DE10108103A1 - Maschinenwerkzeug mit verstellbarer Schneidplatte - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Maschinenwerkzeug, insbesondere auf eine um eine Drehachse antreibbare Bohrstange. Die Bohrstange umfaßt einen Grundkörper (14), mindestens einen in den Grundkörper (14) außerhalb der Drehachse (52) eingeformten Plattensitz (16) und mindestens eine Schneidplatte (22). Die Schneidplatte liegt mit zwei einen Winkel (alpha) miteinander einschließenden Plattenkanten (26, 28) gegen je eine Kantenstützfläche (30, 32) und mit ihrem Boden (36) gegen eine Bodenstützfläche (38) des Plattensitzes (16) an. Sie steht mit einer eine wirksame Schneide (42) aufweisenden dritten Plattenkante (40) frei über den Grundkörper über und ist mittels einer Kopfschraube (24) am Grundkörper festlegbar. Um mit einfachen Mitteln eine exakte Einstellung des Bohrradius zu ermöglichen, ist eine der beiden Kantenstützflächen (30) als an einem gegenüber dem Grundkörper (14) längs einer Verschiebeachse (48) verschiebbaren Stellkörper (50) angeordnete, mit der Verschiebeachse (48) einen spitzen Winkel einschließende Keilfläche ausgebildet, gegen die die Schneidplatte (22) mit ihrer der wirksamen Schneide (42) gegenüberliegenden, parallel zur Keilfläche (30) ausgerichteten Plattenkante (26) anliegt. Die andere Kantenstützfläche (32) ist vorzugsweise unmittelbar in den Grundkörper (14) eingeformt und senkrecht zur Verschiebeachse (48) des Stellkörpers (50) ausgerichtet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Maschinenwerkzeug, insbesondere eine Bohrstan­ ge mit einem eine Drehachse aufweisenden Grundkörper, mindestens einem im Grundkörper außerhalb der Drehachse angeordneten Plattensitz und mindestens einer Schneidplatte, wobei die Schneidplatte mit zwei einen Winkel miteinander einschließenden Plattenkanten gegen je eine zugehörige Kantenstützfläche und mit ihrem Boden gegen eine Bodenstützfläche des Plattensitzes anliegt, mit einer eine wirksame Schneide aufweisenden dritten Plattenkante über dem Plattensitz frei nach außen übersteht und mittels ei­ ner durch eine Querbohrung und die Bodenstützfläche hindurchgreifenden Kopfschraube am Grundkörper festlegbar ist. Mit "Plattenkante" werden im folgenden die Kantenflächen der Schneidplatte bezeichnet, die beispielswei­ se eine Freifläche bilden können.

Der Plattensitz sorgt dafür, daß die Schneidplatte in ihrer Lage innerhalb des Grundkörpers bestimmt ist. Bei gegebenen Schneidplatten bestimmt die La­ ge der Plattensitze im Grundkörper den Schneidradius. Um Herstellungstole­ ranzen ausgleichen zu können, ist es bereits bekannt, die Schneidplatten verstellbar in ihrem Plattensitz anzuordnen. Zu diesem Zweck werden die Schneidplatten üblicherweise in Kassetten eingesetzt, die ihrerseits gegen­ über dem Grundkörper verstellbar angeordnet sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Maschinenwerkzeug, insbe­ sondere eine Bohrstange der eingangs angegebenen Art dahingehend zu verbessern, daß auch ohne die Verwendung von Plattenkassetten mit einfa­ chen Mitteln eine Verstellung der maßbestimmenden Schneide möglich, und dennoch eine stabile und setzungsfreie Plattenabstützung gewährleistet ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird die im Patentanspruch 1 angegebene Merkmalskombination vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprü­ chen.

Der erfindungsgemäßen Lösung liegt vor allem der Gedanke zugrunde, daß eine der beiden Kantenstützflächen als an einem gegenüber dem Grundkör­ per längs einer Verschiebeachse verschiebbaren Stellkörper angeordnete, mit der Verschiebeachse einen spitzen Winkel einschließende Keilfläche ausgebildet ist, gegen die die Schneidplatte mit ihrer der Schneide gegen­ überliegenden, parallel zur Keilfläche ausgerichteten Plattenkante anliegt, und daß die andere Kantenstützfläche quer zur Verschiebeachse des Stell­ körpers ausgerichtet ist. Die Verschiebeachse des Stellkörpers ist dabei zweckmäßig parallel zur Bodenstützfläche des Plattensitzes ausgerichtet.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Verschiebe­ achse des Stellkörpers parallel zur Drehachse des Grundkörpers ausgerich­ tet ist. Mit dieser Maßnahme kann der Flugkreis der radiusbestimmenden Schneide unabhängig von den bei der Herstellung des Grundkörpers entste­ henden Fehlertoleranzen exakt eingestellt werden. Mit diesen Maßnahmen wird auch bei mehrschneidigen Bohrstangen eine hervorragende Rundheit, Zylindrizität und Durchmessergenauigkeit erzielt, so daß ein- und dieselbe Bohrstange zum Schruppen, Zwischenbohren und Feinbohren verwendet werden kann.

