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Schneidwerkzeug für drehendes Schneiden an der Rückseite eines Werkstücks
Die Erfindung betrifft Schneidwerkzeuge zur Verwendung in einer Werkzeugmaschine
zum drehenden Schneiden an der Rücksehe eines Werkstücks. Solche Schneidwerkzeuge
können z.B. zum Aussenken oder.Abfasen an der Rückseite benutzt werden und sind
so ausgebildet, daß sie durch eine Öffnung, beispielsweise eine Bohrung, hindurchtreten,
die vorher im Werkstück hergestellt worden ist.
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Schneidarbeiten an der Rückseite eines Werkstückes können dadurch
vorgenommen werden, daß eine Bohrstange durch die Öffnung im Werkstück geführt wird,
von Hand eine Schneidsptze
in die Stange eingesetzt wird und dann
der Schneidvorgang durchgeführt wird. Dies ist sehr unpraktisch, besonders, wenn
die Werkzeugmaschine für den selbsttätigen Betrieb gebaut ist, da es das zeitweilige
Abstellen des selbsttätigen Arbeitsablaufs erforderlich machen kann, um das Werkzeug
einzustellen und dieses später zu entfernen: Es ist daher ein Werkzeug erforderlich,
das in dem Sinne selbsttätig ist, als es mit Bezug auf das Werkstück eingestellt,.
betätigt und dann entfernt werden kann und zwar alles durch selbsttätige Fernsteuerung.
Es sind einige Arten von Werkzeugen zum Aussenken der Rück-Seite bekannt, die in
diesem Sinne selbsttätig sind. Bei die-
sen Arten schneidet die Schneidspitze
während sie mit Bezug auf einen Bohrkopf entweder linear oder durch eine exzentri-
sche
Drehung radial nach außen bewegt wird: Die Spitze nuß. einen Schaft haben, der
sich durch die öffnung erstreckt.,und der schlank genug ist, um diese Bewegung
zu ermlglichen. Der
Schaft darf daher nicht dicker als der Durchmesser
dar Off=
nung oder Bohrung abzüglich der erforderlichen, tzdiala
n'-Bewegung sein. Solche Werkzeuge sind nur für Flächen von.vergleichsweise
kleinem Durchmesser an derYRückseite vergleichs-
weise kurzer
Bohrungen geeignet.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Schneidwerkzeug
für drehen-.des Schneiden an der Rückseite eines Werkstücks
fit einem
Werkzeugkörper, der zum Hindurchführen durch eine Öffnung
m@
Werkstück ausreichend lang ist, einem Schneidzahn, der an .dem
einen Ende des Körpers um eine Querachse angelenkt ist, Mitteln zum Einspannen des
Werkzeugs in einer Werkzeugmaschine mit drehendem Antrieb am anderen Ende des Körpers,
und einem druckmittelbetätigbaren Betätigungsglied im Körper, das am Schneidzahn
angreift und zwischen einer ersten Stellung, in welcher der Schneidzahn in den Körper
zurückgezogen ist, und einer festen zweiten Stellung beweglich ist, in welcher das
Betätigungsglied den Schneidzahn seitlich vom Körper zum Schneiden des Werkstücks
abstehend hält. Gemäß einem bevorzugten Merkmal der Erfindung ist das Betätigungsglied
eines sich in der Längsrichtung erstreckende Stange mit einem ersten Schneidzahn-Angriffselement
für das Zusammenwirken mit einer Kurvenfläche des Schneidzahns, um diesen zwischen
seiner ersten und seiner zweiten Stellung zu bewegen, und einem zweiten Schneidzahn-Angriffselement,
welches so angeordnet ist, daß es am Schneidzahn in dessen zweiten Stellung angreift,
um Schneidkräfte zwischen dem Werkzeugkörper und dem Schneidzahn über die
Stange zu übertragen. Gemäß einem weiteren bevorzugten terkmal der Erfindung weist
der Schneidzahn eine sich verjüngende Seitenfläche auf und ist eine entsprechende
sich- verjüngende Fläche innerhalb des Körpers ausgebildet und so angeordnet, daß,
wenn sich der Schneidzahn in der zweiten Stellung befindet, dieser in der zweiten
Stellung durch die gegenseitige Anlage der sich verjüngenden Flächen aneinander
verkeilt ist:
Das Betätigungsglied ist vorzugsweise mit einem Kolben
gekurpelt,der zur Längsbewegung in einem Zylinder, welcher an dem dem Schneidzahn
abgekehrten Ende des Körpers angebracht ist, unter der Wirkung des Druckmittels
im Zylinder angeordnet ist.
