DE2715234A1

DE2715234A1 - Selbstabhebender werkzeugspanner

Info

Publication number: DE2715234A1
Application number: DE19772715234
Authority: DE
Inventors: Robert Marcel Ortlieb
Original assignee: Devlieg Machine Co
Current assignee: Devlieg Machine Co
Priority date: 1976-04-05
Filing date: 1977-04-05
Publication date: 1977-10-13
Also published as: IN146390B; JPS52122982A; FR2347136B1; CA1059304A; JPS546414B2; US4043229A; DE2715234C2; GB1532594A; FR2347136A1; PL112480B1

Description

DeVlieg Machine Company

Fair Street 4. April 1977

Royal Oak, Mich.48066, USA Anwaltsakte M-4240

Selbstabhebender Werkzeugspanner

Die Erfindung betrifft einen selbstabhebenden Werkzeugspanner.

Eine seit Jahren auftretende Schwierigkeit ist die Ziehspur, Rücklaufmarkierung oder Rücklaufspur, die häufig auf einer bearbeiteten Oberfläche bleibt, wenn das Werkzeug nach Vollendung eines Bearbeitungsganges zurückgefahren wird. Diese Spur oder Markierung wird dadurch erzeugt, daß die Maschine während der Bearbeitung einer erheblichen Beanspruchung unterworfen ist und plötzlich unbeanspruchte Bauteile der Maschine am Ende des Bearbeitungsganges eine leicht verschiedene Stellung einnehmen, in welcher sich eine geringe Störung zwischen Werkzeug und der gerade bearbeiteten Oberfläche ergeben kann, wenn das Werkzeug durch Umsteuerung des Vorschubes zurückgefahren ist, wobei es auf dieser Oberfläche eine flache Spirale hinterläßt. Ziehspuren entstehen auch aufgrund der Tatsache, daß die meisten bearbeiteten Oberflächen nicht vollkommen eben sind, sondern eine Reihe von kleinen Graten und Vertiefungen enthalten, wobei ein Abhub des Werkzeuges, ohne es vom Werk-

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stück hinwegzubewegen, eine Schnittlinie mit diesen Graten bewirkt, mit dem Ergebnis, daß in der soeben bearbeiteten Oberfläche wieder eine merkliche Flachspirale ausgeformt ist. Diese Schwierigkeit tritt bei zahlreichen Bearbeitungsgängen, einschließlich des Bohrens, des Plandrehens und des Drehens auf.

Um die Bildung von Ziehspuren oder Rücklaufmarkierungen zu vermeiden, wird das Werkzeug bei Beendigung des Bearbeitungsganges vor der Neuzustellung oder dem Rücklauf von der bearbeiteten Oberfläche abgehoben und entfernt , doch bedeutet dies einen zusätzlichen unerwünschten Verfahrensschritt für die Bearbeitungsfolge. Zur Lösung dieses Problems wurden weitere Verfahren entwickelt, jedoch haftet den meisten der eine oder andere Nachteil an. Beispielsweise sind einige nicht für das Bohren, Drehen und Plandrehen universell verwendbar, andere gestatten keinen Rücklauf der laufenden Spindel im Fall einer Bohrung, weitere gestatten keine Bohrungen gegen einen Absatz_/ohne Ziehspuren oder Rattermarken auf dem Absatz zu hinterlassen, wieder andere erfordern eine manuelle Betätigung wie eine externe Stromquelle und schließlich lassen andere keinen Einsatz von Mehrfachwerkzeugen bei einem einzigen Arbeitsgang zu usw.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Werkzeugspanner zu schaffen, dessen Aufbau verhältnismäßig einfach und billig ist, und der die meisten, wenn nicht alle vorerwähnten Nachteile des früheren Standes der Technik zur Vermeidung von Ziehspuren nicht aufweist. Insbesondere ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung geschaffen wird, welche einen mitdrehenden Rücklauf der Spindel bei normalen Betriebsdrehzahlen

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gestattet, wenn Bohrarbeiten auf einer Bohrmaschine durchgeführt werden, ferner dadurch, daß sie Bohr-, Plandreh- und Dreharbeiten gestattet, daß sie ferner Bohrungen gegen Absätze ohne Verweilzeit am Ende des Vorschubes und ohne Rattern zuläßt, sodann dadurch, daß sie durch Wirkverbindung mit dem Werkstück vollautomatisch arbeitet und durch die Wirkung einer internen Feder selbstabhebend in eine Ruhestellung fährt, weiter dadurch, daß sie einen Abhub oder Rücklauf des Werkzeugs während eines Bearbeitungsganges zur Messung und eine anschließende Fortsetzung des Bearbeitungsganges mit minimalen Anzeichen der Unterbrechung auf der bearbeiteten Fläche im Rahmen normaler Bearbeitungsparameter zuläßt, daß Mehrfachwerkzeuge in einem einzigen Bearbeitungsgang eingesetzt werden können, weil die Vorrichtung zum Selbstabhub ein Teil eines jeden einzelnen Werkzeugs ist, wobei keine Ziehspur oder Rücklaufmarkierung auf der bearbeiteten Oberfläche gebildet wird, selbst wenn diese einen Absatz umfaßt, und auch das Werkzeug vor dem Rücklauf nicht von der bearbeiteten Oberfläche abgehoben wird.

