DE19622315C2 - Ortsbewegliche Vorrichtung zum Herstellen von kreisrunden Ausnehmungen, insbesondere von Innengewinden ohne Vorbohren - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine ortsbewegliche Vorrichtung zum Herstellen von kreisrunden Ausnehmungen, insbesondere auch von Innengewinden ohne Vorbohren in den vollen Werkstoff, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Aus der Patentschrift DE 38 10 884 C1 ist eine solche Vorrichtung und die dafür erforderlichen Werkzeuge bekannt. In der Praxis hat sich gezeigt, daß einmal diese Vorrichtung sehr reparaturanfällig ist, zum Andern sind die Herstellungskosten durch die vielen erforderlichen Antriebselementen und Umschalthebeln sehr groß, wodurch dann diese Vorrichtung einmal nicht wirtschaftlich eingesetzt werden kann, zum Andern wird durch die erforderlichen Antriebselemente diese ortsbewegliche Vorrichtung in ihrem Ausmaßen unnötig groß und auch in ihrem Gewicht schwerer. Aus der DE-GM 19 57 998 ist eine Vorschubeinrichtung mittels eines Handrades bekannt. Hier wird jedoch das Werkstück mittels eines Getriebes durch das Handrad angetrieben, das zudem senkrecht zur Bewegungsrichtung steht.

Desweiteren hat sich beim Einsatz bei der Herstellung von Ausnehmungen in mineralischen Werkstoffen herausgestellt, daß die im vorderen offenen Führungsbereich zwischen dem Gehäuse und des sich darin nach vorne beweglichen Spindelgehäuses bei diesem zu bearbeiteten Werkstoffen der dort angebrachte Abstreifer nicht ausreichend wirken kann, wodurch dadurch einmal ein frühzeitiger Verschleiß in diesem Führungsbereich auftritt aber v. a. entsteht dann durch das Eindringen von Abriebgut v. a. durch einen Schleifvorgang mit Diamant bestückten Werkzeugen ein nicht unerheblicher Reibungswiderstand.

Als weiteres soll der Drehmomenthalter der Antriebsmaschine zugleich als eine Bohrung zum Zwecke der Hindurchführung von Kühlmittel aufweisen. Ferner ist die stufenlose Durchmesserveränderung der Werkzeugspindel einmal aus Aufwendungs-(Fertigungs) und Platzgründen, sowie der Verstellmöglichkeit nicht ideal gelöst insbesondere nicht wenn im Rückwärtshub ein Schlichtmaß erzeugt werden soll, wobei die Abtragung eines Schlicht­ maßes im Rückwärtshub v. a. bei tiefen Ausnehmungen erforderlich wird, weil dort beim Schruppvorgang bei der Entfernung der anfallenden Späne die Umfangswandung meistens leicht beschädigt wird, wobei dies durch diese Maßnahme (Spanabtrag im Rückwärtshub) nicht mehr möglich ist.

Desweiteren ist auch die Einstellmöglichkeit der zu beabsichtigten Fertigungstiefe nur auf das jeweilige Steigungsmaß pro Umlauf begrenzt möglich u. v. a. ist die Festlegung der Vorrichtung durch ein Magnetständer Saugfuß am zu bearbeitenden Werkstück bedingt durch die auftretenden seitlichen Kräfte beim Zerspanvorgang nur mit sehr leistungs­ starken Magneten oder Saugplatten möglich, mit dem Nachteil, daß diese dann einmal in ihrer Anschaffung teuer sind u. v. a. bringen sie ein erhöhtes Eigengewicht mit auf die Waage.

Ein weiteres Problem liegt darin, daß bei Sacklochausnehmungen keine ebene Fläche am Ausnehmungsgrund erzeugt werden kann.

