DE1929347C - Kombiniertes Feinstbearbeitungswerk zeug - Google Patents

Description

3. Werkzeug nach Anspruch 1 odet 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugstange (20) durch eine sich an der Betätigungsstange (16) abstützende Druckfeder (34) belastet ist. die die ,, Zugstange nach unten in eine Stellung zu drücken sucht, in der die Bohrstähle (64 bis 70) zurückgezogen sind.

4. Werkzeug nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugstange (20) zur ^₀ Begrenzung ihrer Abwärtsbewegung mit einem Einsatz (110) versehen ist, der an einem im Werkzeugkopf (10) angebrachten Haltering (56) anschlägt.

5. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugstange (20) mittels eines sie quer zur Längsachse durchsetzenden Querbolzens (28) gegen Verdrehung gesichert ist, dessen beide Enden in axialen Schlitzen (40, 41) im Werkzeugkopf ge- _$0 führt sind.

6. Werkzeug nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsstange (16) teilweise hohl ausgebildet und daß die Zugstange (20) in dem hohlen Teil der Betätigungsstange (16) geführt ist.

7. Werkzeug nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugstange (20) mit der Betätigungsstange (16) mittels des Querbolzens (28) verschiebbar verbunden ist, der in längsverlaufenden Schlitzen (30, 32) der Betätigungsstange (16) gehalten ist.

8. Werkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die die Zugstange (20) beaufschlagende Druckfeder (34) innerhalb des hohlen Teiles der Betätigungsstange (16) angeordnet ist.

Die Erfindung betrifft ein kombiniertes Feinstbearbeitungswerkzeug für zylindrische Bohrungen, mit einem drehbaren und auf und ab bewegbaren Werkzeugkopf, der wenigstens einen Bohrstahl sowie eine Mehrzahl von Honsteinen aufweist und in welchem eme zentrale Betätigungsstange zur Radial verstellung der Honsteine in Axialrichtung bewegbar geführt ist.

Ein Feinstbearbeitungswerkzeug der vorgenannten Art, das es ermöglicht, zu bohren und zu honen, ist durch die deutsche Patentschrift 578 112 bekannt. Bei Verwendung dieses Werkzeugs wird zunächst gebohrt, worauf die Maschine stillgesetzt wird und während des Stillstandes der Maschine die Honsteirte in Arbeitsstellung gebracht werden. Danach wird die Maschine wieder eingeschaltet, die Honsteine in die Bohrung eingeführt und gehont.

Nachteilig hierbei ist, daß zwischen dem Bohren und dem Honen die Maschine für eine bestimmte Zeitdauer abgeschaltet werden muß, um die Honsteine in Arbeitsstellung zu bringen.

Ein bekanntes Honwerkzeug zum Bearbeiten von Bohrungen mit zwei Honeinsätzen und zwei Führungseinsätzen hat ein koaxial sich erstreckendes Zahnrad, das mit im wesentlichen radial verschiebbaren Zahnstangen kämmt, von denen jeweils zwei einen achsparallel zum Zahnrad angeordneten Honeinsatz tragen (USA.-Patentschrift 3216 155).

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Feinstbearbeitungswerkzeug zu schaffen, das es ermöglicht, eine Bohrung ohne Stillsetzen der Maschine vorzubohren und fertigzuhonen.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die in an sich bekannter Weise mit einem Konus zur Verstellung der Honsteine versehene Betätigungsstange an ihrem unteren Ende mit einer koaxial zu ihr angeordneten Zugstangc verbunden ist, die an ihrem unteren Ende eine Äußern erzahnung trügt, daß ferner im Werkzeugkopf ein Zahnkranz mit Innen- und Auiienverzahnung drehbar gelagert ist und daß die Verzahnung der Zugstange in die Innenverzahnung des Zahnkranzes eingreift, während dessen Außenverzahnung in die als Zahnstangen ausgebildeten Schäfte der Bohrstähle eingreift.

