DE3525516A1

DE3525516A1 - Vorrichtung zum verstellen eines rotierenden werkzeugs, insbesondere einer bohrstange

Info

Publication number: DE3525516A1
Application number: DE19853525516
Authority: DE
Inventors: Reinhard Buchholz
Original assignee: Hueller Hille GmbH
Current assignee: Hueller Hille GmbH
Priority date: 1985-07-17
Filing date: 1985-07-17
Publication date: 1987-01-29
Also published as: DE3525516C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verstellen eines rotierenden Werkzeugs, insbesondere einer Bohrstange, mit einer Werkzeugaufnahme, die exzentrisch und verstellbar an eine Spindel angeschlossen ist.

Es ist bekannt, rotierende Werkzeuge, insbesondere Bohrstangen, so mit ihrer Arbeitsspindel zu verbinden, daß die Bohrstange bzw. ihre Schneide nach Maßgabe des Schneidenverschleißes nachgestellt werden kann. In einigen Fällen ist es damit auch möglich, die Schneide nach durchgeführter Bearbeitung des Werkzstückes für eine Feinbearbeitung nachzustellen. Für die Schneidennachstellung bzw. Schneidenzustellung sind verschiedene Systeme bekannt. Bei Systemen, die mit exzentrischer Verstellung der Bohrstange arbeiten (z. B. DE-OS 32 26 244) ist die Bohrstange verdrehbar in einer exzentrischen Bohrung der Spindel gehalten. Durch relative Verdrehung der Bohrstange zur Spindel kann die Schneide unterschiedlich zugestellt werden. Eine Veränderung der Schneidenzustellung ist aber nur möglich, wenn die Bohrstange vom Werkstück frei ist. Dadurch werden zusätzliche Arbeitsgänge und zusätzliche Maschineneinstellungen erforderlich. Ein weiteres Problem für insbesondere weit auskragende Bohrstangen ergibt sich aus der geringen Steifigkeit der Systeme selbst, so daß Schwingbewegungen bei der Bearbeitung entstehen, durch die die Gleichförmigkeit der zu bearbeitenden Oberflächen beeinträchtigt wird. Insbesondere können dann keine Bohrungen mit großen Anforderungen an die Kreisformgenauigkeit hergestellt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Gattung anzugeben, die eine große Steifigkeit aufweist und mit der es insbesondere möglich sein soll, beim Vorlauf nachzubohren und beim Rücklauf bei entsprechender Zustellung des Werkzeugs feinzubohren.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Werkzeugaufnahme eine Membran aufweist, die radial außen an der Spindel befestigt ist und die radial innen in einen Zapfen übergeht, welcher exzentrisch in einer Lagerbüchse geführt ist, die mit einer in der hohlen Spindel angeordneten Verstellstange verdrehbar ist.

Diese Vorrichtung besitzt eine hervorragende Systemsteifigkeit, weil die Bohrstange sowohl am Exzenter als auch an der Membran abgestützt ist, wobei die Membran radiale Bewegungen der Bohrstange an der Stelle der Membran verhindert, Schwenkbewegungen der Bohrstange zum Zwecke der Schneidenzustellung jedoch zuläßt. Die Schwenkung der Bohrstange ergibt sich aus der relativen Verstellung des Exzenters zwischen Zapfen und Lagerbüchse, wenn die Lagerbüchse verdreht wird. Die Verdrehung der Lagerbüchse ist mit geeigneten Mitteln, die in der hohlen Spindel angeordnet werden, möglich.

Grundsätzlich kann es genügen, wenn der Zapfen ein exzentrisches Lagerende aufweist oder wenn die Lagerbüchse eine exzentrische Aufnahme für das Zapfenende aufweist. Durch Kombination beider Exzentrizitäten kann jedoch der Verstellbereich der Bohrstangenschneide entsprechend vergrößert werden. Um Zwängungen im Bereich der Exzenter zu vermeiden, empfiehlt es sich, zwischen der Lagerbüchse und dem Zapfenende ein Pendellager anzuordnen, in welchem das Zapfenende radial spielfrei in der Lagerbüchse geführt ist, die selbstverständlich radial spielfrei in der hohlen Spindel angeordnet ist.

