WO2021056040A1 - Vorrichtung zum kombinierten fasen und bohren von werkstücken - Google Patents

Vorrichtung zum kombinierten fasen und bohren von werkstücken Download PDF

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WO2021056040A1
WO2021056040A1 PCT/AT2020/060341 AT2020060341W WO2021056040A1 WO 2021056040 A1 WO2021056040 A1 WO 2021056040A1 AT 2020060341 W AT2020060341 W AT 2020060341W WO 2021056040 A1 WO2021056040 A1 WO 2021056040A1
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WO
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chamfering
drilling
knife
workpieces
bolt
Prior art date
Application number
PCT/AT2020/060341
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English (en)
French (fr)
Inventor
Wolfgang KALCHMAIR
Christian AITZETMÜLLER
Michael Steinkogler
Stefan Dierneder
Original Assignee
Mate Gmbh
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B51/00—Tools for drilling machines
    • B23B51/10—Bits for countersinking
    • B23B51/102—Back spot-facing or chamfering
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B2215/00—Details of workpieces
    • B23B2215/32—Railway tracks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B2250/00—Compensating adverse effects during turning, boring or drilling
    • B23B2250/12—Cooling and lubrication
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B2260/00—Details of constructional elements
    • B23B2260/128—Sensors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B2270/00—Details of turning, boring or drilling machines, processes or tools not otherwise provided for
    • B23B2270/02—Use of a particular power source
    • B23B2270/025—Hydraulics

Definitions

  • the invention relates to a device for the combined chamfering and drilling of workpieces with a bearing body in which a drill body connected to a drive shaft is rotatably mounted, a bolt which can be displaced in the axial direction is provided in the drill body and is radially adjustable on a knife window mounted chamfering knife attaches and this shifts between a passing position and a chamfering position.
  • a bearing body in which a drill body connected to a drive shaft is rotatably mounted, a bolt which can be displaced in the axial direction is provided in the drill body and is radially adjustable on a knife window mounted chamfering knife attaches and this shifts between a passing position and a chamfering position.
  • a drill for combined chamfering and drilling of workpieces has a chamfering knife adjustably mounted in a knife window, the displacement of the chamfering knife into a chamfering position by means of a compression spring-loaded bolt arranged in the drill. If a workpiece is now to be machined with the drill for combined chamfering and drilling, a drill hole is first made with the drill bit. The drill is then pushed further into the borehole, as a result of which the chamfering knife is displaced via its sliding surface into the knife window, i.e. in the passing position, against the spring force exerted by the bolt.
  • the chamfering knife After passing the borehole, the chamfering knife is moved back into the chamfering position by the compression spring-loaded bolt, whereby a chamfer can be attached to the distal end of the borehole. If a bevel is to be made at the proximal end as well, the drill must be inserted from the other side the borehole can be guided, since the chamfering knife is designed to cut only on one side, namely with a rear cutting edge. However, this represents additional work.
  • Drills for combined chamfering and drilling are also known from the prior art, which have a chamfering knife that cuts on both sides, that is to say with a cutting edge formed in the forward and backward direction.
  • the disadvantage of this, however, is that the chamfering knives cause undesirable notches and damage in the area of the borehole when they are moved from the chamfering position to the passing position against the force of the compression spring-loaded bolt.
  • the invention is therefore based on the object of proposing a device for the combined chamfering and drilling of workpieces of the type described above, which enables chamfers of different depths and diameters to be made quickly and precisely on both sides of a borehole without damaging it.
  • the invention solves the problem in that the bolt for moving the chamfering knife into its chamfering position or into any position between the limit positions is assigned a hydraulic cylinder, which is fluidly connected to a fly hydraulic system and arranged in the drive shaft.
  • a hydraulic cylinder which is fluidly connected to a fly hydraulic system and arranged in the drive shaft.
  • the double-sided cutting knife is shifted from the passing position into the chamfering position and a bevel can be attached to the proximal end of the drill hole.
  • the bolt from the hydraulic cylinder in the axial direction shifted back, the chamfering knife is actively shifted into the knife window, i.e. in its passing position, whereby the chamfering knife can pass through the borehole without damaging it.
  • the beveling knife can be brought back into the beveling position by the Flydraulic system and a bevel can be attached to the distal end of the borehole.
  • the hydraulic system according to the invention By using the hydraulic system according to the invention, an exact production of the bevels can be achieved regardless of the hardness and nature of the workpiece, since the travel can be varied and not, as proposed in the prior art, is fixed by a compression spring.
  • the chamfering knife does not have to have a sliding surface for assisted displacement of the chamfering knife from the chamfering position to the passing position, since the chamfering knife is actively moved by the hydraulic system. If such a device is arranged on a rail processing machine, it is possible, in particular, to produce bores in the rail webs and also to provide precise chamfers on both sides in one operation.
  • a bevel does not only mean a beveled surface on a workpiece edge, for example a 45 ° bevel, but also countersunk holes. Accordingly, the chamfering knife can also be equipped with a cutting edge for countersinking.
