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Vorrichtung zur Innenbearbeitung von Bohrungen Die Erfindung bezieht
sich auf eine Vorrichtung zur. Innenbearbeitung von Bohrungen mit einem drehbaren
Gehäuse und einem darin quer verstellbaren Werkzeugschieber, der seine Bewegung
über ein Umlenkgetriebe von einem in dem Gehäuse axial verstellbaren, sich mit dem.
Gehäuse drehenden Betätigungsglied erhält.
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Vorrichtungen dieser Art werden auch als Sonderwerkzeuge mit steuerbaren
Schneiden bezeichnet. Bei sog. Auflaufwerkzeugen, wie sie z.B. an einer Bohrspindel
verwendet werden können, findet das Gehäuse der Vorrichtung Anlage an einer Fläche
des Werkstückes oder einer Spannvorrichtung und wird dadurch festgehalte, während
die Bohrspindel das Betätigungsglied der Vorrichtung, beispielsweise eine Schubstange,
weiter vorschiebt und dadurch über ein ,tUmlenkgetriebe die Querbewegung des Werkzeugschiebers
hervorruft. Weiterhin werden Vorrichtungen der genannten Art auch. an Maschinen
verwendet, die zwei konzentrische,
mit derselben Drehzahl antreibbare
Elemente aufweisen, von denen das eine gegenüber dem anderen eine axiale Vorschubbewegung
ausführen kann, wie dies namentlich bei Bohr- und Fräswerken der Fall ist. Das Gehäuse
der Vorrichtung wird dann an der Planscheibe oder der Fräshülse der Maschine befestigt,
während das Betätigungsglied mit der Bohrspindel verbunden wird.
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Als Umlenkgetriebe zum Bewirken der Quervorschubbewegung des im Gehäuse
geführten Werkzeuges in Abhängigkeit von der Axialbewegung des Betätigungsgliedes
sind bei solchen Vorrichtungen Schrägnut und Paßfeder, Schrägverzahnungen sowie
Zahnrad und Zahnstange bekannt. Die Kombination Schrägnut und Paßfeder eignet sich
nur für kleine Werkzeuge und ist in ihrer Anwendung sehr begrenzt. Eine Schrägverzahnung
kann größere Kräfte aufnehmen, erfordert jedoch einen erheblichen Bearbeitungsaufwand,
wobei außerdem eine hohe Genauigkeit einzuhalten ist. Entsprechendes gilt auch für
den Zahnrad-Zahnstangentrieb. Dieser benötigt ferner zu seiner Unterbringung verhältnismäßig
viel Raum.
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Allen diesen Getrieben ist außerdem gemeinsam, daß ihre Bewegungscharakteristik
fest gegeben ist. Sie kann nicht geändert und auch nicht korrigiert werden.
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Ziel der Erfindung ist es, bestehende Nachteile und Unzulänglichkeiten
zu beheben und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die einfach
in ihrem Autbau ist, leicht hergestellt werden kann und sich durch
vielseitige
Einsatzmöglichkeiten auszeichnet. Sie soll sich weiterhin so ausbilden lassen, daß
sie eine Anpassung an verschiedene Bedarfs fälle und die Ausführung von Einstelikorrekturen
zuläßt. Ferner strebt die Erfindung die Schaffung einer Vorrichtung der eingangs
genannten Art an, die es ermöglicht, aufeinanderfolgende Zustellungen des Werkzeuges
in bestimmten, vorgebbaren Beträgen vorzunehmen, ohne daß es dazu einer Einwirkung
auf das Betätigungsglied der Vorrichtung mittels der Spindel einer mit der Vorrichtung
zusammenarbeitenden Maschine bedarf, wobei die axiale Einstellbarkeit des Betätitungsgliedes
mittels einer Maschinenspindel od.dgl. und damit eine Querverstellung des Werkzeuges
während der Bearbeitung unbeeinträchtigt bleiben soll. Insbesondere soll eine Vorrichtung
der eingangs genannten Art so ausgebildet werden, daß mit ihr in einfacher und zweckmäßiger
Weise Gewnde geschnitten werden kann, namentlich konische Gewinde oder Spezialgewinde
sonstiger Art.
