DE3532539A1 - Werkzeug fuer eine vorrichtung zur bearbeitung von werkstuecken, die wenigstens eine bohrung aufweisen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug für eine Vorrichtung zur Bearbeitung von Werkstücken, die wenigstens eine Bohrung aufweisen, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei der Bearbeitung von Werkstücken in sogenannten Be­ arbeitungszentren kommt es immer wieder vor, daß am Werk­ stück Flächen mit einem Paßdurchmesser bearbeitet werden müssen, die hochgenau koaxial zu einer bereits vorhandenen Bohrung des Werkstückes liegen müssen. Diese Bezugsboh­ rungen wurden zuvor z.B. von der Rückseite des Werkstückes aus oder gar in einer anderen Aufspannung bearbeitet. Die nunmehr anzubringenden, koaxial zu diesen Bohrungen liegenden Flächen müssen nun mit einem anderen Werkzeug in einer anderen Rundtischstellung und/oder eventuell in einer anderen Aufspannung hergestellt werden. Dabei tritt das Problem auf, daß durch Positionierungenauig­ keiten des Maschinenschlittens bzw. des Querschlittens des Bearbeitungszentrums, durch Schwenkfehler des Rund­ tisches, durch den Wärmegang der Maschine oder durch Auf­ spannungenauigkeiten Lagefehler zwischen der Maschinen­ spindelachse und der Achse der Bezugsbohrung entstehen. In einem solchen Fall ist es notwendig, einen Meßtaster in die Spanneinrichtung, die beim Bearbeitungs­ zentrum eine Arbeitsspindel ist, einzuwechseln und die schon bearbeitete Werkstückbohrung auszutasten. Die Meß­ ergebnisse werden dann in der Maschinensteuerung verarbei­ tet und die Arbeitsspindel in bezug auf die Bezugsbohrung entsprechend eingestellt. Dieser Arbeitsvorgang ist zeitaufwendig, be­ nötigt einen teuren Meßtaster sowie eine komplizierte Maschinensteuerung. Darüber hinaus ist die Messung und Steuerung mit dem Meßtaster noch verhältnismäßig ungenau und dann nicht geeignet, wenn an die Koaxialität der her­ zustellenden Fläche hohe Anforderungen gestellt werden.

Es sind auch schon Innenrohrspannungen in Verbindung mit einer Innenrohrzentrierung bekannt (DE-OS 24 54 739), um ein Werkzeug gegenüber dem zu bearbeitenden Werkstück zu zentrieren. Dieses bekannte Werkzeug hat eine in das Rohr einzusetzende Spannscheibe, die eine spiralförmig ver­ laufende Fläche aufweist, an der als Bolzen ausgebildete Spannteile anliegen. Durch Drehen der Spannscheibe werden die Spannteile radial nach außen verschoben und gegen die Innenwandung des Rohres gelegt und verspannt. Diese Zen­ triereinrichtung ist ebenfalls aufwendig im Aufbau und kann in der Spanneinrichtung, das heißt in der Arbeitsspindel, des Bearbeitungszentrums nicht eingespannt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsge­ mäße Werkzeug so auszubilden, daß innerhalb kurzer Zeit unter Verzicht auf eine komplizierte Maschinensteue­ rung und eine konstruktiv aufwendige Meßeinrichtung eine hochgenaue koaxiale Bearbeitung zur Bezugsbohrung des Werk­ stückes durchgeführt werden kann.

Diese Aufgabe wird beim gattungsgemäßen Werkzeug erfin­ dungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des An­ spruches 1 gelöst.

Das erfindungsgemäße Werkzeug wird mit seinem Zentrierteil in die schon bearbeitete Bohrung des Werkstückes einge­ führt. Anschließend wird durch Druckbeaufschlagung der Spannteil quer zur Achse des Werkzeuges verstellt und an der Wandung der Bohrung verspannt. Auf diese Weise wird das Werkzeug in der Bohrung des Werkstückes zentriert. Ein gesondertes Meßinstrument zur Ausrichtung des Werkzeuges gegenüber der Bohrung ist somit nicht notwendig. Zum Ver­ stellen des Spannteiles wird das ohnehin vorhandene Kühl­ mittel verwendet, mit dem sonst das Werkzeug bei der Bearbeitung gekühlt wird. Als Energiequelle für die Selbst­ zentrierung des erfindungsgemäßen Werkzeuges wird die bei Maschinen dieser Art üblicherweise vorhandene Kühlmit­ telversorgung herangezogen (DE-GM 84 30 433). Damit kann das Werkzeug innerhalb kürzester Zeit hochgenau in bezug auf die Werkstückbohrung ausgerichtet werden. Sofort nach dem Verspannen mittels des Spannteiles kann die Bearbei­ tung des Werkstückes durchgeführt werden.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den wei­ teren Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.

