DE2238061A1

DE2238061A1 - Bohrwerkzeug fuer kleine durchmesser

Info

Publication number: DE2238061A1
Application number: DE2238061A
Authority: DE
Inventors: Victor Milewski; Robert William Walker
Original assignee: Valeron Corp
Current assignee: Valenite LLC
Priority date: 1971-08-20
Filing date: 1972-08-02
Publication date: 1973-02-22
Also published as: FR2150368A1; FR2150368B1; AU4500172A; DE2238061C3; AU462003B2; JPS5442112B2; GB1369759A; BR7205667D0; US3753624A; IT961836B; DE2238061B2; ZA725177B; JPS4830192A

Description

Patentanwalt·

Dr. Ing. H. Negendank

Dipl. Ing. H. Hauek - Dipl Phys. W. Schmilz

Dipl. Ing. E. Graalfs - DipL Ing. W. Wehnert

8 München 2, MozartstraOe 23

Telefon 5380586

The Valeron Corporation

20800 Coolidge Highway 29. Juli 1972

Qak Park, Michigan, USA Anwaltskate M-2277

Bohrwerkzeug für kleine Durchmesser

Eine Vielzahl von früheren Bohrwerkzeugen hat Mekrmale, die eine Änderung des Schnittdurchmessers entweder zum Vorschub oder zum Ausgleich des Verschleiß¹ ermöglicht. Einige Werkzeuge gestatten eine Einstellung ohne Anhalten des Werkzeuges. Jedoch sind derartige frühere Werkzeuge für das Bohren kleiner Bohrungen nicht besonders geeignet.

Vorschubköpfe mit Krezschlitten wurden verwendet. Sie benötigen jedoch ein großes Halterende zur Unterbringung des Kreuzschlittens

. j

Hülsenartige Werkzeuge mit Schneidhülsen am Umfang der Werkzeugspitze benötigen ein Betätigungsglied innerhalb der Werkzeugspitze unterhalb der Hülsen. Diese Werkzeuge sind demgemäß beschränkt auf den kleinsten Durchme$ser des schneidenden Teils des Werkzeugs und können im allgemeinen nicht zum Bohren von Bohrungen unter 38,1 mm verwendet oder während des Betriebs einge-

- 2- 2238001

Werkzeuge, die eine exzentrische Bewegung des Schneidpunkts verwenden, haben eine innenwohnende Unwucht sowie beim Einstellen auff· tretende Probleme bei der Veränderung der funktioneilen Geometrie des Schneidpunkts. Bei Werkzeugen, die geradlinige Betätigungseinrichtungen in Kombination mit einer exzentrischen Bewegung verwenden, erzeugt die geradlinige tLblänge keine gleichen Zunahmen der Werkzeugeinstellung über den ganzen Bereich der Einstellung, wo-* durch der Einstellvorgang verkompliziert wird.

Nach der Erfindung weist ein Schneidwerkzeug ein Gehäuse auf, eine schwenkbar im Gehäuse gelagerte Bohrstange und einen Fortsatz mit einem davon abstehenden Schneidpunkt, gekennzeichnet durch einen in Längsrichtung bewegbaren Keil, der innerhalb von Teilen der Bohjr stange und des Gehäuses angeordnet ist und dazwischen arbeitet,wobei die Teile in Längsrichtung im Abstand von einer drehbaren Lagerung angeordnet sind, um eine seitliche Verschiebung des Schneidpunkts aufgrund einer Längsbewegung des Keils zu erzeugen.

Die vorliegende Erfindung ist auf ein Schneidwerkzeug für kleine Bohrungen gerichtet, mit einer Vorrichtung zum Erleichtern der automatischen Einstellung und zum genauen Beibehalten des Schneiddurchmessers des Werkzeugs, wobei das Halteende des Werkzeugs,verglichen mit früheren einstellbaren Bohrwerkzeugen,verhältnismäßig kompakt ist.

