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Bohrkopf
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Die Erfindung betrifft einen Bohrkopf mit einem Werkzeughalter und
einem gegen den Werkzeughalter verspannbaren Werkzeugträger, bei dem das Verspannen
durch Drehen eines quer im Werkzeughalter gelagerten Exzenterbolzens erfolgt, dessen
Exzenter sich an einem axial im Werkzeughalter verschiebbar gelagerten Joch abstützt,
das über eine axiale Verbindung mit dem Werkzeugträger nach Art eines Bajonettverschlusses
in Eingriff bringbar ist.
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Bei einem bekannten Bohrkopf dieser Art bilden durch die Stirnseite
des Werkzeughalters hindurchgeführte Kopf schrauben die Verbindung zwischen Joch
und Werkzeugträger. Die in das Joch eingeschraubten Schrauben greifen mit ihrem
Kopf in zwei einen ungleichen Querschnitt aufweisende kreisbogenförmige Aussparungen
des Werkzeughalters und bilden mit diesen eine Art Bajonettverschluß. Ferner gestatten
die Schrauben eine Justierung der Relativlage von Joch und Exzenterbolzen. Das Einstellen
zweier Schrauben ist jedoch zeitaufwendig, insbesondere, wenn es gleichmäßig erfolgen
soll. Um ein Verstellen der Schrauben beim Verdrehen des Werkzeugträgers relativ
zum Halter und damit ein Nachjustieren der Schrauben zu vermeiden, sind Drehsicherungen
für die Schrauben erforderlich. Die auf Scherung beanspruchten Schrauben müssen
einen entsprechend großen Querschnitt aufweisen und begrenzen daher in Verbindung
mit dem zwischen ihnen einzuhaltenden Radialabstand den Durchmesserbereich des Halters
bzw. der mittels des Bohrkopfes herstellbaren Bohrungen nach unten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Bohrkopf der genannten
Art anzugeben, der einfacher im Aufbau und in der Handhabung ist, aber dennoch einen
größeren Durchmesserbereich der herstellbaren Bohrungen aufweist.
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Nach der Erfindung ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die als Jochfortsatz
ausgebildete Verbindung von Joch und Werkzeugträger eine in Axialrichtung offene
Ausnehmung mit einer Hinterschneidung und der Werkzeugträger einen axialen, in die
Ausnehmung und in ein koaxiales, das Joch aufnehmendes Sackloch im Werkzeughalter
einführbaren Fortsatz mit einer radialen Verdickung zum Hintergreifen der Hinterschneidung
aufweist und daß sich der Exzenter über eine Stellschraube am Joch abstützt.
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Bei dieser Ausbildung des Bohrkopfes ist die Verbindung von Joch und
Werkzeugträger einteilig mit dem Joch ausgebildet, so daß eine Relativdrehung von
#erkzeugträger und Werkzeughalter nicht zu einer Verstellung des Abstands von Werkzeugträger
und Joch führen kann. Zur Einstellung dieses Abstands kommt man mit einer einzigen
Stellschraube aus. Es entfällt daher nicht nur eine zweite Schraube, sondern auch
die Schwierigkeit, zwei Schrauben gleichmäßig einzustellen. Die einzige Stellschraube
wird nicht auf Scherung beansprucht und kann verhältnismäßig dünn sein. Entsprechend
gering kann der Durchmesser des Bohrkopfs gewählt werden. Dies vergrößert den Durchmesserbereich
der herstellbaren Bohrungen nach unten. Das am Werkzeugträger beim Bohren angreifende
Drehmoment wird über den Jochfortsatz und den diesen durchsetzenden Exzenterbolzen
auf den Halter übertragen.
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Bei dem gattungsgemäßen Bohrkopf erfolgt das Verspannen des Werkzeugträgers
gegen die Kraft einer Feder. Diese sorgt lediglich dafür, daß das Joch ständig am
Exzenter anliegt. In Weiterbildung dieses Bohrkopfs ist dafür gesorgt, daß die das
Joch durchsetzende Stellschraube in eine exzentrische Umfangsnut des Exzenterbolzens
eingreift. Auf diese Weise ist sichergestellt,
daß auch die Stellschraube
ständig unter Federvorspannung steht, auch dann, wenn der Werkzeugträger entfernt
ist, so daß sie sich nicht ohne weiteres unbeabsichtigt verstellen kann. Gleichzeitig
bewirkt die Stellschraube eine Sicherung der Lage des Exzenterbolzens.