Weiter soll erfindungsgemäß eine Konstruktion der vorstehend beschriebenen Art geschaffen werden, die so ausgelegt ist, daß sie einem Versagen infolge der Ablagerung von Spänen oder ähnlicher Fremdkörper in ihren arbeitenden Teilen ausgesetzt ist, wobei eine Betriebssicherheit selbst unter ungünstigsten Bedingungen gewährleistet ist.

Die Erfindung ist nachstehend näher erläutert. Alle in der Beschreibung enthaltenen Merkmale und Maßnahmen können von erfindungswesentlicher Bedeutung sein. Die Zeichnungen zeigen: Fig. 1 einen Seitenriß, teilweise in Durchsicht, des erfindungs-

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gemäßen Werkzeugspanner in seiner Arbeitsstellung;

Fig. 2 einen vergrößerten Teilgrundriß des Werkzeugspanners der Fig. 1 in Richtung des Pfeiles A der Fig. 1, wobei Teile ausgespart sind;

Fig. 3 einen vergrößerten Seitenriß des Werkzeugspanners der Fig. 1 mit Sicht in Richtung des Pfeiles B der Fig. 1;

Fig. 4 einen vergrößerten Seitenriß des rechten Teils der Einrichtung der Fig. 1, wobei Teile ausgespart sind, um den inneren Aufbau der Mechanik sowie die Art und Weise zu zeigen, in welcher das Werkzeug mit einem Werkstück während des Bearbeitungsganges zusammenwirkt;

Fig. 5 einen vergrößerten Teilseitenriß wie Fig.3, wobei jedoch Teile ausgespart sind, um die Anlage in ihrer Ruhestellung zu zeigen, wenn kein Bearbeitungsgang durchgeführt wird;

Fig. 6 einen vergrößerten Teilschnitt durch einen Teil der Anlage mit Darstellung einer abgeänderten Konstruktionsausführung;

Fig. 7 eine schematische Darstellung der Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Werkzeugspanners;

Fig. 8 einen Schnitt längs der Linie 8-8 der Fig.7;

Fig. 9 eine schematische Darstellung der Geometrie der erfindungsgemäßen Einrichtung.

Der in Fig. 1 gezeigte Werkzeugspanner umfaßt im allgemeinen eine Grundplatte 10 mit einer genau geschliffenen ebenen und schrägen Endfläche 12 sowie einem Schaft 14, der von beliebiger geeigneter Auslegung zur Befestigung der Vorrichtung in herkömmlicher Weise

an einer Werkzeugmaschine sein kann. Beispielsweise kann der Schaft

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14 für Patronenlager mit Gewinde versehen sein oder einfach eine Stange aus Vollmaterial mit rundem, quadratischem, rechteckigem, dreieckigem oder ähnlichem Querschnitt, der in einen entsprechenden Werkzeugspanner an der Werkzeugmaschine eingespannt werden kann. Die Einzelheiten seiner Auslegung bilden keinen Teil der Erfindung. Am vorderen Ende der Grundplatte 10 ist ein Werkzeugspanner 16 angeordnet, dessen genau geschliffene ebene Fläche 18 mit der Oberfläche 12 in Wirkverbindung steht, und der in herkömmlicher Weise ein Werkzeug 20 trägt. Zwar kann jedes beliebige Werkzeug am Werkzeugspanner in beliebiger herkömmlicher Weise befestigt werden, doch für die Zwecke der Erläuterung ist ein normales Hartmetalleinsatzwerkzeug in einer komplementär ausgeformten Vertiefung im Werkzeugspanner untergebracht und durch eine Schraube 22 gehalten. Andere Werkzeugarten mit verschiedenen Befestigungstechniken können verwendet werden, da die Erfindung nicht auf das Werkzeug oder seine Befestigungsart beschränkt ist.

Das Wesen der Erfindung liegt in der Art, in welcher der Werkzeugspanner 16 schwenkbar mit der Grundplatte 10 verbunden ist, um eine relative Drehung gegenüber dieser um eine vorgegebene Drehachse zu ermöglichen. Wie aus den Fig. 2 und 3 hervorgeht, ergibt sich dieses Drehgelenk mit Hilfe einer öffnung 24 im Werkzeugspanner 16, in welchem ein Abstandsstück oder eine Muffe 26 angeordnet ist, um ein minimales Drehlagerspiel zu erreichen. Durch die Muffe 26 ist ein Drehlager 28 geführt, an dessen Außenende ein Kopf 30 und an dessen Innenende ein Gewindeteil 32 angeordnet ist, das mit einer entsprechenden Gewindebohrung in der Grundplatte 10 ver schraubt ist. Der Mittelteil 34 des Drehlagers 28 ist mit einem sehr engen Drehspiel gegenüber dem Innendurchmesser der Abstands-

