DE3532539A1 - Werkzeug fuer eine vorrichtung zur bearbeitung von werkstuecken, die wenigstens eine bohrung aufweisen - Google Patents
Werkzeug fuer eine vorrichtung zur bearbeitung von werkstuecken, die wenigstens eine bohrung aufweisenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Werkzeug für eine Vorrichtung
zur Bearbeitung von Werkstücken, die wenigstens eine
Bohrung aufweisen, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Bei der Bearbeitung von Werkstücken in sogenannten Be
arbeitungszentren kommt es immer wieder vor, daß am Werk
stück Flächen mit einem Paßdurchmesser bearbeitet werden
müssen, die hochgenau koaxial zu einer bereits vorhandenen
Bohrung des Werkstückes liegen müssen. Diese Bezugsboh
rungen wurden zuvor z.B. von der Rückseite des Werkstückes
aus oder gar in einer anderen Aufspannung bearbeitet.
Die nunmehr anzubringenden, koaxial zu diesen Bohrungen
liegenden Flächen müssen nun mit einem anderen Werkzeug
in einer anderen Rundtischstellung und/oder eventuell
in einer anderen Aufspannung hergestellt werden. Dabei
tritt das Problem auf, daß durch Positionierungenauig
keiten des Maschinenschlittens bzw. des Querschlittens
des Bearbeitungszentrums, durch Schwenkfehler des Rund
tisches, durch den Wärmegang der Maschine oder durch Auf
spannungenauigkeiten Lagefehler zwischen der Maschinen
spindelachse und der Achse der Bezugsbohrung
entstehen. In einem solchen Fall ist es notwendig, einen
Meßtaster in die Spanneinrichtung, die beim Bearbeitungs
zentrum eine Arbeitsspindel ist, einzuwechseln und die
schon bearbeitete Werkstückbohrung auszutasten. Die Meß
ergebnisse werden dann in der Maschinensteuerung verarbei
tet und die Arbeitsspindel in bezug auf die Bezugsbohrung entsprechend
eingestellt. Dieser Arbeitsvorgang ist zeitaufwendig, be
nötigt einen teuren Meßtaster sowie eine komplizierte
Maschinensteuerung. Darüber hinaus ist die Messung und
Steuerung mit dem Meßtaster noch verhältnismäßig ungenau
und dann nicht geeignet, wenn an die Koaxialität der her
zustellenden Fläche hohe Anforderungen gestellt werden.
Es sind auch schon Innenrohrspannungen in Verbindung mit
einer Innenrohrzentrierung bekannt (DE-OS 24 54 739), um
ein Werkzeug gegenüber dem zu bearbeitenden Werkstück zu
zentrieren. Dieses bekannte Werkzeug hat eine in das Rohr
einzusetzende Spannscheibe, die eine spiralförmig ver
laufende Fläche aufweist, an der als Bolzen ausgebildete
Spannteile anliegen. Durch Drehen der Spannscheibe werden
die Spannteile radial nach außen verschoben und gegen die
Innenwandung des Rohres gelegt und verspannt. Diese Zen
triereinrichtung ist ebenfalls aufwendig im Aufbau und kann
in der Spanneinrichtung, das heißt in der Arbeitsspindel,
des Bearbeitungszentrums nicht eingespannt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsge
mäße Werkzeug so auszubilden, daß innerhalb kurzer
Zeit unter Verzicht auf eine komplizierte Maschinensteue
rung und eine konstruktiv aufwendige Meßeinrichtung eine
hochgenaue koaxiale Bearbeitung zur Bezugsbohrung des Werk
stückes durchgeführt werden kann.
Diese Aufgabe wird beim gattungsgemäßen Werkzeug erfin
dungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des An
spruches 1 gelöst.