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Vorzugsweise ist das Betätigungsglied unmittelbar am Kolben angebracht
und wenn das Betätigungsglied eine Stange' ist, in die sich in der. Längsrichtung
des Körpers erstreckt, ist sie vorzugsweise zur Achse des Kolbens versetzt. Erfindungsgemäße
Werkzeuge können in jeder Werkzeugmaschine verwendet werden, in welcher dem Werkzeug
ein Drehantrieb mitgeteilt und dieses gleichzeitig axial in einer beliebigen Lage,
z.B. horizontal oder vertikal, bewegt werden kann. Sie können leicht für einen selbsttätigen
Betrieb verwendet werden, in welchem Falle die Drehbewegung und die axiale Bewe-gung
zusammen mit geeigneten Anordnungen zur Regelung des Arbeitsmitteldruckes, der auf
die Betätigungseinrichtung wirksam wird, durch ein geeignetes selbsttätiges WeTkzeugsteuerungssystem,
z.B. ein numerisches Steuerungssystem, gesteuert werden. Erfindungsgemäße Werkzeuge
sind für verhältnismäßig,lange.Bohrungen geeignet und können zum Aussenken von der
Rückseite so gestaltet werden, daß sie auf einen Flächendurchmesser ar-
beiten,
der mehr als zweimal so groß wie der Durchmeser der
Bohrung ist,
unabhängig von der Länge der Bohrung.
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Nachfolgend werden erfindungsgemäße Schneidwerkzeuge beispielsweise
in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben und zwar zeigen:
Fig. 1 eine Ansicht, welche das Werkzeug in einer Werkzeugmaschine beim Zustellen
zu einem Werkstück darstellt; Fig. 2 das Werkzeug durch eine Bohrung im Werkstück
hindurchgeführt in Bereitschaft, zum Schneidangriff an diesem gebracht zu werden;
Fig. 3@das Werkzeug während eines Schneidvorgangs; Fig. 4 eine Ansicht teilweise
im Aufriß und teilweise im Schnitt des Werkzeugs gemäß einer bevorzugten Ausführungsform,
wobei der Schnitt im wesentlichen nach der Linie IV-IV in Fig. S und 6 geführt ist
und der Schneidzahn in das Werkzeugzurückgezogen ist, wie in Fig. 1 dargestellt;
Fig. S eine Außenansicht in der Richtung des Pfeils V in Fig. Fig. 6 eine Teilansicht
im Schnitt ,des unteren Teils des gleichen Werkzeugs ohne Schneidzahn, wobei der
Schnitt nach der Linie VI-VI in Fig. 4 geführt ist;
Fig. 7 eine
Ansicht im Schnitt nach der Linie VII-VII in Fig.6; Fifi. 8 eine Ansicht im Schnitt
nach der Linie VIII-VIII in Fig. 5; Fi. 9 eine der Fig. 4 entsprechende Teilansicht
im Schnitt, welche jedoch das gleiche Werkzeug mit dem Schneidzahn in der überstehenden
Stellung in Bereitschaft zum Schneiden darstellt; Fip.10 eine Ansicht im Schnitt
nach der Linie X-X in Fig. 69
welche jedoch den Schneidzahn in der gleichen
überstehenden Stellung wie in Fig. 9 darstellt und Fig.11 eine Teilansicht im Aufriß
und im Schnitt einer abgeänderten Ausführungsform des oberen Teils. des Werkzeugs.
