DE4437863A1 - Rotationsbohrkopf mit radial verstellbarem Werkzeugträger - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Rotationsbohrkopf mit radial verstellbarem Werkzeugträger. Der Rotationsbohrkopf ist auf der Hauptspindel von Werkzeugmaschinen befestigbar.

Rotationsbohrköpfe für Präzisionsbohrungen, die auf der Hauptspindel von Werkzeugmaschinen befestigbar sind und verstellbare Werkzeughalter aufweisen, gehören zum Stand der Technik. Einrichtungen in Rotationsbohrköpfen für die Werkzeugverstellung sind ebenfalls bekannt. Die bekannten Rotationsbohrköpfe arbeiten zur vollen Zufriedenheit, wenn es um die Ausführung kurzer Bohrungen geht. Die bekannten Konstruktionen weisen jedoch Nachteile auf, wenn tiefe Bohrungen zu bearbeiten sind und die Werkzeugschäfte eine entsprechend große Länge, insbesondere mehr als das 2,5fache des Werkzeugschaftdurchmessers, aufweisen. Unter diesen Arbeitsbedingungen treten Vibrationen auf, welche die Bearbeitungsgenauigkeit bei der Ausführung von Präzisionsbohrungen beeinträchtigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Werkzeugträger eines Rotationsbohrkopfes anzugeben, der einen vibrationsfreien Betrieb, insbesondere auch bei Verwendung eines Werkzeuges mit langem Werkzeugschaft, ermöglicht.

Gegenstand der Erfindung und Lösung dieser Aufgabe ist ein Rotationsbohrkopf mit radial verstellbarem Werkzeugträger, wobei der Werkzeugträger an seinem einen Ende eine Aufnahme für den Werkzeugschaft eines Schneidwerkzeuges und an seinem anderen Ende ein im Rotationsbohrkopf an Wälzkörpern geführtes Endstück aufweist, wobei das Endstück einen im wesentlichen H-förmigen Querschnitt besitzt und parallel zueinander angeordnete, lineare Führungsflächen aufweist, wobei der Rotationsbohrkopf in den freien Raum des H-förmigen Querschnitts eingreifende Vorsprünge besitzt und wobei die Führungsflächen des Endstückes mit zugeordneten, parallelen Führungsflächen an den Vorsprüngen Laufbahnen für die Wälzkörper bilden. Weitere Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Gegenstand der nachgeordneten Ansprüche 2 bis 6.

Der Werkzeugträger ist senkrecht zur Mittelachse des Rotationsbohrkopfes, an dem der besagte Werkzeugträger angeordnet ist, verschiebbar. Nach bevorzugter Ausführung der Erfindung ist der Werkzeugträger an acht Laufbahnen gelagert und geführt, wobei die Lagerung vorzugsweise durch Lagerkugeln erfolgt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigen schematisch:

Fig. 1 die Draufsicht eines Rotationsbohrkopfes mit einem Werkzeugträger,

Fig. 2 eine Seitenansicht des in Fig. 1 dargestellten Gegenstandes mit einer Darstellung des Einstellwegs "R" der Vorrichtung, der über einen skalierten Einstellring einstellbar ist,

Fig. 3 den Querschnitt entlang der Linie B-B in Fig. 1,

Fig. 4 eine Ausschnittsvergrößerung aus Fig. 1,

Fig. 5 eine perspektivische Darstellung der Kräftepaare, die in den drei Koordinatenebenen wirken und

Fig. 6 eine weitere Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer der Fig. 4 entsprechenden Schnittdarstellung.