Die Erfindung wird anhand zweier in den Zeichnungen darge­ stellter Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Be­ arbeitungsmaschine, in der ein erfindungs­ gemäßes Werkzeug eingespannt werden kann,

Fig. 2 im Axialschnitt und in vergrößerter Dar­ stellung das erfindungsgemäße Werkzeug,

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 2,

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 2,

Fig. 5 in einer Darstellung entsprechend Fig. 2 eine zweite Ausführungsform eines er­ findungsgemäßen Werkzeuges.

Fig. 1 zeigt eine Bearbeitungsmaschine, ein sogenanntes Bearbeitungszentrum, in dem Werkstücke bearbeitet werden. Die Bearbeitungsmaschine hat ein Maschinenbett 1, auf dem ein Maschinenständer 2 in Richtung des Doppelpfeiles 3 verschiebbar ist. Am Maschinenbett 1 ist ein Antrieb 4 zum Verstellen des Maschinenständers 2 in Verschieberich­ tung 3 vorgesehen. Am Maschinenständer 2 ist ein Schlitten 5 senkrecht zur Verschieberichtung 3 in Richtung des Doppelpfeiles 6 verschiebbar. Zum Antrieb des Schlittens 5 ist auf dem Maschinenständer 2 ein Schlittenmotor 7 vor­ gesehen. Der Schlitten 5 trägt eine Arbeitsspindel 8, in die das jeweilige Werkzeug zur Bearbeitung der Werkstücke eingespannt ist. Die Werkzeuge 9 sitzen in einem Werkzeug- Magazin 10, das auf der gegenüberliegenden Seite des Schlittens 5 zusammen mit diesem verfahrbar vorgesehen ist. Aus dem Magazin 10 werden die jeweiligen Werkzeuge 9 mittels einer an sich bekannten Greifeinrichtung 11 (DE-PS 29 35 523) entnommen und in die Arbeitsspindel 8 eingesetzt. Zum Antrieb der Arbeitsspindel 8 dient ein Motor 12, der am Schlitten 5 vorgesehen ist.

Im Bereich vor dem Maschinenständer 2 befindet sich ein Quertisch 13, der senkrecht zur Zeichenebene verschiebbar ist. Auf dem Quertisch 13 ist ein Rundtisch 14 vorgesehen, der um eine vertikale Achse 15 drehbar ist. Auf dem Rund­ tisch 14 werden die zu bearbeitenden Werkstücke mit Paletten 16 a, 16 b festgespannt, die von einem Paletten­ wechsler 17 aus auf den Rundtisch 14 transportiert werden.

Das beschriebene Bearbeitungszentrum ist an sich bekannt. Es muß nicht notwendigerweise einen Palettenwechsler 17 aufweisen.

In den Fig. 2 bis 4 ist ein Werkzeug W dargestellt, das in die Arbeitsspindel 8 des Bearbeitungszentrums eingespannt werden kann. Die Arbeitsspindel 8 fährt nun durch Ver­ schieben des Schlittens 5 bzw. des Quertisches 13 in eine Position, die der Sollposition einer bereits fertig be­ arbeiteten Bohrung 18 eines Werkstückes 19 entsprechen sollte. Am Werkstück 19 muß nunmehr hochgenau koaxial zur Bohrung 18 eine Bearbeitung vorgenommen werden. Aus den eingangs geschilderten Gründen ist die mit der Maschine eingestellte Position des Werkzeuges W nicht die für die koaxiale Bearbeitung notwendige Position. Mit dem Werkzeug 19 ist es nun möglich, diese hochgenaue koaxiale Bearbeitung bei minimalem Kosten- und Zeitaufwand durch­ zuführen. Es wird dadurch erreicht, daß sich das Werkzeug W in der Bohrung 18 des Werkstückes 19 selbst zentriert, wo­ bei zu dieser Selbstzentrierung die im Bearbeitungszentrum schon vorhandene Kühlmittelversorgung für das Werkzeug herangezogen wird.

Das Werkzeug hat einen Adapter 20, mit dem es von einem Greifer der Greifeinrichtung 11 erfaßt und in einer Auf­ nahme der Arbeitsspindel 8 eingespannt werden kann. Über den Adapter 20 ist das Werkzeug drehfest mit der Arbeitsspindel 8 ver­ bunden. Der Adapter 20 hat einen radial nach außen gerich­ teten Flansch 21, auf dem eine Ringscheibe 22 sitzt. Sie dient als Käfig für über den Umfang verteilt angeordnete Wälzkörper 23, die als Kugeln ausgebildet sind und auf gehärteten Bolzen 24 aufliegen, die im Flansch 21 des Adapters 20 untergebracht sind. Die Ringscheibe 22 liegt mit ihrem radial inneren Rand am Adapter 20 an und hat geringen axialen Abstand vom Flansch 21 des Adapters 20. Die Ring­ scheibe 22 wird durch einen Deckel 25 axial gesichert. Er weist zur Auflage der Wälzkörper 23 ebenfalls über den Umfang verteilt angeordnete gehärtete Bolzen 26 auf. Der Deckel 25 ist mit einem radial nach außen gerichteten Flansch 27 einer Spindel 28 mit mehreren über den Umfang verteilt angeordneten Schrauben 29 verbunden. Mit ihnen wird der Deckel 25 fest in Richtung auf die Ringscheibe 22 gezogen, so daß die Bolzen 26 fest an den Wälzkörpern 23 der Ringscheibe anliegen. Der Deckel 25 umgibt den Adapter 20 mit geringem Radialspiel und weist auf seiner der Ringscheibe 22 zugewandten Seite eine Vertiefung 30 auf, in der eine Dichtung 31 untergebracht ist.

