DE2537258A1

DE2537258A1 - Bohrwerkzeug

Info

Publication number: DE2537258A1
Application number: DE19752537258
Authority: DE
Inventors: Ernest J Friedline
Original assignee: Kennametal Inc
Current assignee: Kennametal Inc
Priority date: 1974-08-22
Filing date: 1975-08-21
Publication date: 1976-03-11
Also published as: GB1493733A; DE2537258C3; DE2537258B2; US3918826A; CA1022776A

Description

Eennametal Inc.
One Lloyd Avenue
Latrobe, PA, 1565ο» USA

PATENTANWÄLTE

DR. ERNST STURM

DR. HORST REINHARD

8000 München 40, Leopoldstraße 20/IV Telefon: (089) 39 64 51

Draht: Isarpatent

Bank: Deutsche Bank AG München 21/14171 Postscheck: München 9756-809

Datum 2o. 8. 1975 m Bohrwerkzeug

Die Erfindung bezieht sich auf ein Bohrwerkzeug mit einer Bohrstange, an deren vorderem Ende eine Patrone mit einem Schneideinsatz angeordnet ist.

Derartige Bohrwerkzeuge werden zur Feinbearbeitung der Innenflächen von Bohrlöchern in Werkstücken benutzt und dienen dazu, die Bohrlöcher auf die gewünschten genauen Abmessungen zu bringen. Wenn ein mit großer Genauigkeit ausgearbeitetes Bohrloch fertig gebohrt ist und das Werkzeug aus dem Loch gezogen wird, besteht die Gefahr, daß das Werkzeug in der Innenfläche des Loches Schrammen oder Riefen erzeugt. Um dies zu vermeiden, war es bisher üblich, zuerst das Schneidelement aus dem Werkzeug zu entfernen und danach das Werkzeug aus dem Bohrloch herauszuziehen.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bohrwerkzeug der obengenannten Art zu schaffen, das in der Lage ist, Bohrlöcher mit großer Genauigkeit auszubohren, und das nach erfolgter Bohrung aus dem Bohrloch herausgezogen werden kann, ohne daß in der Oberfläche des Loches Riefen oder Schrammen entstehen.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Bohrstange einen Einschnitt aufweist, der sich am vorderen Ende axial entlang einer Seite der Bohrstange erstreckt und der eine Grundfläche, eine nach außen gerichtete Seitenwand und ein nach vorn gerichtete Bückwand besitzt, wobei die Patrone auf der Grundfläche des Einschnitts vermittels eines Spannbolzens nahe dem hinteren Ende der Patrone festgespannt ist und eine Feder nahe dem vorderen Ende der Patrone diese in Richtung auf die Seitenwand des Einschnitts drückt; daß ein auf der Bohrstange sitzender Nockenbauteil mit der Patrone nahe an deren Yorderende in Eingriff steht, wobei ein Mitnehmer mit dem Nockenbauteil in Eingriff steht, und daß eine Zugstange sich axial durch die Bohrstange erstreckt und mit dem Mitnehmer so verbunden ist, daß eine Bewegung des Mitnehmers den Nockenbauteil bewegt und dadurch mindestens das vordere Ende der Patrone in seitlicher Richtung zur Bohrstange einjustiert.

Ausgestaltungen der Erfindung bestehen darin, daß eine einstell bare Druckschraube sich seitlich durch die Patrone erstreckt und gegen den Nockenbauteil drückt, daß die Patrone ein

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aufweist, in dem sich, der Spannbolzen befindet, und daß eine Stellschraube in das hintere Ende der Patrone eingeschraubt ist und gegen die Rückwand stößt.

Eine wichtige Weiterbildung der Erfind.ung besteht darin, daß der Nockenbauteil eine nachgiebige Zunge auf der Patronenseite aufweist, welcher an der Seite, die von der Patrone abgewandt ist, eine geneigte Fläche hat und daß der Mitnehmer eine Nase aufweist, die mit der geneigten Fläche in Eontakt steht. Hierbei ist es auch möglich, daß der Nockenbauteil eine sich axial erstreckende Fläche aufweist, die der geneigten Fläche gegenüber liegt, wobei der Mitnehmer auf einer Seite eine flache Seitenfläche hat, welche mit der axialen Fläche des Nokkenbauteils in Berührung steht, und ferner eine Nase hat, welche mit der geneigten Fläche des Nockenbauteils in Berührung steht.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß der Nockenbauteil und der Mitnehmer in der Bohrstange nicht drehbar angeordnet sind, daß die Zugstange am vorderen Ende mit dem Mitnehmer verbunden ist, daß eine Mutter auf das hintere Ende der Zugstange aufgeschraubt ist und daß eine Stange mit der Zugstange verankert ist und die Drehung der Zugstange in der Bohrstange verhindert.

