DE3234238A1

DE3234238A1 - Aufbohrer mit wendeplatte

Info

Publication number: DE3234238A1
Application number: DE19823234238
Authority: DE
Inventors: Georg Dipl.-Ing. 7410 Reutlingen Striegl
Original assignee: August Beck GmbH and Co KG
Current assignee: August Beck GmbH and Co KG
Priority date: 1982-09-15
Filing date: 1982-09-15
Publication date: 1984-03-15
Also published as: US4606680A; SE8304764D0; SE8304764L; GB8323209D0; JPS5973214A; GB2128117A; GB2128117B

Description

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PATENTANWALT DIPL.- ING. ULRICH KINKELIN 7032 Sindelfingen -Auf dem Goldberg-Weimarer Str. 32/34-Telefon 07031/86501

Telex 7265509 rose d

14. September 1982

Firma August Beck^ Ebinger Straße 115, 7472 Winterlingen AUFBOHRER MIT WENDEPLATTEN

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Wenn man kreiszylindrische Bohrungen der Güte IT 7 bis8 erhalten will, dann bohrt man das Loch zunächst mit Untermaß durch einen Spiralbohrer. Dann bohrt man dieses Loch mit einem Aufbohrer auf und am Schluß reibt man das Loch mit einer Reibahle sowohl auf den gewünschten Durchmesser als auch auf die gewünschte Güte.

Dies ergibt von der Zeit her, von der Anzahl der Werkzeuge her, von der Steuerung der Werkzeugmaschine her, von dem Preis/Qualitätsverhältnis her und von der Fehlermöglichkeit her einen sehr hohenAufwand bzw. eine hohe Anzahl von weiteren, auf der Hand liegenden Nachteilen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Werkzeug anzugeben, mit dem man sowohl Passungen der Qualität IT 7 bis IT 8 erzielen kann, mit dem ■ das Reiben übersprungen werden kann , mit dem man in einem für Präzisionswerkzeuge weiten Bereich den Durchmesser

stufenlos verstellen kann, das wesentlich höhere Standzeiten als bekannte Reibahlen und Aufbohrer hat und mit dem man hohe Schnitt- und Vorschubgeschwindigkeiten fahren kann, das minimale Rundheits- und Zylindrizitätsabweichungen bei den Bohrungen ergibt und das gegenüber Aufbohrem zumindest eine erheblich verbesserte Oberflächengüte ergibt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die aus dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs ersichtlichen Merkmale gelöst.

Ein solches Werkzeug kann horizontal, vertikal, stehend oder rotierend eingesetzt werden. Es eignet sich sowohl zur Bearbeitung von nur vorgegossenen als auch nur vorgestanzten Bohrungen. Insbesondere eignet es sich zur Herstellung von Durchgangsbohrungen .Dabei bleibt die Qualität am Durchgangsbohrungseintritt und am Durchgangsbohrungsaustritt konstant. Es eignet sich für den NC-Betrieb. Kühlmittelbohrungen bereiten kein Problem. Das Bohrungsaufmaß umspannt den weiten Bereich von 0,5 bis 1,5 mm . Man erreicht etwa 10- bis 20-fach größere Schnittgeschwindigkeiten als beim Reiben. Das Werkzeug arbeitet auch bei Bohrtiefen für Standardabrnessungen von 6 X Durchmesser noch ausgezeichnet. Wie die hohe Passungsqualität indirekt anzeigt, ist auch die Standzeit sehr hoch, da das Werkzeug ruhig läuft. Gegenüber den bekannten Reibahlen ist es ganz wesentlich einfacher, von einem (zu) großen Durchmesser auf einen kleineren Durchmesser zurückzustellen. Als Wendeplatten kann man übliche, auf dem Markt erhältliche Wendeplatten verwenden, die zwar wohl geschliffen sind, aber keinen Sonderanschliff benötigen. Die Schnitt-

und Vorschubgeschwindigkeiten sind genau gleich wie bei den üblichen Vollbohrem.

Durch die Merkmale des Anspruchs 2 erreicht man, daß einerseits der Längsschlitz
keine Kerbwirkung ausübt und man andererseits durch verhältnismäßig kleine zweite Schrauben die Schafthälften genügend weit gegeneinander verspannen kann.

Durch die Merkmale des Anspruchs 3 erreicht man, daß der Spanraum einerseits
genügend groß ist, andererseits die die Wendeplatten tragende Teilschäfte genügend massiv bleiben und zum dritten die nicht die Wendeplatten tragenden Teilschäfte
genügend dünn sind.