  • the hydraulic cylinder is a single-acting hydraulic cylinder with a return spring for shifting the chamfering knife into the passing position.
  • the displacement of the chamfering knife into the chamfering position takes place in this case in that the hydraulic fluid presses a piston of the hydraulic cylinder and thus the bolt in a first axial direction.
  • the return of the piston and the bolt connected to it in the second axial direction opposite to the first axial direction takes place via a return spring, whereby the chamfering knife in turn slides into the knife window.
  • a travel sensor is assigned to the hydraulic cylinder.
  • the Bearing body forms at least one flow channel for the hydraulic system, on which a rotary feedthrough arranged between the bearing body and the drive shaft is provided for a hydraulic fluid. In this way, easy access to the hydraulic system is guaranteed.
  • the bearing body has at least one flow channel for supplying cooling fluid to the rotatably mounted drive shaft and / or the drilling body connected to it in a rotationally fixed manner Flow channel is connected to the drive shaft via a rotary leadthrough arranged between the bearing body and the drive shaft.
  • the drill body can have an axially parallel cooling line which is connected to the flow channel for the supply of cooling fluid and opens out in the area of a drill head of the drill body.
  • the temperature of the drill head and the chamfering knife, which is arranged in the region of the drill head can be controlled.
  • cooling air, cooling liquid or a combination thereof can function as the cooling fluid.
  • the drive shaft form a receiving sleeve for the drill body and the hydraulic cylinder.
  • the drive shaft thus envelops the hydraulic cylinder and the adjoining drill body, at least in sections, whereby additional protection of the hydraulic system is achieved.
  • the im Drill body axially displaceable bolts can be connected to the hydraulic cylinder via a quick-change coupling.
  • An easy-to-control displacement of the chamfering knife between the passing position and chamfering position results when the bolt and the chamfering knife are drive-connected to one another via a link guide.
  • a sensor for measuring the travel distance is assigned to the hydraulic cylinder and / or the bolt.
  • By measuring the travel of the piston of the hydraulic cylinder or of the bolt it can be concluded in which position the chamfering knife is located.
  • the position can correspond to any position between these limit positions due to the hydraulic infeed of the pass position, the chamfer position, or due to the stepless hydraulic infeed, whereby different countersunk hole diameters can also be generated with a suitable chamfer knife selection.
  • the bolt is drive-connected to the chamfering knife that can be displaced in the knife window transversely to the longitudinal axis of the drill head in such a way that an angle between the cutting edge and the longitudinal axis of the drill head during the stepless displacement of the chamfer is kept constant. Due to the constant alignment of the cutting edge, the chamfering knife has the same cutting or lowering behavior at any position between the limit positions, that is, between the passing position and the chamfering position.
  • the position of the chamfering knife can even be changed during the drilling or chamfering process, whereby stepped or conical boreholes can be produced or simple drilling is also possible with the chamfering knife itself.
  • the angle between the cutting edge and the longitudinal axis of the drill head, i.e. the cutting geometry of the chamfering knife, can be kept constant in a particularly simple manner when the chamfering knife is displaced if the bolt is connected to the chamfering knife via a straight link guide.
  • the longitudinal axis of the link must naturally not run coaxially to the longitudinal axis of the bolt.
  • the stepless displacement of the chamfer knife can be made possible with the aid of displacement sensors, which can determine the travel of the bolt.
  • displacement sensors which can determine the travel of the bolt.
  • other possibilities are also conceivable, such as a clocked control of the bolt and thus of the chamfering knife via switching valves.
  • FIG. 1 shows a schematic section of the device for the combined chamfering and drilling of workpieces with a chamfering knife for producing 45 ° chamfers
  • FIG. 2 shows a schematic section of the device for the combined chamfering and drilling of workpieces with a chamfering knife for producing countersunk holes
  • FIG. 4 shows a further exemplary embodiment of a chamfer knife equipped with a countersink knife
  • Fig. 5 is a detailed view of a schematic section of another
  • Exemplary embodiment for generating a flint cut of a borehole running in the radial direction Exemplary embodiment for generating a flint cut of a borehole running in the radial direction.
  • a device for the combined chamfering and drilling of workpieces 1 has a drill body 3 connected to a drive shaft 2 in a rotationally test manner, the drive shaft 2 and the drill body 3 being rotatably mounted in a bearing body 4.
  • a bolt 5 which is displaceable in the axial direction and which attaches to a chamfering knife 7 mounted in a knife window 6.
  • the chamfering knife 7 is drivingly connected to the bolt 5 in such a way that a displacement of the bolt 5 in the axial direction leads to a displacement of the chamfering knife 7 in the radial direction.
  • the chamfering knife 7 shown in the drawing is in the chamfering position.
  • the chamfering knife 7 In the passing position, the chamfering knife 7 would be completely retracted into the knife window 6.
  • the displacement of the bolt 5 and thus also the displacement of the chamfering knife 7 takes place according to the invention via a hydraulic cylinder 8 assigned to the bolt 5 and arranged in the drive shaft 2, which is fluidly connected to a fly hydraulic system 9.
