-
Feinbohr- und Ausdrehwerkzeug für Werkzeugmaschinee Die Erfindung
bezieht sich auf ein Feinbohr- und Ausdrehwerkzeug für Werkzeugmaschinen, insbesondere
Bohrwerke und Drehmaschinen, mit einem Werkzeughalter und einem exzentrisch und
achsparallel zur Achse des Werkzeughalters angeordneten, mit ihm durch eine konische
Passung drehbar verbundenen und durch ein zur konischen Passung konzentriertes Spannmittel
festsetzbaren Bohrkopf, in dem der Schneidstahl befestigt ist.
-
Für die Bearbeitung von Werkstücken mit hohen Anforderungen an die
Genauigkeit sind bereits Spezialwerkzeuge entwickelt worden, die eine präzise Verstellung
des Schneidstahls quer zur Drehachse ermöglichen und eine um ein ab lesbares Maß
mögliche Nachstellung des bereits eingespannten Werkzeuges erlauben.
-
Bei der eingangs beschriebenen bekannten Ausführung ist es erforderlich,
jeweils einen Werkzeughalter mit einem bereits eingebauten Bohrkopf-vorher einzustellen
und festzulegen und für den Einsatz in die
Arbeitsmaschine bereitzuhalten.
Der Werkzeugaufwand ist daher sehr hoch, weil Werkzeughalter und Bohrkopf für den
praktischen Gebrauch eine Einheit darstellen und eine große Lagerhaltung notwendig
machen.
-
Es ist ferner bekannt, den Werkzeughalter mit einer Querbohrung zu
versehen, in der ein Stahlhalter mit den zugehörigen Einrichtungen zum Verstellen,
Einstellen und Festlegen untergebracht ist (deutsche Patentschrift 828 787). Ein
System dieser Art erlaubt eine präzise Einstellung des Schneidstahls. Die Herstellung
ist jedoch aufwendig infolge der komplizierten Ausführung, die aus zahlreichen kleinen
Präzisionsteilen besteht. Ein weiterer Nachteil liegt darin, daß der Verstellmechanismus
zumeist die Verwendung von Spezialschneidstählen des jeweiligen Werkzeugherstellers
bedingt. Diese Spezialschneidstähle sind bedeutend schwacher, als handelsübliche
Schneidstähle mit massivem Schaft und großem Querschnitt, wodurch Spanleistung und
Standzeit gegenüber handelsüblichen Ausführungen verringert sind.
-
Der geringere Querschnitt engt jedoch auch den Bereich der Bohr-Durchmesser
ein, die mit einem Werkzeug zu bestreichen sind. Es wird also eine Vielzahl von
Bohrwerkzeugen, die zumeist als Bohrkopf bezeichnet werden, benötigt, was mit einem
erheblichen Kostenaufwand verbunden ist.
-
Zur Verbesserung des Verhältnisses von Einrichtezeit und produktiver
Arbeitszeit von- Werkzeugmaschinen mit hohen Investitionskosten,' wie z. B. Bohrwerken,
werden die für die Bearbeitung eines Werkstückes notwendigen verschiedenen Werkzeuge
vielfach bereits vor dem Einsetzen in die Arbeitsmaschine mit Hilfe optischer Geräte
auf die vorgeschriebenen Durchmesser voreingestellt.
-
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Feinbohr- und Ausdrehwerkzeugesi
das die Möglichkeit bietet, die Nachteile bekannter Ausführungen zu vermeiden und
in besonderem Maße geeignet ist, die für Einbau, Einstellen und Zustellen sowie
Auswechseln eines Werkzeuges benötigte Zeit, die den Stillstand der Werkzeugmaschine
bedingt, auf ein Mindestmaß zu senken und damit die für die eigentliche Zerspanungsarbeit
zur Verfügung stehende Zeit zu erhöhen. Außerdem soll das Werkzeug in weiterer Ausbildung
im Dauerbetrieb für optimale Schnittleistungen-bei geringst möglichem Aufwand für
seine Herstellung zu beanspruchen sein.
-
Darüber hinaus soll ein großer Bereich von Bohr-Durchmessern mit einer
möglichs#t geringen Anzahl von Werkzeugsätzen zu bearbeiten sein, um die Investitionskosten
zu senken.
-
Die gestellte Aufgabe erfordert im einzelnen, daß die Vor-Einstellung
des Bohrkopfes bereits vor dem Zusammenbau mit Werkzeughalter und vor dem Einbau
in die Werkzeugmaschine vorgenommen werden kann und die Zustellung am eingebauten
Werkzeug rasch und mit größter Präzision kontrollierbar ist.
-
Dadurch wird: a) der Zeitbedarf für einen Werkzeugwechsel auf ein
Minimum gesenkt und b) mit einer möglichst geringen Zahl von Bau-Elementen ein optimaler
Verwendungsbereich erzielt.
