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Einsohneidiges Ausbohrwerkzeug
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Die Erfindung betrifft ein einschneidiges Ausbohrwerkzeug für die
Metallbearbeitung mit einem quer zur Werkzeugachse in einer Bohrung verschiebbar
sowie gegen Verdrehung gesichert angeordneten, durch eine Stellschraube einstellbaren
und durch ein Klemmelement feststellbaren zylindrischen Stellschieber, der mit einer
Schneidplatte bestückt ist.
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Bei Bohrstangen ist es bekannt, Bohrmeißel quer zur Längsachse der
Bohrstange einstellbar anzuordnen (K.Schreyer ?~Werkzeugspanner" 1951; S.134). Als
ein Mittel zur Einstellung des Bohrmeißels auf die verschiedenen Arbeitsdurchmesser
wird eine hinter dem Bohrmeißel befindliche Stellschraube verwendet, die mit ihrem
bundförmigen Schraubenkopf an der Außenseite der Bohrstange mittels einer Lagerplatte
drehbar aber axial unverschiebbar gelagert ist.
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Der Gewindeteil der Stellschraube greift in eine entsprechende Gewindebohrung
im Schaftende des Bohrmeißels ein, so daß dieser mit dem feingängigen Schraubentrieb
in den beiden Stelirichtungen bewegt werden kann. Die Größe der Stellbewegung kann
an einer auf der Lagerplatte der Stellspindel vorgesehenen Skala abgelesen werden.
Der Bohrmeissei wird in der eingestellten Lage durch eine Spannschraube befestigt,
die bei Abflachung des Meißelschaftes auch für dessen Drehsicherung sorgt.
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Nachteilig an dieser bekannten Stelleinrichtung fur Bohrmeißel in
BOhrstangen ist, daß jeder Bohrmeißel mit einer Gewindebohrung versehen werden muß,
die wegen der verhältnismäßig großen Genauigkeit als Stellgewinde, die Kosten des
ein Verschleißteil darstellenden Bohrmeißels erheblich erhöht. Nachteilig ist auch
die Lagerung des
bundförmigen Schraubenkopfes mittels einer Lagerplatte
an der Außenseite der Bohrstange, weil sich ein axiales Bewegungsspiel nicht vermeiden
läßt, das die Einstellgenauigkeit sehr beeinträchtigt. Auch die Anordnung einer
Spannschraube mit unmittelbarem Eingriff am Bohrmeißel beeinträchtigt die Einstellgenauigkeit
negativ.
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Auf der Grundlage dieses bekannten Einstellprinzips für Bohrmeißel
ist ein einschneidiges Ausbohrwerkzeug entstanden, bei dem die axiale Lage der Einstellschraube
durch einen Sprengring festgelegt wird und bei dem das axiale Bewegungsspiel einseitig
durch eine auf den Stellschieber in schräger Richtung einwirkende Schraubenfeder
beseitigt wird (Schweizerische Patentschrift Nr. 393 039).
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Der Nachteil dieser Konstruktion ist, daß sich mit der Veränderung
der Einstellage des Stellschiebers auch die Größe der auf den Stellachieber einwirkenden
Federkraft ändert, wodurch im Bereich der kleineren Arbeitsdurchmesser ein sicherer
Ausgleich des axialen Bewegungsspieles nicht gewährleistet ist. Dieser Mangel wird
auch noch durch die schräg zur Bewegungsrichtung des Stellschiebers einwirkende
Federkraft verstärkt. Es besteht selbstverständlich die Möglichkeit den Nachteil
durch eine genügend große Vorspannung der Schraubenfeder im unteren Einstellbereich
zu beseitigen, wodurch jedoch, bedingt durch den maximal möglichen Federweg, der
Einstellbereich des Ausbohrwerkzeuges eingeschränkt wird.
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Bei demselben Ausbohrwerkzeug ist der zylindrische Stellschieber zum
Zwecke der Drehsicherung an seiner Außenseite teilweise mit einer Abflachung versehen,
an die ein ebenfalls abgeflachter Querstift eingreift. Durch eine Spannschraube
kann der Querstift durchgebogen und der Stellschieber festgespannt werden. Diese
kombinierte yührungs- und Spanneinrichtung erfüllt die beiden Funktionen, erfordert
aber bei ihrer Herstellung einen verhältnismäßig großen fertigungstechnischen Aufwand.
