DE102015220105B4

DE102015220105B4 - Ausdrehkopf

Info

Publication number: DE102015220105B4
Application number: DE102015220105.8A
Authority: DE
Inventors: Marcelo Euripedes da Silva
Original assignee: Kennametal Inc
Current assignee: Kennametal Inc
Priority date: 2014-10-21
Filing date: 2015-10-15
Publication date: 2021-07-01
Anticipated expiration: 2035-10-16
Also published as: CN105562737B; BR102014026246A2; DE102015017478B4; US9849518B2; US20160107241A1; DE102015017392B3; BR102014026246B1; DE102015220105A1; CN105562737A

Abstract

Ausdrehkopf (10), Folgendes umfassend:ein Gehäuse (14), angeordnet um eine mittlere Längsachse (12), wobei das Gehäuse (14) ein erstes Ende (16), das eingerichtet ist, um mit einer Werkzeugmaschine gekoppelt zu werden, und ein entgegengesetztes zweites Ende (18) aufweist, wobei das entgegengesetzte zweite Ende (18) einen beweglichen Abschnitt (19) aufweist, der so strukturiert ist, dass er einen selektiv daran gekoppelten Schneideinsatz (20) aufweist; undeinen Bewegungsübertragungsmechanismus, angeordnet an und/oder in dem Gehäuse (14), wobei der Bewegungsübertragungsmechanismus Folgendes umfasst:ein drehbares Glied (24), das so angebracht ist, dass es relativ zum Gehäuse (14) drehbar ist;eine Auswuchtmasse (50), aufweisend ein Paar einander entgegengesetzter Rillen (60), die in einer Außenfläche (61) davon definiert sind und die jeweils zusammenwirkend durch einen entsprechenden Ausrichtungsstift (62), der vom Gehäuse (14) nach innen verläuft, in Eingriff genommen werden; undein Hauptglied (36), angeordnet im Gehäuse (14), wobei das Hauptglied (36) entlang der Längsachse (12) beweglich und mit dem drehbaren Glied (24), der Auswuchtmasse (50) und dem beweglichen Abschnitt (19) betriebsfähig gekoppelt ist,wobei eine Drehung des drehbaren Glieds (24) um ein vorbestimmtes Ausmaß eine Bewegung des bewegbaren Abschnitts (19) um eine entsprechende erste vorbestimmte Distanz in einer ersten radialen Richtung in Bezug auf die Längsachse (12) und eine Bewegung der Auswuchtmasse (50) um eine entsprechende zweite vorbestimmte Distanz in einer zweiten radialen Richtung, die der ersten radialen Richtung entgegengesetzt ist, zusammen mit einer axialen Verschiebung der Auswuchtmasse (50) in Richtung auf das erste Ende oder das zweite Ende des Gehäuses (14) bewirkt.

Description

HINTERGRUND
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Ausdrehkopf mit einer Einrichtung zum Ausgleichen von Massen. Ausdrehköpfe werden zur Fertigbearbeitung von hochpräzisen Bohrungen verwendet.
Hintergrundinformationen
Im Stand der Technik sind Ausdrehköpfe jener Art bekannt, die so an einer Hauptspindel einer Werkzeugmaschine befestigt sind, dass es nur eine einzige Position gibt, in der der Schwerpunkt des beweglichen Gleitelements des Werkzeughalters und das Schneidwerkzeug selbst mit der Drehachse des Ausdrehkopfs zusammenfallen.
Weiterhin ist im Stand der Technik bekannt, dass der Schwerpunkt des Ausdrehkopfs seine Auswuchtposition, die sich normalerweise über der Drehachse befindet, mit der Verschiebung der beweglichen Teile des Ausdrehkopfs ändert, was zu einer Unwucht des Ausdrehkopfs führt. Diese Unwuchtwirkung nimmt sogar noch mehr zu, wenn ein Gleitelement im Ausdrehkopf, mit dem ein Schneidelement gekoppelt ist, bezüglich der Drehachse radial nach außen verschoben wird.
Aufgrund von durch fehlende Auswuchtmassen im Ausdrehkopf erzeugten Schwingungen hat die Beeinträchtigung der Präzision und Endbearbeitung von Bohrungen während der maschinellen Bearbeitung zu dem Hinzufügen von Auswuchteinrichtungen zu den Ausdrehköpfen geführt.
Da die Präzision der Bohrung im Mikrometerbereich liegt und die Drehung gegenwärtiger Ausdrehköpfe extrem hohe Ausmaße erreicht, führt darüber hinaus jegliche Unwucht, selbst wenn sie nur winzige Ausmaße hat, zu einem Qualitätsverlust der maschinellen Bearbeitung, da in diesen Fällen sehr enge Toleranzen in einer Größenordnung von tausendstel Millimeter in Betracht kommen.