Ferner soll bei der Fertigung von Gewinden in unterschiedlicher Größe und Steigung dies nur mit einer Maschine und nur einem Werkzeug möglich sein.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine noch leichtere u. in ihren Ausmaßen kleinere ortsbewegliche und auch manuell zu betätigende Vorrichtung zu schaffen, wobei dann auch ein Eindringen von Abriebsgut zwischen den Führungsflächen völlig ausgeschlossen ist u. wobei sich der Herstellungspreis durch den Wegfall fast aller Antriebselemente erheblich reduziert ist sowie die Erzeugung eines ebenen Ausnehmungsgrundes möglich ist. Desweiteren soll mit einer solchen vereinfachten Ausführungsform ein störungsfreier Arbeitsablauf gewährleistet sein und die Festlegung der Vorrichtung an dem zu bearbeitenden Werkstücks wesentlich verbessert werden sowie eine automatische Schlichtmaßzustellung bei Ausnehmungen und Gewinden erfolgen.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Hier wird vorgeschlagen, einmal den Antrieb des Spindelgehäuses über ein Handrad, welches von außen zugänglich ist, zu bewerkstelligen, wodurch dadurch sämtliche Antriebselemente (Schneckenrad-Winkelgetriebe sowie innenverzahnter Zahnkranz mit Antriebsrad, Drehmomentschalter sowie Schalthebel für Vor- u. Rücklauf) entfalten können. Desweiteren ist durch das Einbringen einer Schutzhaube, welche einmal in der zylindrischen Ausnehmung etwa in der Hälfte des möglichen Vorschubbereiches des Spindelgehäuses in dieser Ausnehmung undrehbar verbunden ist, zum Andern an dem sich drehenden Spindelstock durch einen Symmering drehbar gelagert ist Wodurch dann kein Schleifmehl u. Kühlmittel (Bohrwasser) oder dergleichen in den Führungsbereich gelangen kann. Desweiteren ist der mögliche Durchmesserversatz der Arbeitsspindel zum Gehäuse­ mittelpunkt durch das einfache Verdrehen des oberen Lagersitzes über das Handrad möglich. Desweiteren ist die Zustellung des Schlichtmaßes, welches im Rückwärtshub abgetragen werden soll, automatisch durch die ja erforderliche Richtungsänderung beim Drehen des Handrades mit beinhaltet. Ferner ist die zu erstellende Ausnehmungstiefe über einen Anschlag in Verbindung eines Gewinderinges stufenlos einstellbar. Die Festlegung des Vorsatzgerätes mit Antriebsmaschine kann einmal je nach Einsatz durch eine Saugplatte oder einen Magneten erfolgen bzw. natürlich auch durch eine Festlegung an einen Ständer oder dergleichen. Um die Halterkraft einer Saugplatte oder eines Magneten erhöhen zu können, ist vorgeschlagen, bei Saugplatten den Saugbereich in Richtung Maschinenflansch zu legen und zusätzlich über einen Spannhebel das Vorsatzgerät welches in ihrem Auflagebereich mit einem rutschsicheren Belag (z. B. Gummi) belegt, mit Hilfe dieses Hebels an das jeweilige Werkstück (z. B. Marmor) fest andrücken zu können. Selbige Lösung ist auch beim Einsatz von Magneten vorgesehen, indem dann auch dort der Magnet nur ein begrenztes Ausmaß im Anlagebereich des Versatzgerätes einnimmt, der verlängerte Bereich nur als Abstützfläche wirkt. Dabei sind hier zur Unterstützung der Rutschsicherheit in ihrem ausmaßbegrenzten, scharfkantige oder spitze Auflagen im Anlagebereich des Vorsatzgerätes vorgesehen. Um nötigenfalls auch einen ebenen Sacklochgrund erzeugen zu können, ist weiterhin vorgeschlagen, das Vorsatzgerät bzw. dessen Gehäuse drehbar in einem Aufnahmering zu lagern, wodurch dann durch eine Umdrehung von 360 Grad dieses Gehäuses ein ebener Bohrungsgrund erzeugt werden kann. Um die Erzeugung von verschiedenen Gewindegrößen (z. B. M10-M22) und deren unterschiedlichen Steigungen mit nur einer Vorrichtung und einem Werkzeug soll dies dadurch gelöst werden, indem nur eine Gewindegröße z. B. 24 × 1,5 erzeugt wird und dann in selbige Gewindeausnehmung ein Reduziergewindering des jeweils erforderlichen Gewinden eingebracht wird.

Die Erfindung und ihre Ausgestaltung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles im einzelnen beschrieben.