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scheibe sowie gegenüber einem genau ausgeformten koaxial fluchtenden Loch 36 in der Grundplatte 10 eingepaßt. Die minimalen Drehspiele zwischen dem Werkzeugspanner, der Abstandsscheibe und dem Drehlager ergeben eine relative Drehbewegung bei minimaler Lose zwischen dem Werkzeugspanner und der Grundplatte. Zwischen dem Kopf 30 und der Außenfläche des Werkzeugspanners 16 ist eine Beilagscheibe 38 angeordnet, um den Werkzeugspanner fest, jedoch drehbar gleitend mit der Fläche 12 der Grundplatte 10 im Eingriff zu halten. Das Abstandsstück 26 besitzt eine Länge, die so gewählt · ist, daß ein minimales Gleitspiel zwischen der Beilagscheibe 38 und der Außenfläche des Werkstückspanners 16 besteht, wenn das Drehlager 28 fest in die in der Fig. 2 dargestellte Lage verschraubt ist, wodurch jede Lose oder Bewegung längs des Drehlagers 28 vermieden wird. Die Drehachse des Aggregats ist so angeordnet, daß sie nach Fig. 1 senkrecht zu den Flächen 12 und 18 verläuft. Der Winkelbereich der relativen Drehbewegung des Werkzeugspanners gegenüber der Grundplatte wird in der in den Fig. 3-5 dargestellten Weise gesteuert. Die Grundplatte 10 ist mit einem gehärteten Anschlagstift 40 versehen, der senkrecht aus der Fläche 12 herausragt, wobei das herausragende Ende des Anschlagstiftes 40 in einer kreisförmigen Vertiefung 42 gelagert ist, deren Durchmesser größer ist als der des Anschlagstiftes. Die Teile sind so angeordnet, daß die Kräfte, die durch eine Wirkverbindung zwischen dem Werkzeug und einem Werkstück 44 (Fig. 4) erzeugt werden, den Werkzeugspanner beaufschlagen und bewirken, daß er sich um die Drehachse des Drehlagers 28 in Linksrichtung (Fig. 3) dreht, bis der Anschlagstift 40 mit der oberen Wand der Vertiefung 42 in Eingriff kommt (46 in Fig. 3 und 4), und das Werkzeug sich in seiner Arbeitsstel lung befindet. Eine Drehbewegung des Werkzeugspanners gegenüber

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der Grundplatte in Gegenrichtung wird durch Eingriff der Gegenseite des Anschlagstiftes 40 mit einer verstellbaren Anschlagschraube 48 begrenzt, die vorzugsweise eine Feststellschraube in einer entsprechend angeordneten Gewindebohrung des Werkzeugspanners 16 ist (Fig. 4). Fig. 5 zeigt die Teile in ihre Ruhestellung zurückgefahren.

Wie Fig. 5 zeigt, bleiben die Teile normalerweise in Ruhestellung mit Hilfe eines in Fig. 4 gezeigten Federaggregats 50. Das Aggregat 50 besteht aus einem Schraubenteil 52, das mit einer entsprechenden Gewindebohrung im Werkzeugspanner 16 verschraubt ist und innen hohl ist, worin ein gleitbar gelagerter Kolben 54 angeordnet ist, dessen freies Ende gegen den Stift 40 mit einer Druckfeder 56 vorgespannt ist, die auch innerhalb der Bohrung 52 angeordnet ist. Die Größe der Vorspannung der Feder 56 kann durch eine mit dem Ende der Gewindebohrung 52 verschraubte Stellschraube 58 eingestellt werden. Die Schraubverbindungen zwischen Schraube 58 und Bohrung 52 sowie zwischen dieser und dem Werkzeugspanner 16 sind vorzugsweise Verriegelungsschrauben. Auch Kolben 54 und Gewindebohrung 5 2 sind mit mitwirkenden Absätzen 60 und 61 versehen, damit der Tauchkolben 54 in der Bohrung 52 bleibt und dennoch den erforderlichen Weg zurücklegen kann. Daraus ergibt sich, daß die Feder 56 ein automatisches Zurückfahren des Werkzeugspanners durch Drehen in seine Ruhestellung (Fig. 5) in Abwesenheit von Kräften bewirkt, die durch die gegenseitige Einwirkung eines Werkzeugs mit einem Werkstück erzeugt werden. Die Anordnung ist so gewählt, daß die Drehbewegung durch Einrichtungen begrenzt wird, die nicht dem Staub und den Spänen ausgesetzt sind, die durch und während eines Bearbeitungsganges entstehen. Für die dargestellte Einrichtung ergibt