Eine weitere Verbesserung in dieser Hinsicht wird dadurch erzielt, daß der Stellkörper eine zylindrische Mantelfläche mit einer der Verschiebeachse entsprechenden Zylinderachse aufweist, daß die Keilfläche in die zylindri­ sche Mantelfläche des Stellkörpers als sich in deren Längsrichtung erstrek­ kende Schnittfläche eingeformt ist, und daß der Stellkörper in einer zum Plattensitz hin randoffenen zylindrischen Lagerbohrung des Grundkörpers verdrehbar und axial verschiebbar angeordnet ist. Die Randöffnung der Füh­ rungsbohrung bildet ein die Keilfläche des Stellkörpers freigebendes Fenster für den Durchgriff der zugehörenden Plattenkante der Schneidplatte. Die Führungsbohrung sorgt dafür, daß die bei der Bearbeitung an der Schneidplatte angreifenden Kräfte über die zylindrische Mantelfläche des Stellkörpers in den Grundkörper eingeleitet werden. Dadurch werden Punkt­ belastungen und Setzerscheinungen im Bereich des Plattensitzes vermie­ den.

Um mit einfachen Mitteln eine Verstellung der Keilfläche zu ermöglichen, weisen der Stellkörper und der Grundkörper miteinander fluchtende, vor­ zugsweise achsparallel ausgerichtete Bohrungen zur Aufnahme eines Ver­ stellstifts auf. Zumindest eine der Bohrungen kann dabei als Gewindeboh­ rung zur Aufnahme eines komplementären Gewindeteils des Verstellstifts ausgebildet sein. Vorteilhafterweise sind beide Bohrungen als Gewindeboh­ rungen mit unterschiedlichen oder gegenläufigen Gewindesteigungen aus­ gebildet. Grundsätzlich ist auch eine Verstellung über eine Bundschraube möglich, die in einen Schlitz des Stellkörpers eingreift und diesen beim Ver­ drehen gegenüber dem Grundkörper mitnimmt.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Keilfläche des Stellkörpers in Richtung Spitze des Grundkörpers gegenüber der Verstellachse divergiert. Da die Keilfläche durch einen Zylinderschnitt gebildet ist, wird sie in Richtung Spitze des Grundkörpers schmaler. Im ein­ gebauten Zustand der Schneidplatte schließt die Keilfläche des Stellkörpers mit der Bodenfläche des Plattensitzes zweckmäßig einen stumpfen Winkel ein. Die Ausrichtung des Stellkörpers innerhalb der Führungsbohrung erfolgt dabei selbsttätig über die gegen die Keilfläche andrückende Plattenkante, die im Falle einer Umsetzschneidplatte als Freifläche einer im eingebauten Zustand unwirksamen Schneide ausgebildet ist. Im Falle einer Umsetz­ schneidplatte ist die wirksame Schneide zweckmäßig parallel zu der gegen die Keilfläche anliegenden Plattenkante ausgerichtet. Die Umsetz­ schneidplatte weist daher bevorzugt einen im wesentlichen quadratischen, rechteckigen oder rhombischen Umriß auf. Um eine Zerstörung der unwirk­ samen Schneidkante zu verhindern, liegt die als Umsetzschneidplatte aus­ gebildete Schneidplatte mit ihrer einen Plattenkante außerhalb der dieser zugeordneten unwirksamen Schneidkante gegen die Keilfläche an.

Zur Erleichterung der Verschiebe- und Drehbewegung weist der Stellkörper im Bereich seiner Keilfläche und/oder seiner Mantelfläche eine gleitfördernde Beschichtung auf. Diese kann aus Metall, insbesondere Molybdän, oder aus einem Kunststoff, insbesondere Teflon® bestehen.

Der auf diese Weise gebildete Steilmechanismus ist sehr steif, weil die Schneidplatte großflächig mit ihrer eine Freifläche bildenden Plattenkante an der Keilfläche anliegt. In Umfangsrichtung paßt sich die Keilfläche dem Frei­ winkel der Umsetzschneidplatte automatisch an. Aufgrund der günstigen Flächenverhältnisse ist der Verstellmechanismus setzungsfrei.