Im Stand der Technik ist ein Versuch unternommen worden, den Unwuchtzustand durch die Wirkung von Gegengewichten für Massen-verschiebung zu überwinden. Es ist jedoch ein Nachteil, dass die bekannten Ausführungsformen solcher Gegengewichte es dem rotierenden Ausdrehkopf nicht ermöglichen, ausreichend hohe Maße abgestuften Auswuchtbetriebs, der für jede Situation angemessen ist, zu erreichen.
Darüber hinaus erfordern bekannte Auswuchtsysteme in der Regel eine manuelle Einstellung, um das Schneidwerkzeug zufriedenstellend auszuwuchten, was in Abhängigkeit von der gewünschten Auswuchtqualität sehr zeitaufwändig sein kann.
Weiter verwenden andere bereits bekannte Auswuchtsysteme zahlreiche mit engen Toleranzen bearbeitete Komponenten, die üblicherweise komplexe Geometrien verwenden.
Aus der DE 10 2012 017 481 A1 ist ein Ausdrehwerkzeug zu entnehmen mit einem System zur automatischen Auswuchtung. Bei diesem bewirkt eine Drehung eines Rings eine radiale Verschiebung eines Schneideinsatzes und zugleich eine gegenläufige radiale Verschiebung einer Auswuchtmasse.
Weiterhin ist aus der US 5 611 651 A ein Ausdrehwerkzeug bekannt, welches einen Werkzeugschlitten mit einer Schneidplatte sowie einen Antriebsschlitten aufweist, der gegenläufig zum Werkzeugschlitten verfährt, so dass eine Auswuchtung erfolgt.
In der DE 44 21 583 A1 ist ein Plandrehkopf beschrieben, welcher einen Arbeitsschieber und einen gegenläufig hierzu angeordneten Ausgleichsschieber aufweist.
Demgemäß besteht Bedarf an verbesserten Systemen zum Auswuchten von rotierenden Ausdrehwerkzeugen.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Demgemäß werden Mängel im Stand der Technik durch Ausführungsformen der Erfindung angegangen, die sich auf einen Ausdrehkopf mit einem Mittel zur automatischen Auswuchtung beziehen. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen Lösungen bereit, die weniger Teile, größere Toleranzen und allgemein einfachere Geometrien als bereits bekannte Lösungen erfordern.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Ausdrehkopf bereitgestellt. Der Ausdrehkopf weist Folgendes auf: ein um eine mittlere Längsachse angeordnetes Gehäuse, wobei das Gehäuse ein erstes Ende, das zur Kopplung mit einer Werkzeugmaschine ausgeführt ist, und ein gegenüberliegendes zweites Ende aufweist, wobei das gegenüberliegende zweite Ende einen beweglichen Abschnitt aufweist, der dafür strukturiert ist, eine selektiv damit gekoppelten Schneideinsatz aufzuweisen; und einen Bewegungsübertragungsmechanismus, der an dem und/oder in dem Gehäuse angeordnet ist. Der Bewegungsübertragungsmechanismus weist Folgendes auf: ein drehbares Glied, das relativ zum Gehäuse drehbar angebracht ist; eine Auswuchtmasse mit einem Paar einander gegenüberliegender, in einer Außenfläche davon angeordneter Rillen, wobei jede durch einen entsprechenden Ausrichtungsstift, der vom Gehäuse nach innen verläuft, zusammenwirkend in Eingriff genommen wird; und ein im Gehäuse angeordnetes Hauptglied, wobei das Hauptglied entlang der Längsachse beweglich ist und mit dem drehbaren Glied, der Auswuchtmasse und dem beweglichen Abschnitt wirkgekoppelt ist. Eine Drehung des drehbaren Glieds um ein vorbestimmtes Ausmaß bewirkt eine Bewegung des bewegbaren Abschnitts um eine entsprechende erste vorbestimmte Distanz in einer ersten radialen Richtung bezüglich der Längsachse und eine Bewegung der Auswuchtmasse um eine entsprechende zweite vorbestimmte Distanz in einer zweiten radialen Richtung, die der ersten radialen Richtung entgegengesetzt ist, zusammen mit einer Bewegung der Auswuchtmasse in Richtung auf das erste Ende oder das zweite Ende des Gehäuses.
Jede der einander gegenüberliegenden Rillen kann in einem Winkel in Bezug auf die mittlere Längsachse angeordnet sein.
Das Hauptglied kann über einen Mitnehmer, der in das drehbare Glied eingreift, mit dem drehbaren Glied wirkgekoppelt sein.
Das drehbare Glied kann einen Ring umfassen, der eine Innenfläche aufweist, die einen Gewindeabschnitt aufweist, der einen Gewindeabschnitt am Mitnehmer zusammenwirkend in Eingriff nimmt.
Das drehbare Glied kann einen Ring aufweisen, der eine Innenfläche mit einem Gewindeabschnitt aufweist, der einen ersten, an einem ersten Ende des Mitnehmers angeordneten Gewindeabschnitt und einen zweiten, an einem entgegengesetzten Ende des Mitnehmers angeordneten Gewindeabschnitt zusammenwirkend in Eingriff nimmt.
