DE2804698A1 - Umlaufender bohrkopf mit verstellbarem schneidwerkzeug - Google Patents

Umlaufender bohrkopf mit verstellbarem schneidwerkzeug

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DE2804698A1 DE19782804698 DE2804698A DE2804698A1 DE 2804698 A1 DE2804698 A1 DE 2804698A1 DE 19782804698 DE19782804698 DE 19782804698 DE 2804698 A DE2804698 A DE 2804698A DE 2804698 A1 DE2804698 A1 DE 2804698A1
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Description

Die Erfindung betrifft einen umlaufenden Bohrkopf od.dgl. mit einem auf dem Bohrstangenkörper radial zur Bohrkopflängsachse verstellbaren Schneidwerkzeug, dessen Werkzeugträger mittels eines durch ein gesteuertes Druckmittel betätigbaren Antriebskolbens entsprechend dem Sollwert eines Bohrungsdurehmessers zustellbar Ist.
Ein solcher Bohrkopf ist aus der DT-AS 2 034 bekannt. Dieser Bohrkopf ist verhältnismäßig kompliziert ausgebildet und ermöglicht nur die Feinverstellung eines einzigen Schneidwerkzeuges, Meißels oder Drehstahles. Es sind zwar auch Bohrwerkzeuge mit zwei oder mehr Drehstählen bekannt, die aber nicht feinstellbar, sondern fest am Bohrstangenkörper ange or dne t sInd.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Bearbeitungsleistung von Bohrköpfen der eingangs genannten Art mit einfachen und raumsparenden Mitteln zu verbessern und den Anwendungsbereich solcher Bohrköpfe zu erweitern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Bohrstangenkörper außer einem druckmitte !betätigten feinstellbaren Werkzeugträger für
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das feinstellbare Schneidwerkzeug mindestens einen weiteren Werkzeugträger für ein zusätzliches Schneidwerkzeug aufweist.
Dadurch wird erreicht, daß durch eine einzige Einsenkbewegung des Bohrstangenkörpers in die Bohrung eines Werkstückes mit dem feststehenden Schneidwerkzeug die zu bearbeitende Zylinderfläche der Bohrung geschruppt bzw. grob vorgeschlichtet und danach bei der Herausfahrbewegung des Bohrstangenkörpers mit dem feinstellbaren Schneidwerkzeug auf das gewünschte Endmaß feinbearbeitet werden kann. Dabei kann auch eine eventuelle Abnutzung der Schneidwerkzeuge oder Meißel mit Hilfe der Feinstelleinrichtung kompensiert werden.
Das bzw. jedes zusätzliche Schneidwerkzeug kann von je einem fest eingestellten Werkzeugträger am Umfang des Bohrstangenkörpers gehalten sein. Es kann aber auch an je einem druckmittelbetätigten Werkzeugträger angeordnet und auf diese Weise ebenfalls feinstellbar sein.
Der bzw. jeder verstellbare Werkzeugträger kann erfindungsgemäß von einem hydraulischen
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Antriebskolben betätigt werden, welcher von dem pneumatischen Kolben eines pneumatisch-hydraulischen Druckwandlers gesteuert wird.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der Bohrkopf so ausgebildet sein, daß der Bohrstangenkö'rper außer einem feinstellbaren Schneidwerkzeug oder Meißel zusätzlich mindestens ein weiteres Schneidwerkzeug trägt, welches sowohl feinstellbar als auch um ein festes Maß radial verschiebbar ist. Ein solches Bohrwerkzeug eignet sich mit besonderem Vorteil zur Herstellung von Nuten od.dgl., deren Durchmesser sehr genau sein muß. Dieser Bohrkopf kann praktisch z.B. in der Weise ausgeführt sein, daß die Längsachse des Bohrstangenkörpers oder Meißelträgers nicht mit der Achse des Bohrkopfes bzw. der Bohrspindel übereinstimmt, sondern parallel hierzu um einige Millimeter verschiebbar ist. Dies kann mit Hilfe einer Zahnstange erfolgen, welche zweckmäßig in einen Druckzylinder eingearbeitet oder auf andere Weise mit diesem fest verbunden ist und die den exzentrisch gglagertenBohrstangenkö'rper in zwei feste Stellungen/bewegen kann. Bei der einen Stellung ist das Schneidwerkzeug möglichst nahe der Bohrwerksachse fixiert, in der anderen
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Stellung dagegen möglichst weit von derselben. Gemäß einer zweckmäßigen Ausbildung dieses Erfindungsrnerkmals kann der Anschlag der Verstelleinrichtung nicht fest, sondern feinverstellbar gemacht werden. Man kann im Übrigen die beiden festen Stellungen der Betätigungsstange erfindungsgemäß auch dazu verwenden, daß in der einen Feststellung das Schneidwerkzeug mit dem feinverstellbaren Anschlag zusammenarbeitet, während auf der anderen Feststellung ein Schneidwerkzeug oder Drehmeißel angeordnet ist, der nur zum mehr oder weniger ungenauen Vorbearbeiten dient. Ferner ist es auch erfindungsgemäß möglich, beide Endstellungen mit Feineinstellungen zu versehen und damit verschiedene Durchmesser des Werkstückes zu bearbeiten. Beispielsweise kann man mit einem solchen Bohrwerkzeug mit dem einen Schneidwerkzeug oder Meißel in einer Vorschubrichtung eine Bohrung bearbeiten, während ein zweites Schneidwerkzeug bei der Rückzugsbewegung des Bohrkopfes eine zweite Oberfläche feinbearbeitet. In dieser Weise sind verschiedene Kombinationen von Schneidwerkzeugen erfindungsgemäß möglich.
