DE19721997A1 - Maschinenwerkzeug zur spanabhebenden Bearbeitung von Werkstücken - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Maschinenwerkzeug zur span­ abhebenden Bearbeitung von Werkstücken, mit einem in eine vorzugsweise rotierende Werkzeugaufnahme einer Werkzeugmaschine einspannbaren Schaft, mit einer axial an den Schaft anschließenden Stangenpartie, dessen Län­ ge vorzugsweise mehr als das Vierfache des Stangen­ durchmessers beträgt, mit mindestens einem an der Stan­ genpartie angeordneten Schneideinsatz und mit einem durch den Schaft und die Stangenpartie hindurchgeführ­ ten, mit einer vorzugsweise zugleich als Kühlschmier­ mittel ausgebildeten Druckflüssigkeit beaufschlagbaren Flüssigkeitskanal.

Bei der spanabhebenden Bearbeitung von Werkstücken gibt es viele Anwendungsfälle, bei denen lange Bohrstangen mit einem Verhältnis L/D < 4 eingesetzt werden müssen, wobei L die Länge und D den Durchmesser der Stangenpar­ tie der Bohrstange bedeuten. Aufgrund der beim Bearbei­ tungsvorgang auftretenden Querkräfte ergeben sich an der Bohrstange Durchbiegungen und Schwingungen, die oberhalb eines bestimmten L/D-Verhältnis für eine spa­ nende Bearbeitung nicht mehr die erforderliche Steifig­ keit besitzen. Um diesen Nachteil zu vermeiden, ist es bekannt, im Abstand von der Einspannstelle maschinen- oder werkstückfeste Stützlager vorzusehen, an denen die Schaftpartie beispielsweise über paßgenaue Führungs­ büchsen radial abgestützt werden. Bei dieser Arbeits­ weise kommt es immer wieder vor, daß aufgrund einer Schneidenabnutzung oder eines Schneidenbruches es zu Durchmesserveränderungen in den Bohrungen kommt, die zu einem Verklemmen und Festfressen der Führungsbüchse und damit zu einer Zerstörung des Werkzeugs und des Werk­ stücks führen können. Dieser Nachteil tritt vor allem beim Senk- oder Fasbohren auf, bei welchem es aufgrund der Schrägstellung der Schneiden zu hohen, nicht aus­ gleichbaren Passivkräften kommt. Ein weiteres Problem bei den bekannten Stütz lagern besteht darin, daß die Bohrstange nur bei angehobenem Werkstück unter Herstel­ lung eines Radialversatzes zwischen Bohrungs- und Bohr­ stangenmitte in die Bearbeitungsstellung gebracht und aus dieser entfernt werden kann. Eine solche Arbeits­ weise ist nur in Sondermaschinen möglich, nicht jedoch in Bearbeitungszentren, in denen ein Anheben des Werk­ stücks gegenüber der Werkzeugaufnahme in der Regel nicht möglich ist.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zu­ grunde, Vorkehrungen an Maschinenwerkzeugen der ein­ gangs angegebenen Art zu treffen, die eine zentrieren­ de, schwingungsdämpfende und klemmungsfreie Abstützung der Stangenpartie ermöglichen und mit denen das Maschi­ nenwerkzeug dennoch einfach in die Bearbeitungsstellung eingeführt und aus dieser wieder entfernt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird die im Patentanspruch 1 angegebene Merkmalskombination vorgeschlagen. Vorteil­ hafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Der erfindungsgemäßen Lösung liegt der Gedanke zugrun­ de, daß an mindestens einer Stelle entlang der Stangen­ partie mehrere in Umfangsrichtung einen Abstand vonein­ ander aufweisende, unter unmittelbarer oder mittelbarer Einwirkung der Druckflüssigkeit radial zur Stangenpar­ tie gegen eine in radialem Abstand von dieser angeord­ nete werkstück- oder maschinenfeste Zentrierfläche an­ drückbare Stützelemente angeordnet sind, wobei die Zen­ trierfläche zweckmäßig eine achsparallele Gleitfüh­ rungsfläche für die gegen sie angedrückten Stützelemen­ te bildet. Im drucklosen Zustand der Druckflüssigkeit können die Stützelemente nahezu kräftefrei in ihre ra­ dial innen liegende Position beispielsweise innerhalb des Stangendurchmessers gebracht werden, während sie unter der Druckeinwirkung der Druckflüssigkeit in ihre radial außen liegende Position gebracht werden, und da­ bei die Aufmaßdifferenz zwischen dem Stangendurchmesser und dem Bohrungsdurchmesser überbrücken. Auf diese Wei­ se ist es möglich, das Maschinenwerkzeug mit radial eingezogenen Stützelementen durch eine Bohrung versetzt in eine vorgegebene Bearbeitungsposition einzufahren und aus dieser auszufahren.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Stützelemente in Radialbohrungen der Stangen­ partie oder eines die Stangenpartie umfassenden Ringge­ häuses geführt sind. Die Stützelemente können dabei nach Art von Kolben in die Radialbohrungen eingreifen, während die Radialbohrungen auf der Bodenseite der Stützelemente unmittelbar mit dem Flüssigkeitskanal kommunizieren.

