DE2167082B1

DE2167082B1 - Bohrkopf mit einer Vorrichtung zum Verschieben mindestens eines Schneideinsatzes in einem drehbaren Schneidwerkzeugtraeger

Info

Publication number: DE2167082B1
Application number: DE2167082A
Authority: DE
Inventors: Victor Milewski
Original assignee: Valeron Corp
Current assignee: Valenite LLC
Priority date: 1970-05-18
Filing date: 1971-05-18
Publication date: 1980-08-07
Also published as: BE767277A; GB1347876A; CA955388A; US3740161A; ZA712804B; DE2124657A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Bohrkopf der im Oberbegriff des vorstehenden Anspruchs 1 genannten Art.

Es ist ein solcher Bohrkopf bekannt (GB-PS 9 23 620), bei dem das Schubelement gabelartig ausgebildet ist, wobei zwei Zinken an seinem dem Schneideinsatz zugewandten Ende vorgesehen sind. Die einander zugewandten Flächen der beiden Zinken sind jeweils mit einer gegen die Achse der Bohrung geneigten Nockenfläche versehen. Das Schubelement ist auf seinem von dem Schneideinsatz abgewandten Ende über ein Drucklager mit einem Ende einer als Verstellelement wirkenden Kolbenstange eines Kolben-Zylinder-Antriebs verbunden. In der Bewegungsbahn des anderen Endes der Kolbenstange ist ein Anschlag angeordnet, der auch bei Drehung des Schneidwerkzeugträgers in axialer Richtung einstellbar ist. Der Halter weist einen axial aus der Bohrung des Schneidwerkzeugträgers vorragenden Halteabschnitt für den Schneideinsatz auf, wobei der Halter im vorderen Ende des Schneidwerkzeugträgers mittels eines zur Drehachse des Schneidwerkzeugträgers senkrechten Bolzens schwenkbar gelagert ist und einstückig mit einem sich in das Innere der Bohrung erstreckenden Verstellarm verbunden ist Mittels des Bolzens ist in der Bohrung weiterhin ein zum Halter gehöriger Ausgleichsarm schwenkbar gelagert, der sich im wesentlichen parallel und genauso weit wie der Verstellarm in die Bohrung hineinerstreckt.

In den freien Enden der beiden Arme sind auf deren Außenflächen Nuten mit am Nutengrund angeordneten Führungsgliedern ausgebildet, in die jeweils eine der beiden Zinken des Schubelements eingreift. Auf den Innenflächen der beiden Arme sind gegenüberliegende konische Flächen ausgebildet, die mit einem durch eine Druckfeder federnd in Richtung auf das Schubelement zu beaufschlagten konischen Druckelement in Eingriff stehen. Beim Vorschieben des Schubelements schwenken die Zinken die beiden Arme aufeinander zu, wobei

ίο das konische Druckelement unter Zusammenpressen der Druckfeder ebenfalls vorgeschoben wird. Der Halteabschnitt wird auf die Achse der Bohrung zu verschwenkt, d. h. der Schneideinsatz radial einwärts bewegt. Die Endlage der Vorschubbewegung wird durch die fest vorgegebenen Keilwinkel der Zinken und der Führungsglieder bestimmt. Beim Zurückziehen des Schubelements in die andere Endlage, die durch die Endlage des anderen Endes der Kolbenstange an dem anstellbaren Anschlag bestimmt ist, geben die Zinken die freien Enden des Verstellarms und des Ausgleichsarms frei, so daß die Druckfeder sich entspannen und über das konische Druckelement die freien Enden der Arme voneinander fortschwenken kann, um den Schneideinsatz durch Verschwenken des Halteab- A

Schnitts um den Schwenkbolzen radial nach außen zu ™ bewegen.

Die Bewegung des Verstellelements und die Einstellung des Anschlags erfolgen getrennt. Die Genauigkeit des Erreichens der anderen Endlage hängt von dem Arbeitsverhalten der das Druckelement beaufschlagenden Druckfeder ab. Der Einstellbereich des Bohrkopfes ist durch den relativ kurzen Verstellweg des Anschlags beschränkt.

