DE3635228C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Verstellkopf für einen Werk­ zeughalter, insbesondere einen Bohrwerkzeughalter, mit einem im wesentlichen zylindrischen Gehäuse, welches mit der Spindel einer Werkzeugmaschine verbindbar ist, mit einem in einer radial verlaufenden Führung des Gehäuses radial verstellbaren Schieber, an welchem ein Werkzeug­ träger befestigbar ist, mit einem axial im Gehäuse ver­ schiebbaren Stellglied und mit einem am Schieber befestig­ ten Stellstück, welches eine schräg zur Gehäuseachse ver­ laufende, sich zu ihrem Nutgrund hin verjüngende Nut auf­ weist, in welche ein am Stellglied vorgesehener, radial vorspringender, sich entsprechend dem Nutquerschnitt zu seinem freien Ende hin verjüngender Ansatz eingreift.

Bei einem derartigen bekannten Verstellkopf (DE-GM 74 09 979) ist eine im Gehäuse axial verschiebbare Stellstange vorge­ sehen, die als Stellglied eine Schrägverzahnung trägt. Diese greift in eine entsprechende, am Schieber vorgesehene, Schrägverzahnung ein. Infolge von Herstellungstoleranzen ergibt sich jedoch ein Spiel zwischen beiden Schrägverzah­ nungen, welches sich auf die Verstellgenauigkeit des Schie­ bers auswirkt. Für Bearbeitungen, bei denen eine höchste Genauigkeit gefordert wird, ist deshalb der bekannte Ver­ stellkopf nicht geeignet. Hierbei ist zu berücksichtigen, daß Verstellköpfe mit automatisch betätigbarem Schieber benötigt werden, um programmiert verschieden große Bear­ beitungsdurchmesser bearbeiten zu können, jedoch auch zu einer automatischen Schneidenkorrektur. So können bei einer automatischen Bearbeitung die fertigen Bearbeitungs­ durchmesser von Werkstücken automatisch nachträglich kon­ trolliert werden. Liegt hierbei das festgestellte Durch­ messermaß außerhalb der vorgegebenen Toleranzen, was z. B. auf eine Schneidenabnutzung oder auf eine vorangegangene Abhebung der Schneide von der Werkstückoberfläche zurück­ zuführen sein kann, dann muß das Werkzeug automatisch und ohne Stillsetzen der Maschine auf den richtigen Bearbei­ tungsdurchmesser mit höchster Genauigkeit einstellbar sein.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Verstellkopf für einen Werkzeughalter, insbesondere einen Bohrwerkzeughalter, der eingangs erwähnten Art zu schaf­ fen, bei welchem die Axialbewegung des Stellgliedes in einfacher Weise spielfrei in eine Radialbewegung des Schiebers umgesetzt wird und der sich damit durch höchste Bearbeitungsgenauigkeit auszeichnet.

Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß der Ansatz an einem zylindrischen Zapfen angeordnet ist, der in eine senkrecht zum Nutgrund verlaufende, im Stellglied vorgesehene Bohrung eingreift, daß zur Verstellung des Zapfens eine koaxiale Stellschraube vorgesehen ist, und daß der Ansatz feststellbar ist.

Durch Verstellung des Ansatzes senkrecht zum Nutgrund wird erreicht, daß sich seine zum Nutgrund hin verjüngenden An­ lageflächen spielfrei an die Begrenzungsflächen der Nut anlegen. Diese spielfreie Anlage kann durch die Einstell­ barkeit des Ansatzes auch mit weniger engen Fertigungs­ toleranzen erreicht werden. Durch die völlige Spielfrei­ heit zwischen Stellglied und Stellstück weist der Ver­ stellkopf eine sehr hohe Arbeitsgenauigkeit auf.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den übrigen Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung ist in folgendem, anhand von in der Zeich­ nung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel des Verstellkopfes in einem ersten Axialschnitt nach der Linie I-I der Fig. 3,

Fig. 2 einen Axialschnitt nach der Linie II-II der Fig. 1, unter Weglassung des Schiebers,

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 1,

Fig. 4 einen Querschnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3,

Fig. 4a einen Querschnitt eines zweiten Ausführungsbeispie­ les.

Das im wesentlichen zylindrische Gehäuse 1 weist einen ebenfalls zylindrischen Zapfen 2 auf, der direkt oder über einen Adapter mit der nicht dargestellten Spindel einer Werkzeugmaschine, insbesondere einer Drehmaschine, verbind­ bar ist. Zur Verspannung des Zapfens 2 mit der Werkzeug­ maschinenspindel bzw. dem Adapter ist ein Verbindungsbol­ zen 3 vorgesehen, der mit nicht dargestellten Spannschrau­ ben in der Werkzeugmaschinenspindel bzw. dem Adapter in ähnlicher Weise zusammenwirkt, wie dies in der DE-PS 31 08 439 näher beschrieben ist.

