DE3824462C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einstellvorrichtung, ins­ besondere für rundlaufende Werkzeuge, mit den Merkma­ len des Oberbegriffes des Anspruches 1.

Aus der DE-AS 16 02 751 ist ein Pendelhalter für Reibah­ len bekannt, der es gestattet, einen Achsversatz zwischen der Maschinenspindel, mit der die Reibahle drehfest ver­ bunden ist, und der Bohrung in einem Werkstück auszuglei­ chen. Zu diesem Zweck enthält der bekannte Pendelhalter zwei um 90° gegeneinander versetzte Schiebeführungen mit Wälzkörperlagerung, damit ohne Änderung des Winkels zwi­ schen der Achse der Reibahle und der Maschinenspindel der Seitenausgleich erfolgen kann. Die Wälzkörper sollen die zur Verstellung notwendige Radialkraft mindern, um die Qualität der Ausrichtung zu verbessern. Der Pendelhalter ist nicht dazu vorgesehen, den Achsversatz zwischen der Werkzeugachse und der Spindelachse fest einzustellen bzw., falls vorhanden, auf Null zu kompensieren.

Die DE-PS 30 29 133 zeigt einen Werkzeughalter, mit des­ sen Hilfe der Achsversatz zwischen der Spindelachse und der Werkzeugachse einstellbar ist. Der Werkzeughalter besteht aus einem mit der Maschinenspindel zu kuppeln­ den Anschlußteil, der einen zapfenartigen Fortsatz trägt. Auf dem zapfenartigen Fortsatz sitzt eine Hülse, in der die Spannvorrichtung für das Werkzeug angeordnet ist. Die Hülse ist mit Hilfe von vier in radial verlaufenden Bohrungen sitzenden Justierschrauben auf dem zapfenarti­ gen Fortsatz hinsichtlich ihrer radialen Lage justier­ bar.

Der Aufwand für die Herstellung dieses Werkzeughalters ist groß und außerdem eignet er sich nur zum Übertra­ gen geringer Drehmomente, weil die drehfeste Verbindung zwischen dem Anschlußteil und der Hülse ausschließlich über die Justierschrauben und die zugehörigen Anlage­ flächen an dem zapfenartigen Fortsatz erfolgt.

In der DE-OS 36 36 581 ist eine Spannvorrichtung beschrie­ ben, die eine Kompensation des Winkelfehlers zwischen der Werkzeugspindelachse und der Achse des in ein Spann­ zangenfutter eingesetzten Werkzeugs ermöglicht. Die be­ kannte Anordnung weist in ihrem mit der Werkzeugspindel zu verbindenen Grundkörper vier längs dem Umfang äqui­ distant verteilte, kegelförmige Bohrungen mit kegelför­ migen Innengewinden auf. In diesen kegelförmigen Boh­ rungen sitzen kegelförmige Stiftschrauben. Durch ent­ sprechend tiefes Eindrehen der Stiftschrauben läßt sich der hülsenförmige Grundkörper mehr oder weniger stark bezüglich seiner Längsachse biegen, solange, bis der Winkelfehler zwischen dem Werkzeug und der Spindelachse eliminiert ist.

Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, eine Einstellvorrichtung, insbesondere für rundlaufende Werk­ zeuge zu schaffen, mit der es möglich ist, Drehmomente, wie sie beim Bohren auftreten, zu übertragen und einen definierten Achsversatz zwischen zwei miteinander gekup­ pelten Elementen fest einzustellen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Einstell­ vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 ge­ löst.

Weil zwei Federglieder vorgesehen sind, um die beiden Elemente miteinander zu kuppeln, sind keine kompliziert zu fertigenden Führungen erforderlich, um die notwen­ dige Beweglichkeit der Elemente gegeneinander zu er­ zeugen. Vielmehr genügt eine Verwindung der Feder­ glieder, um die gewünschte Lage der Elemente zueinan­ der zu erhalten. Gleichzeitig ist die Verbindung zwi­ schen den Elementen mittels der Federglieder spiel­ frei, womit sich einfache Herstellungsverhältnisse ergeben.

Je nach Ausbildung der beiden parallel und mit Abstand voneinander angeordneten Federglieder ist eine Ver­ stellung nur in einer oder auch in zwei Ebenen mög­ lich. Wenn die Federglieder derart gestaltet sind, daß sie nur in einer Ebene elastisch auslenkbar sind, die eine Längsachse eines der Elemente umfaßt, während sie in der dazu rechtwinkligen Ebene, die ebenfalls die Längsachse enthält, weitgehend starr sind, er­ gibt sich eine Parallelogrammführung, mit deren Hilfe die beiden Elemente ausschließlich in einer Ebene gegeneinander versetzbar sind. Falls dies nicht ausreicht, wenn Lagetoleranzen in beliebigen Rich­ tungen auftreten können, besteht die einfache Mög­ lichkeit, einen weiteren Satz von gleich ausgebildeten Federgliedern zu verwenden, die jedoch, bezogen auf die Längsachse der Elemente, um 90° gegenüber den ersten gedreht angeordnet sind.