Der Spindelflansch 27 umgreift den Adapterflansch 21 über den gesamten Umfang mit geringem Radialspiel. Der Spindelflansch 27 und der Adapterflansch 21 haben kreisförmigen Umriß (Fig. 3). Zwi­ schen dem Adapter 20 und dem Spindelflansch 27 befindet sich ein Ausgleichsfutter 32, das radiale Versetzungen zwischen dem Adapter 20 und der Spindel 28 erlaubt. Solche Versetzungen können auftreten, wenn die Achse 43 des Adapters 20 nicht mit der Achse 43 der Bohrung 18 des zu bearbeitenden Werkstückes 19 fluchtet. Das Ausgleichsfutter 32 läßt dann Radialbewegungen zwischen dem Adapter 20 und der Spindel 28 zu. Das Ausgleichsfutter 32 hat einen radial nach außen gerichteten Flansch 33, der zwischen dem Adapterflansch 21 und dem Spindelflansch 27 liegt und über den Umfang ver­ teilt angeordnete Wälzkörper 34 aufweist. Sie ragen eben­ so wie die Wälzkörper 23 der Ringscheibe 22 axial über den Flansch 33 und liegen in der Einbaulage an gehärteten Bolzen 35 und 36 an, die im Adapterflansch 21 und im Spindelflansch 27 vorgesehen sind. Wie Fig. 3 zeigt, liegen die Wälzkörper 34 in den gleichen Axialebenen wie die Schrauben 29. Die Wälzkörper 23 der Ringscheibe 22 liegen, wie Fig. 3 ebenfalls zeigt, jeweils in Umfangsrichtung ver­ setzt im Bereich zwischen den Wälzkörpern 34. Im Aus­ führungsbeispiel liegen die Wälzkörper 23 mittig im Be­ reich zwischen den Wälzkörpern 34, die auf einem Kreis liegen, dessen Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser des Kreises, auf dem die Wälzkörper 23 angeordnet sind. Die Schrauben 29 liegen auf einem Kreis, dessen Durchmesser wiederum größer ist als der Durchmesser des Kreises, auf dem die Wälzkörper 23 liegen. Die Verteilung der Schrauben 29 und der Wälzkörper 23, 34 kann auch in anderer Weise erfolgen.

Das Ausgleichsfutter 32 hat ein zentral im Werkzeug liegendes Mittelstück 37, das im Vergleich zum Flansch 33 verdickt ausgebildet ist und in Richtung auf den Adapter 20 axial über den Flansch in eine Vertiefung 38 im Adapter ragt. Am Mittelstück 37 sind zwei diametral einander gegen­ überliegende Rollen 39, 40 mit Achsen 41, 42 drehbar ge­ lagert, die im Mittelstück des Ausgleichsfutters 32 be­ festigt sind. Wie die Fig. 2 und 3 zeigen, haben die bei­ den Rollen 39, 40 in der Mittellage des Ausgleichsfutters 32 gleichen Abstand von der Achse 43 des Werkzeuges. Die beiden Rollen 39, 40 liegen neben dem Mittelstück 37 des Ausgleichsfutters 32 in radial verlaufenden Vertiefungen 44 und 45 (Fig. 3) des Flansches 27. Die Breite der Ver­ tiefungen 44, 45 entspricht dem Außendurchmesser der Rollen 39, 40, die somit an den Seitenwandungen der Ver­ tiefungen abrollen können. Die fluchtend zueinander liegenden Vertiefungen 44, 45 münden radial in eine zen­ trale Öffnung 46 (Fig. 2) des Flansches 27 der Spindel 28.

