DE552700C - Halter fuer Werkzeuge, wie Bohrer, Reibahlen u. dgl. - Google Patents

Description

Seit Einführung der Passungssysteme und des darauf gegründeten Austauschbaues spielt die maschinelle Erzeugung von vollkommen runden und zylindrischen Löchern unter genauester Einhaltung des vorgeschriebenen Durchmessers eine besondere Rolle unter den Werkstattarbeiten. Von besonderer Bedeutung für die erzielbare Arbeitsgenauigkeit ist es dabei, daß die Achse des Werkzeugs (Bohrer. oder Reibahle u. dgl.) mit der Achse der Bohrungen stets genau fluchtet, und man hat schon seit längerer Zeit erkannt, daß die Erfüllung dieser Bedingung mit Rücksicht auf die unvermeidlichen Ungenauigkeiten im Aufbau und in der Bedienung der Werkzeugmaschinen an die Anwendung einer Lagerung der Werkzeuge in ihren Haltern gebunden ist, die den Werkzeugen eine gewisse radiale Beweglichkeit gegenüber den Werkstücken oder den Vorrichtungen, die zu deren Bearbeitung benutzt werden, verleiht. Es ist nämlich zu beachten, daß bei der Herstellung solcher äußerst genauen Bohrungen zunächst ein Rohloch erzeugt wird, das dann in mehreren folgenden Arbeitsgängen unter Anwendung von Werkzeugen, die immer genauer auf den geforderten Durchmesser der Bohrung zugerichtet sind, fertig bearbeitet wird. Die einzelnen Werkzeuge müssen demnach vom ersten Augenblick ihres Auftreffens auf dem Werkstück an durch die bereits vorhandene Bohrung geführt werden, was offenbar nur möglich ist, wenn sie sich selbsttätig und möglichst leicht auf die Bohrungsachse genau einstellen können.

Auf Grund dieser Erkenntnis sind bereits verschiedene Werkzeughalterkonstruktionen ausgearbeitet worden, die den Werkzeugen die geforderte Beweglichkeit geben sollen; sie weisen aber alle noch Mängel auf, deren Ab-Stellung ein dringendes Bedürfnis der Praxis ist.

Bei der einen Ausführungsform kann das Werkzeug in dem Halter nur um einen gegen sein Schaftende zu gelegenen Punkt pendeln. Soll nun z. B. eine vorhandene Bohrung mit einer Reibahle nachgerieben werden und fluchtet die Werkzeughalterachse nicht genau mit der Bohrungsachse, so wird die Reibahle beim Auftreffen auf das Werkstück aus ihrer normalen Lage im Halter derart ausgelenkt, daß ihre Achse sich schief zur Achse der Bohrung einstellt. Die unvermeidliche Folge dieser Stellung ist ein Loch mit Vorweite.

Bei einer anderen Ausführung werden zur Verbindung des Werkzeugs mit seinem Halter Kreuzscheibenkupplungen benutzt. Diese gestatten zwar eine parallele Verschiebung der Werkzeugachse gegenüber der Halterachse, sind aber zur Übertragung der großen Vorschubdrücke und Drehmomente auf das Werkzeug ungeeignet, weil in den Kupplungsflächen zu hohe Flächenpressungen und damit Reibungsverluste auftreten, die zu sehr schnellem Verschleiß der Kitpplungselemente führen.

Nach der Erfindung werden die Mangel dieser bekannten Vorrichtungen beseitigt, indem das Werkzeug derart im Halter gelagert wird, daß es eine zur Halterachse exzentrische Rollbewegung im Halter unter dauernder Aufrechterhaltung der Achsenparallelität ausführen kann. Zu diesem Zweck besteht der Werkzeughalter aus zwei Büchsen, einer äußeren, die entweder durch den das ίο Werkzeug tragenden und unter Umständen auch antreibenden Maschinenteil gebildet wird oder mit ihm starr verbunden ist und die allgemeine Achsenrichtung des Werkzeugs bestimmt, und einer in diese eingeschobenen, welche das Werkzeug zentrisch aufnimmt und in der äußeren Büchse derart beweglich ist, daß ihre Achse entweder mit der Achse der äußeren Büchse zusammenfallen oder sich exzentrisch, aber stets nur parallel zu ihr einstellen kann; als Verbindungsglied zwischen den beiden Büchsen dient eine Zahnkupplung, deren Elemente mit einem gewissen Spiel ineinandergreifen und nach Art gewöhnlicher Zahnräder aufeinander abrollen können. Zur Aufnahme der Vorschubdrücke ist die innere Büchse in der äußeren mit Hilfe zweier Kugellager gelagert, die gleiches oder annähernd gleiches radiales Spiel aufweisen wie die Verzahnungen der Kupplungskörper und die in axialer Richtung genügend weit voneinander entfernt sind, um die Werkzeugachse stets parallel zur Achse der äußeren Büchse zu halten.