Eine Bemessung gemäß dem Anspruch 4 führt sowohl zu praxisfähigen als auch in der Spanne ausreichenden Abmessungen.

Durch die Merkmale des Anspruchs 5 erreicht man zusammen mit der Schraubensteigung eine genügend feinfühlige Anpassung und schafft auch solche Kegel-Reibungs flächen, die auftretende Schwingungen sehr gut zu dämpfen vermögen.

Durch die Merkmale des Anspruchs 6 erreicht man, daß symmetrische Spannverhäli*- nisse vorhanden sind . Die Merkmale erleichtern auch die Herstellung und der
zum Anziehen notwendige Schlüssel muß immer nur von der gleichen Richtung her
angesetzt werden.

Durch die Merkmale des Anspruch 7 sitzt der Kopf wegen der Gestaltung des Span-

raums an einem Teil, dessen Querschnitt zum Stirn be reich hin abnimmt, so daß die Dämpfung von Schwingungen durch Reibung günstig erfolgen kann.

Durch die Merkmale des Anspruchs 8 erzielt man eine hohe Klemmkraft im Hinblick auf den kegeligen Kopf der ersten Schraube, die Ja an der Kegelbohrung anliegt.

Durch die Merkmale des Anspruchs 9 beruhigt man das Werkzeug weiterhin.

Durch die Merkmale des Anspruchs 10 werden radiale Drangkräfte völlig kompensiert.

Im Hinblick auf Schlankheitsgrade, Schwächungen und Schwingfähigkeiten im Schaft, Reibungsdämpfungen an den diversen Schrauben köpfen bzw. deren Gegenflächen usw. eignet sich die Vorrichtung insbesondere für solche Durchmesserbereiche.

Merkmale gemäß dem Anspruch 12 gestatten es besonders gut, die Aufbohreigenschaften mit den Passungsqualitätseigenschaften zu verbinden.

Eine weitere Verbesserung in dieser Richtung erzielt mandurch die Merkmale des Anspruchs 13, wobei mit einer Beschichtung aus einem Verbund von Titankarbid

und Titannitrid beschichtet wird.

Im übrigen können die Wendeplatten auch P-Qualität oder K-Qualität haben. Sie können normalen Spanwinkel oder aber auch einen 0 Grad-Spanwinkel haben.

Durch die Merkmale des Anspruchs 14 erreicht man eine günstige Aufteilung der

Querschnitte im Hinblick auf Schnittkräfte, Dämpfung von Schwingungen, Anbringbarkeit von Schrauben und Schraubenkopfsitzen und Insgesamtsteifigkeit.

Durch die Merkmale des Anspruchs 15 erreicht man, daß auch mit kleinen Schrauben hohe Klemmkräfte erzielbar sind.

Durch die Merkmale des Anspruchs 16 verlegt man die Kegelbohrung und damit auch den Kopf der ersten Schraube schützend nach innen.

Die Erfindung wird nunmehr anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des Werkzeugs, Fig. 2 die Seitenansicht eines Werkzeugs im Maßstab 1:1, Fig. 3 die Ansicht gemäß dem Pfeil Avon Fig. 1 , ebenfalls im Maßstab 1:1, Fig. 4a eine Stirnansicht gemäß dem Pfeil B in Fig. 2 ,

Fig. 4b

Fig. 5a

+ im Maßstab 1 : 10 den in Fig. 2 rechten Bereich, abgebrochen.

Fig. 5b

Ein Aufbohrer 11 hat einen Einspannbereich 12. Oberhalb des darauf folgenden Ringflansches 13 ist eine Kühlmittelbohrung 14 vorgesehen. Diese mündet in eine Zentralbohrung 16, die koaxial zur geometrischen Längsachse 17 ist. Die Zentral bohrung 16 ist nach links in üblicher, nicht dargestellter Weise verschlossen. Nach rechts erstreckt sie sich bis etwa in die halbe Länge eines Schafts 18, der koaxial zur Längsachse 17 ist und von ihrem rechten Ende aus verzweigt sich die Zentral bohrung 16

