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Kernabstecheinrichtung
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Die Erfindung betrifft eine Kernabstecheinrichtung ztni Abstechen
von aus einem Werkstück ausgebohrten Kernen mittels eines rohrförmigen Werkzeugkörpers,
der durch eine Vorschubeinrichtung zargen das drehend angetriebene Werkstück bewegbar
ist und an seinem Vorderende mehrere schwenkbar gelagerte Meißelhalterarme aufweist,
deren Meißelschneiden zur Drehachse des Kerns hin bewegbar sind.
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Wenn Bohrungen mit verhältnismäßig großem Durchmesser in das volle
Material eines Werkstücks mit einem Vollbohrer ausgeführt werden, muß eine sehr
große Materialmenge zerspant werden. Um die damit verbundenen Nachteile zu verringern,
verwendet man insbesondere bei Bohrungen mit sehr großem Durchmesser Kernbohrer,
die mit einem rohrförmigen Werkzeug eine Bohrung in Form eines Kreisringzylinders
er##ugen, wobei ein Kern zunächst stehenbleibt. Dieser Kern muß anschließend abgestochen
werden.
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Dazu ist {^-. bekannt (DE-PS 143 972), bei einer Kernabstecheinrichtung
der eingangs genannten Art die Meißelhalterarme
um e'ne tangential
zum rohrförmigen Werkzeugkörper liegende Achse schwenkbar auszuführen. Mindestens
an ihrem vorderen Ende sind die Meißelhalterarme derart gekrümmt ausgeführt, daß
sie sich beim Auftreffen auf den Bo#rungsgrund nach innen zur Drehachse des Kerns
hin bewegen und wobei den Kern abstechen.
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Die Beanspruchung der Meißelhalterarme ist bei dieser bekannten Einrichtung
sehr ungünstig; bei verhältnismäßig geringer Leistungsfähigkeit sind der Verschleiß
und die Störanfälligkeit sehr hoch, so daß insbesondere die Bearbeitung schwer zu
zerspanender Werkstoffe erhebliche Schwierigkeiten bereitet.
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Als besonders nachteilig hat sich erwiesen, daß die Richtung der Hauptschnittkraft
dabei quer zu dem Meißelhalterarm verläuft, der deshalb in sehr ung^stiger Weise
auf Biegung beansprucht wird.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Kernabstecheinrichtung der
eingangs genannten Art so auszubilden, daß auch bei schwierig zu zerspanenden Werkstoffen
die ausgebolirten Kerne einwandfrei abgestochen werden können, ohne daß die Kernabstecheinrichtung
einen zu hohen Verschleiß oder eine zu hohe Störanfälligkeit aufweist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Meißelhalterarme
durch einen Schwenkantrieb jeweils um eine zur Drehachse des Kerns parallele Achse
schwenkbar sind.
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Wenn die Meißelha ~.terarme durch den Schwenkantricb gegen den abzustechenden
Kern geschwenkt werden, wirkt die Hauptschnittkraft im wesentlichen in Richtung
der Meißelhalterarme, so daß diese nur in geringem Maße auf 3iegung beansprucift
werden. Da die Meißelschneiden genau geführt werden, kann eine für den Zerspanungsvorgang
optimale Schneidengeometrie vors
gegeben und während des gesamten
Abstechvorgangs unter Berücksichtigung der Schwenkbewegung eingehalten werde.l.
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Während bei den bekannten Kernabsteche nrichtungen der Vorschub der
eißelhalterarme, d. h. die Radialkomponente der Bewegung dtr Meißelschneiden in
kaum zu kontrollierender Weise durch einen Axialvorschub des rohrförmigen Werkzeugkörpers
erzielt wird, erfolgt bei der erfindungsgemäßen Kernabstecheinrichtung der Vorschub
der Meißelschneiden, d. h.
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die Schwenkbewegung der Meißelhalterarme, bei axial fester Einstellung
des Werkzeugkörpers. Dadurch ist die Bewegung der Meißelschneiden genau kontrollierbar.
