DE102004033299B3

DE102004033299B3 - Tool clamping unit in particular for processing inner surface of long object, comprising two asymmetrically shaped disks

Info

Publication number: DE102004033299B3
Application number: DE200410033299
Authority: DE
Inventors: Achim Dipl.-Ing. Pönisch; Matthias Dipl.-Ing. Gündel; Daniel Dipl.-Ing. Schlieder (FH)
Original assignee: StarragHeckert GmbH
Current assignee: StarragHeckert GmbH
Priority date: 2004-07-08
Filing date: 2004-07-08
Publication date: 2006-01-26
Anticipated expiration: 2024-07-09

Abstract

The work-piece (1) is to be processed with a particularly long drill rod (5) or similar tool, making it difficult to achieve a precise result. The clamping unit comprises a single worktop (2) to be used for the positioning of both, the work-piece (1) and the abutment (3) of the tool (5). The tool (5), inserted with its front area into the work-piece (1), is held with a sleeve (4) in a hydrostatic bearing provided with an outer (7) and an inner asymmetrically shaped disk (6) with their central axes positioned parallel to the rotation axle of the tool (5).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abstützen langer Werkzeuge, insbesondere Bohrstangen, die für die Innenbearbeitung von Durchgangsbohrungen an Werkstücken vorgesehen sind, wobei die Werkzeuge mit ihrem einen Ende von einem Werkzeugträger und mit ihrem anderen Ende in einer Führungsbuchse eines Gegenlagers aufgenommen werden.The The invention relates to a device for supporting long tools, in particular Boring bars for the internal machining of through holes provided on workpieces are, with the tools with one end of a tool carrier and with its other end in a guide bush of an abutment be recorded.

Bei der Innenbearbeitung von langen Durchgangsbohrungen in Werkstücken wird üblicherweise das Werkzeug, z.B. eine Bohrstange, vor dem Beginn der Bearbeitung in axialer Richtung durch die Bohrungen des Werkstückes hindurchbewegt. Das Werkzeug ist dabei an einem Werkzeugträger, z.B. einer Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine, befestigt, und das Werkstück ist auf einer Unterlage, z.B. einem Arbeitstisch, aufgespannt.at the internal machining of long through holes in workpieces is usually the Tool, e.g. a boring bar, before starting to work in axial direction through the bores of the workpiece. The tool is doing this on a tool carrier, e.g. a work spindle of a machine tool, attached, and the workpiece is on a base, e.g. a work table, clamped.

Auf Grund der großen axialen Länge und der beim Bearbeitungsvorgang auftretenden Querkräfte ergeben sich am Werkzeug Durchbiegungen und Schwingungen, wodurch die erforderliche Steifigkeit nicht mehr vorhanden ist. Um eine möglichst fehlerfreie Bearbeitung zu erzielen, wird das Werkzeug deshalb mit seinem freien Ende von einem Stütz- oder Gegenlager aufgenommen und dort in einer passgenauen Führungsbuchse gelagert.On Reason of the big one axial length and the lateral forces occurring during the machining process on the tool deflections and vibrations, creating the required Stiffness is no longer present. To ensure error-free processing To achieve, the tool is therefore with its free end of a support or counter bearing recorded and stored there in a precisely fitting guide bushing.

Bekannt ist beispielsweise aus DE 203 10 828 U1 eine Vorrichtung, die für das zweite Ende einer langen Bohrstange eine Stützvorrichtung vorsieht, die in Axialrichtung entlang einer Führungsbahn verlagerbar ist. Mit dieser Festlegung auf eine einzige Bewegungsmöglichkeit in axialer Richtung wird die Bohrstange zwar stabilisiert und es ist eine Bearbeitung mit einer entsprechenden Genauigkeit bei der Innenbearbeitung rohrförmiger Werkstücke möglich. Für eine Bearbeitung von Werkstücken mit mehreren, parallel zu der Achse des Werkzeugträgers verlaufenden Durchgangsbohrungen ist diese Vorrichtung nicht einsetzbar.For example, it is known DE 203 10 828 U1 a device which provides for the second end of a long boring bar a support device which is displaceable in the axial direction along a guide track. With this determination on a single movement possibility in the axial direction, the drill rod is indeed stabilized and it is a machining with a corresponding accuracy in the internal machining of tubular workpieces possible. For a machining of workpieces with a plurality of parallel to the axis of the tool carrier extending through holes, this device can not be used.