Zufolge einer parallelen Anordnung der Federglieder innerhalb jedes Paares, die ähnlich Bandfedern gestal­ tet sind, ergibt sich zwangsläufig ein exakt paralleler Versatz der Elemente gegeneinander.

Wenn die Widerlagermittel jeweils zwischen den Feder­ gliedern eines Paares angeordnet sind, ergeben sich besonders einfache platzsparende Verhältnisse.

Die Feststellmittel zur Fixierung der Federglieder gegenüber den Widerlagermitteln sind im einfachsten Falle Feststellschrauben, die bevorzugt in Gewinde­ löchern sitzen, die sich in den Federgliedern befin­ den.

Die erfindungsgemäße Einstellvorrichtung läßt sich einstückig besonders einfach dadurch herstellen, daß in einem Zwischenstück, das bevorzugt die beiden Elemente einstückig miteinander verbindet, ein oder zwei U-förmige Schlitze eingearbeitet sind, die be­ züglich der Längsachse diametral liegende Seiten­ flächen des Zwischenstücks durchsetzen und jeweils aus zwei parallel zu der Längsachse verlaufenden Schenkeln sowie einem die Längsachse rechtwinklig schneidenden Basisstück bestehen. Solche Schlitze lassen sich durch eine entsprechend geformte Elektrode in einfachster Weise in das Zwischenstück erodieren, wobei nur geringe Anforderungen an die Fertigungs­ genauigkeit gestellt werden. Das längliche Zwischen­ stück kann dabei sowohl einen rechteckigen als auch einen Kreisquerschnitt aufweisen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Ge­ genstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 die Einstellvorrichtung gemäß der Erfindung in einer Seitenansicht und teilweise geschnit­ ten und

Fig. 2 die Einstellvorrichtung nach Fig. 1, geschnit­ ten längs der Linie II-II aus Fig. 1 in einer Draufsicht.

In Fig. 1 ist als Beispiel für die neue Einstellvor­ richtung eine Spannzangenaufnahmevorrichtung 1 ver­ anschaulicht, die auf einem Aufnahmeflansch einer nicht weiter gezeigten Maschinenspindel aufzusetzen und zu befestigen ist. Die Spannzangenaufnahmevor­ richtung trägt an einem Ende einen scheibenförmigen Befestigungsflansch 2 mit zwei zueinander parallelen Stirnseiten 3 und 4. In der plangeschliffenen Stirn­ seite 4 ist koaxial zu der Längsachse des Befesti­ gungsflansches 2 eine zylindrische Zentrierbohrung 5 vorhanden, die es gestattet, den Befestigungsflansch mit sehr kleiner Toleranz auf eine Werkzeugauf­ nahme aufzusetzen. Seitlich neben der Zentrierbohrung 5 befindet sich eine Indexbohrung 6 sowie vier Gewindebohrungen 7, mittels derer der Befestigungsflansch an der Werkzeugaufnahme festzu­ schrauben ist.

Mit der Stirnfläche 3 ist ein prismatisches Zwischenstück 8, im speziellen Falle ein zylindrischer Schaft einstückig verbunden, dessen Längsachse im wesentlichen mit der Längsachse des Befestigungsflansches fluchtet. An seinem dem Befestigungsflansch abgelegenen Ende 9 enthält er in seiner zu der Stirnfläche 4 parallelen Stirnfläche 11 eine konische, sich in Richtung auf den Befestigungs­ flansch 2 verjüngende Bohrung 12 für eine darin sitzen­ de, in Längsrichtung geschlitzte Spannzange 13, die als Druckspannzange ausgebildet ist und die übliche Ge­ stalt hat. In der Nähe der Stirnseite 11 ist der Schaft 8 mit einem zylindrischen Außengewinde 14 ver­ sehen, auf das eine Überwurfmutter 15 aufzuschrauben ist, um die Spannzange 13 in der konischen Bohrung 12 festzuklemmen.