Grundsätzlich ist es aber auch möglich, daß die Radial­ bohrungen innenseitig von einer gemeinsamen Axialboh­ rung angeschnitten sind, während in der Axialbohrung ein auf der einen Seite mit der Druckflüssigkeit beauf­ schlagter und auf der anderen Seite mindestens eine Schrägfläche oder eine Konusfläche aufweisender Axial­ kolben angeordnet ist und die Stützelemente eine gegen die Schräg- oder Konusfläche anliegende, sich mit die­ ser zu einem Keilgetriebe ergänzende rückwärtige Keil­ fläche aufweisen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Er­ findung sind die Stützelemente zwischen einer inneren, vorzugsweise in die Stangenpartie oder in das Ringge­ häuse zurückgezogenen Innenstellung und einer radial über diese überstehenden Außenstellung begrenzt radial verschiebbar. Die Stützelemente können dabei unter der Einwirkung des Druckmittels entgegen einer Federkraft oder zwangsgeführt verschiebbar sein. Ein eventuell vorhandener Axialkolben kann unter der Einwirkung des Druckmittels entgegen einer Federkraft verschiebbar in der Axialbohrung angeordnet sein.

Da die Stützelemente beim Bearbeitungsvorgang relativ zu ihrer Zentrierfläche axial verschiebbar sein müssen, ist es im Interesse einer verschleißarmen Arbeitsweise zweckmäßig, wenn die Stützelemente stirnseitig mit ei­ nem gleitfähigen und/oder verschleißmindernden Material beschichtet sind und wenn die Stützelemente stirnseitig konvex, z. B. zylinder- oder kugelkalottenförmig gerun­ det sind. Zur weiteren Verbesserung in dieser Hinsicht können die Stützelemente eine nach außen offene Schmier­ bohrung für den Durchtritt von Druckflüssigkeit aufwei­ sen.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der Flüssigkeitskanal eine mit dem Außen­ raum kommunizierende, vorzugsweise einstellbar gedros­ selte Entlastungsöffnung aufweist. Diese Maßnahme sorgt dafür, daß beim Abschalten der Druckflüssigkeitszufuhr das System entlastet wird, so daß die Stützelemente leicht in ihre innere Position verschoben werden kön­ nen. Für eine leichte Handhabung des Maschinenwerkzeugs beim Positionieren in der Bearbeitungsstellung ist dies von besonderer Bedeutung.

Vorteilhafterweise sind mindestens drei, vorzugsweise fünf bis sieben, über den Umfang der Stangenpartie ver­ teilt angeordnete Stützelemente vorgesehen.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß das Ringgehäuse auf der Stangenpartie um deren Achse vorzugsweise in einem Gleitlager drehbar gelagert und axial unverschiebbar angeordnet ist.

Das erfindungsgemäße Maschinenwerkzeug kann beispiels­ weise als Aufbohrstange mit mindestens einem eine ein­ seitig über die Bohrstange radial überstehende wirksame Schneide aufweisenden Schneideinsatz ausgebildet wer­ den, wobei die Stützelemente zwischen einer dem Stan­ gendurchmesser entsprechenden Innenposition und einer einem definierten Bohrungsdurchmesser, mindestens aber einem maximalen Bohrungsdurchmesser entsprechenden Außenposition begrenzt radial verschiebbar ist.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Er­ findung kann das Maschinenwerkzeug als Fas- oder Pro­ filsenkbohrstange mit mindestens einem eine einseitig über die Bohrstange schräg radial überstehenden Fas- oder Senkschneide aufweisenden Schneideinsatz ausgebil­ det sein, wobei die Stützelemente zwischen einer dem Stangendurchmesser entsprechenden Innenposition und ei­ ner mindestens dem maximalen Bohrungsdurchmesser ent­ sprechenden Außenposition begrenzt radial verschiebbar sind.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß das Maschinenwerkzeug als Bohrstange für einen Zirkularfräser ausgebildet ist, wobei die Stütz­ elemente zwischen einer dem Stangendurchmesser entspre­ chenden Innenposition und einer mindestens der Exzen­ trizität der Zirkularbewegung der Bohrstange entspre­ chenden Außenposition periodisch mit der Zirkularbewe­ gung radial verschiebbar sind.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Maschinenwerkzeug als Reibahle ausge­ bildet, wobei die Stützelemente zwischen mindestens die Aufmaßdifferenz vor und nach dem Reibvorgang über­ brückenden Innen- und Außenpositionen radial verschieb­ bar sind.

Um die erfindungsgemäßen Maßnahmen universell einsetzen zu können, ist es von Vorteil, wenn die Stützelemente in einem an einer axialen Trennstelle lösbar mit der Stangenpartie kuppelbaren Anbauelement angeordnet sind. Das für ein Maschinenwerkzeug zur spanabhebenden Bear­ beitung eines Werkstücks bestimmte Anbauelement als solches weist erfindungsgemäß eine Zapfenpartie, minde­ stens ein stirnseitig an der Zapfenpartie angeordnetes Kupplungselement sowie einen mit einer Druckflüssigkeit beaufschlagbaren Flüssigkeitskanal auf, wobei in der Zapfenpartie mehrere in Umfangsrichtung einen Abstand voneinander aufweisende, unter der Einwirkung der Druck­ flüssigkeit radial gegenüber der Zapfenpartie vorzugs­ weise begrenzt verschiebbare Stützelemente angeordnet sind. Grundsätzlich ist es auch möglich, auf der Zap­ fenpartie ein Ringgehäuse drehbar anzuordnen, wobei in dem Ringgehäuse mehrere in Umfangsrichtung einen Ab­ stand voneinander aufweisende, unter der Einwirkung der Druckflüssigkeit radial gegenüber dem Ringgehäuse be­ grenzt verschiebbare Stützelemente angeordnet sind.