Das Mittelstück 37 des Ausgleichsfutters 32 weist eben­ falls zwei radial verlaufende Vertiefungen 47 und 48 auf (Fig. 3), die senkrecht zu den Vertiefungen 44, 45 sowie fluchtend zueinander verlaufen. In ihnen sind weitere zwei Rollen 49 und 50 untergebracht, deren Durchmesser der Breite der Vertiefungen 47, 48 entspricht, so daß die Rollen an den Seitenwandungen der Vertiefungen abrollen können. Die Rollen 49, 50 sitzen wiederum auf Achsen 51, 52, die parallel zu den Achsen 41, 42 liegen und im Adapter 20 befestigt sind. In der in den Zeichnungen dargestellten Mittellage liegen die Längsmittellinien der Achsen 41, 42, 51, 52 auf einem Kreis um die Längsachse 43 des Werkzeuges. Infolge der gleichmäßig um die Längsachse 43 verteilt ange­ ordneten Rollen 39, 40, 49, 50 kann die Spindel 28 in Längsrichtung der Vertiefungen 44, 45 bzw. 47, 48 gegenüber dem Adapter 20 Radialbewegungen ausführen. Die Rollen 39, 40, 49, 50 gewährleisten hierbei eine leichtgängige Ver­ stellbarkeit. Das Ausgleichsfutter 32 ist über die Rollen 39, 40 und 49, 50 drehfest mit der Spindel 28 und dem Adapter 20 verbunden, so daß das Drehmoment von der Ar­ beitsspindel 8 über den Adapter 20 zuverlässig auf die Spindel 28 übertragen wird. Das Ausgleichsfutter 32 hat ausreichend Spiel, um die Ausgleichsbewegungen der Spindel 28 ausführen zu können.

Um die Spindel 28 gegenüber dem Adapter 20 in unbelastetem Zustand ausrichten zu können, sind über den Umfang des Adapterflansches 21 verteilt angeordnete, jeweils unter Federkraft stehende Druckkörper 53 vorgesehen, die im Ausführungsbeispiel vorzugsweise als Kugeln ausgebildet sind. Sie drücken die Spindel 28 in die zentrische Lage.

Am Flansch 27 der Spindel 28 ist auf der dem Ausgleichs­ futter 32 gegenüberliegenden Seite ein Schneidteilhalter 54 befestigt, der das entsprechende Schneidteil 55 trägt, mit dem das Werkstück 19 bearbeitet wird. Der Schneidteil­ halter 54 ist mit über seinen Umfang verteilt angeordneten Schrauben 56 lösbar am Flansch 27 der Spindel 28 befestigt, so daß er einfach ausgewechselt oder ausgetauscht werden kann. Er sitzt unter Zwischenlage mindestens eines Wälz­ lagers 57, das im Ausführungsbeispiel ein Nadellager ist, drehbar auf einem hülsenförmigen Zentrierteil 77. Er sitzt seinerseits auf einer Spannhülse 59, die mit mindestens einem, im Ausführungsbeispiel mit zwei mit Abstand neben­ einander liegenden Wälzlagern 60 und 61 auf der Spindel 28 drehbar gelagert ist.

Der Halter 54 weist zur Aufnahme des Wälzlagers 57 innen­ seitig eine Vertiefung 62 auf, die bis zu der vom Spindel­ flansch 27 abgewandten Stirnseite des Halters reicht. Zur Axialsicherung des Wälzlagers 57 in Richtung auf die Stirn­ seite ist ein Sprengring 63 vorgesehen, der im Halter 54 befestigt ist. Stirnseitig ist im Halter 54 eine ring­ förmige Dichtung 64 untergebracht, die dichtend auf der Außenseite des Zentrierteils 77 aufliegt.

Das Zentrierteil 77 weist eine radial zur Längsachse 43 des Werkzeuges liegende Anschlagfläche 65 auf, mit der das Zentrierteil am zu bearbeitenden Werkstück 19 anliegt. Im Zentrierteil 77 ist eine Führungshülse 66 untergebracht, die an der Innenwandung des Zentrierteils anliegt. Zur Axialsicherung der Führungshülse 66 sind ein Sprengring 67 und ein Gewindering 68 vorgesehen, der in das Zentrierteil 77 geschraubt ist. Der Gewindering 68 umgibt mit Spiel die Spindel 28 und dient als Widerlager für eine Druckfeder 69, die mit ihrem einen Ende am Gewindering und mit ihrem an­ deren Ende an einem Ring 70 abgestützt ist. Er liegt in der Führungshülse 66 und liegt an deren Innenwandung an. Er ist an der Stirnseite der Spannhülse 59 vorgesehen, die gegen die Kraft der Druckfeder 69 axial verschiebbar ist. Die Druckfeder 69 umgibt die Spindel 28 mit Spiel und liegt an der Innenwandung der Führungshülse 66 an.

