DE2238061B2

DE2238061B2 - Bohrwerkzeug für kleine Durchmesser

Info

Publication number: DE2238061B2
Application number: DE2238061A
Authority: DE
Inventors: Victor Troy Milewski; Robert William Detroit Walker
Original assignee: Valeron Corp
Current assignee: Valenite LLC
Priority date: 1971-08-20
Filing date: 1972-08-02
Publication date: 1975-02-13
Also published as: IT961836B; DE2238061C3; GB1369759A; FR2150368B1; AU4500172A; AU462003B2; JPS4830192A; US3753624A; JPS5442112B2; ZA725177B; BR7205667D0; FR2150368A1; DE2238061A1

Description

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Die Erfindung betrifft eine Bohrvorrichtung mit einer Einrichtung zum Erzeugen kleiner Stellbeträge eines Schneidwerkzeuges, welche ein Gehäuse, eine das Schneidwerkzeug tragende Bohrstange, die im Gehäuse kippbar angeordnet ist, und eine in Längsrichtung verschiebbare Stelleinrichtung aufweist, die mit zwischen der Bohrstange und dem Gehäuse zusammenwirkenden, mit axialem Abstand von der Kippachse angeordneten Keilflächen versehen ist, um bei einer Relativverschiebung der Stelleinrichtung in Längsrichtung eine Kippbewegung des Schneidwerkzeuges hervorzurufen.

Ein Bohrwerkzeug mit kippbarer Bohrstange ist bekannt (US-PS 3 296 898). Darin ist die Bohrstange durch ein Gelenk schwenkbar mit dem Gehäuse des Bohrwerkzeuges verbunden. Das Gelenk wird von komplementären sphärischen Flächen gebildet, die auf der Bohrstange bzw. dem Gehäuse des Bohrwerkzeuges angebracht sind. Das Kippen der Bohrstange erfolgt über eine in axialer Richtung, d. h. längs der Achse des Bohrwerkzeuges, verschiebbare Zustellstange die mit zur Achse des Bohrwerkzeuges geneigten, auf der Bohrstange vorgesehenen Gleitflächen zusammenarbeitet.

Ein anderes Bohrwerkzeug mit kippbarer Achse ist in der DL-PS 67 300 beschrieben. Das Kippen der Bohrstange bezüglich des Gehäuses des Bohrwerkzeuges wird hier durch eine steife, jedoch nicht starre Platte ermöglicht, welche zwei bogenförmige, konzentrisch zur Achse des Bohrwerkzeuges angeordnete Durchbrüche aufweist, wobei die zwischen den Durchbrüchen stehenbleibenden Stege eine Kippachse festlegen. Auf der Bohrstange ist wieder eine zur Achse des Bohrwerkzeuges geneigte Gleitfläche vorgesehen, die mit einer in axialer Richtung verschiebbaren Zustellstange zusammenarbeitet, um die Bohrstange um die Kippachse zu kippen.

Bei den bekannten Bohrwerkzeugen wird jedoch die K'ippachse nicht genau definiert, und die Bohrstange kann sich beim Kippen unkontrolliert verkanten.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist daher, die Bohrstange so anzubringen, daß sie nur um die gewünschte Kippachse gekippt werden kann, jedoch keine anderen Drehungen oder Kippungen bezüglich des Gehäuses des Bohrwerkzeuges ausführen kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe sollen erfindungsgemäß die Bohrstange und das Gehäuse sich berührende, senkrecht zur Kippachse der Bohrstange verlaufende, einen engen Gleitsitz ergebende Führungsflächen aufweisen, um ein seitliches Kippen der Bohrstange zu vermeiden.

Neben dem Vorteil der starren und präzisen Einstellung der Bohrstange ergibt sich als weiterer Vorteil. daß das die Bohrstange aufnehmende Gehäuse des Bohrwerkzeuges sehr kleine Abmessungen haben kann, die natürlich noch mit den auf das Bohrwerkzeug ausgeübten Belastungen und der Festigkeit der verwendeten Materialien vereinbar sein müssen. Daher können insbesondere in Automaten die Bohrwerkzeuge nahe beieinander angeordnet werden.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung mit den als erfinderisch herausgestellten Merkmalen unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Einschnitt eines Bohrwerkzeugs nach der Erfindung,

F i g. 2 einen Schnitt des in F i g. I gezeigten Werkzeugs entlang der Ebene von Linie H-II.