Das Hauptglied kann um ein mit dem Gehäuse starr gekoppeltes Hohlrohrglied angeordnet sein, wobei das Hohlrohrglied strukturiert ist, um den Kühlmittelfluss vom ersten Ende zum zweiten Ende des Gehäuses bereitzustellen.
Die Auswuchtmasse kann auf die Bewegung nur entlang einer schräg zur mittleren Längsachse ausgerichteten Achse beschränkt sein.
Jede der einander gegenüberliegenden Rillen kann in einem Winkel in Bezug zur mittleren Längsachse angeordnet sein, und die Achse kann im Winkel in Bezug auf die mittlere Längsachse schräg ausgerichtet sein.
Die Hauptwelle kann weiter einen linearen Abschnitt und einen Winkelabschnitt aufweisen, wobei der Winkelabschnitt einen in einer Querstange ausgebildeten abgewinkelten Durchgang verschiebbar in Eingriff nimmt, wobei der bewegliche Abschnitt, an dem der Schneideinsatz für die Kopplung strukturiert ist, an einem Ende der Querstange angeordnet ist.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Ausdrehkopf mit einem Bewegungsübertragungsmechanismus zum selektiven Bewegen eines Schneideinsatzes um ein gewünschtes Ausmaß bereitgestellt. Der Bewegungsübertragungsmechanismus weist Folgendes auf: ein Mittel zum selektiven radialen Verschieben des Schneideinsatzes um das gewünschte Ausmaß in einer ersten Richtung und ein Mittel zum selektiven radialen Verschieben einer Auswuchtmasse in einer zweiten Richtung, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist, wobei auch ein axiales Verschieben der Auswuchtmasse erfolgt. Das Verschieben der Auswuchtmasse in der zweiten Richtung wirkt dem Verschieben des Schneideinsatzes in der ersten Richtung effektiv entgegen, sodass das Drehgleichgewicht des Ausdrehkopfs automatisch aufrechterhalten wird.
Das radiale Verschieben des Schneideinsatzes und das radiale Verschieben der Auswuchtmasse können durch den Bewegungsübertragungsmechanismus gleichzeitig durchgeführt werden.
Der Bewegungsübertragungsmechanismus kann in oder an einem Gehäuse angeordnet sein, und der Bewegungsübertragungsmechanismus kann ein drehbares Glied aufweisen, das zur Drehung um ein vorbestimmtes Ausmaß zur Bewirkung der Bewegung des Schneideinsatzes um das gewünschte Ausmaß ausgeführt ist.
Figurenliste
Aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen kann bei Lektüre mit den beigefügten Zeichnungen ein volles Verständnis der Erfindung erlangt werden. Die Zeichnungen zeigen Folgendes:

1 zeigt eine isometrische Ansicht eines Ausdrehkopfs gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine Seitenansicht des Ausdrehkopfs aus 1;
3 ist eine Querschnittsansicht des Ausdrehkopfs aus 1 entlang der Linie 3-3 aus 2; und
4 ist eine Querschnittsansicht des Ausdrehkopfs aus 1 entlang der Linie 4-4 aus 2.
5 ist eine teilweise Querschnittsansicht des Ausdrehkopfs aus 1 entlang der Linie 3-3 aus 2, wobei ein Abschnitt der internen Komponenten nicht in Querschnittsform wiedergegeben ist, um interne Details der Ausführungsform zu zeigen.
6 ist eine Querschnittsansicht des Ausdrehkopfs aus 1 entlang der Linie 6-6 aus 3.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Richtungsangaben, wie sie hierin verwendet werden, wie beispielsweise links, rechts, vorne, hinten, oben, unten und Ableitungen davon, beziehen sich auf die Ausrichtung der in den Zeichnungen gezeigten Elemente und stellen keine Einschränkung der Ansprüche dar, es sei denn, sie werden ausdrücklich darin genannt. Identische Teile tragen dieselbe Bezugszahl in allen Zeichnungen.
Der Begriff „Anzahl“ soll sich gemäß seiner Verwendung hierin auf eine Menge, die nicht null ist (d. h. eins oder eine Menge größer als eins), beziehen.
Der Begriff „ungefähr“ soll sich gemäß seiner Verwendung hierin auf eine Stelle in der Nähe von oder an einer bestimmten identifizierten Stelle (d. h. nahe gelegen) beziehen. Alternativ dazu soll der Begriff „nahe“ verwendet werden, um anzugeben, dass eines oder mehrere Elemente um ein anderes Element herum angeordnet sind.
Die hierin verwendete Formulierung „nimmt gleitbar in Eingriff“ soll verwendet werden, um zwei oder mehr Elemente zu bezeichnen, die miteinander auf eine Weise in Kontakt sind, sodass die Elemente unter Beibehaltung des Kontakts in Bezug aufeinander gleiten können.
