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Werkzeugfutter zum Halten des Bohrers, insbesondere für schwere Bohrwerksarbeiten
Die Erfindung bezieht sich auf ein Werkzeugfutter für Bohrer, insbesondere für schwere
Bohrwerksarbeiten, dessen Werkzeughalter sowohl frei nach allen Richtungen pendeln
als auch achsparallele Verschiebungen ausführen kann. Bei einem solchen Werkzeugfutter
sind vielfach zur Übertragung des Drehmomentes vom Futterkörper auf den beweglichen
Werkzeughalter Kugelreihen vorgesehen:, die in Rillen zweier Kreuzscheiben angeordnet
sind.
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Die bekannten. vorgenannten Futter lassen eine Versetzung der Achse
des z. B. unmittelbar den Bohrer aufnehmenden. Werkzeughalters gegenüber der Achse
des Halterstückes zu, wobei der Werkzeughalter trotzdem inUmfangsrich.tung spielfrei
mit dem Halterstück bzw. mit dem daran anschließenden Futterkörper gekuppelt ist.
Außerdem sind Werkzeugfutter bekannt, die auch eine selbsteinstellende Pendelbewegung
und achsparallele Verschiebung durch kreuzweise angeordnete Kugelpaare ausführen
können und deren. Rollbahnen in einem Teil des Futterkörpers bzw. des Werkzeughalters
in einem gekröpften Zwischenring liegen. Diese sind jedoch schwierig herzustellen..
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Die Erfindung bezweckt, eine Verminderung der Anzahl der Kugellager
und eine Vereinfachung der Herstellung des Werkzeugfutters, die sich schon durch
die Verminderung der Anzahl der Kugellager ergeben kann, zu erreichen. Bei der Verwendung;
einer geringen Anzahl von Kugellagern ergibt sich auch eine Verminderung der Reibungsverluste,
was von Vorteil ist, insbesondere weil Kugellager immer schmutzanfällig sind und
bei einer Verschmutzung die Reihungsverluste größer werden.
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Der Erfindung liegt außerdem die Aufgabe zugrunde, eine derartige
Halterung des Werkzeughalters am Ha.lterstück zu finden, daß der Werkzeughalter
nicht nur wie bei bekannten Futtern spielfrei gegenüber Zugkräften am Halterstück
und am Futterkörper befestigt und gegenüber diesem axial versetzbar ist, sondern,
daß der Werkzeughalter auch noch in üblicher Weise geringe Winkelbewegungen gegenüber
dem Halterstück und dem Futterkörper ausführen kann.
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Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß die beiden Kreuzscheiben
konzentrisch in einer Ebene angeordnet sind und mindestens die eine ringförmige
Kreuzscheibe die bewegliche Antriebsverbindung zwischen dem F'utterkärper und dem
Werkzeughalter herstellt, während die axiale Halterung des letzteren mittels zweier
U-förmiger, mit den Innenseiten ihrer Bodenteile zueinander gerichteterProfilstückeerfolgt,
von denen das eine mit dem Werkzeughalter und das andere mit dem Futterkörper verbunden
ist und zwischen deren Böden die innere Kreuzscheibe liegt. Durch diese Ausbildung
kann das Futter als Universalgelenk wirken und der Werkzeughalter gegenüber dem
Halterstück bzw. dem Futterkörper außer der axialen Versetzung auch noch eine allseitige,
vorzugsweise in. kleinen Grenzen gehaltene Winkelbewegung ausführen. Damit ist die
gewünschte Möglichkeit der Schrägstellung des Werkzeughalters gegenüber dem Halterstück-bei
einer zuverlässigen spielfreien Halterung desselben gegenüber Zug am Halterstück
in vorteilhafter Weise gegeben.