Zum Justieren der Schneidplatte wird die Kopfschraube an der Schneidplatte etwas gelöst und nur leicht angelegt. Sobald der richtige Bohrdurchmesser eingestellt ist, wird die Kopfschraube angezogen. Dabei wird auch der Stell­ körper in der Führungsbohrung festgelegt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine schaubildliche Darstellung eines Bohrwerkzeugs mit vier in ihrem Flugkreis verstellbaren Schneidplatten;

Fig. 2a eine Seitenansicht des Bohrwerkzeugs nach Fig. 1;

Fig. 2b eine Stirnseitenansicht des Bohrwerkzeugs nach Fig. 1;

Fig. 3 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 2a.

Das in der Zeichnung dargestellte Werkzeug ist für den Einsatz in Werk­ zeugmaschinen bestimmt. Es ist als vierschneidiger Bohrer ausgebildet, der zusätzlich mit Fasschneidplatten bestückt ist. Die Bohrstange weist einen von einem Kupplungsflansch 10 für eine Planflächenanlage begrenzten Kupplungsschaft 12 für den Anschluß an eine nicht dargestellte Maschinen­ spindel auf. Mit dem Kupplungsflansch 10 ist auf der dem Schaft 12 gegen­ überliegenden Seite ein langgestreckter Grundkörper 14 verbunden, der im Bereich seines stirnseitigen Endes mit vier Plattensitzen 16 versehen ist, von denen aus sich Spanfördernuten 18 über einen Teil der Grundkörperlänge bis zu den Fasschneidplatten 20 hin erstrecken. In den Plattensitzen 16 sind vier gleich ausgebildete, im Umriß im wesentlichen rhombische Umsetz­ schneidplatten 22 auswechselbar angeordnet und mit Senkkopfschrauben 24 am Grundkörper 14 befestigt.

Die Schneidplatten 22 liegen mit zwei einen Winkel α miteinander einschlie­ ßenden Plattenkanten 26, 28 gegen je eine zugehörige Kantenstützfläche 30, 32 und mit ihrem Boden 34 gegen eine Bodenstützfläche 36 des Platten­ sitzes 16 an. Weiter stehen die Schneidplatten 22 mit einer dritten Platten­ kante 40, die eine radiusbestimmende wirksame Schneide 42 aufweist, über den Grundkörper 14 radial über. Entsprechendes gilt für die stirnseitige Plattenkante 44, in die die wirksame Schneide 42 einmündet. An die wirk­ same Schneide 42 schließt sich zum rückwärtigen Teil der dritten Platten­ kante 40 eine Stützfase 46 an, die für eine exakte Zentrierung des Bohr­ werkzeugs an der Bohrungswand beim Aufbohrvorgang sorgt.

Eine Besonderheit der beschriebenen Bohrstange besteht darin, daß die Kantenstützfläche 30 als an einem gegenüber dem Grundkörper 14 längs einer Verschiebeachse 48 verschiebbaren Stellkörper 50 angeordnete, mit der Verschiebeachse 48 einen zur Stirnseite des Grundkörpers hin divergie­ renden spitzen Winkel einschließende Keilfläche ausgebildet ist, gegen die die Schneidplatte 22 mit ihrer der Schneide 42 gegenüberliegenden Platten­ kante 26 gegenüberliegenden, parallel zur Keilfläche 30 ausgerichteten Plattenkante 26 anliegt, während die andere Kantenstützfläche 32 für die Plattenkante 28 senkrecht zur Verschiebeachse 48 des Stellkörpers 50 aus­ gerichtet und in den Grundkörper eingeformt ist.

Wie insbesondere aus den Fig. 2a und 3 zu ersehen ist, ist die Verschiebe­ achse 48 des Stellkörpers parallel zur Drehachse 52 der Bohrstange und zugleich parallel zur Bodenstützfläche des betreffenden Plattensitzes 16 ausgerichtet. Aus den Fig. 1, 2b und 3 ist zu ersehen, daß der Stellkörper 50 eine zylindrische Mantelfläche 54 mit einer der Verschiebeachse 48 entspre­ chenden Zylinderachse aufweist, daß die Keilfläche 30 in die zylindrische Mantelfläche 54 des Stellkörpers 50 als sich in dessen Längsrichtung er­ streckende Schnittfläche eingeformt ist und daß der Stellkörper 50 in einer zum Plattensitz 16 hin randoffenen zylindrischen Führungsbohrung 56 des Grundkörpers 16 verdrehbar und axial verschiebbar angeordnet ist. Die Randöffnung 58 der Führungsbohrung 56 bildet ein Fenster, durch das hin­ durch die Schneidplatte 22 mit ihrer Plattenkante 26 gegen die Keilfläche 30 des Stellkörpers 50 anliegt.

Die Verschiebung des Stellkörpers 50 entlang der Verschiebeachse 48 er­ folgt über einen Verstellstift 60. Der Verstellstift 60 greift mit einer ersten Gewindepartie 62 in ein Innengewinde 64 des Stellkörpers 50 ein, während er mit einer zweiten Gewindepartie 66 in ein Innengewinde 68 des Grund­ körpers 14 eingreift. Die beiden Gewindepartien 62, 66 des Verstellstifts und die hierzu komplementären Innengewinde 64, 68 weisen unterschiedliche oder gegenläufige Gewindesteigungen auf, so daß beim Drehen des Ver­ stellstifts 60 eine Axialverschiebung des Stellkörpers 50 in Richtung Ver­ schiebeachse 48 erfolgt. Da der Stellkörper 50 in der Führungsbohrung 56 auch drehbar gelagert ist, richtet sich die Keilfläche 30 beim Verstellvorgang automatisch an der Plattenkante 26 aus.

Zur Einstellung eines definierten Flugkreises werden die Schneidplatten 22 durch Öffnen der Kopfschrauben 24 von der Grundplatte gelöst und nur leicht gegen den Plattensitz 16 angelegt. Auf diese Weise kann durch Ver­ schieben des Stellkörpers 50 die Schneidplatte 22 über die Keilfläche 30 in ihrem Radius justiert werden. Im Anschluß an die Justierung werden die Schneidplatten über ihre Senkkopfschrauben 24 am Plattensitz 16 festge­ klemmt. Dadurch ergibt sich auch eine Lagefixierung des Stellkörpers 50. Aufgrund der günstigen Flächenverhältnisse ist der Verstellmechanismus weitgehend setzungsfrei. Die getrennte Verstellmöglichkeit der einzelnen Schneidplatten gewährleistet eine gute Rundheit, Zylindrizität und Durch­ messergenauigkeit der erzeugten Bohrung. Deshalb kann ein- und dasselbe Werkzeug zum Schruppen, Zwischenbohren und Feinbohren verwendet werden.

Zusammenfassend ist folgendes festzuhalten: Die Erfindung bezieht sich auf ein Maschinenwerkzeug, insbesondere auf eine um eine Drehachse antreib­ bare Bohrstange. Die Bohrstange umfaßt einen Grundkörper 14, mindestens einen in den Grundkörper 14 außerhalb der Drehachse 52 eingeformten Plattensitz 16 und mindestens eine Schneidplatte 22. Die Schneidplatte liegt mit zwei einen Winkel miteinander einschließenden Plattenkanten 26, 28 gegen je eine Kantenstützfläche 30, 32 und mit ihrem Boden 36 gegen eine Bodenstützfläche 38 des Plattensitzes 16 an. Sie steht mit einer eine wirk­ same Schneide 42 aufweisenden dritten Plattenkante 40 frei über den Grundkörper über und ist mittels einer Kopfschraube 24 am Grundkörper festlegbar. Um mit einfachen Mitteln eine exakte Einstellung des Bohrradius zu ermöglichen, ist eine der beiden Kantenstützflächen 30 als an einem ge­ genüber dem Grundkörper 14 längs einer Verschiebeachse 48 verschiebba­ ren Stellkörper 50 angeordnete, mit der Verschiebeachse 48 einen spitzen Winkel einschließende Keilfläche ausgebildet, gegen die die Schneidplatte 22 mit ihrer der wirksamen Schneide 42 gegenüberliegenden, parallel zur Keilfläche 30 ausgerichteten Plattenkante 26 anliegt. Die andere Kanten­ stützfläche 32 ist vorzugsweise unmittelbar in den Grundkörper 14 einge­ formt und senkrecht zur Verschiebeachse 48 des Stellkörpers 50 ausge­ richtet.

Claims (16)

1. Maschinenwerkzeug, insbesondere Bohrstange, mit einem um eine Drehachse antreibbaren Grundkörper, mindestens einem in den Grundkörper außerhalb der Drehachse (52) eingeformten Plattensitz (16) und mindestens einer Schneidplatte (22), wobei die Schneidplatte (22) mit zwei einen Winkel (α) miteinander einschließenden Platten­ kanten (26, 28) gegen je eine zugehörige Kantenstützfläche (30, 32) und mit ihrem Boden (36) gegen eine Bodenstützfläche (38) des Plattensit­ zes (16) anliegt, mit einer eine wirksame Schneide (42) aufweisenden dritten Plattenkante (40) über den Plattensitz (16) frei nach außen übersteht und mittels einer durch eine Querbohrung und die Boden­ stützfläche (38) hindurchgreifenden Kopfschraube (24) am Grundkörper (14) festlegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine der beiden Kantenstützflächen (30) als an einem gegenüber dem Grundkörper (14) längs einer Verschiebeachse (48) verschiebbaren Stellkörper (50) an­ geordnete, mit der Verschiebeachse (48) einen spitzen Winkel ein­ schließende Keilfläche ausgebildet ist, gegen die die Schneidplatte (22) mit ihrer der wirksamen Schneide (42) gegenüberliegenden, parallel zur Keilfläche (30) ausgerichteten Plattenkante (26) anliegt, und daß die andere Kantenstützfläche (32) senkrecht zur Verschiebeachse (48) des Stellkörpers (50) ausgerichtet ist.

2. Maschinenwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebeachse (48) des Stellkörpers (50) parallel zur Boden­ stützfläche (38) des zugehörigen Plattensitzes (16) ausgerichtet ist.

3. Maschinenwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Verschiebeachse (48) des Stellkörpers (50) parallel zur Drehachse (52) des Grundkörpers ausgerichtet ist.

4. Maschinenwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Stellkörper (50) eine zylindrische Mantelfläche (54) mit einer der Verschiebeachse (48) entsprechenden Zylinderachse aufweist, daß die Keilfläche (30) in die zylindrische Mantelfläche (54) des Stellkörpers (50) als sich in dessen Längsrichtung erstreckende Schnittfläche eingeformt ist, und daß der Stellkörper (50) in einer zum Plattensitz (16) hin randoffenen zylindrischen Führungsbohrung (56) des Grundkörpers (14) verdrehbar und axial verschiebbar angeordnet ist.

5. Maschinenwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Stellkörper (50) und der Grundkörper (14) mit­ einander fluchtende, parallel zur Verschiebeachse (48) ausgerichtete Bohrungen (64, 68) zur Aufnahme eines Verstellstifts (60) aufweisen.

6. Maschinenwerkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine der Bohrungen (64, 68) als Gewindebohrung zur Auf­ nahme einer komplementären Gewindepartie (62, 66) des Verstellstifts (60) ausgebildet ist.

7. Maschinenwerkzeug nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeich­ net, daß beide Bohrungen (64, 68) als Gewindebohrungen mit unter­ schiedlichen oder gegenläufigen Gewindesteigungen ausgebildet sind.

8. Maschinenwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Keilfläche (30) des Stellkörpers (50) in Richtung Spitze des Grundkörpers (14) gegenüber der Verschiebeachse (48) di­ vergiert.

9. Maschinenwerkzeug nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Keilfläche (30) des Stellkörpers (50) in Richtung Spitze des Grundkörpers (14) schmaler wird.

10. Maschinenwerkzeug nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Keilfläche (30) des Stellkörpers (50) mit der Bo­ denstützfläche (38) des Plattensitzes (16) einen stumpfen Winkel ein­ schließt.

11. Maschinenwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Schneidplatte (22) als Umsetzschneidplatte ausgebildet ist, deren wirksame Schneide (42) enthaltende Platten­ kante (40) parallel zu der gegen die Keilfläche (30) anliegenden Plat­ tenkante (26) verläuft.

12. Maschinenwerkzeug nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die als Umsetzschneidplatte ausgebildete Schneidplatte (22) einen im wesentlichen quadratischen, rechteckigen oder rhombischen Umriß aufweist.

13. Maschinenwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die als Umsetzschneidplatte ausgebildete Schneidplatte mit ihrer einen Plattenkante (26) außerhalb der dieser zugeordneten unwirksamen Schneide gegen die Keilfläche (30) anliegt.

14. Maschinenwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Stellkörper (50) im Bereich seiner Keilfläche (30) und/oder seiner Mantelfläche (54) eine gleitfördernde Beschich­ tung aufweist.

15. Maschinenwerkzeug nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die gleitfördernde Beschichtung aus Metall, insbesondere Mo­ lybdän, oder aus Kunststoff, insbesondere Teflon® besteht.

16. Maschinenwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Grundkörper (14) mehrere in gleichem Win­ kelabstand voneinander angeordnete, vorzugsweise achsparallel aus­ gerichtete Plattensitze (16) aufweist, an die sich jeweils eine mit einem Stellkörper (50) bestückte randoffene Führungsbohrung (56) an­ schließt.