Eine bevorzugte erfindungsgemäße Anordnung zur spanab­ hebenden Bearbeitung von Werkstücken mit einem Maschi­ nenwerkzeug der vorstehend angegebenen Art sieht vor, daß die Zentrierfläche in einem mit einer zur bearbei­ tenden Bohrung fluchtenden maschinenfesten Führungsla­ ger angeordnet ist. Das Führungslager kann dabei einen die Zentrierfläche aufweisenden Innenring und einen ma­ schinenfesten Außenring aufweisen, wobei der Innenring über ein radiales Gleit- oder Wälzlager axial unver­ schiebbar mit dem Außenring verbunden ist. Das Füh­ rungslager kann aber auch durch die Wand eines im zu bearbeitenden Werkstück befindlichen Bohrungsabschnitts gebildet sein.

Das vorstehend beschriebene Maschinenwerkzeug kann bei­ spielsweise zum Anfasen oder Kontursenken von in den Lagerstegen eines Kurbelgehäuses in axialem Abstand voneinander angeordneten, miteinander fluchtenden La­ gerbohrungen für den Wellenzapfen einer Kurbelwelle verwendet werden. Weiter kann das Maschinenwerkzeug zum Aufbohren, insbesondere zum Feinbohren oder zum Zirku­ larfräsen von vorgebohrten Werkstücken eingesetzt wer­ den. In allen diesen Fällen werden die an der Bohrstan­ ge oder in einem mit der Bohrstange drehbar und axial unverschiebbar verbundenen Ringgehäuse angeordneten Stützelemente unter der Einwirkung einer vorzugsweise als Kühlschmiermittel ausgebildeten Druckflüssigkeit gegen eine mit der Bohrung fluchtende, werkzeug- oder maschinenseitige Zentrierfläche angedrückt, wobei die Bohrstange unter axialer Gleitführung der Stützelemente an der Zentrierfläche axial verschoben werden kann. Die Zentrierfläche kann dabei durch die vor- oder fertig­ bearbeitete Bohrungswand gebildet oder in einem maschi­ nenfesten Führungslager angeordnet sein.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einiger in der Zeichnung in schematischer Weise dargestellter Ausfüh­ rungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Fasbohrstange mit hydrostatischer Zentrie­ rung zum Anfasen von Lagerbohrungen in den La­ gerstegen eines Kurbelgehäuses in einer unter­ brochen gezeichneten Seitenansicht, teilweise im Schnitt;

Fig. 2a und b eine Seitenansicht und eine Draufsicht des Verlängerungsstücks der Bohrstange nach Fig. 1;

Fig. 2c und d eine Seitenansicht und eine Draufsicht des Ringgehäuses nach Fig. 1;

Fig. 2e eine Seitenansicht eines kolbenartigen Stütz­ elements für den Einsatz in das Ringgehäuse nach Fig. 2c und d;

Fig. 3a eine Seitenansicht einer in Führungslagern ab­ gestützten Aufbohrstange zum Vor- oder Feinboh­ ren der Lagerbohrungen in den Lagerstegen eines Kurbelgehäuses;

Fig. 3b einen Schnitt durch die Bohrstange nach Fig. 3a im Bereich der Stützelemente der hydrostati­ schen Abstützung;

Fig. 4 eine Seitenansicht einer hydrostatisch abge­ stützten Aufbohrstange zum Bearbeiten eines Werkstücks mit Störkante;

Fig. 5a eine Seitenansicht einer Feinbohrstange mit hy­ drostatischer Abstützung an der Bohrungswand;

Fig. 5b einen Schnitt durch das Verlängerungsstück der Feinbohrstange nach Fig. 5a mit hydrostatischen Stützelementen;

Fig. 6a und b zwei Schnittdarstellungen eines Zirkular­ fräsers mit hydrostatischer Abstützung in einer vorgefertigten Bohrung;

Fig. 7 eine Prinzipdarstellung einer hydrostatischen Abstützvorrichtung mit zentralem Betätigungs­ kolben und mehreren über den Betätigungskolben betätigten radialen Stützelementen.

Die in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele zeigen verschiedene Anwendungsfälle von als Bohrstangen ausgebildeten Maschinenwerkzeugen, deren Stangenpartie 10 ein Längen/Durchmesserverhältnis L/D < 4 aufweist und die zur Vermeidung von Durchbiegungen und zur Dämp­ fung von Querschwingungen mit hydrostatischen Mitteln 12 an einer werkzeug- oder maschinenfesten, zur Rota­ tionsachse 13 des Maschinenwerkzeugs konzentrischen Zentrierfläche 14 abstützbar sind.

