DE3702268A1 - Vorrichtung zum messen und justieren von spanabhebenden, an bohrstangen von werkzeugmaschinen gehaltenen werkzeugen, wie schneidstaehlen od.dgl. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen und Justieren von spanabhebenden, an Bohrstangen von Werkzeugmaschinen gehaltenen Werkzeugen, wie Schneidstählen od. dgl., die in einem Gehäuse axial verstellbar in der Bohrstange gehalten ist.

Bei der Bearbeitung von Werkstücken vermittels spanab­ hebender Fertigung durch Werkzeugmaschinen, bei denen Bohrstangen mit einer senkrecht zur Mittelachse angeord­ neten Längsdurchbohrung und einem in dieser angeordneten Werkzeug, wie einem Schneidstahl, verwendet werden, ist es notwendig, die Werkzeuge zur Bestimmung der Dicke des abzuhebenden Materialspans einzustellen, d. h. das Werkzeug senkrecht zur Mittelachse der Bohr­ stange radial zu verschieben.

Dies ist insbesondere von Wichtigkeit, wenn eine Bohrung in einem Werkstück auf das vorgesehene Endmaß, das sogenannte Sollmaß, gebracht werden soll. Hierbei ist die Verstellung des Werkzeuges mit besonderer Sorgfalt durchzuführen, da eine zu große Nachstellung des Werkzeuges zu einer zu starken Materialabnahme führt, wodurch das Endmaß letztlich überschritten wird und das zu bearbeitende Werkstück nicht mehr brauchbar ist.

Bekannt ist, das Nachstellen des Werkzeuges in der Bohrstange in der Weise durchzuführen, daß die Befesti­ gungsschraube, die das Werkzeug in der Bohrstange hält, etwas gelöst wird und durch Aufbringen von Schlägen auf das Werkzeug mit einem geeigneten Gegenstand, beispielsweise mit einem durch einen Hammer geschlagenen Stift, die Nachstellung des Werkzeuges in der Bohrstange durchgeführt wird. Eine Überprüfung dieser Nachstellung, wie sie insbesondere im Bereich der Fertigung von Endmaßen sehr wichtig ist, wird, nachdem die Bohrstange aus der Werkzeugmaschine ausgebaut ist, mit optischen oder mechanischen Vermessungseinrichtungen durchgeführt. Diese an sich aufgrund der verschiedenen notwendigen Arbeitsschritte schon sehr aufwendige Überprüfung der Werkzeugnachstellung hat zur Folge, da sie nicht im eingebauten Zustand durchführbar ist, daß die verschie­ denen Elastizitäten und Spiele in der Werkzeugmaschine, die sich insbesondere durch unterschiedlich starkes Befestigen der Bohrstange oder aufgrund des Alters und des damit verbundenen Verschleißes der Maschine ergeben, bei der Nachstellung des Werkzeuges nicht berücksichtigt werden können und daher gegebenenfalls zu Fehleinstellungen führen.

Bekannt ist ferner, die Nachstellung des in der Bohrstan­ ge gehaltenen Werkzeuges bei in der Werkzeugmaschine eingebauter Bohrstange durchzuführen, wozu mechanische Meßeinrichtungen verwendet werden. Auch die Verwendung von sehr genauen Schieblehren ermöglicht keine genaue Nachstellung des Werkzeuges aufgrund der Istmaße im Werkstück, da eine Zentrierung der Schieblehren in Bezug auf die Bohrstange nicht durchgeführt werden kann; außerdem hat es sich gezeigt, daß oftmals bei der Anwendung einer Schieblehre nicht der notwendige Raum im Werkstückbereich zur Verfügung steht. Auch die Anordnung von Präzisionsschieblehren ermöglicht keine genaue Nachstellung von in Bohrstangen gehaltenen Werkzeugen.