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In Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, daß der Schwenkantrieb
jeweils eine mit dem Meißelhalterarm verbundene Hülse mit einer innenliegenden Kurvenfülitung
aufweist, die eine Axialbewegung einer im Werkze-.igkörper längsbeweglich antreibbaren
Schubstange in eine Schwenkbewegung der Hülse umsetzt. Zweckmäßigerweise ist die
Kurvenführung ein Gewinde mit steiler Gewindesteigung.
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Auf diese Weise kann eine Axialbewegung der Schubstangen, die beispielsweise
mit einer sich e Werkzeugkörper abstützenden hydraulischen Kolben-Zylinder-Einheit
erzeugt wird, sehr einfach indie Schwenkbewegung der Meißelhalterarme umgesetzt
werden.
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Es hat sich a:.s vorteilhaft erwiesen, die Schubctange in unmittelbarer
Nähe der die Kurvenfilrung aufweisenden Hülse im Werkzeugkörper längsverschiebbar,
jedoch undrehbar zu führen.
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Der so aufgebaute Schwenkantrieb weist trotz des langen Weges der
Bewegungsübertragung und starker Einschränkung des zur Verfügung stehenden Raumes
eine verhältnismäßig große Steifigkeit auf, weil die Schubstangen nur in ihrer Längsrichtung
ei.ne Kraft übertragen; in dieser Richtung stellen die Schubsta..#en sehr steife
Übertragungselemente dbr. Nur die Hülse und das damit in Eingriff stehende, mt der
Schubstange verbundene
Teil werden auf Torsion beansprucht; da diese
Teile sehr kurz ausgeführt werden, stellen sie ebenfalls steife Übertragungsglieder
des Getriebezugs dar.
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In weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen,
daß im Inneren des rohrförmigen Werkzeugkörpers eine Kernabstützeinrichtung längsverschiebbar
geführt ist, die mittels einer frei drehbar gelagerten Spanneinrichtung mit dem
stirnseitigen Ende des Kerns verbindbar ist. Dadurch kann das freie Ende des Kerns
beim Abstechvorgang abgestützt werden.
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Am anderen Ende bleibt der Kern bis zur Beendigung des Abstechvorganges
über einen kleinen Restquerschnitt mit dem Werkstück verbunden. Wenn man die Spanneinrichtung
so ausführt, daß sie eine Zugkraft auf den Kern ausüben kann, beispielsweise indem
sie einen in einer Bohrung am stirnseitigen Ende des Kerns festspannbiren Spreizdorn
aufweist, kann der Kern durch Aufbr-ngen einer axialen Zugkraft auf die Spanneinrichtung
in axialer Richtung abgerissen werden.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens sind
Gegenst nd von Unteransprüchen.
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Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsteispiel näher
erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist. Es zeigt: Fig. 1 in veteinfachter
Seitenansicht die erfindungsgemäße Kernabtecheinrichtung in den Teilfiguren a),
b) und c) in drei auf ei#iander#folgenden Stellungen beim Abstechen eines Kerns,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch das vordere Ende der Kernabstecheinrichtung, wobei
sich die Heißelhalterarme am Ende ihrer Abstechbewegung befinden, Fig. 3 eine Ansicht
in Richtung des Pfeiles III in Fig. 2, wobei die Meißelhalterarme mit ausgezogenen
Linien in ihr?# Ausgangsstellung und damit strichpunktierten Linien in ihrer Endstellung
bei Beendigung des Abstechvorgangs dargestellt sind, und
Fig. b
einen Längssclmitt, der sich rechts an den Schnitt nach Fig. 2 anschließt und im
wesentlichen die rLernabstützainrichtung und die hydraulische Antriebseinrichtung
zeigt.
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Ein im wesentlichen rohrförmiger Werkzeugkörper 1 ist an einem Gehäuse
2 befestigt, das auf einem in Fig. 1a nur angedeuteten Werkzeugsupport 3 eines Bohrwerks
abnehmbar angebracht ist.