Darüber hinaus ist eine Einrichtung zur Erzeugung kleinster Verstellschritte an Werkzeugmaschinen, vorzugsweise zur Verstellung der Meißel von Ausbohrwerkzeugen, bekannt (DD-PS 65 346), bei der eine in axialer Richtung verschiebbare, die Werkzeugdrehung mitmachende und mit dem Werkzeug gekuppelte Betätigungsstange zur wahlweisen Verstellung während oder nach der Bohrungsbearbeitung verstellt wird, indem ein Antriebsmotor direkt oder über Getriebeuntersetzungsstufen ein Malteserkreuzgetriebe nach gegebenen Steuerimpulsen in einzelnen Schaltstufen antreibt, wobei dieses direkt oder indirekt mit einem , spielfreien Schraubtrieb verbunden ist, dessen axial f bewegliches, nicht drehendes Schraubteil die Antriebsbewegung ausführt Die Ausbildung dieser Einrichtung ist sehr kompliziert und hängt wesentlich von dem Arbeitsverhalten einer Druckfeder ab, die einerseits der Spielfreiheit des Schraubtriebes in einer Schraubbuchse und andererseits der Vermeidung des axialen Spiels der Lager für die Betätigungsstange dient.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ausgehend vom vorstehend genannten Stand der Technik einen Bohrkopf der eingangs bezeichneten Gattung zu schaffen, bei dem eine Einstellbarkeit beider Endlagen der Schubstange bzw. des Schneideinsatzes während des Umlaufs des Schneidwerkzeugs möglich ist, ohne daß eine Verstellung eines Anschlags erforderlich ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst.

Da als Verstellelement eine Schraubspindel eingesetzt wird, ist die Einstellung eines gesonderten Anschlags nicht erforderlich. Nach Drehung der Schraubspindel bei umlaufendem Bohrkopf, bis der Schneideinsatz eine gewünschte Endlage erreicht hat, verbleibt die Schraubspindel in derjenigen axialen

Stellung, die dieser Endlage zugeordnet ist; soll eine andere Endlage eingestellt werden, wird die Schraubspindel in der zugeordneten Drehrichtung gedreht, bis sie die der anderen Endlage zugeordnete axiale Stellung erreicht hat, in der sie dann ebenfalls verbleibt. Der Einstellbereich des Bohrkopfes ist durch den relativ großen Verstellweg der Schraubspindel in axialer Richtung erweitert. Da mit dem Kugelschraubengetriebe die gewünschten Endlagen ohne Betätigung eines Anschlags bzw. gesonderter Anschlagteile genau eingestellt werden können, ist ein einfaches und genaues Festlegen des Materialabtrags bei Grob- und Feinschnitt zur Erzielung einer optimalen Schnittfläche bei einer hohen Genauigkeit der Abmessungen der fertig bearbeiteten Bohrung möglich, wenn beim Eintauchen und Austauschen des Bohrkopfes aus der Bohrung geschnitten wird. Die Einstellung der Endlagen mit der erfindungsgemäßen Anordnung ist auch von Vorteil beim Hinterschneiden und beim Anfasen.

Eine besondere zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung ist im Anspruch 2 gekennzeichnet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht einer mit einem Bohrkopf versehenen Werkzeugmaschine;

Fig.2 einen zweiteiligen Längsschnittansicht durch den Bohrkopf und die Verschiebevorrichtung für den Schneideinsatz teilweise schematisch dargestellt;

F i g. 3 eine Außenansicht des Drucklagers.

In der F i g. 1 ist eine Einschlitten-Bohrmaschine mit einer Basis 10 und einem auf Führungen 14 hin- und herbewegbaren Tisch 12 dargestellt. Steuerungen 16 und 18 dienen zum Einschalten, für den Notstop, die Tischbewegung und für gewisse andere Steuerfunktionen. Ein Tischantrieb bewegt den Tisch relativ zu einem die eine Endlage des Tisches anzeigenden Endschalter 24. Am bezüglich des Tisches 12 anderen Endes der Basis 10 ist der Arbeitsbereich 26. Hier ist ein Werkstück 28 auf einem Support 30 befestigt, der zwei Maßzapfen 32 und einen Endschalter 34 aufweist. Die Maßzapfen dienen dazu, das Werkstück für die vorgegebene Arbeit auszurichten. Einer der beiden Maßzapfen ist gemäß Darstellung in einer entsprechenden zur Ausrichtung dienenden Bohrung im Werkstück geführt und aktiviert den Endschalter 34, um eine Anzeige für die Betriebsbereitschaft zu geben.

Der Meßkopf 36 für die Größe des Werkstückes ist hinter diesem angeordnet und auf einem hydraulisch betätigbaren Schlitten 38 befestigt, so daß er relativ zum Werkstück bewegbar ist.

Andere Meß- und Steuerungsgeräte in F i g. 1 sind ein Verstärker 40 auf einem Ständer 42 und eine Steuerkonsole 44. Eine Spindel 46 ist gemäß F i g. 1 von einer Abdeckung 48 umhüllt, die zugleich als Befestigungsplatte für einen elektrischen Antriebsmotor 50 dient. Die Treibriemenverbindung zwischen dem Motor und der Spindel befindet sich innerhalb einer Riemenabdeckung 52. Am vorderen Ende der Spindel 46 ist ein Bohrkopf 54 angeordnet und am hinteren Ende der Spindel sind Teile einer Vorrichtung 51 zum Verschieben eines Schneideinsatzes 70 im Bohrkopf 54 relativ zur Bohrkopfachse angeordnet, wie dies anhand der F i g. 2 näher erläutert wird.