In der Zeichnung ist die Erfindung in verschiedenen Ausführungsformen beispielsweise veranschaulicht.
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Fig. 1 zeigt in einem schematischen Längsschnitt einen Bohrkopf mit einem feinstellbaren und einem fest eingestellten Schneidwerkzeug,
Flg. 2 zeigt einen Bohrkopf ähnlich Fig. 1, jedoch mit zwei verstellbaren Schneidwerkzeugen,
Fig. 3 zeigt schematisch im Längsschnitt nach der Linie III - III der Fig. 4 einen Bohrkopf ähnlich Fig. 1 mit exzentrisch verstellbarer Bohrstange,
Fig. 4 zeigt den Bohrkopf nach Fig. 3 im teilweise abgebrochenen Längsschnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3,
Fig. 5 zeigt eine Schema-Schnittzeichnung im Bereich (V - V) der Fig. 3, wobei sich das Nuten-Werkzeug in Wartestellung befindet, und
Fig. 6 zeigt eine schematische Schnittzeichnung entsprechend Fig. 5* wobei sich das Nuten-Werkzeug in Nut-Bearbeitungsstellung befindet.
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Der Bohrkopf hat einen Bchrstangenkö'rper 1, welcher mittels in Bohrungen 2 angeordneten Schrauben mit einem Bohrkopfflansch J, welcher mit der Bohrspindel der Werkzeugmaschine identisch sein kann, verbunden ist. Das zu bearbeitende Werkstück 4 hat eine Bohrung 5* in die der Bohrstangenkö'rper 1 in axialer Richtung einführbar ist.
Am Umfang des vorderen Teiles des Bohrstangenkb'rpers 1 ist ein feinstellbarer Werkzeugträger 6 befestigt, dessen frei federnder Teil die Halterung für ein Schneidwerkzeug oder einen Meißel 7 bildet. Unter dem frei federnden Teil des Werkzeugträgers 6 befindet sich in dem Bohrstangenkorper 1 ein Druckmittelzylinder 8, in welchem ein Antriebskolben 9 verschiebbar gelagert ist. Auf der Oberseite des Antriebskolbens 9 ist ein Stößel 10 angebracht, der von unten gegen den frei federnden Teil des Werkzeugträgers 5 wirkt. Die Unterseite des Antriebskolbens 9 wird von einem hydraulischen Druckmittel wie z.B. öl beaufschlagt.
Der Druckmittelzylinder 8 steht durch eine Druckmittelleitung 11 mit dem Druckflüssigkeitszylinder 12 eines pneumatisch-hydraulischen Druckwandlers
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in Verbindung, dessen Hydraulikkolben I3 durch eine Stange 14 mit einem wesentlich größeren Pneumatikkolben 15 verbunden ist, welcher seinerseits in einem DruckmittelzyLinder 16 axial verschiebbar gelagert ist. Der Druckmittelzylinder 15 ist durch eine Druckmittelleitung 17 an einen pneumatischen Signalgeber angeschlossen, der die Verschiebungsbewegung des Pneumatikkolbens entsprechend einem bestimmten Sollwert des gewünschten Bohrungsdurchmessers des Werkstückes 4 mit Hilfe des pneumatischen Druckes steuert.
