DE2133142C3 - Nachspannendes Bohrfutter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein nachspannendes Bohrfutter mit einem Futterkörper, einem sich nach hinten vom einzuspannenden Werkzeug fort verjüngenden Spannkonus und mit an der Kegelfläche des Spannkonus geführten Spannbacken, die eine Einspannöffnung für den Schaft des einzuspannenden Werkzeuges umgeben und durch eine axiale Relatiwerschiebung zwischen dem Spannkonus und den Spannbacken radial zur Achse der Einspannöffnung verstellbar und dabei an ihrem in Richtung der Erweiterung des Spannkonus zeigenden Ende axial an einer den Futterkörper außen übergreifenden Spannhülse abgestützt sind, und mit einem die Einspannöffnung im Futterinneren stirnseitig abschließenden axial verschiebbaren Druckstück.
Derartige Spannfutter, die auch unter rein axialem Werkzeugdruck nachspannen, sind aus der US-PS 21 72 070 bekannt. Der axiale Werkzeugdruck wirkt vom Ende des Werkzeugschaftes auf das axial verschiebbare Druckstück und auf die fest mit ihm

ίο verbundene, gegen die Kraft einer Feder axial verschiebbar am Futterkörper geführte Spannhülse, die den Werkzeugdruck an die an ihr abgestützten Spannbacken weitergibt, was eine die Nachspannung erzeugende axiale Verschiebung der Spannbacken gegenüber dem axial feststehenden Spannkonus bewirkt. Nachteilig bei diesen Spannfuttern ist die Tatsache, daß die Vorspannung des Werkzeuges im Futter nur durch die Feder zwischen der Spannhülse und dem Futterkörper erfolgt, eine starre und von Hand der Höhe nach beeinflußbare Vorspannung also nicht möglich ist, wie sie aber gerade für Bohrfutter sehr wünschenswert wäre, wenn das Bohrfutter zum Schlagbohren mit häufig sehr extremen Beanspruchungsfällen geeignet sein soll. Auch ist bei dem bekannten Bohrfutter eine Verstärkung des zur Nachspannung führenden Werkzeugdruckes nicht möglich.

Nachspannende Bohrfutter, die diese Nachteile jedenfalls teilweise vermeiden, sind aus der DE-PS 3 99 338 bekannt. Jedoch besitzen sie einen Aufbau, bei dem sich entgegen Futtern der eingangs genannten Art der Spannkonus nach vorn zum Werkzeug hin verjüngt und dementsprechend nicht die Spannbacken, sondern der Spannkonus an der Spannhülse auf der dem

J5 Werkzeug zugewandten Seite abgestützt ist, wobei die Spannhülse selbst in einem außen auf dem Futterkörper vorgesehenen Gewinde gegen die Wirkung einer Feder verdrehbar ist. Im Futterkörper ist ein Druckpolster vorgesehen, an dem sowohl das Dvjckstück als auch mit ihrem in Richtung der Erweiterung des Spannkonus, also nach innen zeigenden Ende die Spannbacken entweder direkt oder über einen das Druckstück im Futterkörper umgebenden und zu ihm gegenläufigen Druckring axial abgestützt sind. Das Druckstück gibt den axialen Werkzeugdruck über das Druckpolster unter Richtungsumkehr an den gegenläufigen Druckring oder direkt an die Spannbacken weiter, wobei ohne weiteres eine Kraftverstärkung möglich ist. So sind bei dem bekannten Bohrfutter das Druckstock und der Druckring an ihrer dem Boden des Futierkörpers zugewandten Seite mit einander entgegengesetzt konischen Ringflächen versehen, und in den zwischen diesen Ringflächen und dem Boden des Futierkörpers gebildeten, im Querschnitt sich nach vorn zum Werkzeug hin verjüngenden Ringraum sind an den Ringflächen und am Boden des Futterkörpers anliegende Kugeln als starre Drucküberlragungsstücke eingelegt. Jedoch besitzen derartige Futter den bauartmäßig bedingten Nachteil, daß die Spannbacken beim Einspannen dünnere Werkzeugschäfte nach vorn aus dem Futter austreten können.

