DE3819499A1 - Ausdrehvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Ausdrehvorrichtung nach dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1. Ausdrehvor­ richtungen dieser Art sind seit längerem bekannt und werden auf Bohr- und Fräsmaschinen, Bearbeitungszentren, aber auch auf Drehmaschinen und Automaten für die genaue Bearbeitung von Bohrungen mit Durchmessern kleiner als 50 mm eingesetzt. Als Schneidwerkzeuge kommen dabei Ausdrehstähle mit zylin­ drischen Einspannschäften zur Anwendung, welche stirnseitig koaxial in den Ausdrehkopf eingespannt werden. Die effektive Schneidkante kann aus Schnellarbeitsstahl, Hartmetall, einem anderen Schneidstoff bestehen oder als austauschbare Wende­ platte ausgebildet sein. Die Feineinstellung solcher Aus­ drehwerkzeuge erfolgt durch radiales Verschieben des Aus­ drehstahles mittels eines entsprechenden Mechanismus.

Durch die CH-A-5 08 440 und das DE-GM-74 38 172 sind Aus­ drehvorrichtungen dieser Gattung bekannt geworden, die je­ doch nur bei vergleichsweise niedrigen Drehzahlen einge­ setzt werden können. Da seit einiger Zeit neue Schneidstoffe mit höherer Wärmebeständigkeit zur Verfügung stehen, sind an sich weit höhere Drehzahlen möglich, die entsprechend eine bedeutende Zeiteinsparnis ermöglichen würden. Bei diesen, für die neuen Schneidstoffe zulässigen hohen Dreh­ zahlen beeinträchtigt jedoch die Vibration, als Folge der bei einer Verschiebung des Drehstahls zwangsläufig entste­ henden Unwucht, ein präzises Ausbohren mit hoher Oberflächen­ güte. Um diese Unwucht auszugleichen, ist bei der Ausdreh­ vorrichtung nach der DE-A-35 10 259 eine Auswuchtvorrichtung angebracht, die als Kreisscheibensegmente geformte Gewichts­ ausgleichskörper aufweist, die mittels an diesen befestig­ ten Zugschnüren oder Zugseiten aus ihrer jeweiligen Lage um den gemeinsamen Drehpunkt verschwenkbar sind. Diese Aus­ wuchtvorrichtung vergrössert zwangsläufig die Bauhöhe des Ausdrehkopfes und benötigt Nuteneinschnitte, welche die Stabilität des Ausdrehkopfes beeinträchtigen. Nachteilig ist auch, dass die Auswuchtvorrichtung bei jeder radialen Verstellung des Drehstahles neu eingestellt werden muss, was erfahrungsgemäss oft vergessen wird und zu Schäden am Werkstück führen kann. Für unterschiedliche Bearbeitungs­ tiefen müssen bei dieser Ausdrehvorrichtung Drehstähle mit unterschiedlichen Längen und entsprechend mit unterschied­ lichen Gewichten verwendet werden. Diese Gewichtsunter­ schiede lassen sich aber mit der erwähnten Auswuchtvorrich­ tung nur bedingt kompensieren. Deshalb steht auch nur eine beschränkte Anzahl Drehstähle zur Verfügung, was zur Folge hat, dass diese für den praktischen Anwendungsfall meistens entweder zu kurz oder zu lang sind. Jeder Millimeter zuviel an der Länge des Drehstahles bewirkt aber eine Verschlech­ terung des Vibrationsverhaltens und damit auch der Ober­ flächengüte der erzeugten Bohrung oder zwingt zu niedrigen Drehzahlen und damit zu einer unwirtschaftlichen Arbeits­ weise.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ausdrehvor­ richtung der eingangs genannten Gattung zu schaffen, welche die oben genannten Nachteile vermeidet. Die Ausdrehvorrich­ tung soll bei hohen Drehzahlen verwendbar sein und bei ein­ fachem Aufbau und einfacher Bedienung eine hohe Oberflächen­ güte gewährleisten.