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An einem das vordere Ende des Werkzeugkörpers 1 bildenden hohlzylindrischen
Ansatzstück 4 sind zwei Meißelhalterarme5 (Fig.2) in Lagern 6 mittels einer undrehbar
mit den Meißelhalterarmen 5 verbundenen Welle 7 gelagert. Die Wellen 7 sind jeweils
mit einer Hülse 8 verbunden, die über ein Gewinde 9 mit steiler Gewindesteigung
mit einem Spindelzapfen 10 in Eingriff steht, der jeweils mit einer Schubstange
11 fest verbunden ist und an Gleitsteinen 12 im Werkzeugkörper 1 undrehbar, jedoch
längsverschiebbar geführt ist.
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Die beiden Schubstangen 11 liegen in achsparallelen Bohrungen 13 des
Werkzeugkörpers 1, die sich über dessen gesamte Länge erstrecken. An ihrem hinteren
Ende sind die Schubstangen 11 über eine Anschlußplatte 14 mit einem Arbeitskolben
15 verbunden, der in einem Arbeitszylinder 16 im Gehäuse 2 in bei den Richtungen
hydraulisch beaufschlagbar ist. Mit ihrem nach oben aus dem Gehäuse 2 herausragenden
Teil kann die Anschlußplatte 14 gegen Anschläge 17 gefahren werden, die in Fig.
4 ur angedeutet sind und die die Axialbewegung der Schubstangen 11 begrenzen.
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Der Werkzeugkörp#;- 1 stützt sich über Gleitkörper 18 an der Bohrungswandung
eines ausgebohrten Werkstücks 19 bzw. an einem mittleren Kern 20 ab. Die Gleitkörper
18 sind jeweils um 1200 zueinander versetzt am Umfang des lsrerkzeugkörpers 1 Angeordnsr;
nur an einer Umfangsstelle sind die Gleitkörper 18 über Federn 21 abgestützt, während
sie an den beiden anteren Stellen feststehend ausgeführt sind.
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Die Meißelhalterarme 5 sind in ihrer Gestalt der Krümmung des Werkzeugkörpers
1 angepaft. Sie weisen an ihrer Spitze jeweils eine Meißelschneide 22 auf. Bei einer
Schwedibewegung der Meißelhalterarme 5 bewegen sich die Schneiden 22 auf einer Kreisbahn
bis zur Drehachse des Kerns 20 (mit strichpun1#tierten Linien in Fig.3 dargestellt).
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Im Inneren des rohrförmigen Werkzeugkörpers 1 ist langsvero schiebbar
eine Kernabstützeinriciltung 23 angeordnet, die im wesentlichen aus einem gleitend
im Werkzeugkörper 1 geführten zylindrischen Gehäuse 24 und einer darin über Lager
25 drehbar gelagerten Spanneinrichtung 26 besteht, die auf einem kegelförmigen Abschnitt
27 eine Spreizhülse 28 trägt.
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Die Spreizhülse 28 ist in einer stirnseitigen Bohrung 29 des Kerns
20 durch axialen Druck festspannbar und kann mitels einer Mutter 30 gelöst werden,
mit der die Spannhülse 28 vom Kegel. 27 abgedrückt werden kann.
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Die Kernabstützeinrichtung 23 ist über eine als Vierkant ausgebildete
Stange 31 mit einem Keri## stoßkolben 32 verbunden, der in einem mit dem Gehäuse
2 verbundenen Kernausstoßzylinder 33 , der in seiner Lang;* dem Werkzeugkörper 1
entspricht, auf seiner der Stange 31 abgekehrten Seite durch eine Leitung 34 hydraulisch
beaufschlagbar ist.
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Eine später noch näher erläuterte Axialkupplung 35 verbindet das Gehause
24 der Kernabstützeinrichtung 23 mit einem Zugrohr 35, das mit einem Kernzugkolben
37 verbunden ist.
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In einem mit dem Gehäuse 2 und damit mit dem Werkzeugkörper 1 verbundenen
Kernzugzylinder 38 ist der Kolben 37 beidseitig hydraulisch beaufschlagbar. Das
Zugrohr 35 ist über den Kolben 37 hinaus verlängrrt und stützt sich an seinem hinteren
Ende über eine .Iuttsr 39 über mehrere Paste von Tellerfedern 40 in axialer Richtung
nach vorn am Gehäuse 2 ab.