Die erfindungsgemäßen Merkmale führen zu einer beträchtlichen Einsparung an Arbeitszeit. Außerdem kann die Maßhaltigkeit der Bohrungen gesteigert werden, da Ungenauigkeiten, die beim Ausschalten und beim Wiedereinschalten der Maschine auftreten können, beim Erfindungsgegenstand ausgeschaltet sind.

Zweckmäßigerweise ist die Zugstange zweiteilig ausgebildet und der eine Teil mit einem Außenkonus versehen, der in einem Innenkonus des anderen Teiles sitzt, wobei die beiden Teile durch eine Schraube lösbar miteinander verbunden sind.

Die Zugstange kann durch eine sich an der Betätigungsstange abstützende Druckfeder belastet sein, die die Zugstange nach unten in eine Stellung "zu drücken sucht, in der die Bohrstähle zurückgezogen sind.

Zur Begrenzung ihrer Abwärtsbewegung ist die Zugstange zweckmäßigerweise mit einem Einsatz versehen, der an einem im Werkzeugkopf angebrachten Haltering anschlägt.

Von Vorteil ist es ferner, die Zugstange mittels eines sie quer zur Längsachse durchsetzenden Querbolzens gegen Verdrehung zu sichern, dessen beide

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Enden in axialen Schlitzen im Werkzeugkopf geführt ;ind. wobei die Zugstange ferner mit der Betätigungs- -tan"e durch den Querbolzen verschiebbar verbundenen kann, der in längsverlaufenden Schützen der Betätigungsstange gehalten ist.

Zweckmäßigerweise ist die Betätigungsstange teilweise hohl ausgebildet, und die Zugstange ist in dem hohlen Teil der Betätigungsstange geführt, wobei die die Zugstange beaufschlagende Druckfeder innerhalb des hohlen TeiL-s der Betätigungsstange angeord-

Eine beispielsweise Ausführung der Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnung im einzelnen erläutert, in der

F i g. 1 einen Längsschnitt durch das erfindungsaemäße Werkzeug zeigt;
" F ι £. 2 zeigt einen Schnitt längs der Linie II-II von Fi '-■ 1'

M u. 3 zeigt einen Schnitt längs der Linie IH-Hl

V· ι u. 4 zeigt einen Schnitt längs der Linie IV-IV sun F ig- I;

I- ι g. ι;
F i u. 5 zeigt einen Schnitt längs der Linie V-V von

Ii-. der Fig. 1 ist ein Werkzeugkopf 10 dargestellt. d: aus einem Werkzeugkörper 12 und einem Wcrkv-u^unterteil 14 besteht. Im Werkzeugkörper 12 ist, u;. die F i g. 2 und 3 zeigen, eine Betätigungsstange lii /jn'.ra! geführt, die in Achsrichtung hin- und her <\ ■:. auf- und abbewegbar ist. Die Betätigungsstange Ii ist an ihrem unteren Ende mit einem Konus 18 \. --clicn, auf dessen Zweck noch eingegangen wird. Die Betätigungsstange 16 ist ferner an ihrem ;.■·■■ jren Ende mit einer Zugstange 20 verbunden, die k.i.ixial zu ihr verläuft. Die Betätigungsstange 16 k..:in als Rohr ausgebildet sein, und die Zugstange 2u kann in die rohr form ige Betätigungsstange 16 ^ !!!geschoben und durch einen Querbolzen, der durch die Betätigungsstange 16 und die Zugstange 20 ver-' uft, mit dieser verbunden sein.

Die Zugstange 20 ist zweckmäßigerweise zweiteilig ausgebildet und besteht aus den koaxial zueinander angeordneten Teilen 22 und 24. Durch eine Schraube 26 sind die beiden Teile 22 und 24 miteinander verbunden. Die Betätigungsstange 16 wird durch einen nicht dargestellten Antrieb in der Weise angetrieben, daß sie in Richtung ihrer Achse aufwärts und abwärts bzw. hin- und herbewegbar ist. Durch die Verbindung der Zugstange 20 mit der Betätigungsstange Ki mit Hilfe eines Querbolzens 28 ist auch die Zugstange 20 in Achsrichtung verschiebbar.