Die Spannhülse 59 liegt mit einem radial nach außen gerich­ teten Flansch 71 an der Innenwandung des Zentrierteils 77 an. Mit Abstand hinter dem Flansch 71 sind über den Umfang der Spannhülse 59 verteilt angeordnete, radial verstellbare Spannstücke 72 vorgesehen (Fig. 2 und 4), mit denen das Werkzeug W in der Bohrung 18 des Werkstückes 19 zentriert werden kann. Die Spannstücke 72 haben eine radial äußere Spannfläche 73 (Fig. 4), mit der die Spannstücke an der Innenwandung der Bohrung 18 zur Anlage gebracht werden können. Im Ausführungsbeispiel liegen die Spannflächen 73 sämtlicher Spannstücke 72 auf dem Mantel eines ge­ dachten Zylinders, dessen Achse mit der Längsmittellinie 43′ der Spindel 28 zusammenfällt. Wie Fig. 4 zeigt, hat das Werkzeug vier im Winkelabstand von 90° voneinander liegende Spannstücke 72. Je nach Durchmesser der Spannhülse 59 bzw. der Bohrung 18 des Werkstückes 19 können auch mehr Spann­ stücke vorgesehen sein. Sie liegen in radialen Längsnuten 74 in der Außenseite des Zentrierteils 77. Die Breite der Längsnuten 74 entspricht der Breite der Spannstücke 72, so daß sie in Umfangsrichtung unverschiebbar sind. Zur Radialverstellung liegen die Spannstücke 72 mit Schrägflächen 76 auf einem Kegelmantel 75 der Spannhülse 59 auf. Durch Axialverschieben der Spannhülse 59 relativ zu den Spannstücken 72 werden sie über die aneinanderliegenden Schrägflächen 75, 76 radial nach außen verstellt. Wie Fig. 2 zeigt, befindet sich der Flansch 71 der Spannhülse 59 im Bereich zwischen dem Sprengring 67 und den Spannstücken 72. Durch den Abstand zwischen dem Sprengring 67 und den Spannstücken 72 ist der Verschiebeweg der Spannhülse 59 bestimmt.

An der vom Ring 70 abgewandten Stirnseite der Spannhülse 59 ist ein Kolben 78 befestigt, der mit seiner Mantelfläche 79 an der Innenwandung des Zentrierteiles 77 anliegt. Der Kolben 78 liegt außerdem auf der Spindel 28 auf und hat einen axialen Ringansatz 80, der in die Spannhülse 59 ragt und den Kolben 78 in bezug auf die Spannhülse zentriert. Der Kolben 78 ist mit Schrauben 81 lösbar an der Spannhülse 59 befestigt.

Das Zentrierteil 77 hat einen Boden 82, der als Endanschlag für den Kolben 78 dient. Im Boden 82 ist eine zentrale Öffnung 83 vorgesehen, die durch einen lösbar mit Schrauben 84 befestigten Deckel 85 verschlossen ist. Zwischen dem Kolben 78 und dem Deckel 85 wird ein Druckraum 86 gebildet, in den ein zum Verschieben des Kolbens 78 und der Spann­ hülse 59 dienendes Druckmedium geleitet wird. Im Deckel 85 ist ein Sicherheitsventil 87 vorgesehen, mit dem der Druck im Druckraum 86 eingestellt werden kann. Wird dieser eingestellte Druck überschritten, öffnet das Sicherheits­ ventil 87, so daß ein Druckabbau erfolgen kann.

Die Spindel 28 ist von einem Kühlmittelkanal 88 durchsetzt, der in den Druckraum 86 mündet und im Ausführungsbeispiel zentral in der Spindel 28 vorgesehen ist, jedoch auch außerzentrisch verlaufen kann. Die Spindel 28 hat an ihrer dem Ausgleichsfutter 32 zugewandten Stirnseite eine zen­ trische Vertiefung 89, in der ein Halteteil 90 unterge­ bracht ist. Es ragt aus der Vertiefung 89 und ist eben­ falls von einer Bohrung 91 durchsetzt, die koaxial zum Kühlmittelkanal 88 verläuft. In der dem Ausgleichsfutter 32 zugewandten Stirnseite des Adapters 20 ist ebenfalls eine Vertiefung 92 untergebracht, die einen Halteteil 93 mit einer ihn durchsetzenden Bohrung 94 aufnimmt. Die beiden aus den Vertiefungen 89 und 92 ragenden Halteteile 90 und 93 sind durch ein flexibles Schlauchstück 95 mit­ einander verbunden, das durch die zentrische Öffnung 46 des Ausgleichsfutters 32 verläuft und mit Klemmschellen 96, 97 auf den Halteteilen 90, 93 befestigt ist. Die Bohrung 94 schließt an einen Bohrungsabschnitt 98 im Adap­ ter 20 an, in den eine Querbohrung 99 mündet, durch die das Kühlmittel in bekannter Weise zugeführt wird.