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Es ist bei diesem Ausbohrwerkzeug auch als nachteilig anzusehen, daß
als Schneideinsatz ein einfacher Bohrmeißel verwendet wird, für dessen Schneidengeometrie
sich, bedingt durch die Ausbildung seiner Aufnahme im Stellschieber, nur wenige
Variationsmöglichkeiten ergeben. Die vorgesehene Verwendung eines Bohrmeißels, der
vollständig aus Schneidwerkstoff besteht, ist auch ökonomisch ungünstig.
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Es ist das Ziel der Erfindung, die an dem bekannten Ausbohrwerkzeug
vorhandenen Nachteile zu beseitigen und ein einsohneidiges Ausbohrwerkzeug zu entwickeln,
das unter verhältnismäßig niedrigem technologischem Arbeitsaufwand herstellbar ist,
eine hohe Arbeitsgenauigkeit gewährleistet und eine große Anzahl von Variationsmöglichkeiten
Bür den Einsatz verschiedener Schneidengeometrien sowie die Besttickung mit auswechselbaren
Schneidplatten unterschiedlicher Sorte und Form ermöglicht.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, an einschneidigen Ausbohrwerkzeugen,
bestehend aus einem in einer Querbohrung eines Werkzeugkörpers verschieb- und festspannbar
gelagerten, einen Schneidenträger tragenden Stellschieber, in dessen Gewindelängsbohrung
eine axial unverschiebbar im Werkzeugkörper spielfrei gelagerte Einstellschraube
eingreift, die Mittel für die spielfreie Lagerung der Einstellschraube, für die
Spannung des Einstellschiebers und für die Aufnahme des Schneidenträgers weiter
zu entwickeln.
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Erfindungsgernäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Einstellschraube
fiir den Stellschieber einen breiten Bund mit einem in der Mitte der Bundbreite
konzentrisch angeordneten Einstich aufweist, an dessen beiden Nutwandungen federnd
ein an einem schenkel einseitig abgewinkelter Innensicherungsring anliegt, der in
eine im Bereich des abgewinkelten Schenkels verbreiterte Innenumfanganut der Querbohrung
des Werkzeugkörpers eingesetzt ist.
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Zum Zwecke der Drehsicherung des Stellschiebers besitzt dieser eine
trapezförmige Nut, in die eine Kugel eingreift, die etwa zur Hälfte ihres Durchmessers
in einer Bohrung des Grundkörpers geführt ist und unter dem Druck einer Schraubenfeder
steht.
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Der Stellschieber, der auf der einen Seite die Schneidplatte trägt,
soll vor Beginn des Spanungsvorganges in der eingestellten Lage mittels eines halbmondförmigen
Spannstückes, an dem eine Spannschraube außermittig angreift, festgespannt werden.
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Gleichzeitig mit der Festspannung des Einstellschiebers soll auch
eine Festlegung der Einstellspindel in der Weise erfolgen, daß das Spannstück für
den Einstellschieber über einen Kiemmstift mit dem Bund der Elnatellachraube in
Wirkverbindung steht, d.h. mit der Spannung des Einstellschiebers ist auch eine
Klemmung der Einsteilachraube verbunden.
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Aus Gründen einer ökonomischen Durchführung des Spanungsvorganges
ist der Einstellschieber unter Beifügung eines Schneidplattenträgers mit einer Wendeschneidplatte
in der Weise zu bestücken, daß der Schneidylattenträger auswechselbar mit dem Stellachieber
verschraubt ist und eine schräg zum Schneidplattensitz verlaufende lagemäßig an
die vorgegebene Spanungsgeometrie der wendeschneidplatte angepaßte Auflageschräge
besitzt.
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Schließlich ist die Zustellung der Wendeschneidplatte zum Arbeitsdurchmesser
auf einer Skalenscheibe ablesbar zu machen, die eine Nullpunktverstellung ermöglicht
und dadurch die Einstellarbeiten vereinfacht.
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Die Wirkungsweise eines nach der Erfindung gestalteten einschneidigeii
Ausbohrwerkzeuges beruht auf dem bekannten Prinzip der bei Bohrstangen oder Bohrköpfen
üblichen radial zur Werkzeugachse verlaufenden Zustellung der Werkzeugschneide.