Die Zugstange 20 kann starr mit der Betätigungsstange 16 verbunden sein_ä zweckmäßigerweise ist die L-tztere jedoch mit zwei axial verlautenden Schlitzen 30 und 32 in ihrer Umfangswand versehen, durch die der Querbolzen 28 durchtritt. Wenn somit die Betätigungsstange gemäß Fig. 1, z.B. hydraulisch, nach oben bewegt wird, so nimmt sie über den Querbolzen 28 die Zugstange 20 mit. vorausgesetzt, daß der Querbolzen 28 am unteren Ende der Schlitze 30, 32 anliegt.

Wird die Betätigungsstange 16 danach von ihrem oberen Endpunkt wieder nach unten bewegt, so kann sie sich in Axialrichtung relativ zu der Zugstange 20, vermöge der beiden Schlitze 30 und 32, verschieben, in welchen der Querbolzen 28 gleiten kann. Die Rückführung der Zugstange 20 erfolgt dann durch eine Druckfeder 34, die im hohlen Teil der Bctäti-SSBKSESS

welche der Querbolzen 28 ebenfaUm«ngre. _ώ ^

Ende am Außenumfang m -e_ß V ^. ^_

versehen, die, wie F ι g. 2_ zeigt, z. _

ken 46,48 gebildet sein kann, die um ie

_1S ander versetzt sind. . zentralen,

Das Werkzeuguntertei 14 ist mj» «"" _{50 ver}.

im wesentlichen ^«»«»nschen A^JJ^_erkzeug-

_ZUammen. Das Zahnrad ϊ>ζ wiiu _7nj,«_raH 52

eine Schulter 54 gehalten .»t uer uj Zag- «- ₅₄

mit einer seiner Stirnflächen au lieg.υ ^ ^

ist am Werkzeugunicrte.1 14 ausgcbiwc _sscr .^

ringen die Aussparung 50 ihr lnnena ₂₆

jedoch groß genug ™ ^d™ ""J^_tlas Zahnrad genügend Platz zu lassen. Nach oben _ischen

52 durch einen Haltering 56 abg«nuztd_unierteii

,₀ dem Werkzeugkorper 12 und dem V ^ _wird

Das Zahnrad oder der uuhmu..·

₃₅ Außenverzahnung 60 sowie eine zentrale Bohrung 62, durch welche sich das untere Ende des Teiles 24 der Zugstange 20 erstreckt. In der zylindrischen Umfangswarul der Bohrung 62 des Zahnkranzes 52 ist eine Spiralverzahnung ausgebildet, die z. B. die Form ₄o zweier spiralig bzw. schraubenlinienförmig verlaufender Nuten haben kann, die um 180° zueinander versetzt sind.

Die Nocken 46 und 48 der Zugstange 20 greifen, wie Fig. 2 zeigt, in diese schraubenlinienförmig ver-45 laufenden, in der Wand der Bohrung 62 des Zahnkranzes, 52 ausgebildeten Nuten satt ein. Der Steigungswinkel dieser Nuten kann z. B. 45^r betragen. Wird nun die Zugstange 20 in Axialrichtung bewegt, so wird der Zahnkranz 52 über die an der Zug-50 stange 24 angebrachten Nocken 46 und 48, die in seine innenverzahnung eingreifen, in Drehung versetzt.

Wie insbesondere die Fi g. 1 und 2 zeigen, sind im Werkzeugunterteil 14 beispielsweise vier, jeweils 90° 55 zueinander versetzte Bohrstähle 64, 66, 68, 70 angeordnet, deren jeweiliger Schaft'72 zweckmäßigerweise zylindrischen Querschnitt besitzt. Die Bohrstähle 64 bis 70 sind, wie Fig. 1 zeigt, von außen nach innen aufwärts geneigt, so daß die Schneidkante der Stähle 6o tiefer liegt als ihr hinteres Ende und zweckmäßigerweise über die Stirnfläche des Werkzeugkopfes übersteht, so daß auch Sacklöcher bearbeitet werden können. Die BohrstUhle sitzen in zylindrischen Bohrungen, die im Werkzeugunterteil 14 ausgebildet sind, 55 und sie werden in diesen Bohrungen praktisch spielfrei aufgenommen.