Das zylindrische Ende 9 und der Befestigungsflansch 2 bilden zwei achsparallel gegeneinander zu verstel­ lende Elemente der neuen Einstellvorrichtung. Um diese Verstellbarkeit zu schaffen, enthält der zylindrische Schaft 8 zwei im Querschnitt U-förmige und, bezogen auf die Längsachse des zylindrischen Schaftes 8, rechtwinklig angeordnete, U-förmige Schlitze 16 und 17. Diese beiden U-förmigen Schlitze 16 und 17, die, bezogen auf die Längsachse, gekreuzt angeordnet sind, haben dieselbe Gestalt und sind in Längsrichtung des zylindrischen Schaftes 8 höhen­ versetzt, so daß zwischen ihnen ein scheibenförmi­ ges Zwischenstück 18 entsteht, das frei von Teilen der beiden Schlitze 16 und 17 ist.

Der U-förmige Schlitz 16, der den zylindrischen Schaft 8 vollständig von einer bis zu der diametral gegen­ überliegenden Seite hin durchsetzt, wird von zwei zueinander parallelen Schenkeln 19 und 21 sowie einem zu den beiden Schenkeln 19 und 21 rechtwinklig ver­ laufenden ebenen Basisabschnitt 22 begrenzt. Wegen der Lage des U-förmigen Schlitzes 16 verlaufen die beiden Schenkel 19 und 21 an diametralen Seiten der Längsachse des Schaftes 8 mit einem Abstand von der Längsachse, der etwa halb so groß ist wie der Radius des Schaftes 8. Sie erstrecken sich parallel zu der Längsachse des Schaftes 8, während der gerade verlaufende Basisab­ schnitt 22 die Längsachse rechtwinklig schneidet. Die Weite des Schlitzes ist im Bereich seiner Schenkel 19 und 21 sowie des Basisabschnittes 22 überall gleich und beträgt zwischen 1 und maximal 2 mm, d.h. sie ist klein gegenüber dem Durchmesser des zylindrischen Schaftes 8.

Den Abstand, den die beiden geraden Schenkel 19 und 21 voneinander haben, ist etwa gleich ihrer Länge, gemessen parallel zu der Längsachse des Schaftes 8.

Fig. 2 läßt deutlich erkennen, wie die beiden Schen­ kel 19 und 21 des U-förmigen Schlitzes 16 vollständig durch den Schaft 8 von einer bis zu der anderen Seite durchlaufen, derart, daß das Zwischenstück 18 mit dem Befestigungsflansch 2 über zwei im Querschnitt kreis­ segmentförmige Glieder 23 und 24 einstückig verbun­ den ist. Infolge des Materials, das für die Spann­ zangenaufnahmevorrichtung verwendet ist, sind die beiden Glieder 23 und 24 elastisch auslenkbar, und zwar haben sie wegen der nicht rotationssymmetrischen Querschnittsfläche eine größere Nachgiebigkeit in Richtung senkrecht zu den Schenkeln 19 und 21, wäh­ rend sie eine große Festigkeit in Richtung parallel dazu zeigen. Sie sind deswegen Federglieder, die die Charakteristik von Bandfedern aufweisen. Das Zwischen­ stück 18 ist folglich mit dem Befestigungsflansch 2 über zwei parallel zueinander verlaufende Federglie­ der mit Bandfedercharakterstik verbunden, d.h. das scheibenförmige Zwischenstück 18 und der Befestigungs­ flansch 2 können durch eine verhältnismäßig geringe Kraft gegeneinander in einer Ebene bewegt werden, die parallel zu der Zeichenebene von Fig. 1 verläuft, während sie in Richtung senkrecht dazu unbeweglich sind. Wegen des parallelen Verlaufs der beiden Feder­ glieder 23 und 24 ergibt sich ein achsparalleler Ver­ satz zwischen dem scheibenförmigen Zwischenstück 18 und dem Befestigungsflansch 2.

Um eine definierte Lage zwischen dem scheibenförmigen Zwischenstück 18 und dem Befestigungsflansch 2 auch in Richtung parallel zu der Zeichenebene zu erhal­ ten, sind in der Nähe des Basisabschnittes 22 in den beiden Federgliedern 23 und 24 zwei miteinander fluchtende Gewindebohrungen 25 und 26 enthalten, die bis zu dem Schlitz 16 reichen. In diesen miteinander fluchtenden Gewindebohrungen 25 und 26 sitzen zwei Stiftschrauben 27 und 28, die sich an einem von dem Schlitz 16 umgrenzten Widerlager 29 abstützen. Das Widerlager 29 ist ein mit dem Befestigungsflansch einstückig verbundener, im wesentlichen quaderförmiger Körper, der beim Einarbeiten des U-förmigen Schlitzes 16 innen stehen bleibt. Er weist eine sehr große Festigkeit in allen Richtungen auf, weshalb er tat­ sächlich die Funktion des Widerlagers für die Ein­ stellschrauben 27 und 28 bringen kann.