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Hinsichtlich der vereinfachten Ausführung durch die Verwendung von
nur zwei gekreuzten Kugelreihen fällt gegenüber der zuletzt erwähnten bekannten
Ausführung bei der erfindungsgemäßen Ausführung besonders die einfache Gestalt der
beiden Kreuzscheiben auf, die lediglich aus planparallelen Platten herausgeschnitten
und mit Rillen für die Kugellagerung versehen sind. Bei der bekannten Ausführung
ist dagegen ein gekröpfter Zwischenring notwendig, und der mit der Laufbahn versehene
Flanschring des Werkzeughalters muß quer und längs zur Futterachse gebogen ausgeführt
werden. Die Herstellung derartiger Teile mit räumlich @ekrümmten Oberflächen ist
sehr schwierig, und durch Ungenauigkeiten bei der Herstellung ist nicht Gewähr für
das einwandfreie Funktionieren des Werkzeugfutters gegeben. DerUntergchied der erfindungsgemäßen
Ausführung gegenüber der bekannten Ausführung besteht außerdem noch: darin, daß
die beiden Kreuzscheiben in einer Ebene angeordnet sind, während die sich, kreuzenden
Kugelreihen sich nicht in einer Ebene befinden. Auch durch diese übereinanderliegende
Anordnung der beiden Kugelreihen wird eine leichtere Verschwenkbarkeit des Werzeughalters
gegenüber dem Futterkörper ermöglicht.
Ein bedeutender Vorzug des
Erfindungsgegenstandes besteht schließlich noch darin, daß trotz des sehr einfachen
Ausbaues und der einfachen Herstellungsweise mit dem erfindungsgemäßen Futter auch
axiale Zugkräfte vom Halterstück und Futterkörper spielfrei auf den Werkzeughalter
übertragen werden können. So werden die Druckkräfte vom Futterkörper auf den Werlczeughal.ter
durch die äußere ringförmige Kreuzscheibe übertragen, während zur Übermittlung der
Zugkräfte vom Futterkörper zum Werkzeughalter die in die Mitte zwischen den beiden
U-Profilen angeordnete kreisförmige Kreuzscheibe dient.
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Eine, besonders zweckmäßige konstruktive Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Futters besteht darin, daß die U-Profilstücke, deren. Schenkel einen gemeinsamen
Zylindermantel bilden, derart ineinandergesteckt sind, daß die Schenkel des einen
U-Profilstückes den Boden des anderen U-Profilstückes seitlich einschließen und
noch ein Stück überragen, wobei die Verbindung des einenU-Profilstückes mit dem
Futterkörper und jene des anderen U-Profilstückes mit dem Werkzeughalter lösbar,
z. B. verschraubba.r ist. Die beiden Kreuzscheiben weisen dabei innerhalb der gemeinsamen
Ebene gegenüber den beiden U-Profilstücken ein zur Herbeiführung der Versetzung
bzw. Ahwinklung des Werkzeughalters gegenüber dem Halterstück ausreichendes Spiel
auf.
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Die Erfindung ist an Hand der Beschreibung näher erläutert und in
einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht. Es zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt durch:
das Futter (Teile desselben sind in Ansicht dargestellt), Fig. 2 den Futterkörper
in einem Längsschnitt, Fig. 3 die äußere Kreuzscheibe in einem Ouerschnitt (gegenüber
Fig. 1 um 90° gedreht), Fig.4 ein Profilstück in einem Längsschnitt nach der Linie
IV-IV der Fig. 1, Fig. 5 eine Ansicht des Profilstückes in Richtung des Pfeiles
V der Fig. 4, Fig. 6 die innere Kreuzscheibe in einer Draufsicht. Das dem Ausführungsbeispiel
entsprechende Futter zur Halterung des Bohrers besteht im wesentlichen ans einem
in einem (nicht dargestellten) Bohrwerk starr und unverdrehbar gelagerten Halterstück
1, einer als Ringscheibe 2 ausgebildeten äußeren Kreuzscheibe und einer inneren
Kreuzscheibe 3 sowie aus einem durch die Kreuzscheiben mit dem Halterstück 1 gekuppelten
Werkzeughalter 4 für einem üblichen (nicht besonders dargestellten) Bohrer od. dgl.
Diese Teile des Futters sind von einem zylindrischen Gehäuse 5 umschlossen, das
mit dem Halterstück 1 bzw. mit dem Futterkörper 9 fest verbunden ist.
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Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist die zweite Kreuzscheibe 3 innerhalb
der Ringscheibe 2 angeordnet, und beide Kreuzscheiben sind, wie. insbesondere aus
den Fig. 3 und 6 h@ervoirgeht, beiderseits mit je einer Rinne 6, 6' bzw. 7, 7' versehen.,
wobei jeweils die einerseits einer Scheibe befindliche Rinne 6 bzw. 7 senkrecht
zur zugehörigen auf der anderen Seite dieser Scheibe befindlichen Rinne 6' bzw.