Der Schaft 72 eines jeden Bohrstahles; ist etwa über die hintere Hälfte seiner Länge in Form einer

Zahnslange ausgebildet, d. h., über einen Teil des Umlangs des Schaftes sind, wie insbesondere Fig. 2 zeigl, Zähne eingeschnitten, wodurch eine Verzahnung 74 gebildet wird, die mil der Außenverzahnung 60 des Zahnkranzes 52 in Eingriff ist.

Mit anderen Worten, jeder Bohrsiahl ist mit einer Verzahnung 74 verschen, die fortwährend in Eingriff mit der Außenverzahnung 60 des Zahnkranzes 52 stein.

Wird nun der Zahnkranz 52 gedreht, so werden die Bohrstähle, die in den zylindrischen Bohrungen im Werkzeugunterteil 14 geführt sind, in Richtung ihrer Achsen bewegt, d. h. in Richtung auf die zu bearbeitende Bohrung zugestellt oder zurückgezogen, abhängig von der Drehrichtung des Zahnkranzes 52.

Jeder Bohrstahl ist, wie Fig. 1 zeigt, mit einem Ausschnitt 76 versehen, wodurch ein Anschlag gebildet wird, an welchem eine Einstellschraube 78 anstoßen kann, die in das Werkzeugunterteil 14 von dessen Umfangsfiäche her eingeschraubt und durch eine Mutter 80 gesichert ist. Durch Verstellen der Einstellschraube 78 kann der entsprechende Bohrstahl mehr oder weniger weit radial nach außen bewegt werden. Die Bohrstähle können, wie bekannt, mit Hilfe von Meßuhren auf das gewünschte Maß eingestellt werden.

Wie oben bereits ausgeführt, ist die Zugslange 20 zweiteilig ausgebildet und besteht aus den beiden Teilen 22 und 24. Wie Fig. 1 zeigt, ist der Teil 24 an seinem oberen Ende mit einem Außenkonus 81 versehen, der in einen Innenkonus 82 des Teiles 22 eingreift. Mit Hilfe der Schraube 26 werden die beiden Konen 81 und 82 gegeneinander verspannt und dadurch die beiden Teile 22 und 24 fest miteinander verbunden. Wird nun die Schraube 26 gelöst, so kann der Teil 24 relativ zu dem Teil 22 verdreht werden, während der letztere durch den Qucrbolzen 28, der im Werkzeugkörper geführt ist, an einer Drehung gehindert ist. Durch eine Drehung des Zahnkranzes 52 zusammen mit dem unteren Teil 24 der Zugslange 20 relativ zu dem oberen Teil 22 der Zugstange können nachgeschliffene Bohrstähle nachgestellt werden. Hierzu wird der Zahnkranz 52 so lance verdreht, bis die Bohrstähle wieder an ihren jeweiligen Einstellschrauben 78 anstoßen. Da die beiden Teile 22 und 24 der Zugstange voneinander getrennt sind, ist diese Drehung möglich, ohne daß die Zugstange (wie es während des Betriebs der Fall ist) eine Axialbewcgung ausführt. Nach der Einstellung der Drehslähle wird die Schraube 26 wieder angezogen, wodurch die beiden Teile 22 und 24 drehfest miteinander verbunden werden.

Durch den Werkzeugkörper 12 verlaufen in der Nähe seines oberen Endes mehrere Bolzen 84, die in einer radialen Ebene liegen, und von denen in Fig. 1 zwei Bolzen im Schnitt und in Fig. 5 zwei Bolzen in Ansicht gezeigt sind. Die Bolzen 84 sitzen mit festem Sitz in zylindrischen Bohrungen, die im Wcrkzciigkörpcr 12 ausgebildet sind. Sie können durch Gewindeslifte gesichert sein. In der Zeichnung sind nur zwei Bolzen 84 dargestellt; der Werkzeugkopf ist jedoch mit vier derartigen Bolzen versehen. Auf den Bolzen 84 sind, wie die Fig. 1, 3 und 5 zeigen, Honschalcn 86 schwenkbar gelagert, die am unteren Teil ihres Außcnumfangs eine Vielzahl von Hnnsicincn 88 inigen, wie z. B. die IMg. 1. 2 und 4 zeigen.

