DE3105248C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Halter für einen Bohrer, insbesondere Gewindebohrer mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruchs 1.

Bei einem bekannten Gewindeschneidfutter (DE-OS 23 15 810) ist eine ähnliche Anordnung von Walzenkörpern vorgesehen, wobei hier nicht drei Wälzkörperanordnungen verteilt auf die Umfangfläche des Schaftes vorgesehen sind, sondern lediglich zwei Reihen von Wälzkörpern, die in dafür vorgesehenen Nuten geführt werden. Auch bei dieser Anordnung der Wälzkörper treffen die durch das Drehmoment hervorgerufenen Kräfte nicht derart auf die Wälzkörper, daß diese mit geringstem Rollwiderstand zu bewegen sind, so daß auftretende Reibwiderstände zwischen Wälzkörpern und Lauffläche einer etwaigen gewünschten Verschiebung des Schaftes im Gehäuse entgegenwirken, und entsprechend hohe Kräfte zu überwinden sind.

Hinzu kommt, daß bei diesem bekannten, als Gewindeschneidfutter ausgebildeten Halter die Wälzkörper auf einer Seite des Schaftes angeordnet sind, so daß Verkantungen des Schaftes auftreten und es so zu einem, eine relative axiale Bewegung von Gehäuse und Schaft behindernden Reibungskontakt von Schaft und Gehäuse kommt.

Bei einer bekannten, ein Drehmoment aufnehmenden Achsen­ anordnung (US-PS 29 79 147) ist zwar bereits eine dreifache Anordnung von Wälzkörpern vorgesehen, um eine axiale Verschiebung zwischen Schaft und Gehäuse zu ermöglichen, ohne daß sich die durch das Drehmoment auftretenden Kräfte nachteilig auf eine derartige axiale Verschiebung auswirken. Dabei kommt es auf Grund der Anordnung der Wälzkörper, bzw. der Anordnung der die Walzkörper aufnehmenden Nuten zu einer nicht im wesentlichen senkrecht auf die Laufflächen der Walzkörper gerichteten Beaufschlagung der durch das Drehmoment hervorgeru­ fenen Kräfte, sondern vielmehr zu einer schräg zur Laufflä­ che gerichteten Beaufschlagung, so daß die Walzkörper nicht mit einem minimalen Rollwiderstand bewegt werden können, sondern es vielmehr zu Verkantungen und damit hohen Reibungskräften kommt, die dann einer axialen Verschiebung der An­ ordnung entgegenwirken.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Halter für einen Gewindebohrer zu schaffen, der sich mit Rücksicht auf einen notwendigen Längenausgleich durch eine hohe Betriebssicherheit und geringe Störanfälligkeit und geringe Produktionskosten auszeichnet.