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sich eine Vorschubrichtung mit Blick auf Fig. 5 nach links. Die bogenförmige gestrichelte Linie in Fig. 5 zeigt den Bewegungsweg des Schneidteiles des Werkzeugs, wenn sich der Werkzeugspanner gegenüber der Grundplatte dreht. Weiter ist mit gestrichelten Linie die Stellung dieses Teils des Werkzeugs dargestellt, wenn es sich in seiner Arbeitsstellung befindet. Wenn sich somit die Einrichtung von ihrer Ruhestellung (ausgezogene Linien) in ihre Arbeitsstellung (gestrichelte Linien) dreht, bewegt sich die Werkzeugspitze in das Werkstück in Vorschubrichtung. Wenn der Vorschub angehalten wird, so daß das Werkzeug nicht mehr unbearbeitetes Material spanabhebend schneidet, und somit nicht länger in seine Arbeitsstellung gedrückt wird, spannt die Feder 56 automatisch das Werkzeug und drückt es in seine Ruhestellung, wobei es das Werkstück nicht mehr berührt. Außerdem ergibt sich aus Fig. 1, daß die Drehbewegung der Einrichtung auch eine Bewegung längs der schrägen gestrichelten Linie rechts der Figur bewirkt, wobei diese Linie parallel zu den Flächen 12 und 18 sowie senkrecht zur Drehachse der Einrichtung verläuft. Somit bewirkt eine Drehbewegung des Werkzeugs in seine Arbeitsstellung, daß sich das Werkzeug auch direkt in das Werkstück hineinbewegt, d.h. von der durch die gestrichelte Linie angegebenen Stellung in die in Fig. 4 durch die ausgezogene Linie angegebenen Stellung. Wenn daher der Schneidteil des in der erfindungsgemäßen Einrichtung gelagerten Werkzeugs mit einem nicht bearbeiteten Teil des Werkstücks in Eingriff kommt, wird es durch die Kräfte, die durch den Eingriff erzeugt werden, in zwei Richtungen in das Werkstück hineinbewegt, d.h. direkt in das Werkstück sowie auch in das Werkstück in Vorschubrichtung.

!Die Wechselwirkung zwischen Werkzeug und Werkstück, wodurch Zieh-

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spuren vermieden werden, ist klar in Fig. 7 gezeigt, worin das Werkstück 44 entweder ein zu bohrendes Werkstück darstellen kann, wobei die zu bearbeitende Oberfläche ein Innendurchmesser ist, ein zu drehendes Werkstück, wobei die zu bearbeitende Oberfläche ein Außendurchmesser ist oder planzudrehendes Werkstück, wobei die zu bearbeitende Oberfläche eine End- oder Außenfläche ist. Vor dem Bearbeitungsgang wird die zu bearbeitende Fläche längs einer Linie a und das Werkzeug in der Stellung A angeordnet. Die Schneide des Werkzeugs muß so positioniert sein, daß sie mit dem Werkstück in Eingriff kommt, wenn sie zum Werkstück hin vorgeschoben wird. Im dargestellten Beispiel ist die Werkzeugspitze so positioniert, daß sie sich längs der Linie b bewegt, die unterhalb der nicht bearbeiteten Fläche liegt. Sobald das Werkzeug bis zu dem Punkt gefahren ist, an welchem es mit dem Werkstück in Eingriff kommt, bewirken die durch diesen Eingriff erzeugten Kräfte, daß das Werkzeug sofort von seiner Ruhestellung in seine Arbeitsstellung fährt, d.h. weiter in das Werkstück hinein bis zur Linie c und ebenso in das Werkstück in Vorschubrichtung. Stellung B zeigt das Werkzeug während des Bearbeitungsganges. Da der Vorschub oder die Zustellung fortgesetzt wird, spant das Werkzeug Werkstoff ab, bis es entweder vom Werkstück frei kommt oder dessen Vorschub angehalten wird wie in Stellung C, in welcher die Oberfläche bis zu einem Absatz bearbeitet worden ist. Sobald das Werkzeug bei angehaltenem Vorschub die gesamte zu bearbeitende Fläche überquert hat, wird in dieser Stellung nicht mehr genügend Kraft durch den Eingriff mit dem Werkstück erzeugt, um die Vorspannung der Feder 56 zu überwinden, worauf sich das Werkzeug automatisch von selbst unter dem Einfluß der Feder 56 abhebt und in seine Ruhestellung zurückfährt, die durch die gestrichelten Linien der Stellung D angezeigt ist. In dieser

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Stellung ist es nicht nur von der zylinderförmigen oder ebenen Fläche abgehoben, die längs der Linie c bearbeitet wird, sondern außerdem ist es auch von dem gerade bearbeiteten Absatz zurückgefahren. Anschließend kann das Werkzeug ohne weitere Versetzung dadurch zurückgefahren werden, daß einfach der Vorschub umgekehrt wird, und da jetzt die Werkzeugspitze insgesamt von der bearbeiteten Oberfläche absteht, kann sich keine Ziehspur bilden. Diese Beziehung ist auch für einen Bohrgang in Fig. 8 gezeigt. Sowohl Fig. 7 als auch Fig. 8 sind stark vergrößert und übertrieben, um die Grundsätze der Erfindung darzustellen. Wenn es sich um eine Dreharbeit handelt, wären die Linie a,b und c der Fig. 8 konvex und konzentrisch anstatt konkav wie dies für eine Bohrarbeit dargestellt ist. Wenn es sich um eine Plandreharbeit handelt, wären diese Linien gerade und parallel zueinander, wie dies ohne weiteres verständlich ist.

Die Kennlinie und die Vorspannung der Feder 56 sind groß genug, um den Werkzeugspanner in seine Ruhestellung zurückzudrehen sowie Zentrifugalkräfte zu überwinden, die sich dieser Bewegung im Falle eines drehenden Werkzeugspanners entgegensetzen könnten. Andererseits darf die Vorspannung nicht so groß sein, daß sie nicht durch die durch den Eingriff des Werkzeugs mit dem Werkstück erzeugten Kräfte überwunden werden kann, um das Werkzeug in seine Arbeitsstellung zu bewegen. Wenn der Werkzeugspanner in einer Spindel montiert ist, die mit einer über der Soll-Drehzahl liegenden Drehgeschwindigkeit arbeitet, kann der Selbstabhub lediglich dadurch gewährleistet werden, daß der Rücklauf mit nicht drehender Spindel erfolgt.