Die Honsrhak-n 86 bestellen, wie I'ig. 4 yeigi. aus Kreissegmenten 90, die die Honsteine 88 tragen, unc Rippen 92, die mit den Segmenten 90 fest verbunden z. B. verschweißt sind. Die Rippen 92, die, wie gesagt, mit ihren oberen Enden auf den Bolzen 84 gelagert sind, sitzen in axial verlaufenden Aussparungen 94 (F i g. 5) des Wcrkzcugkopfcs 10.

Wie Fig. 1 zeigt, ist jede Rippe 92 in der unteren Hälfte, d. h. der Hälfte, die von dem Drehpunkt dei Rippe entfernt ist, mit einem nach innen gerichteter Konus 96 versehen, der mit dem zentralen Konus Ii der Betätigungsslange 16 zusammenwirkt. Wird die letztere in Fig. 1 nach unten bewegt, so werden die Rippen 92 und damit die Honsteine 88 über die beiden Konen 18 bzw. 96 nach außen gespreizt.

Die Rückstcllbewegung der Honschalen 86 erfolgt durch eine jeder Honschale zugeordnete Blattfeder 98, wie in Fig. 3 gezeigt ist, die mit ihrer Zunge 9" auf die entsprechende Rippe 92 der Honschale 86 drückt und diese radial nach innen zu bewegen sucht.

Die Blattfeder 98 ist mit Hilfe einer Schraube 100 (Fig. 1 und 3) am Werkzeugkörper 12 angeschraubt, wobei jede Blattfeder 98 und jede Schraube 100 jeweils in einer am Umfang des Werkzeugkörpers 12 ausgebildeten Nut 102 sitzen.

Wie Fig. 4 zeigt, ist der Werkzeugkopf an seinem Umfang mit z. B. zwei Meßdüsen 104 versehen, denen über Kanäle 106, 108 Druckluft von einer nicht dargestellten Druckluftquelle zuführbar ist, um während des Betriebs den Durchmesser der bearbeiteten Bohrung fortwährend zu messen.

Die erfindungsgemäßc Vorrichtung arbeitet wie folgt:

Der Werkzeugkopf 10 wird auf die vorgegossene oder sonstige vorbearbeitete Bohrung, die bearbeitet

werden soll, zugeführt, bis kurz vor Eingriff der Bohrstähle in das Material. Danach wird die Betätigungsstange 16 hydraulisch nach oben gefahren, wodurch über den Querbolzen 28 die Zugstange 20 ebenfalls nach oben geführt wird. Die Steigung der

Spiralverzahnung in der Bohrung des Zahnkranzes 52 ist nun so ausgelegt, daß bei einer Aufwärtsbewegung der Zugstange 20 der Zahnkranz 52 mit Hilfe der in seine Innenverzahnung eingreifenden Nocken 46, 48 der Zugstange 20 in der Richtung gc-

dreht wird, daß die Bohrstähle 64 bis 70 nach außen auf die zu bearbeitende Bohrung zu bewegt werden. Die maßgenaue Stellung jedes Bohrstahles kann mit Hilfe von Meßuhren und mit Hilfe der Einstellschrauben 78 eingestellt werden, an denen die Bohrstähle anschlagen. Danach wird der Werkzeugkopf 10 in Drehung versetzt und mit dem gewünschten, für das Bohren geeigneten Vorschub iir die zu bearbeitende Bohrung eingeführt. Die Bohrstähle können so eingestellt sein, daß ein oder zwei Stähle vorbohren, während die anderen Stähle feinbohren. Selbstverständlich kann diese Einstellung auch den gegebenen Erfordernissen entsprechend in anderer Weise vorgenommen werden. Während des Betriebs wird die Zugstange 20 hydraulisch in ihrer oberen I-agc «ehalten, um die Bohrstähle fortwährend nach außen zu drücken und in Arbcitslagc zu halten.