Die in Fig. 1 gezeigte Fasbohrstange 1 weist einen in einer Werkzeugaufnahme 16 eines mit einer Maschinen­ spindel 18 verbundenen Adapterstücks 20 einspannbaren Schaft 22 einer ABS-Kupplung 24 (ABS® ist eine einge­ tragene Marke der Firma Komet Präzisionswerkzeuge Ro­ bert Breuning GmbH), eine an den Schaft 22 anschließen­ de Stangenpartie 10, ein stirnseitig an die Stangenpar­ tie 10 angeflanschtes Anbauelement 26 zur Aufnahme ei­ nes mit fünf in gleichem Winkelabstand voneinander an­ geordneten kolbenartigen Stützelementen 30 bestückten Ringgehäuses 28 auf. Die Stangenpartie 10 weist mehrere im Abstand voneinander angeordnete, langgestreckte Ra­ dialausnehmungen 32 zur Aufnahme von Schneideinsätzen 34 auf, die bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel als mit den Schrauben 36 an der Stangenpartie 10 befestig­ te, je eine im Umriß dreieckige Wendeschneidplatte 38 tragende Kurzklemmhalter 34 ausgebildet sind. Die wirk­ samen Schneiden 40 der Wendeschneidplatten 38 schließen mit der Rotationsachse 13 der Bohrstange 1 einen Winkel von ±20° ein und sind als Fasschneiden ausgebildet. Die alle auf der gleichen Seiten über die Stangenober­ fläche überstehenden Wendeschneidplatten 38 sind bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel zum Anfasen (Fasen 48) von Lagerbohrungen 44 in Lagerstegen 46 eines im übrigen nicht dargestellten Kurbelgehäuses bestimmt. Die Lagerstege 46 sind jeweils durch einen Freiraum 49 zur Aufnahme je eines nicht dargestellten Pleuels von­ einander getrennt. Die mit den Schneidplatten 38 in die Lagerstege 46 einzubringenden Fasen 48 dienen als Ein­ führschrägen für die Montage von nicht dargestellten Lagerbüchsen.

Das Ringgehäuse 28 mit den Stützelementen 30 ist auf dem Verlängerungsstück 26 drehbar gelagert. Die Radial­ bohrungen 50 des Ringgehäuses 28, in denen die kolben­ förmigen Stützelemente 30 radial verschiebbar angeord­ net sind, kommunizieren über einen Ringkanal 52 und ei­ ne Querbohrung 54 mit einem zentralen Flüssigkeitskanal 56 der Stangenpartie 10, der von der Maschine aus mit einer als Kühlschmiermittel ausgebildeten Druckflüssig­ keit beaufschlagbar ist und der über eine mit einer Drosselschraube 57 einstellbaren Austrittsöffnung 58 zur Atmosphäre hin offen ist.

Wie aus Fig. 1 und 2e zu ersehen ist, weisen die Stütz­ elemente 30 ein Kopfteil 60 und ein Kolbenteil 62 auf, die durch einen Hals 64 kleineren Durchmessers mitein­ ander verbunden sind. Die einander zugewandten Ringflä­ chen 66', 66'' des Kopfteils 60 und des Kolbenteils 62 dienen als Begrenzungsanschläge, die in den beiden ra­ dialen Endstellungen der Stützelemente 30 gegen die in die Schraubbohrungen 68 des Ringgehäuses 28 eingedreh­ ten Hubbegrenzungsschrauben 70 anschlagen. Aus Fig. 2e ist ferner zu ersehen, daß die Kopfteile 60 an ihrer Stirnfläche 72 ballig ausgebildet sind. Sie können dort außerdem eine verschleißfeste und gleitfähige Oberflä­ chenbeschichtung aufweisen.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel werden die Stützelemente 30 unter der Einwirkung der Druck­ flüssigkeit im Flüssigkeitskanal 56 radial gegen eine durch die Bohrungswand einer der Lagerbohrungen 44 ge­ bildeten Zentrierfläche 14 gedrückt. Dadurch wird die Fasbohrstange 1 an ihrem freien Ende an der Zentrier­ fläche 14 koaxial zentriert und gegen ein Verdrehen festgehalten. Die Andrückkraft ist jedoch so bemessen, daß die Stützelemente 30 in der axialen Vorschubrich­ tung 75 der Fasbohrstange 1 entlang der Zentrierfläche 14 gleitend geführt wird und die Schneiden 40 zu ihren Bearbeitungsstellen hin zugestellt werden können.

Zum Einführen der Fasbohrstange 1 in ihre in Fig. 1 ge­ zeigte Bearbeitungsposition und zum anschließenden Her­ ausführen wird die Werkzeugaufnahme 16 bei abgeschalte­ ter Druckmittelzufuhr so gegenüber den zu bearbeitenden Bohrungen 44 seitlich versetzt, daß die Bohrstange 1 mit den Wendeschneidplatten 38 kollisionsfrei durch die Bohrungen 44 hindurchgeschoben werden kann. Erst in der Bearbeitungsposition wird die Bohrstange 1 über die Bohrstangenaufnahme 16 bezüglich der Bohrungen zen­ trisch gestellt und an ihrem freien Ende unter der Ein­ wirkung der Druckflüssigkeit über die Stützelemente 30 an der Zentrierfläche 14 zentriert. Die Kolbenteile 60 weisen einen Außenkonus 74 auf, die dafür sorgt, daß bei einer Kollision der über das Ringgehäuse 28 über­ stehende Schneideinsätze 34 mit einem Lagersteg 46 im Bereich der Lagerbohrungen 44 das betreffende Stützele­ ment 30 in seine Radialbohrung 50 zurückgeschoben wird.