Es ist daher bereits eine Vorrichtung zum Messen und Justieren von spanabhebenden, an Bohrstangen von Werkzeug­ maschinen gehaltenen Werkzeugen, wie Schneidstählen od. dgl., vorgeschlagen worden, die aus einem Bohrstan­ gen-Aufsetzkörper besteht, der mit einer Halterungsöff­ nung für die Bohrstange, mit einer Vorrichtungsbefestigungs­ einrichtung und mit einer Werkzeugnachstelleinrichtung, mit einer Meßeinrichtungsabstandshalterung, die an dem Aufsetzkörper lösbar befestigt ist, und mit einer mit ihrem Meßfühler im Bereich der Schneide des an der Bohrstange gehaltenen, spanabhebenden Werkzeuges angeordneten und an der Meßeinrichtungsabstandshalterung lösbar befestigten Meßeinrichtung versehen ist, und mit der die Messung und Justierung des an einer Bohrstange gehaltenen Werkzeuges im in der Werkzeugmaschine einge­ bauten Zustand bei einfacher Handhabung, ohne Schwie­ rigkeiten beim Ablesen der Stellmaße, unter Verkürzung der Bearbeitungszeit und sehr genau durchführbar ist, wobei eine Verstellung des Werkzeuges auf das Sollmaß möglich ist, ohne daß weitere Einflußfaktoren, wie Spiel in der Maschine od. dgl., zu berücksichtigen sind (DE-OS 33 00 877).

Dabei ist es möglich, durch entsprechend genaues Messen und Justieren des in der Bohrstange gehaltenen Werkzeuges die Qualität der Bearbeitung des gefertigten Werkstückes wesentlich zu verbessern, da vor Abnahme des Schlichtspanes, d. h. vor Durchführung der Abschlußbearbeitung, das Istmaß am Werkstück aufgenommen und dementsprechend das genaue Sollmaß am Werkzeug eingestellt werden kann, ohne daß Maschinen und/oder werkzeuggegebene "Spielmaße" oder beispielsweise der langjährigen Bedienungs­ person bekannte Maßveränderungen aufgrund von Fehlern in der Maschine mit berücksichtigt werden müssen.

So ist es möglich, die Produktion von Ausschuß-Werkstücken vollständig zu vermeiden, da eine zu große Vorstellung des Werkzeuges, d. h. eine Einstellung des Werkzeuges über das Sollmaß hinaus, vermeidbar ist, da nach durchge­ führter Justierung des Werkzeuges das eingestellte Maß genau und schnell und ohne Ablesefehler möglich ist.

Außerdem wird auch durch die Anwendung der Meß- und Justiervorrichtung bei der Einstellung der Werkzeuge von Werkzeugmaschinen eine Arbeitszeitersparnis erreicht, da einerseits der Aus- bzw. Einbauvorgang der Bohrstange entfällt und somit unnötige Rüstzeiten vermieden werden und andererseits der Meß- und Justiervorgang selbst zeitlich sehr verkürzt ist, da der Aufsetzkörper lediglich auf die das Werkzeug tragende Bohrstange von unten aufgesetzt wird und dann der Einstell- und Justiervorgang des Werkzeuges schnell und maßsicher durchführbar ist.

Es hat sich jedoch ein Nachteil dahingehend gezeigt, daß der Werkzeughalter, der in der Bohrstange über eine Befestigungsschraube gehalten ist, die den Werkzeug­ halter seitlich beaufschlagt, nicht soweitgehend genau justierbar ist, wie dies in manchen Fällen wünschenswert ist. Der Werkzeughalter, der auch beim Justiervorgang leicht eingespannt bleiben muß, erreicht zwar beim Nachstellen das Sollmaß, jedoch ergibt sich beim Wiederan­ ziehen der Befestigungsschraube eine Übertragung der Drehbewegung auf den Werkzeughalter, so daß hier wieder eine leichte Verstellung eintritt. Gleichzeitig führt die Elastizität der Befestigungsschraube unter Belastung zu Maßungenauigkeiten, so daß das Werkzeug nach Er­ reichen des Sollwertes unter Belastung wieder um einen, zwar äußerst geringen, jedoch meßbaren Betrag zurückweicht und so das Istmaß nicht das gewünschte Sollmaß erreicht.

Es sind zwar bereits als sogenannte Patronen bezeichnete Gehäuse vorgeschlagen worden, die in die Bohrstange eingesetzt werden und das Werkzeug tragen, wobei in den Patronen Getriebe und Meßeinrichtungen zur Meßein­ stellung des Werkzeuges vorgesehen sind. Diese sind jedoch aufgrund ihres komplizierten und wegen der beengten Platzverhältnisse nicht sehr belastbaren Aufbaus zur Lösung des Problems bei der bekannten Vorrichtung nicht geeignet. Insbesondere, da alle Patronen zur Vermeidung von Spiel zwischen dem Werkzeug­ halter und der Verstelleinrichtung eine Feder enthalten, die bei unterschiedlichen Belastungen zu einem unter­ schiedlich weiten Ausweichen des Werkzeuges führt, ist hier eine hohe Maßgenauigkeit nicht zu erreichen.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der ein als Wechselpatrone konzipiertes Gehäuse Anwendung findet, das so ausgebildet ist, daß eine vollkommen spielfreie Verstellung des Werkzeughalters und damit des Werkzeuges möglich wird und daß das Gehäuse so stabil ausgeführt ist, daß es weder unter Belastung wesentlich verschleißt, noch unter Belastung ausweicht.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 gekenn­ zeichneten Merkmale gelöst.