Das zylindrische Gehäuse 1 weist eine koaxial zur Gehäuse­ achse A angeordneten zentrale Bohrung 4 auf, in welcher als Stellglied 5 ein zylindrischer Körper verschiebbar ist. Das Stellglied 5 bzw. der zylindrische Körper weist, wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, in seinem vorderen Bereich eine Aussparung 6 auf, wodurch an dem zylindrischen Körper ein nach vorn ragender Arm 5 a gebildet wird. In einer radial verlaufenden Führung 8 ist ein Schieber 9 radial verschieb­ bar geführt. Der Arm 5 a erstreckt sich über einen Teil dieses Schiebers 9. Der Schieber 9 weist einen zylindri­ schen Zapfen 10, ähnlich dem Zapfen 2 auf. Auf den Zapfen 10 ist ein Werkzeughalter 11 aufsteckbar und mittels eines dem Verbindungsbolzen 3 entsprechenden Verbindungsbolzen 12 festspannbar. Der Querschieber 9 kann gegebenenfalls auch an einer seiner Endflächen 9 a mit Aufnahmen für einen Werk­ zeugträger versehen sein.

In einer stufenförmig abgesetzten Bohrung 13 ist eine als Stellstück dienende Scheibe 14 versenkt angeordnet und durch die Schraube 14 b gehalten. In die Stirnfläche 14 a der Scheibe 14 ist eine Nut 15 eingearbeitet. Die Scheibe 14 kann in vorbestimmten Drehwinkelstellungen gegenüber dem Schieber 9 arretiert werden, was beispielsweise durch einen Stift 16 erfolgen kann, der in eine Bohrung 17 im Schieber eingreift und teilweise auch in eine halbkreis­ förmige Ausnehmung 18 bzw. 18 a der Scheibe 14. Durch Ver­ änderung des Winkels μ, den die Nut 15 gegenüber der Ge­ häuseachse A einschließt, kann man das Übersetzungsver­ hältnis zwischen dem axial beweglichen Stellglied 5 und dem radial beweglichen Stellstück bzw. der Scheibe 14 ver­ ändern. Beträgt der Neigungswinkel, wie es in Fig. 3 dar­ gestellt ist, 26°34′, dann wird bei einer Axialverstellung des Stellgliedes 5 um 1 mm der Schieber in radialer Rich­ tung um 0,5 mm verstellt, was einer Durchmesseränderung von 1 mm entspricht. Dreht man die Scheibe 14 so, daß der Stift 16 in die Ausnehmung 18 a eingreift, dann schließt die Nut 15 einen Winkel μ von 5°43′ mit der Gehäuseachse A ein. In diesem Fall wird dann bei einer Axialverstellung des Stellglie­ des 5 um 1 mm der Schieber 9 um 0,1 mm verschoben, was einer Änderung des Arbeitsdurchmessers des Werkzeuges von 0,2 mm entspricht. In Abhängigkeit von dem Winkel μ ändert sich natürlich auch der maximale Verstellbereich des Schiebers 9. Dieser Verstellbereich ist um so größer, je größer der Winkel μ ist. Andererseits kann durch Ver­ kleinerung des Winkels μ die Verstellgenauigkeit erhöht werden, denn einem großen Verstellweg des Stellgliedes 5 entspricht dann nur noch ein kleiner Verstellweg des Schie­ bers 9.

Die Nut 15 muß einen sich zum Nutgrund 15 a verjüngenden Querschnitt aufweisen. Hierbei kann die Nut 15 einen halb­ kreisförmigen Querschnitt aufweisen. In die Nut 15 greift ein Ansatz 19 ein, der einen dem Querschnitt der Nut ent­ sprechenden Querschnitt aufweist. Vorzugsweise ist der Ansatz 19 halbkugelförmig ausgebildet. Der Ansatz 19 ist an einem zylindrischen Zapfen 20 angeordnet, der in eine senkrecht zum Nutgrund 15 a verlaufende Bohrung 21 im Arm 5 a des Stellgliedes 5 eingreift. In dem Zapfen 20 ist eine koaxiale Stellschraube 22 verschraubbar, die sich mit ihrem einen Ende am Grund 21 a der Bohrung 21 abstützt. Mittels der Stellschraube 22, die über eine Bohrung 23 im Ansatz 19 zugänglich ist, kann der Zapfen 20 mit dem Ansatz 19 senk­ recht zum Nutgrund 15 a verstellt werden und somit sämtli­ ches Spiel zwischen dem Ansatz 19 und der Nut 15 ausge­ schaltet werden. Ist dies erfolgt, dann wird der Zapfen 20 zweckmäßig durch eine tangential zu seiner Mantelfläche im Arm 5 a des Stellgliedes 5 verschraubbare Klemmschraube 24 arretiert, wobei sich die Klemmschraube 24 mit einer Aus­ nehmung an die Mantelfläche des Zapfens 20 anlegt. Die Klemmschraube 24 ist so angeordnet, daß beim Anziehen der­ selben infolge der Reibung zwischen der Mantelfläche und der Ausnehmung eine in Richtung zum Grund 21 a der Boh­ rung 21 gerichtete Kraft auf den Zapfen ausgeübt wird. Hierdurch wird auch sichergestellt, daß die Stellschraube 22 tatsächlich am Bohungsgrund 21 a anliegt.