-
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß sich am freien
Ende des Werkzeughalters, insbesondere einer Bohrstange, der Aufnahmekonus der Passung
und in dem Bohrkopf die konische Bohrung befinden und das Spannmittel aus einer
Anzugs- und Abdrückschraube mit Kopf und Abdrückscheibe besteht, die sich jeweils
beim Aufspannen bzw. Lösen des Bohrkopfes auf bzw. von der Bohrstange an eine der
beiden Flächen einer Stirnwandung des Bohrkopfes anlegen, dessen Winkelverstellung
an einer Skala ablesbar ist und daß der Schneidstahl quer zur Achse der konischen
Bohrung gegenüber dem Bohrkopf einstellbar ist.
-
Dadurch wird der voreingestellte Bohrkopf durch den Aufnahmekonus
der Bohrstange genau zentriert und durch
Drehung des Bohrkcpfes
um den Aufnahmekonus der Bohrstange bei gelöster Spannwirkung eine stufenlose zweite
Verstellung des im Bohrkopf eingespannten Schneidstahls in radialer Richtung zur
Achse der Bohrstange, ermöglicht.
-
Durch Anbringen einer Skala an der Bohrstange und einer Null-Marke
am Bohrkopf ist das Maß der Verstellung ablesbar.
-
Das aus Bohrstange und Bohrkopf bestehende Werkzeug kann leicht, schnell,
sicher und genau zusammengefügt und getrennt werden. Verschieden voreingestellte
Bohrköpfe gleicher konischer Bohrung können auf ein und dieselbe Bohrstange aufgespannt
werden. Durch die damit erreichte Kombinationsmöglichkeit wird der Umfang der Werkzeugau#rüstung-
beträchtlich verringert. Der Bohrkopf kann vor eingestellt auf die bereits in der
Arbeitsmaschine eingespannte Bohrstange aufgesetzt werden.
-
Ohne Demontage von der Bohrstange kann das Werkzeug leicht und schnell
verstellt werden, um die Voreinstellung zu korrigieren oder die Schneidenabnutzung
auszugleichen, wobeI die Skala zur Bestimmung des Maßes der Verstellung dient.
-
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird die Stirnwandung des
Bohrkopfes von einem Deckel gebildet, der
mittels Schrauben an dem
Bohrkopf befestigt ist, in einer Bohrung eine Klemmschraube für den Schneidstahl
trägt und eine gegebenenfalls sekantenförmig den Bohrkopf vorzugsweise im wesentlichen
in Richtung der Exzentrizität kreuzende Kammer für den Schneidstahl abdeckt.
-
Ein solcher Bohrkopf besteht aus wenigen Einzelteilen und ist so eingerichtet,
daß handelsübliche Schneidstähle mit großem Querschnitt des Schaftes eingespannt
werden können. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit einer großen Auswahl unter den
im Handel verfügbaren Schneidwerkstoffen und Schneidengeometrien ohne die Notwendigkeit
einer großen Lagerhaltung. Als unmittelbarer Vorteil ergeben sich allein durch die
größeren Schaftquerschnitte wesentlich höhere Standzeiten als bei den sonst notwendigen
kostspieligen Spezialstählen für die bisher bekannten Ausführungen voreinstellbarer
Werkzeuge.
-
Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe ist anhand eines Ausführungsbeispieles
in der Zeichnung dargestellt.
-
Es zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht eines Feinbohr- und Ausdrehwerkzeuges
gemäß der Erfindung im Betriebszustand,
Fig. 2 eine Bohrstange in
Seitenansicht, Fig. 3 einen Bohrkopf im Schnitt, Fig. 4 den Blick auf Fig. 1 von
vorn.
-
Das Feinbohr- und Ausdrehwerkzeug setzt sich zusammen aus der Bohrstange
1 und dem Bohrkopf 2. Der Schaft der Bohrstange 1, im Beispiel mit einem Aufnahmekegel
dargestellt, dient der Verbindung mit der nicht gezeichneten Arbeitsspindel der
Werkzeugmaschine.
-
Die Bohrstange 1 ist zur Aufnahme des Bohrkopfes 2 mit einem exzentrisch
zur Achse der Bohrstange 1 versetzten Aufnahmekonus 3 versehen. Im Aufnahmekonus
3 ist eine Gewindebohrung 4 zur Aufnahme der Anzugs- und Abdrückschraube 5 mit Kopf
5a und Abdrückscheibe 10 angebracht.
-
Auf der Bohrstange 1-ist nahe dem Aufnahmekonus 3.
-
eine Skala 6 eingearbeitet. Sie zeigt die Veränderung des Bohrungsdurchmessers
gegenüber der eingestellten Null-Stellung an, die beim Verdrehen des Bohrkopfes
2 gegenüber dem Aufnahmekonus 3 durch die damit bewirkte radiale Verstellung des
Schneidstahls 7 eintritt. Im dargestellten Beispiel entspricht ein Teilstrich der
Skala 6 einer Veränderung des Bohrungsdurchmessers um 0,01 mm bei einem maximalen
Verstellbereich von + 0,1 mm für den Bohrungsdurchmesser.
-
Das Gehäuse 8 des Bohrkopfes 2 ist mit einer konischen Bohrung 9,
passend zum Aufnahmekonus 3 der Bohrstange 1, versehen. Eine eingearbeitete Freidrehung
nimmt die Abdrückscheibe 10 auf und eine Kammer 15 den Schneidstahl 7, der von der
Klemmschraube 11 in seiner Stellung gehalten wird. Mit 7a ist der massive Schaft
eines handelsüblichen Schneidstahls bezeichnet.
