DE2328464A1

DE2328464A1 - Gewindeschneidfutter mit ausloesender drehmomentkupplung

Info

Publication number: DE2328464A1
Application number: DE19732328464
Authority: DE
Inventors: Otto Fauth
Original assignee: Otto Bilz Werkzeugfabrik GmbH and Co
Current assignee: Bilz Werkzeugfabrik GmbH and Co KG
Priority date: 1973-06-05
Filing date: 1973-06-05
Publication date: 1974-12-19
Also published as: FR2232393A1; GB1415138A; FR2232393B1; IT1014752B

Description

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Gewindeschneidfutter mit auslösender Drehmomentkupplung.

Der Gegenstand der Erfindung bezieht sich auf ein Gewindeschneidfutter mit auslösender Drenmomentkupplung, wie sie s.B. zum Gewindeschneiden verwendet werden. Dabei hat die Drehmomentkupplung die Aufgabe, den eingespannten Gewindebohrer beim Auflaufen auf dem Bohrgrund oder beim Stumpfwerden vor Bruch zu schützen.

Gewindeschneidfutter sind in verschiedenen Ausführungen bekannt, so z.B. nach Art von Reibungskupplungen oder Nocken- bzw. Klauenkupplungen. Reibungskupplungen haben den Nachteil, dai3 bei ihrem Ansprechen das eingestellte Drehmoment nur wenig abfällt und der Gewindebohrer ständig unter^viFhältnismässig hohen Drehmomentbelastung verbleibt. Auch ist ihre Ansprechgenauigkeit sehr unterschiedlich und ungenau. Nocken- oder Klauenkupplungen haben den Nachteil, daß bei deren Ansprechen der Gewindebohrer wechselnden und auch schlagartig wirkenden Drehmomentbelastungen ausgesetzt ist. Ferner können die Schneiden eines Gewindebohrers leicht ausbrechen.

Im Gegensatz zu den bekannten Gewindeschneidfuttern mit auslösender Drehmomentkupplung werden bei dem Gegenstand der Erfindung die vorgenannten Nachteile vermieden. Ausserdem ist die Kupplung einfach aufgebaut und wirkt als Kugeltaschenkupplung. ( Ahnliche Kupplungen dieser Art sind jedoch nicht selbstauslösend). Dabei spricht die Kupplung auf Grund ihrer günstigen Reibungsverhältnisse genau an. Ferner ist es vorteilhaft, daß das eingestellte Drehmoment

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beim Ansprechen der Kupplung sofort abfällt und der Futterkopf mit dem Gewindebohrer stehen bleibt. Auslösende Kupplungen bekannter Art benötigen einen grossen konstruktiven Aufwand und die Fertigung ist dementsprechend teuer. Im Gegensatz hierzu ist die Kupplung nach der Erfindung einfach aufgebaut und preiswert herzustellen. Besonders wichtig ist dabei, das genaue Ansprechen und Entkuppeln bei einem auftretenden unzulässigen Widerstand des eingespannten Gewindebohrers sowie ausserdem auch das selbsttätige Einkuppeln.

Zu diesem Zweck sind zwischen dem Kupplungsstück des Futterkopfes und dem vorderen Ende des Futtergehäuses ein oder mehrere Mitnahmekugeln in Kugeltaschen auf der innenliegenden Planseite des KupplungsStücks eingelegt und v/erden durch eine über das Futtergehäuse geschobene und unter einstellbarem Federdruck stehende Druckscheibe niedergedrückt. Dabei ist die Tiefe jeder Kugeltasche etwas geringer ale ägr ftg

gehen ron jeder Kugeltasehe aus auf der PlansQite des Kupplungs-

XDDBÖÖLStücks flache Führungsbahnen zur Aufnahme der Mitnahmekugeln aus. Diese Führungsbahnen verlaufen in Arbeitsdrehriciitung schräg nach innen oder aussen und gehen jeweils ausserhalb der Kugeltaschen in eine ringförmige bzw. kreisförmige Führungsbahn über. Schliesslich sind am äusseren Ende des Futtergehäuses in Achsrichtung und schräg nach innen oder aussen sowie etwa senkrecht zu den von den Kugeltaschen ausgehenden Führungaüahnen verlaufende Einfräsungen angebracht, welche die auf die ringförmige Füh-

auf-

rungsbahn gelangenden Mitnahmekugeln SXiXnehmen.

