DE102015102241A1

DE102015102241A1 - Bohrfutter

Info

Publication number: DE102015102241A1
Application number: DE102015102241.9A
Authority: DE
Inventors: Peter Schenk; Patrick HENGSBERGER
Original assignee: Roehm GmbH Darmstadt
Current assignee: Roehm GmbH Darmstadt
Priority date: 2015-02-17
Filing date: 2015-02-17
Publication date: 2016-08-18
Also published as: JP2016150433A; US20160236283A1; CN105880654A; FR3032638A1; FR3032638B1; CN105880654B; RU2016103907A; JP6698372B2; US10099296B2

Abstract

Bohrfutter mit einem an eine Bohrspindel anschließbaren Futterkörper (2), in dem in geneigt zur Futterachse verlaufenden Führungsaufnahmen (3) Spannbacken (4) angeordnet sind, die zum Öffnen und Schließen durch einen gegenüber dem Futterkörper (2) drehbar und axial unverschiebbar angeordneten Gewindering (5) verstellbar sind, mit einer Sperreinrichtung, bestehend aus einem koaxialen Kranz (6) von Sperrausnehmungen und aus mindestens einem Sperrglied (7), das unter der Kraft einer Sperrfeder (8) in die Sperrausnehmungen eingerückt ist, mit einer zwischen Anschlägen begrenzt verdrehbaren Stellring (9), durch dessen Verdrehen das Sperrglied (7) verstellbar ist, und mit einer in Umfangsrichtung zwei Raststellungen bildenden Rasteinrichtung. Der Gewindering (5) ist als ungeteilter Gewindering mit einer Öffnungsweite gebildet ist, die größer als der Durchmesser des axial vorderen Abschnitt des Futterkörpers (2) ist. Auf dem axial vorderen Abschnitt des Futterkörpers (2) ist eine Sperrhülse (10) drehfest und axial unverschiebbar befestigt, die den Kranz (6) von Sperrausnehmungen trägt und die der axialen Sicherung des Gewinderinges (5) dient.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bohrfutter mit einem an eine Bohrspindel anschließbaren Futterkörper, in dem in geneigt zur Futterachse verlaufenden Führungsaufnahmen Spannbacken angeordnet sind, die zum Öffnen und Schließen durch einen gegenüber dem Futterkörper drehbar und axial unverschiebbar angeordneten Gewindering verstellbar sind, mit einer Sperreinrichtung, bestehend aus einem koaxialen Kranz von Sperrausnehmungen und aus mindestens einem Sperrglied, das unter der Kraft einer Sperrfeder in die Sperrausnehmungen eingerückt ist, mit einem zwischen Anschlägen begrenzt verdrehbaren Stellring, durch dessen Verdrehen das Sperrglied verstellbar ist, und mit einer in Umfangsrichtung zwei Raststellungen bildenden Rasteinrichtung.
Derartige Bohrfutter sind aus der EP 0 710 518 A2 bekannt, in der insbesondere der Aufbau der aus Sperreinrichtung und Rasteinrichtung gebildeten Verriegelungseinrichtung sowie deren Arbeitsweise im Zusammenwirken der einzelnen Bauteile beschrieben ist. Derartige Bohrfutter haben sich in der Praxis hervorragend bewährt, wobei auch Varianten von der Anmelderin hergestellt und verkauft worden sind, bei denen der koaxiale Kranz von Sperrausnehmungen an einem zwischen dem Gewindering und dem Futterkörper angeordneten Druckring ausgebildet ist. Da der Druckring nur eine Dicke von ca. 1 mm aufweist, ist das Sperrglied in diesen Varianten einem relativ hohen Verschleiß ausgesetzt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das bewährte und ausgereifte Bohrfutter der eingangs genannten Art nochmals zu verbessern und insbesondere die Herstellungs- und Montagekosten zu reduzieren.
Diese Erfindung wird bei einem Bohrfutter der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass der Gewindering als ungeteilter Gewindering mit einer Öffnungsweite gebildet ist, die größer als der Durchmesser des axial vorderen Abschnitt des Futterkörpers ist, und dass auf dem axial vorderen Abschnitt des Futterkörpers eine Sperrhülse drehfest und axial unverschiebbar befestigt ist, die den Kranz von Sperrausnehmungen trägt und die der axialen Sicherung des Gewinderinges dient.