1-6 zeigen einen beispielhaften Ausdrehkopf 10 gemäß einer nicht einschränkenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zur Durchführung von Präzisionsendbearbeitungsausdrehvorgängen an einem (nicht gezeigten) Werkstück, wenn der Ausdrehkopf 10 durch eine (nicht gezeigte) Werkzeugmaschine um eine mittlere Längsachse 12 gedreht wird. Auf 1 Bezug nehmend, enthält der Ausdrehkopf 10 einen Körper oder ein Gehäuse 14 mit im Wesentlichen zylindrischer Form, der bzw. das um die mittlere Längsachse 12 angeordnet ist. Das Gehäuse 14 enthält ein erstes Ende 16, das zur Kopplung mit der zuvor genannten Werkzeugmaschine (über ein beliebiges geeignetes Mittel) ausgeführt ist, und ein gegenüberliegendes, zweites Ende 18. Obgleich das Gehäuse 14 in der Darstellung eine im Wesentlichen zylindrische Form mit einem allgemein gleichförmigen Durchmesser aufweist, versteht es sich, dass es aus einer Anzahl von im Wesentlichen zylindrischen Teilen mit verschiedenem Durchmesser hergestellt sein kann, ohne von dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Ein selektiv über ein Magazin 22 mit einem beweglichen Abschnitt 19 gekoppelter Schneideinsatz 20 ist allgemein am oder nahe dem entgegengesetzten zweiten Ende 18 des Gehäuses 14 angeordnet.
Auf 1 und 3 Bezug nehmend, enthält die Ausdrehvorrichtung 10 weiter einen (keine Bezugszahl aufweisenden) Bewegungsübertragungsmechanismus, der ein drehbares Glied, wie zum Beispiel einen Ring 24 in der dargestellten Ausführungsform, aufweist, das so angebracht ist, dass es relativ zum Gehäuse 14 drehbar ist. Wie unten beschrieben, bewirkt eine Drehung des Rings 24 um ein vorbestimmtes Ausmaß eine entsprechende Bewegung des Magazins 22 in einer senkrecht zur Längsachse 12 des Gehäuses 14 verlaufenden Richtung, was zu einer radialen Verschiebung des Schneideinsatzes 20 um ein entsprechendes vorbestimmtes Ausmaß führt. Solch eine kontrollierte Bewegung wird durch die operative oder Wirkkopplung mehrerer Komponenten erreicht, wie unten ausführlich beschrieben. Bei der dargestellten beispielhaften Ausdrehvorrichtung 10 ist der drehbare Ring 24 des Bewegungsübertragungsmechanismus drehbar und außen mit einer Gradeinteilung versehen. Der Ring 24 ist so angeordnet, dass er im Allgemeinen koaxial zu dem Gehäuse 14 ist. Obgleich als ein um die Längsachse 12 angeordneter Ring 24 gezeigt, versteht es sich, dass der Ring 24 durch ein (nicht dargestelltes) drehbares Skalen-Glied (das zum Beispiel ohne Einschränkung um eine quer zur Längsachse 12 verlaufende Achse drehbar ist) oder ein anderes geeignetes Glied ersetzt werden könnte, ohne vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Auf die Querschnittsansicht aus 4 Bezug nehmend, ist eine (keine Bezugszahl aufweisende) nach innen gerichtete Fläche des Rings 24 mit einer Anzahl von (nicht im Einzelnen gezeigten) Gewinden bereitgestellt, sodass ein Gewindeabschnitt 28 gebildet wird, der im Allgemeinen als Innengewindeabschnitt innerhalb des Rings 24 ausgebildet ist, wobei eine Gewindesteigung im Wesentlichen parallel zur Längsachse 12 angeordnet ist. Weiterhin mit Bezug auf die Querschnittsansicht aus 4 ist der Gewindeabschnitt 28 des Rings 24 in zusammenwirkendem Eingriff mit entsprechenden Gewindeabschnitten 30, die an radial nach außen gerichteten Enden (nicht nummeriert) eines Mitnehmers 32 angeordnet sind. Der Mitnehmer 32 weist eine zentrale Öffnung 34 auf, durch die ein Hauptglied 36 angeordnet und starr damit gekoppelt ist. Entsprechend der Darstellung in den Querschnittsansichten aus 3-6 ist das Hauptglied 36 koaxial zur Längsachse 12 angeordnet, und insbesondere ist es innerhalb eines zentralen Durchgangs 38 angeordnet, der im Gehäuse 14 und um ein starr mit dem Gehäuse 14 gekoppeltes Hohlrohrglied 35 ausgebildet ist. Eine derartige Anordnung des Hauptglieds 36 innerhalb des zentralen Durchgangs 38 des Gehäuses 14 dient der Beschränkung der radialen Bewegung des Hauptglieds 36, ermöglicht aber die axiale Bewegung des Hauptglieds 36 entlang der Längsachse 12. Das Hohlrohrglied 35 stellt einen Durchgang für den Fluss von Kühlmittel oder einem anderen geeigneten Fluid bereit, damit es allgemein vom ersten Ende 16 zum entgegengesetzten zweiten Ende 18 des Gehäuses 14 gelangen kann. Obwohl in der Darstellung ein Mitnehmer 32 gezeigt ist, können selbstverständlich mehrere (d. h. zwei oder mehr) Mitnehmer 32 eingesetzt werden, ohne vom Schutzumfang dieser Erfindung abzuweichen.