Schließlich bestehen weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung darin, daß die Bohrstange an ihrem hinteren Ende eine KopfSenkung aufweist, mit deren Boden ein Kragen der Zugstange

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in Berührung steht, daß die Zugstange durch eine Abschlußplatte am hinteren lto.de der Bohrstange hindurchgeht, wobei eine Druckfeder zwischen der Abschlußplatte und dem Kragen liegt, daß eine auf die Zugstange aufgeschraubte Mutter gegen die Außenseite der Abschlußplatte drückt und daß eine Stange in der Abschlußplatte in einen abgeflachten Bereich auf der Zugstange eingreift, um die Zugstange gegen Verdrehung zu sichern und ihr andererseits eine axiale Bewegung durch die Abschlußplatte zu ermöglichen.

Die Einrichtung des Nockenbauteils gestattet eine genaue und feine Justierung des Schneidelements in der Patrone in seitlicher Richtung. Die durch das Bohrloch verlaufende Zugstange, die zur Einstellung des Ifotkenbauteils dient, tragt Maßmarken, sodaß die präzise Stellung des Schneideinsatzes festgestellt werden kann.

Das neue Bohrwerkzeug erlaubt somit eine äußerst feine Justierung des Einsatzes und erlaubt ferner, den Schneideinsatz weg von der Oberfläche des Loches zu bewegen, sodaß das Werkzeug ohne Beschädigung der ausgebohrten Fläche entfernt werden kann.

In den anliegenden Figuren ist die Erfindung zeichnerisch erläutert.

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Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise gebrochene Atisicht einer Bohrstange gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine Ansicht in Richtung auf die linke Seite der Fig. 1, welche den Einschnitt am äußeren Ende der Bohrstange und die in ihr angeordnete Patrone zeigt,

Fig. 3 eine Endansicht des Mitnehmers zur Justierung der Patrone in der Bohrstange,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch den Mitnehmer entlang der Linie IV - I? in Fig. 3,

Fig. 5 die Endansicht eines Bauteiles, welches einen nachgiebigen Nockenbauteil enthält, der zwischen dem Mitnehmer der Fig. 3 und 4 und der Patrone angeordnet ist,

Fig. 6 eine Seitenansicht des Bauteils der Fig. 5,

Fig. 7 einen Längsschnitt in vergrößertem Maßstab, der im eiazelnen die Lage des Mitnehmers und des mit diesem zusammenarbeitenden nachgiebigen uockenbauteil zeigt,

Fig. 8 einen Querschnitt in vergrößertem Maßstab entlang der Linie VIII - VIII in Fig. 1,

Fig. 9 einen anderen Querschnitt in vergrößertem Maßstab entlang der Linie IX - IX in Fig. 1,

Fig.io eine Endansicht der den Einsatz tragenden Patrone mit Blick auf das Taschenende,

Fig.11 eine Draufsicht auf die Patrone, Fig.12 eine Seitenansicht der Patrone,

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Fig. 13 einen Aufriß des hinteren Endes der Patrone, Fig. 14 die Schnittzeichnung eines Ringes, der am hinteren Ende der Bohrstange angeordnet ist und öine Stange enthält, die die Einstellschraube an einer Dreh-ung in der Bohrstange hindern soll.

In Fig. 1 ist eine längliche Bohrstange 1o dargestellt, die aus Stahl "bestehen kann und die mit ihrem rechten Ende in den Werkzeughalter einer Werkzeugmaschine einspannbar ist. in der linken Seite der Bohrstange 1o befindet sich ein seitlicher Einschnitt 12, dessen Form am besten aus Fig. 2 ersichtlich ist

Iia Einschnitt 12 sitzt eine Patrone 14, die an ihrem axial äußeren Ende eine Tasche 16 aufweist, welche anen Schneideinsatz 18 aufnehmen kann. Dieser Schneideinsatz ist in die Tasche fest eingespannt, was z. B. durch einen Spannhebel 2o an der Patrone geschehen kann.