Im übrigen ist es bei nachspannenden Bohrfultern aus der DE-PS 8 07 349 an sich bekannt, das Futter mit einer besonderen Einrichtung zu versehen, um es von Hand auch dann immer leicht lösen zu können, sollte die Nachspannung zu einer Blockierung des Futters geführt haben. Dazu sind der Spannkonus und die Spannhülse drehbar, aber axial im wesentlichen unverstellbar am

Futterkörppr gelagert, Pie Spannbacken sind in einem Mitnehmer gehalten, der an der Prehung der Spannhülse und damit auch der Spannbacken um die Achse des Spannfutters teilnimmt. Er besitzt einen axialen Gewindebolzen, der in ein Muttergewinde im Futterkörper eingeschraubt ist. Verdreht sich der Mitnehmer gegenüber dem Futterkörper, so schraubt er sich je nach Drehrichtung tiefer in den Futterkörper hinein oder weiter aus ihni heraus und verstellt entsprechend die Spannbacken, was zu einer selbsttätigen Nachspannung des Bohrfutters führt, wenn das während des drehenden Bohrens zwischen dem Futterkörper und dem in den Spannbacken gehaltenen Werkzeugschaft zu übertragende Drehmoment eine solche Verdrehung des Mitnehmers ergibt, daß dieser die Spannbacken im Spannkonus in Richtung der Konusverjüngung verschiebt Um das Futter immer leicht lösen zu können, befindet sich das Muttergewinde für den Mitnehmer in einem Mutterstück, das undrehbar, aber axial verschiebbar in den Futterkörper eingesetzt und durch am Fuiterkörper axial abgestützte, mittels eines am Futterkörper außen liegenden drehbaren R'^iges radial bewegbare Sperrstücke gehalten ist. Der Ring ist an der Innenseite mit Vertiefungen versehen, in die die Sperrstücke eintreten können, wodurch das Mutterstück für eine begrenzt axiale Verlagerung freigegeben wird, die den Mitnehmer vom Spanndruck entlastet, so daß er in seinem Muttergewinde wieder leicht drehbar wird.

Die Sperrkörper sind im Futterkörper gelagerte Kugeln, für die an der Außenseite des Mutterstückes Kugelpfannen vorgesehen sind. — Dieser Aufbau des bekannten Futters hat zur Folge, daß es für die beim Schlagbohren auftretenden Beanspruchungen ungeeignet ist. Denn die hohen axialen Werkzeugkräfte müßten js über das Gewinde vom Mitnehmer auf das Mutterstück und von diesem über die Kugeln auf den Futterkörper übertragen werden, was schnellen Verschleiß zur Folge hätte. Außerdem ermöglicht dieses bekannte Bohrfutter auch überhaupt keine Nachspannung durch den axialen Werkzeugdruck.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bohrfutter der eingangs genannten Art so auszubilden, daß es den hohen Beanspruchungen des Schlagbohrens gewachsen ist und bei der Höhe nach von Hand vorgebbaren Vorspannung des Werkzeuges im Futter eine Nachspannung unter Kraftverstärkung des axialen Werkzeugdruckes ermöglicht.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Spannhülse in einem außen auf dem Futterkörper vorgesehenen Gewinde verdrehbar ist, daß der Spannkonus axial verschiebbar im Futterkörper geführt ist, und daß im Futterkörper ein Druckpolster vorgesehen ist und das DruckslUck und der Spannkonus gemeinsam gegen das Druckpolster abgestützt sind.

Bei dem Bohrfutter nach der Erfindung wirkt der axiale Bohrdruck vom Ende des Bohrerschaftes über das axial verschiebbare Druckstück auf das Druckpolster, das den Bohrdruck unter Richtungsumkehr an den an ihm abgestützten Spannkonus weitergibt. Das bewirkt eine die Nachspannung erzeugende axiale Relativverschiebung zwischen den Spannbacken und dem Spannkonus. Die Spannbacken bzw. der Spannkonus können dabei unmittelbar oder unter Zwischenschaltung weiterer Kraftübertragungsglieder arr· Druckpolster abgestützt sein.

Als Druckpolster lift Sinne der Erfindung ist jede Konstruktion geeignet, die in der Lage ist, die axial nach hinten gerichteten Pruckkräfte des Druckstückes als axial nach vorn gerichtete Naebspannkräfts gleichmäßig auf den Spannkonus zu übertragen. Beispielsweise kann das Druckpolster eine Hydraulikfüllung sein, die in einen Zylinderraum des Futterkörpers eingeschlossen ist, wobei das Druckstück als zentraler Kernkolben ausgebildet ist und ein zu diesem gegenläufiger und ihn umgebender Ringkolben dazu dient, den Spannkonus zu belasten. Es besteht aber auch die Möglichkeit, das Druckpolster aus mechanisch starren Druckübertragungsstücken aufzubauen. Eine in dieser Hinsicht bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß im Futterkörper ein das Druckstück umgebender und zu ihm gegenläufiger Druckring vorgesehen ist, daß das Druckstück und der Druckring an ihrer dem Boden des Futterkörpers zugewandten Seite mit einander entgegengesetzt konischen Ringflä· chen versehen sind, und daß in den zwischen diesen Ringflächen und dem Boden des Futterkörpers gebildeten, im Querschnitt sich nach vorn -:um Werkzeug hin verjüngenden Ringraum starre, an dsn Ringflächen und an dem Boden des Futterkörpers anliegende Druckübertragungsstücke eingelegt sind. Die einerseits am Boden des Futterkörpers und andererseits einmal an der konischen Ringfläche des Druckstückes und zum anderen an der konischen Ringfläche des Druckringes abgestützten Druckübertragungsstücke bilden gleichsam ein Keilgetriebe. Wird das Druckstück unter dem axialen Bohrdruck des Bohrerschaftes gegen den Boden des Futterkörpers bewegt, so werden dabei die Druckübertragungsstücke an der konischen Ringfläche des Druckstückes radial auswärts gedrückt und bewirken über die konische Ringfläche des Druckringes dessen Verstellung nach vorn im Sinne der gewünschten Nachspannung. Die Druckübertragungsstücke können Kugeln sein. Im Interesse einer geringeren Flächenpressung empfiehlt sich aber eine Anordnung, bei der die Druckübertragungsstücke Ringsegmente sind, deren Seitenflächen den Neigungen der Ringflächen des Druckstückes und des Druckringes angepaßt sind. Eine derartige Ausführungsform ist besonders für Schlagbohrmaschinen mit ihren im Bohrfutter auf den Bohreroder Meißelschaft zu übertragenden, unter Umständen sehr hohen Schlagkräften geeignet.

Im übrigen kann die Erfindung ohne weiteres auch mit der beim drehenden Bohren bekannten, eingangs beschriebenen Weise des Nachspannens kombiniert werden. In diesem Fall ist vorgesehen, daß die Spannhülse im drehfesten Eingriff mit den Spannbacken steht und für ihr Gewinde am Futterkörper der Gewindesinn so gewählt ist, daß beim drehenden Bohren in an sich bekannter Weise eine Nachspannung durch das zu übertragende Drehmoment erfolgt.

Im folgenden wird die Erfindung an einem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsheispiel näher erläutert; es zeigt

Fig. 1 ein Bohrfutter nach der Erfindung, teils im Längsschnitt,

Fig.2 einen Schnitt in Richtung H-Il durch das Bohrfutter nach Fig. I,

Fig. 3 einen Schnitt in Richtung Hl-Hl in F ig. 2.

In der Zeichnung sind der Futterkö:^-per mit 1, der Spannkonus mit 2 und die an der Kegelfläche 3 des Spannkonus geführten Spannbacken mit 4 bezeichnet. Die Spannbacken <■ umgeben eine Einspannöffnung 5 für den nicht dargestellten Schaft des Bohrwerkzeuges. Durch eine axiale Relativverschiebung zwischen dem Spannkonus 2 und den Spannbacken 4 werden diese

radial zur Achse der Einspannöffnung versiclli. um den Schaft des Bohrwerkzeuges einzuspannen oder freizugeben. In den Fig. 1,2 ist jeweils in der linken Hälfte der vollständig geschlossene Zustand, in der rechten Hälfte der offene Zustand des Futters dargestellt. An ihrem in Richtung der Erweiterung des Spannkonus 2 zeigenden Ende 6 sind die Spannbacken 4 axial abgestützt. Diese axiale Abstützung erfolgt durch einen Bund der Spannhülse 7. Wie insbesondere die F i g. 2 bei 8,7 erkennen läßt, steht die Spannhülse 7 in drehfester Verbindung mit den Spannbacken 4. Der Spannkonus I verjüngt sich nach hinten vom Werkzeug fort, was in der Darstellung in F i g. 1 und 2 eine Verjüngung nach oben bedeutet. Die Einspannöffnung 5 ist im Futtcrinnercn stirnseitig durch ein axial verschiebbares Druckstück 8 abgeschlossen. Weiter ist im Futterkörper 1 ein allgemein mit 9 bezeichnetes Druckpolster vorgesehen. Gegen dieses Druckpolster sind sowohl das Druckstock 8 als auch der axial verschiebbare Spannkonus 2 abgestützt.