Der in den Figuren dargestellte Rotationsbohrkopf 10 zur Präzisionsbearbeitung von Bohrungen weist einen verschiebbaren Werkzeugträger 11 zum Einspannen des Schaftes 12 eines Schneidwerkzeuges auf. Der Werkzeugschaft 12 besitzt eine relativ große Länge. Am Ende des Schaftes ist eine Werkzeugspitze 13 aus Hartmetall befestigt. Der Werkzeugträger 11 besitzt ein im wesentlichen H-förmiges Endstück, das auf linearen Laufbahnen im Rotationsbohrkopf geführt ist. Die Laufbahnen bestehen aus Lagerkugeln 15 und Führungsflächen 14, wobei ein Teil der Führungsflächen 14 am H-förmigen Endstück des Werkzeugträgers 11 angeordnet ist und der andere Teil im Oberteil des Rotationsbohrkopfes 10 ausgeführt ist. Die Lagerkugeln 15 ermöglichen eine freie Bewegung des Werkzeugträgers ohne jedes Spiel (zwischen den Lagerkugeln und den Führungsflächen 14). Der Rotationsbohrkopf weist zwei in den freien Raum des H-förmigen Querschnitts eingreifende Vorsprünge 16 - im folgenden kurz als innere Vorsprünge bezeichnet - auf. Die dem Rotationsbohrkopf zugeordneten Führungsflächen 14 sind an den inneren Vorsprüngen 16 angeordnet. Die inneren Vorsprünge bilden die Verankerungsbasis des Werkzeugträgers 11.

Nach bevorzugter Ausführung der Erfindung sind insgesamt acht Laufbahnen vorgesehen. Vier dieser Laufbahnen besitzen im Querschnitt kreisbogenförmig gekrümmte Führungsflächen 14. Die anderen vier Bahnen haben im Querschnitt ebene Führungsflächen 14. Alle Laufbahnen enthalten in Reihe hintereinander angeordnete Lagerkugeln 15.

Die Laufbahnen sind in symmetrischer Verteilung beidseits zur Mittelachse der Einspannvorrichtung 11 angeordnet. Gegenüberstehende Laufbahnen haben gleiche Abstände zur Mittelachse des Werkzeugträgers. Darum ergibt sich nach Fig. 1 eine Anordnung der Lagerkugeln 15 an den Scheitelpunkten von zwei Rechtecken, und zwar eines äußeren größeren Rechteckes 17 und eines inneren kleineren Rechteckes 18.

Im Ausführungsbeispiel sind für das äußere Rechteck 17 Lagerkugeln 15 mit größerem Durchmesser vorgesehen, wobei diese auf Führungsflächen 14 mit kreisbogenförmigem Querschnitt laufen (vgl. Fig. 4). An den Scheitelpunkten des inneren Rechtecks 18 sind Reihen aus Lagerkugeln 15 mit kleinerem Durchmesser vorgesehen, die auf Führungsflächen 14 mit ebenem Querschnitt laufen. Abwandlungen sind jedoch möglich. So können alle Lagerkugeln 15 den gleichen Durchmesser oder auch einen anderen Durchmesser als den im Ausführungsbeispiel dargestellten aufweisen. Das gleiche gilt für den Querschnitt der Führungsflächen 14, auf denen sich die Lagerkugeln 15 bewegen. Sie können alle kreisbogenförmig gekrümmt oder im Querschnitt eben ausgeführt sein. Gegebenenfalls können sie auch einen anders geformten, geeigneten Querschnitt besitzen. Als Wälzkörper 15′ sind anstelle der Lagerkugeln auch Rollen einsetzbar. In diesem Fall weisen die Führungsflächen 14′ der Laufbahnen einen ebenen Querschnitt auf (Fig. 6).

Die an den Scheitelpunkten des äußeren Rechteckes 17 angeordneten Laufbahnen mit Lagerkugeln 15 verleihen dem Werkzeugträger 11 ausreichend große Stabilität und Standfestigkeit, wenn während des Schneidvorganges Biege- und Torsionskräfte auf den Werkzeugträger 11 ausgeübt werden. Die Kräfte wirken in einer zur Mittelachse des Rotationsbohrkopfes 10 senkrechten in Koordinatenebene P1 in zwei Richtungen und/oder radial in einem Bereich von 360°, wie in Fig. 5 dargestellt. Die Aufgabe der Laufbahnen 14 mit den auf den Scheitelpunkten des äußeren Rechtecks 17 angeordneten Lagerkugeln 15 ist es ferner, jede Bewegung oder Verschiebung des Werkzeugträgers 11 aufgrund eines Angriffes von in zwei Richtungen wirkenden Kräften in einer Koordinatenebene P2 senkrecht zu den Laufbahnen 14 zu verhindern (vgl. Fig. 5).