Gegenüber dem feinstellbaren Werkzeugträger 6 ist am Umfang des Bohrstangenkörpers 1 ein fest eingestellter Werkzeugträger oder Halter 18 angeordnet, an dem ein Schneidwerkzeug .oder Meißel 19 befestigt ist, welcher zum Grobbearbeiten, Schruppen oder Grobschlichten der Werkstückbohrung 5 dient. Die Peinbearbeitung der Bohrung 5 erfolgt durch das feinverstellbare Schneidwerkzeug 7 während des Rückhubes des Bohrkopfes, während die Grobbearbeitung der Bohrung vorher beim Vorhub des Bohrkopfes vorgenommen wurdte.
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Die in Fig. 2 veranschaulichte Ausführungsforrn der Erfindung unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 1 dadurch, daß anstelle des zusätzlichen feststehenden Schneidwerkzeuges ein oder mehrere feinstellbare Werkzeugträger ΰτ mit einem Schneidwerkzeug oder Meißel 7f am Umfang des Bohrst angenkor per s 1 angeordnet ist bzw. sind, beispielsweise in Vorschubrichtung vor dem ersten feinstellbaren Werkzeugträger o. Der frei federnde, das Werkzeug 7' haltende Teil des zweiten Werkzeugträgers j1 steht ebenso wie der erste Werkzeugträger -o unter der Wirkung eines Antriebskolbens 9*> dessen Druckmittelzylinder 8' an eine Druckmittelleitung 11' angeschlossen ist. Die Leitung 11f kann gemäS dem Ausführungsbeispiel einfach eine Verlängerung der Druckmitteileitung 11 bilden, sie könnte aber auch gesondert verlaufen und an den Druckflüssigkeitszylinder eines oder mehrerer pneumatisch-hydraulischer Druckwandler angeschlossen sein. Das erste feinstellbare Schneidwerkzeug 7 kann auf diese Weise zur Feinbearbeitung der Bohrung oder Zylinderfläche 5 dienen, während das zweite oder andere feinverstellbare Schneidwerkzeug 71 die Feinbearbeitung einer anderen koaxialen Bohrung oder ZyIInderfläche 51 vornimmt.
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Ein solcher Bohrkopf kann erfindungsgemäi3 auch noch weitere zusätzliche Schneidwerkzeuge oder Meißel tragen, beispielsweise derart, daß für jede der im Durchmesser verschiedenen koaxialen Bohrungen oder Zylinderflächen ein fest eingestellter Vordrehstahl und ein feinstellbarer Feindrehstahl z.B. ähnlich Fig. 1 vorgesehen wird. Der Bohrkopf würde also in diesem Falle vier Schneidwerkzeuge, nämlich zwei feinstellbare und zwei festeingestellte Werkzeuge tragen. Der elastisch federnde Werkzeugträger ö bzw. ö1 kann auf einfache Weise aus einer Platte bestehen, deren am Umfang des Bohrstangenkörpers 1 befestigter Teil mit einem frei federnden, das Schneidwerkzeug 7 bzw. 7f haltenden Teil durch eine zweckmäßig geformte federnde Brücke 20 verbunden ist, die in der Platte mit Hilfe eines beispielsweise Schlüssellochförmig äangestellten Schlitzes 21 gebildet wird.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 6 handelt es sich um eine Vorrichtung, mit welcher sich sowohl glatte zylindrische Bohrungen wie vorstehend bearbeiten und darüber hinaus Nuten einstechen und ausdrehen lassen. Für letzteres ist vor gesehen, tiefe bzw. große Zustellungen durch einen
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Exzentertrieb zu erhalten, wobei die Bearbeitungstiefe, also die Nuttiefe, pneumatisch eingestellt werden kann.
Die Vorrichtung kann hierbei so ausgelegt Bein, daß beim Einschwenken des Nutbearbeitungswerkzeuges 19* das Bohrungsbearbeitungswerkzeug 7 gleichzeitig aus der Bearbeitungsstellung herausgeführt wird.
Hierbei ist in einem Lagerblock 25 ein Lagerzapfen lf in Lagern 40 verdrehbar gelagert und seitlich durch Schultern 4l, 42 geführt. Dieser Lagerzapfen I1 trägt den Werkzeughalter 1 (WZH)so, daß dieser exzentrisch (e) zum Lagerzapfen I1 angeordnet ist. Der Werkzeughalter 1 trägt an seinem freien Ende die Bearbeflungswerkzeuge 7 und .19'.