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Gemäß einem ersten Merkmal der Erfindung ist in dem Gehäuse der Vorrichtung
auf einer Querachse desselben ein zweiarmiger Hebel drehbar gelagert, der mit seinem
vorderen Ende an dem Werkzeugschieber und mit seinem hinteren Ende an einer geneigten
Führungsfläche des Betätigungsgliedes angreift. Dadurch ist mit sehr einfachen #Mitteln
eine B Vorrichtung geschaffen, die vielfältigen Anforderurn#en genügen-kann und
sich dabei noch durch eine R?ihe -weiterer Vorteile auszeichnet. Die Führungsfläche
an dem Betätigungsglied
läßt sich ohne besonderen fertigungstechnischen
aufwand herstellen. Der zweiarmige Hebel bildet ein unkompliziertes und steifes
Übertragungsorgan. Die Verbindung mit dem Werkzeugschieber kann konstruktiv in verschiedener
Weise ausgeführt sein, wodurch weitgehend Freiheit in der Gestaltung des Werkzeugschiebers
besteht. Bei einer zweckmäßigen Ausführung kann der zweiarmige Hebel an seinen Enden
gelenkig gelagerte Gleitsteine der auch Rollen aufweisen, mit denen er an der Führungsfläche
des Betätigungsgliedes und an dem Werkzeugschieber angreift.
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Eine besonders vorteilhafte Ausführung der Vorrichtung besteht gemäß
der Erfindung darin, daß wenigstens ein Arm des Hebels in seiner Länge einstellbar
ist. Dadurch ist es in sehr einfacher Weise möglich, das Übersetzungsverhältnis
zu ändern und somit dem jeweiligen Bedarfsfall anzupassen. Es können beispielsweise
kegelige Bohrungen mit unterschiedlicher Konizität mit ein und derselben Vorrichtung
hergestellt werden. Auch lassen sich durch die Längeneinstellbarkeit Korrekturen
vornehmen, wenn dies in einem speziellen Fall erforderlich ist. Für die Längeneinstellung
läßt sich beispielsweise eine Gewindemuffe mit Rechts- und Linksgewinde oder mit
Gewinden unterschiedlicher Steigung vorsehen. Normalerweise wird es ausreichend
sein, einen Hebelarm längenverstellbar zu machen.
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Ohne Schwierigkeiten kann eine solche Einstellbarkeit aber auch an
beiden Hebelarmen vorhanden sein.
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Die am Betätigungsglied vorgesehene Führungsfläche für das eine Hebelende
kann eine über ihre ganze Länge konstante Neigung gegenüber der Längsmittelebene
des Gehäuses der Vorrichtung haben. Sie läßt sich aber auch mit einer Krümmung oder
kurvenförmigen Kontur versehen, wo durch sich dann am Werkstück konkave bzw. kontexe
oder sonstige Formen erzielen lassen.
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Die Erfindung richtet sich ferner auf eine besondere Ausführung einer
Vorrichtung der eingangs genannten Art, die sich dadurch kennzeichnet, daß das Betätigungsglied
zwei.
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mittels steuerbaren Antriebs in axialer Richtung voneinander weg und
aufeinanderzu bewegbare Teile aufweist, die an ihren einander zugewandten Enden
mit wahlweise zur gegenseitigen Anlage zu bringenden Anschlagflächen unterschiedlicher
Tiefe versehen sind.
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Dadurch ergibt sich der Vorteil, daß unabhängig von einer Axialverschiebung
des Betätigungsgliedes von außen her eine Zustellung des Werkzeugschiebers um vorbestimmte
Beträge möglich ist. Mit einer derart ausgebildeten Vorrichtung läßt sich beispielsweise
die Bearbeitung einer konischen Bohrung oder eines Profils in mehreren Schnitten
ausführen, wobei vor Beginn eines neuen Schnittes eine Werkzeugzustellung um den
gewünschten Betrag erfolgt. Mit Hilfe einer solchen Vorrichtung lassen sich beispielsweise
Gewinde von kegeliger oder anderer von der Zylinderform abweichender Form schneiden.
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Für die Anordnung der Anschläge an den einander zugewandten Enden
der Teile des Betätigungsgliedes und für das wahlweise Ineingriffbringen derselben
bestehen verschiedene Möglichkeiten. So können einmal an einem der beiden Teile
des Betätigungsgliedes unterschiedlich weit herausschiebbare Anschlagstifte vorgesehen
sein, die an der gegenüberliegenden Stirnseite des anderen Teiles des Betätigungsgliedes
zur Anlage kommen.
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Weiterhin läßt sich an der Stirnseite des einen der beiden Teile des
Betätigungsgliedes ein fester Anschlagbolzen od.dgl. anbringen, während an der gegenüberliegenden
Stirnseite des anderen Teiles eine Profilierung vorgesehen ist, deren Lage relativ
zu dem Anschlagbolzen geändert werden kann. Eine solche Profilierung ist zweckmäßig
stufenförmig ausgebildet, so daß sich genau definierte Schritte ergeben.