Um in eine weitere Durchgangsbohrung des Werkstückes eingreifen zu können, müssen das Werkzeug und das Gegenlager in radialer Richtung verschoben werden. Dabei ist eine genaue Positionierung der in dem Gegenlager angeordneten, das Werkzeug aufnehmenden Führungsbuchse notwendig, um die gewünschte koaxiale Ausrichtung des Werkzeuges und damit eine gute Bearbeitungsqualität zu erhalten.Around to be able to engage in a further through hole of the workpiece, the tool and the anvil are displaced in the radial direction. there is an exact positioning of the arranged in the anvil, the tool receiving guide bushing necessary to the desired Coaxial alignment of the tool and thus to obtain a good machining quality.

Das kann z.B. durch zwei Schlitten erreicht werden, die jeweils eine Linearbewegung des Gegenlagers in vertikaler bzw. horizontaler Richtung – quer zur Axialrichtung des Werkzeuges – durchführen.The can e.g. be achieved by two carriages, one each Linear movement of the anvil in vertical or horizontal direction - across to Axial direction of the tool - perform.

Eine derartige Anordnung bedeutet aber eine relativ umständliche und platzaufwändige Lösung mit einem großen gerätetechnischen Aufwand.A However, such arrangement means a relatively complicated and space-consuming solution with a great tech equipment Effort.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zum Abstützen langer Werkzeuge, insbesondere Bohrstangen, zu schaffen, die bei geringem gerätetechnischen Aufwand und Platzbedarf eine genaue Positionierung der das Werkzeug aufnehmenden Führungsbuchse des Gegenlagers ermöglicht.The The object of the invention is a device for supporting long Tools, in particular boring bars, to create at low tech equipment Effort and space required an accurate positioning of the tool receiving guide bush of the abutment allows.

Erfindungsgemäß weist bei einer Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 das Gegenlager zwei unterschiedliche Durchmesser besitzende Exzenterscheiben auf, die um parallel zu der Werkzeugträgerachse verlaufende Achsen drehbar angeordnet sind, wobei die einen kleineren Durchmesser besitzende, in der größeren Exzenterscheibe drehbeweglich gelagerte Exzenterscheibe die Führungsbuchse drehfest aufnimmt, und die Exzenterscheiben sowie diesen zugeordnete separate Drehantriebe und rotatorische Messsysteme innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses angeordnet sind.According to the invention in a device according to the preamble of claim 1, the anvil two different diameters owning eccentric discs, which are parallel to the tool carrier axis extending axes are rotatably arranged, with a smaller one Diameter owning, rotatable in the larger eccentric disc mounted eccentric the guide bush rotatably receiving, and the eccentric and associated with these separate rotary actuators and rotary measuring systems within one common housing are arranged.

Das gemeinsame Gehäuse der Exzenterscheiben, Drehantriebe und rotatorischen Messsysteme ist dabei mit dem Werkstück auf einer gemeinsamen Unterlage angeordnet. Es kann aber auch auf einer von der Unterlage des Werkstücks getrennten Unterlage angeordnet sein.The common housing the eccentric discs, rotary actuators and rotary measuring systems is with the workpiece arranged on a common base. But it can also be on one from the base of the workpiece be arranged separate pad.

Die Exzenterscheiben sind in der positionierten Endstellung der Führungsbuchse an dem Gehäuse arretierbar.The Eccentric discs are in the positioned end position of the guide bushing on the housing lockable.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.The Invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment.

Es zeigen:It demonstrate:

1: eine perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer ersten Bearbeitungsstellung 1 : A perspective view of the device according to the invention in a first processing position

2: eine perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer zweiten Bearbeitungsstellung bei geöffnetem Gehäuse 2 : A perspective view of the device according to the invention in a second processing position with the housing open

3: eine Vorderansicht des Gegenlagers 3 : a front view of the anvil

4: eine Schnittdarstellung nach 3 In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel sollen die Innenflächen der Durchgangsbohrungen 1.1 und 1.2 eines Werkstücks 1 einer Feinbearbeitung unterzogen werden. Zu diesem Zweck ist das Werkstück 1 auf einer Unterlage, z.B. einem Werkstücktisch 2, aufgespannt. 4 : a sectional view after 3 In the embodiment shown here, the Inner surfaces of the through holes 1.1 and 1.2 a workpiece 1 be subjected to a fine machining. For this purpose, the workpiece 1 on a base, eg a workpiece table 2 , stretched.

