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Die
Erfindung bezieht sich auf das Gebiet von Schneidewerkzeugen, insbesondere
auf einen hydraulischen Anschlag zur Verwendung bei Bohrungs- oder
Ansenkungsarbeitsgängen.
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Die
Variabilität
zwischen Produkten auf einer Fertigungsstraße ist oftmals größer als
die Toleranz der Werkzeugmaschine, d. h. der Betreiber kann sich nicht über die
exakte Position der Oberfläche
des Produkts relativ zu dem Werkzeug sicher sein. Die Verwendung
eines hydraulischen Anschlags, der die Stellung der Werkstückoberfläche erkennt
und das Eindringen des Schneidewerkzeugs in das Werkstück beschränkt, ohne
dass der Betreiber eingreifen muss, verbessert die Genauigkeit des
Bearbeitungsarbeitsgang, macht die Wiederholung des Arbeitsgangs
mit diesem Grad an Genauigkeit möglich
und reduziert die benötigte
Zeit erheblich.
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Ein
herkömmlicher
hydraulischer Anschlag gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1 ist in
US 4530625 beschrieben.
Der Anschlag ist an einem Ende an der Spindel einer numerisch gesteuerten Maschine
befestigt und hält
an dem anderen ein Schneidewerkzeug, das mit einem Werkstück in Eingriff
kommt. Im Einsatz nähert
sich das Schneidewerkzeug dem Werkstück und beginnt den Schneidearbeitsgang.
Eine Verriegelungsplatte innerhalb des hydraulischen Anschlags behält zwei
Teile des Anschlags in Eingriff, so dass sie nicht zur relativen
Drehung fähig
sind. Ein Gehäuse
erkennt die Stellung der Werkstückoberfläche. Wenn
das Gehäuse
mit dem Werkstück
in Kontakt steht, löst
ein Kolben ein Kugellager aus seiner Unterbringung, was durch hydraulische
Mittel die Kraft, die normalerweise die zwei Teile des Anschlags
zusammendrängt,
erheblich reduziert, und die zwei Teile des Körpers entkuppeln sich, so dass
sich die Länge
des Anschlags um einen erheblichen Betrag reduzieren kann. Dies
wird normalerweise als das „Einstürzen" (collapsing) des hydraulischen
Anschlags bezeichnet. Dies verhindert, dass das Werkzeug tiefer
als die zuvor bestimmte Position in das Werkstück eindringt. Bei der Umkehrung
der Spindel der numerisch gesteuerten Maschine wird Hydraulikflüssigkeit
innerhalb des Anschlags recycelt, und die zwei Teile kommen wieder in
Eingriff und der Prozess kann wiederholt werden. Die Position des
Kopfes der Einheit wird mit Bezug auf das Schneidewerkzeug angepasst,
um die Tiefe zu steuern, zu der das Schneidewerkzeug eindringt.
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Das
Funktionieren der Einheit hängt
stark von der Länge
des Kolbens ab. Aufgrund von Fertigungstoleranzen ist wahrscheinlich
jeder Kolben und hydraulische Anschlag in der Länge leicht unterschiedlich
und somit ist es nicht möglich,
die Kolben untereinander auszutauschen. Der hydraulische Anschlag
muss sehr genau aufgebaut werden, so dass er zu genau dem richtigen
Zeitpunkt simultan mit dem Entkuppeln der zwei Teile des Körpers in
Gang gebracht wird. Falls der Kolben zu lang ist, stürzt die Einheit
zu früh
in dem Schneidezyklus ein; falls der Kolben zu kurz ist, stürzt die
Einheit überhaupt
nicht ein. Die Kolbenlänge
muss durch einen Prozess des Testens und des Verbesserns bestimmt
werden, wobei die Einheit auseinander gebaut wird, um den Kolben
zu entfernen, um ihn an einer anderen Maschine zu kürzen, indem
ein Stück
abgeschnitten oder weggemacht wird, und dann die Einheit für den Probebetrieb
wieder zusammengebaut wird. Der Prozess muss wiederholt werden,
falls die Kolbenlänge
weiterhin nicht korrekt ist.