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Es ist aber auch möglich, eine Profilierung in Gestalt einer geneigten
oder räumlich gekrümmten Fläche vorzusehen. Weiterhin kann es auch zweckmäßig sein,
an beiden Teilen des Betätigungsgliedes Anschlagflächen bildende Profilierungen
anzuordnen.
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Eine zur Bildung unterschiedlich tiefer Anschläge dienende Profilierung
befindet sich zweckmäßig an einem relativ zu dem zugehörigen Teil des BetStigungsgliedes
verstellbaren Organ. Dies kann z.D. ein radial verstellbarer Schieber sein. Eine
besonders zwe#kmäi#tge Ausbildung besteht darin, laß einer der TeiLe des Betätigungugliedes
an seinem dem
anderen Teil zugewandten Ende ein um die Ldngsachse
des Betätigungsgliedes drehbares Anschlagorgan aufweist.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist ein solches
Anschlagorgan mittels einer Kurvensteuerung im Verlauf der axialen Relativbewegung
zwischen den beiden Teilen des Betätigungsgliedes drehbar. Zu diesem Zweck kann
das Anschlagorgan an seinem Außenumfang mit Führungsnuten versehen sein, in die
bei der axialen Relativbewegung zwischen den beiden Teilen des Betätigungsgliedes
ein Stift eingreift.
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Als Antrieb für die axiale Relativbewegung der beiden Teile des Betätigungsgliedes
läßt sich ein Druckmittelantriebj z.B. ein Hydraulikzylinder mit Kolben, oder ein
elektrischer Antrieb, insbesondere ein elektromagnetischer Antrieb, vorsehen. Dieser
Antrieb wird vorteilhaft-in oder an dem Betätigungsglied bzw. in einem der beiden
Teile desselben angeordnet. Weist die Vorrichtung ein verstellbares Anschlagorgan
auf, dessen Bewegung nicht von der axialen Relativbewegung der beiden Teile des
Betätigungsgliedes abgeleitet ist, sondern das. einen eigenen steuerbaren Antrieb
erhält ? so läßt sich ein solcher ebenfalls innerhalb des Betätigungsgliedes unterbringen.
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Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung, ergeben sich aus
der nachstehenden Beschreibung zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele.
Es zeigen:
Fig. 1 eine erste Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
in senkrechtem Längsschnitt, Fig. 2 eine weitere Ausführung der Vorrichtung in senkrechtem
Längsschnitt, Fig. 3 das drehbare Anschlagorgan der Vorrichtung nach Fig.
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2 in vergrößerter Darstellung im Schnitt, Fig. 4 eine Stirnansicht
des Anschlagorgans nach Fig. 3 und Fig. 5 einen Teil des Außenumfanges des Anschlagorgans
in größerem Maßstab.
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Die in Fig. 1 wiedergegebene Vorrichtung weist ein hohles Gehäuse
1 auf, das mit einem Zentrierflansch la z.B. an der Fräshülse eines Waagerecht-Bohr-
und Fräswerkes befestigt werden kann. Am vorderen Ende des Gehäuse 1 ist in einer
Querbohrung desselben ein radial verstellbarer Werkzeugschieber 2 angeordnet, der
einen Einsatz 3 für ein Werkzeug 4, beispie einen Ausdrehmeißel, enthält. Der Werkzeugschieber
2 steht unter der Kraft einer Druckfeder 5, die sich an einem einstellbar mit dem
Gehäuse 1 verbundenen Widerlager 6 abstützt und den Werkzeugschieber ständig in
das Gehäuse hineinzuziehen sucht.
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Im Inneren des Gehäuses 1 ist relativ zu diesem undrehbar, aber axial
verschiebbar, ein Betätigungsglied 7 angeordnet, dessen hinterer Teil als Kegelschaft
7a ausgebildet ist, so daß er z.B. von der Bohrspindel eines Waagerecht-Bohr-und
Fräswerkes aufgenommen werden kann. Ser vordere Teil
des Betätigungsgliedes
7 weist eine gegenüber der Längsmittlebene der -Vorric'htung geneigte Führungsfläche
8 auf, die bei der gezeigten Ausführung den Grund einer T-Nut 9 bildet.-Auf einer
das Gehäuse 1 querenden Achse 10 ist ein zweiarmiger Hebe 11 gelagert. Dessen vorderer,
kürzerer Arm lla weist an seinem Ende einen auf einem Zapfen gelenkig gelagerten
Gleitstein 12 auf, der in eine am Werkzeugschieber 2 vorgesehene Aufnahme 2a eingreift.