Die Werkzeugaufnahme kann insbesondere eine radial innen an die Membran anschließende Büchse für den darin befestigten, insbesondere eingeklebten Zapfen aufweisen, wobei die äußere Stirnseite der Büchse zur Befestigung des Werkzeugs eingerichtet ist. Das ermöglicht eine unabhängige Fertigung einerseits der Membran mit Büchse und andererseits des Zapfens.

Vorzugsweise sollte die Lagerbüchse nicht nur radial, sondern auch axial spielfrei in der hohlen Spindel abgestützt sein. Die axial spielfreie Abstützung der Lagerbüchse kann auch dadurch unterstützt werden, daß die Membran in axialer Richtung vorgespannt ist. Das kann nach bevorzugter Ausführung der Erfindung dadurch erreicht werden, daß der Zapfen eine stirnseitige Ausnehmung für eine darin beweglich gelagerte Kugel aufweist, die auf einer zugeordneten Stützfläche der Lagerbüchse aufliegt, wobei die Stützfläche von einer in die Lagerbüchse eingesetzten Abstimmscheibe gebildet ist, die auf der kugelabgewandten Seite auf einer die Lagerbüchse durchdringenden, stirnseitig in die Verstellstange eingedrehten Schraube abgestützt ist.

Schließlich kann die Lagerbüchse auch eine Verstellstangenaufnahme aufweisen, in der die Verstellstange mit einer Nut- Feder-Verbindung so gehalten ist, daß Verdrehungen der Stellstange spielfrei auf die Lagerbüchse übertragen werden, während axiale Relativbewegungen zwischen Lagerbüchse und Verstellstange möglich sind.

Zum Verdrehen der Stellstange kann das dem Werkzeug abgewandte Ende der Verstellstange als schraubenförmiger Wendel großer Steigung ausgebildet sein, der in einer zugeordneten Führung eine axial zur Spindel verschieblichen Büchse angeordnet ist. Eine spielfreie Führung des Wendels in seiner Führung ergibt sich insbesondere dann, wenn die Führung in der Büchse aus Kunststoff besteht und vom Wendel spielfrei abgeformt ist.

Im folgenden wird ein in der Zeichnung dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert; es zeigen:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine Vorrichtung zum Verstellen einer rotierenden Bohrstange,

Fig. 2 einen Schnitt in Richtung A-B durch den Gegenstand nach Fig. 1.

Zu der in der Zeichnung dargestellten Vorrichtung gehört ein Spindelstock 1, in dem in üblicher Weise eine hohle Spindel 2 mit mehrfach gestufter Bohrung 3 gelagert ist. Die Spindel 2 ist an ihrem vorderen, in der Figur linken Ende mit einer Werkzeugaufnahme für eine Bohrstange 4 versehen und antreibbar über nicht dargestellte Riemenscheibe, Antriebsriemen und einen Elektromotor.

Zur Werkzeugaufnahme gehört zunächst eine Membran 5, an die radial außen ein Verstärkungsring 6 angeformt ist, der mit Schrauben 7 und Zentrierstiften 8 zentrisch an der Stirnseite der Spindel 2 befestigt ist. Die Membran 5 geht radial innen in eine Büchse 9 über, an deren äußerer Stirnseite ein Radialflansch 10 der Bohrstange 4 mit Schrauben 11 und Zentrierstiften 12 zentrisch befestigt ist.