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Ferner ist es günstig, wenn die Ausnehmung einen radial durchgehenden
Schlitz bildet und der Jochfortsatz zur Durchführung des Exzenterbolzens ein radiales
Langloch aufweist, das in Axialrichtung am weitesten ist. Ein radial durchgehender
Schlitz läßt sich leicht herstellen und begrenzt gleichzeitig den Drehwinkel des
Werkzeugträgers in beiden Richtungen relativ zum Jochfortsatz. Der das radiale Langloch
durchsetzende Exzenterbolzen sichert seinerseits die Drehwinkellage des durch das
Joch und dessen Fortsatz gebildeten Einspannstücks, so daß der Werkzeugträger maximal
um den zum Verspannen erforderlichen Drehwinkel relativ zum Werkzeughalter verdrehbar
ist. Darüberhinaus ermöglicht das Langloch die Axialverschiebung des Einspannstücks
beim Verdrehen des Exzenterbolzens, um Werkzeugträger und Werkzeughalter zu verspannen.
Wenn die Stellschraube verstellt werden soll, bietet das Langloch hinreichend Spiel,
um das Einspannstück gegen die Kraft der Feder relativ zum Exzenterbolzen axial
zu verschieben, so daß Stellschraube und Umfangsnut des Exzenterbolzens außer Eingriff
kommen und der Exzenterbolzen aus dem Halter herausgedrückt werden kann. Das Einspannstück
läßt sich dann leicht aus dem Halter herausnehmen, um die Stellschraube einzustellen.
Ebenso einfach ist umgekehrt der Linbau des Einspannstücks und des Exzenterbolzens.
Der zwischen dem Langloch und dem Schlitz verbleibende Steg stellt darüberhinaus
sicher, daß die Schlitz schenkel verhältnismäßig kurz und dementsprechend starr
sind, so daß sie sich beim Einspannen einer Aufweitung in höherem Maße widersetzen.
Zwischen dem Sackloch und dem Einspannstück kann daher ein verhältnismäßig hohes
Spiel verbleiben.
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Die Hinterschneidung an den freien Enden der Schlitz schenkel kann
durch radial nach innen ragende Nasen und die Verdickung
des Werkzeugträgerfortsatzes
durch keilförmige Schultern gebildet sein. Diese Art der Hinterschneidung läßt sich
verhältnismäßig leicht herstellen und stellt dennoch verhältnismäßig grosse, miteinander
in Eingriff kommende Widerlagerflächen zwischen den Nasen und den Schultern bei
kleinem Relativdrehwinkel von Werkzeughalter und Werkzeugträger sicher.
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Sodann ist es günstig, wenn das Sackloch einen Innenkegel und der
Werkzeugträger-Fortsatz einen entsprechenden Außenkegel aufweist Auf diese Weise
ergeben sich verhältnismäßig große Berührungsflächen zwischen dem Werkzeugträger
und dem Werkzeughalter, so daß beim Verspannen entsprechend hohe Reibschlußkräfte
entstehen, die einem unbeabsichtigten Lösen des Bajonettverschlusses entgegenwirken.
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Weiter kann dafür gesorgt sein, daß der Werkzeugträger-Fortsatz und
di e Jo die Jochfortsatz-Ausnehmung je eine etwa achsparallele Fläche und je eine
in Umfangsrichtung dazu versetzte, schräg zur Drehachse geneigte Fläche aufweisen,
so daß die schrägen Flächen und die achsparallelen Flächen im verspannten Zustand
von Werkzeugträger und Halter einander nach Lage und Größe zugeordnet sind. Diese
Flächen gewährleisten, daß Werkzeugträger und Werkzeughalter nur in einer vorbestimmten
relativen Drehwinkellage miteinander in Eingriff gebracht werden können, um eine
Wiederholgenauigkeit bei Aus- und Einbau des Werkzeugträgers trotz einer gegebenenfalls
aufgrund von Herstellungstoleranzen vorhandenen Rotationsunsymmetrie sicherzustellen.
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Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden im folgenden anhand
der Zeichnung näher beschrieben. In dieser ist Fig. 1 eine Teilschnittansicht des
Werkzeughalters mit eingesetzten Teilen, Fig. 2 eine Schnittansicht eines im Werkzeughalter
einsetzbaren Spannstücks,
Fig. 3 eine Draufsicht des Spannstücks,
Fig. 4 eine Teilschnittansicht des im Werkzeughalter einspannbaren Werkzeugträgers,
Fig. 5 die Schnittansicht A-A in vergrößertem Maßstab und Fig. 6 eine Seitenansicht
des Werkzeugträgers.
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Nach Fig. 1 enthält der Werkzeughalter 1 ein zu seiner Drehachse 2
koaxiales Sackloch 3 und eine durch das Sackloch 3 und den Werkzeughalter 1 durchgehende
Querbohrung 4. In der Querbohrung 4 ist ein Exzenterbolzen 5 drehbar gelagert, der
in jedem Ende eine Innensechskant-Ausnehmung 6 zur Aufnahme eines Außensechskant-Spannschlüssels
aufweist und in der Mitte mit einer exzentrisch zur Exzenterbolzen-Drehachse liegenden,
den Exzenter bildenden Umfangsnut 7 versehen ist.