Bei mehreren Kugeln kann ausserdem die Anordnung so ge-

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troffen werden, daß das Einkuppeln jeweils nur in einer vorbestimmten einzigen Lage des Futterkopfes gegenüber dem Futtergehäuse stattfinden kann. An Stelle einer Anordnung der Kugeltaschen, der Führungsbahnen und der linfräsungen auf den Planseiten des Kupplungsstückes des Futterkopfes und am Köpfende des Futtergehäuses können diese Teile bei in einem hohlzylindrischen Futtergehäuse oder Futterschaft eingesteckten Kupplungsstück des Futterkopf es.auch auf dem Umfang des Kupplungsstückes und in dem Futtergehäuse angeordnet sein, wobei an Stelle des Druckringes und der Druckhülse eine auf dem Umfang des Futtergehäuses angebrachte Gegendruckhülse und eine unter Federdruck

stehende Andruckhülse einstellbar und feststellbar treten können.

Durch die Erfindung wird somit die Aufgabe gelöst, mit einfachsten Mitteln ein Gewindeschneidfutter mit auslösender Drehmomentkupplung zu erhalten, die bezüglich ihrer Auslösung weitgenend einstellbar ist und selbsttätig genau anspricht, sodaß bei unzulässig hoher Beanspruchung die Kupplung auslöst und dadurch den Gewindebohrer vor Beschädigungen oder Bruch schützt, wobei gegebenenfalls die Bohrmaschine stillgesetzt wird.

Auf der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung schematisch dargestellt. Hierbei zeigen

Fig. 1 den Längsschnitt durch ein Gewindeschneidfutter, Fig. 2 die Draufsicht entsprechend Linie A - A in Fig. 1

in gekoppeltem Zustand,

ent-

Fig. 3 dieselbe Ansicht wie in Fig. 2 Hin gekoppeltem Zustand, Fig. 4 die Draufsicht auf die Planseite des KupplungsStückes des

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E'utterkopfes, entsprechend Linie A - A in Fig. 1,

Fig. 5 dieselbe Draufsicht wie in Fig. 4, jedoch mit sechs Mitnahmekugeln,

Fig. 6 den Längsschnitt durch ein Gewindeschneidfutter in abgeänderter Ausführung,

Fig. 7 einen Teil einer Seitenansicht des Futters nach Fig. in gekoppeltem Zustand,

Fig. 8 dieselbe Ansicht wie in Fig. 7, jedoch in entkoppeltem Zustand,

Fig. 9 einen Teil einer Seitenansicht des Futters nach Fig. 6,

nach
Fig. 10 den Querschnitt äläSlSKXaXSXLinie B - B in Fig. 6 in ge-

sadckoppeltem Zustand,

Bei dem Beispiel nach Fig. 1-4 liegt das in die Bohrmaschine eingespannte Futtergehäuse oder Futterschaft 14 mit seinem vorderen Ende 6 auf der Planseite 12 des Kupplungsstückes 2 des Futterkopfes 1 mit dem eingespannten Gewindebohrer 13 auf. Auf der Planseite 12 sind drei Kugeltaschen 3 gleichmässig verteilt angeordnet, in welchen die Mitnahmekugeln 4 eingelegt sind. Die Tiefe jeder Kugeltasche 3 ist etwas geringer als der Radius der Kugeln 4. Von den Kugeltaschen 3 ausverlaufen auf der Planseite 12 schräg liegende, flache Führungsbahnen 5 auf eine ebenso ausgeführte ring- oder kreisförmige Führungsbahn 15 und enden dort tangential. Die Bahn 15 hat im allgemeinen einen grösseren Durchmesser als der Radius der Kugeltaschen 3 von der Kittelachse 11 des Gewindesehneidfutters. Diese Bahn kann aber umgekenrt auch einen kleineren Durchmesser haben.

In zu den Führungsbahnen 5 etwa senkrecht verlaufender Richtung nach innen oder nach aussen auf der Planseite 12

sind in dem anliegenden und anstossenden Kopfende 6 des Futtergehäuses 14 üinfräsungen 7 angebracht, in v/eiche die

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Mitnahraekugeln 4 eintreten können, wenn sie auf der ringförmigen Führungsbahn 5 aufliegen. Von den Kugeltaschen 3 aus verlaufen die Führungsbahnen 5 in Richtung der Arbeitsbewegung des Gewindeschneidfutters zu der ringförmigen Führungsbahn 5 und enden dort tangential. Dementsprechend verlaufen die Einfräsungen 7 in entgegengesetzter Richtung.