Die Aufgabe wird durch die Erfindung gemäss dem Anspruch 1 gelöst.

Da bei der erfindungsgemässen Ausdrehvorrichtung die Haltevor­ richtung für den Schneidenträger in der Tiefe verstellt werden kann, lässt sich der Abstand zwischen der Auflagefläche des Ausdrehkopfes und der Schneidkante jeweils optimal kurz halten. Auf eine einstellbare Auswuchtvorrichtung kann ver­ zichtet werden, da die Unwuchtkurve durch einfache, kon­ struktive Massnahmen, beispielsweise durch Bohrungen im Körper des Ausdrehkopfes so eingestellt ist, dass sie im Bereich der Hauptanwendung einen günstigen Verlauf nimmt und auf einen Satz von Drehstahlhaltern mit unterschiedli­ chen Gewichten verzichtet werden kann.

Neben der geringen Bauhöhe des Ausdrehkopfes spielt somit die axiale Verstellbarkeit der Haltevorrichtung für den Drehstahl eine wesentliche Rolle in bezug auf die Stabili­ tät und damit die Vibrationsneigung des Werkzeugs. Da bei der erfindungsgemässen Ausdrehvorrichtung die Haltevorrich­ tung weniger gewechselt werden muss und die Einstellung einer Auswuchtvorrichtung entfällt, ergibt sich gegenüber dem Stand der Technik auch eine Vereinfachung der Bedienung. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend an­ hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Explosionszeichnung der erfindungsgemässen Ausdrehvorrichtung,

Fig. 2 und 3a einen teilweise geschnittenen Ausdrehkopf,

Fig. 3b eine Ansicht eines Details des Ausdrehkopfes,

Fig. 4 einen Querschnitt durch einen Ausdrehkopf,

Fig. 5 Anwendungsbeispiele mit verschiedenen, optimal an die gegebenen Arbeitsverhältnisse angepassten Halte­ vorrichtungen für den Schneidenträger,

Fig. 6 Unwuchtkurven von drei Ausdrehvorrichtungen mit unterschiedlich schweren Haltevorrichtungen für den Schneidenträger.

Wie die Fig. 1 zeigt, weist die Ausdrehvorrichtung am vor­ deren Ende einen auswechselbaren Schneidenträger 1 auf, der an einem zylindrischen Schaft 2 befestigt ist, der mit wenig Spiel in einer Bohrung 5 einer ebenfalls zylindri­ schen Reduzierhülse 3 in seiner Längsrichtung verschiebbar ist und mittels zweier in der Reduzierhülse 3 angeordneten Schrauben 6 festgeklemmt werden kann. Der Schaft 2 kann einen gestrichelt gezeichneten Kanal 29 für die Kühlmittel­ zufuhr zur Schneide aufweisen. Die Reduzierhülse 3 sitzt ihrerseits mit wenig Spiel längsverschiebbar in einer Aus­ nehmung 7 eines Ausdrehkopfes 4, und wird mittels einer Klemmvorrichtung 23, 24 in der gewünschten Verschiebungs­ lage festgeklemmt. Die Reduzierhülse 3 kann gegebenenfalls weggelassen werden, dann istjedoch der Schaft 2 so ausge­ bildet, dass er etwa das gleiche Gewicht aufweist wie die Haltevorrichtung mit Reduzierhülse 3. Die Ausnehmung 7 im Ausdrehkopf 4 besteht aus einer durchgehenden zylindri­ schen Bohrung 7 a im Schieber 18, sowie den Freistellungen 7 b und 7 c im Körper bzw. in einem Verbindungsschaft 10. Die Ausnehmung 7 ist wenigstens so ausgebildet, dass die Haltevorrichtung für den Schneidenträger 1 wenigstens um das Doppelte des Durchmessers der Ausnehmung 7 a in Längs­ richtung verschoben werden kann. Stirnseitig ist der Aus­ drehkopf 4 mit einer Abdeckplatte 17, welche mittels Schrauben 19 befestigt ist und ebenfalls eine Aussparung für den Durchlass der Haltevorrichtung aufweist, gegen Be­ schädigung durch Späne geschützt. Der Ausdrehkopf 4 weist eine geschliffene Abstützfläche 11 auf, die mittels einer hier nicht gezeigten Anzugsschraube gegen die Stirnfläche 12 eines Verbindungsteils 13 gezogen wird, wobei der Ver­ bindungsschaft 10 in eine Bohrung 14 eingreift.