In ähnlicher Weise ist am Ende des hinteren, längeren Armes lib des Hebels 11 auf
einem Zapfen ein Gleitstein 13 gelagert, der von der T-Nut 9 aufgenommen ist und
sich auf der Führungsfläche 8 verschieben kann.
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Die Herstellung einer kegeligen Bohrung geschieht mit dieser Vorrichtung
in folgender Weise. Das nicht dargestellte Werkstück ist auf dem Tisch der Maschine
aufgespannt, der eine definierte Vorschubbewegung (mm/U) in Richtung auf den Spindelkasten
der Maschine hin bzw. von diesem weg ausführen kann. Bei Einschalten des Drehantriebs
der Maschine laufen das Gehäuse 1 und das Betätigungsglied 7 der Vorrichtung gemeinsam
mit derselben Drehzahl um. Würde sich jetzt lediglich der Tisch der Maschine mit
dem Werkstück bewegen, so entstünde eine zylindrische Bohrung. Um eine kegelige
Bohrung, zu erzielen, wird der Vorschubantrieb der Bohrspindel der Maschine eingeschaltet,
sodaß sich nun das mit ihr verbundene Betätigungsglied 7 relativ zu dem Gehäuse
1
der Vorrichtung in axialer Richtung bewegt. Infolge der Obersetzung
durch die geneigte Führungsfläche 8 und den zweiarmigen Hebel 11 erfährt nun der
Werkzeugschieber 2 eine Radialverstellung, wodurch sich in Abhängigkeit von der
Vorschubbewegung des Maschinentisches die Kegelform der Bohrung ergibt. Je nach
der Richtung der Axialbewegung des Betätigungsgliedes 7 wird dabei die kegelige
Bohrung nach innen oder nach außen hin größer. Der Axialweg des Betätigungsgliedes
7 und damit auch die Stellung des Werkzeugschiebers 2 kann durch einen sich mit
dem Betätigungsglied bewegenden Zeiger 14 an einer Skala 15 abgelesen werden.
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Bei der dargestellten Ausführung wielst der hintere Arm llb des Hebels
11 einen mit Außengewinde versehenen, auf einem Schaft des Hebels verschiebbaren
Teil llc af, wodurch eine Änderung der Länge dieses Hebelarmes möglich ist. Die
Verstellung erfolgt durch Verdrehen einer in das Außengewinde des verschiebbaren
Teiles llc eingreifenden Gewindemuffe 16, die an ihrem in Fig. 1 hinteren Ende ein
zweites Gewinde aufweist und sich mit diesem auf dem Hebel 11 selbst schrauben kann.
Die beiden Gewinde haben dabei unterschiedliche Steigung oder es handelt sich um
Rechts- und Linksgewinde. Zur Sicherung der jeweils eingestellten Lage dient eine
Kontermutter 17. Die Muffe 16 und die Kontermutter 17 Std durch einen Schlitz 18
im Gehäuse 1 zugänglich. Durch eine solche Längeneinstellung des Hebelarmes llb
kann die Übersetzung zwischen der Axialbewegung des Betätigungsgliedes 7 und der
Radialbewegung des Werkzeugschiebers 2 geändert werden.
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Die vorstehend erläuterten Teile finden sich in gleicher oder ähnlicher
Form auch bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführung der Vorrichtung und sind dort
mit denselben Bezugsziffern bezeichnet. Gegenüber der Ausführung nach Fig.
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1 unterschxeidet sich diejenige nach Fig. 2 dadurch, daß sie zusätzlich
eine-schrittweise Zustellung des Werkzeugschiebers 2 um bestimmte Beträge gestattet,
ohne daß dazu eine Beeinflussung des Betätigungsgliedes von außen her, etwa durch
die Bohrspindel eines Waagerecht-Bohr- und Fräswerkes, zu. erfolgen braucht.
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Zu diesem Zweck weist das Betätigungsglied 27 zwei Teile 27a und 27b
auf, die mittels eines hydraulischen Antriebs in axialer Richtung voneinander weg
und aufeinander zu bewegt werden können. Eine von dem Teil 27b ausgehende Xolbenstange
28 trägt einen Kolben 29, der von einem iLi Teil 27a vorgesehenen Zylinder 30 aufgenommen
ist. Beiden Enden des Zylinders 30 kann mittels eines nicht besonders dargestellten
Umschaltventils wahlweise Druckmedium zugeführt werden, und zwar über einen Flüssigkeits-Drehübertrager
31, der einen mit dem Gehäuse 1 der Vorrichtung umlaufenden Teil 31a und einen feststeheneden
Teil 31b mit den Anschlüssen 32 und 33 enthält.