Zum Arbeiten wird das Werkzeug W in die Arbeitsspindel 8 mit dem Adapter 20 eingesetzt und dort in bekannter Weise eingespannt. Das mit dem Werkzeug zu bearbeitende Werk­ stück 19 ist bereits mit der Bohrung 18 versehen, die zuvor beispielsweise in einer anderen Aufspannung des Werkstückes 19 bearbeitet worden ist. Nunmehr muß am Werkstück 19 eine hochgenau koaxial) zur Bohrung 18 liegende Bearbeitung vorgenommen werden. Mit dem Werk­ zeug können Lagefehler zwischen der Achse 43 des Adapters 20 und der Achse 43′ des zu bearbeitenden Werkstückes 19 in einfacher Weise vermieden werden. Der Maschinenständer 2 wird zunächst mit dem in die Arbeitsspindel 8 einge­ spannten Werkzeug gegen das Werkstück 19 so weit verfahren, bis die Anschlagfläche 65 des Zentrierteils 77 geringen Abstand von der Gegenanschlagfläche des Werkstückes 19 hat. Diese Gegenanschlagfläche wird im Ausführungsbeispiel durch die Stirnseite 101 des Werkzeuges 19 gebildet. Das Werkzeug fährt hierbei mit dem Zentrierteil 77 und den Spannstücken 72 in die Bohrung 18 des Werkstückes 19 ein. Kurz vor Erreichen der Anschlagstellung wird der Vorschub des Maschinenständers 2 gestopt und nunmehr das Kühlmittel durch die Querbohrung 99, den Bohrungsabschnitt 98, die Bohrungen 91, 94, das Schlauchstück 95 und den Kühlmittelkanal 88 in den Druckraum 86 geführt. Durch den sich im Druckraum 86 aufbauenden Druck werden das Zentrier­ teil 77 und damit auch die Spannstücke 72 axial in bezug auf die Spindel 28 so weit verschoben, bis das Zentrier­ teil 77 mit seiner Anschlagfläche 65 am Werkstück 19 an­ liegt (Fig. 2). Die Spannhülse 59 nimmt hierbei eine solche Lage ein, daß in diesem Stadium die Spannstücke 72 noch nicht an der Wandung der Bohrung 18 zur Anlage kommen. Sobald die Anschlagstellung erreicht ist, wird durch den weiteren Druckanstieg im Druckraum 86 die Kraft gegen den Kolben 78 so groß, daß er gegen die Kraft der Druckfeder 69 in Richtung auf den Adapter 20 im Zentrierteil 77 ver­ schoben wird. Hierbei wird auch die fest mit dem Kolben verbundene Spannhülse 59 gegen die Kraft der Druckfeder 69 auf der Spindel 28 axial verschoben. Da der Kegel­ mantel 75 der Spannhülse 59 entgegen dieser Verschiebe­ richtung ansteigt, werden hierbei die Spannstücke 72 radial nach außen verschoben, so daß sie mit ihren Spann­ flächen 73 an der Wandung der Bohrung 18 zur Anlage kommen und so das Werkzeug in der Bohrung 18 selbsttätig zentrie­ ren. Falls die Achse 43′ der Bohrung 18 nicht mit der Achse 43 des Adapters 20 zusammenfällt, kann die Spindel 28 mit dem Schneidteilhalter 54 quer zur Maschinenspindel­ achse infolge des Ausgleichsfutters 32 in der oben be­ schriebenen Weise verschoben werden, so daß in der Arbeits­ stellung die Achsen der Spindel 28 und der Arbeitsspindel 8 nicht zusammenfallen. Das flexible Schlauchstück 95 erlaubt diese Relativverschiebung, ohne daß die Kühlmittel­ zufuhr in den Druckraum 86 beeinträchtigt wird. Auf diese Weise läßt sich der Schneidteilhalter 54 mit dem Schneidteil 55 in einfacher Weise in die genaue Lage relativ zur Bohrung 18 des Werkzeuges 19 einstellen. Mit dem Schneid­ teil 55 wird dann am Werkstück 19 eine hochgenau koaxial zur Bohrung 18 liegende Fläche 102 bearbeitet, so daß sie genau koaxial zur Bohrung 18 liegt. Hierbei wird über den Adapter 20 der Schneidteilhalter 54 axial auf das Werkstück 19 zu bewegt, wobei sich hierbei auch die Spindel 28 im Zentrierteil 77 axial verschiebt. Während der Bearbeitung der Fläche 102 bleibt der Druck im Druckraum 86 aufrecht­ erhalten, so daß die Zentrierung des Werkzeuges in der Bohrung 18 des Werkstückes 19 nicht beeinträchtigt wird.

Nach Beendigung des Bearbeitungsvorganges wird die Druck­ zufuhr aufgehoben, so daß die Druckfeder 69 den Ring 70 und damit die an ihr anliegende Spannhülse 59 in Richtung auf den Deckel 85 des Zentrierteiles 77 verschieben kann. Die Spannstücke 72 können dann radial nach innen zurück­ weichen und das Werkzeug kann aus der Bohrung 18 des Werkstückes 19 herausgefahren werden.