Das Werkzeug weist ein Gehäuse mit einer am äußeren Ende drehbar gelagerten Bohrstange auf und eine am anderen Ende angeordnete geradlinige Betätigungsvorrichtung. Innerhalb einer Bohrung im

309808/0863

inneren Ende der Stangenanordnung ist ein Keil aufgenommen, vorzugsweise ein einstückiges Bestandteil der geradlinigen Betätigungsvorrichtung. Eine für einen gesteuerten Keileingriff hierin vorgesehene Reaktionsvorrichtung ist derart ausgebildet, daß beim Kippen der Stangenanordnung in Abhängigkeit von der axialen Keil-

bewegung der Schneidkörper am Ende der Bohrstange radial bewegt wird, um die gewünschte Durchmessereinsteilung zu erzeugen. Durch ' Vergrößern oder Verringern des axialen Eindringens des Keilein- _: griffs, werden gesteuerte Einstellungen für größere oder kleinere Zunahmen ohne weiteres erzielt.

Der Arbeitsabschnitt des Werkzeugs kippt vielmehr als er sich seit-

lieh oder exzentrisch bewegt, weshalb das Werkzeug radial schmälerj als andere Konstruktionen gemacht werden kann. Der Aufbau des vor-! liegenden Werkzeugs schafft eine Präzisionseinstellung und strukturelle Starrheit, während er einen minimalen Gesamtdurchmesser einhält. Das die Bohrstangenanordnung aufnehmende Gehäuse muß nicht größer im Durchmesser sein als das in der Praxis angenommene Minimum und kann sogar kleiner sein, wo es der Festigkeitsmodul des Gehäuses erlaubt. Es können daher die Werkzeuge im Bedarfsfall bei einem Vielfachwerkzeugbetrieb eng aneinander angeordnet werden. Das leichte Zurückziehendes Schneidpunkts am Ende eines Schnitts zur Verhütung der Riefenbildung beim Entfernen, ist ein weiteres vorteilhaftes Merkmal, das bei Bohrarbeiten in kleinen Bohrungen kritisch ist.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Darin zeigt: -4-

309 8 08/0863

Fig. 1 einen Einschnitt eines Bohrwerkzeugs nach der Erfindung,

Fig. 2 einen Schnitt des in Fig. 1 gezeigten Werkzeugs entlang ' der Ebene von Linie II-II.

Das Bohrwerkzeug 10 hat ein Gehäuse 12 mit einem einstückig verbundenen Flansch 14 und mit einem eine zentrale Bohrstange aufnehmenden Raum 16. Der Raum 16 hat beim Ausführungsbeispiel vieleckige Form, vorzugsweise rechteckig, und nimmt ein ähnlich geformtes Schaftverbindungsstück 18 einer Bohrstangenanordnung auf. J

\

; Der Flansch 14 des Gehäuses 12 hat eine zentrale Ausnehmung, deren

j

seitliche Erstreckung größer ist als diejenige des Raums 16. Die , Ausnehmung 20 dient als Anschlag, wie noch zu beschreiben.

Die Bohrstangenanordnung besteht aus dem Schaftverbindungsstück 18 das an einem Ende mit einer Längsöffnung 22 versehen ist,zur Aufnahme eines austauschbaren Kopfstücks 24, das am Verbindungsstück in üblicher Weise, etwa durch eine Feststellschraube 26, befestigt wird. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann der Schaft des Verbindungsstücks und das Kopfstück einstückig ausgebildet sein. Ein Schneideinsatz 28 ist in einer Ausnehmung am äußeren Ende des Kopfstücks 24 ebenfalls durch übliche Mittel befestigt.

Das Schaftverbindungsstück 18 ist so ausgebildet, daß es sich an die Form des Raums 16 anpaßt, und ist so bemessen, daß es einen engen Gleitsitz an den gegenüberliegenden Seitenwänden 30 und 30' des Raums 16 und einen Spielsitz an den oberen und unteren Wänden 32 und 32' des Raums bildet. Die Bemessung gestattet eine Bewe-

3 U 9 8 0 8 / Ü 8 6 3

gung des Verbindungsstücks 18 in einer senkrechten, jedoch nicht in einer waagrechten Ebene. Ein erhöhter Schwenksteg 34 erstreckt sich quer über die untere Wand des Schaftverbindungsstücks 18 an einer Stelle, wo er die untere Wand 32' des Raums an oder in der j Nähe des äußeren Endes berührt. Gegenüber dem Schwenksteg 34 ist in einer Quernut 38 eine elastische Dichtung 36 aus einem Material I wie Nylon in der oberen Wand des Schaftverbindungsstücks 18 angeordnet und berührt die obere Wand 32 des Raums. Die Dichtung 36 ! dient zum Verspannen des Schwenkstücks 34 gegen die untere Wand 32' des Raums 16 und zum Fernhalten von Fremdkörpern von diesem

; Raum.

