DE19713815A1

DE19713815A1 - Werkzeughalter mit langgestreckter Form, insbesondere Bohrstange

Info

Publication number: DE19713815A1
Application number: DE19713815A
Authority: DE
Inventors: Hermann Ortsack
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1996-04-09
Filing date: 1997-04-03
Publication date: 1997-10-30

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Werkzeughalter mit langgestreckter Form, der mit einer Werkzeugaufnahme und ei ner Vorrichtung zum Anbringen an einem Werkzeugmaschinenfut ter oder einem -klemmhalter ausgestattet ist. Insbesondere liegt das Anwendungsgebiet der Erfindung bei Bohrarbeiten mit Bearbeitungstiefen, die größer als das Fünffache des größten Außendurchmessers des Werkzeughalters sind.

Solche Werkzeughalter werden überall dort eingesetzt, wo eine große Bearbeitungstiefe erzielt werden muß. Insbesondere bei Werkstücken großer Dimensionen bereitet die maschinelle Bear beitung von beispielsweise tiefen Bohrlöchern große Probleme. Diese Werkstücke müssen zum einen auf entsprechend groß aus gelegten Werkzeugmaschinen bearbeitet werden, zum anderen verfügen solche Werkstücke oftmals über zu bearbeitende Flä chen, die nur mittels Verlängerungen durch ein entsprechendes Werkzeug der Werkzeugmaschine erreicht werden können. Ausfüh rungen dieser Verlängerungen, die im Sinne dieser Erfindung Werkzeughalter sind, finden sich beispielsweise in dem Kata log "Neue rotierende Werkzeuge" der Firma SANDVIK Coromant mit der Bezeichnung 95.1 C-1100 : 405-GER. Auf Seite 102 sind Aufbohrwerkzeuge dargestellt, die im Sinne der Erfindung als Werkzeughalter zu bezeichnen sind. Die dargestellten Werk zeughalter weisen eine längliche rotationssymmetrische Form auf, an deren vorderem Ende eine Werkzeugaufnahme und an de ren hinterem Ende eine Vorrichtung zur Halterung in einem Werkzeugmaschinenfutter vorgesehen sind.

Im folgenden wird ein Anwendungsgebiet für die Erfindung ge schildert, für das ein erfindungsgemäßer Werkzeughalter ein gesetzt werden kann. In der Turbinenfertigung wurden bisher die Hochdrucktopfgehäuse mit den dazu gehörigen Ventilen ge trennt voneinander mit unterschiedlichen Maschinen gefertigt. Aus verschiedenen Gründen besteht jedoch die Notwendigkeit, ein Topfgehäuse mit angegossenen Ventilen zu fertigen. Ein derartiges Topfgehäuse hat Abmessungen und ein Gesamtgewicht, die die Auswahl der möglichen einsetzbaren Werkzeugmaschinen zur Bearbeitung stark eingrenzen. Aufgrund der Baugröße des Turbinentopfgehäuses verbleibt als Bearbeitungsmaschine der benötigten Ventilbohrungen beispielsweise ein entsprechend ausgelegtes Schnabelbohrwerk übrig. Ein solches Schnabel bohrwerk besitzt Bohrglocken für große Durchmesser, für die aber ein geeigneter Werkzeughalter als Bohrstange für hori zontale Bearbeitung benötigt wird. Eine nach Stand der Tech nik hergestellte Bohrstange hätte für die benötigten Abmes sungen von etwa 2.100 mm freitragende Länge sowie etwa 180 mm Durchmesser nicht zu einer sicheren Lösung des Bearbeitungs problemes geführt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Schaffung eines Werkzeughalters, insbesondere eines rotierbaren Werk zeughalters für große horizontale Bearbeitungstiefen, der über eine große Stabilität bei geringem Gewicht verfügt.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Werkzeughalter mit den Merkmalen des Anspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Der erfindungsgemäße Werkzeughalter, insbesondere als Bohr stange ausgebildet, mit langgestreckter, vorzugsweise im we sentlichen rotationssymmetrischer Form, der am hinteren Ende mit einem Maschinenfutter verbindbar ist und am vorderen Ende eine Werkzeugaufnahme aufweist, ist zumindest in einem Teil bereich aus mindestens zwei konzentrisch ineinanderliegenden Rohrstücken aufgebaut, deren äußeres auf das innere Rohrstück eine Druckspannung ausübt. Für besonders lange Formen oder hohe Belastungen kann auch ein schalenartiger Aufbau aus mehr als zwei ineinanderliegenden Rohrstücken vorgesehen werden. Der mehrschichtige Aufbau erhöht die Stabilität des Verbun des, insbesondere durch die gegenseitig durch die beiden Rohrstücke aufeinander ausgeübten radialen Kräfte.