Der Lagerzapfen lf kann nun, wie insbesondere Fig. 4 und 5 zeigen, über eine Zahnstange 24 und ein Ritzel 38, welches gleich auf dem Lagerzapfen I1 eingeschnitten sein kann, in Drehbewegung, d.h. in Verstellbewegung versetzt werden. Dabei beschreibt das Zentrum "Z^-tr des Werkzeughalters 1, wie insbesondere Fig. 5 zeigt, einen Bogen B, wodurch das Nutbearbeitungswerkzeug 19· in das Fleisch der Bohrung
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des Werkstückes 4 eingefahren wird (Fig. 6). Gleich zeitig kann durch entsprechende, hier diametrale Anordnung das Werkzeug 7 aus dem Fleisch der Bohrung 5 bzw. des Werkstückes 4 nach innen, also herausgeführt werden (Fig. 5). Die gewünschte Nuttiefe 7 (Fig. J)3 5) kann vorzugsweise pneumatisch eingestellt werden.
Zunächst sei jedoch der Antrieb für die Einschwenkbewegung des Werkzeuges 19* beschrieben. Über eine Leitung 35 wird ein Druckmittel wie z.B. Druckö'l oder Druckluft durch eine Bohrung 50 eines Anschlußstückes >5 (Fig. 4) gedruckt. Diese beaufschlagt die Stirnfläche 31 einer als Kolben ausgebildeten Zahnstange 24. Dieser Kolben ist in einem Zylinder 26 geführt. Gegen den Druck einer Feder 32 wird die Zahnstange 24 nun bewegt und trabt das Ritzel 38 an. Dadurch wird der Zapfen lf im Lager 40 um einen bestimmten Winkel oL verdreht. Durch die Exzentrizität e des Werkzeughalters 1 gegenüber dem Zapfen I1 beschreibt das Zentrum 2Lj2JT des Werkzeughalters 1 den bereits erwähnten Bogen B (Fig. 5)* welcher der Zustellbewegung des Werkzeuges 19' gegenüber der Bohrung 5 des Werkstückes 4 entspricht. Bei diesem Zustellvorgang wird sich der Lagerblock 25 mit dem Werkzeughalter 1 drehen.
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Die Zurückstellung erfolgt analog. Hierzu braucht lediglich Drucköl oder Luft bei 35 abgelassen werden, wobei dann die Feder 32 die Zurückdrehung des Ritzels 38 bewirkt. In Fig. 4 sind die Dichtungen für die Teile >5 und 2Ά mit 39 bzw. 40 und die Befestigungsbohrungen für den Lagerblock 25 mit 4l bezeichnet.
Nun kann es auch von Interesse sein, mit der gleichen Vorrichtung verschiedene Nuttiefen T zu fahren bzw. evtl. auch in mehreren Arbeitsschnitten diese zu erreichen. Dies kann während des Betriebes erfolgen. Ein verstellbarer Anschlag 27 stellt den Hub H (FIg. 4) fest ein. Dadurch ist nur eine bestimmte Drehung des Zapfens lf um den Winkel oc möglich, welcher dann der gewünschten Zustelltiefe T (Fig. δ) entspricht. Eine Verstellung des Anschlages 27 kann durch Druckö'l- oder Druckluftzufuhr über eine Leitung 32H einen Stutzen 29 und einen Balg 28 erfolgen. Der Druckmittelstutzen 29 1st in ein Einsatzschraubstück 37 eingeschraubt und durch eine Mutter 33 gekontert.
Die Zustellung der feineinstellbaren Werkzeuge 7 bzw. 71 bzw. des Anschlagbalges 28 erfolgt
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mit großer Genauigkeit. Wenn z.B. auf den Pneumatikkolben 15 ein Druck von 0 bis 4 atm. ausgeübt wird, erzeugt der Hydraulikkolben^drücke von 0 bis 200 bar. Bei 200 bar Öldruck macht dann der Kolben 9 bzw. 9' bzw. der Anschlag 27 einen Weg von z.B. 0,2 mm. Der federnde Werkzeugträger •5 bzw. der Anschlagbalg 28 ist so steif, daß er sich nur um diesen Betrag längt, wenn sich der Druck von 0 bis 200 bar ändert.
SAMSON AKTIENGESELLSCHAFT vertreten durch:
Patentanwalt
909832/0195
Leerseite

Claims (1)

  1. ΡΛΓ - ·■- -*■:·■■'. ~r
    ^Laichen, den ^. Feoruar ι .·..-..."■-.:. ^a .'.-,.-/■
    S A M 3 O N A K T I E N G £ 3 J£ L .... S C H A J?
    ii e i 3 :; α 1 1 e r s t :■ a ΐ s J,
    iüOj Frankfurt am Main
    umlaufender Bohrkopf mit; ν e r a t e I 1 b a r em Sc η η e i d w e r k ζ e u £
    Patentansprüche :
    1. j Umlaufender Bohrkopf od.dgl. mit einem auf den Bohrstangenkörper radial zur Bohrkopflangsachse verstellbaren Schneidwerkzeug, dessen Werkzeugträger mittels eines durch ein gesteuertes Druckmittel betätigbaren Antriebskolbens entsprechend einem Bohrungssollwert des Bohrungsdurehmessers zustellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrstangenkörper (1) außer einem druckmittelbetatigten feinstellbaren Werkzeugträger (5) für das
    909832/0191
    ^einstellbare Schneidwerkzeug (7) mindestens einen weiteren Werkzeugträger für ein zusätzliches Schneidwerkzeug aufweist.