Das erfindungsgemäße Werkzeug wird mit seinem Zentrierteil
in die schon bearbeitete Bohrung des Werkstückes einge
führt. Anschließend wird durch Druckbeaufschlagung der
Spannteil quer zur Achse des Werkzeuges verstellt und an
der Wandung der Bohrung verspannt. Auf diese Weise wird
das Werkzeug in der Bohrung des Werkstückes zentriert. Ein
gesondertes Meßinstrument zur Ausrichtung des Werkzeuges
gegenüber der Bohrung ist somit nicht notwendig. Zum Ver
stellen des Spannteiles wird das ohnehin vorhandene Kühl
mittel verwendet, mit dem sonst das Werkzeug bei der
Bearbeitung gekühlt wird. Als Energiequelle für die Selbst
zentrierung des erfindungsgemäßen Werkzeuges wird die
bei Maschinen dieser Art üblicherweise vorhandene Kühlmit
telversorgung herangezogen (DE-GM 84 30 433). Damit kann
das Werkzeug innerhalb kürzester Zeit hochgenau in bezug
auf die Werkstückbohrung ausgerichtet werden. Sofort nach
dem Verspannen mittels des Spannteiles kann die Bearbei
tung des Werkstückes durchgeführt werden.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den wei
teren Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
Die Erfindung wird anhand zweier in den Zeichnungen darge
stellter Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Be
arbeitungsmaschine, in der ein erfindungs
gemäßes Werkzeug eingespannt werden kann,
Fig. 2 im Axialschnitt und in vergrößerter Dar
stellung das erfindungsgemäße Werkzeug,
Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III in
Fig. 2,
Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV in
Fig. 2,
Fig. 5 in einer Darstellung entsprechend Fig. 2
eine zweite Ausführungsform eines er
findungsgemäßen Werkzeuges.
Fig. 1 zeigt eine Bearbeitungsmaschine, ein sogenanntes
Bearbeitungszentrum, in dem Werkstücke bearbeitet werden.
Die Bearbeitungsmaschine hat ein Maschinenbett 1, auf dem
ein Maschinenständer 2 in Richtung des Doppelpfeiles 3
verschiebbar ist. Am Maschinenbett 1 ist ein Antrieb 4
zum Verstellen des Maschinenständers 2 in Verschieberich
tung 3 vorgesehen. Am Maschinenständer 2 ist ein Schlitten
5 senkrecht zur Verschieberichtung 3 in Richtung des
Doppelpfeiles 6 verschiebbar. Zum Antrieb des Schlittens
5 ist auf dem Maschinenständer 2 ein Schlittenmotor 7 vor
gesehen. Der Schlitten 5 trägt eine Arbeitsspindel 8, in
die das jeweilige Werkzeug zur Bearbeitung der Werkstücke
eingespannt ist. Die Werkzeuge 9 sitzen in einem Werkzeug-
Magazin 10, das auf der gegenüberliegenden Seite des
Schlittens 5 zusammen mit diesem verfahrbar vorgesehen ist.
Aus dem Magazin 10 werden die jeweiligen Werkzeuge 9
mittels einer an sich bekannten Greifeinrichtung 11
(DE-PS 29 35 523) entnommen und in die Arbeitsspindel 8
eingesetzt. Zum Antrieb der Arbeitsspindel 8 dient ein
Motor 12, der am Schlitten 5 vorgesehen ist.
Im Bereich vor dem Maschinenständer 2 befindet sich ein
Quertisch 13, der senkrecht zur Zeichenebene verschiebbar
ist. Auf dem Quertisch 13 ist ein Rundtisch 14 vorgesehen,
der um eine vertikale Achse 15 drehbar ist. Auf dem Rund
tisch 14 werden die zu bearbeitenden Werkstücke mit
Paletten 16 a, 16 b festgespannt, die von einem Paletten
wechsler 17 aus auf den Rundtisch 14 transportiert werden.
Das beschriebene Bearbeitungszentrum ist an sich bekannt.
Es muß nicht notwendigerweise einen Palettenwechsler
17 aufweisen.