Die Patrone 14 hat ein Loch 22 mit länglichem Querschnitt, in das ein Spannbolzen 24 zum Festspannen der Patrone im Einschnitt 12 hineinragt. Der Spannbolzen 24 und das längliche Loch 22 liegen nahe dem hinteren Ende der Patrone, sodaß das vordere Ende oder der Einsatz von der Seite der Bohrstange aus eingestellt werden kann.

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Eine Stellschraube 26 ist in das hintere Ende der Patrone 14 eingeschraubt und stößt gegen die Hinterwand 28 des Einschnitts 12. Sie dient dazu, die vordere und hintere Stellung der Patrone in der Bohrstange einzustellen.

Zwischen der Tasche 16 für den Einsatz und dem Spannbolzen enthält die Patrone eine seitliche Bohrung 3o, durch welche eine Kopfschraube 32, die in die Bohrstange 1o eingeschraubt ist, hindurchragt. Der Kopf dieser Schraube 32 liegt in einer Kopfsenkung 34, und zwischen der Unterseite des Kopfes der Schraube 32 und dem Boden der Kopfsenkung 34 liegt eine Federscheibe 36. Die Kopfschraube 32 ist in der Bohrung 3o und in der Kopfsenkung 34 beweglich, sodaß die Längseinstellung der Patrone 14 im Einschnitt 12 nicht behindert wird.

Die Bohrstange 1o enthält eine durchgehende Längsbohrung 4o, welche am vorderen Ende der Bohrstange, nämlich dort, wo die Patrone sitzt, eine Kopfsenkung 42 aufweist, die zur Aufnahme eines Bauteils 44 bestimmt ist, welcher z.B. durch einen Sprengring locker nahe der Öffnung der Kopfsenkung gehalten wird.

Der Bauteil 44 hat, wie am besten aus Fig. 5, β und 7 ersichtlich ist, einen zylindrischen hinteren Teil 48, während sich an seiner Vorderseite eine sich nach innen erstreckende 7er-

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tiefung 5o befindet. Vom Boden der Vertiefung bzw. vom zylindrischen Teil 48 aus erstreckt sich nach vorn ein Ansatz 52, dessen Breite, wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, reduziert ist und der mit dem vorderen Teil des zylindrischen Teils 48 über einen Bereich geringeren Querschnitts 54- verbunden ist.

Der Bereich geringeren Querschnitts 54- sorgt für seitliche Nachgiebigkeit des Ansatzes 52, der als Nockenstößel und Betätigungselement für eine seitliche Bewegung der Patrone auf der Bohrstange wirkt. Man erkennt, daß die nach innen zur Vertiefung 5o gerichtete Oberfläche des Ansatzes 52 gegen die Längsachse mit einem Winkel von etwa 3i5 geneigt ist.

In die Vertiefung 5o ist ein Mitnehmer 6o eingepaßt, dessen Ausbildung am besten aus I¹Ig; 3, 4 und 7 ersichtlich ist. Der Mitnehmer 6o hat eine flache Seitenfläche 62, die der flachen, axialen Seitenfläche 64- der Vertiefung 5o angepaßt ist, während er auf der entgegengesetzten Seite eine Nase 66 aufweist, die mit der geneigten Innenfläche 68 des Ansatzes des Stößelteils 44 verbindbar ist.

Die Nase 66 des Mitnehmers ist in axialer Richtung relativ kurz, und der Mitnehmer ist hinter der Nase dünner, wie bei angedeutet. Der Mitnehmer hat eine Mittelbohrung mit Gewinde 72 und befindet sich in Schraubverbindung mit dem Gewinde-

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ende 74- eines Bolzens bzw. einer Zugstange 76, die sich axial durch die Längsbohrung 4o der Bohrstange erstreckt.

im hinteren Ende der Bohrstange, d.h., in Fig. 1 am rechten Ende, enthält die Längsbohrung 4o bei 78 eine KopfSenkung, deren Bodenwand an einem Kragen 8o der Zugstange 76 anliegt. Eine Druckfeder 82 liegt zwischen der nach rechts gerichteten Seite des Kragens 8o mit einer Abschlußplatte bzw. einem Ring 84, der durch Schrauben 86 am hinteren Ende der Bohrstange Ίο befestigt ist.