Wie die Fig. 2a und 3a zeigen, weist der Schieber 18 einen an sich bekannten Verstellmechanismus 22 mit einer Skalenscheibe 8 und eine Feder 21 zur Spielaufhebung auf. Mit Hilfe des Verstellmechanismus 22 kann der Schieber 18 bzw. die Haltevorrichtung mit dem Schneidenträger 1 radial verschoben werden. Der Schieber 18 lässt sich nach erfolg­ ter Verstellung in der gewünschten Position mittels einer Klemmschraube 9 über eine spielfrei eingestellte Parallel­ führung 16 für den Ausdrehvorgang fixieren. Durch einen Nippel 20 kann Schmiermittel eingebracht werden, welches einerseits die Leichtgängigkeit des Verstellmechanismus garantiert und andererseits das Eindringen von Schmutz und Kühlmittel in den Ausdrehkopf verhindert.

Im Schieber 18 ist auch eine Klemmvorrichtung angeordnet, mit welcher die Reduzierhülse 3 in der gewünschten Ver­ schiebungslage festgeklemmt werden kann. Diese Klemmvor­ richtung besteht aus zwei zweiteiligen Klemmschrauben 24, deren vorderer Teil 30 mittels eines durchgehenden Dorns 23 am Drehen gehindert ist. Wie die Fig. 3b deutlich zeigt, ist die Frontseite des Teils 30 V-förmig ausgebil­ det, so dass der Teil 30 mit zwei im Abstand voneinander angeordneten Stützkanten 25 an der Reduzierhülse 3 anliegt. Durch die Berührung der Reduzierhülse 3 mit dem Schieber 18 ergibt sich eine dritte Stützkante 25. Durch diese "3-Punkt-Auflage" wird mit einfachen Mitteln eine sehr stabile Befestigung der Reduzierhülse 3 erreicht.

Der Ausdrehkopf ist mittels Bohrungen 15 in seinem Körper so ausgewuchtet, dass seine Unwucht dann weitgehend elimi­ niert ist, wenn die Haltevorrichtung sich in einer radialen Verschiebungslage befindet, die im Hauptanwendungsbereich des Ausdrehkopfes 4 liegt. Ist beispielsweise im Hauptan­ wendungsbereich die Haltevorrichtung etwa 1,6 mm vom Zentrum entfernt, so ergibt sich gemäss der in Fig. 6 ausgezogen dargestellten Unwuchtkurve 26 praktisch keine Unwucht. Das dargestellte Koordinatensystem zeigt auf der waagrechten Achse den Verstellbereich und auf der verti­ kalen Achse die Unwucht. Die Unwuchtkurve 26 ergab sich bei einem Gewicht der Haltevorrichtung inkl. Schneiden­ träger und Schneide von 150 Gramm. Da die Haltevorrichtung in ihrer Länge verstellbar ist, ergibt sich für alle Aus­ drehtiefen dieselbe Unwuchtkurve 26.

Hätte man wie bisher für grössere Ausdrehtiefen einen längeren Halter mit einem höheren Gewicht von 300 Gramm einsetzen müssen, so hätte sich die Unwuchtkurve 27 erge­ ben. Eine kürzere Haltevorrichtung mit einem Gewicht von 50 Gramm hätte die Unwuchtkurve 28 ergeben. Da bei der erfindungsgemässen Ausdrehvorrichtung die Unwuchtkurve bekannt ist und im Hauptanwendungsbereich einen günstigen Verlauf nimmt, genügt es, wenn der Ausdrehkopf 4 beispiels­ weise mittels Bohrungen fest ausgewuchtet ist.