Die hierdurch ausgebildete Kombination einer spiel­ freien Werkzeugverstellung und Werkzeughalterung mit einer bohrstangenexternen, jedoch von allen Spielen beeinflußten Messung führt zu einer Meßgenauigkeit, wie diese mit der hier erreichbaren Sicherheit bisher noch nicht erzielt werden konnte.

Es ist daher jetzt möglich, auch bei höchsten Anforderungen an die Präzision des Werkstückes die Produktion von Ausschußwerkstücken zu vermeiden. So kann auf die Anschaffung von hochempfindlichen und teuren elektronischen Einrichtungen zur Maßfeststellung und -einstellung verzichtet werden, wodurch sich noch ein zusätzlicher wirtschaftlicher Vorteil ergibt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß an der Bohrstange in einem Austritts­ bereich des Werkzeughalters eine ebene Fläche ausgebildet ist, auf die ein eine entsprechende Auflagefläche aufweisender Aufsetzkörper aufsetzbar ist, der mit einer Halterungsöffnung für das Gehäuse, mit einer Aufsetzkörperbefestigungseinrichtung und mit einer Meßeinrichtungsabstandshalterung, die an dem Auf­ setzkörper lösbar befestigt ist, und mit einer mit ihrem Meßfühler im Bereich der Schneide des an der Bohrstange gehaltenen, spanabhebenden Werkzeuges angeord­ neten und an der Meßeinrichtungsabstandshalterung lösbar befestigten Meßeinrichtung versehen ist.

Mit dieser Weiterbildung ist eine problemlose Durchführung der Messung möglich, wobei sich diese Ausführungsform als besonders günstig in Verbindung mit der Gehäuseaus­ bildung nach Anspruch 1 erwiesen hat.

In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung beispielsweise dargestellt, und zwar zeigt

Fig. 1 das Ende einer Bohrstange mit einem in der Bohrstange gehaltenen und einen Werkzeughalter tragenden Gehäuse in einer Seitenansicht,

Fig. 2 das Gehäuse gemäß Fig. 1 in einer vergrößerten senkrechten Schnittdarstellung,

Fig. 3 das Gehäuse in einer gemäß Linie III-III in Fig. 2 angegebenen Ansicht,

Fig. 4 das Gehäuse in einer gemäß Linie IV-IV in Fig. 2 angegebenen Ansicht,

Fig. 5 das Ende einer Bohrstange mit dem in der Bohrstange angeordneten Gehäuse und eine auf die Bohrstange aufsetz­ bare Vorrichtung zum Messen und Justieren des in der Bohrstange gehaltenen Werkzeuges in einer schaubildlichen Ansicht, und

Fig. 6 das Bohrstangenende und die Vorrichtung gemäß Fig. 5 in zusammengesetztem Zustand in einer schaubild­ lichen Ansicht.

Entsprechend Fig. 1 besteht die Vorrichtung aus einem in eine in der Bohrstange 200 ausgebildete Gehäuseaufnahme­ durchbrechung 210 eingesetzten Gehäuse 10, in dem der Werkzeughalter 20 angeordnet ist, an dessen Ende 21 das Schneidwerkzeug 25 mit der Schneide 26 lösbar befestigt ist.

Das Gehäuse 10 wird über eine in das Bohrstangenende 201 eingeschraubte und bis in die Gehäuseaufnahmedurch­ brechung 210 reichende Halterungsschraube 15, die bevorzugt als Innensechskantschraube ausgebildet ist, gehalten, wobei die Halterungsschraube 15 auf die an der Gehäuse­ außenoberfläche 10 a ausgebildete, eine Breite B (Fig. 3) und eine Länge L aufweisende ebene Fläche 10 b auflagert und durch ein entsprechend bemessenes Einschraubmoment das Gehäuse 10 spielfrei in der Gehäusedurchbrechung 210 haltert.