Das Bohrwerkzeug 10 hat ein Gehäuse 12 mit einem einstückig verbundenen Flansch 14 und mit einem eine zentrale Bohrstange aufnehmenden Raum 16. Der Raum 16 hat beim Ausführungsbeispiel vieleckige Form, vorzugsweise rechteckig, und nimmt ein ähnlich geformtes Schaftverbindungsstück 18 einer Bohrstangenanordnung auf. Der Flansch 14 des Gehäuses 12 hat eine zentrale Ausnehmung, deren seitliche Erstreckung größer ist als diejenige des Raums 16. Die Ausnehmung 20 dienl als Anschlag, wie noch zu beschreiben.

Die Bohrstangenanordnung besteht aus dem Schaftverbindungsstück 18, das an einem Ende mit einer Längsöffnung 22 versehen ist, zur Aufnahme eines austauschbaren Kopfstücks 24, das am Verbindungsstück in üblicher Weise, etwa durch eine Feststellschraube 26, befestigt wird. Bei anderen Ausführunesbeisnielen kann

der Schaft des Verbindungsslücks und das Kopfstück einstückig ausgebildet sein. Ein Schneideinsatz 28 ist in einer Ausnehmung am äußeren Ende des Kopfstücks 24 ebenfalls durch übliche Mittel befestigt.

Das Schaftverbindungsstück 18 ist so ausgebildet, <Jaß es sich an die Form des Raums 16 anpaßt, und ist so bemessen, daß es einen engen Cieitsitz an den gegenüberliegenden Führungsflächen 30 und 30' des Raums 16 und einen Spielsitz an den oberen und unteren Flächen 32 und 32' des Raums bildet. Die Bemessung gestattet eine Bewegung des Verbindungsstücks |8 in einer senkrechten, jedoch nicht in einer waagrechten Ebene. Eine Erhebung 34 erstreckt sich quer über die untere Fläche des Schaftverbindungsstücks 18 jn einer Stelle, wo diese die untere Fläche 32' des Raums an oder in der Nähe des äußeren Endes berührt. Gegenüber der Erhebung 34 ist in einer Quernut 38 eine elastische Dichtung 36 aus einem Material wie Nylon in der oberen Wand des Schaftverbindungsstücks 18 angeordnet und berührt die obere Fläche 32 des Raums. Die elastische Dichtung 36 dient zum Verspannen der Erhebung 34 gegen die untere Fläche 32' des Raums 16 und zum Fernhalten von Fremdkörpern von diesem Raum.

Das innere Ende des Schaflverbindungsstücks 18 hat eine zentral verlaufende Längsöffnung oder Zentraibohrung 40, die in einer konzentrischen Führungsbohrung 42 endet. Eine Rille 40 mit kreisbogenförmiger Querschnittskontur erstreckt sich zwischen den Führungsflächen 30 und 30' quer durch das innere Ende des Schaftverbindungsstücks an einer Stelle unterhalb der Achse des Schaftverbindungsstücks und bezüglich dieser Achse an dei vom Schneideinsatz 28 abgewandien Seite. Die Rille 44 ist auch so angeordnet, daß sie die Zentralbohrung 40 kreuzt. Ein radiales Loch 46 erstreckt sich, auf die Mitte der Rille 44 ausgerichtet, durch die ober·; Wand des inneren Endes des Schaftverbindungsstücks. Die Achse des Loches 46 schneidet die Achse der Bohrung 40.

Eine Ausnehmung 48 ist radial in das Schaftverbindungsstück nahe dessen innerem Ende gebohrt, ebenfalls auf der bezüglich der Achse vom Schneideinsalz 28 abgewandten Seite. Eine Feder, etwa ein Tellerfederstapel 50, ist in der Ausnehmung 48 angeordnet und stützt sich an der unteren Fläche 32' des Raums 16 ab, um das Schaftverbindungsslück vorzuspannen. Eine Metallscheibe 52 ist zwischen dem Tellerfederstapel und der Raumwand angeordnet, um die bei Belastung flachgedrückten Scheiben der Tellerfedcrn an einer Verschiebung in den Spielraum zwischen der Raumwand und dem Schaftverbindungsstück zu hindern.

Eine Betätigungsstange 54 ist in die Zentralbohrung 40 eingesetzt und weist einen Führungsendabschnitt 56 auf, der sich in die Führungsbohrung 42 des Schaftverbindungsstücks erstreckt. Der Führungsabschnitt 56 hat genügend Spiel, um eine begrenzte Schwenkbewegung des Schaftverbindungsstücks 18 zuzulassen. Ein Dichtring 58 umgibt den Führungsabschnitt in der Nähe des Stangenendes.