  • the force with which the chamfering knife 7 is brought or held in the chamfering position can be regulated hydraulically and thus continuously and variably, so that an exact production of the chamfer can be achieved regardless of the hardness and nature of the workpiece 1.
  • the displacement of the chamfering knife 7 from the passing position to the chamfering position takes place by actively applying a definable force without the need for a sliding surface arranged on the chamfering knife 7, whereby the chamfering knife 7 can be designed to cut on both sides, i.e. with a cutting edge 10a designed in the forward direction and one in Cutting edge 10b formed in the reverse direction.
  • the infeed of the device for combined chamfering and drilling can take place via a servo axis of an infeed slide (not shown), whereby an exact variation of the near depth can naturally also be achieved.
  • the hydraulic cylinder 8 can be a single-acting hydraulic cylinder 8. This means that only a piston head front side 11a of the piston 11 is acted upon by hydraulic fluid from the hydraulic system 9. A return movement of the piston 11 is achieved by a return spring 12 assigned to the rear side 11b of the piston head. The displacement of the chamfering knife 7 in the chamfering position is thus accomplished hydraulically, while the displacement in the passing position is effected by the return spring 12 generated force is carried out. Due to the hydraulic system, the return movement can also be regulated continuously.
  • the bearing body 4 can form a flow channel 13a for the hydraulic system 9.
  • a rotary leadthrough 14a which is arranged between the bearing body 4 and the drive shaft 2, is provided. In this way, the hydraulic system 9 can be supplied with hydraulic fluid while the drive shaft 9 is rotating.
  • the bearing body 4 can also have a flow channel 13b for supplying cooling fluid to the rotatably mounted drive shaft 2 and the drill body 3 connected to it in a rotationally fixed manner, the flow channel 13b being connected to the drive shaft 2 via a rotary leadthrough 14b arranged between the bearing body 4 and the drive shaft 2.
  • the drill body 3 So that the drill body 3 can be cooled comprehensively in the areas of great heat development, it has a cooling line 15 which opens out in the area of the drill head 16.
  • the cooling line can have several openings so that several areas around the drill head 16, for example the borehole and the chamfering knife 7, can be cooled.
  • the drive shaft 2 can form a receiving sleeve 17 for the drill body 3 and the hydraulic cylinder 8.
  • a particularly rapid exchange of the drill body 3 can be achieved if the bolt 5 is connected to the hydraulic cylinder 8 via a quick-change coupling 18 and if the drill body 3 is fixed in the drive shaft 2 forming a receiving sleeve 17, for example by a locking screw 19.
  • a particularly simple displacement of the fiber knife 7 between the passing and chamfering position can be achieved if the bolt 5 engages in a link guide 20 of the fiber knife 7.
  • the hydraulic cylinder 8, in particular the piston 11 of the hydraulic cylinder 8, can be assigned a sensor 21 for measuring the travel distance.
  • the exact position of the fiber knife 7 can be determined at any point in time.
  • the chamfering knife 7 can be fixed steplessly at any position between the passing position and the chamfering position, whereby countersunk bores with different diameters can be produced in an embodiment of the chamfering knife 7 corresponding to FIG.
  • through-bores can also be widened in this way if the countersunk bore is drilled through from the distal to the proximal end of the borehole. Stepped bores of different diameters can also be realized by varying the position of the fiber knife 7.
  • FIG. 3 shows a chamfering knife 7 which, in addition to the cutting edges 10a and 10b, has a third, horizontal cutting edge 10c.
  • the chamfering knife 7 can be used as a reamer, whereby fit tolerances can be generated and bores can be rubbed out.
  • a horizontal cutting edge 10c can also be provided in various combinations on the chamfering knife 7, that is to say also on the chamfering knives 7 shown in FIGS. 1, 2 and 4.
  • Figs. 1, 2 and 5 make it clear that due to the displacement of the bevel cutter 7 in the cutter window 6 transversely to the longitudinal axis of the drill head, the angle between the cutting edges 10a, b, c and the longitudinal axis of the drill head is kept constant and thus the cutting geometry and the cutting behavior are independent of the position of the bevel cutter 7 remains the same. This allows you to use the same Bevel knives 7 different countersink diameters or bevels can be produced with the same quality. A stepless displacement of the chamfering knife 7 can also take place during the drilling or chamfering process.

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Abstract

Es wird eine Vorrichtung zum kombinierten Fasen und Bohren von Werkstücken (1) mit einem Lagerkörper (4), in dem ein mit einer Antriebswelle (2) drehtest verbundener Bohrkörper (3) drehbar gelagert ist, wobei im Bohrkörper (3) ein in Axialrichtung verschiebbarer Bolzen (5) vorgesehen ist, der an ein in einem Messerfenster (6) radial verstellbar gelagertes Fasmesser (7) ansetzt und dieses zwischen einer Passierstellung und einer Fasstellung verlagert, beschrieben. Damit ein rasches und dennoch exaktes Anbringen von Fasen unterschiedlicher Tiefe und Durchmesser an beiden Seiten eines Bohrloches ermöglicht wird, ohne dieses zu beschädigen, wird vorgeschlagen, dass dem Bolzen (5) zur Verlagerung des Fasmessers (7) in seine Fasstellung oder in eine beliebige Position zwischen den Grenzstellungen ein mit einem Hydrauliksystem (9) strömungsverbundener, in der Antriebswelle (2) angeordneter, Hydraulikzylinder (8) zugeordnet ist.