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In Fig. 1 ist das zu beschreibende Werkzeug mit 10 bezeichnet und
zum Aussenken der Rückseite eines lferkstücks bestimmt und, im Kopf 11 einer Senkrechtbohrmaschine
eingespannt gezeigt: Das S@.erkstücL besteht in diesem Falle aus einer dicken flachen
Platte 12, in welche eine Öffnung 13 gebohrt worden ist und welche in der üblichen
Weise unterhalb des Kopfes 11 in dar Stellung angeordnet dargestellt ist, in welcher
die Platte sich beim Bohren der Uffnung 13 befand.
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Das ;@.erkzeug 10 wird nachfolgend näher beschrieben. besitzt
jedoch
im wesentlichen einen zylindrischen T:erkzeugkörper 14, dessen Durchmesser geringfügig
kleiner als derjenige der Bohrung 13 ist und der an seinen oberen Ende einen hydraulischen
Zylinder trügt, der innerhalb eines sich nicht drehenden Anschlußstückes 15 drehbar
angeordnet ist, welch letzteres über biegsame Leitungen 16, 17 mit einem umschaltbaren
Steuerungsventil 18 verbunden ist, welches am Maschinenkopf 11 angebracht ist. Das
Ventil 18 wird mit Druckluft über eine Leitung 19 von einer nicht gezeigten Druckluftquelle
beliefert. Der izerkzeugkörper 14 ist mit dem hydraulischen Zylinder drehbar. In
der :Fähe des unteren Endes des WerkzeugkMrpers 14 befindet sich ein zurückziehbarer
Schneidzahn 20, der in Fig. 2 und 3 in seine Arbeitsstellung ausgeschwenkt dargestellt
ist, jedoch in Fig. 1 zurückgezogen (und daher nicht sichtbar) ist: Das i'@erkzeug
ist so angeordnet, daß, wenn das Steuerungsventil 18 so betätigt wird, da3
Druckluft über die untere Leitun;; 17 in -den Zylinder gelangen kann, der Schneidzahn
20 in den Kerkzeugkörper zurückgezogen wird. Wenn der Schneidzahn in seine
ausgeschwenkte Stellung bewegt werden soll, wird das . .Ventil 18 so eingestellt,
daß der Zylinder über die obere Lei-tung 16 mit Druckluft beliefert wird.
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Im Betrieb wird das Werkzeug 10 durch die Bohrung 13 hindurch abwärts
bewegt, bis sieh der Schneidzahn 20 im Abstand von der Rückseite
des Werkstückes 12 befindet, worauf das Ventil 18 betätigt wird, um den Schneidtahn
20 in seine Arbeitsstellun
zu bewegen. Hierauf wird das Werkzeug
zur Drehung angetrieben und gleichzeitig langsam aufwärts bewegt, bis die Schneidkante
des Schneidzahns am t°:erkstäck anliegt. Die weitere,Drehung des Werkzeugs bei entsprechender
Aufwärtsbewegung hat zur Folge, daß der Schneidzahn an der Rückseite des Werkstücks
um die Bohrung 13 herum schneidet, wie in Fig. 3 dargestellt. Nach Beendigung dieses
"Aussenk"-Vorangs wird das Werkzeug abwärts bewegt, der Schneidzahn 20 zurückgezogen
und das Werkzeug durch die Bohrung 13,nach.oben herausgezogen.
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Das Werkzeug 10 selbst und die 'aittel, durch welche der Schneidzahn
20 in seine und aus seiner Arbeitsstellung bewegt und in dieser gehalten wird, werden
nachfolgend in Verbindung mit Fig. 4 bis 10 näher beschrieben.
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Nie sich aus Fig. 4 bis 7 ergibt, welche den Schneidzahn 20 in den
;'#'erkzeugkörper 14 zurückgezogen zeigen, wird der Werkzeugkörper 14 durch eine
zylindrische Stange gebildet, die in der .Jähe ihres unteren Endes mit einem Querschlitz
21 versehen ist, wobei der Schneidzahn 20 um einen Querstift 22 in den Schlitz 21
verschwenkt dargestellt ist. Der Schneidzahn 20 ist mit einem Kurvenschlitz 23 versehen,
in welchen ein Stift 24 eingreift, der an einer ebenen Fläche 25A absteht,
welche an einer zylindrischen Stange 25 ausgebildet sit. Die Stange 25 ist in ihrer
Längsrichtung in einer Bohrung 14A beweglich, die sich über den größten Teil der
Länge des Körpers 14 und parallel zu@dessen Achse, jedoch zu cbbser versetzt erstreckt.