in zwei divergierende Verteilungsbohrungen 19, 21. Von der Stirnseite her ist in den Schaft 18 ein radialer Längsschlitz 22 eingeschnitten, der etwa 20mal schmäler als der Durchmesser des Schafts 18 ist. Er verläuft vollkommen axial und mündet innen in einer radialen , vergleichsweise großen Querbohrung 23. Koaxial zur geometrischen Längsachse 17 ist von der Stirnseite her eine Durchgangsbohrung eingearbeitet, die einen größeren Durchmesser hat als der Längsschlitz 22 breit ist, aber einen kleineren Durchmesser als die Querbohrung 23 hat. Weiter innerhalb von der Querbohrung 23 geht die Durchgangsbohrung 24 in eine Gewinde-Sacklochbohrung 26 über, die ebenfalls koaxial zur geometrischen Längsachse 17 ist und sich ein kurzes Stück in den Schaft 18 hinein erstreckt.

An ihrem äußeren Ende geht die Durchgangsbohrung 24 , die {a wegen des sie schneidenden Längsschlitzes 22 nicht vollflächig ist, in eine Kegelbohrung 27 über, die sich nach außen zu im Verhältnis 1 : 10 erweitert und bereits bei 28 relativ weit innen beginnt.

Eine erste Schraube 29 hat einen so langen Gewindeschaft 31, daß er in der Durchgangsbohrung 24 berührungslos liegend genügend weit in die Gewinde-Sacklochbohrung 26 eingeschraubt werden kann.Der Gewindeschaft 31 durchquert dabei berührungslos die Querbohrung 23. An seinem äußeren Ende hat der Gewindeschaft 31 einen Schraubenkopf 32, dessen Umfangsfläche 33 sich nach außen zu kreiskegelförmig im Verhältnis 1 : 10 verdickt und in der Kegelbohrung 27 anliegt. Der Schraubenkopf 32 hat einen Innenmehrkant 34.

Einander diametral gegenüber liegend sind im Endbereich des Schafts 18 Spanräume 36,

12247 λλ

37 vorgesehen. Es mündet die Vertei lungs boh rung 19 in den Spanraum 36 und die Verteilungsbohrung 21 in den Spanraum 37. Der Spanraum 36 wird von einer ersten , gekrümmten Fläche 38 und von einer zwei ten ,ebenen Fläche 39 begrenzt. Die Fläche 38 läuft bei 41 unter etwa 45 auf die Querbohrung 23 zu, nimmt stetig an Steigung zu, schneidet die Verteilungsbohrung 19 und verläuft im oberen Endbereich 42 parallel zum Längsschlitz 22. Es bleibt jedoch ein genügender Abstand auch an der engsten Stelle 43, so daß dort genügend Material vorhanden ist, ohne daß man dort befürchten muß, daß die Kegelbohrung 27 beim Anziehender ersten Schraube 29 ausweicht.

Wurde durch den Längsschlitz 22 jeweils eine Schafthälfte 44 und 46 geschaffen, so wird durch die gekrümmte Fläche 38 ein Teilschaft 47 geschaffen, der zur Stirnseite hin dünner wird und mit einer Stirnfläche 48 endet, die senkrecht zum Längsschlitz steht und die am besten aus Fig. 4a , 4b ersichtliche Gestalt hat. Wie Fig. 5a, 5b zeigt, trägt auch die Querbohrung 23 dazu bei, den Teilschaft 47 wegen der Strecke 49 kleinster Materialstärke in einem gewünschten, aber nicht zu starken Maß zu schwächen.

Die ebene Fläche 39 stößt in einem Eck 51 , das besonders gut in Fig. 5a, 5b zu sehen ist, auf die gekrümmte Fläche 38. Die ebene Fläche 39 liegt parallel zu einer Durchmesserebene 52 , die durch die geometrische Längsachse 17 geht, jedoch in Schnittrichtung gesehen vor dieser Durchmesserebene 52. Zusammen mit dem Längsschlitz 22 wird somit ein zweiter Teilschaft 53 definiert, der gemäß Fig. 4a, 4b einen wesentlich größeren Querschnitt als der Teilschaft 47 hat. Die Stirnfläche 48

des Teilschafts 47 erstreckt sich gemäß Fig. 4a, 4b in Form einer Dreiecksfläche 54 vom Eck 51 aus nach rechts bis zum Punkt 56, wo die Spitee der Dreiecksfläche 54 sowohl die Umfangsfläche des Schafts 18 als auch die Außenkante des Längsschlitzes 22 trifft. Abgesehen von dieser Dreiecksfläche 48 ragt der Teilschaft 53 höher als der Teilschaft 47 in Form eines niederen Vorsprungs 57. Der Vorsprung 57 endet stirnseitig mit einer kleineren Außenfläche 58, die nach außen hin abfällt und nach einem First 59 mit einer Innenfläche 61 zur Dreiecksfläche 54 hin abfällt. Das innere Ende der Innenfläche 61 geht dann in eine achsparallele, zur Dreiecksfläche 54 senkrechte Wand 62 über, die am Eck 81 relativ hoch ist und zum Punkt 56 hin fällt.