Das Hauptglied 36 ist allgemein von zylindrischer Form, kann aber einen variablen Radius aufweisen, wie z. B. in der beispielhaften Ausführungsform in den Figuren dargestellt. Entsprechend der Darstellung in 3 weist das Hauptglied 36 einen linearen Abschnitt 36A und einen Winkelabschnitt 36B auf, der näher am zweiten Ende 18 des Gehäuses 14 angeordnet ist. Der Winkelabschnitt 36B gelangt gleitbar in Eingriff mit einem Winkeldurchgang 64, der in einer Querstange 66 ausgebildet ist, die wiederum innerhalb einer Querbohrung 68, die generell an einem oder um ein zweites Ende 18 durch das Gehäuse 14 verläuft, in gleitendem Eingriff damit ausgebildet ist. Der Winkelabschnitt 36B und der Winkeldurchgang 64 haben vorzugsweise eine im Allgemeinen zylindrische Form, wie z. B. in der wiedergegebenen Ausführungsform gezeigt; es können jedoch andere Formen verwendet werden, ohne vom Schutzumfang dieser Erfindung abzuweichen. Der bewegliche Abschnitt 19, an den das Magazin 22 und der Schneideinsatz entsprechend der vorstehenden Beschreibung selektiv gekoppelt sind, ist an einem Ende der Querstange 66 bereitgestellt, sodass der Schneideinsatz 20 bei der Bewegung der Querstange 66 in Verbindung mit der axialen Bewegung des Hauptglieds 36 entlang der Längsachse 12 in Bezug auf die Längsachse 12 radial verfährt.
Um ein statisches Gleichgewicht der Ausdrehvorrichtung 10 aufrechtzuerhalten, ist im Gehäuse 14 eine Auswuchtmasse 50 bereitgestellt. Entsprechend der Darstellung in 3-6 ist die Auswuchtmasse 50 im Allgemeinen von zylindrischer Form, und sie weist eine um einen Abschnitt 54 des Hauptglieds 36 angeordnete zentrale Bohrung 52 auf. Die zentrale Bohrung 52 ist in Bezug auf den Abschnitt 54 so dimensioniert, dass die Auswuchtmasse 50 in Bezug auf das Hauptglied 36 radial beweglich ist (d. h. nach oben und unten in 3 und 5 und senkrecht zur Längsachse 12). Die Auswuchtmasse 50 ist jedoch axial in Bezug auf das Hauptglied 36 durch Unterlegscheiben 56 oder andere geeignete Strukturen eingeschränkt, sodass die Auswuchtmasse 50 gemeinsam mit dem Hauptglied 36 innerhalb des Gehäuses 14 verfährt.
Entsprechend der Darstellung in 4-6 weist die Auswuchtmasse 50 ein Paar externe Rillen 60 auf, die einander entgegengesetzt an der externen Fläche 61 der Auswuchtmasse 50 angeordnet sind und die gleitbar und zusammenwirkend durch vom Gehäuse 12 nach innen verlaufende Ausrichtungsstifte 62 in Eingriff genommen werden. Entsprechend der Darstellung in der teilweisen Querschnittsansicht aus 5, wobei die Auswuchtmasse 50 nicht im Querschnitt dargestellt ist, ist jede Rille 60 bei Betrachtung entlang des Stifts 62 (in 5 mit gestrichelter Linie dargestellt) in einem Winkel θ in Bezug auf die Längsachse 12 angeordnet. Jeder der Ausrichtungsstifte 62 interagiert gleitend mit einer entsprechenden Rille 60 in der Auswuchtmasse 50, sodass, wenn die Auswuchtmasse 50 mit dem Hauptglied 36 (an das die Auswuchtmasse 50 axial gebunden ist) axial entlang der Längsachse 12 verfährt, die Auswuchtmasse 50 in eine Richtung quer zur Längsachse 12 entsprechend der Vorgabe durch die Rille 60 verfährt. Das bedeutet mit Bezug auf die in 5 gezeigte Anordnung, dass, wenn das Hauptglied 36 nach rechts verfahren wird (d. h. in Richtung auf das zweite Ende 18 des Gehäuses 14), die Auswuchtmasse 50 allgemein nach unten und nach rechts verfahren wird. Alternativ dazu wird, wenn das Hauptglied 36 nach links (d. h. in Richtung auf ein erstes Ende 16 des Gehäuses 14) verfahren wird, die Auswuchtmasse 50 nach oben und nach links verfahren.