Zur
Vereinfachung der Darstellung sind die Bohrung 14A und die Stange 25 nach einer
diametralen Ebene geschnitten gezeigt, obwohl sie tatsächlich, wei sich aus en anderen
Figuren ergibt, versetzt sind.
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Das obere Ende der Stange 25 ist an einem Kolben 26 in einem Zylinder
27 befestigt, welch letzterer an seinem einen Ende gegen einen Flansch 14B anliegt,
der am Ende des Werkzeugkörpers 14 ausgebildet ist. Das andere Ende des Zylinders
27. ist offen und weist einen Umfangsflansch 27A auf, der innerhalb einer
hohlen zylindrischen Verlängerung 28 eines herkömmlichen Werkzeugschaftes 29 sitzt,
durch welchen das Werkzeug 10 in eine Werkzeugmaschine eingespannt werden kann.
Der Plansch 27A trennt den Raum 30 innerhalb der Verlängerung 28, der mit dem Inneren
des Zylinders 27 in Verbindung steht, von einem Ringraum. 31, der sich ebenfalls
innerhalb der Verlängerung 28 befindet, jedoch den Zylinder 27 umgbit. Das Anschlußstück
15 besteht aus einem zylindrischen Teil, der gleichachsig zwischen zwei festen Endringen
32 Zur gleichachsigen Drehung um die Verlängerung 28 eingeschlossen ist. Der obere
Endring 32 ist um die Verlängerung 28 herum durch einen Sprengring.33 festgestellt.
Der untere Endring 32 ist zwischen dem Anschlußstück 15 und einem gleichachsigen
Flansch 28A am
unteren Ende der Verlängerung 28 eingeschlossen, wobei der
Flansch
28A gegen einen unteren Flansch 27B des Zylinders 27, um den letzteren fest nach
unten gegen den Flansch 14g des
Körpers 14 zu halten, mittels einer
Mutter-34 befestigt ist. -: Die Endringe 32 sind derart, daß sich das Anschlußstück
15 leicht zwischen ihnen drehen kann.
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Das Anschlußstück 15 weist zwei Anschlüße 15A, 15B zur Verbindung
mit den Leitungen 16 und 17 auf, die in Fig. 1 bis 3 gezeigt sind. Die Anschlüße
15A und 15ß stehen mit Ringräumen 35 und 36 zwischen dem Anschlußstück 15 und der
Verlängerung 28 in Verbindung. Die Ringräume 35, 36 sind mit dynamischen Dichtungsringen
37 versehen, um ein Lecken des Arbeitsmittels aus-
zuschalten. Der obere Ringraum
35 steht mit dem Raum 30 und daher mit der Oberseite des Kolbens 26 über Öffnungen
38 in der Verlängerung 28 in Verbindung. Der untere Ringraum 36 steht mit der Unterseite
des Kolbens 26 über weitere Öffnungen 39 in der Verlängerung 28, den Ringraum 31
und eine Öffnung 45 im Zylinder 27 in Verbindung.
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Eine Stopfbuchse 46 ist vorgesehen, durch welche sich die Stan-
streckt. An der Seite des Verbindungsstücks 15 können Schtiermippfl
47
vorgesehen
sein.
41 in ihrer Lage in radialen Bohrungen 42 im Körper 14 hält. Die
Kugeln 41 werden durch elastische Elemente
43 nach
außen
belastet,
die beispielsweise Federn
oder elastische Ringe, z.B. aus Gummi, sein
können.
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Die Kugeln 41 sollen als radiale Abstützung für das Werkzeug 10 in
der =ohrung,
durch welche es sich in einem Werkstück erstreckt
z.B.
die Bohrung 13 in Fig.