Diese Aufgabe wird bei einem Halter für einen Bohrer, insbesondere Gewindebohrer, der eingangs genannten Gat­ tung mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teiles des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Dadurch, daß gemäß der Erfindung der Halter für einen Gewindebohrer in dem rohrförmigen Ende des Gehäuses axial verlaufende Schlitze aufweist, in die blockartige Einsätze eingesetzt sind, welche an ihren radialen Innenflächen die axial verlaufenden, mit V-förmigem Querschnitt versehenen Nuten aufweisen, daß der im Bereich des rohrförmigen Endes befindliche Schaftteil an seiner radialen Außenfläche die entsprechenden axial verlaufenden mit V-förmigem Querschnitt versehenen Nuten aufweist, daß die V-förmigen Nuten zwei Paare rechtwinklig zueinander angeordnete parallele Flächen mit den jeweiligen V-förmigen Nuten angeordnet im Schaftteil bilden, wobei die durch die sich berührenden Schenkel der entsprechenden V-förmigen Nuten gebildeten Eckpunkte der einander gegenüberliegend angeordneten Nuten auf einer gemeinsamen radial verlaufenden die Mittellinie des Schaftteiles schneidenden vertikalen Ebene in unterschiedlichem Abstand zur Mittellinie angeordnet sind, daß in jeder der die Walzkörper aufnehmenden Nuten wenigstens zwei Walzkörper angeordnet sind, wobei die Lauffläche der beiden Walzkörper mit jeweils einem unterschiedlichen Paar der sich parallel gegenüberliegend angeordneten Laufflächen der sie aufnehmenden Nuten in Kontakt stehend angeordnet sind, daß eine Haltemuffe mit einer Spielpassung um das rohrförmige Ende des Gehäuses angeordnet ist, daß die Haltemuffe mit der radialen Außenfläche der blockartigen Einsätze die blockartigen Einsätze und die Walzenkörper koaxial zum Schaftteil haltend in Eingriff stehend angeordnet ist, wird gewährleistet, daß der sich in dem Gehäuse befindliche Schaft nicht in einen, eine axiale Verschiebung des Schaftes behindernden Reibungseingriff mit der Gehäuseinnenwand gelangt und das auftretende Drehmoment gleichmäßig auf den Schaft verteilt bzw. durch die mit den parallelen Flächen in Eingriff gelangenden Walzen aufgenommen wird, so daß eine relative axiale Bewegung des Schaftes innerhalb des Gehäuses mit geringstem Reibungswiderstand gewährleistet ist, ebenso wie eine einwandfreie Rollbewegung, der das Drehmoment aufnehmenden Walzen, der erfindungsgemäße Halter durch eine hohe Betriebssicherheit und geringe Störanfälligkeit gekennzeichnet ist, da Verkantungen hervorgerufen durch die auftretenden Drehmomente beim Einsatz des Halters wirksam verhindert werden und die Möglichkeit einer relativen Bewegung zwischen Gehäuse und Schaft mit geringstem Reibungswiderstand geschaffen wird.

Des weiteren entfällt aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung die Notwendigkeit, die Nuten mit sehr hohen Paßgenauigkeiten zu erstellen, so daß auch unter diesem Gesichtspunkt der erfindungsgemäße Halter preiswert zu erstellen ist.

Sind die Wälzkörper zylindrische Rollen und sind in jeder der die zylindrischen Rollen aufnehmenden Nuten zwei im rechten Winkel zueinander angeordnete zylindrische Rollen vorgesehen, so wird dadurch gewährleistet, daß zum einen die gewünschte Funktion erfüllt wird, ohne daß eine Vielzahl von Rollen bzw. Wälzkörpern vonnöten ist und zum anderen, daß auch bei einem in Umfangsrichtung des Schaftes auftretenden Richtungswechsel des auf die Rollen einwirkenden Drehmomentes es nicht zu Verkantungen der Walzkörper kommt, sondern das auftretende Drehmoment jeweils durch eine in der Nut entsprechend angeordnete Rolle, das heißt, ihrer Lauffläche aufgenommen wird und so eine relative axiale Verschiebung zwischen Gehäuse und Schaft ermöglicht wird, ohne daß hohe Reibungswiderstände überwunden werden müßten.

Haben die blockartigen Einsätze eine Weite, die geringfügig kleiner ist als die Weite von Schlitzen, so hat dies zur Folge, daß die ordnungsgemäße Funktion bei blockartigen Einsätzen garantiert wird, ohne daß bei der Erstellung der Schlitze in dem Schaftteil des Gehäuses hohe Anforderungen an die Paßgenauigkeiten gestellt werden müßten, so daß der Halter hinsichtlich der Anordnung von blockartigen Einsätzen und Schlitzen erstellt werden kann, ohne daß dies zu erheblichen Verteuerungen in der Herstellung führt und gleichzeitig gewährleistet ist, daß das Drehmoment in der gewünschten Weise übertragen werden kann.

Ist der Durchmesser der zylindrischen Rollen gleich dem Abstand der jeweiligen sich gegenüberliegenden Flächen der Nute des Schaftteiles und des jeweiligen blockartigen Einsatzes und ist die Länge der zylindrischen Rollen etwas kleiner als der Abstand der jeweils sich gegenüberliegenden Flächen der Nute des Schaftteiles und des jeweiligen blockartigen Einsatzes, so wird dadurch sichergestellt, daß auch bei einer Richtungsänderung der in Umfangsrichtung des Schaftes auftretenden Kräfte bzw. Drehmomente ein relatives Verlagern des Schaftes in bezug auf das Gehäuse in Längsrichtung möglich ist, ohne daß die Kopfenden der zylindrischen Rollen dabei in reibenden Eingriff mit den Nuten gelangen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel erfindungsgemäßen Halters für einen Gewindebohrer schematisch dargestellt, und zwar zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Halters,

Fig. 2 einen Schnitt in vergrößertem Maßstab entlang der Linie 2-2 aus Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie 3-3 aus Fig. 2,

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie 4-4 aus Fig. 2 und

Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie 5 aus Fig. 2.