Um das statische Gleichgewicht der Ausdrehvorrichtung 10 aufrechtzuerhalten, sind die genaue Größe und die erforderliche radiale Bewegung der Auswuchtmasse 50 abhängig vom Ausmaß des Ungleichgewichts (Produkt des Betrags der verschobenen Masse multipliziert mit der Verschiebung dieser Masse), das durch die radiale Bewegung der Querstange 66 und der verbundenen Komponenten 22 und 20 verursacht wird. Es versteht sich, dass das Aufrechterhalten des statischen Gleichgewichts bei einer Ausdrehvorrichtung 10 primäre Bedeutung hat, während das dynamische Gleichgewicht einer derartigen Einrichtung wegen der relativ geringen Länge der Ausdrehvorrichtung 10 und der Steifigkeit des Gehäuses 14 weniger relevant ist.
Um den durch die Auswuchtmasse 50 belegten Platz zu minimieren, ist die Auswuchtmasse 50 vorzugsweise aus einem hochdichten Material, wie beispielsweise und ohne diesbezügliche Einschränkung einer Wolframlegierung, hergestellt, obwohl andere geeignete Materialien verwendet werden können, ohne vom Schutzumfang dieser Erfindung abzuweichen. Die Auswuchtmasse 50 ist so berechnet, dass das gleiche Ungleichgewicht (in eine entgegengesetzte Richtung gerichtet) erzeug wird wie die Querstange 66, die Kassette 22 und der Einsatz 20 (einschließlich Schrauben). Das Produkt der Auswuchtmasse und ihrer Verschiebung muss gleich dem Produkt der Summierung der Massen 66, 22, 20 und ihrer radialen Verschiebung sein. Es ist ersichtlich, dass der Winkel θ der Rillen 60 (der die radiale Bewegung der Auswuchtmasse 50 verursacht) nicht gleich dem Winkel (nicht nummeriert) des Winkelabschnitts 36B des Hauptglieds 36 sein muss. Eine kleinere (oder weniger dichte) Auswuchtmasse kann verwendet werden, falls der Winkel θ der Rillen 60 größer ist (und somit pro axiale Bewegung des Hauptglieds 36 eine größere radiale Bewegung der Auswuchtmasse 50 bewirkt). Dagegen kann eine größere (oder dichtere) Masse erforderlich sein, wenn der Winkel θ der Rillen 60 weniger steil ist.
Nach somit erfolgter Beschreibung der grundlegenden Komponenten des Bewegungsübertragungsmechanismus des Ausdrehkopfs 10 erfolgt nun eine Übersicht über seine Funktionsweise.
Zur Erzeugung einer gewünschten radialen Bewegung des Schneideinsatzes 20 in Bezug auf den Ausdrehkopf 10 dreht ein Bediener einfach den Ring 24 um ein gewünschtes Ausmaß in Bezug auf das Gehäuse 14 gemäß der auf dem Ring 24 angeordneten Gradeinteilung. Bei Drehung des Rings 24 interagiert der Gewindeabschnitt 28 auf seiner Innenfläche mit den entsprechenden Gewindeabschnitten 30 des/der Mitnehmer(s) 32, wodurch bewirkt wird, dass der/die Mitnehmer 32 zusammen mit dem starr daran gekoppelten Hauptglied 36 entlang der Achse 12 in Abhängigkeit von der Richtung, in die der Ring 24 gedreht wird, (sowie von der Gewinderichtung der entsprechenden Gewindeabschnitte 28 und 30) entweder in Richtung auf ein erstes Ende 16 oder in Richtung auf ein zweites Ende 18 des Gehäuses 14 verfahren.
Das Hauptglied 36 wird somit veranlasst, axial entlang der Längsachse 12 zu verfahren. Entsprechend der vorstehenden Erörterung bewirkt die Interaktion zwischen den abgewinkelten Rillen 60 der Auswuchtmasse 50 und den Ausrichtungsstiften 62 beim Verfahren des Hauptglieds 36 in Richtung auf das zweite Ende 18 des Gehäuses 14, dass die Auswuchtmasse 50 zusätzlich zur axialen Verschiebung in Richtung auf das zweite Ende 18 radial in eine erste Richtung D₁ (5) in Bezug auf das Gehäuse 14 (und somit die Längsachse 12) verschoben wird, die bezüglich der Querschnittsansicht entsprechend der Ausrichtung in 5 nach unten gerichtet ist. Dies bedeutet, dass eine derartige Anordnung die Auswuchtmasse 50 auf eine Bewegung nur entlang einer Achse (nicht dargestellt) beschränkt, die schräg zur zentralen Längsachse 12 ausgerichtet ist.
Gleichzeitig mit der Interaktion der Rillen 60 der Auswuchtmasse 50 und der Ausrichtungsstifte 62 des Gehäuses 14 beim Verfahren des Hauptglieds 36 entlang der Längsachse 12, interagieren der Winkelabschnitt 36B des Hauptglieds 36 und der Winkeldurchgang 64 der Querstange 66 auf eine Weise, die bewirkt, dass die Querstange 66 und damit die Kassette 22 und der Schneideinsatz 20, die daran gekoppelt sind, radial in eine zweite Richtung D₂ (5) in Bezug auf das Gehäuse 14 (und damit die Längsachse 12) verschoben werden, die mit Bezug auf die Querschnittsansicht entsprechend der Ausrichtung in 5 nach oben gerichtet ist und die insbesondere zur Richtung D₁ (5) entgegengesetzt ist, in die die Auswuchtmasse 50 gleichzeitig bewegt wird.