1 -bis 3, dienen, da Bohrungen, wel-
Rungen mit Spiel für Schrauben, Bolzen u.dg1.
sind, so daß sie
gewöhnlich
keinen genau
bemessenen Durchmesser
haben. Die Zu-
geln 41 sind
so angeordnet, daß sie um einen Betrag überstehen
können, der ausreicht, daß
sie mit der Wand der Bohrung im Werkstück trotz irgendwelcher Veränderungen
im
Durchmesser
dieser Bohrung in Kontakt bleiben können. Hinter
den Kugeln können
auswechselbare Abstandsscheiben
44
von
geeigneter Dicke vorgesehen werden, um
eine anfängliche ge-
naue Einstellung
der Kugeln mit gleichen Halbmessern
von der
Achse des Werkzeugkörpers
14 zu erhalten.
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Wenn sich das Werkzeug 10 in der in Fig. 4 bis
7 gezeigten
Stellung befindet, d.h. wenn der Schneidzahn
20 zurückgezogen
ist, wird Druckluft in den Zylinder 27 oberhalb
des Kolbens 26
durch die Leitung 16 (Fig.1) eingeleitet.
Hierdurch wird der
Kolben 26 mit Bezug auf den Werkzeugkörper
14 nach unten ge-
trieben, so daß die Stange 25 nach unten bewegt wird.
Die
Stellungen , welche die verschiedenen Elemente dann
einnehmen, sind in Fig. 9 und 10 gezeigt. Wenn sich die Stange 25 abwärts bewegt,
bewegt der auf den Kurvenschlitz 23 wirkende Stift 24 den Schneidzahn 20 nach außen
in seine Arbeitsstellung. V'enn sich die Stange 25 dem Ende ihres Hubes annähert,
wird ein zweiter Stift 48 an der ebenen Fläche 25A derselben gegen *die Hinterkante
20A des Schneidzahns 20 gedrückt, wobei die Wirkung des Stiftes 24 übersteuert wird
und ein viel kräftigerer Schub bzw. Druck erhalten wird:, Der Luftdruck oberhalb
des Kolbens 26 wird während des Schneidvorgangs aufrechterhalten, so daß ein ständiger
Druck auf den Schneidzahn über den Kolben.26, die Stange 25 und den Stift 48 ausgeübt
wird, um den Schneid zahn in seiner Arbetsstellung zu halten. Wie sich aus
Fig. 5, 6, 7 und 10 ergibt, ist die eine eland des Schlitzes 21 über einen Teil
ihrer Länge mit einer sich verjüngenden Fläche 21A versehen, durch welche dieser
Teil des Schlitzes am äußeren Ende desselben am schmäglsten gemacht wird. Der Schneidzahn
20 weist eine sich entsprechend verjüngende Fläche 20B auf, so daß er, wenn er in
seine Arbeitsstellung gedrückt wird, gegen die sich verjüngende Fläche 21A des Schlitzes
verkeilt wird. Der Winkel der Verjüngung muß derart sein, daß ein Hängenbleiben
vermleden wird. Das Zurückziehen des Schneidzahnes in die .in Fig.,4 gezeigte Stellung
geschieht dadurch, daß Druckluft unterhalb des Kolbens
26 eingeleitet
wird, wodurch die Stange 25 angehoben wird. Das Steuerungsventil 18 (Fig. 1. bis
3) kann zur Betätigung entweder von Hand oder selbsttätig vorgesehen werden.
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Der Kolben 26, der Zylinder 27 und die zugeordneten Teile können,
wenn gewünscht, in geeigneter Weise zur Betätigung durch ein hydraulisches Arbeitsmittel
oder durch ein anderes Gas als Druckluft abgeändert werden. Fig. 11 zeigt eine andere
Ausführungsform für das obere Ende des j1#'erkzeuges. Bei dieser Ausführungsform
ist das obere Ende der Stange 25 mittels eines Querstiftes 50 an einer hohlen zylindrischen
Kolbenstange 51 befestigt, welche den mit 58 bezeichneten Werkzeugkörper umgibt.
