ist.

Bei dem in der Fig. 10 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Kugel 20 durch den Rand der Hartmetalleinsätze 11 in dem Sackloch 17 gesichert, während dazu in der Ausführungsform gemäß Fig. 8 ein Ringbund 22 vorgesehen ist.

Diese Kugel 20 dient dazu, um den Schaft eines Schrauberbits 23 in der Werkzeugaufnahme 4 zu halten, wozu die Kugel 20 mit einer am axial rückwärtigen Ende des Schaftes ausgebildeten, geneigt verlaufenden Fläche zusammenwirkt.

Bei dem Bohrfutter ist durch Rundlaufschleifen mit einem Schleifstift sichergestellt, daß die Spannschneiden der Hartmetalleinsätze 11 an den Spannbacken 5 präzise auf dem Umfang eines Kreises angeordnet sind.

Claims (17)

1. Verfahren zur Herstellung von Hartmetalleinsätze (11) als Spannschneiden aufweisenden Spannbacken (5) für Bohrfutter (1) oder dergl., bei dem jede einen Backenschaft, in dem eine zum Eingriff in ein dem Bohrfutter (1) zugeordnetes Gewinde vorgesehene Zahnreihe (9) ausgebildet wird, und eine parallel zum Werkzeugschaft verlaufende Spannfläche (8) aufweisende Spannbacke (5) in der Spannfläche (8) durch spanende Bearbeitung mit einer parallel zur Futterachse (6) verlaufenden Nut (13) versehen wird, bei dem in die sich gegenüberliegenden Wände der Nut (13) in einem der Länge der Hartmetalleinsätze (11) entsprechenden Abstand zwei Einstichpaare (14) ausgebildet werden, zwischen denen ein Hartmetalleinsatz (11) eingesickt wird, und bei dem oberhalb des Hartmetalleinsatzes (11) in die Nut (13) ein an dem Hartmetalleinsatz (11) entlangfließender Bindestoff (15) eingefüllt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannbacke (5) vor der spanenden Bearbeitung einem Glühprozeß unterzogen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Glühprozeß und vor der spanenden Bearbeitung die Spannbacke (5) gescheuert und eingeölt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß nach der spanenden Bearbeitung zur Ausbildung der Nut (13) und vor dem Einsetzen des Hartmetalleinsatzes (11) die Spannbacke (5) entgratet und gewaschen wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindestoff (15) ein Klebstoff verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Lot als Bindestoff (15) verwendet und der Hartmetalleinsatz (11) in die Nut (13) eingelötet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine im Nutgrund ausgebildete Rinne (16) zur Führung des Lots genutzt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine an dem Hartmetalleinsatz (11) ausgebildete Rinne (16) zur Führung des Lots genutzt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Löten eine Oberflächenhärtung der Spannbacke (5) erfolgt.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannbacke (5) auf eine höhere Festigkeit vergütet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zum Abbau von Spannungsspitzen die Spannbacke (5) einem Anlaßvorgang unterzogen wird.

12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannbacke (5) poliert wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Hartmetalleinsätze (11) zweifach vorgesehen ist und diese beiden Hartmetalleinsätzen (11) mit gegenseitigem Abstand in die Nut (13) eingesetzt werden.

14. Spannbacke, gefertigt nach dem Verfahren aus Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Hartmetalleinsätzen (11) in dem Boden der Nut (13) ein Sackloch (17) ausgebildet ist, in dem unter der Kraft einer Feder (18) ein zur Zusammenwirkung mit einer in dem Schaft eines Werkzeuges ausgebildeten Aufnahme (19) vorgesehenes Halteglied (21) angeordnet ist.

15. Spannbacke nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteglied (21) durch eine mittels eines Ringbundes (22) in dem Sackloch (17) gehaltene Kugel (20) gebildet ist.

16. Spannbacke nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteglied (21) durch den Rand der Hartmetalleinsätze (11) in dem Sackloch (17) gesichert ist.

17. Bohrfutter mit einem eine Spindelaufnahme (3) und eine gegenüberliegende Werkzeugaufnahme (4) aufweisenden Futterkörper (2), in dem in geneigt zur Futterachse (6) verlaufenden, gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordneten Führungsaufnahmen (7) jeweils eine nach einem der Ansprüche 1 bis 13 gefertigte Spannbacke (5) durch einen in die Zahnreihe (9) eingreifenden, gegenüber dem Futterkörper (2) verdrehbaren Gewindering längsverschieblich geführt ist und in die Werkzeugaufnahme (4) vorsteht, dadurch gekennzeichnet, daß durch Rundlaufschleifen mit einem Schleifstift eine präzise konzentrische Ausrichtung der Spannschneiden der Hartmetalleinsätze (11) an den mehreren Spannbacken (5) gegeben ist.