Bei dem in der EP-Lösung 0 710 518 A2 beschriebenen Bohrfutter liegt ein geteilter Gewindering vor, der in einer in Umfangsrichtung des Futterkörpers verlaufenden Nut eingesetzt und dort mittels einer aufgepressten Zwischenhülse gesichert wird. Während die übliche Montage des Bohrfutters aus axialer Richtung erfolgen kann, ist bei der Montage des geteilten Gewinderinges eine um 90° verdrehte Arbeitsrichtung erforderlich, was sich bei einer automatisierten Montage störend auswirkt. Günstig ist es daher, einen ungeteilten Gewindering zu nutzen und zu dessen axialer Sicherung die Sperrhülse vorzusehen, die den zusätzlichen Vorteil bietet, dass diese den Kranz von Sperrausnehmungen tragen kann. Ebenso wie bei der Ausbildung des Kranzes von Sperrausnehmungen an dem Druckring entfällt die Notwendigkeit, den Futterkörper mit einem derartigen Kranz zu versehen, wobei die Sperrhülse gegenüber dem Druckring den Vorteil bietet, dass die axiale Erstreckung des Kranzes deutlich größer sein kann und damit der angestrebte verminderte Verschleiß des Sperrgliedes erzielt wird. Der Verschleiß ist dabei nicht höher als bei der Ausbildung des Kranzes unmittelbar am axial vorderen Abschnitt des Futterkörpers.
Im Rahmen der Erfindung weiterhin bevorzugt ist es, wenn die Sperrhülse einen zylinderförmigen vorderen Körperabschnitt sowie einen hinteren Konusabschnitt aufweist, der zur Anlage an einen axial vorderen Ringbund des Gewinderinges vorgesehen ist.
Der Gewindering lässt sich mit sehr hoher Präzision fertigen, jedoch erfordert der Einsatz des Gewinderings dessen Härtung, die zu einer geringen Deformation des Gewinderinges führt. Mit der durch die Erfindung vorgeschlagenen Ausführungsform erfolgt durch die Sperrhülse nicht nur eine axiale Sicherung des Gewinderinges, sondern auch eine radiale Sicherung und Zentrierung des Gewinderinges, so dass die Härtung des Gewinderinges ohne Nachteil für das montierte Bohrfutter bleibt.
Im Rahmen der Erfindung ist es nicht zwingend erforderlich, dass der zylinderförmige vordere Körperabschnitt der Sperrhülse den Kranz von Sperrausnehmungen trägt. Es ist daher im Rahmen der Erfindung bevorzugt, wenn die Sperrhülse einen parallel zur Futterachse verlaufenden Mittenabschnitt aufweist, der den Kranz von Sperrausnehmungen trägt und über parallel zu den Führungsaufnahmen verlaufende Abschnittsflanken mit dem Körperabschnitt und dem Konusabschnitt verbunden ist. Diese Gestaltung der Sperrhülse führt zu einem kompakteren, insbesondere in axialer Richtung kürzerem Aufbau des Bohrfutters, da der Mittenabschnitt die Austrittsöffnungen der Führungsaufnahmen im Futterkörper überdecken kann, ohne die Spannbacken zu behindern, weil die Abschnittsflanken sowohl den Mittenabschnitt als auch den Konusabschnitt aus dem Verstellweg der Spannbacken in den Führungsaufnahmen radial nach außen versetzen.
Im Rahmen der Erfindung weiterhin vorgesehen ist, dass der Stellring als Stellhülse mit einer auf der Innenumfangsfläche angeordneten Steuerkurve für das Sperrglied ausgebildet ist, und dass die Stellhülse über einen sekundären Sicherungsmechanismus gegenüber dem Futterkörper axial festgelegt ist. Es ist also nicht zwingend erforderlich, dass auch die Stellhülse mittels der Sperrhülse axial gesichert wird, da dies in der Toleranzkette zu nicht akzeptablen Ungenauigkeiten führen könnte.