In die Büchse 9 ist ein Zapfen 13 eingeklebt, der ein über die Büchse 9 in dem Hohlraum der Spindel 2 vorstehendes, exzentrisches Zapfenende 14 aufweist. Die Exzentrizität des Zapfenendes 14 beträgt z. B. 0,2 mm. Das Zapfenende 14 ist über ein Pendellager 15 in einer ebenfalls exzentrischen (Exzentrizität z. B. 0,2 mm) Aufnahme 16 einer Lagerbüchse 17 gelagert, die über Radiallager 18 und Axiallager 19 sowohl radial als auch axial spielfrei in der Stufenbohrung der Spindel 2 abgestützt ist. Durch die relative Verdrehung der Lagerbüchse 17 zur Spindel 2 wird die exzentrische Aufnahme 16 zum exzentrischen Zapfenende 14 verstellt, wobei die von der Membran 5 an entsprechender Stelle radial festgehaltene Bohrstange 4 verschwenkt wird. Die Schwenkbewegung entspricht einer Zustellung der am freien Ende der Bohrstange 4 in üblicher Weise befestigten Schneide 20.

Die Membran 5 der Werkzeugaufnahme wird zweckmäßig in axialer Richtung vorgespannt. Dazu weist das Zapfenende 14 eine stirnseitige Ausnehmung 21 für eine darin gelagerte Kugel 22 auf, die auf einer Abstimmscheibe 23 abgestützt ist. Die Abstimmscheibe 23 ist innerhalb der Lagerbüchse 17 angeordnet und stützt sich dort mit ihrer kugelabgewandten Seite ab. Eine Schraube 24 durchdringt die Lagerbüchse 17 und ist mehr oder weniger tief in eine zugeordnete Gewindebohrung auf der Stirnseite einer in der Bohrung 3 der Spindel 2 angeordneten Verstellstange 25 eindrehbar. Bei entsprechend eingestellter axialer Vorspannung der Membran 5, was durch Abschleifen der mit Absicht zu dick hergestellten Abstimmscheibe 23 geschieht, unterstützt die in axialer Richtung gerichtete Federspannung der Membran 5 die axiale Abstützung der Lagerbüchse 17 an der Spindel 2.

Die Verstellstange 25 ist mit einer Nut-Feder-Verbindung in einer Verstellstangenaufnahme 26 der Lagerbüchse 17 so gehalten, daß eine Verdrehung der Verstellstange 25 spielfrei auf die Lagerbüchse 17 übertragen wird. Die Verstellstange 25 weist an ihrem der Werkzeugaufnahme abgewandten Ende einen schraubenförmigen Wendel 27 auf, der, wie aus Fig. 2 ersichtlich, einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweist, bei dem die kurzen Seiten des Rechteckes eine dem Durchmesser des Wendels 25 entsprechende Kreiskontur besitzen. Dieser Wendel 27 besitzt eine verhältnismäßig große Steigung von z. B. 75° und ist von einer Büchse 28 umgeben, die eine innere Führung 29 aus Kunststoff für den Wendel 27 aufweist. Um eine spielfreie Führung des Wendels 27 in der Büchse 28 zu erreichen, ist die Führung 29 vom Wendel 27 abgeformt.

Die Büchse 28 ist in einer als Verdrehsicherung dienenden Hülse 32 angeordnet, wobei die Büchse 28 auf gegenüberliegenden Umfangseiten abgeflacht ist und die Hohlräume 30 mit kreissegmentförmigem Querschnitt zwischen der Büchse 28 und der Hülse 29 mit einem Kunststoff ausgefüllt sind. Sowohl die Büchse 28 als auch die Hülse 32 besitzen auf ihrem Umfang verteilt Durchgangsbohrungen 31, die ebenfalls mit dem entsprechenden Kunststoff ausgefüllt sind.

Die Hülse 32 ist in das der Werkzeugaufnahme abgewandte Ende der Spindel 2 drehfest eingebaut, so daß bei Drehung der Spindel 2 auch die Verstellstange 25 mitgenommen und in Rotation versetzt wird.