In die ebene Fläche 39ist auf der Höhe dieses Vorsprungs 57 und seitlich neben der Kegelbohrung 27 ein Aufnahmeraum 63 für eine Wendeplatte 64 eingearbeitet, die drei Eckbereiche hat, von denen der äußere Eckbereich 66 in äußerer, aktiver Stellung ist, Alle Eckbereiche 66 haben die aus Fig. 5a, 5b ersichtliche Rundung Mit dieser ragt die Wendeplatte 64 wenig über den Umfang des Schafts 18 hinaus. Wie aus Fig. 5a, 5b hervorgeht, überragen die nicht aktiven froniseitigen Schneiden der Wendeplalte 64 die Außenfläche 58 und die Innenfläche 61. Die Wendeplatte 64 liegt mit ihrer Symmetrielinie parallel zur Längsachse 17. Die Wendeplatte 64 selbst hat die ersichtliche Dreiseiten-Symmetrie, so daß Jeder der drei Eckbereiche 66 in genau dergleichen Wirkung und geometrischen Lage verwendet werden kann. Die Wendeplatte 64 ist durch eine lediglich angedeutete Schraube 68 vor dem zweiten Teilschaft 53 geschraubt.

In exakt analoger Weise ist ein dritter Teilschaft 69 entsprechend dem Teilschaft 47

und ein vierter Teilschaft 71 entsprechend dem zweiten Teilschaft 53 vorgesehen.

Oben und außen gemäß Fig. 5a und 5b auf der Höhe der Kegel bohrung 27 ist im Teilschaft 47 von der gekrümmten Fläche 38 her ein Senkkopfsitz 73 eingearbeitet, der nach einer Stufe 74 in eine sich bis zum Längsschlitz 22 erstreckende kreiszylindrische Durchgangsbohrung 76 fortsetzt. Sowohl der Senkkopfsitz als auch die Stufe als auch die Durchgangsbohrung 76 liegen koaxial zu einer geometrischen Längsachse 78, die gemäß Fig. 4a, 4b unter einem Winkel von 75 zur Durchmesserebene 52 liegt. Unter diesem Winkel liegt ]a auch der Längsschlitz 22. Koaxial zur Längsachse 78 ist in den vierten Teilschaft 71 ein Gewindesackloch 79 eingebohrt.

Eine Schraube 81 sitzt mit ihrem kegeligen Kopf 82 in dem Senkkopfsitz 73, durchquert mit ihrem Schaft berührungslos die Durchgangs bohrung 76 und den Längsschlitz und ist mit ihrem Gewindeschaft 83 in das Gewindesackloch 79 eingeschraubt.

Unter gleichen Voraussetzungen ist eine zweite Schraube 84 vorgesehen. Da hier die Verhältnisse zur geometrischen Längsachse 17 symmetrisch gleich sind, brauchen sie nicht mehr so genau beschrieben zu werden.

Beim Einstellen des Aufbohrers 11 sind zunächst die Schrauben 81 und 84 locker, und auch dieSchraube 29 sei nicht eingeschraubt. Wenn man nun auf einen Plus-Durchmesser kommen will, wie z. B. +0,1 mm, dann schraubt man die Schraube 29 hinein, bis ein Meßgerät ein wenig mehr als 0,1 mm zeigt. Daraufhin zieht man

die Schrauben 81 und 84 an, die dieses Maß wieder sehr feinfühlig reduzieren. Dies kommt davon her, daß der Schraubenkopf 32 die eine Schafthälfte 44
gegenüber der anderen Schafthälfte 46 spreizt und den Durchmesser vergrößert.

Die Schraube 81 zieht jedoch den Teilschaft 71 wieder etwas zum Teilschaft 74, wobei freilich der Teilschaft 74 wegen seines kleineren Querschnitts mehr ausgelenkt wird,und dabei wird die Rundung 67 der Wendeplatte 72 wieder auf einen etwas, kleineren Durchmesser gebracht.