Ein Gegenlager 3, das eine achsparallel zu den Durchgangsbohrungen 1.1, 1.2 des Werkstücks 1 angeordnete Führungsbuchse 4 aufweist, befindet sich auf einer gemeinsamen Unterlage mit einem hier nicht dargestellten Werkzeugträger, der in an sich bekannter Art und Weise von einer Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine gebildet wird. Dabei sind Arbeitsspindel und Gegenlager 3 in axialer Richtung aufeinander zu bzw. voneinander weg bewegbar. Die Arbeitsspindel nimmt ein als Bohrstange 5 ausgebildetes Werkzeug auf, das für die Feinbearbeitung der Innenflächen der Durchgangsbohrungen 1.1, 1.2 vorgesehen ist.An anvil 3 , which is an axis parallel to the through holes 1.1 . 1.2 of the workpiece 1 arranged guide bush 4 has, is located on a common base with a tool carrier, not shown here, which is formed in a conventional manner by a work spindle of a machine tool. There are work spindle and counter bearing 3 in the axial direction towards or away from each other movable. The work spindle acts as a boring bar 5 trained tool that, for the finishing of the inner surfaces of the through holes 1.1 . 1.2 is provided.

In der in 1 gezeigten Anordnung befinden sich Werkstück 1 und Gegenlager 3 auf einem gemeinsamen Werkstücktisch 2.In the in 1 shown arrangement are workpiece 1 and counter bearing 3 on a common workpiece table 2 ,

Eine weitere (nicht dargestellte) Ausführung sieht die Anordnung von zu bearbeitendem Werkstück 1 und Gegenlager 3 auf getrennten Unterlagen vor. Es können hierbei sowohl unterschiedliche Werkstückträgervarianten als auch verschiedene Werkstückzuführeinrichtungen zum Einsatz kommen.Another (not shown) embodiment provides the arrangement of workpiece to be machined 1 and counter bearing 3 on separate documents. Different workpiece carrier variants as well as different workpiece feeders can be used here.

Gemäß 1 befindet sich die Bohrstange 5 in der Durchgangsbohrung 1.1 des Werkstücks 1 und wird mit ihrem freien Ende von der hydrostatisch gelagerten, einen geschlossenen Boden aufweisenden Führungsbuchse 4 des Gegenlagers 3 aufgenommen, in der sie drehbeweglich gelagert ist. Die Führungsbuchse 4 wiederum ist drehfest in einer ersten, einen Durchmesser D1 aufweisenden, Exzenterscheibe 6 angeordnet, die in einer zweiten, einen größeren Durchmesser D2 besitzenden Exzenterscheibe 7 drehbeweglich gelagert ist. Die Achsen der Exzenterscheiben 6, 7 verlaufen dabei parallel zu den Achsen der Durchgangsbohrungen 1.1, 1.2 und dementsprechend auch zu der Werkzeugträgerachse A der die Bohrstange 5 aufnehmenden Arbeitsspindel.According to 1 is the boring bar 5 in the through hole 1.1 of the workpiece 1 and is with its free end of the hydrostatically mounted, a closed bottom guide bushing 4 of the counter bearing 3 recorded, in which it is mounted rotatably. The guide bush 4 in turn is rotationally fixed in a first, a diameter D1 having eccentric disc 6 arranged in a second, a larger diameter D2 possessing eccentric disc 7 is mounted rotatably. The axes of the eccentric discs 6 . 7 run parallel to the axes of the through holes 1.1 . 1.2 and accordingly also to the tool carrier axis A of the boring bar 5 receiving work spindle.

In einer in 3 gezeigten Ausgangsstellung befinden sich der Mittelpunkt M1 der kleineren Exzenterscheibe 6, der Mittelpunkt M2 der größeren Exzenterscheibe 7 sowie der Mittelpunkt M3 der Führungsbuchse 4 auf einer gemeinsamen, orthogonal zu der Werkzeugträgerachse A verlaufenden Achse. Während die Entfernung von dem Mittelpunkt M3 der Führungsbuchse 4 zu dem Mittelpunkt M2 der kleineren Exzenterscheibe 6 dem Abstand a entspricht, beträgt die Entfernung zwischen dem Mittelpunkt M3 der Führungsbuchse 4 und dem Mittelpunkt M1 der größeren Exzenterscheibe 7 dem zweifachen Abstand a.In an in 3 shown starting position are the center M1 of the smaller eccentric disc 6 , the center M2 of the larger eccentric disc 7 and the center M3 of the guide bushing 4 on a common, orthogonal to the tool carrier axis A axis. While the distance from the center M3 of the guide bush 4 to the center M2 of the smaller eccentric disc 6 the distance a, the distance between the center M3 of the guide bush 4 and the center M1 of the larger eccentric disc 7 twice the distance a.