Das innere Ende des Schaftverbindungsstücks_j38 hat eine zentral verlaufende Längsöffnung oder Zentralbohrung 40, die in einer konzentrischen Führungsbohrung 42 endet. Eine zylindrische Öffnung 44 erstreckt sich zwischen den Seitenwänden 30 und 30' quer durch das innere Ende des Schaftverbindungsstücks an einer Stelle unterhalb der Mittellinie des Schaftverbindungsstücks und an der gegenüberliegenden Seite der Mittellinie vom Punkt des Sdneideinsatzes 28. Die Öffnung 44 ist auch so angeordnet, daß sie die Bohrung 4C schneidet. Ein radiales Loch 46 erstreckt sich durch die obere Wand des inneren Endes des Schaftverbindungsstücks an der Stelle ι gegenüber dem Mittelpunkt der Öffnung 44 und unmittelbar hinter dem Schneidpunkt. Das Loch 46 schneidet ebenfalls die Bohrung 40.

Eine A_usnehmung ist radial in das Schaftverbindungsstück nahe dessen innerem Ende gebohrt, ebenfalls auf der gegenüberliegenden Seite der vom Schneidpunkt ausgehenden Mittellinie. Eine Feder,

309808/0863

etwa ein Tellerfederstapel 50 ist in der Ausnehmung 48 angeordnet und stützt sich an der unteren Wand 32' des Raums 16 ab, um das ι Schaftverbindungsstück vorzuspannen. Eine Metallscheibe 52 ist zwi- ;sehen dem Tellerfederstapel und der Raumwand angeordnet, um die bei Belastung flach gedrückten Scheiben der Tellerfedern an einer ^r Verschiebung in den Spielraum zwischen der Raumwand und dem Schaft·· j verbindungsstück zu hindern.

Eine Betätigungsstange 54 ist in die Bohrung 40 eingesetzt und

weist einen Führungsendabschnitt 56 auf, der sich in die Führungsj bohrung 42 des\Schaftverbindungsstücks erstreckt. Der Führungsab-

I schnitt 56 hat genügend Spiel, um eine begrenzte Schwenkbewegung ides Schaftverbindungsstücks 18 zuzulassen. Ein Dichtring 58 umgibt

I den Führungsabschnitt in der Nähe des Stangenendes.

Unmittelbar hinter dem Führungsabschnitt 56 deT Stange 54 befindet sich ein Keilabschnitt 60 mit eineren flachen Fläche 62 die parallel zur Längsachse der Stange angeorndet ist, und mit einer unteren flachen Rampenfläche 64, die in einem Winkel zur Längsmittellinie angeordnet ist. Die Rampenfläche 64 ist vorzugsweise geneigt um die Keildicke zum hinteren Teil des Werkzeugs hin, wie gezeigt, zu verringern. Auf diese Weise wird eine Betätigung des Schneidpunkts radial nach außen durch eine axiale Bewegung der Betätigungsstange in Richtung des Pfeils 66 erzeugt. Die Winkelneigung der Rampenfläche 64 bestimmt das Ausmaß der radialen Verschiebung für jede Zunahme der axialen Bewegung. Der Winkel ist vorzugsweise sehr gering und beträgt etwa 1-1/2 .

-7-309808/0863

Der Keilabschnitt der Betätigungsstange ist verschiebbar zwischen der zylindrisch-en öffnung 44 und dem Loch 46 im Schaftverbindungs-

j stück angeordnet. Eine halbe Stange 68 erstreckt sich durch den unteren Abschnitt der öffnung 44, während ihr abgeflachter Abschnitt die Rampenfläche 64 der Stange berührt. Eine abgeflachte Kugel 70 ist in der Bohrung 46 angeordnet und berührt die obere ^: flache Fläche 62 der Stange. Die abgeflachte Kugel 70 wird in ihrer Lage durch eine Schraube 72 gehalten, die in ein Loch 71 in der Kugel eingeschraubt ist, und zwar an einem Punkt auf der · gekrümmten Fläche unmittelbar gegenüber dem Mittelpunkt ihrer Ab-

■■ flachung.