Wie in Fig. 1 gezeigt, enthält der dargestellte Halter (1) ein Gehäuse (2), das an einem Ende einen Schaft (3) aufweist, der z. B. auf einer Gewindespindel einer Werkzeugmaschine montiert wird und der an seinem anderen Ende eine Buchse (4) aufweist, die axial gleitend den Schaft (5) eines Werkzeughalters (6) aufnimmt, der z. B. mit Längenausgleich versehen sein kann und der eine Spannhülse (7) oder dergleichen aufweist, um den Schaft eines Gewindebohrers oder eines ähnlichen Werkzeuges koaxial zum Schaft (5) zu erfassen. Die Bohrungsdurchmesser des Schaftes (5) und der Buchse (4) sind mit engen Toleranzen versehen, so daß z. B. der maximale Unterschied zwischen den jeweiligen Durchmessern 0,0508 mm (0,002 Zoll) und der minimale Unterschied 0,0254 mm (0,001 Zoll) beträgt.

Um eine axial elastische Federverbindung zwischen dem Werkzeughalter (6) und dem Gehäuse (2) zu gewährleisten, weist der Schaft (5) einen abgestuften Ansatz (8) auf, der sich zwischen einer Muffe (9) erstreckt, die im Gehäuse (2) durch Einstellschrauben (10) befestigt ist und welche einen Flansch (11) bildet, der in eine Scheibe (12) eingreift wobei die Scheibe (12) in eine Schulter (14) des Ansatzes (8) eingreift. Die durch einen federnden Ring (16) am dünnen Ende des Ansatzes (8) gehaltene Scheibe (15) steht mit einer Schulter (17) im Gehäuse (2) in Eingriff. Eine Schraubenfeder (18) ist zwischen den Scheiben (12 und 15) zusammengedrückt und koaxial innerhalb der Schraubenfeder (18) ist eine zweite Schraubenfeder (19) zwischen der Scheibe (15) und einer Schulter (20) des Ansatzes (8) zusammengedrückt. Selbstverständlich wird, wenn der Schaft (5) axial nach rechts mit Bezug auf das Gehäuse (2) bewegt wird, nur die Feder (18) zusammengedrückt, um elastisch einer solchen axialen Bewegung entgegenzuwirken, und wenn der Schaft (5) axial nach links mit Bezug auf das Gehäuse (2) bewegt wird, so werden beide Federn (18) und (19) zusammengedrückt, um elastisch einer axialen Bewegung durch Bewegung der Scheibe (12) und der Schulter (20) gegen die Scheibe (15) entgegenzuwirken, wobei die letztgenannte Scheibe durch ihren Eingriff mit der Schulter (17) im Gehäuse (2) gegen Bewegung gesichert ist.

Um den Schaft (5) drehfest mit Bezug auf die Buchse (4) bzw. dem rohrförmigen Ende (4) festzulegen, ist der Schaft (5) mit drei im gleichen Abstand von 90 Grad angeordneten V-förmigen Nuten (21) versehen, die sich axial von dem Schaft (5) erstrecken. Die Buchse (4) weist drei sich axial erstreckende Radialschlitze (22) auf, in die Antriebsblöcke (23) mit leichtem Umfangsspiel eingepaßt sind, wobei hier der Antriebsblock (23) mit einer inneren V-förmigen 90 Grad-Nut (24) versehen ist, wobei die V-förmigen Nute (24) der Antriebsblöcke (23) mit den jeweiligen V-förmigen Nuten (21) des Schaftes (5) Öffnungen mit rechteckigem Querschnitt bilden und damit zwei Paar rechtwinklig verbundene parallele Flächen bilden. Die Vertikalen der Nuten (21 und 24) liegen in radialen Ebenen die durch die Achse von Schaft (5) verlaufen. In jeder dieser Öffnungen mit rechteckigem Querschnitt ist ein Paar von rechtwinklig verbundenen zylindrischen Rollen (25 - 26) angeordnet, deren Endflächen in leichtem Abstand von den benachbarten Flächen der Nuten (21 und 24) angeordnet sind und deren zylindrische Flächen in rollenden Eingriff mit dem jeweiligen Paar paralleler Flächen dieser rechteckigen Öffnung stehen.