Damit der Ansatz 19 sich nicht am Nutgrund 15 a abstützt, sondern an den Seitenwänden der Nut 15, weist der halbkugelförmige Ansatz 19 an seinem freien Ende zweckmäßig eine Abflachung 19 a auf. Diese Abflachung wird bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel dadurch gebildet, daß in dem Ansatz 19 die Bohrung 23 vorgesehen ist. Die halbkugelförmige Ausgestaltung des Ansatzes 19 hat den weiteren Vorteil, daß bei beliebigen Drehwinkelstellungen der Scheibe 14 der Ansatz 19 immer in die Nut 15 paßt. Weist hingegen der Ansatz eine trapezförmige Form auf, wie es in Fig. 4a dargestellt ist, dann muß bei einer Verdrehung der Scheibe 14 auch der Zapfen 20 nach Lösen der Klemmschraube 24 verdreht werden.

Die Nut 15 könnte gegebenenfalls auch einen anderen, sich zum Nutgrund verjüngenden Querschnitt aufweisen. So ist in Fig. 4a eine Nut 15′ mit einem trapezförmigen Quer­ schnitt dargestellt. Der Ansatz 19′ ist dementsprechend ebenfalls trapezförmig. Gegebenenfalls könnte die Nut auch einen dreieckförmigen Querschnitt besitzen und der Ansatz dementsprechend dreieckförmig sein. Bei dem in Fig. 4a dargestellten Ausführungsbeispiel stützt sich die Stell­ schraube 22 ebenfalls am Bohrungsgrund 21 a ab. Jedoch ist in dem Arm 5 a eine Bohrung 25 vorgesehen, durch die ein Werkzeug zur Drehung der Stellschraube 25 hindurchge­ steckt werden kann. Das zylindrische Gehäuse 1 ist mit einer Bohrung 26 versehen, durch welche die Bohrung 25 in einer bestimmten Stellung des Stellgliedes 5 zugänglich wird. Die Bohrung 26 kann durch eine nicht dargestellte Schraube verschlossen werden, um das Eindringen von Kühl­ mittel, Spänen und Schmutz zu verhindern.

Damit der neue Verstellkopf eine größtmögliche Ar­ beitsgenauigkeit aufweist, ist es wichtig, daß der Arm 5 a des Stellgliedes 5 nicht seitlich ausweichen kann. Um dies sicherzustellen, weist der Arm 5 a zwei senkrecht zum Schieber 9 und parallel zur Gehäuseachse A verlaufende Führungsflächen 27 auf. An jeder Führungsfläche 27 liegt eine Führungsplatte 28 spielfrei an. Die Spielfreiheit wird dadurch erreicht, daß bei der Montage die Führungs­ platten 28 an die Führungsflächen 27 angedrückt und dann erst die Halteschrauben 29 der Führungsplatten 28 festge­ zogen werden.

Die axiale Verstellung des Stellgliedes 5 kann auf ver­ schiedene Weise erfolgen. Gemäß Fig. 1 und 2 weisen das Stellglied 5 ein Muttergewinde 30 auf. Im Gehäuse 1 ist eine Stellspindel 31 drehbar und mittels zweier axial ver­ spannter Kugellager 32 axial spielfrei gelagert. Mit dem Zapfen 2 des Gehäuses ist eine Büchse 33 verschraubt, die einen Ringabsatz 34 mit dreieckförmigem Querschnitt auf­ weist. Die entgegengesetzt zur Stellspindelachse bzw. Ge­ häuseachse A geneigten Begrenzungsflächen 34 a bzw. 34 b des Ringabsatzes bilden Schultern, an denen sich die Kugel­ lager 32 abstützen. Auf die Stellspindel 31 ist eine Hülse 32 aufgeschoben, die mit einem Außengewinde 36 in das Muttergewinde 30 eingreift. Zur Vorspannung der beiden Kugellager 32 dient die Schraube 37, welche die Hülse 35 an die Lagerscheibe 38 andrückt. Ein Querstift 39, der durch eine Querbohrung der Stellspindel 31 hindurchgeführt ist und in halbkreisförmige Ausnehmungen 40 a, 40 b in den Stirnflächen der Hülse 35 und der Lagerscheibe 38 ein­ greift, sorgt dafür, daß bei Drehung der Stellspindel 31 auch die Hülse 35 und die Lagerscheibe 38 mitgedreht wer­ den. Die Stellspindel 31 und die Hülse 35 sind durch ein Langloch 41 des Verbindungsbolzens 3 hindurchgeführt.

Der Antrieb der Stellspindel kann durch eine in der Werk­ zeugmaschinenspindel drehbar gelagerte, nicht dargestellte Stellstange erfolgen, die beispielsweise von einem in der Werkzeugmaschinenspindel angeordneten Schrittmotor ange­ trieben wird und über eine lösbare Kupplung mit der Stell­ spindel 31 verbunden ist. Gegebenenfalls könnte eine Ver­ stellung der Stellspindel 31 auch von Hand vorgenommen werden, bevor das Gehäuse 1 mit seinem Zapfen 2 mit der Werkzeugmaschinenspindel verbunden wird. In diesem Fall wäre am hinteren Ende der Stellspindel 31 ein Flansch 42 mit einer Skaleneinteilung vorgesehen.

Claims (7)

1. Verstellkopf für einen Werkzeughalter, insbesondere einen Bohrwerkzeughalter, mit einem im wesentlichen zylindrischen Gehäuse, welches mit der Spindel einer Werkzeugmaschine verbindbar ist, mit einem in einer radial verlaufenden Führung des Gehäuses radial ver­ stellbaren Schieber, an welchem ein Werkzeugträger befestigbar ist, mit einem axial im Gehäuse verschieb­ baren Stellglied und mit einem am Schieber befestigten Stellstück, welches eine schräg zur Gehäuseachse ver­ laufende, sich zu ihrem Nutgrund hin verjüngende Nut aufweist, in welche ein am Stellglied vorgesehener, radial vorspringender, sich entsprechend dem Nutquer­ schnitt zu seinem freien Ende hin verjüngender Ansatz eingreift, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansatz (19, 19′) an einem zylindrischen Zapfen (20) angeordnet ist, der in eine senkrecht zum Nutgrund (15 a, 15′ a) verlau­ fende, im Stellglied (5) vorgesehene Bohrung (21) ein­ greift, daß zur Verstellung des Zapfens (20) eine koaxiale Stellschraube (22) vorgesehen ist, und daß der Ansatz (19, 19′) feststellbar ist.

2. Verstellkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellschraube (22) im Zapfen (20) angeordnet ist und sich am Grund (21 a) der Bohrung (21) abstützt.

3. Verstellkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Festklemmbarkeit des Ansatzes (19, 19′) darin besteht, daß eine tangential zur Mantelfläche des Zapfens (20) verschraubte Klemmschraube (24) vorge­ sehen ist.

4. Verstellkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (15) einen halbkreisförmigen Querschnitt aufweist und der Ansatz (19) halbkugelförmig ausgebil­ det ist und an seinem freien Ende eine Abflachung (19 a) aufweist.

5. Verstellkopf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abflachung (19 a) durch eine zur Stellschraube (22) koaxiale Bohrung (23) gebildet ist.

6. Verstellkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (15′) einen trapez- oder dreieckförmigen Querschnitt aufweist und daß der Ansatz (19′) sich dementsprechend trapez- oder dreieckförmig zu seinem freien Ende hin verjüngt.

7. Verstellkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (5) ein in einer zentralen, axialen Bohrung (4) des Gehäuses (1) axial verstellbarer zylin­ drischer Körper ist, der an seinem vorderen Ende eine Aussparung (6) für den Schieber (9) aufweist, wodurch an dem zylindrischen Körper ein nach vorne ragender Arm (5 a) ausgebildet ist, daß der Arm (5 a) zwei senk­ recht zum Schieber (9) und parallel zur Gehäuseachse (A) verlaufende Führungsflächen (27) aufweist, und daß an jeder Führungsfläche (27) eine gegenüber dem Gehäu­ se (1) senkrecht zur Führungsfläche (27) verstell- und festklemmbare Führungsplatte (28) spielfrei anliegt.