Der Schlitz 17 hat dieselben Abmessungen wie der Schlitz 16, nur befindet er sich zwischen dem schei­ benförmigen Zwischenstück 18 und dem die konische Bohrung 12 enthaltenden Ende 9 und ist zu dem Schlitz 16 bezüglich der Längsachse des zylindrischen Schaftes 8 gekreuzt angeordnet, wie dies Fig. 1 deutlich er­ kennen läßt. Hierdurch entstehen zwei gegenüber den Federgliedern 23 und 24 gekreuzt angeordnete Feder­ glieder 31 bzw. 32 an der in Fig. 1 nicht sichtbar gegenüberliegenden Seite der Spannzangenaufnahmevor­ richtung 1. Zwischen den beiden Federgliedern 31 und 32 erstreckt sich, wie vorher, ein Widerlagerglied 33, an dem sich zwei auf gleicher Höhe sitzende Schrauben 34 abstützen, die unmittelbar in der Nähe des geraden Basisabschnittes 35 auf dem Durchmesser des Schaftes 8 liegen und wie vorher in der gleichen Weise wie bei den Federgliedern 23 und 24 die Federglieder 31 und 32 rechtwinklig schneiden. Im übrigen gilt das im Zusammenhang mit dem U-förmigen Schlitz 16 Gesagte in sinngemäßer Weise auch für den U-förmigen Schlitz 17 mit seinen gerade verlaufenden Schenkeln und dem rechtwinklig zu der Längsachse sich erstrecken­ den geraden Basisabschnitt 35.

Diese Anordnung, die sehr robust ist, läßt sich in einfachster Weise dadurch herstellen, daß in die vorgefertigte Spannzangenaufnahmevorrichtung mit Hilfe von Kupferelektroden, die entsprechend geformt sind, die beiden U-förmigen Schlitze 16 und 17 ein­ erodiert werden.

Die Verwendung der neuen Einstellvorrichtung geschieht in folgender Weise: Zunächst wird in die Spannzange 13 das jeweilige Werkzeug eingesetzt, wobei eine an dem Grund der kegeligen Bohrung 12 befindliche Einstell­ schraube 36 die Einstecktiefe des Werkzeugs in die Spannzangenaufnahmevorrichtung 1 festlegt. Nach dem Anziehen der Überwurfmutter 15 ist das Werkzeug in der Spannzangenaufnahmevorrichtung festgeklemmt, wo­ bei sich wegen der Toleranzen zwischen der Lage der kegeligen Bohrung 12 und der zylindrischen Zentrier­ bohrung 5 ein Versatz zwischen der Werkzeugachse und der zylindrischen Zentrierbohrung 5 ergibt. Um diesen Versatz zu kompensieren, d.h. die Achse des Werkzeugs auf null zu stellen, wird die Spannzangen­ vorrichtung mit dem aufgenommenen Werkzeug auf der Maschinenspindel oder einem Werkzeug-Vorein­ stellgerät montiert. Danach werden alle vier Feststellschrauben 27, 28, 34 gelockert und nun kann durch Festziehen der entsprechenden Feststellschraube an den beiden U-förmigen Schlitzen 16 und 17 die Werkzeugachse auf Null gestellt werden.

Dabei stützt sich die entsprechende Feststellschrau­ be 27, 28, 34 auf dem entsprechenden Widerlager 29 bzw. 33 ab, um das scheibenförmige Zwischenstück 18 bzw. das zylindrische Ende 9 zu der Seite der Längs­ achse zu drücken, auf der die jeweils betätigte Feststellschraube 27, 28, 34 liegt. Nachdem durch entsprechendes Betätigen jeweils einer der Fest­ stellschrauben 27, 28, 34 aus dem Satz die Achse des eingesetzten Werkzeugs zu der Achse des Befesti­ gungsflansches 2 auf null justiert ist, wird die entsprechende gegenüberliegende Feststellschraube 27, 28, 34 jedes Satzes gegen das Widerlager 29 und 33 festgeschraubt, so daß sich eine Konterung er­ gibt. Damit ist das Werkzeug in allen Richtungen justiert und kann auch durch seitlich auftretende Kräfte, von der Eigenelastizität abgesehen, nicht seitlich verdrückt werden.