In den Fig. 2 bis 4 ist ein Werkzeug W dargestellt, das in
die Arbeitsspindel 8 des Bearbeitungszentrums eingespannt
werden kann. Die Arbeitsspindel 8 fährt nun durch Ver
schieben des Schlittens 5 bzw. des Quertisches 13 in eine
Position, die der Sollposition einer bereits fertig be
arbeiteten Bohrung 18 eines Werkstückes 19 entsprechen
sollte. Am Werkstück 19 muß nunmehr hochgenau koaxial
zur Bohrung 18 eine Bearbeitung vorgenommen werden. Aus
den eingangs geschilderten Gründen ist die mit der Maschine
eingestellte Position des Werkzeuges W nicht die für die
koaxiale Bearbeitung notwendige Position. Mit dem
Werkzeug 19 ist es nun möglich, diese hochgenaue koaxiale
Bearbeitung bei minimalem Kosten- und Zeitaufwand durch
zuführen. Es wird dadurch erreicht, daß sich das Werkzeug W
in der Bohrung 18 des Werkstückes 19 selbst zentriert, wo
bei zu dieser Selbstzentrierung die im Bearbeitungszentrum
schon vorhandene Kühlmittelversorgung für das Werkzeug
herangezogen wird.
Das Werkzeug hat einen Adapter 20, mit dem es von einem
Greifer der Greifeinrichtung 11 erfaßt und in einer Auf
nahme der Arbeitsspindel 8 eingespannt werden kann. Über den
Adapter 20 ist das Werkzeug drehfest mit der Arbeitsspindel 8 ver
bunden. Der Adapter 20 hat einen radial nach außen gerich
teten Flansch 21, auf dem eine Ringscheibe 22 sitzt. Sie dient
als Käfig für über den Umfang verteilt angeordnete Wälzkörper 23,
die als Kugeln ausgebildet sind und auf gehärteten
Bolzen 24 aufliegen, die im Flansch 21 des Adapters 20
untergebracht sind. Die Ringscheibe 22 liegt mit ihrem
radial inneren Rand am Adapter 20 an und hat geringen
axialen Abstand vom Flansch 21 des Adapters 20. Die Ring
scheibe 22 wird durch einen Deckel 25 axial gesichert.
Er weist zur Auflage der Wälzkörper 23 ebenfalls über den
Umfang verteilt angeordnete gehärtete Bolzen 26 auf. Der
Deckel 25 ist mit einem radial nach außen gerichteten
Flansch 27 einer Spindel 28 mit mehreren über den Umfang
verteilt angeordneten Schrauben 29 verbunden. Mit ihnen
wird der Deckel 25 fest in Richtung auf die Ringscheibe
22 gezogen, so daß die Bolzen 26 fest an den Wälzkörpern
23 der Ringscheibe anliegen. Der Deckel 25 umgibt den
Adapter 20 mit geringem Radialspiel und weist auf seiner
der Ringscheibe 22 zugewandten Seite eine Vertiefung 30
auf, in der eine Dichtung 31 untergebracht ist.
Der Spindelflansch 27 umgreift den Adapterflansch 21 über
den gesamten Umfang mit geringem Radialspiel. Der Spindelflansch
27 und der Adapterflansch 21 haben kreisförmigen Umriß (Fig. 3). Zwi
schen dem Adapter 20 und dem Spindelflansch 27 befindet
sich ein Ausgleichsfutter 32, das radiale Versetzungen
zwischen dem Adapter 20 und der Spindel 28 erlaubt. Solche
Versetzungen können auftreten, wenn die Achse 43 des Adapters
20 nicht mit der Achse 43 der Bohrung 18 des zu bearbeitenden
Werkstückes 19 fluchtet. Das Ausgleichsfutter 32 läßt dann
Radialbewegungen zwischen dem Adapter 20 und der Spindel
28 zu. Das Ausgleichsfutter 32 hat einen radial nach außen
gerichteten Flansch 33, der zwischen dem Adapterflansch 21
und dem Spindelflansch 27 liegt und über den Umfang ver
teilt angeordnete Wälzkörper 34 aufweist. Sie ragen eben
so wie die Wälzkörper 23 der Ringscheibe 22 axial über den
Flansch 33 und liegen in der Einbaulage an gehärteten
Bolzen 35 und 36 an, die im Adapterflansch 21 und im
Spindelflansch 27 vorgesehen sind. Wie Fig. 3 zeigt, liegen
die Wälzkörper 34 in den gleichen Axialebenen wie die
Schrauben 29. Die Wälzkörper 23 der Ringscheibe 22 liegen,
wie Fig. 3 ebenfalls zeigt, jeweils in Umfangsrichtung ver
setzt im Bereich zwischen den Wälzkörpern 34. Im Aus
führungsbeispiel liegen die Wälzkörper 23 mittig im Be
reich zwischen den Wälzkörpern 34, die auf einem Kreis
liegen, dessen Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser
des Kreises, auf dem die Wälzkörper 23 angeordnet sind.