Wenn während des Gewindebohrvorgangs das Drehmoment in der, in Fig. 3 durch einen Pfeil angegebenen Richtung verläuft, so stehen die Rollen (25) zwischen einem Paar paralleler Flächen der Schaftnute (21) und der Nute (24) der Antriebsböcke (23) im Eingriff und die relative axiale Bewegung des Werkzeughalters (6) und des Gehäuses (2) gegen die Feder (18) bewirkt ein Rollen der Rollen (25) entlang den Nuten (21 und 24) mit minimalem Reibwiderstand. Wenn z. B. beim Ausschrauben aus dem Werkstück das Drehmoment, wie durch den Pfeil in Fig. 4 gezeigt, in entgegengesetzter Richtung verläuft, so stehen die zylindrischen Flächen der anderen Rollen in rollendem Eingriff mit dem anderen Paar paralleler Flächen der Nuten (21 und 24) des Schaftes (5) und des Antriebsblocks (23), wie in Fig. 4 gezeigt und gewährleisten so eine axiale Bewegung mit geringem Widerstand des Werkzeughalters (6) mit Bezug auf Gehäuse (2). Nachdem die in Fig. 2 angezeigte Stellung erreicht ist, wird eine weitere axiale Bewegung durch Zusammendrücken der Federn (18 und 19) elastisch verhindert.

Um den Schaft (5) gegen eine, einen reibenden Kontakt mit der Bohrung der Buchse (4) verursachende seitliche Bewegung zu sichern, enthält die Buchse (4) eine die Antriebsblöcke (23) haltende Haltemuffe (27) (gehalten durch einen Schnappring 28), die mit einigen tausendstel Spiel um die Buchse (4) angeordnet ist und die in die radialen Außenflächen der Antriebsblöcke (23) eingreift, um die Antriebsblöcke (23), die Keile (25 und 26) und den Schaft (5) in koaxialer Verbindung zu halten, damit das Drehmoment, trotz Fehlern in Winkel-Minutengröße im Abstand zwischen den Nuten (21) und den Schlitzen (22), gleichmäßig verteilt wird.

Wie bereits oben gesagt, weisen die Antriebsblöcke (23) ein geringes Umfangsspiel zu den jeweiligen Buchsenschlitzen (22) auf, und z. B. können die Antriebsblöcke (23) und die Weiten der Schlitze (22) so toleriert sein, daß der Mindestabstand 0,1016 mm (0,004 Zoll) und der Höchstabstand 0,254 mm (0,010 Zoll) beträgt.

Wie beim Stand der Technik bekannt, ist der Vorschub der Gewindespindel, an der der Schaft (3) des Gehäuses befestigt ist, im allgemeinen kleiner als die Gewindesteigung des Bohrers T und daher wird, wenn der Bohrer T ein Gewinde in ein Werkstück schneidet, sich der Werkzeughalter (6) nach rechts mit Bezug auf das Gehäuse (2) bewegen, wie in Fig. 1 und 2 dargestellt, um die äußere Feder 18 zusammenzudrücken, während das Drehmoment durch die Rollen (25) übertragen wird, die in rollendem Eingriff mit einem Paar der Flächen der Nuten (21 und 24) des Schaftes (5) und des Antriebsblocks (23) stehen. Wenn jedoch das Werkzeug T aus dem Werkstück herausgeschraubt wird, so zieht sich der Werkzeughalter (6) schneller zurück, als das Gehäuse (2) und daher werden, nachdem der Werkzeughalter (6) und das Gehäuse (2) die in Fig. 2 gezeigte Stellung erreicht haben, beide Federn (18 und 19) zusammengedrückt, um elastisch einer relativen axialen Bewegung in dieser Richtung entgegenzuwirken, während das Drehmoment von den Rollen (26) aufgenommen wird, die in rollendem Eingriff mit dem anderen Paar paralleler Flächen der Nuten (21 und 24) des Schaftes (5) und des Antriebsblockes (23) stehen.