Es wird bemerkt, daß die Verzahnung der Bohrsiähle, die Außen- und Innenverzahnung des Zahnrades sowie die Auflagcflächcn des Zahnrades und

die Führungen der Bohrslählc sowie sämtliche anderen Führungen selbstverständlich entsprechend gcschmicri sind.

Nach Beendigung des Bohrvorcanncs wird H«· Rr-

(ο

tätigungsstange 16 nach unten geführt, die Zugstange 20 wird durch die Feder 34 ebenfalls nach unten gedruckt, wodurch sämtliche Bohrstähle nach innen in den Werkzeugkopf zurückgezogen werden. Die Abwärtsbewegung der Zugstange 20 kann z. B. durch einen Anschlag 110, der fest mit ihr verbunden ist, begrenzt werden und der an dem Haltering 56 anschlagt. Hat die Zugstange 20 ihre untere Anschlag-Stellung erreicht, so sind die Bohrstähle in ihren zylindrischen Führungen so weit zurückgezogen, daß ihre Schneiden hinter der Umfangslinic des Werkzeugkopfes 10 liegen.

Gleichzeitig mit dem Zurückziehen der Bohrstähle wird bei der Abwärtsbewegung der Bearbeitungsstange 16 über deren Konus 18 eine Kraft auf die Konen 96 der Rippen 92 der Honschalen 86 ausgeübt, wodurch die letzteren, die in den Bolzen 84 schwenkbar gelagert sind, nach außen gespreizt und die Honsteine 88 in Eingriff mit der feingebohrten Wand der zu bearbeitenden Bohrung gebracht werden. Die Zustellung der Honsteine 88 hängt von dem axialen Weg ab, um den die Betätigungsstange 16 und damit der Konus 18 nach unten bewegt werden. Nach Beendigung des Honvorganges wird die Betätigungsstange 16 so weit axial zurückgezogen, daß sich die,Honsteine 88 von der bearbeiteten Bohrung lösen, worauf der Werkzeugkopf 10 aus dieser Bohrung ausgefahren wird.

Auf diese Weise ist es möglich, eine Bohrung mit Hilfe eines einzigen Werkzeugkopfes und einer einzigen Maschine in einem Arbeitsgang vorzubohren, feinzubohren und fertigzuhonen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Kombiniertes Feinstbearbeitungswerkzeug für zylindrische Bohrungen, mit einem drehbaren und auf und ab bewegbaren Werkzeugkopf, der * wenigstens einen Bohrstahl sowie eine Mehrzahl von Honsteinen aufweist und in welchem eine zentrale Betätigungsstange zur Radialverstellung der Honsteine in Axialrichtung bewegbar geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die in an sich bekannter Weise mit einem Konus (18) zur Verstellung der Honsteine (88) versehene Betätigungsstange (16) an ihrem unteren Ende mit einer koaxial zu ihr angeordneten Zugstange (20) verbunden ist, die an ihrem unteren Ende _1S eine Außenverzahnung (44) trägt, daß ferner im Werkzeugkopt (10) ein Zahnkranz (52) mit Innen- und Außenverzahnung drehbar gelagert ist und daß die Verzahnung der Zugstange in die Innenverzahnung des Zahnkranzes (52) eingreift, _Jo während dessen Außenverzahnung in die als Zahnstangen ausgebildeten Schäfte (72) der Bohrstähle (64 bis 70) eingreift.

2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugstange (20) zweiteilig ₂, ausgebildet ist und daß der eine Teil (24) mit einem Außenkonus (81) versehen ist, der in einem Innenkonus (82) des anderen Teiles (22) sitzt, und daß die beiden Teile durch eine Schraube (26) lösbar miteinander verbunden