Die Schrauben 29 liegen auf einem Kreis, dessen Durchmesser
wiederum größer ist als der Durchmesser des Kreises, auf
dem die Wälzkörper 23 liegen. Die Verteilung der Schrauben
29 und der Wälzkörper 23, 34 kann auch in anderer Weise
erfolgen.
Das Ausgleichsfutter 32 hat ein zentral im Werkzeug
liegendes Mittelstück 37, das im Vergleich zum Flansch 33
verdickt ausgebildet ist und in Richtung auf den Adapter
20 axial über den Flansch in eine Vertiefung 38 im Adapter
ragt. Am Mittelstück 37 sind zwei diametral einander gegen
überliegende Rollen 39, 40 mit Achsen 41, 42 drehbar ge
lagert, die im Mittelstück des Ausgleichsfutters 32 be
festigt sind. Wie die Fig. 2 und 3 zeigen, haben die bei
den Rollen 39, 40 in der Mittellage des Ausgleichsfutters
32 gleichen Abstand von der Achse 43 des Werkzeuges. Die
beiden Rollen 39, 40 liegen neben dem Mittelstück 37 des
Ausgleichsfutters 32 in radial verlaufenden Vertiefungen
44 und 45 (Fig. 3) des Flansches 27. Die Breite der Ver
tiefungen 44, 45 entspricht dem Außendurchmesser der
Rollen 39, 40, die somit an den Seitenwandungen der Ver
tiefungen abrollen können. Die fluchtend zueinander
liegenden Vertiefungen 44, 45 münden radial in eine zen
trale Öffnung 46 (Fig. 2) des Flansches 27 der Spindel
28.
Das Mittelstück 37 des Ausgleichsfutters 32 weist eben
falls zwei radial verlaufende Vertiefungen 47 und 48 auf
(Fig. 3), die senkrecht zu den Vertiefungen 44, 45 sowie
fluchtend zueinander verlaufen. In ihnen sind weitere zwei
Rollen 49 und 50 untergebracht, deren Durchmesser der
Breite der Vertiefungen 47, 48 entspricht, so daß die
Rollen an den Seitenwandungen der Vertiefungen abrollen
können. Die Rollen 49, 50 sitzen wiederum auf Achsen 51,
52, die parallel zu den Achsen 41, 42 liegen und im Adapter
20 befestigt sind. In der in den Zeichnungen dargestellten
Mittellage liegen die Längsmittellinien der Achsen 41, 42,
51, 52 auf einem Kreis um die Längsachse 43 des Werkzeuges.
Infolge der gleichmäßig um die Längsachse 43 verteilt ange
ordneten Rollen 39, 40, 49, 50 kann die Spindel 28 in
Längsrichtung der Vertiefungen 44, 45 bzw. 47, 48 gegenüber
dem Adapter 20 Radialbewegungen ausführen. Die Rollen 39,
40, 49, 50 gewährleisten hierbei eine leichtgängige Ver
stellbarkeit. Das Ausgleichsfutter 32 ist über die Rollen
39, 40 und 49, 50 drehfest mit der Spindel 28 und dem
Adapter 20 verbunden, so daß das Drehmoment von der Ar
beitsspindel 8 über den Adapter 20 zuverlässig auf die
Spindel 28 übertragen wird. Das Ausgleichsfutter 32 hat
ausreichend Spiel, um die Ausgleichsbewegungen der Spindel
28 ausführen zu können.