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Die Axialkupplung 35 weist einen mit der Kernabstütseinrichtung 23
verbundenen Kugelkäfig 41 auf, der mehrere radiale Bohrungen 42 zur Aufnahme von
kranzförmig angeordneten Kugeln 43 hat. In der in Fig. 4 gezeigten hinteren Endstellung
der Kernabstützeinrichtung 23 (Abstechstellung) stützen sich die Kugeln 43 außen
an einer nach innen vorspringenden Ringfläche t4 des Werkzeugkörpers 1 ab. Auf der
Innenseite werden die Kugeln von einem nach außen vorspringenden Bund 45 des Zugrohres
36 hintergriffen.
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Am Gehäuse 2 der Kernabstecheinrichtung sind die zugehörigen Hydraulik-
und Steuereinrichtungen angebracht, durch die die beschriebenen Kol#er#-Zylinder-Einheiten
zu dem im folgenden besclariebenen Punktionsablauf betätigt werden können.
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Aus der in Fig. 1a) gezeigten Ausgangsstellung, bei der sich die h'c;!r-nabstützeinrichtung
23 am vord~aen Ende des Werkzeugkörpers ; befindet, w.rd die Kernabstecheinrichtung
durch Verfahren des Maschinensupports 3 an das Werkstückherange fahren (Fig.lb),
wobei die Spreizhülze 28 in die Bohrung 29 des Kerns eingreift. Dadurch wird den
Korn eingespannt. Der Kolben 37 fährt nach vorn, um das Ankuppeln der Axialkupplung
35 für den späteren Abreißvorgang des ;<.erns vorzubereiten. Der bisher unter
Druck stellende Kernausstoßzylinder 33 wird drucklos gemacht und der Werkzeugkörper
1 fährt in die Kernabstechstellung vor (Fig.lc). Sobald die Kernabstechstellung
erreicht ist, wird der Arbeitszylinder 16 mit Druck beaufschlagt; die Schubstangen
11 bewegen sich in Längsrichtung und die Meißelhalterarme 5 werden so weit geschwemSt.
bis der Kern bis auf einen verbleibenden Restquerschnitt von beispiels-2 weise 1
bis 2 mm vom Werkstück abgetrennt ist. Durch Druckbeaufschlagung des vorderen Zylinderraums
des Kernabreißzylinders 38 wird der ern 20 abgerissen und vom Werkstück 19 getrennt.
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Anschließend fährt die Kernatsstecheinrichtu-ng mit dem im Werkzeugkörper
1 aufgenommenen Kern 20 in die Ausgangsstellung nach Fig. la) zurück. D.e Federn
40 halten dabei den
Bund 45 des Zugrohres 36 uncer Spannung in
seiner hinteren Endst#llung. Der Arbeitskolben 15 bringt die Meißelhalterarme 5
über die Schubstangen 11 in idre Ausgangsstellung zurück.
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Die Kernabstecheinrichtung wird dann vom Maschinensupport 3 abgebaut
und außerhalb der Bohrmaschine abgese%zt. Nach dem Lösen der Axialkupplung 35 durch
Beaufschlagung des Kolbens 37 im Zylinder 38 nach vorn, d. h. entgegengesetzt der
Wirkung der Federn 40,kann die mit dem Kern verbundene Kernabstützeinrichtung 23
durch den Kolben 32 nach vorn bewegt werden, wobei der Kern 20 aus dem Werkzeugkörper
1 heraus auf eine (nicht gezeigte) Kernablage geschoben wird. Die Kernabstützeinrichtung
23 wird vom Kern gelöst, indem die Mutter 30 nach vorn gescbraubt wird, um die Spannhülse
28 zu lösen.
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In Abwandlung des dargestellten Ausführungsbeispiels kanl; anstelle
der Schubstangen 11 auch Jeweils eine Welle vorgesehen werden: die ihre Drehbewegung
auf die Meißelhalterarme 5 über-#.ä#t.
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Zur Vereinfichung des hydraulischen Antriebs kann auf den Kernzug-
zylinder 38, das Zugrohr 36 und die Axialkupplung 35 verzichtet werden, wenn man
vorsieht, den Kernausstoßkolben 32 av,h auf seiner Vorderseite mit Druck zu beaufschlagen,
um auf diese Weise den Kern abzureißen.
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