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Die Geometrie der Erfindung wird am besten anhand der Fig. 9 erläutert. Eine Zylinderfläche 70 mit einer Mittelachse m soll gedreht werden, wobei die Fläche 70 sich in Pfeilrichtung gegenüber dem Berührungspunkt mit der Werkzeugspitze 20 bewegt, und der Berührungspunkt während des Bearbeitungsvorganges ist mit e angegeben. Eine ebene Fläche 72 bewegt sich in der angegebenen Richtung gegenüber dem Werkzeug während eines Plandrehganges, und eine Bohrung wird im Inneren der Zylinderfläche 7 4 in der Stellung e durchgeführt. Die Mittelachse der Fläche 7 4 ist mit 1, und die Mittellinie der Bewegung der Fläche 7 2 gegenüber dem Werkzeug mit η angegeben. Das Werkzeug ist auf der Betrachterseite des Punktes e positioniert, und obwohl die Flächen beweglich gegenüber einem feststehenden Werkzeug dargestellt sind, kann bei jeder Maschinenausführung oder Anwendung die Betriebsweise umgekehrt werden, wobei die zu bearbeitende Oberfläche stationär bleibt und das Werkzeug sich gegenüber dem Werkstück bewegt, wobei alles nach herkömmlichen Parametern erfolgt. Beispielsweise würde auf einer Drehmaschine die Fläche 70 sich um die Achse m drehen, und das Werkzeug würde sich nicht drehen, in einem Bohrwerk würde die Fläche 74 stationär bleiben, und das Werkzeug würde sich um die Achse 1 drehen. Wenn der Bohrgang auf einer Drehmaschine erfolgen würde,

sich
würde die Fläche 7 4 um die Achse 1 drehen, wogegen das Werkzeug stationär bleiben würde. Bei einer herkömmlichen Plandreharbeit würde sich die Fläche 7 2 um ihre Mittelachse η drehen, während das Werkzeug stationär bleiben würde. Bei all diesen Arbeitsgängen wird die relative Bewegung zwischen dem Werkzeug und der zu bearbeitenden Fläche'Bewegung in der Schnittrichtung'genannt. Bei all diesen Betriebsarten wird das Werkzeug gegenüber dem Werkstück vorgeschoben, um die zu bearbeitende Fläche zu queren, wobei die Vor-

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schubrichtung in allen Fällen parallel zur Achse 1 verläuft und nachstehend "Vorschubrichtung" genannt wird.

Die großen Vorteile der Erfindung sind hauptsächlich auf die Geometrie der Lage der Drehachse des Werkzeugspanners zurückzuführen, wobei diese Schwenkachse durch die Linie f in der Fig. 9 dargestellt ist. Diese Anordnung der Achse ermöglicht es dem Werkzeug, sich bei Beendigung des Bearbeitungsganges selbst abzuheben, und zwar sowohl direkt vom Werkstück abzuheben als auch vom Werkstück entgegen der Vorschubrichtung, so daß bei einer Umkehr des Werkzeugvorschubs zum Rücklauf des Werkzeugs keine Ziehspur auf der bearbeiteten Fläche entsteht. Wie Fig. 9 zeigt, verlaufen die Linien 1 und m parallel zueinander sowie auch zu einer Linie g, welche in allen bearbeiteten Flächen liegt und durch den Punkt des Werkzeugeingriffs e läuft. Die Linie g stellt den Weg des Werkzeugs dar, das über die zu bearbeitende Fläche geführt wird. Die Linie k ist eine senkrecht zu den Linien m,g und 1 verlaufende Bezugslinie. Da sie durch die Achsen 1 und m läuft, liegt sie auch senkrecht zur bearbeiteten Fläche längs der Linie g. Die Linie h steht senkrecht zur Linie g, läuft durch den Eingriffspunkt e und liegt in der Ebene der bearbeiteten Oberfläche am Eingriffs-

zur

punkt, d.h. in einer Linie k senkrechten Ebene. Die Linie j verläuft auch senkrecht zu dieser Ebene und liegt parallel zur Linie k, wobei sie durch den Eingriffspunkt e läuft. Die Linie i ist parallel zur Linie h geführt, welche die Schnittrichtung des Werkzeuges gegenüber der bearbeiteten Oberfläche anzeigt, und läuft durch den Schnittpunkt der Linien k und g.