Auf die Mitnahmekugeln 4 liegt eine über das Kopfende 6 geschobene Druckscheibe 9 auf, die auf den Kugeln 4 unter dem Druck der Druckfedern 8 stehen. In dem Beispiel sind die Druckfedern 8 als Tellerfedern ausgebildet, die aber auch beliebige andere Druckfedern sein können. Über ihnen liegt die Druckhülse 16, die längsverschiebbar auf dem Kopfende einstellbar ist und zwar z.B. mittels Stellschrauben 17, die in Längsnuten 18 auf dem Umfang des Kopfendes 6 eingreifen. Die Druckhülse 16 umfasst mit ihem mantelförmigen Teil

Kupplungsdie Druckfedern 8c Ausserdem ist über das öüdÖSEXstück ^ eine DecKhülse 20 geschoben, die mittels eines Sprengringes 19 festgehalten wird.

Kupplungs-Zwischen das BÜCÖöEXstück 2 und die üb er geschobene Dechhülse

20 ist noch ein Kugellager oder Kugelkranz 10 eingebaut, das zur Aufnahme der Achsialkräfte zwischen dem Fuutergehäuse und dem FutterKopf 1 dient;. Dadurch wird ein leichtgängiger Lauf des letzteren bei einer Auslösung des Gewindeschneidfutters erhalten.

Im Normalfall wird der Futterkopf 1 mit dem Gewindebohrer durch die in den Kugeltaschen 3 liegenden Mitnahmekugeln 4 mitgenommen, wobei sie mit dem Druck der entsprechend eingestellten Druckfedern 8 durch den Druckring 9 niedergedrückt

werden. Wenn nun der Gewindebohrer 13 stumpf ist oder den Bohrcrund erreicht hat oder ein anders Hindernis auftritt oder

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dieser abbricht, steigt der Druck auf die Mitnahmekugeln von dem Futterkopf 1 herrührend, sod aß schließlich der Gegendruck der Druckscheibe 9 überwunden wird und die Mitnahmekugeln 4 aus den Kugeltaschen 3 heraustreten und über ihre Führungsbahnen 5 in die ringförmige "Bahn 15 ausserhalb des Bereichs der Kugeltaschen 3 gelangen. Dies ist dadurch gewährleistet, weil die Kugeltaschen 3 eine etwas kleinere Tiefe haben als der Radius der Mitnahmekugeln 4 beträgt.

Gleichzeitig mit dem Heraustreten der Kugeln 4 treten die

auch in
letzteren 3Ö3K die Einfräsungen 7 ein,, sodaß die Kupplung zwischen dem Futtergehäuse 14 und dem Futterkopf 1 vollkommen ausgelöst wird und das Kupplungsstück 2 nur noch durch die kleine Abrollreibung der Mitnahmekugeln 4 auf der Bahn 15 leicht gebremst wird. Der Gewindebohrer 13 wird infolgedessen voll entlastet und zwar stets genau bei einer Überschreitung des jeweils durch die Druckfedern 8 eingestellten Drehmomentes oder Druckbelastung. Der Gewindebohrer 13 wird somit zuverlässig selbsttätig entlastet, und die Bohrmaschine wird stillgesetzt, ohne daß diese oder der Gewindebohrer irgendwie beschädigt wird.

Wenn nun das Futtergehäuse 14 mit seinem Kopfende 6 in. entgegengesetzte Drehbewegung gebracht wird, werden durch die Schrägstellung der Einfräsungen 7 und durch die schräg verlaufenden Führungsbahnen 5 die Mitnahmekugeln 4 selbsttätig wieder in die Kugeltaschen 3 zurückgebracht. Das dazu erforderliche geringe Anhaltedrehmoment wird durch die auftretende Reibung des Gewindebohrers 13 in dem zu bearbeitenden Werkstück erzeugt. Die Drehbewegung zum Wiedereinbringen der Mitnahmekugeln 4 in die Kugeltaschen

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ist nur kurzzeitig und wird im allgemeinen von Hand durchgeführt.