7' angeordnet ist. In den verschiedenem Rinnen sind Kugeln :8 gelagert, die auch
in Rinnen anderer Teile des Futters geführt sind, wie nachstehend näher erläutert
ist.
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Wie aus Fig. 1 weiterhin hervorgeht, befindet sich die Ringscheibe
2 zwischen dem Futterkörper 9 am Halterstück 1 und einem Flansch 10 am Werkzeughalte,r
4, wobei beide Teile 9 und 10 ähnliche Rinnen 11 bzw. 12 aufweisen, die in der gleichen
Richtung wie, die Rinnen 6 bzw. 6' der Ringschreibe 2 liegen. Sie dienen zur Aufnahme
der in den Rinnen 6, 6' ge. lagerten Kugeln 8, durch welche somit die axiale Druckabstützung
des Werkzeughalters 4 gegenüber dem Halterstück 1 und außerdem die Übertragung des
Drehmomentes vom Halterstück 1 und dem Futterkörper 9 auf den Werkzeughalter 4 erfolgt.
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Die mittlere Kreuzscheibe- 3 ist über die in ihrer Rinne 7 gelagerten
Kugeln 8 an einem mit dem Werkzeughalter 4 fest verbundenen U-Profilstück 13 abgestützt.
Auch die in der gegenüberliegenden Rinne 7' der Kreuzscheibe 3 befindlichen Kugeln
8 stützen sich gegen ein ganz ähnliches U-Pro.filstück 14 ab, das seinerseits am
Futterkörper 9 befestigt ist, wobei beide U-Profilstücke 13 und 14 ebenfalls ganz
ähnliche Rinnen 15 bzw. 16 zur Führung der Kugeln 8 aufweisen. Die beiden U-Profilstücke
13 und 14 sind somit unter Einschluß der inneren zylindrischen Kreuzscheibe 3 derart
incinandergesteckt, daß jeweils die freien Schenkel 17, 17' bzw. 18, 18' des einen
Profilstückes 13 bzw. 14 den Mittelteil des anderen Profilstückes 14 bzw. 13 seitlich
einschließen und noch ein Stück überragen, wobei d'ie freien Schenkel
17,17'
des einen Profilstückes 13 mit dem Werkzeughalter 4 und die freien
Schenkel 18,18' des anderen Profilstückes 14 mit dem Futterkörper 9 starr,
jedoch lösbar verbunden sind. Im einzelnen ist das U-Profilstück 13 in eine axiale
Ausdrehung 19 des Werkzeughalters 4 mittels einer Paßfeder 20 unverdrehbar eingesetzt
und mittels einer von der Innenseite des Werkzeughalters 4 aus in seine freien Schenkel
17; 17' eingeschraubten Schraube 21 an dem Werkzeughalter 4 festgehalten, während
das U-Profilstück 14 mittels eines an seinen freien Schenkeln 18, 18' befindlichen
Außengewindes 22 (Fig. 4) in eine entsprechende Gewindebohrung 23 des Futterkörpers
9 eingeschraubt ist, die von der Seite der Kreuzscheiben. her axial in das Halterstück
führt. Damit die freien Schenkel 18, 18' des U-Profilstückes 14 beim Einschrauben
in die Gec@-indebohrung 23 nicht nach innen federnd nachgeben können, ist zwischen
den beiden Enden der freien Schenkel 18, 18' noch eine flache Distanzscheibe 24
eingefügt.