Jeder Exzenterscheibe 6, 7 sind ein separater, über eine NC-Steuerung bedienbarer, Drehantrieb 6.1 bzw. 7.1 und ein (nicht dargestelltes) rotatorisches Messsystem zugeordnet. Ein Gehäuse 8 umschließt die Exzenterscheiben 6, 7, die Drehantriebe 6.1, 7.1 und die Messsysteme.Each eccentric disc 6 . 7 are a separate, operated via an NC control, rotary actuator 6.1 respectively. 7.1 and associated with a rotary measuring system (not shown). A housing 8th encloses the eccentric discs 6 . 7 , the rotary actuators 6.1 . 7.1 and the measuring systems.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist folgende:
Das Werkstück 1 wird auf dem Werkstücktisch 2 befestigt. In Abhängigkeit davon, welche der Durchgangsbohrungen 1.1, 1.2 bearbeitet werden soll, erfolgt eine Ansteuerung der in dem Gegenlager 3 angeordneten Drehantriebe 6.1, 7.1 der Exzenterscheiben 6, 7 dahingehend, dass über die NC-Steuerung in an sich bekannter Weise eine Eingabe der von den Exzenterscheiben 6, 7 zu absolvierenden Drehwinkel stattfindet. Dadurch wird die Führungsbuchse 4 in eine Stellung bewegt, in der sie auf einer gemeinsamen Achse mit der zu bearbeitenden Durchgangsbohrung 1.1 oder 1.2 und damit auch mit der Werkzeugträgerachse A der Bohrstange 5 liegt – die positionierte Endstellung. Die Führungsbuchse 4 führt dabei eine zwangsläufige Bewegung in einer die Werkzeugträgerachse A und die Achsen der Durchgangsbohrungen 1.1, 1.2 senkrecht schneidenden Ebene durch.The operation of the device according to the invention is the following:
The workpiece 1 will be on the workpiece table 2 attached. Depending on which of the through holes 1.1 . 1.2 to be processed, there is a control of the in the counter bearing 3 arranged rotary actuators 6.1 . 7.1 the eccentric discs 6 . 7 to the effect that via the NC control in a conventional manner an input of the eccentric discs 6 . 7 to be completed angle of rotation takes place. This will make the guide bushing 4 moved to a position in which they on a common axis with the through hole to be machined 1.1 or 1.2 and thus also with the tool carrier axis A of the drill rod 5 lies - the positioned end position. The guide bush 4 doing this inevitable movement in a tool carrier axis A and the axes of the through holes 1.1 . 1.2 vertically intersecting plane through.

Befindet sich nun die Führungsbuchse 4 beispielsweise in einer mit der Durchgangsbohrung 1.1 des Werkstücks 1 fluchtenden Stellung (1), wird die von der Arbeitsspindel gehaltene Bohrstange 5 in an sich bekannter Weise durch die Durchgangsbohrung 1.1 bewegt bis sie mit ihrem Ende von der Führungsbuchse 4 aufgenommen wird.Now is the guide bush 4 for example, in one with the through hole 1.1 of the workpiece 1 aligned position ( 1 ), the boring bar held by the work spindle becomes 5 in a conventional manner through the through hole 1.1 Moves it up with its end from the guide bush 4 is recorded.

Nun kann die Bearbeitung der ersten Durchgangsbohrung 1.1 beginnen. Durch die passgenaue Lagerung der Bohrstange 5 in der Führungsbuchse 4 des Gegenlagers 3 können bei der Bearbeitung wirkende Querkräfte aufgenommen werden.Now, the machining of the first through hole 1.1 kick off. Due to the precise storage of the drill rod 5 in the guide bush 4 of the counter bearing 3 can be absorbed during processing acting lateral forces.

Nach Beendigung der Bearbeitung wird die Bohrstange 5 wieder aus der Durchgangsbohrung 1.1 herausgefahren.After completion of the machining, the boring bar 5 again from the through hole 1.1 moved out.