Unmittelbar hinter dem Fiihrungsabschnitt 56 der f>o Stange 54 befindet sich ein Keilabschnitt 60 mit einer zur Längsachse der Stang'.· parallelen ebenen Fläche 62, und mit einer unteren ebenen Rampenfläche 64, die in einem Winkel zur Längsmittellinie angeordnet ist. Durch die Neigung der Rampenfläche 64 verjüngt sich der Keilabschnitt 60 zu der dem Werkzeug abgewandten Seite hin. Auf diese Weise wird eine Betätigung des Schneideinsatzes 28 radial nach außen durch eine axiale Bewegung der Betätigungsstange 54 in Richtung des Pfeils 66 erzeugt. Die Winkeineigune; der Rampenfläche 64 bestimmt das Ausmaß der radialen Verschie bung bei axialer Bewegung der Betätigungsstange 54. Der Winkel ist vorzugsweise sehr gering und beträgt etwa 1 bis V2⁰.

Der Keiiabschnitt der Betätigungsstange ist verschiebbar zwischen der Rinne 44 und dem Loch 46 im Schaftverbindungsstück angeordnet. Ein Halbzylinder 68 füllt mit seinem gerundeten Teil die Rinne 44 aus, während seine achsparallele ebene Begrenzungsfläche an der Rampenfläche 64 anliegt. Eine abgeflachte Kugel 70 ist in dem Loch 46 angeordnet und berührt die obere Fläche 62 der Betätigungsstange. Die abgeflachte Kugel 70 wird in ihrer Lage durch eine Schraube 72 gehalten, die in ein Loch 71 in der Kugel eingeschraubt ist, und zwar an einem Punkt auf der gekrümmten Fläche unmittelbar gegenüber dem Mittelpunkt ihrer Abflachung.

Die Schraube 72 wird in einer Einstellschraube 74 gehalten, die in einer radialen Bohrung 76 im Gehäuse 12 angeordnet ist. Die Schraube 72 ist durch eine Längsöffnung ohne Gewinde in der Einstellschraube 74 zugänglich, wobei ihr Kopf in einer Ausnehmung 78 angeordnet ist.

Die Bohrung 76 fluchtet mit der Bohrung 46 und hat einen oberen Gewindeabschnitt 73 und einen unleren zylindrischen Einstellabschnitt 75. Dieser Einstellabschnitt isi so bemessen, daß er einen engen Gleitsitz zwischen einem zylindrischen Mittelabschnitt 77 der Schraube 74 und der Wandung der Bohrung 46 bildet und die axiale Lage des Schaftverbindungsstücks 18 im Gehäuse 12 zwangsläufig festlegt. Das innere Ende ist mit einer Urnfangsnut 80 versehen, die dem Schaftverbindungsstück ein Schwenken im Gehäuse gestattet.

Die Einstellschraubenanordnung wird durch die Bohrung 46 nach unten geschraubt, bis der abgeflachte Abschnitt der Kugel 70 die obere ebene Fläche 62 der Betätigungsstange vollständig berührt. Die Einstellschraubenanordnung wird dann weiter nach unten geschraubt, um die Betätigungsstange gegen die achsparallele ebene Begrenzungsfläche des Halbzylinders 68 zu bewegen, bis diese Begrenzungsfläche die Rampenfläche 64 vollständig berührt. Die Einstellschraube 74 wird noch etwas weiter nach unten geschraubt, um den Tellerfederstapel 50 vorzuspannen und um den kleinsten wirksamen Radius des Schneidwerkzeugs etwa für das Zurückziehen festzulegen, wobei sich die ebene Fläche 62 vorzugsweise parallel zur Bohrwerkzeugachse erstreckt.

Die Einstellschraube kann dann etwa durch eine Feststellschraube 82 und eine Messingslange 84 festgesiellt werden, die im Gehäuse in einer mit ihrer Achse die der Bohrung 76 schneidenden Längsbohrung 86 angeordnet sind.

Aus der Zeichnung ergibt sich eindeutig, daß das Schaftverbindungsstück 18 durch Bewegen der Stange 54 nach rechts in Richtung des Pfeils 66 um die Erhebung 34 geschwenkt wird, wodurch wiederum die Schneidkante radial nach außen bewegt wird, um den Schneiddurchmesser zu vergrößern. Wird die Stange axial in die entgegengesetzte Richtung bewegt, so wird die durch den Tellerfederstapel 50 gebildete Feder entlastet und bewirkt eine Rückkehr der Bohrstange in die Mittcllage.