Claims (15)

1. Einstellvorrichtung, insbesondere für Werkzeuge wie Boh­ rer, Fräser, Gewindebohrer oder -fräser, Reibahlen und ähnliche rundlaufende Werkzeuge, mit einem ersten, eine zugehörige Längsachse aufweisenden Element (2) sowie einem zweiten, eine zugehörige Längsachse aufweisenden Element (9) und mit die beiden Ele­ mente miteinander verbindenden Teilen (8), durch die die beiden Elemente (2, 9) unter Beibehaltung des Winkels zwischen den Achsen gegeneinander zu versetzen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die die beiden Elemente (2, 9) miteinander ver­ bindenden Teile zwei erste Federglieder (23, 24) umfassen, die mit Abstand voneinander an einem Element (2) sitzen und mit dem anderen Element (9) verbunden sind, und daß ein erstes Widerlager­ mittel (29) vorhanden ist, an dem sich zwischen dem Widerlagermittel (29) und den ersten Feder­ gliedern (23, 24) wirksame Feststellmittel (27, 28) abstützen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Elemente (2, 9) in zwei einander schneidenden Ebenen, die die Achsen der Elemente (2, 9) enthalten, gegeneinander verstellbar sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß zwei zweite Federglieder (31, 32) vorge­ sehen sind, die an dem anderen Element (9) sitzen und mit den ersten Federgliedern (23, 24) über ein Zwischenelement (18) verbunden sind, daß die zweiten Federglieder (31, 32) gegenüber den ersten Federgliedern (23, 24) um 90° um die Längsachse eines der Elemente (2, 9) gedreht angeordnet sind, und daß den mit Abstand voneinander ange­ ordneten zweiten Federgliedern (31, 32) ein zwei­ tes Widerlagermittel (33) sowie Feststellmittel (34) zugeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jedes Federglied (23, 24, 31, 32) in einer Ebene elastisch auslenkbar und in einer zu dieser Ebene rechtwinkligen, die Längsachse des Federgliedes (23, 24, 31, 32) enthaltenden Ebene starr ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die ersten und/oder die zweiten Federglieder (23, 24, 31, 32) innerhalb jedes Paa­ res parallel zueinander bzw. zu einer der Längs­ achsen der Elemente (2, 9) verlaufen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die jeweiligen Widerlagermittel (29, 33) zwischen den beiden jeweils ein Paar bilden­ den Federgliedern (23, 24, 31, 32) sitzen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Feststellmittel Schrauben (27, 28, 34) sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die Schrauben (27, 28, 34) in Gewinde­ löchern (25, 26) sitzen, die in den Federgliedern (23, 24, 31, 32) ausgebildet sind und sich paar­ weise auf gleicher Höhe bezüglich der Längsachse der Elemente (2, 9) befinden.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Federglieder (23, 24, 31, 32) mit den Elementen (2, 9) und/oder dem Zwischenelement (18) einstückig sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Widerlager (29, 31) mit den Elementen (2, 9) und/oder dem Zwischenelement (18) einstückig sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die beiden Elemente (2, 9) durch ein prismatisches längliches Zwischenstück (8) mit­ einander verbunden sind, daß in dem länglichen Zwischenstück (8) ein U-förmiger Schlitz (16) mit zwei zueinander parallelen Schenkeln (19, 21) enthalten ist, dessen Schenkel (19, 21) parallel zu der Längsachse des Elementes (2) verlaufen und dessen Basisabschnitt (22) rechtwinklig die Längsachse des Elementes (2) schneidet und daß die Schenkel (19, 21) und der Basisabschnitt (22) zwei bezüg­ lich der Längsachse des Elementes (2) diametral liegende Seitenflächen schneiden, derart, daß die beiden ersten Federglieder (23, 24) und das dazwischenliegende Widerlagermittel (29) ent­ stehen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich­ net, daß die beiden Schenkel (19, 21) symmetrisch zu der Längsachse des Elementes (2) angeordnet sind.

13. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Zwischenstück (8) ein zweiter U-förmiger Schlitz (17) ausgebildet ist, der in Längsrichtung des Zwischenstückes gegen­ über dem ersten Schlitz (16) versetzt und zu diesem vorzugsweise um 90° gekreuzt angeordnet ist, derart, daß ein von den beiden U-förmigen Schlitzen (16, 17) freies Zwischenelement ent­ steht und die Basisabschnitte (22, 35) der bei­ den U-förmigen Schlitze (16, 17) mit Abstand voneinander längs der Längsachse des Zwischenstückes (18) parallel zueinander verlaufen.

14. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 13, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der oder die Schlitze (16, 17) aus geraden Stücken zusammengesetzt sind.

15. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich­ net, daß das längliche Zwischenstück (8) zylindrisch ist.