Möglich ist es allerdings auch, dass der sekundäre Sicherungsmechanismus einen in eine Ringnut der Stellhülse eingreifenden Sicherungsring aufweist, der axial nach vorne auf einer drehfest und axial unverschiebbar mit Gewindering verbundenen Zwischenhülse abgestützt ist. Diese Ausführungsform vermeidet insbesondere einen am axial vorderen Ende des Futterkörpers erforderlichen Sicherungsring, der bremsend auf eine am Futterkörper angeordnete drehbare Schutzkappe wirkt, in die bei dieser Ausführungsform drehbar auf der Stellhülse gelagert sein kann. Die drehbare Schutzkappe verhindert bei einem Durchbohren eines Werkstückes mit dem nachfolgenden Anschlag des Bohrfutters an der Oberfläche eine Belastung der Sperreinrichtung.
Günstig ist es weiterhin, wenn die Stellhülse eine radiale Hülsenschulter zur radialen Anlage an die metallene Zwischenhülse aufweist, da auf diesem Wege eine verbesserte radiale Führung der Stellhülse erreichbar ist.
Eine verbesserte axiale Sicherung insbesondere der Sperrhülse gegenüber dem Futterkörper lässt sich erreichen, indem der Futterkörper in dem von dem vorderen Körperabschnitt überdeckten Bereich eine in Umfangsrichtung verlaufende Nut aufweist, in die ein Wulst des vorderen Körperabschnitts der Sperrhülse eingesickt ist.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer Sperrhülse für ein vorstehend geschildertes Bohrfutter, wobei gemäß diesem Verfahren eine eine zentrale Öffnung aufweisende, ringförmige Metallplatte mittels eines Stempels tiefgezogen wird. Als weiterer Verfahrensschritt besteht dabei die Möglichkeit, dass während des Tiefziehens mit einem die Metallplatte in einen Topf geeigneter Umfangsstruktur pressenden Stempel die Sperrverzahnung ausgebildet wird. Alternativ besteht die Möglichkeit, dass nach dem Tiefziehen die Sperrverzahnung mittels eines Rändelrades an der Außenfläche der Sperrhülse ausgebildet wird.
Im Folgenden wird die Erfindung an in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert; es zeigen:
1 eine Explosionsdarstellung eines erfindungsgemäßen Bohrfutters,
2 eine Explosionsdarstellung in einer perspektivischen Ansicht, teilweise geschnitten dargestellt,
3 eine Seitenansicht des Bohrfutters aus 1; in der linken Hälfte als Längsschnitt dargestellt,
4 das Detail IV aus 3,
5 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform,
6 das Detail VI aus 5,
7 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung,
8 den Schnitt VIII-VIII aus 7,
9 eine weitere Ausführungsform in einem Längsschnitt, und
10 den Schnitt X-X aus 9.
In der Zeichnung ist in den 1 und 2 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bohrfutters 1 in Explosionsdarstellung dargestellt. Daraus ist ersichtlich, dass das Bohrfutter 1 über einen an eine Bohrspindel anschließbaren Futterkörper 2 verfügt, in dem in geneigt zur Futterachse verlaufenden Führungsaufnahmen 3 Spannbacken 4 angeordnet sind, die zum Öffnen und Schließen durch einen gegenüber dem Futterkörper 2 drehbar und axial unverschiebbar angeordneten Gewindering 5 verstellbar sind. Um unerwünschte Verstellungen der Spannbacken 4 zu verhindern, kann die Drehstellung des Gewinderings 5 fixiert werden. Dazu dient eine zwischen dem Gewindering 5 und dem Futterkörper 2 ausgebildete Sperreinrichtung, die aus einem koaxialen Kranz 6 von Sperrausnehmungen auf der Seite des Futterkörpers 2 und auf der Seite des Gewinderings 5 aus mindestens einem Sperrglied 7 besteht, das mit der Kraft einer Sperrfeder 8 in die Sperrausnehmungen greift. Dabei liegen das Sperrglied 7 und die es aufnehmende Sperrausnehmen in einander derart geneigten Flankenflächen an, dass diese den Gewindering 5 in der dem Öffnen des Bohrfutters 1 entsprechenden Drehrichtung gegen Verdrehen verriegeln, bei Verdrehen des Gewinderings 5 von Hand mit einem dazu ausreichend großen Drehmoment in der entgegengesetzten, also dem Schließen des Bohrfutters 1 entsprechenden Drehrichtung das Sperrglied 7 aber gegen die Federkraft aus den Sperrausnehmungen herausdrücken und entlang dem Umfang des Futterkörpers 2 verrutschen lassen kann. Das Sperrglied 