Description

Vorrichtung zum kombinierten Fasen und Bohren von Werkstücken
Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum kombinierten Fasen und Bohren von Werkstücken mit einem Lagerkörper, in dem ein mit einer Antriebswelle drehfest verbundener Bohrkörper drehbar gelagert ist, wobei im Bohrkörper ein in Axialrichtung verschiebbarer Bolzen vorgesehen ist, der an ein in einem Messerfenster radial verstellbar gelagertes Fasmesser ansetzt und dieses zwischen einer Passierstellung und einer Fasstellung verlagert. Stand der Technik
Aus der DE102015005250A1 ist ein Bohrer zum kombinierten Fasen und Bohren von Werkstücken bekannt. Flierzu weist der Bohrer ein in einem Messerfenster verstellbar gelagertes Fasmesser auf, wobei die Verlagerung des Fasmessers in eine Fasstellung über einen im Bohrer angeordneten und druckfederbelasteten Bolzen geschieht. Soll nun ein Werkstück mit dem Bohrer zum kombinierten Fasen und Bohren bearbeitet werden, wird zuerst mit der Bohrspitze ein Bohrloch angefertigt. Anschließend wird der Bohrer weiter in das Bohrloch geschoben, wodurch das Fasmesser über seine Gleitfläche entgegen der vom Bolzen ausgeübten Federkraft in das Messerfenster, also in Passierstellung, verlagert wird. Nach dem Passieren des Bohrloches wird das Fasmesser wieder durch den druckfederbelasteten Bolzen in Fasstellung verlagert, wodurch am distalen Ende des Bohrloches eine Fase angebracht werden kann. Soll nun eine Fase auch am proximalen Ende angefertigt werden, so muss der Bohrer von der anderen Seite in das Bohrloch geführt werden, da das Fasmesser lediglich einseitig schneidend, nämlich mit einer rückwärtigen Schneidekante, ausgebildet ist. Dies stellt allerdings einen zusätzlichen Arbeitsaufwand dar.
Aus dem Stand der Technik sind außerdem Bohrer zum kombinierten Fasen und Bohren bekannt, die ein beidseitig schneidendes Fasmesser, also mit einer in Vorwärts- und in Rückwärtsrichtung ausgebildeten Schneidekante, aufweisen. Nachteilig daran ist allerdings, dass die Fasmesser beim Verlagern von Fasstellung in Passierstellung gegen die Kraft des druckfederbelasteten Bolzens unerwünschte Einkerbungen und Beschädigungen im Bereich des Bohrloches verursachen.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum kombinierten Fasen und Bohren von Werkstücken der eingangs geschilderten Art vorzuschlagen, die ein rasches und dennoch exaktes Anbringen von Fasen unterschiedlicher Tiefe und Durchmesser an beiden Seiten eines Bohrloches ermöglicht, ohne dieses zu beschädigen.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass dem Bolzen zur Verlagerung des Fasmessers in seine Fasstellung oder in eine beliebige Position zwischen den Grenzstellungen ein mit einem Flydrauliksystem strömungsverbundener, in der Antriebswelle angeordneter, Hydraulikzylinder zugeordnet ist. Zufolge dieser Maßnahmen wird die Verlagerung des Fasmessers von der Fas- in die Passierstellung nicht ausschließlich durch den Vorschub des Bohrkörpers in das Bohrloch, sondern aktiv vom Hydraulikzylinder, der mit dem Bolzen antriebsverbunden ist, verlagert. Demnach kann am Werkstück zuerst ein Bohrloch angefertigt werden, wonach das Hydrauliksystem den Hydraulikzylinder mit Hydraulikflüssigkeit versorgt und den mit dem Hydraulikzylinder antriebsverbundenen Bolzen in weiterer Folge in Axialrichtung verschiebt. Dadurch wird das beidseitig schneidende Fasmesser von der Passierstellung in die Fasstellung verlagert und es kann eine Fase am proximalen Ende des Bohrloches angebracht werden. Wird nun der Bolzen vom Hydraulikzylinder in Axialrichtung rückverschoben so wird das Fasmesser aktiv in das Messerfenster, also in dessen Passierstellung, verlagert, wodurch das Fasmesser das Bohrloch passieren kann, ohne dieses zu beschädigen. Zuletzt kann das Fasmesser durch das Flydrauliksystem wieder in Fasstellung gebracht werden und eine Fase am distalen Ende des Bohrloches angebracht werden. Durch den erfindungsgemäßen Einsatz des Hydrauliksystems kann unabhängig von der Härte und Beschaffenheit des Werkstückes eine exakte Fertigung der Fasen erreicht werden, da der Stellweg variiert werden kann und nicht, wie im Stand der Technik vorgeschlagen, durch eine Druckfeder fest vorgegeben ist. Zudem muss das Fasmesser über keine Gleitfläche zum unterstützten Verlagern des Fasmessers von der Fasstellung in Passierstellung verfügen, da das Fasmesser ja aktiv durch das Hydrauliksystem verlagert wird. Ist eine derartige Vorrichtung auf einer Schienenbearbeitungsmaschine angeordnet, lassen sich insbesondere Bohrungen in den Schienenstegen fertigen und in einem Arbeitsgang zudem beidseits mit exakten Fasen versehen. Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass mit Fase nicht nur eine abgeschrägte Fläche an einer Werkstückkante gemeint ist, beispielsweise eine 45°-Fase, sondern ebenfalls Senkbohrungen. Demnach kann das Fasmesser auch mit einer Schneide zum Senken ausgestattet sein.