Wie die Fig. 2 zeigt, ist der Abstand B zwischen der Frontfläche des Ausdrehkopfes und der Abstützfläche 11, also die für die Stabilität wesentliche Bauhöhe, kleiner als der Durchmesser A des Ausdrehkopfes. Die Reduktion der Höhe B und die Tiefenverstellbarkeit des Schneidenträgers 1 tragen gemeinsam dazu bei, dass die Stabilität der Ausdreh­ vorrichtung unter verschiedenen Arbeitsbedingungen optimal ist. Wie die Fig. 5 schematisch zeigt, sind bei den dar­ gestellten Ausdrehvorrichtungen C, D und E die Abstände zwischen den Abstützflächen 11 und den Schneidkanten (Wendeplatten) optimal kurz. Bei den Ausdrehvorrichtungen C und E sind die Schäfte so weit wie möglich durch Reduzier­ hülsen 3 gestützt. Bei der Ausdrehvorrichtung D besteht die Haltevorrichtung lediglich aus einem Schaft 2, der je­ doch etwa das gleiche Gewicht aufweist wie die Haltevor­ richtungen der Ausdrehvorrichtungen C und E. Alle in Fig. 5 dargestellten Ausdrehvorrichtungen weisen somit etwa die gleiche Unwuchtkurve auf.

Claims (5)

1. Ausdrehvorrichtung mit einstellbarer Ausdrehweite für die Feinstbearbeitung, insbesondere von Bohrungen auf Bohr- und Fräsmaschinen, Bearbeitungszentren sowie Drehmaschinen und Automaten, mit einem Arbeitskopf, der eine an ein Verbindungsteil (13) anzulegende Abstütz­ fläche (11), einen Verbindungsschaft (10) und einen radial verschiebbaren Schieber (18) zur Aufnahme einer Haltevorrichtung (2, 3) für den Schneidenträger (1) auf­ weist, mit einer Klemmvorrichtung (23, 24) zum Fest­ klemmen der Haltevorrichtung (2, 3) und einer im Schie­ ber (18) angeordneten Ausnehmung (7) zur Aufnahme der Haltevorrichtung (2, 3), dadurch gekennzeichnet, dass

• a) die Ausnehmung (7) im Schieber (18) nach unten derart vertieft ist, dass die Haltevorrichtung (2, 3) wenigstens um das Doppelte des Durchmessers dieser Ausnehmung (7) verschiebbar ist und dass im Falle mehrerer Haltevorrichtungen (2, 3) alle etwa das gleiche Gewicht aufweisen,
• b) der Ausdrehkopf so ausgewuchtet ist, dass die Unwucht dann weitgehend eliminiert ist, wenn die Haltevor­ richtung (2, 3) sich in einer radialen Verschiebungs­ lage befindet, die im Hauptanwendungsbereich des Aus­ drehkopfes liegt, und
• c) der Abstand (B) zwischen der Frontfläche des Ausdreh­ kopfes und der Abstützfläche (11) etwa gleich oder kleiner ist als der Durchmesser (A) des Ausdrehkopfes.

2. Ausdrehvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, dass die Haltevorrichtung (2, 3) teleskopartig in der Länge verstellbar ist.

3. Ausdrehvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, dass der Schieber (18) und der Schaft (10) des Ausdrehkopfes in Achsrichtung durchgehend hohl sind.

4. Ausdrehvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, dass der Ausdrehkopf mittels Bohrungen in seinem Körper ausgewuchtet ist.

5. Ausdrehvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmvorrichtung zum Festklemmen der Haltevorrichtung (2, 3) zwei Klemmschrau­ ben (24)aufweist, die stirnseitig an zwei im Abstand angeordnete achsparallelen Linien (25) an der Haltevor­ richtung (3) anliegen.