Ein Ausführungsbeispiel des ■ Erfindungsgegenstandes ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt

Abb. ι einen Schnitt durch den Werkzeughalter in Richtung seiner Drehachse,

Abb. 2 die Zahnkupplung zur Verbindung der beiden Hauptteile der Vorrichtung in der Mittellage,

Abb. 3 die gleiche Zahnkupplung in der Arbeitsstellung bei zentrischer Einstellung der beiden zu kuppelnden Teile der Vorrichtung,

Abb. 4 die gleiche Zahnkupplung in der Arbeitsstellung bei exzentrischer Einstellung der beiden zu kuppelnden Teile.

Dem Ausführungsbeispiel liegt die Annähme zugrunde, daß der Werkzeughalter als selbständige Vorrichtung ausgebildet ist und als solche in das Spannfutter einer Werkzeugmaschine eingespannt werden kann.

In der Büchse 1 befindet sich die Büchse 2, in welche in üblicher Weise das Werkzeug 2', z. B. ein Spiralbohrer, eingesetzt ist; sie liegt in der Normalstellung gleichachsig mit der Büchse ι und ist in ihr mit Hilfe von Kugellagern 3 und 4 zwischen dem Bund 5 und dem Schraubring 6 auf entsprechenden Flächen 7 und 8 der Büchse 1 gelagert. Durch richtiges Einstellen des Ringes 6 wird erreicht, daß die Büchse 2 ohne nennenswertes axiales Spiel leicht beweglich in der Büchse 1 gehalten wird.

Bund 5, Ring 6 und die Kugeln der Lager 3 und 4 besitzen gegenüber den angrenzenden Teilen der Büchse 1 radiales Spiel, so daß die Büchse 2 mit ihrer Drehachse sich exzentrisch zur Büchse 1 einstellen kann; bei einer solchen Verlagerung wird ihre Achse ausschließlich parallel zur Achse der Büchse 1 verschoben.

Bei 10 besitzt die Büchse 1 einen Zahnkranz, in welchen ein Gegenzahnkranz 11 an der Büchse 2 eingreift. Wie die Abb. 2 bis 4 zeigen, haben beide Zahnkränze gleiche Zähnezahl, aber verschieden große Teilkreisdurchmesser. Dadurch wird erreicht, daß die Verzahnungen mit einem gewissen Spiel ineinandergreifen; das Maß dieses Spieles ist gleichzeitig das Maß für die exzentrische Beweglichkeit der Büchse 2 in der Büchse 1 (Strecken in Abb. 4). Der Unterschied der Teilkreisdurchmesser ist außerdem so gewählt, daß auch in der Mittelstellung der Büchse 2 (Abb. 2 und 3) noch ein guter Eingriff der Zahnkränze 10 und 11 gewährleistet ist. Bei exzentrischer Verlagerung der Büchse 2 gegenüber der Büchse 1 verschieben sich die Eingriffsverhältnisse in der aus Abb. 4 ersichtlichen Weise.

