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Bohrwerkzeug, insbesondere Tiefbohrwerkzeug
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Die Erfindung betrifft ein Bohrwerkzeug, insbesondere ein Tiefbohrwerkzeug,
das in einer Hülse angeordnet, in eine Werkzeugaufnahme einer Maschinenspindel einschiebbar
und darin durch eine Klemmschraube haltbar ist.
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Die vom konventionellen Bohren her bekannten Aufnahmen des Werkzeugs
in der Spindelnase sind beim Einlippen-Tiefbohren nur bedingt brauchbar. An die
Laufqualität
dieses Werkzeugs werden hohe Genauigkeitsanforderungen
gestellt. Die innere Kühlmittelzuführung erfordert eine Sicherung des Werkzeugs
entgegen der Vorschubrichtung und außerdem eine einwandfreie hydraulische Abdichtung.
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Die verschiedenen Hersteller von Tiefbohranlagen haben daher unterschiedliche
Formen von Spann- und Stellhülsen entwickelt, die jedoch untereinander nicht austauschbar
sind. Die einzelnen Bohrer müssen also normalerweise komplett mit diesen Spezialspannhülsen
gefertigt und verkauft werden.
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Um diesen Aufwand zu umgehen, beziehen einige Werkzeuganwender den
nackten Bohrschaft mit Hartmetallschneidkopf, aber ohne Hülse und löten diesen in
eigene Hülsen ein. Wegen des Lötspalts kann aber das Werkzeug nicht einwandfrei
positioniert werden, was unerwünschte Lageabweichungen beim Rundlauf der Maschine
zur Folge hat. Beim Fügen durch Hartlöten kann der gehärtete Werkzeugschaft durch
die hohen Löttemperaturen ange lassen werden und erleidet dadurch eine Festigkeitsminderung
und verzieht sich unter Umständen. Andererseits weisen weichgelötete Hülsen im Betrieb
oft nicht die erforderliche Festigkeit zur Übertragung der Schnittkräfte auf.
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Bei allen Spannhülsen sind hydraulische Abdichtungen gegenüber der
Spindelnase, üblicherweise durch 0-Ringe oder Quadringe notwendig, die mit Vorspannung
eingebaut werden und durch ihre zusätzliche Reibung den Ein- und Ausbau der Werkzeuge
erschweren.
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Es ist bekannt, zur Feinabstimmung der Werkzeuglänge bei mehrspindligem
Bohren oder bei automatischen Maschinen zwischen Spindel und Werkzeug eine zusätzliche
Stellhülse vorzusehen. Dadurch wird aber die Laufqualität des Werkzeugs vermindert
und außerdem wird wegen der erforderlichen zusätzlichen Baulänge die maximale Bohrtiefe
eingeschränkt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Werkzeughalterung der eingangs
genannten Art zu schaffen, die einen einfachen Werkzeugaustausch ermöglicht und
bei der das Werkzeug einfach ausgebildet ist und lagegenau in die Maschinenspindel
einsetzbar ist und die die auftretenden Kräfte funktionssicher bei großer Lagegenauigkeit
des Werkzeugs überträgt.
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Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß das Werkzeug
in der Hülse längsverschiebbar geführt und durch ein in einem Durchbruch der Hülsenwandung
angeordnetes und durch die Klemmschraube betätigbares Klemmelement lagegesichert
ist. Dadurch muß der Werkzeugschaft nicht mehr mit der Hülse verlötet werden,
sondern
wird einfach durch Klemmung gehalten. Bei Werkzeugwechsel infolge Erreichen der
Bohrerstandzeit wird die Klemmung des Bohrerschafts gelöst und der neue Bohrer in
die vielfach verwendbare Wechselhülse eingespannt. In Abhängigkeit von der Bohrergröße
kann mit einer Wechselhülse ein Bohrdurchmesserbereich von etwa 0,5 bis 2 mm-überdeckt
werden.
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Besonders vorteilhaft ist, daß bei der erfindungsgemäßen Werkzeughalterung
die Bohrerschäfte nunmehr als Meterware produziert und gelagert werden können, Die
Schäfte müssen daher nicht mehr wie seither üblich in individueller Länge gewalzt
und gezogen werden.Ferner ist zur Feinabstimmung der Werkzeuglänge keine Stellhülse
als Sonderzubehör mehr erforderlich, da der Werkzeugschaft gegenüber der Hülse in
axialer Richtung verschiebbar geführt ist, Die gewünschte Einstellung wird dann
mit der Klemmschraube gesichert. Da nur die erforderliche notwendige Werkzeuglänge
in einfacher Weise leicht gewählt und eingestellt werden kann, erhöht sich die Bohrgenauigkeit
und die Werkzeugstandzeit, da die Werkzeuglänge der jeweiligen Bohrtiefe anpassbar
ist.