Die Abstützung des Spannkonus am Druckpolster 9 erfolgt indirekt über einen Druckring 10. Das Druckpolster 9 ist aus starren Druckübertragungsstücken in Form von Ringsegmenten 11 gebildet. Das Druckstück 8 und der ihn umgebende und zu ihm gegenläufige Druckring 10 sind an ihrer dem Boden 12 des Futterkörpers 1 zugewandten Seite mit einander entgegengesetzt konischen Ringflächen 13, 14 versehen, die mit dem Boden 12 des Futterkörpers 1 einen Ringraum 15 bilden, der sich im Querschnitt nach vorn zum Werkzeug hin. in der Zeichnung also nach unten verjüngt, und in den die Ringsegmente 11 eingelegt sind, deren Seitenflächen den Neigungen der Ringflächen 13, 14 angepaßt sind. Die Keilsegmente 11 besitzen im Futterkörper I radiales Spiel, so daß sie sich je nach Stellung des Druckstückes 8 in Bezug auf den Druckring 10 radial nach innen oder außen verschieben können.

Der Druckring 10 ist mit einem Keilring 16 zusammengesetzt. Er besitzt hierzu eine zur Querschnittsebene des Bohrfutters in einer Richtung leicht schräggestellte Stirnfläche 17. deren Schrägstellung besonders in F i g. 1 deutlich erkennbar ist. Langs der schrägen Stirnfläche 17 ist quer zur Achse des Bohrfutters der Keilring 16 gegen eine Druckfeder 18 verschiebbar, wobei sich die axiale Höhe des Keilringes 16 in Druckrichtung der Feder 18 verjüngt, wie ebenfalls die Fig. 2 deutlich erkennen läßt. Wird daher der Keilring 16 gegen die Druckfeder 18. in F i g. 2 also nach rechts verschoben, verringert sich die für die Abstützung des Spannkonus an den Ringsegmenten 11 wirksame axiale Länge des Druckringes 10.

Der Keilring 16 ist in Verschiebungsrichtung mit einer Führungsleiste 19 in einer Quernut 20 des Druckringes geführt und besitzt an der der Druckfeder 18 gegenüberliegenden Seite einen aus dem Futterkörper 1 herausragenden Stellbolzen 21. Außen am Futterkörper 1 ist ein Stellring 22 drehbar gelagert, der eine dem Stellbolzen 21 anliegende Steilkurve 23 aufweist, über die durch Verdrehen des Stellringes 22 des Stellbolzen 21 und mit ihm der Keilring 16 gegen den Druck der Feder 18 verschoben werden kann.

Die Spannhülse 7 umgreift außen den Futterkörper 1 und ist in einem dort vorgesehenen Gewinde 24 verdrehbar.

to Bei in die Einspannöffnung 5 eingesetztem und durch Verdrehen der Spannhülse 7 zunächst lose vorgespanntem Bohrerschaft führt der axiale Bohrdruck zu einer Verschiebung des Bohrerschaftes, bis dessen F.nde am Druckstück 8 anliegt. Der axiale ßohrdruck verschiebt

ι¹» das Druckstück 8 in das Futterinncre hinein, in der Zeichnung also nach oben. Das führt /u einem radialen Ausweichen der Ringsegmente 11 und dies wiederum zu einem Verschieben des Druckringes 10 im Bohrfutter nach vorn, in der Zeichnung also nach unten. Befindet sich zunächst der Keilring 16 unter dem Druck der Feder 18 in der in den F i g. 2 dargestellten linken Endstellung, so führt die genannte Verschiebung des Druckringes 10 über den Keilring 16 zum Nachspannen, da der Spannkonus fester über die axial feststehenden

2^ Spannbacken geschoben wird.