Bei dem in Fig. 3a und b gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Maschinenwerkzeug als Aufbohrstange 2 zum Vor- oder Feinbohren der in den Lagerstegen 46 eines Kurbel­ gehäuses befindlichen Lagerbohrungen 44 bestimmt. Die Aufbohrstange 2 weist zu diesem Zweck mehrere im Ab­ stand voneinander angeordnete, einseitig über die Stan­ genoberfläche überstehende Wendeschneidplatten 78 auf, deren wirksame Schneidkante 80 im wesentlichen senk­ recht zur Drehachse 13 der Aufbohrstange 2 ausgerichtet ist. Die Aufbohrstange 2 ist über einen Schaft 22 einer ABS-Kupplung 24 über ein Adapterstück 20 mit der rotie­ renden Spindel 18 eines Bearbeitungszentrums gekuppelt. Sie weist in ihrem mittleren Bereich und in der Nähe ihres freien Endes jeweils fünf im Winkelabstand von­ einander angeordnete Radialbohrungen 82 auf, die auf ihrer Innenseite mit einem zentralen Flüssigkeitskanal 56 kommunizieren und in denen kolbenartige Stützelemen­ te 30 unter der Einwirkung einer über den Flüssigkeits­ kanal 56 zugeführten Druckflüssigkeit radial nach außen verschiebbar sind. Die Stützelemente 30 werden dabei mit ihrer balligen Stirnfläche 72 gegen eine Zentrier­ fläche 14' in einem maschinenfesten Führungslager 84 angedrückt. Die Zentrierfläche 14' befindet sich im In­ nenring 86 des Führungslagers 84, der über ein radiales Wälzlager 88 am Außenring 90 des Führungslagers 84 dreh­ bar und axial unverschiebbar gelagert ist. Die Stütz­ elemente 30 werden mit einer solchen Andrückkraft an die Zentrierfläche 14' angedrückt, daß zwar der Innen­ ring 86 drehend mitgenommen wird, aber dennoch eine gleitende Axialbewegung der Stützelemente 30 entlang der Zentrierfläche 14' beim Bearbeitungsvorgang möglich ist.

Das Einführen der Aufbohrstange 2 in die Bearbeitungs­ position erfolgt wiederum durch seitlichen Versatz in Richtung des Pfeils 92 bei abgeschalteter Druckbeauf­ schlagung der Stützelemente 30. Auf diese Weise ist ein kollisionsfreies Einführen der Bohrstange durch die vorgefertigten Lagerbohrungen 44 hindurch möglich. In der Bearbeitungsposition wird die Bohrstange 2 sodann zu den Bohrungen zentrisch gestellt und die Druckmit­ telzufuhr eingeschaltet. Nach Beendigung des Bearbei­ tungsvorgangs wird die Druckmittelzufuhr abgestellt und die Bohrstange 2 außermittig aus den fertig bearbeite­ ten Bohrungen kollisionsfrei herausgezogen.

Bei dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ist ei­ ne vorgefertigte Bohrung 44 in einem Werkstück 94 mit Störkante 96 auszubohren, wozu eine im Verhältnis zu ihrem Durchmesser langgestreckte Aufbohrstange 3 erfor­ derlich ist. Die Aufbohrstange 3 trägt in ihrer Stan­ genpartie 10 an geeigneter Stelle einen Schneideinsatz 98 mit einer im wesentlichen vertikal zur Stangenachse 13 ausgerichteten wirksamen Schneide 100. Am freien stirnseitigen Ende der Stangenpartie 10 ist ein axiales Anbauelement 102 angekuppelt, in dessen Zapfenpartie 104 mehrere, einen Winkelabstand voneinander angeordne­ te kolbenartige Stützelemente 30 angeordnet sind. Die Stützelemente 30 sind an ihrer Bodenfläche über einen zentralen Flüssigkeitskanal in der Stangenpartie 10 mit Druckflüssigkeit beaufschlagbar. Sie werden hierbei mit ihren balligen Stirnflächen 72 gegen eine Zentrierflä­ che 14'' in einem maschinenfesten Führungslager 84 ge­ drückt. Die Führungsfläche 14'' befindet sich im Innen­ ring 86 des Führungslagers 84, der über ein Wälzlager 88 radial am Außenring 90 drehend und axial unver­ schieblich abgestützt ist. Das Vorgehen beim Einführen der Aufbohrstange 3, beim Bearbeitungsvorgang und beim Herausziehen der Aufbohrstange ist ähnlich wie bei dem in Fig. 3a und b gezeigten Ausführungsbeispiel.

Bei dem in Fig. 5a und b gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Maschinenwerkzeug als Feinbohrstange 4 ausge­ bildet, die mit einer rotierenden Maschinenspindel 18 kuppelbar ist und die stirnseitig mit einem Feinver­ stellkopf 105 zum Feinbohren einer im Werkstück 106 be­ findlichen langen vorgefertigten Bohrung 108 bestimmt ist. Die Feinbohrstange 4 umfaßt zwei modular aufgebau­ te Anbauelemente 102, 110, von denen das unmittelbar hinter dem Feinverstellkopf 104 angeordnete Anbauele­ ment 102 mit einer Mehrzahl von im Winkelabstand von­ einander angeordneten, in Radialbohrungen 82 unter der Einwirkung eines über einen zentralen Flüssigkeitskanal 56 der Bohrstange zugeführten Druckmittels radial ver­ schiebbaren Stützelementen 30 bestückt ist. Die Radial­ bohrungen 82 befinden sich in Radialbüchsen 114, die ihrerseits in die Zapfenpartie 116 des Anbauelements 102 eingesetzt sind. Die Stützelemente 30 stützen sich gegen eine durch die Bohrungswand der Bohrung 108 ge­ bildete Führungsfläche 14'' ab und sorgen dafür, daß die lange Feinbohrstange 4 beim Aufbohrvorgang zen­ triert und schwingungsgedämpft wird.