Für die Ausführung des Bohrvorganges wird das Ausbohrwerkzeug mit seinem Schaft
in die Spindel eines Bohr- oder
Fräswerkes eingesetzt. Unter Verwendung
geeigneter Meßvorrichtungen wird die werkzeugschneide auf den vorgegebenen Arbeitsdurchmesser
eingestellt. Diese Einstellung erfolgt durch Drehen der Einstellachraube, die mit
ihrem Stellgewinde in die Gewindebohrung des Stellschiebers eingreift und diesen
in den beiden Stellrichtungen bewegt. Um diese Einstellbewegung übertragen zu können,
ist die Stellschraube im Werkzeugkörper gegen axiale Verschiebung durch einen Sicherungsring
gesichert, der an einem Schenkel einseitig abgewinkelt ist und an den beiden Innenwandungen
des konzentrischen Einstiches im Bund der Einstellschraube federnd anliegt und sich
in einer Innenumfangsnut in der Querbohrung des Werkzeugkörpers abstützt. Durch
diesen Innensicherungsring mit abgewinkeltem Schenkel wird das axiale Bewegungsspiel
der Einstellschraube gegenüber dem Werkzeugkörper beseitigt. Nach Beendigung des
Einstellvorganges wird der Stellschieber durch eine Spannschraube festgespannt,
die über ein halbmondförmiges Spannstück auf die Umfangsfläche des Stellschiebers
einwirkt. Dabei greift die Spannschraube außermittig am Spannstück an und bewirkt
so günstige Anlageverhältnisse. Durch die Spannbewegung des Spannstückes wird ein
Klemmstift betätigt, der am Bund der Einstellschraube angreift und diese gegen Verdrehung
sichert.
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Der Bohrvorgang kann jetzt mit der auf den vorgegebenen Schneidenflugkreis
eingestellten wendeschneidplatte durchgeführt werden. Zweckmäßigerweise ist vorher
die an der Einstellschraube befindliche Skalenscheibe auf Null zu stellen, damit
gegebenenfalls bei nachfolgenden Spanabnahmen bzw. Bohrvorgängen die erforderliche
Zustellgröße ohne Zwischenrechnung ablesbar ist. Was die vorgesehene Auswechselbarkeit
des Schneidplattenträgers anbelangt, so ergibt sich dadurch die Möglichkeit unterschiedliche
Formen und Größen von Wendeschneidplatten einzusetzen. Es besteht außerdem die Möglichkeit,
durch Veränderung des Winkels der Auflagefläche bestimmte Schneidenwinkel zu berücksichtigen.
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Das nach der Erfindung gestaltete einschneidige Ausbohrwerkzeug, hat
gegenüber den vorbekannten Ausbohrwerkzeugen bessere Gebrauchseigenschaften, die
in einer verhältnismäßig hohen Einstellgenauigkeit und einer einfachen Handhabung
liegen. Außerdem ermöglicht die erfindungsgemäß vorgesehene Lagesicherung der Einstellschraube
eine maßlich kleinere Bauweise der Einstelleinrichtung, wodurch sich der anwendbare
Durchmesserbereich wesentlich erweitert hat.
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Verbessert wurde auch der Einsatzbereich unterschiedlicher Schneideinsätze;
die in unterschiedlicher Form und Größe in die vorgeschlagenen Schneidplattenträger
einsetzbar sind.
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Ausfahrungsbeispiel Ein Ausführungabeispiel nach der Erfindung wird
nachstehend an einem einachneidigen Ausbohrwerkzeug näher erläutert.
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In den zugehörigen Zeichnungen zeigen: Fig. 1: Eine Seitenansicht
eines einschneidigen Ausbohrwerkzeuges teilweise im Schnitt.
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Fig. 2: Die Draufsicht zu Fig. 1 teilweise im Schnitt A-A.
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Fig. 3: Eine teilweise Seitenansicht zu Fig. 2 im Schnitt B-B Fig.
4: Eine Seitenansicht zu Fig. 1 in Richtung des Stellschiebers.
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Fig. 5: Eine weitere Seitenansicht zu Fig. t, ebenfalls in Richtung
des Stellschiebers im Schnitt C-C.