Das hintere Ende der Zugstange 76, das einen etwas dickeren Durchmesser haben kann als der sich durch die Längsbohrung 4o erstreckende Teil, ist mit einem Gewinde 88 versehen, auf welches eine über dem Außenring 84 liegende Mutter 9o aufgeschraubt ist.

Der dickere Teil der Zugstange ist zumindest in dem Bereich, in dem sie sich beweglich im Ring 84 befindet, auf einer Seite abgeflacht (1oo in Fig. 9)> und der Ring 84 ist mit einem Querschlitz 1o2 versehen. In den Querschlitz ist eine Stange 1o4 eingepreßt, welche am abgeflachten Bereich 1oo der Zugstange anliegt und dessen Drehung in der Bohrstange verhindert, wobei eine Drehung der Mutter 9o eine axiale Bewegung der Zugstange in der Bohrstange, aber nicht eine Drehung der Zugstange in der Bohrstange hervorrufen wird.

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- 1ο -

Die Bohrstange weist an ihrem hinteren Ende zumindest eine Indexmarke 1o6 auf, wobei der Flansch 1o8 der Mutter 9o in ähnlicher Weise mindestens vier Indexmarken 11 ο trägt, die in einstellbare Übereinstimmung mit der Indexmarke 1o6 gebracht werden können.

Die Anordnung ist so, daß mit etwa 2o Gewindegängen je Zoll (8 Gewindegänge je cm) auf dem Bolzen bzw. der Zugstange und mit einer Biegung von etwa 4,5° auf dem Nockenteil des Bauteils 44 eine seitliche Bewegung des Nockens (follower member) in Abhängigkeit von der Drehung der Mutter 9o von etwa o.oo1 Zoll (= o.o25 mm) für jede Vierteldrehung der Mutter erzielt werden kann.

Die oben erwähnte Patrone hat außer der Bohrung für die Eopfschraube 32, der Gewindebohrung für die Stellschraube 26 und der Gewindebohrung für die Schraube des Spannhebels 2o auch noch eine seitlich geneigte Gewindebohrung 12o zur Aufnahme einer verstellbaren Druckschraube 122, die in Druckkontakt mit der Außenseite des Nockenstößels des Bauteils 44 gebracht werden kann. Diese Außenseite ist in Fig. 6 mit 124 bezeichnet.

Die Funktion des Bohrwerkzeuges ist wie folgt: Eine Drehung der Mutter 9o in einer Richtung bewirkt eine axiale Bewegung der Zugstange 76 nach links in Fig. 1 und

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diese Bewegung verursacht eine radiale, nach innen gerichtete Verschiebung des Mitnehmers und des Nockenbauteils, was dem Außenende der Patrone, an dem der Einsatz sitzt, die Möglichkeit gibt, sich seitlich nach innen unter der Wirkung des lederrings 36 zu bewegen.

Wenn sich der Einsatz 18 am Ende eines Bohrloches befindet, das gerade fertig gebohrt worden ist, wird diese Zurückbewegung der Patrone und des Einsatzes in Richtung auf das Zentrum der Bohrstange es erlauben, die Bohrstange mit der Patrone und dem Einsatz aus dem Bohrloch zu ziehen, ohne daß im Bohrloch eine Schramme durch das Werkzeug entsteht. Die Rückwärts drehung der Mutter 9o in ihre Ausgangsstellung bringt auch ; den Mitnehmer und den Nockenbauteil wieder in ihre ursprüngliche Stellung und wird daher auch die Patrone am Einsatzende wieder in die Ausgangslage versetzen.

Eine Feineinstellung des Einsatzes kann ferner durch Bedienung der Schraube 9o in der einen oder anderen Richtung geschehen, wobei die beschriebene Anordnung gestattet, eine besondere Einstellung der Patrone auf der Bohrstange jederzeit wieder herzustellen.