Selbstverständlich kann das Werkzeug mit dem Maschinen­ ständer 2 auch gleich so weit gegen das Werkstück 19 zuge­ stellt werden, daß das Zentrierteil 77 mit seiner Anschlag­ fläche 65 am Werkstück 19 anliegt. Die Selbstzentrierung erfolgt dann wiederum durch den Druckaufbau im Druckraum 86, wodurch die Spannhülse 59 entgegen Zustellrichtung des Werkzeuges gegen die Kraft der Feder 69 zurückgeschoben wird.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 ist die Spindel 28 a wesentlich kürzer als beim Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1 bis 4. Auf ihr sitzt das Zentrierteil 103, das axial über die Spindel 28 a ragt und in die Bohrung 18 des Werkstückes 19 eingefahren wird. Das Zentrierteil 103 hat die Anschlagfläche 65 a, mit der das Zentrierteil am Werkstück 19 zur Anlage kommt. Im Ausführungsbeispiel sitzt auf dem Zentrier­ teil 103 ein Anschlagring 105, dessen Stirnseite 65 a die Anschlagfläche bildet und der sich an einer Schulter­ fläche 104 des Zentrierteiles axial abstützt.

In das Zentrierteil 103 ist ein Ring 106 eingeschraubt, mit dem das Zentrierteil auf der Spindel 28 a dichtend aufliegt. Zwischen dem Ring 106 und dem Zentrierteil 103 wird der Druckraum 86 a gebildet. Im Druckraum 86 a ist ein Übersetzungskolben 107 axial verschiebbar gelagert, der an der Innenwandung des Zentrierteiles 103 gleitend anliegt. Das Zentrierteil 103 hat eine zentrale Bohrung 108, in der ein weiterer Kolben 109 verschiebbar ist. Der Über­ setzungskolben 107 ragt mit einem Ansatz 110 in die Bohrung 108, die wesentlich kleineren Durchmesser als der Druckraum 86 a hat. Der Ansatz 110 des Übersetzungskolbens 107 hat gleichen Durchmesser wie die Bohrung 108 und liegt am Kolben 109 an, der bis in einen Druckraum 111 im Zen­ trierteil 103 ragt. Er ist wesentlich kleiner als der Druckraum 86 a, und in ihn münden Querbohrungen 112, die über den Umfang des Zentrierteils 103 verteilt angeordnet sind und zu einem Dehnspannteil 72 a führen, das durch einen dünnen Wandabschnitt des Zentrierteiles 103 ge­ bildet ist. Dieser Wandabschnitt 72 a kann durch Druck­ beaufschlagung radial nach außen elastisch verformt werden. Im übrigen ist dieses Werkzeug gleich ausgebildet wie das Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 4.

Das in die Arbeitsspindel 8 eingespannte Werkzeug wird zunächst mit dem Zentrierteil 103, auf dem der Schneid­ teilhalter 54 a drehbar gelagert ist, in die Bohrung 18 des Werkstückes 19 eingefahren. In den Druckräumen 86 a, 111 findet hierbei noch kein Druckaufbau statt. Das Werk­ zeug wird nicht bis auf Anschlag am Werkstück zugestellt, sondern nur so weit, daß die Anschlagfläche 65 a noch geringen Abstand vom Werkstück 19 hat. Dann erfolgt der Druckaufbau, wobei das Druckmittel in der anhand des vorigen Ausführungsbeispieles beschriebenen Weise über den Kühlmittelkanal 88 a in den Druckraum 86 a zugeführt wird. Dadurch wird zunächst das Zentrierteil 103 über den Ring 106 auf der Spindel 28 a verschoben, bis der Anschlagring 105 am Werkstück 19 zur Anlage kommt. Das Zentrierteil 103 wird hierbei auch gegenüber dem Schneidteilhalter 54 a axial verschoben, wie dies beim vorigen Ausführungsbeispiel eben­ falls der Fall war. Sobald die Anschlagstellung erreicht ist, wird durch weitere Druckmittelzufuhr der Druck im Druckraum 86 a erhöht und der Übersetzungskolben 107 und damit auch der weitere Kolben 109 in Druckrichtung ver­ schoben. Durch das im Druckraum 111 und in den Querbohrungen 112 des Zentrierteiles 103 befindliche Druckmedium wird das radial elastisch verformbare Dehnspannteil 72 a nach außen elastisch gebogen und legt sich an die Innenwandung der Bohrung 18 des Werkstückes 19 an. Dadurch wird das Werk­ zeug selbsttätig in der Bohrung 18 zentriert. Der Schneid­ teil 55 a kann nun nach Zustellung die Fläche 102 am Werk­ stück 19 hochgenau koaxial zur Bohrung 18 bearbeiten. In­ folge des Ausgleichsfutters 32 a kann die Spindel 28 a mit dem Schneidteilhalter 54 a relativ zum Adapter 20 a ver­ schoben werden, so daß das Werkzeug sich einwandfrei in der Bohrung 18 zentrieren kann. Nach Beendigung der Be­ arbeitung wird der Druck abgebaut, so daß der elastisch verformte Dehnspannteil 72 a wieder in seine Ausgangslage zurückkehren kann, so daß sich das Werkzeug leicht aus der Bohrung 18 zurückfahren läßt.