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Der
Vorgang des Auseinanderbauens der Einheit und des Entfernens des
Kolbens, um seine Länge
zu kürzen,
ist ein äußerst zeitaufwändiger Prozess
und führt
zu Ungenauigkeiten. Falls der Kolben zu sehr gekürzt wird, wird er zu Ausschuss
und der Prozess beginnt erneut mit einem neuen Kolben.
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Darüber hinaus
ist die Länge
des Kolbens wärmeabhängig und
variiert dadurch während
der Verwendung, wenn die Wärme
von dem Schneidebereich durch den Mechanismus auf den Kolben übertragen
wird. Dies führt
zu einer Ungenauigkeit des Betriebs des hydraulischen Anschlags,
was äußerst unerwünscht ist,
besonders dort, wo die Tiefe des Schneidearbeitsgangs entscheidend
ist. Während die
Länge des
Kolbens angepasst werden kann, während
er kalt ist so dass er innerhalb der Toleranz für die korrekte Verwendung arbeitet,
ist es möglich, dass,
wenn sich der Kolben erwärmt,
er sich zu einer Länge
außerhalb
der Toleranzen ausdehnt und folglich während der Verwendung nicht
korrekt arbeitet.
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Demgemäß stellt
die vorliegende Erfindung einen hydraulischen Anschlag mit verbesserter
Genauigkeit zur Verwendung bei Bohrungs- oder Ansenkungsarbeitsgängen bereit,
wobei er die Merkmale aus Anspruch 1 beinhaltet.
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Die
Anpassbarkeit der Kolbenlänge
macht es möglich,
dass die Einheit schnell und mit Leichtigkeit aufgebaut wird und
der Kolben in jedem hydraulischen Anschlag mit Genauigkeit verwendet
wird. Mit einem Mechanismus zum Anpassen der Länge des Kolbens kann im Gegensatz
zu herkömmlichen
hydraulischen Anschlägen
jede Überkorrektur
der Länge
umgekehrt werden. Die Anpassbarkeit ermöglicht es, dass der Kolben
so angepasst wird, dass er gerade die richtige Länge hat, um Variationen in
der Länge,
die bei der Erwärmung
auftreten, auszugleichen.
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Die
Vielzahl von Ablauflöchern
ermöglicht es,
dass das Kühlmittel
leichter aus dem Gehäusebereich
der Einheit abläuft,
insbesondere wenn sich der Einheitskopf in dichter Nähe zu der
Oberfläche
der Komponente befindet, wobei die Anhäufung des Kühlmittels vermieden wird. Eine
Anhäufung
und Stagnation des Kühlmittels
ist für
die Einheit nachteilig und verursacht die Korrosion von internen
Komponenten und die Entfernung von Schmiere von den Lagern. Der
verbesserte Fluss des Kühlmittels
stellt sicher, dass die Wärme,
die durch das Schneidewerkzeug und beliebige Lager innerhalb des
vorderen Endes der Einheit erzeugt wird, aus dem Bereich entfernt
wird, was in einer stabilen Betriebstemperatur während der Dauer der Verwendung
resultiert, was zu einer verbesserten Genauigkeit und Wiederholbarkeit
der Tiefensteuerung führt.
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Vorzugsweise
ist mindestens ein Teil des Kolbens von außerhalb des Körpers zugänglich,
um die Länge
des Kolbens anzupassen, ohne ihn aus dem Körper zu entfernen. Dies reduziert
erheblich die Zeit, die gebraucht wird, um die Einheit vor der Verwendung
aufzubauen, da die Einheit nicht auseinander gebaut und der Kolben
zur Anpassung nicht zu einer anderen Maschine hin und her getragen
werden muss, bis die korrekte Länge
gefunden ist.
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Vorteilhafterweise
sind die Ablauflöcher
mit gleichem Abstand um den Umfang des Körpers angeordnet. Dies verbessert
den Fluss des Kühlmittels von
um den Kopf der Einheit des hydraulischen Anschlags, wobei eine
Anhäufung
von Kühlmittel
in einem lokalen Bereich vermieden wird.
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Wahlweise
befinden sich die Ablauflöcher
in Schlitzen, die parallel zu der Achse des Körpers verlaufen. Dies verbessert
den Fluss des Kühlmittels von
dem Kopf der Einheit weg.