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Claims

Patentansprüche

ί1. (Bohrwerkzeug mit einer Bohrstange, an deren vorderem Ende

eine Patrone mit einem Schneideinsatz angeordnet ist,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Bohrstange (1o) einen Einschnitt (12) aufweist, der sich; am vorderen Ende axial entlang einer Seite der Bohrstange erstpepkt -und der, eine Grundfläche, eine nach außen gerichtete Seitenwand und eine nach vorn gerichtete Rückwand (28) besitzt, wobei die Patrone (14) auf der Grundfläche des Einschnitts (12) vermittels eines Spannbolzens (24) nahe dem hinteren Ende der Patrone festgespannt ist* und eine Feder (3.6) nahe dem vorderen Ende der Patrone diese in Richtung.,auf die Seitenwand des Einschnitts drückt; daß ein auf d,er Bohrstange (1o) sitzender Nockenbauteil (44) mit der. Patrone nahe an deren Vorderende in Eingriff steht, wobei.ein Mitnehmer (6o) mit dem Fockenbauteil in Eingriff steht, und daß eine Zugstange (76) sich axial durch die

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Bohrstange (1o) erstreckt und mit dem Mitnehmer (60) so verbunden ist, daß eine Bewegung des Mitnehmers den Nockenbauteil bewegt und dadurch mindestens das vordere Ende der Patrone in seitlicher Richtung zur Bohrstange einjustiert.
2. Bohrwerkzeug nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß eine einstellbare Druckschraube (122) sich seitlich durch die Patrone (14) erstreckt und gegen den Nockenbauteil (44) drückt.
3. Bohrwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

daß die Patrone (14) ein Langloch (22) aufweist, in dem sich der Spannbolzen (24) befindet, und daß eine Stellschraube (26) in das hintere Ende der Patrone eingeschraubt ist und gegen die Rückwand (28) stößt.
4. Bohrwerkzeug nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

daß der Nockenbauteil (44) eine nachgiebige Zunge (52) auf der Patronenseite aufweist, welcher an der Seite, die von der Patrone (14) abgewandt ist, eine geneigte Fläche (68) hat und daß der Mitnehmer (60) eine Nase (66) aufweist, die mit der geneigten Fläche (68) in Kontakt steht.

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5. Bohrwerkzeug nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Nockenbauteil (44) eine sich axial erstreckende Fläche (64) ausweist, die der geneigten Fläche (68) gegenüberliegt, wobei der Mitnehmer (6o) auf einer Seite eine flache Seitenfläche (62) hat, welche mit der axialen Fläche (64) des Nockenbauteils in Berührung siöit, und ferner eine Nase (66) hat, welche mit der geneigten Fläche (68) des Nockenbauteils in Berührung steht.
6. Bohrwerkzeug nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,

daß der Nockenbauteil (44) und der Mitnehmer (6o) in der Bohrstange nicht drehbar angeordnet sind, daß die Zugstange (76) am vorderen Ende mit dem Mitnehmer (6o) verbunden ist, daß eine Mutter (S>o) auf das hintere Ende der Zugstange (76) aufgeschraubt ist und daß eine Stange (1o4) mit der Zugstange (76) verankert ist und die Drehung der Zugstange (76) in obr Bohrstange (Ίο) verhindert.
7. Bohrwerkzeug nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,

daß eine Druckfeder (82) so angeordnet ist, daß sie auf die Zugstange (76) einen Druck ausübt, der in der Bohrstange nach vorn gerichtet ist.

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-If-
8. Bohrstange nach Ansprüchen Λ his 7»
dadurch gekennzeichnet,

daß die Bohrstange (1o) am vorderen Ende eine Kopfsenkung (42) aufweist, in welcher der Eoekenbauteil (44) nicht-drehhar angeordnet ist.
9. Bohrstange nach Ansprüchen 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Bohrstange (1ο) an ihrem hinteren Ende eine Eopfsenkung (78) aufweist, mit deren Boden ein Kragen (8o) der Zugstange (76) in Berührung steht", daß die Zugstange durch eine Abschlußplatte (84) am hinteren Ende der Bohrstange (1o) hindurchgeht, wobei eine Druckfeder (82) zwischen der Abschlußplatte (84) und dem Kragen (8o) liegt, daß eine auf die Zugstange aufgeschraubte Mutter (9o) gegen die Außenseite der Abschlußplatte (84) drückt und daß eine Stange (1o4) in der Abschlußplatte (84) in einen abgeflachten Bereich (1oo) auf der Zugstange (76) eingreift, um die Zugstange gegen Verdrehung zu sichern und ihr andererseits eine axiale Bewegung durch die Abschlußplatte (84) zu ermöglichen.

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