Claims (20)

1. Werkzeug für eine Vorrichtung zur Bearbeitung von Werk­ stücken, die wenigstens eine Bohrung aufweisen, wobei die Vorrichtung mindestens eine Kühlmittelzuführung zum Werkzeug aufweist, das mit einem Adapter zum Einspannen in einer Spanneinrichtung der Vorrichtung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (W) einen in die Bohrung (18) des Werkstückes (19) einführbaren Zentrierteil (77, 103) aufweist, der mindestens einen quer zur Achse (43) des Werkzeuges (W) verstellbaren Spannteil (72, 72 a) hat, der durch Druckbeaufschlagung gegen die Wandung der Bohrung (18) zur Zentrierung des Werkzeuges (W) ver­ spannbar ist, daß als Druckmedium das Kühlmittel vorge­ sehen ist, das durch eine Kühlmittelführung (88, 88 a) im Werkzeug (W) in mindestens einen Druckraum (86, 86 a) förderbar ist, und daß der Zentrierteil (77, 103) quer zur Achse (43) des Adapters (20) verstellbar ist.

2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentrierteil (77, 103) auf einer Spindel (28, 28 a) des Werkzeuges (W) unter dem Druck des Druckmediums axial verschiebbar ist.

3. Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zentrierteil (77, 103) mindestens einen An­ schlag (65, 65 a) für das Werkstück (19) aufweist.

4. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Zentrierteil (77, 103) unter Zwischenlage mindestens eines Wälz- oder Gleitlagers (60, 61) auf der Spindel (28, 28 a) gelagert ist.

5. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannteil (72) mit einer Schräg­ fläche (76) auf einer schräg verlaufenden Gegenfläche (75) einer Spannhülse (59) liegt, die unter dem Mediums­ druck gegenüber dem Spannteil (72) axial verschiebbar ist.

6. Werkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannhülse (59) im Zentrierteil (77) axial geführt ist.

7. Werkzeug nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannhülse (59) unter dem Mediumsdruck zur Verstellung des Spannteiles (72) gegen Federkraft ver­ schiebbar ist.

8. Werkzeug nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentrierteil (77) über die Spannhülse (59) und das Wälz- oder Gleitlager (60, 61) auf der Spindel (28) gelagert ist.

9. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zur Begrenzung des Druckes im Druck­ raum (86) ein Sicherheitsventil (87) vorgesehen ist.

10. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Zentrierteil (77) mindestens einen Anschlag (67) zur Begrenzung des Verschiebeweges der Spannhülse (59) aufweist.

11. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Zentrierteil (77) ein Schneidteilhalter (54) drehbar gelagert ist, der dreh­ fest mit der Spindel (28) verbunden ist.

12. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß über den Umfang des Werkzeuges (W) verteilt mehrere Spannteile (72) angeordnet sind.

13. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die gegen den Mediumsdruck wirken­ de Druckfeder (69) im Zentrierteil (77) untergebracht ist.

14. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannteil (72 a) durch einen unter dem Mediumsdruck radial elastisch verformbaren Wandabschnitt des Zentrierteiles (103) gebildet ist.

15. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß im Druckraum (86 a) ein Übersetzungskolben (107) untergebracht ist, der mit einem weiteren, kleineren Kolben (109) in einem weiteren Druckraum (111) zusammenwirkt, in den vom Um­ fang des Spannteiles (72 a) ausgehende Bohrungen (112) für das Druckmedium münden.

16. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindel (28, 28 a) mit dem Zentrierteil (77, 103) und dem Schneidteilhalter (54, 54 a) gegenüber dem Adapter (20, 20 a) quer zu ihrer Achse (43, 43′) relativ gegeneinander verschiebbar sind.

17. Werkzeug nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Adapter (20, 20 a) und der Spindel (28, 28 a) wenigstens ein Ausgleichsfutter (32, 32 a) liegt, mit dem der Adapter (20, 20 a) und die Spindel (28, 28 a) drehfest verbunden sind.

18. Werkzeug nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgleichsfutter (32, 32 a) wenigstens eine, vorzugsweise zwei radial verlaufende und miteinander fluchtende Führungen (47, 48), vorzugsweise Vertiefungen, aufweist, die mit Führungsgliedern (49, 50), vorzugs­ weise Rollen, des Adapters (20, 20 a) zusammenwirken.

19. Werkzeug nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Spindel (28, 28 a) wenigstens eine, vorzugsweise zwei radial verlaufende und miteinander fluchtende Führungen (44, 45), vorzugsweise Vertiefungen, aufweist, die senkrecht zu den Führungen (47, 48) des Ausgleichsfutters (32, 32 a) liegen und denen Führungs­ glieder (39, 40), vorzugsweise Rollen, des Ausgleichs­ futters (32, 32 a) zugeordnet sind.

20. Werkzeug nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittelzuführung (88, 88 a) im Bereich des Ausgleichsfutters (32, 32 a) flexibel ausgebildet ist, vorzugsweise durch ein Schlauchstück (95) gebildet ist.