Günstig ist es, wenn die Rohrstücke aufeinandergeschrumpft sind, was bedeutet, daß sie zumindest kraftschlüssig mitein ander verbunden sind. Natürlich kann ein Preßsitz auch auf andere Weise erzielt werden. Es zeichnet den erfindungsgemä ßen Werkzeughalter auch aus, daß er schalenartig aufgebaut ist. Jede dieser Schalen ist in der Lage, Biegekräfte oder -momente aufzunehmen und weiterzuleiten. Der Verbund der Scha len bewirkt dabei eine besondere Stabilität.

Beim Einsatz eines erfindungsgemäßen Werkzeughalters an einem zu bearbeitenden Hochdruckturbinentopfgehäuse ergaben die folgenden Bedingungen und Erfahrungswerte:

Schnittgeschwindigkeit
60 m/min
Vorschub	0,2 mm
Schnittiefe	4 mm maximal, 15 mR maximal
Unrundheit der Bohrung	0,015 mm
Schwingungsdämpfer	in Öl gelagert
Schnittdateneinhaltung bis	12 × D
Klemmhalterung	1 1/2 × D
Gesamtgewicht	650 kg
Mittelschwerpunkt	730 mm
Bohrstangendurchmesser D	186 mm
Bohrstangenlänge L	2.100 mm

Weitere Vorteile und Eigenschaften eines Ausführungsbeispie les des erfindungsgemäßen Werkzeughalters werden anhand der folgenden Zeichnung erläutert. Weitere vorteilhafte Ausge staltungen eines erfindungsgemäßen Werkzeughalters ergeben sich durch geeignete Kombinationen der dargestellten und be schriebenen Einzelheiten. Es zeigt

Fig. 1 einen Werkzeughalter als Bohrstange in länglicher Form.

Der Werkzeughalter 1 weist ein inneres Rohrstück 2 und ein äußeren Rohrstück 3 auf, die ineinandergeschrumpft und an ei ner vorderen Schweißnaht 8 miteinander verschweißt sind. Die beiden Rohrstücke 2, 3 sind weiterhin in einen Anschluß flansch 11 eingesetzt und mit diesem durch Verschraubung und/oder Schweißung 9 verbunden. Der Anschlußflansch 11 am hinteren Ende 4 des Werkzeughalters 1 dient zur Befestigung z. B. an einem nicht dargestellten Schnabelbohrwerk. Am vor deren Ende 5 des Werkzeughalters 1 befindet sich eine Werk zeugaufnahme 12, die hier jedoch nicht näher dargestellt ist. Die Werkzeugaufnahme 12 ist geeignet, entsprechende Werkzeuge zur zerspanenden Bearbeitung aufzunehmen. Die Anordnung der Werkzeugaufnahme 12 am Werkzeughalter 1 ist für den jeweili gen Bearbeitungsfall gestaltbar. Es ergibt sich damit eine Art modularer Aufbau des Werkzeughalters 1 mit seinem An schlußflansch, den Rohrstücken 2, 3 sowie der Werkzeugaufnah me 12. In einer vorteilhaften Ausgestaltung dient die Werk zeugaufnahme 12 des Werkzeughalters 1 weiterhin beispielswei se als Aufnahme für einen Grundhalter eines Werkzeuges, bei spielsweise in Spindelform. In der dargestellten besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegt der Schwer punkt S erheblich näher zum hinteren Ende 4 als zur Werkzeug aufnahme 12, insbesondere im Bereich zwischen etwa 1/3 und 2/5 der Gesamtlänge L. Dadurch benötigt der Werkzeughalter 1 auch nur eine geringere Auflagefläche bzw. -länge am Klemm halter eines Schnabelbohrwerkes. Zur weiteren Verringerung des Gewichtes weist der Werkzeughalter 1 eine Stufe 6 auf. Entlang des Werkzeughalters 1 in Richtung der Werkzeugaufnah me 12 verringert sich sein Durchmesser D. Vorteilhafterweise geschieht dieses, indem das äußere Rohr 3 kürzer als das in nere Rohr 2 ist. In der Verlängerung des inneren Rohres 2 be findet sich weiterhin ein an sich bekanntes Dämpfungsglied 7, was zur Verminderung von Schwingungen dient.