Die Fig. 2 zeigt die kugeln 4, welche in den darunter ■befindlichen Kugeltaschen liegen, darüber befinden sich die Einfräsungen 7, während die Führungsbahnen 5 und 15 auf der Planseite 12 gestrichelt angedeutet sind. Diese Lage entspricht der gekuppelten Stellung des Gewindeschneidfutters. In Fig. 3 ist die Stellung in entkuppeltem Zustand schematisch dargestellt. Die Kugeln 4 befinden sich in den Binfräsungen 7 und liegen auf der ringförmigen Bahn 15 auf. In den Kugeltaschen 3 sind also keine Kugeln 4 mehr. Die Fig. 4 zeigt die Draufsicht auf die Planseite 12 mit den Kugeltaschen 3 und den Führungsbahnen 5 und 15.

Bei kleineren Abmessungen genügt ohne weiteres eine einzige Kugeltasche und eine einzige Mitnahmekugel . Im allgemeinen werden jedoch drei oder vier Kugeltaschen 3 mit Kugeln 4 vorgesehen, sodaß eine gleichmässig verteilte Mitnahme in gekuppeltem Zustand gewährleistet ist. Vienn nun nach einer Auslösung der Kupplung die Kugeln 4 von den äinfräsuhgen 7 durch entsprechende Drehung wieder in ihre Kugeltaschen 3 zurückgelangen, erfolgt die Kupplung bereits nach einer Drittelumdrehung. Wenn in bestimmten Fällen der Kupplungsvorgang in stets gleicher Lage zu dem Futtergehäuse stattfinden soll, können auch mehr Kugeln 4 und Kugeltaschen 3 { z.B. 6 Stück in dem Beispiel nach Fig. 5) vorgesehen werden. Die Kugeln können dann nur in stets gleicher Lage in die Kugeltaschen wieder eintreten.

Das Beispiel nacn Fig. 6 - IU unterscheidet sich gegenüber dem Beispiel von Fig. 1-5 nur darin, daß die Kugel-

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taschen 3 mit den Führungsbahnen 5 und der ringförmigen Bahn 15 auf dem Umfang des KupplungsStückes 2 liegen, wobei das letztere in das in diesem Falle hülsenförmige Bⁿuttergehäuse 14 eingeschoben ist. Diese Einfräsung 7 ist dabei als entsprechende schrägliegende Durchbrechung oder Schlitz in dem Futtergehäuse 14 angeordnet. Ferner ist auf dem Umfang des Futtergehäuses 14 ein Gegendruckring 21 mit Führungsschraube und Längsnute in dem ersteren angebracht. Dem Gegendruckring 21 liegt der Andruckring 22 gegenüber, der von den Druckfedern 8 gegen die dazwischenliegenden Kugeln 4 gedrückt wird,, Das andere Ende der Druckfedern 8 liegt gegen die übergeschobene Abschlußhülse 23 an, welche die Hinge 21 und 22 zur Einstellung des gewünschten Druckes auf dem umfang des Futtergehäuses 14 einstellbar und feststellbar sowie auf dem Futtergehäuse 14 verschiebbar miteinander verbindet.

Die Fig. 7 zeigt schematisch die Seitenansicht mit den Führungsbahnen 5 und 15 auf dem Umfang des in das Futtergehäuse 14 eingeschobenen KupplungsStückes 2. Die Mitnahmekugeln 4 liegen in den darunter angeordneten Kugeltaschen, daürber ist die Einfräsung 7 als schrägliegender Schlitz in dem Futtergehäuse 14 angedeutet. Diese Stellung zeigt den gekuppelten Zustand des Gewindeschneidfutters. Die Fig. 8 zeigt dasselbe, jedoch in entkuppeltem Zustand. Die Mitnahm kugeln 4 sind aus den Kugeltaschen 3 ausgetreten und liegen in den schlitzförmigen Einfräsungen 7.