7 kann zwischen seinen an den Sperrausnehmungen ein- und ausgerückten Zuständen verstellt werden, wozu das Sperrglied 7 durch eine Steuerkurve an einer koaxial, ebenfalls axial unverschiebbaren Stellhülse 9 verstellbar und entsprechend die Stellhülse 9 relativ zum Gewindering 5 verdrehbar ist. Diese Verdrehung der Stellhülse 9 relativ zum Gewindering 5 ist in beiden Drehrichtungen formschlüssig durch Anschläge begrenzt. Durch Verdrehen der Stellhülse 9 in der dem Schließen des Bohrfutters 1 entsprechenden Drehrichtung verstellt sich das Sperrglied 7 aus dem ausgerückten Zustand in den eingerückten Zustand und umgekehrt. Zwischen der Stellhülse 9 und dem Gewindering 5 ist eine Rasteinrichtung vorgesehen, die in Umfangsrichtung zwei Raststellen aufweist, wobei sich mit der einen Raststellung das Sperrglied 7 in dem an den Sperrausnehmungen eingerückten Zustand und in der anderen Raststellung im ausgerückten Zustand befindet. Die Funktionsweise einer derartigen Verriegelungseinrichtung ist der Fachwelt durch die EP 0 710 518 A2 seit langem bekannt.
Bei den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen der Erfindung ist der Gewindering 5 als ungeteilter Gewindering mit einer Öffnungsweite gebildet, die größer als der Durchmesser des axial vorderen Abschnitts des Futterkörpers 2 ist, wobei auf dem axial vorderen Abschnitt des Futterkörpers 2 eine Sperrhülse 10 drehfest und axial unverschiebbar befestigt ist, die den Kranz 6 von Sperrausnehmungen trägt und die der axialen Sicherung des Gewinderinges 5 dient.
Die Sperrhülse 10 selber weist einen zylinderförmigen vorderen Körperabschnitt 11 sowie einen hinteren Konusabschnitt 12 auf, der zur Anlage an einen axial vorderen Ringbund 13 des Gewinderinges 5 vorgesehen ist. Des Weiteren verfügt die Sperrhülse 10 über einen parallel zur Futterachse verlaufenden Mittenabschnitt 14, der den Kranz von Sperrausnehmungen trägt und über parallel zu den Führungsaufnahmen 3 verlaufende Abschnittsflanken 15 mit dem vorderen Körperabschnitt 11 und dem Konusabschnitt 12 verbunden ist.
Die Stellhülse 9 ist über einen sekundären Sicherungsmechanismus gegenüber dem Futterkörper 2 axial festgelegt, wobei bei den in den 1 bis 6 gezeigten Ausführungsformen der sekundäre Sicherungsmechanismus ein im axial vorderen Bereich des Futterkörpers 2 positionierter Sicherungsring 16 ist. In den Ausführungsformen gemäß den 7 bis 10 greift der Sicherungsring 16 in eine Ringnut 17 der Stellhülse 9 und ist axial nach vorn auf die drehfest und axial unverschiebbar mit dem Gewindering 5 verbundene Zwischenhülse 18 abgestützt.
Die 7 und 9 lassen auch erkennen, dass die Stellhülse 9 eine radiale Hülsenschulter 19 zur radialen Anlage an die metallene Zwischenhülse 18 aufweist.
Die 6 und 9 zeigen weiterhin, dass der Futterkörper 2 in dem von dem vorderen Körperabschnitt der Sperrhülse überdeckten Bereich eine in Umfangsrichtung verlaufende Nut 20 aufweist, in die ein Wulst des vorderen Körperabschnitts 11 eingesickt ist.
Das besondere an der erfindungsgemäßen Sperrhülse 10 ist, dass diese nicht zwingend durch drehende und zerspanende Bearbeitung hergestellt und mit der Sperrverzahnung versehen werden muss. Es besteht die Möglichkeit, dass eine eine zentrale Öffnung aufweisende ringförmige Metallplatte mittels eines Stempels tiefgezogen wird, wobei während des Tiefziehens mit einem die Metallplatte in einem Topf geeigneter Umfangsstruktur pressenden Stempel die Sperrverzahnung ausgebildet wird. Die Wandung des Topfes gibt damit Länge und Verlauf der einzelnen Abschnitte der Sperrhülse vor.
Alternativ besteht auch die Möglichkeit, die Sperrverzahnung mittels eines Rändelrades nach dem Tiefziehen an der Außenfläche der Sperrhülse 10 auszubilden.
Bezugszeichenliste