In der F i g. 2 sind — von links nach rechts gesehen — der Meßkopf 36, das Werkstück 28 und der Bohrkopf 54 dargestellt. Der Meßkopf ist mit seinen Fühlern 56 innerhalb einer Bohrung 58 des Werkstückes eingreifend dargestellt, die zuvor von dem Bohrkopf gebohrt worden ist. Der Arbeitsbereich des Bohrkopfes liegt zwischen der ausgezogenen Linie und der gestrichelten Linie 54'.

Der Bohrkopf 54 weist einen Schneidwerkzeugträger 60 auf, der an seinem von dem Werkstück abgewandten Ende mit einem Flansch 62 versehen ist. Im Bereich des Flansches 62 ist der Schneidwerkzeugträger mittels Bolzen 64 an der Spindel 46 befestigt. In dem Schneidwerkzeugträger 60 ist mittels eines federnd in radialer Richtung verstellbaren Einsatzhalters 66 der Schneideinsatz 70 gehalten. Der Schneideinsatzhalter ist mittels eines Bolzens 68 an dem Schneidwerkzeugträger 60 befestigt.

Um dem Halter 66 die in radialer Richtung federnde Verstellbarkeit zu geben, ist er mit einem Einschnitt 72 versehen. Zur Voreinstellung des Schneideinsatzes 70 ist eine in dem Einsatzhalter 66 verdrehbare Verstellschraube 74 vorgesehen. Das freie Ende der Verstellschraube 74 wirkt mit einem Ende eines zylindrischen Bolzens 76 zusammen, der in dem Schneidwerkzeugträger quer zur Achse des Bohrkopfes 54 verschiebbar gelagert ist. Das andere Ende des Bolzens 76 liegt auf einer Kugel 78 auf, die ihrerseits auf einer gegen die Achse des Bohrkopfes 54 geneigten Nockenfläche 86 einer Hartmetallspitze 80 am vorderen Ende einer Stange 82 aufsitzt. Die Stange 82 ist verschiebhch in einer axialen Bohrung 84 des Schneidwerkzeugträgers 60 angeordnet.

Beim Verschieben der Stange 82 in der F i g. 2 nach links wird über die Kugel 78, den zylindrischen Bolzen 76 und die Verstellschraube 74 der Halter 66 und damit der Schneideinsatz 70 radial einwärts bewegt, während beim Verschieben der Stange 82 nach rechts der Schneideinsatz 70 radial auswärts bewegt wird.

An dem nicht mit der Nockenfläche 86 versehenen Ende ist die Stange 82 mit einer in der Spindel 46 axial verschieblich gelagerten Schubstange 90 verschraubt, so daß die Stange 82 der Bewegung der Schubstange 90 folgt. Der Winkel der Nockenfläche 86 ist so bemessen, daß zu der nach auswärts gerichteten Bewegung des Schneideinsatzes eine größere Schubkraft an der Schubstange 90 angreifen muß, während eine geringere Kraft erforderlich ist, um eine radial einwärts gerichtete Bewegung des Schneideinsatzes einzuleiten. Unter »radial einwärts« und »radial auswärts« wird eine jede Bewegung verstanden, die die Schneidkante des Schneideinsatzes 70 radial nach innen oder außen bewegt, also auch eine Schwenkbewegung, wie sie der vordere Teil des Einsatzhalters 66 ausführt. Auf diese Weise werden die Anforderungen an die Festigkeit und die Abmessungen der Stange 82 und der Schubstange 90 die als Schubelement wirken, auf ein Minimum reduziert. In der Fig.2 ist das Innengewinde 88 zum Verschrauben der Stange 82 mit der Schubstange 90 mit der Bezugszahl gezeigt

Die Schubstange 90 erstreckt sich durch Gleitlager 92 und 94 in der Spindel 46 und ist mit dem gegenüberliegenden Ende in einem Drucklager 96 derart gehalten, daß sich die Schubstange 90 mit der Spindel 46 drehen kann. Das Drucklager 96 verbindet die Schubstange mit den auf dem Tischschlitten 12 angeordneten Teilen der Vorrichtung zum Verschieben des Schneideinsatzes.