Aus Fig. 9 ist der obere Teil des KupplungsStückes 2 mit den Führungsbahnen 5 und 15 und den Kugeltaschen 3 scheinatisch ersichtlich. Die Fig. 7-9 zeigen jeweils eine Kugel mit den dazugehörigen Teilen. Die anderen Kugeln sind

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über den Umfang des Futtergehäuses 14 gleichmässig verteilt entsprechend Fig. 10 angeordnet. Aus Fig. 10 ist im Querschnitt das Futtergehäuse 14 und das Kupplungsstück zu ersehen, ..obei die insgesamt drei Kugeln 4 in den Kugeltaschen 3 liegen und den gekuppelten Zustand andeuten. Der über dem Futtergehäuse verschiebbare Gegendruckring 21 und der Andruckring 22 sowie die Abschlußhülse 23 sind in Bⁿig, 10 nicht eingezeichnet. Im Bedarfsfalle kann auch noch eine grossere Anzahl von Mitnahmekugeln und auch unregelmässig auf dem Umfang verteilt angebracht sein, sodaß dieselbe Wirkungsweise entsteht wie nach dem Beispiel in Fig. 5.

Im übrigen ist die Wirkungsweise des Beispiels nach Fig. 6 die gleiche wie beim Beispiel nach Fig. 1. Bei zu hoch werdendem Druck auf das Kupplungsstück 2 zwängen sich die Mitnahmekugeln 4 zwischen den Gegendruckring und den Andruckring 22, sodaß diese unter gleichzeitigem Zurückdrängen der Druckfedern 8 ausweichen und die Mitnahmekugeln 4 in die schlitzförmigen Einfräsungen 7 gelangen lassen. Das Gewindeschneidfutter wird somit bei Überschreitung des eingestellten Druckes der Druckfedern ebenso entlastet wie bei dem anderen Beispiel.

Bei dem Gegenstand der Erfindung sind jeweils nur diejenigen Teile aufgeführt, welche mit dem Kupplungsvorgang zusammenhängen. Die übrige Gestaltung eines Gewindeschneid- ■ futters, so z.B. bezüglich eines Längenausgleichs oder einer Pendeleinrichtung und dgl., ist somit nicht erwähnt.

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Claims

Patentansprüche

ί 1. jGewindeschneidfutter mit auslösender Drehmomentkupplung,

dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Kupplüngs-KDCBöa:stück (2) des Futterkopfes (1) und dem Futtergehäuse (14) eine oder mehrere Mitnahmekugeln (4) in Kugeltaschen (3) auf der innenliegenden Planseite (12) des Kupplungs-

MÖ2Gelstückes (2) eingelegt und durch eine über das Futtergehäuse (14) geschobene,unter Federdruck stehende Druckscheibe (9), niedergedrückt sind.
2. Gewindeschneidfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe jeder Kugeltasche (3) etwas geringer als der Radius der Mitnahmekugeln (4) ist und von dort ausgehend auf der Planseite (12) flache Führungsbahnen (5) für die Mitnahmekugeln (4) angebracht sind, die in Arbeitsdrehrichtung schräg nach innen oder aussen verlaufen und jeweils ausserhalb der Kugeltaschen (3) in eine ring- bzw. kreisförmige Führungsbahn (15) übergehen.
3. Gewindesenneidf utter nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß am äusseren Ende des Futtergehäuses (14) senkrecht aus der Kitte laufende Sinfräsungen (7) angebracht sind, welche die auf den Führungsbahnen (5 + 15) gelangenden Mitnahmekugeln (4) aufnehmen.
4. Gewindeschneidfutter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Planseite (12) mehrere Kugeltaschen (3) in unregelmässigen Abständen voneinander angeordnet sind, sodaß das Kuppeln stets in derselben Stellung des Futterkopfes (1) zu dem Futtergehäuse (14) stattfindet.
5· Gewindeschneidfutter nach einem oder mehreren der Ansprüche

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1 -4, dadurch gekennz e'ichnet, daß "bei einem in ein hülsenförmiges Futtergehäuse (14) eingestecktes Kupplungsstück (2) auf seinem Umfang die Kugeltaschen (3) und die Führungsbahnen ( 5+15 ) sowie schlitzförmige Einfräsungen (7) in dem Futtergehäuse (14) angebracht sind und daß auf dem äusseren Umfang des letzteren eine Gegendruckhülse (21) sowie eine unter Federdruck·stehende Druckhülse (20 ) angeordnet sind.
6. Gewindeschneidfutter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 -5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungsstück (2) mit einem Kugellager (10) zur Aufnahme der Achsialkräfte versehen ist.

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