In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine ortsbewegliche Vorrichtung zum Herstellen von kreisrunden Ausnehmungen, v. a. auch Innengewinden ohne Vorbohren in den vollen Werkstoff (hier in mineralische Werkstoffe)

Fig. 2 einen Schnitt A-A im Bereich der Vorrichtung

Fig. 3 eine zusätzliche Spannvorrichtung beim Einsatz von Magneten und Saugplatten sowie auch mechanische Spanner

Fig. 4 die Wirkungsweise der stufenlosen Ausnehmungsdurchmesser-Veränderung

Fig. 5 selbige Wirkungsweise, doch mit der Möglichkeit eine größere Durchmesserveränderung zu erreichen

Fig. 6 eine Wendeplatte mit radiusförmiger Schneide im Bereich der Schlichtschneide

Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung besteht im Wesentlichen aus dem Gehäuse (1) und dem Spindelgehäuse (2), in welchem die Werkzeugspindel (54) mit inneren Kühlmittelzufuhrkanal (53) außer mittig (14) zur Gehäusemitte (17) über Kugellager (15 + 16) aufgenommen ist und diese über eine Konusverbindung (37) mit der Antriebsmaschine (Elektro- oder Luftantrieb) oder dergleichen bzw. mit dem Kühlring (38) verbunden ist. Dabei macht die Antriebsmaschine (hier nicht gezeigt) exzentrische und axiale Bewegungen mit. Als weiteres ist ein Teil des Vorschubgewindes (4) im Gehäuse (1) eingebracht, der andere Gewindeteil (5) ist am Umfang des Spindelgehäuses (2) angebracht, dabei erfolgt der Antrieb des Spindelgehäuses durch Drehen von Hand über das Handrad (3). Dieses Spindelgehäuse wird in Gehäuse (1) durch Führungsringe (39 + 40) fast spielfrei geführt, wobei dann im vorderen Führungsbereich (6) eine Abdichtung (7) angebracht ist. Dabei kann diese Abdichtung z. B. aus Leder bestehen.

Hier ist einmal das untere Ende der Abdichtung durch einen Keilring (12) in Verbindung einer keilförmigen Anlage (12a) mit dem Gehäuse (1) verbunden, zum Andern ist es durch einen weiteren Keilring (13) im Aufnahmering (8) verbunden, wobei dieser einen Symmering (9) trägt und in einem weiteren Haltering (10), welcher starr mit dem Spindelgehäuse (2) verbunden ist und in dessen Ausnehmung (11) drehbar gelagert eingehängt ist.

Durch diese Anordnung wird die Umlaufzahl gleich anfallende Umdrehungen im Bereich des Symmerings um ca. das 100-fache gegenüber der Werkzeugspindeldrehzahl (54) reduziert, d. h. die Umlaufdrehzahl beträgt nur ca. 50 Umläufe/Min.

Die Verstellung der zu erzeugenden Ausnehmungsdurchmesser erfolgt über die Pendellager (15 + 16), wobei diese einmal in einem gleichmäßigen Abstand (14) zum Gehäusemittelpunkt (17) außer Mitte angebracht sind. Um aber eine größere Verstellmöglichkeit zu erreichen, sind die Spindellager (15 + 16) in einem unterschiedlichen Abstand (15a + 16a) Fig. 5 zum Gehäusemittelpunkt angebracht, wodurch dann durch das Verdrehen des oberen Lagersitzes (18) welcher bis zu 180 Grad gedreht werden kann, kann dann gegenüber einer im gleichmäßigen Abstand der Lagersitze mit diesen versetzt angeordneten Lagerst um eine um 100% vergrößerte Bohrungsausnehmungsdurch­ messerveränderung erreicht werden.

So ergibt sich bei einem Werkzeugdurchmesser 15,6 mm - zu erzeugende Bohrungs­ ausnehmung 20 mm Durchmesser gleich erforderlicher Spindelversatz zum Gehäusemittelpunkt im Radius 2,3 mm bei gleichmäßigem Versatz der Lagersitze (15 + 16) außer Mitte (Fig. 4). Mögliche Zustellung durch Verdrehung des oberen Lagersitzes um 180 Grad ergibt eine Bohrungsausnehmung von 24,6 mm.

Bei einem beiderseitig versetzten Lagersitz (15a + 16a) (Fig. 5) erbringt die Verstellung des oberen Lagersitzes (16a) eine mögliche Ausnehmungsdurchmesser-Veränderung von 20 mm bis 29,2 mm. Das heißt, es kann mit nur einem und demselben Werkzeug eine stufenlose Ausnehmung von 20-29,2 mm erzeugt werden. Um dann aber noch, bedingt durch die sich daraus ergebenden Winkeleinstellungen der Umfangsschneiden der zum Einsatz kommenden Schneiden zur zu erstellenden Ausnehmung ist vorgeschlagen, um noch eine in etwa stufenfreie Ausnehmungswandung erzeugen zu können, daß die in der Umfangsausnehmung in Schneideneingriff kommenden Umfangsschneiden in Radiusform verlaufen (siehe Fig. 6). Damit wird erreicht, daß die dadurch zwangsläufig erzeugten Umfangsvertiefungen (6) nur eine Tiefe von ca. 0,015 mm aufweisen. Die stufenlose Ausnehmungsdurchmesser-Veränderung wird durch den oberen Lagersitzbereich (18) erreicht, indem der Lagersitz um 180 Grad mit dem Handrad (3) verdreht werden kann. Dabei ist dieser Verstellweg durch die Einbringung der Schlitzausnehmung (19) im Deckel (34) im Handradinneren (3a) sowie im Lagerträger (18) ferner durch die Schlitzausnehmung (20) im Deckel (34) und im Handradinneren (3a) möglich.

Dabei kann über einen Verstellknopf (21a) in Verbindung einer Schraube (21) welche im Spindelgehäuse (2a) drehtest angebracht ist, kann die erfolgte Verstellung positionsgenau gehalten werden.

Dabei ist durch den erforderlichen Drehrichtungswechsel, welcher bei der Erreichung der gewünschten Ausnehmungstiefe ansteht, um das Werkzeug (36) wieder auf die Ausgangsstellung zu bringen und dabei zugleich einen Schlichtspan in einer Größen­ ordnung vom 0,1 mm pro Seite im Rückhub abzufragen, wird dies dadurch erreicht indem durch die Langlochausnehmung (22) und des Gewindebolzens (23) welcher einmal im Spindelgehäuse (2 + 2a) spielfrei durch die Gewindemutter (35) eingebracht ist, und dabei die Teile des Spindelgehäuses (2a-2+2b) zu einem Stück verbindet wird durch diese Richtungsänderung, unterstützt durch eine Feder (55) eine automatische Schlichtmaß­ zustellung in der Größe des Anlagespieles der Schlichtausnehmung (22) erreicht.

Sollte ein ebener Sacklochgrund erzeugt werden, so wird dies dadurch erreicht, indem einmal das Gehäuse (1) bzw. der über das Gewinde (42) drehtest mit dem Gehäuse verbundene Anschlagring (25) in der seitlichen Führung (25 + 26) sowie in den axialen Führungen (27 + 28) spielfrei gehalten ist dabei kann über eine Druckplatte (29) in Verbindung von Schrauben (30) das Führungsspiel in axialer Richtung eingestellt werden. Durch die Möglichkeit kann bei der Erreichung der angestrebten Ausnehmungstiefe, bei Sacklochausnehmungen ein ebener Grund erzeugt werden, indem dann bei Erreichung bzw. bei Anlage des Anschlags (33) am Stellring (31) welcher durch die Gewinde­ verbindung (32) mit dem Gehäuse (1) verbunden ist kann dann durch Weiterdrehen bzw. durch eine zusätzliche Umdrehung des Handrades (3) ein ebener Sacklochgrund erzeugt werden, indem dadurch das Gehäuse (1) um 360 Grad in deren Aufnahme (24) gedreht wird. Zur Festlegung der Vorrichtung an dem zur Bearbeitung vorgesehenen Werkstück ist vorgesehen, um v. a. die bei diesem Zerspanungsvorgang auftretenden seitlichen Kräfte rutschsicher aufnehmen zu können, dies einmal dadurch zu erreichen, indem in Verbindung eines Spanners (44) welcher auf die Aufspannvorrichtung (24) über deren Ösen (45) in Verbindung des Handhebels (56) über Umlenkösen (48) sowie der verstellbaren Raste (47) wird die Vorrichtung an das Werkstück angepresst. Dabei sind zur Unterstützung der Rutschsicherheit scharfkantige oder spitze Auflagen (46) im Auflagenbereich vorgesehen. Der Spanner (44) ist über Führungen (49 + 50) in Verbindung einer Feststellschraube (51) mit einem Magneten oder einer Saugplatte (52) lösbar verbunden.