Besonders günstige konstruktive Bedingungen ergeben sich dabei, wenn der Hydraulikzylinder ein einfach wirkender Hydraulikzylinder mit einer Rückstellfeder zur Verlagerung des Fasmessers in die Passierstellung ist. Die Verlagerung des Fasmessers in Fasstellung erfolgt in diesem Fall also dadurch, dass die Hydraulikflüssigkeit einen Kolben des Hydraulikzylinders und damit den Bolzen in eine erste Axialrichtung drückt. Die Rückstellung des Kolbens und des damit verbundenen Bolzens in die der ersten Axialrichtung entgegengesetzte zweite Axialrichtung erfolgt über eine Rückstellfeder, wodurch das Fasmesser wiederum in das Messerfenster gleitet. Soll ein variabler Stellweg eingehalten werden können, ist es von Vorteil, wenn dem Hydraulikzylinder ein Wegsensor zugeordnet ist.
Um eine einfache Versorgung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit den benötigten Betriebsmitteln zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, dass der Lagerkörper wenigstens einen Strömungskanal für das Hydrauliksystem ausbildet, an dem eine zwischen Lagerkörper und Antriebswelle angeordnete Drehdurchführung für ein Hydraulikfluid vorgesehen ist. Auf diese Weise wird eine leichte Zugänglichkeit des Hydrauliksystems gewährt.
Vor allem bei massiven Werkstücken hoher Härte kommt es beim Bohren und Fasen zu einer starken Wärmeentwicklung. Um daher auch bei intensivem Betrieb der Vorrichtung eine konstante Bearbeitungsqualität zu erzielen, empfiehlt es sich in einer besonders praktikablen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, dass der Lagerkörper wenigstens einen Strömungskanal zur Kühlfluidversorgung der drehbar gelagerten Antriebswelle und/oder des damit drehfest verbundenen Bohrkörpers aufweist, wobei der Strömungskanal über eine zwischen Lagerkörper und Antriebswelle angeordnete Drehdurchführung an die Antriebswelle angeschlossen ist. Dadurch können die Antriebswelle und der Bohrkörper auf einer annähernd konstanten Temperatur gehalten werden. Um auch eine gleichbleibende Qualität der Fasen des Bohrloches zu gewährleisten, kann der Bohrkörper eine an den Strömungskanal zur Kühlfluidversorgung angeschlossene achsparallele Kühlleitung aufweisen, die im Bereich eines Bohrkopfes des Bohrkörpers ausmündet. Auf diese Weise können der Bohrkopf und das Fasmesser, das ja im Bereich des Bohrkopfes angeordnet ist, temperiert werden. Als Kühlfluid kann beispielsweise Kühlluft, Kühlflüssigkeit oder eine Kombination daraus fungieren.
Damit ein einfacher Austausch unterschiedlicher Bohrkörper realisiert werden kann, wird vorgeschlagen, dass die Antriebswelle eine Aufnahmehülse für den Bohrkörper und den Hydraulikzylinder ausbildet. Die Antriebswelle umhüllt also den Hydraulikzylinder und den daran anschließenden Bohrkörper wenigstens abschnittsweise, wodurch ein zusätzlicher Schutz des Hydrauliksystems erreicht wird.
Um hierbei ein besonders rasches Auswechseln des Bohrkörpers, samt im Bohrkörper angeordneten Bolzen und Fasmesser, zu ermöglichen, kann der im Bohrkörper in Axialrichtung verschiebbare Bolzen über eine Schnellwechselkupplung mit dem Hydraulikzylinder verbunden sein.
Eine einfach zu steuernde Verlagerung des Fasmessers zwischen Passierstellung und Fasstellung ergibt sich, wenn der Bolzen und das Fasmesser über eine Kulissenführung miteinander antriebsverbunden sind.
Damit im Werkstück unterschiedliche Fasendurchmesser mit demselben Fasmesser erzeugt werden können, wird vorgeschlagen, dass dem Hydraulikzylinder und/oder dem Bolzen ein Sensor zur Stellwegmessung zugeordnet ist. Durch die Stellwegmessung des Kolbens des Hydraulikzylinders oder des Bolzens kann darauf geschlossen werden, in welcher Position sich das Fasmesser befindet. Die Position kann aufgrund der hydraulischen Zustellung der Passierstellung, der Fasstellung, oder wegen der stufenlosen, hydraulischen Zustellung einer beliebigen Position zwischen diesen Grenzstellungen entsprechen, wodurch bei geeigneter Fasmesserwahl auch unterschiedliche Senklochdurchmesser erzeugt werden können.