Gleiches gilt auch hinsichtlich einer Betätigung der Schraube 84 in bezug auf
die Wendeplatte 64.

Will man auf - 0,1 mm Durchmesser kommen, dann miß man den Schraubenkopf herausschrauben und dann die Schrauben 81, 84 anziehen.

Leerseite

Claims

PATENTANWALT DIPL.- IN G . - IJ L-R ϊ C H-- ~ KM-N Kti/I*l·- Sindelfingen -Auf dem Goldberg-Weimarer Str. 32/34-Telefon 07031/80501

Telex 7265509 rose d

14. September 1982 12 247 Patentansprüche:

Vorrichtung zum Aufbohren von Bohrungen,

mit einer geometrischen Längsachse,

mit einem Einspannbereich,

mit einem Schaft,

mit zwei Wendeplatten, die im Stirnbereich des Schafts befestigt sind, Schneidkanten aufweisen und in einander gegenüberliegender Lage am Schaft angeschraubt sind,

mit je einem Spanraum vor jeder Wendeplatte, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) Im Schaft ist radial zur geometrischen Längsachse ein Längsschlitz vorgesehen , der zum Stirnbereich hin randoffen ist und dessen Grund soweit zum Einspannbereich hin reicht, daß die so gebildeten Schafthälften an ihrem Stirnbereich in einem für eine Durchmesser-Feineinstellung ausreichenden Maß vorbiegbar sind.

b) Jenseits des Grunds des Längsschlitzes ist im Schaft koaxial zur Längsachse eine Gewindebohrung vorgesehen.

c) Es ist eine Schraube vorgesehen, deren Schraubenschaft teilweise in die Gewinde bohrung eingeschraubt ist, im nicht eingeschraubten Bereich in einer koaxialen Rest-Bohrung liegt, die im inneren Bereich

des Längsschlitzes liegt und die vom Längsschlitz geschnitten wird, sowie welche Schraube einen Kopf mit zum Schraubenschaft hin schwach kegelige Umfangsfläche koaxial zur Längsachse hat, welcher Umfangsfläche eine komplementäre Kegelbohrung am äußeren Ende der Rest-Bohrung entspricht, in welche Kegelbohrung der Kopf zur Durchmesser-Erweiterung hineinschraubbar ist, unter Spreizung des Längsschlitzes.

d) Quer zum Längsschlitz und diesen durchquerend ist je eine zweite Schraube jeweils beiderseits der geometrischen Längsachse vorgesehen, mit der bei ihrem Anziehen der Längsschlitz verengbar ist.

e) Beide Wendeplatten liegen rotatorisch gesehen deckungsgleich außen / und auch ihr Aufbohr-Schneidenbereich liegt auf gleichem Außenmaß.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Grund des Längsschlitzes eine radiale Querbohrung vorgesehen ist, deren Durchmesser mehrmals größer als die Breite des Längsschlitzes ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Längsschlitz zur Ebene der Wendeplatten zwischen 90 und 50 , vorzugsweise bei 75 liegt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das für die Feineinstellung ausreichende Maß bei - 0, 15 bis - 0,5 mm, vorzugsweise bei - 0,1 mm liegt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer M 4 X 0,5 mm-Schraube der Kopf 1 : 10 kegelig ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Schrauben rotatorisch gesehen in der gleichen Richtung liegen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sitz des Kopfs der zweiten Schrauben vom Spanraum ausgeht.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Schrauben außerhalb des halben Durchmessers des Schafts liegen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aktive Wendeplattenebene rotatorisch gesehen vor der hierzu parallelen Ebene liegen, die durch die geometrische Längsachse geht.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß beide Wendeplatten um das gleiche Maß vor dieser Ebene liegen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenmaß bei 19 bis 30 mm liegt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendeplatten Dreieckplatten sind und daß ihr Schneidenbereich der jeweils äußere Eckbereich is .

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13. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendeplatten beschichtet sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei den Schaft" hälften der die Wendeplatten tragende, in Schnittrichtung hinter und gleichauf mit den Wendeplatten liegende erste Teilschaft einen wesentlich größeren Querschnitt hat als der zwischen Spanraum und Längsschlitz liegende zweite Teilschaft.

15. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweitenSchrauben wesentlich näher an der Stirnseite als am Grund des Längsschlitzes angeordnet sind.

16. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß derjenige Bereich der Stirnfläche, der an den Längsschlitz angrenzt, gegenüber den Wendeplatten zurückversetzt ist.