1: Bohrfutter
2: Futterkörper
3: Führungsaufnahme
4: Spannbacke
5: Gewindering
6: Kranz
7: Sperrglied
8: Stellfeder
9: Stellhülse
10: Sperrhülse
11: vorderer Körperabschnitt
12: Konusabschnitt
13: Ringbund
14: Mittelabschnitt
15: Abschnittsflanken
16: Sicherungsring
17: Ringnut
18: Zwischenhülse
19: Hülsenschulter
20: Nut
21: Anschläge

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0710518 A2 [0002, 0005, 0025]

Claims

Bohrfutter mit einem an eine Bohrspindel anschließbaren Futterkörper (2), in dem in geneigt zur Futterachse verlaufenden Führungsaufnahmen (3) Spannbacken (4) angeordnet sind, die zum Öffnen und Schließen durch einen gegenüber dem Futterkörper (2) drehbar und axial unverschiebbar angeordneten Gewindering (5) verstellbar sind, mit einer Sperreinrichtung, bestehend aus einem koaxialen Kranz (6) von Sperrausnehmungen und aus mindestens einem Sperrglied (7), das unter der Kraft einer Sperrfeder (8) in die Sperrausnehmungen eingerückt ist, mit einer zwischen Anschlägen begrenzt verdrehbaren Stellring (9), durch dessen Verdrehen das Sperrglied (7) verstellbar ist, und mit einer in Umfangsrichtung zwei Raststellungen bildenden Rasteinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewindering (5) als ungeteilter Gewindering mit einer Öffnungsweite gebildet ist, die größer als der Durchmesser des axial vorderen Abschnitt des Futterkörpers (2) ist, dass auf dem axial vorderen Abschnitt des Futterkörpers (2) eine Sperrhülse (10) drehfest und axial unverschiebbar befestigt ist, die den Kranz (6) von Sperrausnehmungen trägt und die der axialen Sicherung des Gewinderinges (5) dient.
Bohrfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrhülse (10) einen zylinderförmigen vorderen Körperabschnitt sowie einen hinteren Konusabschnitt (12) aufweist, der zur Anlage an einen axial vorderen Ringbund (13) des Gewinderinges (5) vorgesehen ist.
Bohrfutter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrhülse (10) einen parallel zur Futterachse verlaufenden Mittenabschnitt (14) aufweist, der dem Kranz (6) von Sperrverzahnungen trägt und über parallel zu den Führungsaufnahmen (3) verlaufende Abschnittsflanken (15) mit dem vorderen Körperabschnitt (11) und dem Konusabschnitt (12) verbunden ist.
Bohrfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellring als Stellhülse (9) mit einer auf der Innenumfangsfläche angeordneten Steuerkurve für das Sperrglied (7) ausgebildet ist, und dass die Stellhülse (9) über einen sekundären Sicherungsmechanismus gegenüber dem Futterkörper (2) axial festgelegt ist.
Bohrfutter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der sekundäre Sicherungsmechanismus einen in eine Ringnut (17) der Stellhülse (9) eingreifenden Sicherungsring (16) aufweist, der axial nach vorn auf einer drehfest und axial unverschiebbar mit dem Gewindering (5) verbundenen Zwischenhülse (18) abgestützt ist.
Bohrfutter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellhülse (9) eine radiale Hülsenschulter (19) zur radialen Anlage an die metallene Zwischenhülse (18) aufweist.
Bohrfutter nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Futterkörper (2) in dem von dem vorderen Körperabschnitt (11) überdeckten Bereich eine in Umfangsrichtung verlaufende Nut (20) aufweist, in die ein Wulst des vorderen Körperabschnitts eingesickt ist.
Verfahren zur Herstellung einer Sperrhülse für ein Bohrfutter nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine eine zentrale Öffnung aufweisende, ringförmige Metallplatte mittels eines Stempels tiefgezogen wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass während des Tiefziehens mit einem die Metallplatte in einen Topf geeigneter Umfangsstruktur pressenden Stempel die Sperrverzahnung ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Tiefziehen die Sperrverzahnung mittels eines Rändelrades an der Außenfläche der Sperrhülse ausgebildet wird.