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Im Sackloch 3 ist ein Spannstück 8 (vgl. auch die Fig. 2 und 3) eingesetzt,
das ein Joch 9 und einen Jochfortsatz 10 aufweist.
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Der Jochfortsatz 10 hat ein quer durchgehendes, ebenfalls vom Exzenterbolzen
5 durchsetztes Langloch 11, das in Axialrichtung am weitesten ist, und eine axiale
Ausnehmung 12 (Fig. 2) in Form eines radial durchgehenden Schlitzes, so daß ein
Steg 13 zwischen dem Langloch 11 und der Ausnehmung 12 verbleibt. Die Ausnehmung
12 weist eine durch radial nach innen vorstehende Nasen 14 und 15 gebildete Hinterschneidung
auf. Eine an der Nase 14 ausgebildete Fläche 16 verläuft schräg, und zwar im Winkel
von etwa 450, und eine an der Innenseite der Nase 15 ausgebildete Fläche 17 etwa
parallel zur Drehachse 2. Eine Stellschraube 18 mit Innensechskant durchsetzt eine
koaxiale Gewindebohrung des Jochs 9 und greift mit einem gewindefreien Verlängerungszapfen
19 in die Umfangsnut 7 ein, um das Spannstück 8 unter der Kraft einer Druckfeder
20, die unter Vorspannung zwischen dem Joch 9 und dem Boden des Sacklochs 3 eingesetzt
ist, am Exzenterbolzen 5 abzustützen. Die Stellschraube 18 ist mittels eines Stiftes
21 aus Kunststoff, z.B. Nylon, zusätzlich gegen Drehung gesichert.
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Außerdem weist das Sackloch 3 einen Innenkegel 22 auf.
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Der Werkzeughalter 1 dient zur Aufnahme eines Werkzeugträgers 31 nach
den Fig. 4 bis 6. Der Werkzeugträger 31 ist als Grundkörper zur Aufnahme verschiedener
Schneidwerkzeuge oder eines Schiebers, an dem verschiedene Schneidwerkzeuge befestigt
sein können, ausgebildet. Das Schneidwerkzeug oder der Schieber mit dem Schneidwerkzeug
wird zwischen den Schenkeln 32, 33 eines Klemmschlitzes 34 mittels einer Klemmschraube
eingespannt, die in eine Bohrung 35 geschraubt werden kann. Der Werkzeugträger 31
hat ferner einen axialen Fortsatz 36, dessen Ende durch zwei sich diametral gegenüberliegende,
keilförmige Schultern 37 und 38 verdickt ist.
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Die Dicke d dieser Verdickung ist nur geringfügig kleiner als die
durch den Abstand der Nasen 14 und 15 gegebene Öffnungsweite des Schlitzes 12 im
Spannstück 8. Ferner ist der Fortsatz 36 mit einem Außenkegel 39 entsprechend dem
Innenkegel 22 des Werkzeughalters 1, mit einer entsprechend der Fläche 16 des Spannstücks
8 (Fig. 2 und 3) schrägen Fläche 40 und mit einer entsprechend der Fläche 17 des
Spannstücks 8 etwa achsparallelen Fläche 41 versehen. Die Flächen 16, 17, 40, 41
sind eben.
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Um den Werkzeugträger 31 in dem Werkzeughalter 1 einzuspannen, werden
diese etwa in die Drehwinkellage nach den Fig. 1 und 6 gebracht, wobei eine Markierung
42 am Werkzeugträger 31 (Fig. 6) und eine entsprechende, in den Figuren nicht sichtbare
Markierung am Werkzeughalter 1 aufeinander ausgerichtet sind, und dann wird der
Werkzeugträger 31 mit dem Fortsatz 36 voran axial in das Sackloch 3 des Werkzeughalters
1 soweit eingeführt, bis sich die keilförmigen Schultern 37 und 38 in der Ausnehmung
12 jenseits der Nasen 14 und 15 befinden. Nach einer Drehung des Werkzeugträgers
31 um den Keilwinkel e von etwa 80 entgegen der Betriebsdrehrichtung des Werkzeughalters
greifen die Schultern 37 und 38 in die durch die Nasen 14 und 15 gebildete Hinterschneidung
bzw. Unterschneidung, d.h. hinter die Nasen 14 und 15, wobei die Flächen 16 und
40 einerseits und die Flächen 17 und 41 andererseits eine etwa parallele Lage einnehmen.