Um unabhängig vom gewünschten Durchmesser Senklöcher gleichbleibender Qualität und darüber hinaus konisch geformte Senklöcher erzeugen zu können, wird vorgeschlagen, dass der Bolzen mit dem im Messerfenster quer zur Bohrkopflängsachse verlagerbaren Fasmesser derart antriebsverbunden ist, dass ein Winkel zwischen Schneidekante und Bohrkopflängsachse während der stufenlosen Verlagerung des Fasmessers konstant gehalten ist. Durch die gleichbleibende Ausrichtung der Schneidekante weist das Fasmesser an jeder beliebigen Position zwischen den Grenzstellungen, also zwischen Passierstellung und Fasstellung, das gleiche Schneide- bzw. Senkverhalten auf. Durch die hydraulische Ansteuerung kann die Position des Fasmessers sogar während des Bohr- bzw. Fasvorganges verändert werden, wodurch abgestufte oder konische Bohrlöcher erzeugt werden können bzw. auch ein einfaches aufbohren durch das Fasmesser selbst möglich wird. Der Winkel zwischen Schneidekante und Bohrkopflängsachse, also die Schneidegeometrie des Fasmessers kann beim Verlagern des Fasmessers auf besonders einfache Weise konstant gehalten werden, wenn der Bolzen über eine gerade Kulissenführung mit dem Fasmesser verbunden ist. Die Kulissenlängsachse darf hierzu naturgemäß nicht koaxial zur Bolzenlängsachse verlaufen.
Grundsätzlich kann die stufenlose Verlagerung des Fasmessers mithilfe von Wegsensoren ermöglicht werden, welche den Stellweg des Bolzens ermitteln können. Jedoch sind auch andere Möglichkeiten denkbar, wie eine getaktete Ansteuerung des Bolzens und damit des Fasmessers über Schaltventile.
Kurze Beschreibung der Erfindung
In den Zeichnungen ist die Erfindung beispielhaft dargestellt. Es zeigen
Fig. 1 einen schematischen Schnitt der Vorrichtung zum kombinierten Fasen und Bohren von Werkstücken mit einem Fasmesser zum Erzeugen von 45°- Fasen,
Fig. 2 einen schematischen Schnitt der Vorrichtung zum kombinierten Fasen und Bohren von Werkstücken mit einem Fasmesser zum Erzeugen von Senkbohrungen,
Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel eines Fasmessers,
Fig. 4 eine weiteres Ausführungsbeispiel eines mit einem Senkmesser ausgestatteten Fasmessers und
Fig. 5 eine Detailansicht eines schematischen Schnittes eines andere
Ausführungsbeispiels zum Erzeugen einer in Radialrichtung verlaufenden Flinterschneidung eines Bohrloches.
Wege zur Ausführung der Erfindung Eine Vorrichtung zum kombinierten Fasen und Bohren von Werkstücken 1 weist einen mit einer Antriebswelle 2 drehtest verbundenen Bohrkörper 3 auf, wobei die Antriebswelle 2 und der Bohrkörper 3 drehbar in einem Lagerkörper 4 gelagert sind. Im Bohrkörper 3 ist ein in Axialrichtung verschiebbarer Bolzen 5 vorgesehen, der an ein in einem Messerfenster 6 gelagerten Fasmesser 7 ansetzt. Das Fasmesser 7 ist dabei so mit dem Bolzen 5 antriebsverbunden, dass ein Verschieben des Bolzens 5 in Axialrichtung zu einer Verlagerung des Fasmessers 7 in Radialrichtung führt. Das in der Zeichnung dargestellte Fasmesser 7 befindet sich in der Fasstellung. In der Passierstellung wäre das Fasmesser 7 vollständig im Messerfenster 6 eingezogen. Das Verschieben des Bolzens 5 und damit auch das Verlagern des Fasmessers 7 geschieht erfindungsgemäß über einen dem Bolzen 5 zugeordneten und in der Antriebswelle 2 angeordneten Hydraulikzylinder 8, der mit einem Flydrauliksystem 9 strömungsverbunden ist. Auf diese Weise kann die Kraft, mit der das Fasmesser 7 in Fasstellung gebracht bzw. gehalten wird, hydraulisch und damit stufenlos und variabel geregelt werden, sodass unabhängig von der Härte und Beschaffenheit des Werkstückes 1 eine exakte Fertigung der Faseerzielt werden kann. Die Verlagerung des Fasmessers 7 von der Passierstellung in Fasstellung geschieht also durch eine aktive Beaufschlagung einer definierbaren Kraft ohne die Notwendigkeit einer am Fasmesser 7 angeordneten Gleitfläche, wodurch das Fasmesser 7 beidseitig schneidend ausgebildet sein kann, also mit einer in Vorwärtsrichtung ausgebildeten Schneidekante 10a und einer in Rückwärtsrichtung ausgebildeten Schneidekante 10b. Die Zustellung der Vorrichtung zum kombinierten Fasen und Bohren kann über eine Servoachse eines nicht dargestellten Zustellschlittens erfolgen, wodurch naturgemäß auch eine exakte Variation der Fastiefe erreicht werden kann.