Bei dem in Fig. 6a und b gezeigten Ausführungsbeispiel eines Maschinenwerkzeugs handelt es sich um einen Zir­ kularfräser, mit dem eine Radialnut 120 in die Bohrungs­ wand 125 einer vorgefertigten Bohrung 122 eines Werk­ stücks 119 eingefräst werden kann. Zu diesem Zweck wird eine mit Einstichschneiden 121 versehene Bohrfrässtange 5 zunächst zentrisch in die vorgefertigte Bohrung 122 eingeführt und sodann um eine der Nutentiefe entspre­ chende Exzentrizität e gegenüber der Bohrungsmitte M versetzt. Beim Bearbeitungsvorgang dreht sich die Fräs­ bohrstange 5 um ihre Achse und führt gleichzeitig eine Zirkularbewegung mit dem Radius e um den Bohrungsmittel­ punkt M aus (Kreis 123). Dabei dringen die Einstich­ schneiden 121 unter Erzeugung der Radialnuten 120 in die Bohrungswand 125 ein. Die Zentrierung der Bohrfräs­ stange 5 erfolgt an einer durch die Bohrungswand 125 der vorgefertigten Bohrung 122 gebildeten Zentrierflä­ che 14''', an der sich radial in der Bohrfrässtange 5 verschiebbar angeordnete kolbenartige Stützelemente 30 unter der Einwirkung eines in einem zentralen Flüssig­ keitskanal 56 zugeführten Druckmittels mit ihren balli­ gen Stirnflächen 72 abstützen.

Die in Fig. 7 gezeigten hydraulischen Zentriermittel unterscheiden sich von den Zentriermitteln nach den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen dadurch, daß die Stützelemente 30' nicht unmittelbar, sondern mittelbar über einen axialen Betätigungskolben 124 ra­ dial verschiebbar sind. Der Betätigungskolben 124 ist zu diesem Zweck bodenseitig über den Flüssigkeitskanal 56 mit einem Druckmittel (Pfeil 127) beaufschlagbar und weist an seinem anderen Ende einen Außenkonus 126 auf, gegen den je eine an den Stützelementen 30' angeordnete Keilfläche 128 unter Bildung eines Keilgetriebes an­ liegt. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 sind so­ wohl der axiale Betätigungskolben 124 als auch die Stützelemente 30' entgegen der Kraft einer Rückstellfe­ der 130, 132 in der jeweiligen Vorschubrichtung ver­ schiebbar. Die Stützelemente 30' werden bei diesem Aus­ führungsbeispiel also starr durch den Betätigungskolben 124 in ihrer Lage gehalten, während sie bei den vorste­ hend erörterten Ausführungsbeispielen schwimmend über die Druckflüssigkeit miteinander gekoppelt sind.

Zusammenfassend ist folgendes festzustellen: Die Erfin­ dung bezieht sich auf ein Maschinenwerkzeug zur spanab­ hebenden Bearbeitung von Werkstücken mit einer Stangen­ partie 10, deren Länge L vorzugsweise mehr als das Vierfache des Stangendurchmessers D beträgt. An der Stangenpartie ist mindestens ein Schneideinsatz sowie ein mit einer als Kühlschmiermittel ausgebildeten Druckflüssigkeit beaufschlagbarer Flüssigkeitskanal 56 angeordnet. Um eine zentrierende, schwingungsdämpfende und dämmungsfreie Abstützung der Stangenpartie zu er­ möglichen, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß an mindestens einer Stelle entlang der Stangenpartie 10 mehrere im Winkelabstand voneinander angeordnete, unter der Einwirkung der Druckflüssigkeit radial zur Stangen­ partie gegen eine in radialem Abstand von dieser ange­ ordnete, werkstück- oder maschinenseitige Zentrierflä­ che 14 andrückbare Stützelemente 30 angeordnet sind.

Claims (31)

1. Maschinenwerkzeug zur spanabhebenden Bearbeitung von Werkstücken mit einem in einer vorzugsweise ro­ tierenden Werkzeugaufnahme (16) einer Werkzeugma­ schine einspannbaren Schaft (22), mit einer axial an den Schaft anschließenden Stangenpartie (10), deren Länge (L) vorzugsweise mehr als das Vierfache des Stangendurchmessers (D) beträgt, mit mindestens einem an der Stangenpartie (10) angeordneten Schneideinsatz (34; 78; 98) und mit einem durch den Schaft (22) und die Stangenpartie (10) hindurchge­ führten, mit einer vorzugsweise als Kühlschmiermit­ tel ausgebildeten Druckflüssigkeit beaufschlagbaren Flüssigkeitskanal (56), dadurch gekennzeichnet, daß an mindestens einer Stelle entlang der Stangenpar­ tie (10) mehrere im Winkelabstand voneinander ange­ ordnete, unter unmittelbarer oder mittelbarer Ein­ wirkung der Druckflüssigkeit radial zur Stangenpar­ tie (10) gegen eine in radialem Abstand von dieser angeordnete, werkstück- oder maschinenseitige Zen­ trierfläche (14, 14', 14'', 14''') andrückbare Stütz­ elemente (30, 30') angeordnet sind.

2. Maschinenwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Zentrierfläche (14, 14', 14'', 14''') eine achsparallele Gleitführung für die ge­ gen sie angedrückten Stützelemente (30, 30') bildet.

3. Maschinenwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützelemente (30, 30') in Radialbohrungen (50) der Stangenpartie (10) oder eines die Stangenpartie umfassenden Ringgehäuses (28) angeordnet sind.

4. Maschinenwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitskanal (56) eine mit der Atmosphäre kommunizierende ge­ drosselte Entlastungsöffnung (58) aufweist.

5. Maschinenwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens drei über den Umfang der Stangenpartie (10) oder des Ringge­ häuses (28) verteilt angeordnete Stützelemente (30, 30') vorgesehen sind.

6. Maschinenwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützelemente (30, 30') stirnseitig ballig, vorzugsweise zylinder- oder kugelkalottenförmig ausgebildet sind.

7. Maschinenwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützelemente (30, 30') stirnseitig mit einem gleitfähigen und/oder verschleißmindernden Material beschichtet sind.

8. Maschinenwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützelemente (30, 30') eine nach außen offene Schmierbohrung für den Durchtritt von Druckflüssigkeit aufweisen.

9. Maschinenwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützelemente (30) kolbenartig in die Radialbohrungen (50) eingreifen und daß die Radialbohrungen (50) auf der Bodenseite der Stützelemente (30) unmittelbar mit dem Flüssig­ keitskanal (56) kommunizieren.

10. Maschinenwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Radialbohrungen (50) von einer gemeinsamen Axialbohrung angeschnit­ ten sind, daß in der Axialbohrung ein auf der einen Seite mit der Druckflüssigkeit beaufschlagter und auf der anderen Seite mindestens eine Schrägfläche oder einen Außenkonus (126) aufweisender axialer Betätigungskolben (124) angeordnet ist und daß die Stützelemente (30) eine gegen die Schrägfläche oder den Außenkonus (126) anliegende rückwärtige Keil­ fläche (128) aufweisen.

11. Maschinenwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützelemente (30, 30') zwischen einer inneren, vorzugsweise in die Stangenpartie (10) oder in das Ringgehäuse (28) zurückgezogenen Innenstellung und einer radial über diese überstehenden Außenstellung begrenzt radial verschiebbar sind.

12 Maschinenwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützelemente (30, 30') unter der Einwirkung der Druckflüssigkeit entgegen einer Federkraft (132) verschiebbar sind.

13. Maschinenwerkzeug nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der axiale Betäti­ gungskolben (124) unter der Einwirkung der Druck­ flüssigkeit entgegen einer Federkraft (130) ver­ schiebbar ist.

14. Maschinenwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Ringgehäuse (28) auf der Stangenpartie (10) um deren Drehachse vorzugsweise in einem Gleitlager drehbar gelagert und axial unverschiebbar angeordnet ist.

15. Maschinenwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß es als Aufbohrstan­ ge (2, 3) mit mindestens einem eine einseitig über die Stangenpartie (10) radial überstehende wirksame Schneide aufweisenden Schneideinsatz ausgebildet ist, wobei die Stützelemente (30) zwischen einer dem Stangendurchmesser entsprechenden Innenposition und einer einem definierten Bohrungsdurchmesser entsprechenden Außenposition begrenzt radial ver­ schiebbar sind.

16. Maschinenwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß es als Fas- oder Kontursenkbohrstange (1) mit mindestens einem eine einseitig über die Stangenpartie (10) schräg radial überstehende Fräs- oder Senkschneide aufweisenden Schneideinsatz ausgebildet ist, wobei die Stützele­ mente (30) zwischen einer dem Stangendurchmesser entsprechenden Innenposition und einer mindestens dem maximalen Bohrungsdurchmesser entsprechenden Außenposition begrenzt radial verschiebbar sind.

17. Maschinenwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß es als Bohrstange (4) für einen Zirkularfräser ausgebildet ist, wobei die Stützelemente (30) zwischen einer dem Stangen­ durchmesser entsprechenden Innenposition und einer mindestens der Exzentrizität (e) der Zirkularbewe­ gung entsprechenden Außenposition radial verschieb­ bar sind.

18. Maschinenwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß es als Reibahle ausgebildet ist, wobei die Stützelemente (30) zwi­ schen einer mindestens die Aufmaßdifferenz vor und nach dem Reibvorgang überbrückenden Innen- und Außenpositionen radial verschiebbar sind.

19. Maschinenwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützelemente (30) in einem an einer axialen Trennstelle lösbar mit der Stangenpartie (10) kuppelbaren Anbauelement (102) angeordnet sind.

20. Anbauelement für ein Maschinenwerkzeug zur spanab­ hebenden Bearbeitung eines Werkstücks mit einer Zapfenpartie (116) und mindestens einem stirnseitig an der Zapfenpartie angeordneten Kupplungselement sowie einem mit einer Druckflüssigkeit beaufschlag­ baren Flüssigkeitskanal (56), dadurch gekennzeich­ net, daß in der Zapfenpartie (116) mehrere gleiche oder ungleiche Winkelabstände voneinander aufwei­ sende, unter der Einwirkung der Druckflüssigkeit radial gegenüber der Zapfenpartie vorzugsweise be­ grenzt verschiebbare Stützelemente (30) angeordnet sind.