    3ohrkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das bzw. jedes zusätzliche Schneidwerkzeug (19) von jeweils einem in fester Einstellung am Bohrstangenkorper (1) angeordneten Werkzeugträger (18) gehalten ist.
    Bohrkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das bzw. jedes zusätzliche Schneidwerkzeug (71) ebenfalls von je einem druckmittelbetätigten Werkzeugträger (ö') gehalten ist.
    Bohrkopf nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. jeder druckmittelbetätigbare Werkzeugträger (6; 6') aus einer elastisch federnden Platte besteht, deren am Umfang des Bohrstangenkörpers (1) befestigter Teil mit einem frei federnden, das Schneidwerkzeug (7; 71) haltenden Teil durch eine z.B. mittels eines Schlitzes (21) od.dgl. erzeugte zweckmäßig geformte, federnde Brücke (20) verbunden ist.
    9098?2/019Ä
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    5. Bohrkopf nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch-gekennzeichnet, daß de" bzw. jeder Werkzeugträger (J; of) durch einen hydraulischen Antriebskolben (9; 9!) feinverstellbar ist.
    5. Bohrkopf nach Anspruch 1 und 5* dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebskolben (9; 91) im wesentlichen quer zur Längsachse des Bohrstangenkörpers (l) in einem Druckmittelzylinder (8; 81) verschiebbar gela-■ gert ist, welcher z.B. durch eine Druckmittelleitung (11; 11') mit dem Druckflüssigkeitszylinder (12) eines bzw. mehrerer pneumatisch-hydraulischer Druckwandler in Verbindung steht.
    7. Bohrkopf nach Anspruch o, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydraulikkolben (15) des Druckwandlers z.B. durch eine Stange (14) mit einem gröSeren Pneumatikkolben (15) verbunden ist, der in einem an einen pneumatischen Signalgeber od.dgl. angeschlossenen Pneumatikzylinder (16) verschiebbar gelagert ist.
    8. Bohrkopf nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrstangenkörper (1) mindestens zwei feinstellbare Schneidwerkzeuge oder Meißel und mindestens zwei denselben zugeordnete festeingestellte Schneidwerkzeuge oder Meißel trägt.
    9098 3?/0196 - - -
    BAD ORIGINAL
    9. Bohrkopf nach einem oder mehreren der Anspräche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrstangenkörper (1) außer einem feinstellbaren Schneidwerkzeug oder Meißel (7) zusätzlich mindestens ein Schneidwerkzeug (19*) tragt, welches sowohl feinstellbar als auch um ein festes Maß radial verschiebbar ist (Fig. 3 und 4).
    10. Bohrkopf nach Anspruch 9> dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachse (22) des Bohrstangenkörpers (l) parallel zur Längsachse (23) der Bohrkopfspindel verschiebbar ist.
    11. Bohrkopf nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrstangenkörper (1) mittels einer Zahnstange (24) exzentrisch zur Bohrkopfachse verstellbar ist.
    12. Bohrkopf nach Anspruch 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnstange (24) mit einem Kolben verbunden ist, welcher in einem Zylinder (26) geführt und entgegen der Wirkung einer Feder (32) zwischen zwei Endstellungen verschiebbar ^Lst.
    909832/0195
    13. Bohrkopf nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Endstellung durch einen verstellbaren Anschlag (27) veränderlich ist.
    14. Bohrkopf nach Anspruch 13> dadurch gekennzeichnet, da3 der Anschlag (27) durch einen Balg (28) verstellbar ist, welcher über eine Leitung (34) mit Druckmittel beaufschlagt wird.
    15. Bohrkopf nach Anspruch 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeughalter (l) in einem Lagerblock (25) mittels eines Lagerzapfens (lT) exzentrisch verstellbar gelagert ist.
    16. Bohrkopf nach Anspruch I5, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerzapfen (1') mit einem Ritzel (38) verbunden ist, welches von der Zahnstange (24) verdrehbar ist.
    909832/019S
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