Sollte beim schlagenden Bohren unter den u. U. sehr starken Schlagbeanspruchungen die Nachspannung so groß geworden sein, daß der Schaft des Bohrers nicht mehr durch Verdrehen der Spannhülse 7 gelöst werden

so kann, so wird der Stellring 22 aus seiner Ausgangsstellung verdreht, wobei die dann flacher werdende Stellkurve 23 den Stellbolzcn 21 und damit den Keilring 16 gegen die Feder 18 verschiebt. Dadurch wird die Nachspannung gelöst, so daß die Spannhülse 7 zum

ü endgültigen Öffnen des Bohrfutters von Hand verdreht werden kann. Durch die Ausführung der einen Teil der Einspannöffnung 5 bildenden zentralen Aussparung 25 im Keilring 16 und der den Durchtritt des Stcllbolzens 21 durch die Seitenwand des Futterkörpers 1 ermöglichenden Öffnung 26 jeweils als Langloch wird die beim Nachspannen erfolgende axiale und die zum Lösen der Nachspar.nung benötigte transversale Verlagerung des Keilringes 16 nicht behindert.

Im Ausführungsbeispiel kann im übrigen die Nachspannung mittels des axialen Bohrdruckes ohne weiteres kombiniert werden mit der bekannten Nachspannung unter Ausnutzung der beim drehenden Bohren zwischen Futter und Bohrerschaft zu übertragenden Drehmomente. Ist nämlich der Bohrerschaft voreingespannt. so ist er über die Spannback~n 4 drehfest mit der Spannhülse 7 verbunden. Führen nun die Drehmomente zu einer Verdrehung der Spannhülse 7 gegenüber dem Futterkörper 1 im Sinne eines Schließens des Futters, so erfolgt die Nachspannung.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche;

1. Nachspannendes Bohrfutter mit einem Futterkörper, einem sich nach hinten vom einzuspannenden Werkzeug fort verjüngenden Spannkonus und mit an der Kegelfläche des Spannkonus geführten Spannbacken, die eine Einspannöffnung für den Schaft des einzuspannenden Werkzeuges umgeben und durch eine axiale Relatiwerschiebung zwischen dem Spannkonus und den Spannbacken radial zur Achse der Einspannöffnung verstellbar und dabei an ihrem in Richtung der Erweiterung des Spannkonus zeigenden Ende an einer den Futterkörper außen übergreifenden Spannhülse abgestützt sind, und mit einem die Einspannöffnung im Futterinneren stirnseitig abschließenden, axial verschiebbaren Druckstück, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannhülse (7) in einem außen auf dem Futterkörper (1) vorgesehenen Gewinde (24) verdrehbar ist, daß der Spannkonus (2) axial verschiebbar im Futterkörper (i) geführt ist, und daß im Futterkörper (i) ein Druckpolster (9) vorgesehen ist und das Druckstück (8) und der Spannkonus (2) gemeinsam gegen das Druckpolster (9) abgestützt sind.

2. Bohrfutter nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Futterkörper (1) ein das Druckstück (8) umgebender und zu ihm gegenläufiger Druckring (10) vorgesehen ist, daß das Druckstück (8) und der Druckring (10) an ihrer dem Boden (12) des Futterkörpers (1) zugewandten Seite mit einander entgegengesetzt konischen Ringflächen (13,14) versehen sind, und daß in den zwischen diesen Ringflächen (Ϊ3, 14) und dem Boden (12) des Futterkörpers (1) gebildeten, im Querschnitt sich nach vorn zum Werkzeug hin verjüngenden Ringraum (15) starre, an den Ringflächen(13,14) und an dem Boden (12) des Futterkörpers anliegende Druckübertragungsstücke eingelegt sind.

3. Bohrfutter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drucküberlragungsslücke Kugeln sind.

4. Bohrfutter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckübertragungsstücke Ringsegmente (11) sind, deren Seitenflächen den Neigungen der Ringflächen (13, 14) des Druckslükkes (8) und des Druckringes (10) angepaßt sind.

5. Bohrfutter nach einem der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannhülse (7) im drehfesten Eingriff mit den Spannbacken (4) steht und für ihr Gewinde (24) am Futterkörper (1) der Gewindesinn so gewählt ist, daß beim drehenden Bohren in an sich bekannter Weise eine Nachspannung durch das zu übertragende Drehmoment erfolgt.