Die Schraube 72 wird in einer Einstellschraube 74 gehalten, die ! in einer radialen Bohrung 76 im Gehäuse 12 angeordnet ist. Die ί Schraube 72 führt durch eine Längsöffnung ohne Gewinde in der Einstellschraube 74, wobei ihr Kopf in einer Ausnehmung 78 angeordnet ist.

Die Bohrung 76 fluchtet mit der Bohrung 46 und hat einen oberen Gewindeabschnitt 73 und einen unteren zylindrischen Einstellabschnitt 75. Dieser Einstellabschnitt ist so bemessen, daß er einen engen Gleitsitz mit einem zylindrischen Mittelabschnitt 77 der Schraube 74 bildet. Das innere Ende der Einstellschraube 74 ist so bemessen, daß sie in die Bohrung 46 mit einem engen Gleitsitz paßt und die axiale Lage des Schaftverbindungsstücks 18 im Gehäuse 12 zwangsläufig festlegt. Das innere Ende ist mit einer Umfangsnut 80 versehen, die dem Schaftverbindungsstück ein Schwenken im Gehäuse gestattet. _^_

3 0 9 8 0 8/0863

Die Führung zum Fluchten oder die Einstellschraubenanordnung wird nach unten in die ausgefluchteten Bohrungen 76 und 46 geschraubt, bis der abgeflachte Abschnitt der Kugel 70 die obere flache Fläche

! 62 der Betätigungsstange vollständig berührt. Die Einstellschrau- '

' j

benanordnung wird weiter nach unten geschraubt, um die Betätigungsstange gegen den abgeflachten Abschnitt der halben Stange 68 zu bewegen, bis der abgeflachte Abschnitt der halben Stange 68 die Rampenfläche 64 vollständig berührt. Die Einstellschraube wird noch etwas weiter nach unten geschraubt, um die Federn 50 vorzuspannen und um den kleinsten wirksamen Radius des Schneid- j Werkzeugs etwa für das Zurückziehen festzulegen, wobei sich die ' flache Fläche 62 vorzugsweise parallel zur Werkzeugachse erstreckt

Die Einstellschraube kann dann etwa durch eine Feststellschraube 62 und eine Messingstange 64 festgestellt werden, die im Gehäuse in einer die Bohrung 76 schneidenden Längsbohrung 86 angeordnet sind.

Aus der Zeichnung ergibt sich eindeutig, daß das Schaftverbindungs stück 18 durch Bewegen der Stange 54 nach rechts in Richtung des Pfeils 66 um den Steg 34 geschwenkt wird, wodurch wiederum die Schneidkante radial nach außen bewegt wird, um den Schneiddurchmesser zu veigrößern. Wird die Stange axial in die entgegengesetzte:

Richtung bewegt, so wird der Keildruck entlastet und die elastischen Federscheiben 50 bewirken eine Rückkehr der Bohrstange in die Mittellage.

9808/0863

Die Konstruktion des Keilabschnitts 60 der Stange 54, bei der die obere flache Fläche parallel zur Längsachse verläuft und bei der ; der Keilabschnitt 60 durch die halbe Stange 68 und die abgeflachte

Kugel 70 gehalten wird, gewährleistet, daß die Stange .54 parallel , und konzentrisch gehalten wird zur Längsachse des Werkzeuggehäusesj 12 und zur Maschinenspindel, an der sie befestigt ist. Hierdurch : wird ein ausgeglichener Zustand für jede Lageeinstellung erzielt. Das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung gewährleistet, [ daß das im Werkzeug aufgebaute Gleichgewicht über den ganzen Einstellbereich beibehalten wird, da die abgeflachte Kugel 70 und

! die flache Fläche 62 vorzugsweise so eingestellt werden, daß die Achse der Stange 54 mit der Gehäuseachse fluchtet, wenn das Bohrwerkzeug eingebaut wird.