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Vorzugsweise
beinhaltet das Gehäuse
einen kleinen, flachen Ring, der ausgeführt ist, um mit der Oberfläche des
Werkstücks
in Kontakt zu stehen, und von Wänden,
durch die das Gehäuse
an dem Körper
montiert ist, gestützt
wird. Ein flacher Ring kann konfiguriert und genau maschinell bearbeitet werden,
um den gewünschten
Kontakt mit dem Werkstück
bereitzustellen.
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Vorteilhafterweise
ist der Winkel zwischen dem Ring und den Gehäusewänden größer als 90 Grad und ist vorzugsweise
135 Grad. Derartige Gehäuse
sind nachgiebiger als diejenigen mit Wänden, die rechtwinklig zu dem
Ring verlaufen und nicht bei Kontakt mit der Werkstückoberfläche auslenken,
wodurch die Genauigkeit des hydraulischen Anschlags verbessert wird.
Vorzugsweise würden
die Gehäusewände Löcher oder
Spalten aufweisen, um einen Durchfluss des Kühlmittels zu ermöglichen.
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Die
Erfindung wird nun mittels Beispiel und unter Bezugnahme auf die
beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
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1 eine
schematische Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines hydraulischen
Anschlags gemäß der Erfindung
ist;
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2 die
Verriegelungsplatte, die in 1 gezeigt
ist, detaillierter zeigt;
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3 den
Kolben, der in 1 gezeigt ist, detaillierter
zeigt.
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In 1 ist
ein hydraulischer Anschlag 2 an der Spindel 4 einer
numerisch gesteuerten Maschine (nicht gezeigt) befestigt und hält ein Schneidewerkzeug 6,
das mit einem Werkstück 8 in
Eingriff kommt. Der Körper
des hydraulischen Anschlags beinhaltet zwei Teile 10, 12,
die durch eine Verriegelungsplatte 62 miteinander in Einriff
gehalten werden, so dass sie nicht zur relativen Drehung fähig sind.
Die Verriegelungsplatte 62 ist durch Schrauben 64 an
dem Körperteil 10 befestigt;
wobei die flachen Seiten der Verriegelungsplatte 62 mit
flachen Oberflächen
des Körperteils 12 in
Eingriff kommen (siehe 2), um sicherzustellen, dass
sich die zwei Teile 10, 12 nicht relativ zueinander
drehen. Unter Rückbezug
auf 1 beinhaltet ein Gehäuse 20 einen Ring 22 und
Stützwände 24 und
umgibt das vordere Ende der Einheit und einen Teil des Werkzeugs 6.
Das Gehäuse 20 ist mit
einer Muffe 70 verbunden, die durch einen Stift 72 an
der Körperabdeckung 66 gehalten
wird, wobei der Stift 72 ermöglicht, dass sich das Gehäuse und
die Muffe zu der numerisch gesteuerten Maschine hin und von ihr
weg bewegen (nach links und rechts in der Zeichnung), jedoch das
Gehäuse 20 und
die Muffe 70 in drehendem Eingriff mit der Körperabdeckung 66 verriegelt.
Die Körperabdeckung 66 wird
durch eine Befestigung 68 ortsfest an der numerisch gesteuerten
Maschine gehalten, und folglich drehen sich weder die Körperabdeckung 66 noch
die Muffe 70 und das Gehäuse 20 mit den Teilen 10, 12 und dem
Werkzeug 6. Im Einsatz kommt das Werkzeug 6 mit
dem Werkstück 8 in
Eingriff und beginnt den Schneidearbeitsgang. Wenn der Kopf der
Einheit (d. h. der Ring 22 des Gehäuses) mit dem Werkstück 8 in
Kontakt kommt, wird eine Last angewendet, wobei verursacht wird,
dass sich die Muffe 70 und die Hülse 74 zu der numerisch
gesteuerten Maschine hin bewegen (nach link, wie in der Zeichnung
gezeigt ist). Dies verursacht, dass sich ein Stift 54,
der sich hinter dem Werkzeughalteelement 26 befindet, innerhalb des
Lochs 56 zu der numerisch gesteuerten Maschine bewegt,
was verursacht, dass sich ein Kolben 28 ebenfalls in derselben
Richtung bewegt. Diese Bewegung des Kolbens 28 löst ein Kugellager 30 aus seiner
Unterbringung 32. Die Hydraulikflüssigkeit fließt aus einer
Kammer 34, vorbei an dem Kugellager 30 durch das
Ventil in eine Kammer 36. Die Flüssigkeit, die in die Kammer 36 eintritt,
bewegt einen Schaft 38 gegen die Federkraft, die von einer
Feder 14 ausgeübt
wird, zu dem Werkstück
hin (nach rechts, wie in der Zeichnung gezeigt). Der wirksame Druck
der Hydraulikflüssigkeit
hinter dem Ventil wird reduziert, so dass, falls mehr Kraft auf
das Gehäuse 20 angewendet
wird, sich die Unterbringung 32 frei gegen die relativ
schwache Kraft, die von einer Feder 16 ausgeübt wird,
zu der numerisch gesteuerten Maschine hin zurück bewegen kann. Auf Grund
des axialen Entkuppelns der Körperteile 10, 12 und
der Fähigkeit
der Unterbringung 32, sich mit dem Körperteil 12 und der
Vorderseite der Einheit zu der numerisch gesteuerten Maschine hin
zurück
zu bewegen, wobei der Körperteil 12 axial
innerhalb des Körperteils 10 gleitet,
dringt das Werkzeug folglich nicht weiter als die zuvor bestimmte
Strecke in das Werkstück
ein.
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Wenn
die Richtung der numerisch gesteuerten Maschine umgekehrt wird,
bewegt sich ihre Spindel 4 von dem Werkstück 8 weg.
Das Gehäuse 20 verlässt die
Oberfläche
des Werkstücks,
und der Kolben 28 wird durch eine Feder 14 von
der Spindel 4 weg getrieben, was ebenfalls verursacht,
dass die Größe der Kammer 36 abnimmt,
was die Hydraulikflüssigkeit
durch das Kugelventil in die Kammer 34 drängt, die
sich dadurch ausdehnt. Wenn der Druck der Hydraulikflüssigkeit
in den Kammern 34 und 36 ausgeglichen wird, wird
das Kugellager 30 auf Grund einer Feder 52 neu
in seine Unterbringung 32 gesetzt. Der hydraulische Anschlag
ist dann für
den nächsten
Bearbeitungsarbeitsgang bereit. Folglich ist der oben beschriebene
Einstürzprozess
umgekehrt worden.
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Der
hydraulische Anschlag ist angeordnet, um die benötigte Tiefensteuerung zu bieten,
indem die axiale Position des Gehäuses 20 in Bezug auf das
Werkzeughalteelement 26 angepasst wird. Das Gehäuse ist
mittels eines Schraubengewindes (nicht gezeigt) an der Muffe 70 montiert.
Das Schraubengewinde stellt Mittel zum Anpassen der axialen Position des
Gehäuses
und des Rings 22 in Bezug auf das Werkzeughalteelement 26 bereit.
Ein Reif 40 wird gegen das Gehäuse platziert, wobei ein Ansatz 42 auf dem
Reif mit einem Schlitz in der Muffe 70 in Eingriff kommt,
der parallel zu der Achse des Werkzeughalteelements 26 verläuft. Dadurch
wird verhindert, dass sich der Reif 40 mit Bezug auf den
Körper
dreht. Ein Reif 44 wird über das Schraubengewinde gegen den
Reif 40 festgezogen, wobei das Gehäuse mit Bezug auf den Körper an
der Position verriegelt wird.
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Bei
den meisten Bohrungs- oder Schneidearbeitsgängen wird ein Kühlmittel
auf den Punkt gesprüht,
wo das Werkzeug das Werkstück
durchstößt, um Späne zu entfernen
und das Werkzeug kühl
zu halten, um Überwärmung zu
verhindern. Um zu vermeiden, dass das Kühlmittel eintritt und sich
um den Kopf der Einheit anhäuft,
sind um den Umfang des Körpers
Ablauflöcher 46 (der
Klarheit halber ist lediglich eines dargestellt) bereitgestellt.
Diese Löcher,
die jegliche Form aufweisen können,
verhindern, dass sich Kühlmittel
und mitgerissene Späne
innerhalb der Einheit sammeln und dadurch kumulativen Schaden (z.
B. Entfernen von Schmiere von den Lagern, Korrosion von internen
Komponenten, Anhäufung
von Ablagerung) anrichten. Ein verbesserter Kühlmittelfluss verbessert auch
das Entfernen von Wärme
aus dem Bereich, was die Ausdehnung des Kolbens vermeidet und zu
verbesserter Genauigkeit und Wiederholbarkeit der Tiefensteuerung
führt.
Eine Vielzahl von Drainagelöcher
stellt sicher, dass die Drainage des Kühlmittels nicht wesentlich
beeinträchtigt
wird, falls eine Drainageleitung zum Beispiel durch den Ansatz 42 auf
dem Reif 40 blockiert ist. Für einen maximalen Nutzen sind
die Ablauflöcher
mit gleichem Abstand um den Umfang des Körpers angeordnet. Dies vermeidet
die Anhäufung
des Kühlmittels
in lokalen Bereichen. Die Ablauflöcher 46 befinden sich
in Schlitzen 48, die parallel zu der Achse des Körpers verlaufen,
wie etwa dem, der mit dem Ansatz 42 auf dem Reif 40 in
Eingriff kommt. Das Bereitstellen von Schlitzen 48 in dem
Kopf der Einheit erleichtert den Fluss des Kühlmittels von dem Kopf der
Einheit weg. Löcher 50 sind
auch in den Gehäusewänden 24 bereitgestellt,
um den Fluss des Kühlmittels
zu verbessern.
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Vor
der Verwendung wird die Länge
des Kolbens wie nötig
angepasst, um sicherzustellen, dass der hydraulische Anschlag korrekt
funktioniert. Der Kolben 28, der in 3 detaillierter
gezeigt ist, beinhaltet eine Welle 58, die über ein
Schraubengewinde (nicht gezeigt) mit einem Kopf 62 in Eingriff
kommt. Die Länge
des Kolbens wird durch die folgenden Schritte angepasst. Ein Stift 54 wird
aus einem außermittigen
Loch 56 in dem Körperteil 12 eingezogen und
der Kolben wird gedreht, bis ein Gewindestift 64, der normalerweise
verhindert, dass sich die Welle 58 mit Bezug auf den Kopf 62 bewegt,
zugänglich
ist. Der Gewindestift 64 wird teilweise losgeschraubt,
um eine Bewegung zwischen der Welle 58 und dem Kopf 62 zu ermöglichen,
und der Stift 54 wird in das Loch 56 zurückgeführt, um
den Kopf 62 still zu halten, während die Welle 58 mit
einem Sechskant-Einsteckschlüssel
in einer passenden Vertiefung 60 rotiert wird. Sobald die
Länge um
den benötigten
Betrag angepasst worden ist, wird der Stift 54 dann entfernt und
der Kolben wird gedreht, bis der Gewindestift 64 zugänglich ist.
Der Gewindestift 64 wird festgezogen und der Stift 54 wird
neu platziert. Falls die Kolbenlänge
irrtümlicherweise
zu sehr gekürzt
wird, wird der Fehler einfach durch die Umkehrung der Anpassung berichtigt.
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Die
Genauigkeit des hydraulischen Anschlags kann verbessert werden,
indem stärkere
interne Federn 14, 16 angebracht werden. Dies
reduziert die relative Bewegung zwischen dem Gehäuse und dem Werkzeug, die stärkere Federkraft überträgt jedoch
mehr Kraft auf das Werkstück,
wodurch das Risiko der Auslenkung des Gehäuses erhöht wird. Die vorliegende Erfindung
weist jedoch ein Gehäuse auf,
das speziell entworfen wurde, um kurz und steif zu sein, um die
Gehäuseauslenkung
zu reduzieren, wodurch Ungenauigkeit bei der Tiefensteuerung vermieden
wird. Während
das Gehäuse 20 die
Wände 24 aufweisen
kann, die im Wesentlichen rechtwinklig zu dem Ring 22 verlaufen,
wird es bevorzugt, dass sich die Wände in einem Winkel zu dem
Ring befinden, der nicht rechtwinklig ist (wie zu sehen ist, ist
der Winkel zwischen dem Ring 22 und den Gehäusewänden 24 in 1 in
etwa 135 Grad), da dadurch das Gehäuse mit größerer Steifigkeit versehen
wird.