Entsprechend den Fig. 2 bis 4 weist das Gehäuse 10 einen etwa zylindrischen Körper auf, an dessen Oberfläche 10 a die voranstehend angesprochene Fläche 10 b und eine weitere, um 90° versetzt angeordnete Fläche 10 c ausgebildet ist, um eine Drehung des Gehäuses 10 in der Bohrstange 200 zu ermöglichen.

Das Gehäuse 10 ist hohlzylinderartig ausgebildet und mit einer Durchgangsdurchbrechung 13 mit einem kreisförmi­ gen Querschnitt versehen, in der der Werkzeughalter 20 angeordnet ist.

Die Gehäusedurchbrechung 13 erweitert sich einendseitig unter Ausbildung eines als Axialanschlag 11 dienenden Absatzes zu der Gehäuseöffnung 12, die zur Aufnahme eines Schraubenkopfes 32 einer in dem Gehäuse 10 angeord­ neten Schraube 30 geeignet ausgebildet ist. Dabei ist die Länge der Gehäuseöffnung 12 so bemessen, daß der Schraubenkopf 32 der Schraube 30 in das Gehäuse 10 um einen bestimmten Betrag versenkbar ist und über einen Schraubring 40 gehaltert wird, der an seiner Außenseite ein Außengewinde 40 a trägt, das in ein Gewinde 12 a der Gehäuseöffnung 12 einschraubbar ist, so daß über den in die Gehäuseöffnung 12 einschraubbaren Schraubring 40 der Schraubenkopf 32 der Schraube 30 an den Axialanschlag 11 anlegbar ist.

Der Schraubring 40 weist eine Durchbrechung 112 auf, durch die ein in der Zeichnung nicht dargestelltes Werkzeug einführbar ist, mit dem in den im Schraubenkopf 32 der Schraube 30 ausgebildeten Schraubenantrieb 33 eingegriffen werden kann, um den zwischen dem Schrauben­ ring 40 und dem Axialanschlag 11 spielfrei, jedoch drehbar gehaltenen Schraubenkopf 32 der Schraube 30 zu drehen. Der Gewindeschaft 31 der Schraube 30 greift dabei in eine Längsbohrung 23, die im Ende 22 des Werkzeughalters 20 ausgebildet ist, ein , wobei über das Innengewinde 23 a der Längsbohrung 23 bzw. über das Außengewinde 31 a des Gewindeschaftes 31 eine Dreh­ bewegung von der Schraube 30 auf den Werkzeughalter 20 aufgebracht wird, die zu einer Axialverschiebung des Werkzeughalters 20 führt, da die Schraube 30 axial unverschiebbar im Gehäuse 10 gehalten ist. So kann spielfrei über den Schraubenantrieb 33 der Werkzeughalter 20 axial verschoben werden. Um die Verschiebung des Werkzeughalters 20 zu erreichen, ist dieser auf seiner Außenoberfläche 20 a mit einer ebenen Fläche 24 versehen, die einer ebenfalls ebenen und entsprechend ausgebildeten Fläche 14 in der Durchbrechung 13 entspricht und eine Drehung des Werkzeughalters 20 verhindert. Da eine Verdrehung des Werkzeughalters verhindert wird, führt eine Drehung der Schraube 30 zu einer Axialverschiebung des Werkzeughalters 20.

Um einen möglichen Einfluß eines in den Berührungsflächen des Außengewindes 31 a mit dem Innengewinde 23 a entste­ henden Spieles auszugleichen, ist in der Fläche 10 c eine bis in die Durchbrechung 13 reichende und den Werkzeughalter 20 im Bereich der Fläche 24 beaufschlagende Schraube 26 angeordnet, deren Einschraubmoment so gewählt ist, daß die von der Schraube 26 auf den Werkzeug­ halter 20 bei einer Verschiebung des Werkzeughalters 20 aufgebrachte Reibung derart groß ist, daß bei einer Lastbeaufschlagung des Werkzeughalters 20 kein Anlage­ wechsel in den Gewinden auftritt.

Wie in Fig. 5 und 6 dargestellt ist, besteht die Vor­ richtung weiterhin aus einem Bohrstangenaufsetzkörper 50, der auf eine im Austrittsbereich des Gehäuses 10 und damit des Werkzeughalters 20 aus der Bohrstange 200 ausgebildeten ebenen Fläche 220 mit seiner Auflage­ fläche 55 aufsetzbar ist. Dabei ist der Bohrstangenauf­ setzkörper 50 mit einer Halterungsöffnung 51 versehen, die von dem Gehäuse 10 durchgreifbar ist, so daß die Halterungsöffnung 51 das Gehäuse 10 im aufgesetzten Zustand umschließt. An dem Aufsetzkörper 50 ist eine Meßeinrichtungsabstandshalterung 53, 54 angeordnet, die an dem Aufsetzkörper 50 lösbar befestigt ist und an der die Meßeinrichtung 56 angeordnet ist, deren Meßfühler 57 so angeordnet ist, daß er bei auf die Bohrstange 200 aufgesetztem Aufsetzkörper 50 (Fig. 6) von der Schneide 26 des Schneidwerkzeuges 25 beaufschlagt wird. Der Aufsetzkörper 50 ist dabei über eine Aufsetz­ körperbefestigungseinrichtung 52 fest an dem Gehäuse 10 gehaltert, so daß über die an sich bekannte Meßein­ richtung 56 eine genaue Messung der Verstellung des Schneidwerkzeuges 25 durchführbar ist.

Claims (2)

1. Vorrichtung zum Messen und Justieren von spanabhebenden, an Bohrstangen von Werkzeugmaschinen gehaltenen Werk­ zeugen, wie Schneidstählen od. dgl., die in einem Gehäuse axial verstellbar in der Bohrstange gehalten ist, da­ durch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) als Wechsel­ patrone ausgebildet ist und einen zylindrischen Körper aufweist, an dessen Außenoberfläche (10 a) eine ebene, eine Breite (B) und eine Länge (L) aufweisende Fläche (10 b) ausgebildet ist, auf die die Endfläche einer zur Bohr­ stangenlängsachse (M) parallelen, in ein Bohrstangen­ ende (201) bis in eine quer angeordnete Gehäuseauf­ nahmedurchbrechung (210) einschraubbare Halterungs­ schraube (15) aufpreßbar ist, daß in dem hohlzylin­ drisch aufgebauten Gehäuse (10) in einer Durchbre­ chung (13) ein eine zylindrische Form aufweisender Werkzeughalter (20) über zwei zusammenwirkende Flächen (14, 24) radial drehfest und bei Überwindung der über eine in das Gehäuse (10) eingeschraubte und bis in den Bereich der Durchbrechung (13) reichende und den Werkzeughalter (20) beaufschlagende Schraube (26) aufgebrachte Reibung axial verschiebbar gelagert ist, der an seinem einen, aus dem Gehäuse (10) heraus­ kragenden Ende (21) zur Halterung eines wendbaren Schneidwerkzeuges (25), wie einem Schneidplättchen od. dgl., geeignet ausgebildet ist und der an seinem anderen Ende (22) eine Längsbohrung (23) aufweist, in die der Gewindeschaft (31) einer in dem Gehäuse (10) angeordneten Schraube (30) einschraubbar ist, wobei der Schraubenkopf (32) in dem Gehäuse (10) drehbar gelagert und über einen gehäuseendseitig in eine ein Gewinde (12 a) aufweisende Gehäuseöffnung (12) einschraubbaren, zylindrischen und eine Durch­ brechung (112) aufweisenden Schraubenring (40) an einen gehäusefesten Axialanschlag (11) spielfrei anlegbar ist und einen über die Gehäuseöffnung (112) eingreifbaren Schraubenantrieb (33) aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Bohrstange (200) in einem Austrittsbereich des Werkzeughalters (20) eine ebene Fläche (220) aus­ gebildet ist, auf die ein eine entsprechende Auflage­ fläche (55) aufweisender Aufsetzkörper (50) aufsetz­ bar ist, der mit einer Halterungsöffnung (51) für das Gehäuse (10), mit einer Aufsetzkörperbefestigungsein­ richtung (52) und mit einer Meßeinrichtungsabstands­ halterung (53, 54), die an dem Aufsetzkörper (50) lös­ bar befestigt ist, und mit einer mit ihrem Meßfühler (57) im Bereich der Schneide (26) des an der Bohr­ stange (200) gehaltenen, spanabhebenden Werkzeuges (25) angeordneten und an der Meßeinrichtungsabstands­ halterung (53, 54) lösbar befestigten Meßeinrichtung (56) versehen ist.