Wie der beispielhaften Ausführungsform der Zeichnung zu entnehmen ist, kann der Hydraulikzylinder 8 ein einfach wirkender Hydraulikzylinder 8 sein. Dies bedeutet, dass nur eine Kolbenkopfvorderseite 11a des Kolbens 11 vom Hydrauliksystem 9 mit Hydraulikflüssigkeit beaufschlagt wird. Eine Rückbewegung des Kolbens 11 wird durch eine der Kolbenkopfrückseite 11b zugeordnete Rückstellfeder 12 erreicht. Die Verlagerung des Fasmessers 7 in Fasstellung wird also hydraulisch bewerkstelligt, während die Verlagerung in Passierstellung durch die von der Rückstellfeder 12 erzeugte Kraft vollzogen wird. Aufgrund des Hydrauliksystems kann also auch die Rückbewegung stufenlos geregelt werden.
Der Lagerkörper 4 kann einen Strömungskanal 13a für das Hydrauliksystem 9 ausbilden. In einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Drehdurchführung 14a, die zwischen Lagerkörper 4 und Antriebswelle 2 angeordnet ist, vorgesehen. Auf diese Weise wird eine Versorgung des Hydrauliksystems 9 mit Hydraulikflüssigkeit während der Rotation der Antriebswelle 9 ermöglicht.
Des Weiteren kann der Lagerkörper 4 auch einen Strömungskanal 13b zur Kühlfluidversorgung der drehbar gelagerten Antriebswelle 2 und des damit drehfest verbundenen Bohrkörpers 3 aufweisen, wobei der Strömungskanal 13b über eine zwischen Lagerkörper 4 und Antriebswelle 2 angeordnete Drehdurchführung 14b an die Antriebswelle 2 angeschlossen ist.
Damit der Bohrkörper 3 umfassend in den Bereichen großer Wärmeentwicklung gekühlt werden kann, weist dieser eine Kühlleitung 15 auf, die im Bereich des Bohrkopfes 16 ausmündet. Die Kühlleitung kann mehrere Ausmündungen aufweisen, sodass mehrere Bereiche rund um den Bohrkopf 16, beispielsweise das Bohrloch und das Fasmesser 7, gekühlt werden können.
Damit der Bohrkörper 3 zum einen einen sicheren Sitz aufweist und zum anderen auf einfache Weise ausgetauscht werden kann, kann die Antriebswelle 2 eine Aufnahmehülse 17 für den Bohrkörper 3 und den Hydraulikzylinder 8 ausbilden.
Ein besonders rascher Austausch des Bohrkörpers 3 kann erreicht werden, wenn der Bolzen 5 über eine Schnellwechselkupplung 18 mit dem Hydraulikzylinder 8 verbunden ist und wenn der Bohrkörper 3 beispielsweise durch eine Feststellschraube 19 in der eine Aufnahmehülse 17 bildenden Antriebswelle 2 fixiert ist. Eine besonders einfache Verlagerung des Fasmessers 7 zwischen Passier- und Fasstellung kann erreicht werden, wenn der Bolzen 5 in eine Kulissenführung 20 des Fasmessers 7 eingreift.
Wie aus der Fig. 2 ersichtlich ist, kann dem Hydraulikzylinder 8, insbesondere dem Kolben 11 des Hydraulikzylinders 8 ein Sensor 21 zur Stellwegmessung zugeordnet sein. Auf diese Weise kann zu jedem Zeitpunkt die exakte Position des Fasmessers 7 bestimmt werden. Durch die hydraulische Zustellung kann das Fasmesser 7 ja stufenlos an jeder beliebigen Position zwischen Passierstellung und Fasstellung fixiert werden, wodurch bei einer der Fig. 2 entsprechenden Ausführung des Fasmessers 7 Senkbohrungen mit unterschiedlichen Durchmessern erzeugt werden können. Naturgemäß können dadurch auch Durchgangsbohrungen aufgeweitet werden, wenn die Senkbohrung vom distalen bis zum proximalen Ende des Bohrloches durchgebohrt wird. Auch Stufenbohrungen unterschiedlicher Durchmesser können durch Variation der Position des Fasmessers 7 realisiert werden.
Fig. 3 zeigt ein Fasmesser 7, das neben den Schneidekanten 10a und 10b eine dritte, horizontale Schneidekante 10c besitzt. Dadurch kann das Fasmesser 7 als Reibahle eingesetzt werden, wodurch Passungstoleranzen erzeugt und Bohrungen ausgerieben werden können.