Weiterhin ist ein erfindungsgemäßer Werkzeughalter auch als Bohr- und/oder Frässpindel an Waagerechtbohrer- bzw. Fräsma schinen und an Bohrmaschinen sowie an Karussell- und Spitzen bänken einsetzbar. Dann rotiert je nach Maschinenauswahl das zu bearbeitende Werkstück, während der Werkzeughalter fest steht. Der Einsatz der Erfindung bringt insbesondere bei Be arbeitungsmaschinen für große Dimensionen dann auch den Vor teil, die Beschränkungen der nutzbaren Bearbeitungstiefen zu verändern.

Der erfindungsgemäße Werkzeughalter ist vor allem überall dort einsetzbar, wo Bearbeitungstiefen von 5 × D, insbesonde re 10 × D, und mehr verlangt werden, wobei die Erfindung be sonders bei sogenannten Überlängen einsetzbar ist.

Claims

1. Werkzeughalter (1), insbesondere Bohrstange, mit langge streckter, vorzugsweise im wesentlichen rotationssymmetri scher Form, der am hinteren Ende (4) mit einem Maschinenfut ter verbindbar ist und am vorderen Ende (5) eine Werkzeugauf nahme (12) aufweist, dadurch gekennzeich net, daß zumindest ein Teilbereich des Werkzeughalters (1) aus mindestens zwei konzentrisch ineinanderliegenden Rohrstücken (2, 3) aufgebaut ist, deren äußeres (3) auf das innere (2) Rohrstück eine Druckspannung ausübt.

2. Werkzeughalter (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Rohrstück (3) auf das innere Rohrstück (2) aufgeschrumpft (10) ist.

3. Werkzeughalter (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohr stücke (2, 3) zusätzlich miteinander verschweißt (8) sind.

4. Werkzeughalter (1) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß er eine ge stufte (6) Form mit zur Werkzeugaufnahme (12) hin abnehmendem Durchmesser (D) aufweist.

5. Werkzeughalter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sein Schwerpunkt (S) näher zum hinteren Ende (4) als zum vorderen Ende (5) liegt, vorzugsweise zwischen etwa 1/3 und 2/5 der Gesamtlänge (L).

6. Werkzeughalter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er im vorderen Bereich ein Dämpfungsglied (7) zur Schwingungsdämpfung enthält.

7. Werkzeughalter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Länge (L) des Werkzeughalters zu seinem größten Durchmesser (D) größer als 5, vorzugsweise größer als 7, insbesondere größer als 10 ist.

8. Werkzeughalter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er mit einem Anschlußflansch (11) versehen ist, in den das äußere (3) und das innere (2) Rohrstück eingesetzt sind, wobei das äußere Rohrstück (3) vorzugsweise zusätzlich ange schweißt (9) ist.

9. Werkzeughalter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er bei spanender Bearbeitung, insbesondere mit einem Schnabelbohrwerk oder einem Ventilbohrwerk, einsetzbar ist, vorzugsweise in waagerecht freitragender Lage.

10. Werkzeughalter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er aus drei oder mehr ineinandergesetzten, vorzugsweise aufgeschrumpften Rohrstücken (2, 3) schalenartig aufgebaut ist und zwei oder mehr Stufen (6) aufweist.