Alternativ führt das Verfahren des Hauptglieds 36 über derartige Interaktionen in Richtung auf das erste Ende 16 des Gehäuses 14 (bewirkt durch die Drehung des Rings 24 in die bezogen auf das vorstehende Beispiel entgegengesetzte Richtung) dazu, dass die Auswuchtmasse 50 in eine entgegengesetzte Richtung D₁ (wie auch in Richtung auf das erste Ende 16) verfahren wird, während der Schneideinsatz 20 nach innen (D₂ entgegengesetzt) in Richtung auf die Längsachse 12 verfahren wird.
Es versteht sich, dass durch solch eine Anordnung des Bewegungsübertragungsmechanismus jegliche Änderung des Gesamtgleichgewichts des Ausdrehwerkzeugs 10, die sich aus einer radialen Bewegung des Schneideinsatzes 20 und zusammenhängender Komponenten ergibt, durch die Bewegung der Auswuchtmasse 50 in die entgegengesetzte Richtung automatisch ausgeglichen wird.
Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, dass Ausführungsformen dieser Erfindung im Vergleich zu den derzeit verfügbaren Lösungen für Ausdrehwerkzeuge überlegene Auswuchtlösungen bereitstellen. Zu diesen Verbesserungen zählen eine verringerte Anzahl komplexer Teile, weniger Komplikationen, die sich aus Ausrichtungsfehlern von Teilen ergeben, und geringere Herstellungskosten sowohl wegen der geringeren Komplexität von Teilen als auch durch die Verringerung der Gesamtzahl erforderlicher Teile.
Obgleich bestimmte Ausführungsformen der Erfindung ausführlich beschrieben worden sind, versteht es sich für den Fachmann, dass verschiedene Modifikationen und Alternativen an diesen Details angesichts der Gesamtlehren der Offenbarung entwickelt werden könnten. Demgemäß sollen die hier offenbarten bestimmten Anordnungen nur der Veranschaulichung und nicht der Einschränkung des Schutzbereiches der Erfindung dienen, der durch den vollen Umfang der beigefügten Ansprüche und sämtlicher Äquivalente davon definiert werden soll.
In den Ansprüchen sind etwaige Bezugszeichen in Klammern nicht als Einschränkung des Anspruchs auszulegen. Das Wort „umfassen“ oder „enthalten“ schließt nicht das Vorliegen von Elementen oder Schritten aus, die nicht in einem Anspruch aufgeführt sind. In einem Vorrichtungsanspruch, der mehrere Mittel aufzählt, können mehrere dieser Mittel durch ein und dasselbe Geräteteil ausgestaltet werden. Das Wort „ein/e“ vor einem Element schließt nicht das Vorliegen von mehreren solcher Elemente aus. In einem Vorrichtungsanspruch, der mehrere Mittel aufzählt, können mehrere dieser Mittel durch ein und dasselbe Geräteteil ausgestaltet werden. Allein die Tatsache, dass gewisse Elemente in voneinander verschiedenen abhängigen Ansprüchen erwähnt werden, bedeutet nicht, dass diese Elemente nicht in Kombination verwendet werden können.

Claims

Ausdrehkopf (10), Folgendes umfassend: ein Gehäuse (14), angeordnet um eine mittlere Längsachse (12), wobei das Gehäuse (14) ein erstes Ende (16), das eingerichtet ist, um mit einer Werkzeugmaschine gekoppelt zu werden, und ein entgegengesetztes zweites Ende (18) aufweist, wobei das entgegengesetzte zweite Ende (18) einen beweglichen Abschnitt (19) aufweist, der so strukturiert ist, dass er einen selektiv daran gekoppelten Schneideinsatz (20) aufweist; und einen Bewegungsübertragungsmechanismus, angeordnet an und/oder in dem Gehäuse (14), wobei der Bewegungsübertragungsmechanismus Folgendes umfasst: ein drehbares Glied (24), das so angebracht ist, dass es relativ zum Gehäuse (14) drehbar ist; eine Auswuchtmasse (50), aufweisend ein Paar einander entgegengesetzter Rillen (60), die in einer Außenfläche (61) davon definiert sind und die jeweils zusammenwirkend durch einen entsprechenden Ausrichtungsstift (62), der vom Gehäuse (14) nach innen verläuft, in Eingriff genommen werden; und ein Hauptglied (36), angeordnet im Gehäuse (14), wobei das Hauptglied (36) entlang der Längsachse (12) beweglich und mit dem drehbaren Glied (24), der Auswuchtmasse (50) und dem beweglichen Abschnitt (19) betriebsfähig gekoppelt ist, wobei eine Drehung des drehbaren Glieds (24) um ein vorbestimmtes Ausmaß eine Bewegung des bewegbaren Abschnitts (19) um eine entsprechende erste vorbestimmte Distanz in einer ersten radialen Richtung in Bezug auf die Längsachse (12) und eine Bewegung der Auswuchtmasse (50) um eine entsprechende zweite vorbestimmte Distanz in einer zweiten radialen Richtung, die der ersten radialen Richtung entgegengesetzt ist, zusammen mit einer axialen Verschiebung der Auswuchtmasse (50) in Richtung auf das erste Ende oder das zweite Ende des Gehäuses (14) bewirkt.