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Im Bereich der Baulänge der Maschinenspindel kann durch die Verschiebbarkeit
von Schaft und Hülse die Werkzeuglänge variiert werden. Damit wird eine Normung
der Werkzeuglänge und eine Abstufung in bestimmte. Bestelllängen ermöglicht, so
daß eine wesentliche Rationalisierung
der Bohrwerkzeugherstellung
erreicht ist.
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Der für die axiale Verschiebbarkeit erforderliche Schiebesitz kann
kleiner gehalten werden als der für eine Verlötung erforderliche Lötspalt, so daß
eine höhere Rundlaufgenauigkeit des Bohrwerkzeugs erreicht wird. Besonders vorteilhaft
ist noch, daß die erfindungsgemäße neue Werkzeughalterung auch ohne jeglichen Umbau
bei den seither üblichen Bohrvorrichtungen verwendet werden kann.
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Zur schonenden Spannung des Werkzeugschafts ist das Klemmelement auf
seiner den Werkzeugschaft spannenden Unterseite dem Schaftquerschnitt angepaßt.
Auch die gegenüberliegende Oberfläche des Klemmelements ist in etwa den Außenumrissen
der Hülse angepaßt. so daß keine Behinderung beim Auswechseln der Hülse in der Maschinenspindel
auftritt. Zweckmäßigerweise ist sogar das Klemmstück im Durchbruch der Hülsenwandung
verschiebbar geführt, so daß kein Verklemmen oder Verkanten auftreten kann. Die
Klemmgefahr kann noch weiter gemindert werden, wenn die Führung des Klemmelements
parallel zur Achsrichtung der Klemmschraube verläuft.
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Bei einer weiteren Ausführungsform kann das Klemmelement Kugelform
aufweisen, wobei die Kugel besondere Anlageflächen zur Anlage am Bohrwerkzeug und
gegebenenfalls zur Anlage der Klemmschraube aufweist. Eine unverlierbare
Befestigung
des Klemmelements kann in vorteilhafter Weise dadurch erzielt werden, daß es durch
eine elastische Masse, vorzugsweise eine Kunststoffmasse, im Durchbruch der Hülse
gehalten und elastisch nachgiebig gegen den Schaft des Werkzeugs verschiebbar ist.
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Zur bequemeren Voreinstellung kann zusätzlich zum Klemmelement in
der Hülsenwandung eine mit dem Werkzeugschaft zusammenwirkende Druckschraube vorgesehen
sein.
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Bei einer weiteren Ausführung kann in einer stirnseitigen Aüsnehmung
der Hülse eine den Werkzeugschaft umfassende elastische Profildichtung angeordnet
sein, durch die bei einer axialen Verspannung der Werkzeugschaft festklemmbar ist.
Zur Erleichterung der Erzielung der Klemmwirkung kann die Profildichtung stirnseitig
mindestens teilweise durch eine Platte abgedeckt sein, wobei diese Platte stirnseitig
aus der Hülse herausragt. Die Klemmwirkung kann dann durch die schräggestellte Klemmschraube
selber erzielt werden.
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Zur Erhöhung der Klemmwirkung der Klemmschraube kann vorgesehen sein,
daß das Klemmelement mit einer Kraftverstärkung durch Hebelwirkung arbeitet.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung, anhand der beiliegenden Zeichnungen sowie aus weiteren Unteransprüchen.
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Es zeigt: Fig. 1 eine Seitenansicht einer Werkzeughalterung, Fig.
2 einen Querschnitt durch die in Fig. 1 dargestellte Werkzeughalterung gemäß der
Linie II-II in Fig. 1, Fig. 3 - 16 den Fig. 1 und 2 entsprechende Darstellungen
bzw. Schnitte anderer Halterausiührungen.
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In der folgenden Figurenbeschreibung werden für entsprechende Teile
die gleichen Bezugszeichen verwendet.
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Der Werkzeugschaft 1 eines Bohrwerkzeugs, vorzugsweise eines Einlippen-Tiefbohrwerkzeuges
2 ist an seinem Umfang formschlüssig geführt, in eine Längsbohrung 3 einer Hülse
4 einschiebbar und mittels eines Klemmelements 5 durch eine Klemmschraube 6 festspannbar.
Das Klemmelement 5 ist in einem Durchbruch 7 der Hülsenwandung aufgenommen, wobei
die Form des Klemmelements 5 und die Form des Durchbruchs 7 etwa aneinander angepaßt
sind. In den Fig. 1 und 2 ist der Werkzeugschaft 1
kreiszylindrisch.