Fig. 4 soll die Möglichkeit zeigen, dass die eingesetzten Fasmesser 7 eine beliebige Kombination aus schrägen und vertikalen Schneidekanten aufweisen können. Auch eine horizontale Schneidekante 10c kann in verschiedenen Kombinationen am Fasmesser 7, also auch an den in den Fig. 1 , Fig. 2 und Fig. 4 dargestellten Fasmessern 7, vorgesehen sein.
Die Figs. 1 ,2 und 5 verdeutlichen, dass aufgrund der Verlagerung des Fasmessers 7 im Messerfenster 6 quer zur Bohrkopflängsachse der Winkel zwischen den Schneidekanten 10a,b,c und der Bohrkopflängsachse konstant gehalten wird und somit die Schneidegeometrie und das Schneideverhalten unabhängig von der Position des Fasmessers 7 gleich bleibt. Dadurch können mit demselben Fasmesser 7 unterschiedliche Senkdurchmesser bzw. Fasen bei gleichbleibender Qualität erzeugt werden. Eine stufenlose Verlagerung des Fasmessers 7 kann auch während des Bohr- bzw. Fasvorgangs erfolgen.
Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, können bei geeignetem Fasmesser 7 aufgrund der stufenlosen Verlagerung und der Möglichkeit das Fasmesser 7 auch während des Bohr- bzw. Fasvorgangs zu verlagern auch in Radialrichtung verlaufende Flinterschneidungen in das Bohrloch eingearbeitet werden.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum kombinierten Fasen und Bohren von Werkstücken (1) mit einem Lagerkörper (4), in dem ein mit einer Antriebswelle (2) drehtest verbundener Bohrkörper (3) drehbar gelagert ist, wobei im Bohrkörper (3) ein in Axialrichtung verschiebbarer Bolzen (5) vorgesehen ist, der an ein in einem Messerfenster (6) radial verstellbar gelagertes Fasmesser (7) ansetzt und dieses zwischen einer Passierstellung und einer Fasstellung verlagert, dadurch gekennzeichnet, dass dem Bolzen (5) zur Verlagerung des Fasmessers (7) in seine Fasstellung oder in eine beliebige Position zwischen den Grenzstellungen ein mit einem Flydrauliksystem (9) strömungsverbundener, in der Antriebswelle (2) angeordneter, Hydraulikzylinder (8) zugeordnet ist.
2. Vorrichtung zum kombinierten Fasen und Bohren von Werkstücken (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikzylinder (8) ein einfach wirkender Hydraulikzylinder (8) mit einer Rückstellfeder (12) zur Verlagerung des Fasmessers in die Passierstellung ist.
3. Vorrichtung zum kombinierten Fasen und Bohren von Werkstücken (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerkörper (4) wenigstens einen Strömungskanal (13a) für das Hydrauliksystem (9) ausbildet, an den eine zwischen Lagerkörper (4) und Antriebswelle (3) angeordnete Drehdurchführung (14) für ein Hydraulikfluid vorgesehen ist.
4. Vorrichtung zum kombinierten Fasen und Bohren von Werkstücken (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerkörper (4) wenigstens einen Strömungskanal (13b) zur Kühlfluidversorgung der drehbar gelagerten Antriebswelle (2) und/oder des damit drehfest verbundenen Bohrkörpers (3) aufweist, wobei der Strömungskanal (13b) über eine zwischen Lagerkörper (4) und Antriebswelle (2) angeordnete Drehdurchführung (14b) an die Antriebswelle (2) angeschlossen ist.
5. Vorrichtung zum kombinierten Fasen und Bohren von Werkstücken (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Bohrkörper (3) eine an den Strömungskanal (13b) zur Kühlfluidversorgung angeschlossene achsparallele Kühlleitung (15) aufweist, die im Bereich eines Bohrkopfes (16) des Bohrkörpers (3) ausmündet.
6. Vorrichtung zum kombinierten Fasen und Bohren von Werkstücken (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (2) eine Aufnahmehülse (17) für den Bohrkörper (3) und den Hydraulikzylinder (8) ausbildet.
7. Vorrichtung zum kombinierten Fasen und Bohren von Werkstücken (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der im Bohrkörper (3) in Axialrichtung verschiebbare Bolzen (5) über eine Schnellwechselkupplung (18) mit dem Hydraulikzylinder (8) verbunden ist.
8. Vorrichtung zum kombinierten Fasen und Bohren von Werkstücken (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen (5) und das Fasmesser (7) über eine Kulissenführung (20) miteinander antriebsverbunden sind.
9. Vorrichtung zum kombinierten Fasen und Bohren von Werkstücken (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass dem Hydraulikzylinder (8) und/oder dem Bolzen (5) ein Sensor (20) zur Stellwegmessung zugeordnet ist.
10. Vorrichtung zum kombinierten Fasen und Bohren von Werkstücken (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen (5) mit dem im Messerfenster (6) quer zur Bohrkopflängsachse verlagerbaren Fasmesser (7) derart antriebsverbunden ist, dass ein Winkel zwischen Schneidekante (10a,b,c) und Bohrkopflängsachse während der stufenlosen Verlagerung des Fasmessers (7) konstant gehalten ist.
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