-
Am Gehäuse 8 ist der Deckel 12 mit Schrauben 13 befestigt. Der Deckel
12 ist in der Mitte mit einer Bohrung für die Anzugs- und Abdrückschraube 5 versehen.
-
Auf dem Schaft der Anzugs- und Abdrückschraube 5 ist unmittelbar hinter
dem Deckel 12 die Abdrückscheibe 10 mit einem nicht dargestellten Zylinderstift
befestigt. Auf dem Bohrkopf 2 ist gegenüber der Skala 6 eine Marke 14 angebracht.
-
Die Anzugs- und Abdrückschraube 5, 5a ist das einzige Element, mit
dem der Bohrkopf 2 auf der Bohrstange 1 befestigt und geklemmt wird. Bohrkopf 2
mit verschiedenen vor-eingestellten Schneidstählen 7 können auf der gleichen Bohrstange
1 mit geringstem Zeitaufwand aufgespannt werden. Ein einmal eingestellter Bohrkopf
2 kann unverändert wiederholt aufgespannt werden, da der Aufnahmekonus 3 der Bohrstange
1 den Bohrkopf 2 jeweils absolut genau zentriert.
-
Die Klemmwirkung zwischen der konischen Bohrung 9 des Bohrkopfes 2
und dem Aufnahmekonus 3 der Bohrstange 1 überträgt mit Sicherheit die beim Fertigdrehen
oder Fertigbohren auftretenden Kräfte, so daß keine zusätzliche Arretierung erforderlich
ist.
-
Durch die exzentrische Lage der Achse x des Aufnahmekonus 3 zur Achse
y der Bohrstange 1 läßt sich der Hüllkreisdurchmesser der Schneide des Schneidstahls
7 und damit der Bohrungsdurchmesser leicht direkt durch Drehen des Bohrkopfes 2
verändern, ohne daß dazu eine Zwischenbuchse benötigt wird. Die Einstellgenauigkeit
beträgt 0,005 mm und ist an der Skala 6 gut ablesbar.
-
Die an der Skala 6 abzulesende Veränderung ergibt stets-den gleichen
Wert, ob der Schneidstahl 7 quer, rechtwinklig oder in einem anderen Winkel zur
Achse der Bohrstange 1 eingespannt ist.
-
Die Kammer 15 zur Aufnahme des Schneidstahls 7 ist für die Verwendung
handelsüblicher Schneidstähle mit großem Schaftquerschnitt ausgelegt. Durch die
im Verhältnis zu anderen bekannten Werkzeugen einfache Bauweise ergibt sich eine
äußerst stabile Ausführung für hohe Dauerbeanspruchung, die auch die Bestückung
des Bohrkopfes 2 mit Schneidst#hlen 7 größerer Länge entsprechend dem Schneidstahlschaft
7a ermöglicht.
-
Zum Beispiel kann mit nur einem Bohrkopf 2 bei Bestücken; mit verschieden
langen Schneidstählen 7 der Bereich von 120 mm bis 250 mm Bohrdurchmesser bearbeitet
werden.
-
Eine der möglichen Nutzanwendungen ergibt sich aus folgendem Beispiel:
Auf einem Bohrwerk soll eine Bohrung mit großer Genauigkeit fertigzedreht werden.
-
Die Bohrstange 1 wird in die Arbeitsspindel des Bohrwerkes eingesetzt.
An einem Bohrkopf 2 wird der Schneidstahl 7 auf das für die fertigzudrehende Bohrung
kleinste zulässige Maß eingestellt.
-
Die Einstellung kann in herkömmlicher Weise am bereits auf die Bohrstange
1 aufgesetzten Bohrkopf 2 vorgenommen werden. Weitaus rationeller jedoch erfolgt
die Einstellung vor dem Einsetzen des Bohrkopfes 2 auf die Bohrstange 1 unter Verwendun
eines Voreinstellgerätes bekannter Bauart. Der Bohrwerker setzt den voreingestellten
Bohrkopf 2 auf die bereits in die Werkzeugmaschine eingespannte Bohrstange 1, wobei
die Marke 14 des Bohrkopfes 2 auf den Skalenstrich "O" der Skala 6 der Bohrstange
1 zeigt. Die Anzugs- und Abdrückschraube 5 wird angezogen und der Bohrkopf 2 mit
der Bohrstange 1 somit fest verspannt. Zur Kontrolle der Einstellung wird ein kleines
Stück in die Vorbohrung gebohrt und der Durchmesser gemessen.
-
Erfordert das Meßergebnis eine Zustellung, so wird die Anzugs- und
Abdrückschraube 5 um etwa eine halbe Umdrehung gelöst, der Bohrkopf 2 nach der Skala
6 durch Verdrehen um das erforderliche Maß zugestellt und die Anzugs- und Abdrückschraube
5 wieder angezogen. Mit der so erreichten Zustellung wird die Bohrung-ohne nochmaliges
Messen fertiggedreht.