Das Klemmelement 5 ist auf seiner Unterseite an diese Kreisform angepaßt, so daß
es insgesamt, da auch die Oberseite 9 des Klemmelements 5 an die Außenkontur der
Hülse 4 angepaßt ist, etwa Schalenform aufweist. Die Oberseite 9 weist noch eine
gegenüber der Achsrichtung des Werkzeugschafts 1 geneigte Anlage fläche 10 für die
etwas schräg verlaufende Klemmschraube 6 auf.
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Bei den übrigen dargestellten Ausführungsbeispielen ist der Werkzeugschaft
1 nicht vollkommen kreisrund, sondern er weist eine längsverlaufende Eindellung
auf, die als Spanraum 11 zum Späneabtransport dient, während der hohle Werkzeugschaft
1 als Kühlmittelzuflußkanal 12 verwendet wird.
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Bei den Ausführungsformen der Fig. 3 bis 6 ist das Klemmelement 5
im Querschnitt kreiszylindrisch ausgebildet und ebenfalls gleich der Klemmschraube
6 geneigt, so daß keine Kraftumlenkung erforderlich ist, sondern die Klemmkraft
der Klemmschraube 6 direkt auf den Werkzeugschaft 1 übertragen wird. Beim Ausführungsbeispiel
der Fig. 5 und 6, das weitgehend dem der Fig. 3 und 4 entspricht, ist zusätzlich
in der Hülse 4 noch eine Druckschraube 13 vorgesehen, die die Voreinstellung der
Länge des Einlippen-Tiefbohrers 2 erleichtert. Die Spitze der Druckschraube 13 ist
dabei der Form des
Spanraums 11 angepaßt, um keine unerwünschten
Verformungen zu erhalten.
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Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 7 und 8 ist ebenfalls ein Einlippen-Tiefbohrwerkzeug
2 mit Spanraum 11 in die Hülse 4 eingesetzt und durch das mit seiner Unterseite
8 entsprechend geformte Klemmelement 5 festklemmbar.
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Bei der Ausführungsform der Fig. 9 und 10 ist das Klemmelement 5 kugelförmig
ausgebildet und im Durchbruch 7 der Hülse 4 durch einen elastischen Kunststoff 14
gehalten, wobei die Nachgiebigkeit des Kunststoffs 14 ausreicht, um eine sichere
Klemmung des Werkzeugschafts 1 sicherzustellen. Zur Herabsetzung der örtlichen Flächenpressung
ist das kugelförmige Klemmelement 5 auf seiner Unterseite 8 mit zwei Anlageflächen
15 zur Anlage am Werkzeugschaft 1 versehen. Durch den Kunststoff 14 ist das Klemmelement
5 unverlierbar in der Hülse 4 gehalten, so daß hier die Montage und Demontage besonders
bequem durchführbar ist.
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Beim Ausführungsbeispiel der Fig. ll und 12 erfolgt die Klemmwirkung
in anderer Weise, nämlich durch die axiale Verschiebung der Hülse 4 durch die Klemmschraube
6. Dazu ist die Hülse 4 auf einer Seite mit einer stirnseitigen Ausnehmung 16 versehen,
in der eine elastische Profildichtung 17 eingesetzt und stirnseitig
durch
eine Platte 18 abgedeckt ist. Die Platte 18, die stirnseitig etwas vorsteht, bewirkt
bei einer axialen Verschiebung der Hülse 4 eine Vorspannung der Profildichtung 17,
durch die der Werkzeugschaft 1 verspannt und gehalten ist. Durch die Profildichtung
17 erfolgt damit sowohl eine Klemmung als auch eine Abdichtung für die durch den
Werkzeugschaft 1 hindurchgeführte Kühimittelzuführung. Zusätzlich wird aber zweckmäßig
noch zur sicheren Halterung eine der beschriebenen Klemmeinrichtungen verwendet.
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Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 13 und 14 ist schließlich das Klemmelement
5 relativ langgestreckt schmal ausgebildet, um so eine relativ große Anlagefläche
am Werkzeugschaft 1 zu erhalten.
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Zur Erhöhung der Klemmwirkung ist beim Ausführungsbeispiel der Fig.
15 und 16 das Klemmelement 5 hebelartig ausgebildet. Dazu untergreift eine Nase
19 des Klemmelements 5 die Hülsenbohrung 3 am Rand des Durchbruchs 7 und stützt
sich über eine Stützleiste 20 am Werkzeugschaft 1 ab. Die Klemmschraube 6 wirkt
auf der der Nase 19 gegenüberliegenden Seite auf das Klemmelement 5 und bewirkt
durch die so gegebene Hebelübersetzung eine sichere Klemmung des Werkzeugschafts
1.
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Die gleiche Klemmwirkung kann auch ohne die Nase 19
erreicht
werden. Der Werkzeugschaft 1 ist stets in einer Bohrung aufgenommen, daher kann
die erforderliche Reaktionskraft anstatt von der Nase 19 auch von der Bohrungswand
aufgenommen werden.
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L e e r s e i t e