Eine relative Verdrehung der Verstellstange 25 zur Spindel 2 erfolgt durch axiale Verschiebung der Büchse 28, die dazu an ihrem freien Ende einen Radialflansch 33 aufweist, der an einen in der Zeichnung nicht mehr dargestellten Stelltrieb, z. B. einen hydraulischen Stellzylinder oder dergleichen, angeschlossen ist. Bei axialer Verstellung der Büchse 28 wird die Verstellstange entsprechend der Steigung ihres Wendels 27 verdreht, wodurch nach Maßgabe der Exzenterverstellung im Bereich der Lagerbüchse 17 eine entsprechende Zustellung der Schneide 20 an der Bohrstange 4 erfolgt. Damit ist es möglich, z. B. an einem Werkstück eine Bohrung im Vorlauf nachzubohren sowie unmittelbar anschließend nach entsprechender Schneidenzustellung beim Rücklauf feinzubohren.

Bezugszeichenliste

1

Spindelstock

2

Spindel

3

Bohrung

4

Bohrstange

5

Membran

6

Verstärkungsring

7

Schrauben

8

Zentrierstifte

9

Büchse

10

Radialflansch

11

Schrauben

12

Zentrierstifte

13

Zapfen

14

Zapfenende

15

Pendellager

16

Aufnahme

17

Lagerbüchse

18

Radiallager

19

Axiallager

20

Schneide

21

Ausnehmung

22

Kugel

23

Abstimmscheibe

24

Schraube

25

Verstellstange

26

Verstellstangenaufnahme

27

Wendel

28

Büchse

29

Führung

30

Hohlraum

31

Bohrungen

32

Hülse

33

Radialflansch

Claims

1. Vorrichtung zum Verstellen eines rotierenden Werkzeugs (20), insbesondere einer Bohrstange (4), mit einer Werkzeugaufnahme, die exzentrisch und verstellbar an eine Spindel (2) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugaufnahme eine Membran (5) aufweist, die radial außen an der Spindel (2) befestigt ist und die radial innen in einen Zapfen (13, 14) übergeht, welcher exzentrisch in einer Lagerbüchse (17) geführt ist, die mit einer in der hohlen Spindel (2) angeordneten Verstellstange (25) verdrehbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfen (13) ein exzentrisches Zapfenende (14) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerbüchse (17) eine exzentrische Aufnahme (16) für das Zapfenende (14) aufweist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Lagerbüchse (17) und dem Zapfenende (14) ein Pendellager (15) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugaufnahme eine radial innen an die Membran (5) anschließende Büchse (9) für den darin befestigten, insbesondere eingeklebten Zapfen (13) aufweist, wobei die äußere Stirnseite der Büchse (9) zur Befestigung des Werkzeuges (4) eingerichtet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerbüchse (17) radial und axial spielfrei in der hohlen Spindel (2) abgestützt ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (5) in axialer Richtung vorgespannt ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfen (13) eine stirnseitige Ausnehmung (21) für eine darin beweglich gelagerte Kugel (22) aufweist, die auf einer zugeordneten Stützfläche der Lagerbüchse (17) aufliegt, wobei die Stützfläche von einer in die Lagerbüchse eingesetzten Abstimmscheibe (23) gebildet ist, die auf der kugelabgewandten Seite auf einer die Lagerbüchse (17) durchdringenden, stirnseitig in die Verstellstange (25) eindrehbaren Schraube (24) abgestützt ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerbüchse (17) eine Verstellstangenaufnahme (26) aufweist, in der die Verstellstange (25) drehfest gehalten ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Werkzeug (4) abgewandte Ende der Verstellstange (25) als schraubenförmiger Wendel (27) großer Steigung ausgebildet ist, der in einer zugeordneten Führung (29) einer axial zur Spindel (2) verschieblichen Büchse (28) angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung (29) in der Büchse (28) aus Kunststoff besteht und vom Wendel (29) spielfrei abgeformt ist.