bie Drehachse f liegt unterhalb der Ebene der durch die bearbeitete

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Fläche zusammengeführten Linie g und k, vorzugsweise in der durch die Linien k und i gebildeten Ebene, die senkrecht zur Achse des Werkzeugvorschubes liegt. Die Achse f ist vorzugsweise gegenüber der Linie k durch einen Winkel & geneigt. Der Winkel Qt sorgt für die Bewegungskomponente des Werkzeugs senkrecht zur bearbeiteten Oberfläche, wenn sich der Werkzeugspanner zwischen seiner Ruhe- und Arbeitsstellung bewegt. Bei einer Dreharbeit kann Oo gleich oder größer als Null sein, wobei die erste Möglichkeit besteht, da die bearbeitete Oberfläche vom Eingriffspunkt e abfällt. Bei einer Plandreharbeit muß Φ größer als Null sein, um einen Abhub des Werkzeugs bei Beendigung des Bearbeitungsganges zu ermöglichen. Für eine Bohrung muß der Winkel O^ erheblich größer als Null sein, da das Werkstück den Eingriffspunkt übergreift. Für ein Universalwerkzeug muß Gk so gewählt werden, daß es einen Wert hat, der hoch genug ist, damit das Werkzeug das überhängende Werkstück für den kleinsten in Frage kommenden Durchmesser bei einer Bohrung nicht berührt, wobei auch die Auslenkung des Werkzeuges und Werkzeugträgers sowie die nicht perfekte Maschinenoberfläche (Grate usw.) zu berücksichtigen sind. Andererseits darf Ol> nicht so groß werden, daß das Werkzeug nicht mit dem Werkstück für eine vorgegebene Schnittiefe während eines Drehvorganges in Eingriff kommt. Wenn außerdem der Wert von Ot zu groß ist, sind die durch den Eingriff des Werkzeugs mit dem Werkstück entstehenden Kräfte bestrebt, die Flächen 12 und 18 stärker zusammenzuklemmen, als benötigt wird, um die Soll-Drehung des Werkzeugspanners herbeizuführen. Somit wird angenommen, daß der Betriebsbereich der Werte für oi von Null Grad bis etwa fünfunddreißig Grad reicht, wobei der bevorzugte Bereich zwischen etwa 10 und 25 liegt. Die Anmelderin erzielte sehr günstige Ergebnisse mit einem Werkzeug der genannten Art, dessen Win-

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kel OO 15 betrug, um Bohrungen an einem Werkstück mit einem Innendurchmesser von etwa 2 Zoll (50 mm) durchzuführen. Vorschübe, Drehzahlen, Schnittiefen, Werkstoffe, Werkzeuge und der gleichen können anhand genormter Kriterien für die durchzuführende Arbeit gewählt werden.

Außerdem muß die Drehachse f eine durch die Linien h,i und g gebildete Ebene an einem Punkt oder unterhalb der Linie g der Fig.9 schneiden, d.h. an einem Punkt, der in einem Abstand vom Eingriffspunkt e in Schnittrichtung des Werkstücks gegenüber dem Werkzeug liegt. Dieser Abstand ist der Weg zwischen der Linie k und dem Schnittpunkt der Linien f und i in Fig. 9. Dies ergibt die Bewegungskomponente des Werkzeuges in Richtung und Gegenrichtung des Werkstücks in der Vorschubrichtung des Werkzeugs.

Auch die Drehachse f muß dem Eingriffspunkt e in Richtung des Werkzeugvorschubs nacheilen, um eine Bewegungskomponente des Werkzeugs in Richtung Werkstück der Vorschubrichtung entstehen zu lassen, wenn das Werkzeug von seiner Ruhestellung in seine Arbeitsstellung gedreht wird. Dieser Schlepp wird durch den Abstand zwischen den Linien h und i in Fig. 9 dargestellt.

Fig. 6 zeigt eine andere Anordnung der drehbaren Anlenkung des Werkzeugspanners 16 an die Grundplatte 10. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein ringförmiger Vorsprung 26' einstückig mit der Grundplatte 10 anstelle der Abstandsscheibe 26 ausgeformt. Der Vorsprung 26' ist mit einer Gewindebohrung 36' versehen, mit welcher ein Drehlager mit dem Kopf 30* und dem Gewindeteil 34' verschraubt ist. Dieses Ausführungsbeispiel der Erfindung arbeitet genau in der

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gleichen Weise wie das vorstehend beschriebene mit minimalem Gleitspiel zwischen dem Vorsprung 26' und der Bohrung 24 im Werkzeugspanner 16 sowie zwischen der Beilagscheibe 38 und der Außenfläche des Werkzeugspanners 16, um jede Lose oder nicht drehendes Spiel zwischen den Teilen auszuscheiden.

Außer dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung eines verbesserten Werkzeugspanners sind noch weitere möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

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Claims

■ .'. Ί ■ DeVlieg Machine Company ' ' * Fair Street 4. April 1977 Royal Oak, Mich.48066, USA Anwaltsakte M-4240 Patentansprüche