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Das als Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellte einschneidige
Ausbohrwerkzeug besteht aus einem Werkzeugkörper 1, von dem in den Zeichnungen nur
der untere Teil, der Werkzeugkopf gezeichnet ist. Der obere Teil des Werkzeugkörpers
1 ist als entsprechender Werkzeugachaft der Aufnahme der in Betracht kommenden Werkzeugmaschine
anzupassen. Der Werkzeugkörper 1 ist in der Nähe seiner Stirnseite mit einer Querbohrung
2 versehen, in der ein zylinfrischer
Stellachieber 3 in seiner
Achsrichtung verschiebbar gelagert ist. Zum Zwecke der drehsicheren Lagerung des
Stellschiebers 3 hat dieser an seiner Umfangsfläche eine trapezförmige Längsnut
4 in die eine Kugel 5 eingreift, die sich zusammen mit einer Schraubenfeder 6 in
einer Bohrung 7 des Werkzeugkörpers 1 befindet. Die Länge der Nut 4 begrenzt auch
den Einstellbereich des Stellschiebers 3. An der innerhalb der Querbohrung 2 des
Werkzeugkörpers 1 liegenden Stirnseite des Stellschiebers ist eine Gewindelängsbohrung
8 angebracht, bei der als Gewindeteil aus technologischen Gründen eine Gewindebuchse
9 mit einem feingängigen, sehr genauen Gewinde verwendet wurde. In die Gewindebuchse
9 greift eine Einstellschraube 10 ein, die in der Querbohrung 2 des Werkzeugkörpers
1 drehbar aber in ihrer Längs#ichtung unverschiebbar gelagert ist. Diese axiale
Lagesicherung der Einstellschraube 10 wird durch einen Innensicherungsring 11 erreicht,
der in eine Innenumfangsnut 12 der Querbohrung 2 eingesetzt ist. Der Innensicherungsring
ist zwecks eines federnden Ausgleiches des Äzialspieles an einem Schenkel 13 abgewinkelt
und die Innenumfangsnut 12 der Querbohrung ist an der Stelle an der der angewinkelte
Schenkel 13 eingelegt wird verbreitert. Die Einstellachraube 10 hat einen breiten
Bund 14, der einen konzentrischen Einstich 15 aufweist, an dessen beiden Nutwandungen
der abgewinkelte Innensicherungsring 11 federnd anliegt und dadurch das Axialspiel
beseitigt.
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Die Einstellachraube hat als Schraubenkopf einen Zapfen 16 mit Innensechskant
17. Auf dem Zapfen 16 befindet sich eine Skalenscheibe 18 mit Nullpunktverstellung.
Die Skalenscheibe 18 ist deshalb durch geringes Anstauchen des Zapfens 16 befestigt
worden.
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Auf der anderen Seite des Stellschiebers 3 ist mittels einer Halteschraube
19 ein Schneidplattenträger 20 befestigt, der eine schräg zum Plattensitz 20 der
Wendeschneidplatte 21 verlauf endeA Auflagefläche 22 besitzt, mit der er In einer
Ausnehmung 23 des Stellsehieberffl anliegt.
Durch die Veränderung
des Schrägungswinkels der Auflagefläche 22 können auswechselbare Sehr.eidplattenträger
an vorgegebene Spanungsgeometrien angepaßt weiden.
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Für die Befestigung der #ndeschneidpIatte auf dem Schneidplattenträger
dient eine zeichnerisch nicht naher dargestellte Exzenterstiftspannung 24.
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Die Befestigen des Stellschiebers 3 in der eingestellten lage erfolgt
durch eine Spannachraube 25, deren Spannkraft über ein halbmondförmiges Spannstiick
26 auf den Stellschieber 3 übertragen wird. Die Spannachraube 25 greift außermittig
am Spannstück 26 an, so daß das Spannstuck 26 beim Spannvorgang zuerst am oberen
Teil der Mantelfläche des Stellschiebers 3 anliegt. Beim weiteren Einschrauben der
Spannschraube 25 legt sich das SpannstUck 26 an der unteren Seite des Stellsehlebers
3 an und bewirkt so eine zuverlässige radiale und axiale Lagesicherung des Stellschiebers
3. Gleichzeitig wird bei der Spannung des Stellschiebers 3 auch die Einstellschraube
10 durch einen vom Spannstück 26 betätigten Klemmstift 27, der an die innere Stirnfläche
28 des Bundes 14 der Einstellschraube 10 angreift und gegenüber dem innensicherungsring
11 einen Reibschluß herstellt, geklemmt. Durch die Klemmung der Einstellachraube
10 soll eine Betätigung der Einstellschraube 10 bei geklemmten Stellschieber 3 verhindert
werden um eine Beschädigung des feingängigen Stellgetindes zu vermeiden.