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Aus Fig. 1 geht weiterhin hervor, daß sowohl die innere Kreuzscheibe
3 als auch die äußere Ringscheibe 2 gegenüber den gemeinsame Teile eines Zylindermantels
bildenden freien Schenkeln 17, 17' bzw. 18, 18' (Fig. 4 und 5) der beiden U-Profilstücke
13 bzw. 14 ein solches Spiel in radialer Richtung des Futters aufweisen, daß der
Werkzeughalter 4 gegenüber dem Halterstück 1 ohne weiteres jeweils in Rich tung
einer Kugelreihe um einen kleinen Betrag axial versetzbar ist. Diese axiale Versetzung
wird weiterhin dadurch ermöglicht, daß das zylindrische Gehäuse 5 sowohl die Kreuzringscheibe
2 als auch dem Flansch 10 des `@Terkzeughalters 4 mit einem ausreichenden Spiel
umgibt. Das zylindrische Gehäuse 5 überragt dabei mit seinem freien Ende auch noch
den Flansch 10 des Werkzeughalters 4 und ist an seinem freien Ende gegenüber dem
Werkzeughalter 4 mittels eines Rad.ialdichtringes 25 abgedichtet, der sich, auf
der den Kugeln 8 gegenüberliegenden Seite des Flansches 10 befindet und in axialer
Richtung gegenüber dem Flansch ebenfalls noch ein deutliches Spiel aufweist. Der
Werkzeughalter 4 und auch das U-Prafilstück 13 weisen je eine radiale Bohrung 26
bzw. 27 auf, welche mittels eines am äußeren Ende der Boh rung 26 des Werkzeughalters
4 befindlichen Schmiernippels 28 zur Schmierung der verschiedenen Kugellagerungen
dienen. Schließlich sind sowohl im Futterkörper 9 als auch im Werkzeughalter 4 radial
noch je
eine Sicherungsschraube29 bzw. 30 vorgesehen" die eine Lockerung
der beiden Schraubenverbindungen des Futters verhindern und von denen die Schraube
29 in Fig. 1 um 90° versetzt dargestellt ist.
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Für die richtige Funktion des beschriebenen Futters ist wesentlich,
daß das U-Profilstück 14 gerade so, weit in den Futterkörper 9 eingeschraubt wird,
daß sich die beiden gekreuzt gegenüberliegenden und innerhalb, der beiden U-Profilstücke
beiderseits der inneren Kreuzscheibe befindlichen Kugelreihen bei einer achsparallelen
oder axial fluchtenden Lage des Werkzeughalters 4 zum Futterkörper 9 in einer gemeinsamen
Ebene befinden. Dabei sorgt die in eine Längsnut 31 des U-Profilstückes 14 (Fig.
4) eingreifende Sicherungsschraube 29 für eine einwand'f'reie Beibehaltung der richtigen
Stellung des U-Profilstückes 14 zum Halterstüek 1 bzw. zum Futterkörper 9. Ist diese
richtige Lage, wie in Fig. 1 dargestellt, herbeigeführt, so kann der Werkzeughalter
4 infolge der vorgenannten verschiedenen Spiele der einzelnen Teile zueinander nicht
nur parallel zur Achse des Halterstückes 1 um einen kleinen Betrag versetzt werden,
sondern es kann auch um die Achse jeder der beiden Kugelreihen um einen kleinen
Betrag geschwenkt werden.
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Für die Erfindung ist weiterhin wesentlich., daß der Werkzeughalter
4 gegenüber dem Halterstück 1 bzw. dem Futterkörper 9 nicht nur in Umfangsrichtung,
sondern auch, in axialer Richtung gegenüber Zug spielfrei gehalten ist. Diese Halterung
wird erfindungsgemäß durch die beiden U-Profilstücke 13 und, 14 erzielt. Eine Ausführung
der Erfindung unter Verwendung der Kugeln 8 bietet weiterhin den Vorteil, daß die
Kugeln 8 in den mit ihren Seitenwänden, dem Kugelprofil teilweise angepaßten Rinnen
mit Linienberührung anliegen:, so, daß die Kugeln sowohl bei der Übertragung des
Drehmomentes als auch bei der Aufnahme in axialer Richtung des Futters wirkender
Drücke verhältnismäßig wenig belastet werden.
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Die Erfindung ist nicht an das gezeigte Ausführungsbeispiel gebunden.
Es ist z. B. denkbar, unter Weglassung der Kugeln die Abstützung der Kreuzscheiben
auf eine andere Weise, z. B. mittels anderer Wälzkörper, vorzunehmen oder auch eine
Umkehrung der Wirkungsweise derart vorzusehen, daß die, Druickabstiitzung des Werkzeughalters
gegenüber dem Halterstück bzw. dem Futterkärper über die mittlere Kreuzscheibe und
die, Halterung am Futterkörper gegenüber Zug über die äußere Ringscheibe erfolgt.
Der vorbeschriebenen und in dem Ausführungsbeispiel gezeigten Konstruktion wird
jedoch der Vorzug gegeben, da sie einen geringen Aufwand erfordert und im Betrieb
praktisch ohne Reibungsverluste wirksam ist.