Aufgrund der gegenseitigen Anpassung der Abmessungen und Lage dieser Flächen kann
der Werkzeugträger 31 nur in einer vorbestimmten Drehwinkellage relativ zum Werkzeughalter
1 in diesen eingesetzt werden,
um eine Wiederholgenauigkeit bei
Aus- und Einbau des Werkzeugträgers trotz gegebenenfalls vorhandener Rotationsasymmetrie
aufgrund von Herstellungstoleranzen sicherzustellen. Beim Einsetzen des Werkzeugträgers
31 kann das Einspannstück 8 in Abhängigkeit von der Einstellung der Zustellschraube
18 geringfügig gegen die Kraft der Feder 20 nachgeben und weiter nach innen verschoben
werden. Durch Verdrehen des Exzenters 5 legt sich der Boden der exzentrischen Umfangsnut
7 fest am Verlängerungszapfen 19 der Stellschraube 18 an, so daß das Spannstück
8 noch weiter nach innen gegen die Feder 20 gedrückt wird und sich die Schulterfläche
43 des Werkzeugträgers 31 und die Stirnfläche 44 des Werkzeughalters 1 sowie die
Kegel 22, 39 fest aneinanderlegen. Die Toleranzen der Kegel 22, 39 sind vorzugsweise
so gewählt, daß sich beim Verspannen erst die Flächen 43 und 44 und erst dann die
Flächen der Innen- und Außenkegel 22, 39 fest aneinanderlegen. Auf diese Weise wird
ein Verklemmen der Kegelflächen vermieden und dennoch eine genaue Zentrierung erreicht.
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Diesträgt zur leichteren Lösbarkeit des Werkzeugträgers beim Ausspannen
bei. Die Schlitzform der Ausnehmung 12 und die Anlage der Schultern 37, 38 an den
Innenseiten des Schlitzes 12 entgegen der Drehrichtung des Halters 1 stellen sicher,
daß sich der durch die Schultern 37, 38 und die Nasen 14, 15 gebildete Bajonettverschluß
während des Betriebs nicht lösen kann.
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Aber auch dann, wenn der Werkzeugträger 31 mit einem Drehmoment in
der Betriebsdrehrichtung des Werkzeughalters 1 belastet wird, ist der Reibschluß
zwischen den verhältnismäßig großen Flächen von Innen- und Außenkegel 22 bzw. 39
hinreichend groß, um ein Lösen zu verhindern. Dies wird noch zusätzlich durch die
Reibungskräfte zwischen den Nasen 14, 15 und den Schultern 37, 38 verhindert.
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Um einen Werkzeugwechsel vorzunehmen, ohne den Werkzeughalter aus
dem Einspannfutter der Werkzeugmaschine entfernen zu müssen, brauchen daher nur
wenige Handgriffe durchgeführt zu werden.
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Nach Zurückdrehen des Exzenters 5 mittels Sechskant-Stiftschlüssel
und nachfolgender Zurückdrehung des Werkzeugträgers 31 um den Winkel e kann der
Werkzeugträger 31 mit dem Werkzeug aus
dem Werkzeughalter 1 einfach
herausgezogen werden. Dann wird ein während des Betriebs der Werkzeugmaschine bereits
mit einem Werkzeug bestückter zweiter Werkzeugträger, der zumindest hinsichtlich
seines Fortsatzes ebenso ausgebildet ist wie der Werkzeugträger 31, auf umgekehrte
Weise wieder im Werkzeughalter 1 eingespannt. Hierbei kann ein Nachjustieren der
Zustellschraube 18 entfallen, da etwaige Toleranzunterschiede zwischen den Werkzeugträgern
durch den Exzenter 5 ausgeglichen werden. Dies gilt sogar für eine geringfügige
unbeabsichtigte Verstellung der Stellschraube 18 nach mehrmaligem Werkzeugwechsel.
Eine unbeabsichtigte Verstellung der Stellschraube 18 wird jedoch weitgehend durch
die Vorspannung der Feder 20 und den elastischen Sicherungsstift 21 verhindert.
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Der Ein- und Ausbau des Spannstücks 8 ist ebenfalls denkbar einfach.
Das Spannstück 8 braucht für den Ausbau, z.B. um die Stellschraube 18 einzustellen,
lediglich gegen die Kraft der Druckfeder 20 soweit nach innen gedrückt zu werden,
bis der Verlängerungsbolzen 19 und die Umfangsnut 7 außer Eingriff sind, was aufgrund
des Langlochs 11 möglich ist, und dann wird der ßxzenterbolzen 5 aus der Bohrung
4 herausgedrückt. Der Einbau erfolgt in umgekehrter Weise ebenso einfach.