Ausdrehkopf (10) nach Anspruch 1, wobei jede der entgegengesetzten Rillen (60) in einem Winkel (θ) in Bezug auf die mittlere Längsachse (12) angeordnet ist.
Ausdrehkopf (10) nach Anspruch 1, wobei das Hauptglied (36) über einen Mitnehmer (32), der das drehbare Glied (24) in Eingriff nimmt, mit dem drehbaren Glied (24) wirkgekoppelt ist.
Ausdrehkopf (10) nach Anspruch 3, wobei das drehbare Glied (24) einen Ring (24) umfasst, der eine Innenfläche mit einem Gewindeabschnitt (28) aufweist, der einen Gewindeabschnitt (30) am Mitnehmer (32) zusammenwirkend in Eingriff nimmt.
Ausdrehkopf (10) nach Anspruch 3, wobei das drehbare Glied (24) einen Ring (24) umfasst, der eine Innenfläche mit einem Gewindeabschnitt (28) aufweist, der einen ersten, an einem ersten Ende des Mitnehmers (32) angeordneten Gewindeabschnitt (30) und einen zweiten, an einem entgegengesetzten Ende des Mitnehmers (32) angeordneten Gewindeabschnitt (30) zusammenwirkend in Eingriff nimmt.
Ausdrehkopf (10) nach Anspruch 1, wobei das Hauptglied (36) um ein mit dem Gehäuse (14) starr gekoppeltes Hohlrohrglied (35) angeordnet ist, wobei das Hohlrohrglied (35) strukturiert ist, um den Kühlmittelfluss vom ersten Ende zum zweiten Ende des Gehäuses (14) bereitzustellen.
Ausdrehkopf (10) nach Anspruch 1, wobei die Auswuchtmasse (50) auf die Bewegung nur entlang einer schräg zur mittleren Längsachse (12) ausgerichteten Achse beschränkt ist.
Ausdrehkopf (10) nach Anspruch 7, wobei jede der einander gegenüberliegenden Rillen (60) in einem Winkel (θ) in Bezug auf die mittlere Längsachse (12) angeordnet ist und wobei die Achse in dem Winkel (θ) in Bezug auf die mittlere Längsachse (12) schräg ausgerichtet ist.
Ausdrehkopf (10) nach Anspruch 1, wobei die Hauptwelle weiter einen linearen Abschnitt (36A) und einen Winkelabschnitt (36B)umfasst, wobei der Winkelabschnitt (36B) einen in einer Querstange (66) ausgebildeten abgewinkelten Durchgang (64) verschiebbar in Eingriff nimmt, wobei der bewegliche Abschnitt (19), an dem der Schneideinsatz für die Kopplung strukturiert ist, an einem Ende der Querstange (66) angeordnet ist.
Ausdrehkopf (10), aufweisend einen Bewegungsübertragungsmechanismus zum selektiven Bewegen eines Schneideinsatzes (20) um ein gewünschtes Ausmaß, wobei der Bewegungsübertragungsmechanismus Folgendes umfasst: Mittel zum selektiven radialen Verschieben des Schneideinsatzes (20) um das gewünschte Ausmaß in einer ersten Richtung; und ein Mittel zum selektiven radialen Verschieben einer Auswuchtmasse (50) in einer zweiten Richtung entgegengesetzt zur ersten Richtung, wobei die Auswuchtmasse (50) auch axial verschoben wird, wobei das Verschieben der Auswuchtmasse (50) in der zweiten Richtung dem Verschieben des Schneideinsatzes (20) in der ersten Richtung effektiv entgegenwirkt, so dass das Drehgleichgewicht des Ausdrehkopfs (10) automatisch aufrechterhalten wird.
Ausdrehkopf (10) nach Anspruch 10, wobei das radiale Verschieben des Schneideinsatzes (20) und das radiale Verschieben der Auswuchtmasse (50) durch den Bewegungsübertragungsmechanismus gleichzeitig durchgeführt werden.
Ausdrehkopf (10) nach Anspruch 10, wobei der Bewegungsübertragungsmechanismus in oder an einem Gehäuse (14) angeordnet ist und wobei der Bewegungsübertragungsmechanismus ein drehbares Glied (24) umfasst, das zur Drehung um ein vorbestimmtes Ausmaß zur Bewirkung der Bewegung des Schneideinsatzes (20) um das gewünschte Ausmaß ausgeführt ist.