Kräfte, die in Richtung eines Kräftepaares in der Koordinatenebene P3 parallel zur Mittelachse des Rotationsbohrkopfes 10 und ebenfalls parallel zu den Laufbahnen 14 wirken, werden von den an den Scheitelpunkten des inneren Rechteckes 18 angeordneten Lagerkugelreihen aufgenommen.

Der Fig. 2 entnimmt man, daß die Mikrometereinstellung für die Schneidwerkzeugverschiebung über den skalierten Ring 19 vorgenommen wird, der über den Verschiebeweg "R" von einigen wenigen Millimetern eine genaue Kontrolle von Präzisionsbohrungen erlaubt, deren Toleranzwerte sich im Mikrometerbereich bewegen.

Unter den Gegenstand der Erfindung soll auch eine alternative Ausführungsform des zuvor beschriebenen Rotationsbohrkopfes mit radial verstellbarem Werkzeugträger fallen, bei dem der H-förmige Querschnitt durch ein "I"-Profil und die Vorsprünge des Rotationsbohrkopfes durch an das I-Profil angepaßte Ausnehmungen ersetzt sind.

Die Erfindung ist gekennzeichnet durch eine Konstruktion derartiger Ausgestaltung, daß alle und in beliebigen Richtungen wirkende Kräfte des Schneidwerkzeuges dreidimensional abgestützt werden und es während des Bohrens deshalb nicht zu unerwünschten Vibrationen kommen kann.

Claims (6)

1. Rotationsbohrkopf mit radial verstellbarem Werkzeugträger für den Werkzeugschaft eines Schneidwerkzeuges, wobei der Werkzeugträger (11) an seinem einen Ende eine Aufnahme für den Werkzeugschaft (12) eines Schneidwerkzeuges und an seinem anderen Ende ein im Rotationsbohrkopf (10) an Wälzkörpern (15) geführtes Endstück aufweist, wobei das Endstück einen im wesentlichen H-förmigen Querschnitt besitzt und parallel zueinander angeordnete lineare Führungsflächen (14) aufweist, wobei der Rotationsbohrkopf (10) in den freien Raum des H-förmigen Querschnitts eingreifende Vorsprünge (16) besitzt und wobei die Führungsflächen (14) des Endstückes mit zugeordneten, parallelen Führungsflächen (14) an den Vorsprüngen (16) Laufbahnen für die Wälzkörper (15) bilden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei beidseits zur Mittelachse des Werkzeugträgers (11) Laufbahnen für die Wälzkörper (15) angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei acht Laufbahnen so angeordnet sind, daß vier Laufbahnen die Scheitelpunkte eines inneren Rechtecks (18) und die anderen Laufbahnen die Scheitelpunkte eines äußeren Rechteckes (17) bilden, wobei die dem äußeren Rechteck (17) zugeordneten Laufbahnen einen größeren Abstand von der Mittelachse des Werkzeugträgers (11) aufweisen als die dem inneren Rechteck (18) zugeordneten inneren Laufbahnen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die linearen Führungsflächen (14) der äußeren Laufbahnen (17) im Querschnitt kreisbogenförmig und die linearen Führungsflächen (14) der inneren Laufbahnen (18) im Querschnitt eben ausgebildet sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei als Wälzkörper (15) Lagerkugeln verwendet werden und wobei die Führungsflächen (14) der Laufbahnen im Querschnitt kreisbogenförmig und/oder eben ausgebildet sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei als Wälzkörper (15′) Rollen verwendet werden.