Die Kolbenstange 51 ist in der Längsrichtung auf dem Werkzeugkörper 58 beweglich,
der einen Querschlitz 52 aufweist, um die Bewegung des Stiftes 50 zu ermöglichen.
Der Schlitz 52 verhindert dadurch, daß er eine Drehung des Stiftes 50 oberhalb
der Achse des Körpers 58 verhindert,.ferner, daß sich die Stange 25 mit Bezug auf
den Körper dreht. Der hydraulische Zylinder ist
bei 53 gezeigt, urid auf
dem Körper 58 mittels eines abgestuften Flansches 58 A am oberen Ende des letzteren
angeordnet, oberhalb welchem sich der Schaft 59 befindet, der in diesem Falle am
Körper 58 befestigt ist oder mit diesem aus einem Stück besteht.
Die
Kolbenstange 51 trägt einen Kolben 54, der-zur 3ewe--gung
in der Längsrichtung
im Zylinder 53 angeoxdnet@ist.
Zwischen der Kolbenstange 51 und dem Zylinder
53 sind Dich-
tungsringe 55 vorgesehen, wobei der Zylinder Öffnungen
56
aufweist, die auf jeder Seite des Kolbens 54 mit zwei Ring-
nuten
57 im Verbindungsstück
in-Verbindung stehen, das mit
59.bezeichnet
ist. Die Nuten 57 stehen Ober Anschlüße-59A
mit den Leitungen
16 und
17 in Verbindung, die in Fig.
1 bis
3 dargestellt
sind. Der Zylinder 53 ist an seinen oberen
Ende mit einem Flansch 53A ausgebildet,
der gegen den
stu-
fenförmigen Flansch &8A
anliegt. Das
Verbindungsstück.5!
ist zwischen
den Flansch 53A und eines Dichtungsring
60
am unteren
Ende des Zylinders
53 eingeschlossen, wobei die
GQgenflächen
des Verbindungsstücks 59, des Zylinders 53
und des Ringes 60 derart sind,
daä
eine relative Drehung
des Zylinders 53 und des Verbindungsstücks
59 möglich
ist,
jedoch
ein übermäßiger
Austritt von Druckluft
aus den Ringnuten
57 zueinander oder zur Außenluft verhindert
wird.
mit den Kugeln 41 kann durch eine beliebige andere Zentriereinrichtung
ersetzt werden. Eine Anordnung
, die mit Vorteil verwendet werden kann, ist
ein Kissen aus hartem Material, z.B. aus Wolframdarhid.
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Der Schneidzahn kann mit einer Spanfläche oder Brust zum Äbfasen sowie
zum Aussefken von rückwärts oder statt dessen oder für irgend eine andere Schneidarbeit
versehen sein, welche durch eine kombinierte Dreh- und Längsbewegung des Werkzeugs
erfolgen kann, welches von der anderen Seite des Werkstücks durch eine Bohrung oder
Öffnung in diesem betätigt wird. Anstelle der oder zusätzlich zu den Kugeln 41 kann
ein geeigneter Führungszapfen zur Anord::ung des Werkzeugs in der Bohrung
verwendet werden. Dies kann besonders wünschenswert sein, wenn die Bohrung sehr
groß ist.
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Der Durchmesser des Werkzeugkörpers ist nicht kritisch. Er soll vorzugsweise
nur geringfügig kleiner als der kleinste zu erwartende Durchmesser
der Bohrung sein, durch welche
er hindurchgeführt werden muß, um ein übermäßiges
radiales überstehen des Schneidzahns z, vermeiden. Der Werkzeugkörper braucht natürlich
nicht zylindrisch zu sein, obwohl, wenn die Kugeln 41 oder eine ähnliche Anordnung
oder ein Führungszapfen vorgesehen sind, der entsprechende Teil des Körpers zylindrisch
sein.
Obwohl das Werkzeug in, den Zeichnungen als vertikal mit
dem Schneidzahn am unteren Ende angeordnet dargestellt und so beschrieben wurde,
kann es natürlich in jeder beliebigen Lage verwendet werden, da seine Arbeitsweise
von der Schwerkraft unabhängig ist.