1.jWerkzeugspanner zum Anbringen eines Werkzeuges an einer Maschine an einer bestimmten Stelle gegenüber einem Werkstück zur Duchführung eines Bearbeitungsganges an dem Werkstück, wobei sich der bearbeitete Teil der Werkstückoberfläche und der spanabhebende Teil des Werkzeugs gegeneinander in einer Schnittrichtung sowie in einer rechtwinklig dazu verlaufenden Vorschubrichtung bewegen, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugspanner (16) folgende Bauteile umfaßt: eine Grundplatte (10) zur Befestigung an der Maschine, einen Werkzeugspanner (16) mit Einrichtungen (12,18,22) zur starren Befestigung des Werkzeuges (20), ferner mit Befestigungseinrichtungen (24,26,28,30,32) zur drehbaren Lagerung des Werkzeugspanners (16) an der Grundplatte (10), um den spanabhebenden Teil des Werkzeuges (20) zwischen einer ersten und zweiten Stellung umzuschwenken, ferner dadurch, daß die Befestigungsmittel (24,26,28,30,32) die Drehung des spanabhebenden Werk-

keit zeugteils (20) in die zweite Stellung in Abhängig von Kräften

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ermöglichen, die durch den Eingriff (e) des spanabhebenden Werkzeugteils (20) mit der zu bearbeitenden Oberfläche (70,72,74) erzeugt werden, sodann dadurch, daß die zweite Stellung in einem Abstand in Bewegungsrichtung des Werkzeuges (20) gegenüber dem Werkstück (44) in Vorschubrichtung von der ersten Stellung angeordnet ist und schließlich dadurch, daß ein Anschlag (40) zur Begrenzung der weiteren Drehbewegung des Werkzeugspanners (16) vorgesehen ist, wenn der schneidende Werkzeugteil (20) sich von der ersten Stellung in die zweite Stellung dreht.

2. Werkzeugspanner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abhubvorrichtung (50) den Werkzeugspanner (16) in die erste Stellung des spanabhebenden Werkzeugteils (20) zurückdreht, wenn der Bearbeitungsgang beendet ist.

3. Werkzeugspanner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abhubvorrichtung (50) eine Feder (56) umfaßt, welche den spanabhebenden Teil (20) in die erste Stellung drückt.

4. Werkzeugspanner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Werkstück (44) in Schnittrichtung bewegt, während die Anlage (16) so ausgelegt ist, daß sie das Werkzeug (20) während des Bearbeitungsganges nur in Vorschubrichtung bewegt.

5. Werkzeugspanner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück (44) stationär ist und die Anlage (16) das Werkzeug (20) sowohl in Schnittrichtung als auch in Vorschubrichtung während des Bearbeitungsganges bewegt (Fig. 7) .

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6. Werkzeugspanner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (56) den spanabhebenden Teil des Werkzeugs (20) automatisch abhebt und von der zweiten Stellung in die erste Stellung zurückfährt, wenn diese Kräfte aufhören zu wirken.

7. Werkzeugspanner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse der Drehbewegung im wesentlichen senkrecht zur Vorschubrichtung verläuft (Fig.1,9).

8. Werkzeugspanner nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse etwas gegenüber der Spiegelnormalen zu einer Ebene versetzt ist, welche parallel zur Schnittrichtung sowie zur Vorschubrichtung verläuft und den Eingriffspunkt (e) des spanabhebenden Werkzeugteils (20) mit dem Werkstück (44) während der Bearbeitung umfaßt.

9. Werkzeugspanner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse der Drehbewegung dem Eingriffspunkt (e) des spanabhebenden Werkzeugteils (20) sowie der bearbeiteten Oberfläche (70,72,74,) in Vorschubrichtung nacheilt (Fig. 9).

10.Werkzeugspanner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch die zweite Stellung von der ersten Stellung in Richtung auf das Werkstück hin (44) in einem Abstand angeordnet ist (Fig.9).

11.Werkzeugspanner zum Anbringen eines Werkzeugs an einer Maschine ^! an einer bestimmten Stelle gegenüber einem Werkstück zur Durch-i

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führung eines Bearbeitungsganges am Werkstück, wobei sich der zu bearbeitende Teil der Oberfläche des Werkstückes und der spanabhebende Teil des Werkzeuges gegeneinander in einer Schnittrichtung sowie in einer im rechten Winkel dazu verlaufenden Vorschubrichtung bewegen, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugspanner (16) folgende Bauteile umfaßt: eine Grundplatte (10) zur Befestigung an der Maschine, einen Werkzeugspanner (16) mit Einrichtungen (12,18,22) zur starren Befestigung des Werkzeugs (20), Befestigungseinrichtungen (24,26,28,30,32) zur drehbaren Lagerung des Werkzeugspanners (16) an der Grundplatte (10), womit der spanabhebende Teil des Werkzeuges (20) zwischen einer ersten und zweiten Stellung eine Drehbewegung ausführen kann, ferner dadurch, daß die Befestigungseinrichtungen (24,26,28,30,32) die Bewegung des spanabhebenden Werkzeugteils (20) in die zweite Stellung in Abhängigkeit von Kräften ermöglichen, die durch den Eingriff (e) des spanabhebenden Werkzeugteils (20) mit der zu bearbeitenden Oberfläche (70,7 2,7 4) erzeugt werden, weiter dadurch, daß die Achse der Drehbewegung eine Ebene schneidet, die parallel (i,h) zur Schnittrichtung und zur Vorschubrichtung verläuft und die den Eingriffspunkt (e) des spanabhebenden Werkzeugteils (20) in das Werkstück (44) während des Bearbeitungsganges umfaßt und schließlich dadurch, daß ein Anschlag (40) eine weitere Drehbewegung des Werkzeugspanners (16) begrenzt, wenn sich der spanabhebende Werkzeugteil (20) von der ersten in die zweite Stellung dreht.