Die Betätigungsstange 54 hat ein Gewindeende 88, das mit einer Spindeldruckstange oder einer anderen, nicht dargestellten Betätigungsvorrichtung, verbunden werden kann. Die Betätigungsstange 54 hat auch einen Anschlagbund 90, der zur Bewegung innerhalb der Ausnehmung 20 und zum Begrenzen der axialen Bewegung der Stange nach links angeordnet ist. Ein wahlweise anwendbares Merkmal ist ein zentraler, längs verlaufender Kühlkanal 92, der sich durch die Stange 54 erstreckt und mit einer Öffnung 94 im Schaftverb indungastück in Verbindung s.teht. Diese Öffnung verbindet ihrer seits die Führungsbohrung 42 mit der Aufnahmeöffnung 22 für die Bohrstange. Wird die Verwendung eines Kühlmittels gewünscht, so wird der Kopfabschnitt 24 der Bohrstange ersetzt durch einen solchen mit einem üblichen Kühlkanal.

30980 8/0863

Abweichend von anderen zurückziehbaren oder einstellbaren Bohrwerk zeugen wird kein Betätigungsmechanismus im Schneidende des Werkzeugs oder unterhalb des Schneidpunkts benötigt. Folglich können mit der vorliegenden Erfindung viel kleinere Bohrlöcher hergestellt werden. Gleichzeitig ist das ganze Werkzeug an seinem gelagerten Ende verhältnismäßig klein. Es werden keine Kreuzschlitten oder andere massige Betätigungsmechanismen benötigt, sondern lediglich eine einfache geradlinig wirkende Zug-Druck-Betätigungsvorrichtung zum Kippen der Bohrstange um den Schwenksteg, wie dargestellt und beschrieben.

•J S C fc» / J P 6 !

Claims

Patentansprüche

1.^Schneidwerkzeug, bestehend aus einem Gehäuse, einer schwenkbar im Gehäuse gelagerten Bohrstange und einem Fortsatz mit einem davon abstehenden Schneidpunkt, gekennzeichnet durch einen in Längsrichtung bewegbaren Keil (64), der innerhalb von Teilen (68,70) der Bohrstange (18,24) und des Gehäuses (12) angeordnet ist und dazwischen arbeitet, wobei die Teile (68,70) in Längsrichtung in Abstand von der schwenkbaren Lagerung (34) angeordnet sind, um eine seitliche Verschiebung des Schneidpunkts aufgrund einer Längsbewegung des Keils (60) zu erzeugen.

2. Schneidwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine elastische Vorrichtung (SO), die zwischen Teilen des Gehäuses (12) und der Bohrstange (18,24) wirkt, in Längsrichtung im Abstand von sowohl der Schwenklagerung (34) als auch den · zuerst genannten Teilen angeordnet ist.

-11-

30980«/0863

3. Schneidwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (12) und die Bohrstange (18,24) zentrale,sich darin erstreckende Öffnungen (16;40) aufweisen, und daß der Keil (60) innerhalb der Bohrstangenöffnung (40) angeordnet ist.

4. Schneidwerkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Keil (60) eine planparallele Fläche (62,64) aufweist, die gegenüber der Gehäuseachse geneigt ist und durch eine Spindeldruckstange betätigt werden kann.

5. Schneidwerkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrstange (18,24) eine abgeflachte Walze (68) aufweist, die sich durch die Öffnung (40) erstreckt und eine geneigte Fläche (62) berührt.

6. Schneidwerkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Fortsatz (56) des Keils (60) mit der Bohrstange (18,24) in einer Öffnung (42) an einer zweiten Stelle in Eingriff steht, die axial im Abstand von der geneigten planparallelen Fläche (62,64) angeordnet ist.

7. Schneidwerkzeug nach den Ansprüchen 1, 2, 3, 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrstange (18,24) im Gehäuse (12) einen Abschnitt (18) mit vieleckigem Querschnitt aufweist.

8. Schneidwerkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrstange (18,24) planparallele Flächen aufweist, die senkrecht zur Schwenkachse stehen und mit dem Gehäuse (12) in engem Gleitsitz in Berührung stehen. -12-

309808/0 863

9. Schneidwerkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der vieleckige Abschnitt rechteckig ist und genügend Spiel für eine Schwenkbewegung neben den parallel zur Schwenkachse verlaufenden Seiten hat.

10. Schneidwerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Vorrichtung (50) eine Feder aufweist, und daß der Keil (60) in Längsrichtung zwischen der Schwenkachse (34) und der Fedexfangeordnet ist.

11. Schneidwerkzeug nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gehäuseabschnitt (76) ein einstellbares, den Keil (60) berührendes Reaktionsglied (70,72,74) aufweist.

309808/0863

Leerseite