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Jeder der beiden Teile 27a und 27b des Betätigungsgliedes trägt an
seiner Stirnseite ein Anschlagorgan 34 und 35, die beide. eine in Umfangsrichtung
verlaufende Pröfilierungsi 36 zur Bildung von gestuften Anschlagflächen 37 aufweisen
(vgl.
auch Fig. 3). Das Anschlagorgan 35 ist an dem zugehörigen Teil 27b des Betätigungsgliedes
fest angebracht.
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Das gegenüberliegende Anschlagorgan 34 ist dagegen an dem Teil 27a
des Betätigungsgliedes drehbar gelagert. Wie die Figuren 3 und 5 erkennen lassen,
ist dieses Anschlagorgan 34 an seinem Außenumfang mit schräg verlaufenden Führungsnuten
38 einer solchen Anordnung und Form versehen, daß ein an dem Teil 27b befindlicher
Stift 39 bei einer durch den Antrieb 29, 30 bewirkten Axialbewegung dieses Teiles
in eine der Führungsnuten 38 eintreten kann und infolge der geneigten oder abgewinktelten
Form derselben eine Winkeldrehung des Anschlagorgans 34 um die Längsachse der Vorrichtung
bewirkt. In Fig. 2 sind die beiden Teile 27a und 27b in der auseinander bewegten
Lage gezeigt. Der sich bei einer Hin- und Herbewegung des Teiles 27a ergebende Drehwinkel
des Anschlagorgans 34 entspricht der Weiterschaltung um eine Stufe der Profilierungs
36. Es kommen dadurch gegenüber einer voraufgegangenen Einstellung zwei andere Flächen
37 an den beiden Anschlagorganen 34 und 35 zur gegenseitigen Anlage, wodurch sich
eine andere axiale Lage des Teiles 27a des Betätigungsgliedes und damit eine andere
radiale Einstellung des Werkzeugschiebers 2 ergibt. Zur Sicherung der jeweiligen
Winkellage des Anschlagorgans 34 kann dieses an seiner Rückseite mit über den Umfang
verteilten Vertiefungen 40 (Fig. 3) versehen sein, in die eine an dem Teil 27a angeordnete,
federbelastete Kugel einrastet.
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Mit einer solchen Vorrichtung lassen sich in Verbindung mit einer
entsprechenden Maschine Bearbeitungsoperationen der verschiedensten Art sehr vorteilhaft
ausführen. Insbesondere ist es möglich, Gewinde mit kegeliger oder anderer Form
zu schneiden, beispielsweise auch Gewinde mit balligen Konturen, wenn die Führungsfläche
eine entsprechende Krümmung aufweist. Weiterhin bestehen hinsichtlich der Zustellungen
mit Hilfe der Anschlagorgane 34, 35 zahlreiche Möglichkeiten. So lassen sich einmal
Stufen gleicher Höhe vorsehen, was zu gleichen Zustellwegen führt. ~Beträgt der
Unterschied zwischen den Stufen#z.B. 1,8 mm und ist die Übersetzung im Weg über
den zweiarmigen Hebel unter Berücksichtigung der Neigung der Führungsfläche ~1 :
12, so ergibt sich je Schritt eine radiale Werkzeugzustellung von 0,15 mm. Durch
entsprechende Stufenzahl läßt sich beispielsweise eine Gewindetiefe von 4 mm erzielen.
Es ist ferner auch mdglich, die Sprünge von Stufe ~zu Stufe unterschiedlich zu machen.
An die Stelle des gestuften Anschlagorgans 35 nach Fig. 2 würde dann ein fester
Anschlagbolzen od.dgl. treten, der mit dem ihm gegenüberliegenden Anschlagorgan
34 zusammenwirkt.
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Alle in der vorstehenden Beschreibung erwähnten bzw. in der Zeichnung
dargestellten Merkmale sollen, sofern der bekannte Stand der Technik es zuläßt für
sich allein oder auch in Kombinationen als unter die Erfindung fallend angesehen
werden, auch wenn sie in den Ansprüchen nicht aus-~Clcktich erwähnt sind.
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Patent ansprüche