12.Werkzeugspanner nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abhubvorrichtung (56) den Werkzeugspanner (16) bei Beendi-

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gung des Arbeitsganges in die erste Stellung des spanabhebenden Werkzeugteils (20) zurückdreht.

13.Werkzeugspanner nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Abhubvorrichtung eine Feder (56) umfaßt, welche den spanabhebenden Werkzeugteil (20) in die erste Stellung drückt.

14.Werkzeugspanner nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (f) die Ebene (h,i,g) an einem Punkt schneidet, der im Abstand (k,f,i) vom Eingriffspunkt (e) in Schnittrichtung der Relativbewegung zwischen dem Werkstück (4 4) und dem spanabhebenden Werkzeugteil (20) angeordnet ist.

15.Werkzeugspanner nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (f) dem Eingriffspunkt (e) zwischen dem spanabhebenden Werkzeugteil (20) und der zu bearbeitenden Fläche in Vorschubrichtung nacheilt (h,i) (Fig.9).

16.Werkzeugspanner nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (f) die Ebene (h,i,g) an einem Punkt schneidet, der im Abstand von einer Linie angeordnet ist, welche parallel zur Vorschubrichtung verläuft und den Eingriffspunkt (e) mit einbegreift.

17.Werkzeugspanner nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (f) dem Eingriffspunkt (e) zwischen dem spanabhebenden Werkzeugteil (20) und der zu bearbeitenden Oberfläche in Schnittrichtung nacheilt .

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18.Werkzeugspanner nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (f) im allgemeinen senkrecht zu dieser Ebene (h,i,g) liegt.

19.Werkzeugspanner nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse in einem Winkel von etwa O bis 3 5° gegenüber einer Linie liegt, die senkrecht zur Ebene verläuft.

20.Werkzeugspanner nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse in einem Winkel von etwa 10 bis 25 gegenüber einer Linie liegt, die senkrecht zur Ebene verläuft.

21.Werkzeugspanner nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse parallel zu oder mit einer zweiten Ebene in Richtung des Werkstückes (44) zusammenläuft, ferner dadurch, daß die zweite Ebene senkrecht zur ersten Ebene und parallel zur Vorschubrichtung liegt und den Eingriffspunkt (e) umfaßt.

22.Werkzeugspanner nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse mit der zweiten Ebene zusammenläuft.

23.Werkzeugspanner nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse senkrecht zur Vorschubrichtung verläuft.

24.Werkzeugspanner nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse mit der zweiten Ebene in einem Winkel zusammenläuft, der von etwa 0 bis 35° reicht.

25.Werkzeugspanner nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß

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er eine Einrichtung (56) umfaßt, um den spanabhebenden Werkzeugteil (20) automatisch von der zweiten Stellung in die erste Stellung zu verfahren, wenn die Einwirkung der Kräfte aufhört.

26.Werkzeugspanner nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (f) der Drehbewegung dem Eingriffspunkt (e) des spanabhebenden Werkzeugs (2O) mit der zu bearbeitenden Oberfläche in Vorschubrichtung nacheilt.

27.Werkzeugspanner nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (f) die Ebene an einem Punkt schneidet, der vom Eingriffspunkt (e) in Schnittrichtung der Relativbewegung zwischen dem Werkstück (44) und dem spanabhebenden Werkzeugteil (20) in einem Abstand angeordnet ist.

28.Werkzeugspanner zur Anbringung eines Werkzeugs an einer Maschine an einer bestimmten Stelle gegenüber einem Werkstück zur Durchführung eines Bearbeitungsganges am Werkstück, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugspanner (16) die folgenden Bauteile umfaßt: eine Grundplatte (10) zur Befestigung an der Maschine, eine eine ebene Fläche (18) an der Grundplatte (10) bildende Vorrichtung, einen Werkzeugspanner (16) mit Vorrichtungen (12,18,22) zur starren Befestigung eines Werkzeuges (20), ferner mit Einrichtungen (12) welche eine ebene Fläche am Werkzeugspanner (16) bilden, sodann Befestigungsvorrichtungen (24, 26,28,30,32) zur drehbaren Lagerung des Werkzeugspanners (16) an der Grundplatte (10), wobei die ebenen Flächen (12,18) miteinander in Gleitverbindung stehen, ferner dadurch, daß die Flächen (12,18) in einem Winkel gegenüber der Längsachse des

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Aggregats (16) geneigt sind, daß eine eine Vertiefung (42) bildende Vorrichtung mit einer der Flächen (18) in Verbindung steht, ferner dadurch, daß ein Anschlag (40) auf der anderen Fläche (12) in die Vertiefung (42) hineinragt, sodann dadurch, daß die Vertiefung (42) größer ist als der Anschlag (40), so daß dieser sich in die Vertiefung (42) hineinbewegen kann, wenn der Werkzeugspanner (16) sich gegenüber der Grundplatte (10) dreht und schließlich dadurch, daß eine Anschlagvorrichtung (54) in der Vertiefung (42) mit dem Anschlag (40) in Eingriff kommt, um die Drehbewegung des Werkzeugspanners (16) in einer Richtung zu begrenzen.

29.Werkzeugspanner nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zirka 65 bis 80° beträgt.

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