21. Anbauelement für ein Maschinenwerkzeug zur spanab­ hebenden Bearbeitung eines Werkstücks mit einer Zapfenpartie (116) und mindestens einem stirnseitig an der Zapfenpartie angeordneten Kupplungselement sowie einem mit einer Druckflüssigkeit beaufschlag­ baren Flüssigkeitskanal (56), dadurch gekennzeich­ net, daß auf der Zapfenpartie ein Ringgehäuse (28) drehbar gelagert ist und daß in dem Ringgehäuse mehrere gleiche oder ungleiche Winkelabstände von­ einander aufweisende, unter der Einwirkung der Druckflüssigkeit radial gegenüber dem Ringgehäuse begrenzt verschiebbare Stützelemente (30) angeord­ net sind.

22. Anordnung zur spanabhebenden Bearbeitung von Werk­ stücken mit einem Maschinenwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierfläche (14, 14', 14'', 14''') in einem mit ei­ ner zu bearbeitenden Bohrung (44) fluchtenden ma­ schinenseitigen Führungslager angeordnet ist.

23. Anordnung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungslager einen die Zentrierfläche (14', 14'', 14''') aufweisenden Innenring (86) und einen maschinenfesten Außenring (90) aufweist, wo­ bei der Innenring (86) über ein radiales Gleit- oder Wälzlager (88) drehbar und axial unverschieb­ bar mit dem Außenring (90) verbunden ist.

24. Anordnung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungslager durch die Wand eines im zu bearbeitenden Werkstück befindlichen Bohrungsab­ schnitts gebildet ist.

25. Verwendung des Maschinenwerkzeugs nach einem der Ansprüche 1 bis 19 zum Anfasen oder Kontursenken von in den Lagerstegen eines Gehäuses, beispiels­ weise eines Kurbelgehäuses in axialem Abstand von­ einander angeordneten, miteinander fluchtenden La­ gerbohrungen (44) für die Wellenzapfen einer Kur­ belwelle, wobei die an einer mit mehreren, in defi­ niertem Abstand voneinander angeordneten Schneid­ einsätzen bestückten Fasbohrstange (1) oder in ei­ nem mit der Fasbohrstange drehbar und axial unver­ schiebbar verbundenen Ringgehäuse (28) angeordneten Stützelemente (30) unter der Einwirkung einer vor­ zugsweise als Kühlschmiermittel ausgebildeten Druck­ flüssigkeit gegen die Bohrungswand in einer der La­ gerbohrungen (44) angedrückt werden und wobei die Fasschneiden unter axialer Gleitführung der Stütz­ elemente (30) axial verschoben werden.

26. Verwendung des Maschinenwerkzeugs nach einem der Ansprüche 1 bis 19 zum Aufbohren, insbesondere zum Feinbohren von Werkstücken mit vorgefertigten Boh­ rungen, wobei die an der mit mindestens einem Schneideinsatz bestückten Bohrstange oder in einem mit der Bohrstange drehbar und axial unverschiebbar verbundenen Ringgehäuse (28) angeordneten Stützele­ mente (30) unter der Einwirkung einer vorzugsweise als Kühlschmiermittel ausgebildeten Druckflüssig­ keit gegen eine mit der Bohrung fluchtende werk­ zeug- oder maschinenseitige Zentrierfläche ange­ drückt werden und wobei die Bohrstange unter axia­ ler Gleitführung der Stützelemente an der Zentrier­ fläche axial verschoben wird.

27. Verwendung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeich­ net, daß die Zentrierfläche (14) durch die vor- oder fertigbearbeitete Bohrungswand gebildet ist.

28. Verwendung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeich­ net, daß die Zentrierfläche (14', 14'', 14''') in ei­ nem maschinenseitigen, vorzugsweise rotierenden Führungslager angeordnet ist.

29. Verwendung des Maschinenwerkzeugs nach einem der Ansprüche 1 bis 19 zum Zirkularfräsen von Werk­ stücken mit vorgefertigten Bohrungen, wobei die an der um ihre Drehachse und um eine zur Bohrungsachse exzentrische Achse gedrehten und mit mindestens ei­ nem Schneideinsatz bestückten Bohrstange oder in einem mit der Bohrstange drehbar und axial unver­ schiebbar verbundenen Ringgehäuse (28) angeordneten Stützelemente (30) unter der Einwirkung einer vor­ zugsweise als Kühlschmiermittel ausgebildeten Druck­ flüssigkeit gegen eine mit der Bohrung fluchtende, werkzeug- oder maschinenseitige Zentrierfläche an­ gedrückt werden und wobei die Bohrstange unter axialer Gleitführung der Stützelemente (30) an der Zentrierfläche axial verschoben wird.

30. Verwendung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeich­ net, daß die Zentrierfläche (14) durch die vor- oder fertigbearbeitete Bohrungswand gebildet ist.

31. Verwendung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeich­ net, daß die Zentrierfläche (14', 14'', 14''') in ei­ nem maschinenseitigen, vorzugsweise rotierenden Führungslager angeordnet ist.