Die Konstruktion des Keilabschniits 60 der Betätigungsstange 54, bei der die obere ebene Fläche parallel zur Längsachse verläuft und bei der der Keilabschnitt

60 durch den Halbzylinder 68 und die abgeflachte Kugel 70 gehalten wird, gewährleistet, daß die Betätigungsstangc 54 konzentrisch zur Längsachse des Werkzeuggehäuses 12 und /ur Maschinenspinde!, an der sie befestigt ist, gehalten wird. Hierdurch wird em ausgeglichener Zustand für jede Lageeinstellung erzielt. Das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Vorrichtung mit den als erfinderisch herausgestellten Merkmalen gewährleistet, daß das im Werkzeug aufgebaute Gleichgewicht über den ganzen Einstellbereich beibehalten wird, da die abgeflachte Kugel 70 und die ebene Fläche 62 vorzugsweise so eingestellt werden, daß die Achse der Stange 54 mit der Gehäuseachse fluchtet, wenn das Bohrwerkzeug eingebaut wird.

Die Betätigungsstange 54 hat ein Gewindeende 88. das mit einer Spindeldruckstangc oder einer anderen, nicht dargestellten Betätigungsvorrichtung verbunden werden kann. Die Betätigungsstange 54 hat auch einen Anschlagbund 90. der zur Bewegung innerhalb der Ausnehmung 20 und zum Begrenzen der axialen Bewegung der Stange nach links angeordnet ist. Ein wahlweise anwendbares Merkmal ist ein zentraler, längs verlaufender Kühlkanal 92. der sich durch die Betätigungsstange 54 erstreckt und mit einer Öffnung 94 im Schaftverbindungsstück in Verbindung steht. Diese Öffnung verbindet ihrerseits die Führungsbohrung 42 mit der Längsöffnung 22 für die Bohrstange. Wird die Verwendung eines Kühlmittels gewünscht, so wird das Kopfstück 24 der Bohrstangc ersetzt durch ein solches mit einem üblichen Kühlkanal.

Abweichend von anderen zurückzichbaren oder einstellbaren Bohrwerkzeugen wird kein Betätigungsmechanismus am Schneidende des Werkzeuges oder unterhalb des Schneidpunktes benötigt. Damit können mit dem erfindungsgemäßen Bohrwerkzeug kleinere Bohrlöcher hergestellt werden als mit Bohrwerkzeugen, die solche Bctätigungsmechanismen aufweisen. Gleichzeitig ist das ganze Werkzeug an seinem gelagerten Ende verhältnismäßig klein durch den beschriebenen Aufbau /um Kippen der Bohrstange um die Erhebung an der Unterseite des Schaflverbindungsstückes.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Bohrvorrichtung mit einer Einrichtung zum Erzeugen kleiner Stellbeträge eines Schneidwerkzeuges, welche ein Gehäuse, eine das Schneidwerkzeug tragende Bohrstange, die im Gehäuse kippbar angeordnet ist, und eine in Längsrichtung verschiebbare Stelleinrichtung aufweist, die mit zwischen der Bohrstange und dem Gehäuse zusammenwirkenden, mit axialem Abstand von der Kippachse angeordneten Keilflächen versehen ist, um bei einer Relativverschiebung der Stelleinrichtung in Längsrichtung eine Kippbewegung des Schneidwerkzeuges hervorzurufen, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrstange (18, 24) und das Gehäuse (12) sich berührende, senkrecht zur Kippachse der Bohrstange verlaufende, einen engen Gleitsitz ergebende Führungsflächen (30, 31; 30', 3!') aufweisen, um ein seitliches Kippen der Bohrstange zu vermeiden.

2. Bohrvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrstange (18, 24) im vorderen Abschnitt eine im wesentlichen die Kippachse enthaltende rippenförmige Erhöhung (34) aufweist, welche eine (32') von zwei Flächen (32, 32') berührt, die zusammen mit den Führungsflächen (30,30') den zur Aufnahme der Bohrstange (18, 24) im Gehäuse (12) vorgesehenen Raum (16) begrenzen.

3. Bohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrstange (18, 24) und der sie aufnehmende Raum (16) im Inneren des Gehäuses (12) neben den Führungsflächen (30,31; 30', 3Γ) weitere im wesentlichen senkrecht zu diesen verlaufende paarweise parallele Flachen (32,33; 32', 33') aufweisen.

4. Bohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrstange (18, 24) und der sie aufnehmende Raum (16) rechtekkigen Querschnitt aufweisen.

5. Bohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum zwischen der Bohrstange (18, 24) und dem Gehäuse (12) an dem der rippenförmigen Erhebung (34) gegenüberliegenden Abschnitt durch eine elastische Dichtung (36) verschlossen ist.