Die Wirkungsweise des Werkzeughalters ist folgende:

Es sei angenommen, daß ein Werkstück mit einem in die Büchse 2 eingespannten Bohrer unter Verwendung einer Bohrlehre bearbeitet werden soll; für das Folgende ist es dabei gleichgültig, ob der Bohrer oder das Werkstück mit der Bohrvorrichtung die für die Bearbeitung notwendige Drehbewegung ausführt. Der Werkzeughalter der Werkzeugmaschine sei gegenüber der Lehre zunächst so eingestellt, daß die Achse der Büchse 2 und damit die des Bohrers 2' um ein geringes gegenüber der Achse der Lehrenbohrung versetzt ist. Beim Aufsetzen des Bohrers auf die in relativer Drehbewegung zu ihm befindliche Lehre wird die Bohrerspitze infolge des Widerstandes, den sie an der durch ihre exzentrische Lage bedingten Stelle der Lehre findet, bestrebt sein, in die zur Lehrenbohrung zentrische Stellung auszuweichen. Unter der Wirkung dieses seitlichen Druckes, der sich durch den ganzen Bohrer auf die Büchse 2 fortpflanzt, verschiebt sich die letztere aus der Mittellage in der Büchse 1, die sie bisher eingenommen hat, derart, daß der Zahnkranz 11 einseitig zum Eingriff mit Zahnkranz 10 kommt (Abb. 4). Ein Schwenken oder Verklemmen der Büchse 2 in der Büchse ι tritt dabei nicht auf, da einerseits

die Kugellager 3 und 4 nur eine Parallelverschiebung der Büchse 2 zulassen, andererseits die Zähne 11 unter Ausnutzung ihres Spiels gegenüber dem Zahnkranz 10 nur tiefer in dessen Zahnlücken eintreten.

Unter der führenden Wirkung, welche die Bohrung auf das Werkzeug 2' während des weiteren Bearbeitungsvorganges ausübt, behält die Büchse 2 ihre neue Stellung in Büchse ι bei. Wird mit feststehendem Werkzeug und sich drehendem Werkstück gearbeitet, so bleibt die beispielsweise in Abb. 4 gezeigte Stellung der beiden Büchsen zueinander während der ganzen Arbeitsdauer die gleiche; dreht sich dagegen das Werkzeug, indem Büchse ι angetrieben wird, so rollt Büchse 2, stets um das Maß e exzentrisch zur Achse der Büchse 1 versetzt, mit ihrem Zahnkranz 11 in dem Kranz 10 der Büchse 1 ab.

ao Für die Übertragung des Drehmomentes werden, wie die Abb. 4 erkennen läßt, auch bei exzentrischer Einstellung der Büchsen gegeneinander stets mehrere Zähne benutzt, die bei geeigneter Ausbildung der ganzen

₂g Vorrichtung nur sehr geringe Flächenpressungen erfahren. Im Gegensatz zu der bekannten obenerwähnten Kreuzscheibenkupplung besteht nämlich bei der Konstruktion nach der Erfindung die Möglichkeit, durch beliebige Verlängerung der Zähne 10 und 11 in der axialen Richtung des Halters die Eingriffsflächen so zu vergrößern, daß keine unzulässige Materialbeanspruchung in den Zähnen auftritt. Diese Möglichkeit bietet zugleich die sicherste Gewähr für ein einwandfreies Arbeiten der \^rorrichtung.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   i. Halter für Werkzeuge, wie Bohrer, Reibahlen u. dgl., die sich in einer zu ihrer Längsachse senkrechten Ebene innerhalb eines gewissen Flächenbereiches frei verschieben können, wobei das Werkzeug in einer Büchse befestigt ist, welche innerhalb einer mit der Maschinenspindel starr verbundenen Führungsbüchse beweglich ist, dadurch gekennzeichnet, daß die das Werkzeug aufnehmende Büchse (2) von der äußeren, von der Maschinenspindel getragenen Führungsbüchse (1) auf ihrer ganzen Länge umschlossen und nahe den Stirnseiten in ihr gelagert ist, während die auf Drehung kuppelnde, eine achsengleiche oder exzentrisch parallele Einstellung ermöglichende Einrichtung zwischen den beiden Lagerstellen angeordnet ist.
2. 2. Werkzeughalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Büchse (2) zur Übertragung der Drehbewegung eine Umfangszahnung (11) besitzt, die mit einem gewissen Spiel in eine Innenzahnung (10) der äußeren Büchse (1) eingreift.
3. 3. Werkzeughalter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnkupplung (10, 11) durch zwei Zahn kränze mit gleichen Zähnezahlen, aber verschieden großen Teilkreisdurchmessern gebildet ist, derart, daß in jeder Stellung der Büchse (2) zur Büchse (i) die beiden Zahnkränze miteinander in Eingriff stehen.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen