WO2010049831A2

WO2010049831A2 - Gewindebohrer und werkzeughalter

Info

Publication number: WO2010049831A2
Application number: PCT/IB2009/054327
Authority: WO
Inventors: Thomas Hugo Schneegans
Original assignee: Thomas Hugo Schneegans
Priority date: 2008-10-04
Filing date: 2009-10-02
Publication date: 2010-05-06
Also published as: WO2010049831A3

Abstract

Es wird ein Gewindebohrer (10) mit einem Schaft (12) und einer am freien Ende vorgesehenen Gewindeschneide (13) und einer am Schaft angeordnete Ein¬ spannfläche (14) beschrieben, bei welchem im Bereich des anderen Endes eine Sollbruchstelle (15) vorgesehen ist, an welcher der Gewindebohrer bei Bruch¬ belastung abbricht. Ferner wird ein Werkzeughalter (31 ) für eine Bohrmaschine, einen Drehautomaten oder ein Bearbeitungscenter mit einem Einspannmittel (33) für ein Werkzeug, insbesondere einen Gewindebohrer, und mit einer Antriebs¬ welle (35) beschrieben. Das Einspannmittel (33) ist dabei in Längsrichtung beweglich im Werkzeughalter (31 ) gelagert und mittels Druckfedern (46) in einer zurückgezogenen Stellung im Werkzeughalter bringbar.

Description

Gewindebohrer und Werkzeughalter

Die Erfindung betrifft einen Gewindebohrer zum Schneiden von Gewinden nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und einen Werkzeughalter für einen Gewindebohrer nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 8.

STAND DER TECHNIK

Solche Gewindebohrer sind allgemein bekannt und dienen zum Schneiden von Gewinden in dafür vorgesehene Bohrlöcher eines vornehmlich metallischen Werkstückes. In Figur 1 ist ein herkömmlicher Gewindebohrer 1 mit einem Schaft 2, einer am freien Ende angeordneten Gewindeschneide 3 und einem am Schaft angeordnete Einspannfläche 4 dargestellt. Die Einspannfläche 4 ist hier ein Vierkant am anderen Ende des Schafts 2. In Figur 2 ist nun ein solcher Gewindeboh- rer 1 gerade nach einem Bruch beim Gewindeschneiden in einer vorgefertigter Bohrung 5 eines metallischen Werkstücks 6 dargestellt. Erfahrungsgemäss bricht der Gewindebohrer 1 an seiner schwächsten Stelle 8, d.h. mehr oder weniger direkt oberhalb der Gewindeschneide 3. Um eine solche abgebrochene Gewindeschneide 3 aus dem angefertigten Schraubengewinde 7 wieder heraus zu bekommen, braucht es viel handwerkliches Geschick, um mittels Körnerspitze, Hammer und ähnlichen Hilfsmitteln die abgebrochene Gewindeschneide 3 heraus zu drehen. In nicht wenigen Fällen muss das Werkstück mit der abgebrochenen Gewindeschneide entsorgt und wieder neu angefertigt werden. Dies ist speziell bei Präzisionswerkzeuge hoher Qualität ein enormer Zeit- und Kapitalverlust.

Um eine solche abgebrochene Gewindeschneide zu entfernen ist in US-A- 2006/0060031 vorgeschlagen worden, in der abgebrochenen Gewindeschneide eine Bohrung geringeren Durchmessers zu bohren und diese mit einem gegenläufigen Innengewinde zu versehen, so dass die Gewindeschneide mit einer Bolzenschraube mit gegenläufigen Aussengewinde hineingeschraubt und beim Weiterdrehen, die abgebrochene Gewindeschneide entfernt werden kann. Diese Methode ist jedoch sehr ungewiss, da erstens die Gewindeschneide in der Regel nicht mit einer geraden Fläche abbricht und zweitens die Materialhärte der Gewindeschneide es kaum erlaubt, die anvisierte Bohrung darin zu erlangen.

Gewindebohrer aller Art zur Anfertigung von Schraubgewinden in dafür vorgesehene Bohrlöcher sind nach dem Stand der Technik in ihren mechanischen Eigenschaften bisher so ausgelegt, daß es während des Einschneidens eines Gewindes in vornehmlich metallische Werkstücke, und damit während des rotierenden Schneidvorgangs selbst, bei Überlastung des Gewindebohrers immer wieder zu Abrißbruch des Gewindebohrers kommt. Werden solche Gewinde nach dem Stand der Technik maschinell mit automatischen Bearbeitungscentern, Drehautomaten oder solchen ähnlichen Maschinen hergestellt, so schiebt in aller Regel auch bei einem auftretenden Bruch des Gewindebohrers der automatische Maschinenvorschub das abgerissene Gewindeschneidwerkzeug unter fortbeste- hender Rotation weiter in Richtung des Werkstücks, wodurch es immer wieder zu größeren Folgeschäden an Werkstück, Werkzeughalter wie auch an der Maschine selbst kommt. Die vorliegende Erfindung umfaßt eine Gewinde- Trennkupplung, welche selbst als Werkzeughalter - in die Maschine eingespannt - den Gewindebohrer beherbergt und über ein integriertes Wellenführungs- und Federpaket bei auftretenden Abrißbruch des Gewindebohrers den Leistungsantrieb der jeweiligen Bearbeitungsmaschine in Sekundenbruchteil vom Werkstück trennt, wodurch weiter sich auswirkende Folgeschäden an Werkstück, Werkzeughalter und Maschine selbst absolut vermieden werden. Die Trennung der zerbrochenen Schneidwerkzeugteile geschieht dabei in der Gewindetrennkupplung selbst auf rein mechanischen Wege ohne jegliche Eingriffe in die meist komplexen Maschinensteuerungen.

Nach dem Stand der Technik werden somit Gewinde in dafür vorgesehene Bohrlöcher automatisch entweder mit sog. Bearbeitungscentern geschnitten, welche zur Aufnahme des Gewindebohrers über einen rotierend abgetriebenen Werkzeughalter verfügen, der in aller Regel über den programmierbaren Vorschub der Maschine den Werkzeughalter samt eingespannten Gewindebohrer nun rotierend auf das fest eingespannte Werkstück zuführt, den Gewindebohrer weiterhin in das im Werkstück vorhandene Bohrloch rotierend hineinschiebt, wie ihn nach erfolgtem Schneiden des Gewindes im rotierenden Rückwärtslauf der Maschine wieder aus dem nun mit einem Gewinde versehenen Bohrloch heraus transportiert. Oder es werden nach dem Stand der Technik Gewinde in dafür vorgesehene Bohrlöcher auch automatisch mit sog. Drehautomaten geschnitten, welche zur Aufnahme des Gewindebohrers über einen auf einer Vorschubeinheit nicht rotierend angeordneten Werkzeughalter verfügen, der wiederum in aller Regel über den programmierbaren Vorschub der Maschine den nicht rotierenden Werkzeughalter samt eingespannten Gewindebohrer auf ein im Drehmaschinenfutter rotierend eingespanntes Werkstück zuführt, den Gewindebohrer weiterhin in das im rotierenden Werkstück vorhandene Bohrloch hineinschiebt, wie ihn nach erfolgten Schneiden des Gewindes im rotierenden Rückwärtslauf der Maschine wieder aus dem nun mit einem Gewinde versehenen Bohrloch heraus transportiert. In beiden Bearbeitungsfällen wird nach dem Stand der Technik sowohl auf Bearbeitungscentern wie auch auf Drehautomaten die vorgesehen zu schneidende Gewindelänge über den rotierenden oder nicht rotierenden Vorschub der Maschine in Millimeter programmiert, wie in Umdrehungs- und Vorschubgeschwindigkeit zur Gewindesteigung bestimmt, welche Werte ebenfalls fest programmiert werden, wonach der Gewindebohrer bei Start des Bearbeitungsprozesses unter bestimmter Umdrehungsgeschwindigkeit des Werkzeughalters samt eingespannten Gewindebohrers selbst oder des rotierenden Werkstücks über eine zur Gewindesteigung passende Vorschubgeschwindigkeit und eine bestimmt vorgegebene Gewindetiefe in das Werkstück einläuft und am Ende der vorgegebenen Gewindetiefe durch automatische Rücklaufumschaltung der Bearbeitungsmaschine unter mathematisch gleich abgestimmten Rücklauf- und Umdrehungsgeschwindigkeiten zur Gewindesteigung das Werkstück wieder verläßt. Reißt nach dem Stand der Technik während dieses Bearbeitungsprozesses der je nach Maschi- nenbauart in den rotierenden oder nicht rotierenden Werkzeughalter eingespannte Gewindebohrer insbesondere auf dem Hinweg während des Einschneidens eines Gewindes in das dafür vorgesehene Bohrloch im Werkstück durch immer wieder auftretende Überlastung an der Materialüberdehungsgrenze des Gewindebohrers selbst ab, wird ein solch aufgetretener Abrißbruch des Gewindebohrers in aller Regel von der Bearbeitungsmaschine nicht erkannt. In der unmittelbaren Prozeßabfolge wird der Schneidvorgang des Gewindebohrers abrupt unterbrochen, wodurch der Gewindebohrer nicht weiter in das vorgesehene Bohrloch einläuft, sondern auf der Stelle stecken bleibt, während der programmierte Vorschub der Bearbeitungsmaschine den Werkzeughalter mit der eingespannten anderen Hälfte des zerbrochenen Gewindebohrers unter großer Maschinenvorschubkraft - weiter seine programmierte Gewindewegstrecke zurücklegend - immer tiefer auf die Gewindebohrung im Werkstück zutreibt, ohne das dieser Prozeß im Rahmen der vorgesehen programmierten Gewindetiefe unterbrochen oder angehalten werden kann. In der Folge treiben die beiden zerbrochenen Gewindebohrerteile auf-, über- und nebeneinander, zersplittern in aller Regel dabei, während je programmierter Gewindelänge meist das in Bearbeitung befindliche Werkstück erhebliche Schäden davon trägt, wie auch durch den Crashprozeß in vielen Fällen Schäden am Werkzeughalter oder gar an der Maschine selbst unvermeidlich auftretend sind. Die Kostenfolgen solchen Werkzeugbruchs können je nach Umfang des Werkstücks und nach Art des zu schneidenden Gewindes, wie je nach Art und Aufbau der Bearbeitungsmaschine in beträchtliche Summen ausufern. Diese Begleitumstände beim automatischen Schneiden von Gewinden sind nach dem Stand der Technik alltäglich bekannt und bis heute nicht befriedigend gelöst. Freilich kann das rechtzeitige Betätigen des Not-Aus-Schalters durch einen Maschinenbediener größere Schäden im Falle von Schneidwerkzeugbruch vermeiden helfen oder im mindesten eingrenzen, jedoch nicht immer ist ein Maschinenbediener in unmittelbarer Prozeßnähe und ein solcher Crash geht meistens so rasch von statten, daß der menschliche Schlag auf den Not-Aus-Schalter in aller Regel schon zu spät ist.

AUFGABE DER ERFINDUNG Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einerseits einen Gewindebohrer der vorgenannten Art so zu verbessern, dass die beim Gewindedrehen abgebrochene Gewindeschneide mit geringem Aufwand und ohne Verletzung des schon angefertigten Innengewindes entfernt werden kann, und anderer- seits einen Werkzeughalter für ein Werkzeug, insbesondere einen Gewindebohrer, anzugeben, welcher nach einem Bruch des Gewindebohrers den Vorschub unverzüglich unterbricht.

GEGENSTAND DER ERFINDUNG

Diese Aufgaben werden durch einen Gewindebohrer mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch einen Werkzeughalter mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst.

Der erfindungsgemässe Gewindebohrer hat den grossen Vorteil, dass der Gewindebohrer an einer gezielten Stelle abbricht, wenn die maximale Belastung oder das maximale Drehmoment auf die Gewindeschneide kurz vor dem Bruch erreicht ist. Dadurch bleibt der grösste Teil des Schafts der Gewindebohrer bei einem Bruch erhalten und der Gewindebohrer kann mit einem geeigneten Werkzeug einfach aus dem vorgefertigten Innengewinde herausgedreht werden.

Der erfindungsgemässe Werkzeughalter zur Aufnahme von Gewindebohrern weist eine Gewindetrennkupplung auf und ersetzt konventionelle Werkzeughalter für Gewindebohrer, und kann sowohl in rotierenden Werkzeughalteraufnahmen von Bearbeitsungcentern - selbst mit rotierend - als auch anstelle nicht rotierender Werkzeughalter auf Drehautomaten - in beiden Fällen anstelle konventioneller Werkzeughalter - eingesetzt werden. Die neue Gewindetrennkupplung kann global, je mechanischer Einsatzauslegung ihres Maschinenflansches, auf so gut wie jeder rotierenden oder nicht rotierenden konventionellen Bearbeitungsmaschine zur Aufnahme von Gewindebohrern aller Größen je Baugröße einer Gewindetrennkupplung zum Schneiden von Gewinden in dafür vorgesehene Bohrlöcher eingesetzt werden.

Erreicht wird dies durch einen teilweise hohl ausgelegten Gehäusekörper als sog. Werkzeughalter, welcher an seinem Ende mittels einem nach dem Stand der Technik hergestellten und angeordneten Maschinenflansch verschlossen wird. Im Inneren des hohl ausgelegten Gehäusekörpers arbeitet ein entsprechend angeordneter Hubarbeitskolben, der in eingelagerten Wellenführungen zwischen Hubarbeits- und Dämpfungsfedern sitzend an seinem vorderen Ende über eine an sich bekannte Spannvorrichtung zur Aufnahme jeglicher Gewindebohrer entsprechend der jeweiligen Baugröße des Kolbens und der Gewindetrennkupplung insgesamt selbst verfügt, und der über seine eingelagerten Wellenführungen durch Rotation der gesamten Gewindetrennkupplung selbst oder durch Rotation des Werkstück über die Gewindesteigung eines eingespannten Gewindebohrers, innerhalb des Gehäusekörpers über eine bestimmt vorgegebene Maximallänge eines zu schneidenden Gewindes gegen seine leichtgängigen Hubarbeitsfeder- pakete herausgezogen wird, wodurch der in den Kolben eingespannte Gewindebohrer, in Unabhängigkeit zum während des Arbeitsprozesses stillstehenden Maschinenvorschub, in das im Werkstück vorgesehene Bohrloch hinein, wie auch wieder nach automatischen Umschalten der Bearbeitungsmaschine auf Rückwärtsgang heraus transportiert wird, was damit auf diesem Wege einen vollwertigen Gewindeschneidprozeß jeder gewünschten Bohrgewindeart entsprechend eines jeweils adäquat eingespannten Gewindebohrers entstehen läßt.

BESCHREIBUNG EINES AUSFÜHRUNGSBEISPIELES DER ERFINDUNG

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in welcher die Erfindung anhand eines in den schematischen Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert wird. Es zeigt: Fig. 1 einen Gewindebohrer nach dem Stand der Technik,

Fig. 2 den Gewindebohrer der Fig. 1 in einem an einem Werkstück abgebrochenen Zustand,

Fig. 3 ein erfindungsgemässer Gewindebohrer,

Fig. 4 der Gewindebohrer der Fig. 3 in einem an einem Werkstück abgebrochenen Zustand;

Fig. 5 verschiedene Diagramme des auf den Gewindebohrer ausgeübten Drehmomentes,

Fig. 6 einen perspektivisch dargestellten Werkzeughalter in Explosions- darstellung,

Fig. 7 einen Querschnitt durch den zusammengestellten Werkzeughalter in Längsrichtung und in der Ruheposition,

Fig. 8 einen Querschnitt durch den Werkzeughalter in Längsrichtung und in der Endposition, und

Fig. 9 einen Querschnitt durch den Werkzeughalter gemäss der Ebene D-D in Figur 8.

In den Figuren 3 und 4 ist ein Gewindebohrer 10 mit einem Schaft 12 , einer am freien Ende vorgesehenen Gewindeschneide 13 und einem an anderen Ende als Schlüsselansatz ausgebildeten Einspannfläche 14 dargestellt. Der Gewindebohrer 10 weist nun unmittelbar unterhalb des Schlüsselansatzes 14 eine Sollbruchstelle 15 - auch als Trennschleuse bezeichnet - auf, welche aus mehreren V — förmig ausgebildeten Einschnitte oder Ringnuten besteht. Anschiessend ist unterhalb der Sollbruchstelle 15 ein weitere Schlüsselansatz 16 vorgesehen, an welchem ein üblicher Schraubenschlüssel mit der entsprechenden Schlüsselweite angesetzt werden kann. Wenn nun der Gewindebohrer 10 in ein Werkstück 6 mit einer Bohrung 5 hineingeführt wird, schneidet der Gewindeschneide 13 ein Innengewinde 7 in das Werkstück 6. Bei zu hoher Belastung bricht nun der Schaft 12 des Gewindebohrers 10 nicht mehr an der schwächsten Stelle oberhalb der Gewindeschneide 13, sondern an der Sollbruchstelle 15, so der Gewindebohrer 10 fast über die ganze Länge erhalten bleibt und somit auch der Schlüsselansatz 16 fest mit dem Schaft 12 verbunden bleibt. Der verbleibende Teil des Gewindebohrers 10 ist somit mechanisch nicht beeinträchtigt und lässt sich nun mit einem gewöhnlichen Schraubenschlüssel aus dem schon gefertigten Teil des Innengewindes 7 herausschrauben, ohne dass dieser Teil beschädigt wird. Somit kann man das Innengewinde 7 mit einem neuen Gewindebohrer 10 fertigstellen.

In Figur 5 ist der Verlauf beim Gewindeschneidevorgang in drei verschiedenen Phasen dargestellt, wobei vertikal das Drehmoment M und horizontal die Zeit t angezeigt sind. Das Diagramm A zeigt den normalen Verlauf beim Gewinde- schneiden, wenn keine Probleme auftreten. Punkt 20 ist der Umkehrpunkt, d.h. wenn das Innengewinde fertig erstellt worden ist und der Gewindebohrer 1 bzw. 10 aus dem Innengewinde 7 herausgeschraubt wird. Das Diagramm B zeigt den Verlauf des Gewindeschneidevorgangs, wenn der Gewindebohrer 1 steckenbleibt und es bei der Drehmomentspitze 21 zum Bruch des Gewindebohrers 1 an der schwächsten Stelle 8 kommt. Das Diagramm C zeigt nun den Abbruch des Gewindeschneidevorgangs mit dem Gewindebohrer 10, welcher zum Zeitpunkt 22 erfolgt, d.h. wenn die Sollbruchstelle 15 bricht. Dabei ist die Sollbruchstelle 15 so ausgelegt, dass diese bei einem Drehmoment von etwa 97 % des maximalen Drehmoments beim Bruch eines normalen Gewindebohrers 1 bricht. Dazu wird der Wert des Drehmoments an der Materialüberdehnungsgrenze während des Gewindeschneidens gemessen, und dieser Messwert als Grundlage für die Auslegung der Sollbruchstelle 15 benutzt. Diese bewirkt, dass der Gewindebohrer 10 etwa 3 % unterhalb des maximalen Drehmoments beim üblichen Bruch eines normalen Gewindebohrers 1 schon bricht. Damit ist gewährleistet, dass der Gewindebohrer 10 nicht mehr an der sonst schwächsten Stelle sondern nur noch an der Sollbruchstelle 15 bricht. Der Gewindebohrer 10 ist aus einem gehärteten Werkzeugstahl gefertigt, könnte jedoch auch aus anderen geeigneten Hartmetallen hergestellt sein. Ferner könnte der Gewindebohrer 10 vor dem Aushärten auch mit einer dünnen Sackloch- bohrung in Längsrichtung versehen sein, in welcher ein passender Metallstab eingelassen worden ist, und der Gewindebohrer mit dem Metallstab ausgehärtet werden, wodurch der Gewindebohrer eine erhöhte Härte bekommt.

Figur 6 zeigt nun einen Werkzeughalter 31 mit einem Kupplungsgehäuse 32, einem Einspannmittel oder Kupplungskolben 33 mit vier diesen umgebenden Lagerwellen 34 und einer Antriebswelle oder Aufnahmeverschluss 35 für einen Gewindebohrer. Die Lagerwellen oder Führungsstangen 34 sind einerseits in Bohrlöchern 36 am konisch zulaufenden Ende 37 des Kupplungsgehäuses 32 und andererseits in Bohrlöchern 38 des Aufnahmeverschlusses 35 gehalten, wenn der Aufnahmeverschluss mittels Schrauben 39 am Kupplungsgehäuse 32 angeschraubt ist. Der Kupplungskolben 33 weist einen sternförmigen Anschlag 40 am dem Aufnahmeverschluss zugewandten Ende auf, der mit vier durchgehende Bohrungen 41 versehen ist, in welchen je ein Ringwelllager 42 angeordnet ist, welches die Lagerwellen 34 umgeben und somit eine axiale Bewegung des Kupplungskolbens 33 ermöglichen. Der Kupplungskolben 33 weist ferner einen Hubanschlag 44 auf, der auf dem Kupplungskolben 33 aufgeschoben gegen den ring- oder sternförmigen Anschlag befestigt ist. Ein Kolbenwellenlager 45 ist ferner im konisch zulaufenden Ende 37 in der Achse des Kupplungsgehäuses 32 vorgesehen, in welchem der Kupplungskolben 33 axial beweglich gelagert ist. Die Lagerwellen 34 sind je mit einer Druckfeder 46 umgeben, die einerseits gegen das konische Ende 37 des Kupplungsgehäuses 2 und andererseits gegen den sternförmigen Anschlag 40 des Kupplungskolbens 33 drücken. Eine Druckfeder 47 ist auf dem Kupplungskolben 33 zwischen dem Kolbenwellenlager 45 und dem sternförmigen Anschlag 40 vorgesehen. Zwischen dem Anschlag 40 und dem Aufnahmeverschluss 35 ist eine Dämpfungsfeder 48 angeordnet, welche den Rückschlag des Kupplungskolbens 33 beim Bruch eines Gewindebohrers auffängt.

Die Figuren 7 und 8 stellen einen Querschnitt in Längsrichtung der Werkzeug- halters dar, wobei Figur 7 die Ruheposition darstellt, .d.h. beim Bohrbeginn, und Figur 8 die Endposition, d.h. wenn die Gewindebohrung fertiggestellt worden ist.

Es versteht sich für den Fachmann, dass anstelle einer mechanischen Lösung mit Druckfedern 46 auch ein anderes elastisches Spannelement eingesetzt werden kann wie mit Druckluft oder mit Unterdruck. Beispielsweise kann eine Kolben- Zylinder-Anordnung vorgesehen sein, bei welcher die Werkzeughalterung am Kolben angeordnet ist, und der Zylinder am Aufnahmeverschluss befestigt ist. Der Zylinder weist ferner Längsführungen für den Kolben auf, so dass die Rotation des Zylinders auf den Kolben übertragen werden kann.

Die Arbeitszyklen des erfindungsgemässen Werkzeughalters mit Gewindetrennkupplung entbehren dadurch die kritischen Bereiche des automatischen Maschinenvorschubs, welcher während des eigentlichen Gewindeschneidvorgangs entgegen konventioneller Systeme vollkommen stillsteht, und seien folgendermaßen dargestellt:

In Ruheposition befindet sich der zwischen den Hubarbeitsfedern und der Dämpfungsfeder auf einen über die Federpakete mechanisch einjustierten Nullpunkt in hinterer Endlage auf den Wellenführungen liegende Hubarbeitskolben im seinem Gehäusekörper, während die gesamte Gewindetrennkupplung mit ihrem Maschinenflansch in der Werkzeughalteraufnahme einer entsprechenden Bearbeitungsmaschine horizontal, vertikal oder auch in anderer erforderlicher Werkzeughalterlage eingespannt ist, und beherbergt an seiner vorderen Gewindebohreraufnahme einen über Schraubbefestigung entsprechend eingespannten Gewin- debohrer je Anforderung und Baugröße einer jeweiligen Gewindetrennkupplung. Entgegen bisher konventioneller Maschinenprogrammierungen wird beim Arbeiten mit der neuen Gewindetrennkupplung die gewünscht zu schneidende Gewindelänge nicht mehr in Weglänge des Maschinenvorschubs zu der zu erzielenden Gewindetiefe programmiert, sondern in Anzahl Werkzeug- oder Werkstückumdrehungen zur Gewindesteigung des eingespannten Gewindebohrers umgerechnet und als solche der Bearbeitungsmaschine vorgegeben, da der Maschinenvorschub während des eigentlichen Gewindeschneidvorgangs mit der neuen Gewindetrennkupplung stillstehend ruht. Zu Beginn des Gewindeschneidprozesses transportiert der Maschinenvorschub den im Hubarbeitskolben eingespannten Gewindebohrer samt Gewindetrennkupplung bis auf 1 Millimeter im Eilgang vor das im Werkstück vorgesehen befindliche Bohrloch, in das das Gewinde eingeschnitten werden soll und bleibt dort einen Moment stehen. Während dieses Stillstandmoments schaltet die Bearbeitungsmaschine den Eilgang des Vorschubs auf langsameren Arbeitsgang um und schiebt die rotierenden Gewindetrenn-kupplung auf das stillstehende, oder die nicht rotierende Gewindetrennkupplung auf das rotierende Werkstück (je Bearbeitungsmaschine) mit dem eingespannten Gewindebohrer weitere 2 Millimeter zu, woraufhin der Gewindebohrer in diesem Moment des hier gegebenen Übervorschubs von 1 Millimeter Länge den ersten Gewindegang im Werkstück anbeißt und beginnt, rotierend über die Federpakete und Wellenführungen des Hubarbeitskolbens der Gewindetrennkupplung in das Werkstück aus seiner Federlagerung heraus hinein gezogen zu werden. In Unmittelbarer Folge fährt der Maschinenvorschub die vorgegebenen 2 Millimeter Vorschub und Übervorschub um genau diese 2 Millimeter wieder zurück, wodurch der sich jetzt durch die Rotation selbsttätig in das Bohrloch des Werkstücks einar- beitende Gewindebohrer an seiner ursprünglichen Ausgangsposition 1 Millimeter vor dem Bohrloch wieder frei befinden würde und später auch befinden wird. In dieser Position bleibt der Maschinenvorschub stehen. Indifferenzen aus der tatsächlichen Gewindesteigung des eingespannten Gewindebohrers zur etwaigen Vorschubleistung der Bearbeitungsmaschine während des im Moment gegebenen Übervorschubs von 1 Millimeter Länge beim des Anbeißen des Gewindebohrers am ersten zu scheidenden Gewindegang im Werkstück werden in diesem kurzen Arbeitsmoment von der in der Gewindetrennkupplung am hinteren Ende des Hubarbeitskolbens angeordneten Dämpfungsfeder elastisch wirkend ausgeglichen. Die der Bearbeitungsmaschine vorgegebene Anzahl einzuschneidender Gewin- deumdrehungen bestimmt nun umgerechnet in Weglänge die zu erzielende Gewindetiefe sowie den Umschaltzeitpunkt der Rotation der Bearbeitungsmaschine auf Rückwärtsumdrehungen derselben vorgegebenen Umdrehungsmenge. (Dies steht in Unabhängigkeit zur Umdrehungsgeschwindigkeit der Maschine, welche lediglich die Werkzeug und Werkstück verträgliche Arbeitsgeschwindigkeit vorgibt.) Nach Erreichen der vorgegebenen Gewindeumdrehun- gen auf dem Hinwegs des Gewindebohrers in das Bohrloch des Werkstücks und damit nach Erreichen der gewünschten Gewindetiefe, schaltet die Bearbeitungsmaschine auf Rückwärtsrotation um, wodurch der Gewindebohrer das in das Bohrloch eingeschnittene Gewinde auf dem selben Wege wieder verläßt und sich über seinen in der Gewindetrennkupplung angeordneten und in die Federpakete und Wellenführungen eingelagerten Hubarbeitskolben schraubend in Richtung der Gewindetrennkupplung wieder zurückzieht. Am Ende des letzten Gewindeganges verläßt der Gewindebohrer den letzten Millimeter des zurückzulegenden Rückwegs bis zum ursprünglichen Nullpunkt des Hubarbeitskolbens (Ausgangsposition Gewindebohrer 1 Millimeter vor dem Bohrloch stehend) über die Federpakete in der Gewindetrennkupplung durch deren mechanisch fix justierte Rückzugskraft des Kolbens. Eine zusätzlich programmierte Mehrumdrehung des rotierenden Maschinenteils (einen Umdrehung Rückwärtsrotation mehr als programmierte Vorwärtsrotation) sorgt nach Abschluß des Rückwegs des Gewindebohrers für das sichere Verlassenhaben des Bohrlochs durch den Gewindebohrer und gibt der Bearbeitungsmaschine den nächsten Steuerungsbefehl, jetzt die maschinenseitig am Vorschub angeordnete Werkzeughalteraufnahme samt eingespannter Gewindetrennkupplung im Eilgang für irgend eine folgende, nächste Operation wieder abzutransportieren. (Bei dem zu Beginn des Gewindeschneidvorgangs genannten Vorschub- und Übervorschubweg von jeweils 1 Millimeter handelt es sich um angegebene Relativwerte je Baugröße einer jeweiligen Gewindetrenn- kupplung und je Größe eines jeweils zur Baugröße einer Gewindetrennkupplung passenden Gewindebohrers. Die hier genannten Vorschubwerte von insgesamt 2 Millimeter - 1 Millimeter bis Werkstück und 1 weiterer Millimeter Übervorschub zum Anbiß des Gewindebohrers im Borhloch - entsprechen in etwa Gewindeboh- rern der Größe M6 bis M8 und je Gewindesteigung von hier z.B. 1 ,5. Größere Gewindebohrer von z.B. M20 benötigen auf einer entsprechenden Gewindetrennkupplung freilich einem größeren Übervorschub für den ersten Anbiß des Gewindebohrers im Bohrloch, kleinere Gewindebohrer von z.B. M2 einen entsprechend kleineren Anbißvorschubmoment. Die Dämpfungsfedern sind analog der Bau- großen solcher Gewindetrennkupplungen selbstverständlich in der Relation kleiner oder größer mit entsprechender Dampfungsleistung ausgelegt.)

Tritt nun während des Einschneidens eines Gewindes in ein dafür vorgesehenes Bohrloch während der Bearbeitung eines Werkstücks mit einer, wie beschrieben, neu erfundenen Gewindetrennkupplung aus irgend einem vorliegenden physikalischen Grund, oder meistens aus einer Verkettung mehrerer solcher physikalischer Gründe, ein Umstand an der Matehalüberdehnungsgrenze des Gewindebohrers selbst bis hin zum Abrißbruch des in der Gewindetrennkupplung eingespannten Gewindebohrers auf, so greift sofort die Wirkung des in die Federpakete der Gewindetrennkupplung eingelagerten Hubarbeitskolbens und zieht in Sekundenbruchteilen den Hubarbeitskolben mit seinem eingespannten Rest des Gewindebohrers weg vom Werkstück in die ursprüngliche Nullpunktposition der Kupplung 1 Millimeter (des eigentlich ganzen Gewindebohres) vor dem Werkstück stehen bleibend. Wie beschrieben, befindet sich der eigentliche Maschinenvorschub der Bearbeitungsmaschine unter Einsatz der neu erfundenen Gewindetrennkupplung während eines solchen Bruchgeschehens in Stillstand, und es werden somit durch die neue Gewindetrennkupplung jegliche weitere Schäden an Werkstück, Werkzeughalter oder gar an der Bearbeitungsmaschine selbst mit letzter Sicherheit vermieden, da nichts mehr den in der Gewindetrennkupplung zerbrochenen Bohrerteil mit dem Werkstück verbindet und keine Vorschubleistung vorhanden ist. Der maximale Hubarbeitsweg des Hubarbeitskolbens in einer Gewindetrennkupplung entsprechender Baugröße ist immer mindestens im 3,5 fachen Wert eines zur jeweiligen Gewindetrennkupplung entsprechend passenden Gewinde- bohrer ausgelegt, wobei ein jeweiliger Gewindetrennkupplungstyp seiner Baugröße mehrere unterschiedliche zur Gewindetrennkupplung passende Gewindebohrergrößen aufzunehmen im Stande ist. Der mindestens 3,5 fache Hubarbeitswert des Hubarbeitskolbens entspricht immer dem Durchmesser des größten in einer Gewindetrennkupplung entsprechender Baugröße aufzunehmen- den Gewindebohrers, wodurch jegliche nach dem Stand der Technik üblicherweise bekannte Anforderungen an zu schneidende Bohrgewinde in jegliche Werkstücke von der Hubarbeitsleistung einer Gewindetrennkupplung immer erfüllt werden. Der nach dem Stand der Technik geltende Regelwert für Gewindetiefen beläuft sich auf den 3-fachen Wert eines Gewindebohrerdurchmessers: z.B. für Gewinde M8 = 24 mm Gewindetiefe usw. Freilich sind auch größere Gewindetiefen unter Einsatz entsprechend längerer Gewindetrennkupplungen mit der Neuerfindung realisierbar.

Die neue Gewindetrennkupplung findet ihre Vermarktung im allgemeinen Maschi- nen- und Werkzeugbau wie in anverwandten Bereichen, wo beim Einschneiden von Gewinden in wertvolle Werkstücke wie auf wertvollen Maschinen Schäden durch Gewindebohrerbruch von vorn herein zu vermeiden gesucht werden. Die Gewindetrennkupplung wird sich in der seriellen Herstellung im Preisgefüge anderer konventioneller und damit in etwa vergleichbarer Werkzeughalter einpendeln, vielleicht etwas teurer sein, besitzt aber die interessante Eigenschaft, ihren Kaufpreis analog zu in Betrieben bekannter und in aller Regel monatlich auftretender Schäden durch Gewindebohrerbruch in nur sehr kurzer Zeit durch Wegfall solcher beträchtlichen Schadenssummen selbst zu amortisieren.

Claims

Patentansprüche

1. Gewindebohrer (10) mit einem Schaft (12) und einer am freien Ende vorgesehenen Gewindeschneide (13) und einer am Schaft angeordnete Ein- spannfläche (14), dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des anderen

Endes eine Sollbruchstelle (15) vorgesehen ist, an welcher der Gewindebohrer bei Bruchbelastung abbricht.

2. Gewindebohrer nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in unmittelbarer Nähe der Sollbruchstelle (15) und in Richtung des freien Endes ein Schlüsselansatz (16) vorgesehen ist.

3. Gewindebohrer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspannfläche ein am anderen Ende angeordneter Schlüsselansatz (14) ist.

4. Gewindebohrer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspannfläche (14) eine seitlich am Schaft vorgesehene Spannfläche ist.

5. Gewindebohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollbruchstelle (15) aus mehreren ringförmigen Einschnitte besteht.

6. Gewindebohrer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einschnitte als V-förmige Ringnute ausgebildet sind.

7. Gewindebohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollbruchstelle (15) derart ausgelegt ist, dass der Gewindebohrer (10) bei einem um 2 bis 4 %, vorzugsweise 3 %, tieferen Wert der maximalen Bruchbelastung eines normalen Gewindebohrers an der Sollbruchstelle bricht.

8. Werkzeughalter (31 ) für eine Bohrmaschine, einen Drehautomaten oder ein Bearbeitungscenter mit einem Einspannmittel (33) für ein Werkzeug, insbesondere einen Gewindebohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, und mit einer Antriebswelle (35), dadurch gekennzeichnet, dass das Einspannmittel (33) in Längsrichtung beweglich im Werkzeughalter gelagert ist und mittels Druckfedern (46) in einer zurückgezogenen Stellung im Werkzeughalter bringbar ist.

9. Werkzeughalter (31 ) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Einspannmittel (33) in einem Ringlager (45) im Werkzeughalter längsbeweglich gelagert ist.

10. Werkzeughalter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Einspannmittel eine Befestigungsstange (33) mit einem an einem Ende angeformten ringförmigen Anschlag (40) zur Abstützung einer oder mehreren Druckfedern (46) aufweist.

11. Werkzeughalter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Führungsstange (34) für die Druckfeder (46) vorgesehen ist.