Soll nun die zweite Durchgangsbohrung 1.2 bearbeitet werden, erfolgt eine Verdrehung der Exzenterscheiben 6,7 über die Drehantriebe 6.1 bzw. 7.1 dahingehend, dass die Führungsbuchse 4 in eine mit der Durchgangsbohrung 1.2 fluchtende Stellung bewegt wird (2). Nun wird die Bearbeitung analog der weiter oben beschriebenen Art und Weise durchgeführt.Should now the second through hole 1.2 are processed, there is a rotation of the eccentric discs 6 . 7 via the rotary actuators 6.1 respectively. 7.1 to the effect that the guide bush 4 in one with the through hole 1.2 is moved in alignment position ( 2 ). Now, the processing is carried out analogously to the manner described above.

In diesem Ausführungsbeispiel wird die Bearbeitung eines Werkstücks 1 mit zwei Durchgangsbohrungen 1.1, 1.2 dargestellt. Möglich ist mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung aber eine Bearbeitung von weiteren Durchgangsbohrungen eines Werkstücks. Voraussetzung dafür ist, dass sich diese Bohrungen innerhalb einer Kreisfläche K (in 3 schraffiert dargestellt) befinden, die von der Führungsbuchse 4 bei ihrer zwangsläufigen, durch die Drehbewegung der Drehantriebe 6.1, 7.1 hervorgerufenen Bewegung überstreichbar ist. Das bedeutet, dass jeder Punkt innerhalb der Kreisfläche K von der Führungsbuchse 4 anfahrbar ist. Durch die Drehbewegungen der Exzenterscheiben 6, 7 werden somit zwei Linearbewegungen der Führungsbuchse 4 verwirklicht.In this embodiment, the machining of a workpiece 1 with two through holes 1.1 . 1.2 shown. It is possible with him inventive device but a processing of further through holes of a workpiece. The prerequisite is that these holes within a circular area K (in 3 shown hatched), from the guide bushing 4 in their inevitable, by the rotational movement of the rotary actuators 6.1 . 7.1 caused movement is painted over. This means that every point within the circular area K of the guide bushing 4 is approachable. By the rotational movements of the eccentric discs 6 . 7 Thus, two linear movements of the guide bush 4 realized.

Es wird eine genaue Positionierung der das Werkzeug aufnehmenden Führungsbuchse 4 des Gegenlagers 3 ermöglicht.It will be an accurate positioning of the tool receiving bushing 4 of the counter bearing 3 allows.

Die Erfindung stellt eine mit einem relativ geringen gerätetechnischen Aufwand und Platzbedarf zu verwirklichende Lösung dar, die flexibel an unterschiedlichen Werkzeugmaschinen einsetzbar ist. Sie funktioniert zuverlässig und ist kompakt, kühlmitteldicht und spänegeschützt ausgeführt.The Invention provides one with a relatively low technical equipment Effort and space requirement to be realized solution that is flexible to different Machine tools can be used. It works reliably and is compact, coolant tight and chip protected.

Alle Führungselemente befinden sich innerhalb des Gehäuses und sind dadurch gegen Verschmutzung geschützt.All guide elements are inside the case and are thus protected against contamination.

Claims

Device for supporting long tools, in particular boring bars, which are provided for the internal machining of through bores on workpieces, wherein the tools are received with their one end by a tool carrier and with its other end in a guide bush of an abutment, characterized in that the abutment ( 3 ), two, different diameter (D1, D2) possessing, eccentric discs ( 6 . 7 ), which are arranged rotatable about axes parallel to the tool carrier axis (A), wherein the one smaller diameter (D1) possessing, in the larger eccentric disc ( 7 ) rotatably mounted eccentric disc ( 6 ) the guide bush ( 4 ) rotatably receives, and the eccentric discs ( 6 . 7 ) and their associated separate rotary actuators ( 6.1 . 7.1 ) and rotary measuring systems within a common housing ( 8th ) are arranged.

Device for supporting long tools according to claim 1, characterized in that the housing ( 8th ) on a common surface ( 2 ) with the workpiece ( 1 ) is arranged.

Device for supporting long tools according to claim 1, characterized in that the housing ( 8th ) on one of the base ( 2 ) of the workpiece ( 1 ) Separate pad is arranged.

Device for supporting long tools according to one of claims 1 to 3, characterized in that the eccentric discs ( 6 . 7 ) in the positioned end position of the guide bush ( 4 ) on the housing ( 8th ) are lockable.