Die Spindel 46 ist mittels Lager 98 und 100 in einem Gehäuse 102 gelagert Auf ihrem von dem Schneidwerkzeugträger abgewandten Ende ist eine Riemenscheibe 104 aufgekeilt Das auf dem aus der Spindel 46 herausragenden Ende der Schubstange 90 angeordnete Drucklager 96 besteht aus einem Kugellager 106, das

zwischen zwei Lagerhälften 108 und 110 gehalten ist. Das Drucklager 96 weist ferner einen Querbolzen 116 auf, der einen Kupplungszapfen 118 in einer Bohrung 120 hält. Die Bohrung 120 ist bezüglich des Durchmessers des Kupplungszapfens 118 mit ausreichendem Übermaß versehen, so daß ein gewisses seitliches Spiel zwischen der Bohrungsfläche und der Außenfläche des Kupplungszapfens 118 möglich ist. Durch das Spiel wird eine gewisse Radialbewegung ermöglicht, um eine Fluchtung zu erzielen und um die Gefahr eines Fressens zwischen Bohrung und Kupplungszapfen zu vermeiden.

Wie aus der F i g. 2 ersichtlich ist, ist das Drucklager 96 mittels des Kupplungszapfens 118 mit einer Antriebseinrichtung 200 verbunden, zu der ein größerer Schrittschaltmotor 202 zur Verstellung der Schubstange 90 und damit der Nockenfläche 86 unter Last gehört.

Eine Sechskant-Schlupfsitzverbindung 204 ist zwischen dem Schrittschaltmotor 202 und einem auf dem Prinzip des Kugelgewindes aufgebauten Kugelschraubengetriebes 206 angeordnet. Die Welle des Schrittschaltmotors 202 steht über eine Antriebsverbindung 208 in Dreheingriff mit einer hexagonal gestalteten Verschiebehülse 210. Weiterhin steht über eine ebenfalls mit der Hülse 210 in Dreheingriff stehende Antriebsverbindung 212 eine Schraubspindel 214 mit Kugelgewinde mit der Hülse 210 in Eingriff. Das nicht mit der Hülse 210 in Eingriff stehende Ende der als Verstelleiement dienenden Spindel 214 ist mit dem Kupplungszapfen 118 des Drucklagers 96 verbunden, um die bei Drehung des Schrittschaltmotors 202 der Spindel aufgeprägte Axialbewegung auf das Drucklager 96 und damit auf die Schubstange 90 und die Stange 82 zu übertragen.

Die Verbindung zwischen Drucklager 96 und Schrittschaltmotor 202 ermöglicht sowohl ein Zurückziehen als auch ein Vorschieben der Schubstange 90, so daß der Schneideinsatz bei Beginn einer Bohrung in gewünschter Weise radial auswärts und bei Vollendung der Bohrung durch die entsprechende Betätigung des Schrittschaltmotors 202 radial einwärts bewegt werden kann, um beim Zurückziehen des Bohrkopfes ein Verkratzen der gerade bearbeiteten Oberfläche zu vermeiden.

Die Anordnung ist so gewählt, daß axiale Belastungen an der Verschiebevorrichtung sogar während des Schneidens hinreichend gering sind. Zu der beim Verstellen aufzubringenden Axialkraft trägt wesentlich der Auslenkwiderstand des Einsatzhalters 66 bei. Durch einfache Betätigung des Schrittschaltmotors 202 mit Hilfe von Verstärker 40 und Steuerkonsole 44 über Leitungen 188 bzw. 190 kann jede Lage des Einsatzes innerhalb des Einstellbereiches zu jedem Zeitpunkt eingestellt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Bohrkopf mit einer Vorrichtung zum Verschieben mindestens eines Schneideinsatzes in einem drehbaren Schneidwerkzeugträger aus einer äußeren in eine innere Position und umgekehrt, mit einem in einer Bohrung des Schneidwerkzeugträgers vorschiebbar und zurückziehbar gelagerten und sich mit diesem drehenden, länglichen Schubelement, das an seinem dem Schneideinsatz abgewandten Ende über ein Drucklager mit einem in axialer Richtung hin- und herbewegbaren antreibbaren Verstellelement verbunden ist, und das über mindestens eine an seinem dem Schneideinsatz zugewandten Ende ausgebildete, gegen die Achse der Bohrung geneigte Nockenfläche an einem in etwa radialer Richtung verstellbaren Halter für den Schneideinsatz angreift und diesen beim Vorschieben des Schubelements in die eine Endlage radial einwärts bewegt und beim Zurückziehen des Schubelements in die andere Endlage eine radial auswärts gerichtete Bewegung des Schneideinsatzes zuläßt, von denen zumindest die andere Endlage einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstellelement als Schraubspindel (214) eines Kugelschraubengetriebes (206) ausgebildet ist.

2. Bohrkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Antreiben des als Schraubspindel (214) ausgebildeten Verstellelements durch einen Schrittschaltmotor (202) erfolgt, der über eine Verschiebehülse (210) auf der dem Drucklager (96) abgewandten Seite des Kugelschraubengetriebes (206) mit der Schraubspindel in Drehverbindung steht.