Aufgrund der linearen Berührung der Rollen (25 - 26) mit den Nuten (21 und 24) ist der hier beschriebene Werkzeughalter (1) in der Lage, unter hohen Drehbelastungen und vorbestimmten axialen Kräften, die von den Federn (18 und 19) bestimmt werden, zu arbeiten.

Claims (4)

1. Halter für einen Gewindebohrer, mit einem drehantreibbaren Gehäuse, das ein rohrförmiges Ende aufweist, in welches ein Werkzeughalter mit einem Schaftteil koaxial eingreift, wobei Gehäuse und Halter durch mehrere in gleichem Winkelabstand zueinander angeordnete, axial verlaufende und Wälzkörper zwischen sich aufnehmende V-förmige Nuten drehfest aber axial verschiebbar miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß in dem rohrförmigen Ende (4) des Gehäuses (2) mindestens drei axial verlaufende Schlitze (22) vorgesehen sind, in die blockartige Einsätze (23) eingesetzt sind, welche an ihren radialen Innenflächen die axial verlaufenden, mit V-förmigem Querschnitt versehenen Nuten (24) aufweisen, daß der im Bereich des rohrförmigen Endes (4) befindliche Schaftteil (5) an seiner radialen Außenfläche die entsprechenden axial verlaufenden mit V-förmigem Querschnitt versehenen Nuten (21) aufweist, daß die V-förmigen Nuten (24) zwei Paare rechtwinklig zueinander angeordnete parallele Flächen mit den jeweiligen V-förmigen Nuten (21) angeordnet im Schaftteil (5) bilden, wobei die durch die sich berührenden Schenkel der entsprechenden V-förmigen Nuten (21, 24) gebildeten Eckpunkte der einander gegenüberliegend angeordneten Nuten (21, 24) auf einer gemeinsam radial verlaufenden, die Mittellinie des Schaftteiles (5) schneidenden vertikalen Ebene in unterschiedlichem Abstand zur Mittellinie angeordnet sind, daß in jeder der die Wälzkörper (25, 26) aufnehmenden Nuten (21, 24) wenigstens zwei Wälzkörper (25, 26) angeordnet sind, wobei die Laufflächen der beiden Wälzkörper (25, 26) mit jeweils einem unterschiedlichen Paar der sich parallel gegenüberliegend angeordneten Flächen der sie aufnehmenden Nuten (21, 24) in Kontakt stehend angeordnet sind, daß eine Haltemuffe (27) mit einer Spielpassung um das rohrförmige Ende (4) des Gehäuses (2) angeordnet ist, und daß die Haltemuffe (27) mit der radialen Außenfläche der blockartigen Einsätze (23) die blockartigen Einsätze (23) und die Wälzkörper (25, 26) koaxial zum Schaftteil (5) haltend in Eingriff steht.

2. Halter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzkörper zylindrische Rollen (25, 26) sind, daß in jeder der die zylindrischen Rollen (25, 26) aufnehmenden Nuten (21, 24) zwei im rechten Winkel zueinander angeordnete zylindrische Rollen (25, 26) vorgesehen sind.

3. Halter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die blockartigen Einsätze (23) eine Weite haben, die geringfügig klei­ ner ist, als die Weite der Schlitze (22).

4. Halter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der zylindrischen Rollen (25, 26) gleich dem Abstand der jeweiligen sich gegenüberliegenden Flächen der Nuten (21, 24) des Schaftteiles (5) und des jeweiligen blockartigen Einsatzes (23) ist und die Länge der zylindrischen Rollen (25, 26) etwas kleiner ist, als der Abstand der jeweiligen sich gegenüberliegenden Flächen der Nuten (21, 24) des Schaftteiles (5) und des jeweiligen blockartigen Einsatzes (23).