Claims (9)

1. Vorrichtung zum Herstellen von kreisrunden Ausnehmungen, insbesondere von Innengewinden ohne Vorbohren in den vollen Werkstoff, mit einem an einer drehangetriebenen Werkzeugspindel exzentrisch um die Bohrlochachse geführten und über ein Leitgewinde (4 + 5) axial verschiebbaren dafür erforderlichen Werkzeug, wobei die Werkzeugspindel in einem zylindrischen Spindelgehäuse (2) radial verstellbar gelagert ist, und daß an dem Gehäuse (1) der eine Teil des Leitgewindes angeordnet ist, wobei das Gehäuse um 360° drehbar in einer Aufspannvorrichtung (24) aufgenommen ist und eine stufenlose Ausnehmungstiefeneinstellung (28) angebracht ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß durch Drehen eines außerhalb des Spindelgehäuses (2) liegenden Handrades (3) eine, der Gewindeauslegung entsprechende, Vorschubbewegung der Werkzeugspindel erreicht wird, wobei das Handrad (3) durch Schrauben mit dem oberen Ende des Spindelgehäuseteils (2a) verbunden ist und der Spindelgehäuseteil (2) in seiner Umfangswandung einen Gewindeteil (5) aufweist, welcher wiederum in den Vorschubgewindeteil (4) des Gehäuses (1) eingreift, und daß im vorderen Fertigungsbereich (6) des Gehäuses (1) eine Abdichtung (7) eingebracht ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtung (7) durch eine bewegliche Masse, vorzugweise Leder gebildet ist, wobei der untere Teil drehfest mit dem Gehäuse (1) in Verbindung durch den Keilring (12) verbunden ist und der obere Bereich in einem Aufnahmering (8) drehfest verbunden ist, wobei dieser einen Simmering (9) trägt, und dieser in einem weiteren Haltering (10), welcher starr mit dem Spindelgehäuse (2) verbunden ist, in dessen Ausnehmung (11) drehbar gelagert eingehängt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1-2 dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungs­ durchmesserverstellung (14) über die Spindellager (15 + 16) erfolgt, wobei diese in einem gleichmäßigen Abstand (14) zur Vorrichtungsmittelachse (17) angebracht sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1-3 dadurch gekennzeichnet, daß die Spindellager (15 + 16) in einem unterschiedlichen Abstand (15a + 16a) zum Gehäusemittelpunkt (17) angebracht sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1-4 dadurch gekennzeichnet, daß das obere Spindellager (16 oder 16a) durch dessen Lagersitz (18) im Spindelgehäuse (2a) um 180 Grad drehbar gelagert ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1-5 dadurch gekennzeichnet, daß der Verstellweg von 180 Grad des Lagersitzes (18) durch das Handrad (3) der Schlitzausnehmungen (19 + 20) und der Feststellverbindung (21 + 21a) stufenlos eingestellt werden kann.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1-6 dadurch gekennzeichnet, daß über eine Langloch­ ausnehmung (22) in Verbindung des Mitnehmerzapfen (23) durch die Drehrichtungs­ änderung des Handrades (3) und der Zufeder (55) eine automatische Schlichtmaß­ zustellung erfolgt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1-7 dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) in der Aufspannvorrichtung (24) um 360 Grad drehbar gelagert ist, die drehbare Lagerung des Gehäuses (1) durch seitliche (25 + 26) sowie axiale Führungen (27 + 28) erfolgt, wobei das axiale Führungsspiel über einer Druckplatte (29) einstellbar ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1-8 dadurch gekennzeichnet, daß die stufenlose Tiefeneinstellung (28) über den Stellring (31) und dessen Gewindeverbindung (32) sowie dem Anschlag (33) erfolgt.