Um die Spindel 28 gegenüber dem Adapter 20 in unbelastetem
Zustand ausrichten zu können, sind über den Umfang des
Adapterflansches 21 verteilt angeordnete, jeweils unter
Federkraft stehende Druckkörper 53 vorgesehen, die im
Ausführungsbeispiel vorzugsweise als Kugeln ausgebildet
sind. Sie drücken die Spindel 28 in die zentrische Lage.
Am Flansch 27 der Spindel 28 ist auf der dem Ausgleichs
futter 32 gegenüberliegenden Seite ein Schneidteilhalter
54 befestigt, der das entsprechende Schneidteil 55 trägt,
mit dem das Werkstück 19 bearbeitet wird. Der Schneidteil
halter 54 ist mit über seinen Umfang verteilt angeordneten
Schrauben 56 lösbar am Flansch 27 der Spindel 28 befestigt,
so daß er einfach ausgewechselt oder ausgetauscht werden
kann. Er sitzt unter Zwischenlage mindestens eines Wälz
lagers 57, das im Ausführungsbeispiel ein Nadellager ist,
drehbar auf einem hülsenförmigen Zentrierteil 77. Er sitzt
seinerseits auf einer Spannhülse 59, die mit mindestens
einem, im Ausführungsbeispiel mit zwei mit Abstand neben
einander liegenden Wälzlagern 60 und 61 auf der Spindel 28
drehbar gelagert ist.
Der Halter 54 weist zur Aufnahme des Wälzlagers 57 innen
seitig eine Vertiefung 62 auf, die bis zu der vom Spindel
flansch 27 abgewandten Stirnseite des Halters reicht. Zur
Axialsicherung des Wälzlagers 57 in Richtung auf die Stirn
seite ist ein Sprengring 63 vorgesehen, der im Halter 54
befestigt ist. Stirnseitig ist im Halter 54 eine ring
förmige Dichtung 64 untergebracht, die dichtend auf der
Außenseite des Zentrierteils 77 aufliegt.
Das Zentrierteil 77 weist eine radial zur Längsachse 43
des Werkzeuges liegende Anschlagfläche 65 auf, mit der das
Zentrierteil am zu bearbeitenden Werkstück 19 anliegt. Im
Zentrierteil 77 ist eine Führungshülse 66 untergebracht,
die an der Innenwandung des Zentrierteils anliegt. Zur
Axialsicherung der Führungshülse 66 sind ein Sprengring 67
und ein Gewindering 68 vorgesehen, der in das Zentrierteil
77 geschraubt ist. Der Gewindering 68 umgibt mit Spiel die
Spindel 28 und dient als Widerlager für eine Druckfeder 69,
die mit ihrem einen Ende am Gewindering und mit ihrem an
deren Ende an einem Ring 70 abgestützt ist. Er liegt in
der Führungshülse 66 und liegt an deren Innenwandung an.
Er ist an der Stirnseite der Spannhülse 59 vorgesehen,
die gegen die Kraft der Druckfeder 69 axial verschiebbar
ist. Die Druckfeder 69 umgibt die Spindel 28 mit Spiel und
liegt an der Innenwandung der Führungshülse 66 an.
Die Spannhülse 59 liegt mit einem radial nach außen gerich
teten Flansch 71 an der Innenwandung des Zentrierteils 77
an. Mit Abstand hinter dem Flansch 71 sind über den Umfang
der Spannhülse 59 verteilt angeordnete, radial verstellbare
Spannstücke 72 vorgesehen (Fig. 2 und 4), mit denen das
Werkzeug W in der Bohrung 18 des Werkstückes 19 zentriert
werden kann. Die Spannstücke 72 haben eine radial äußere
Spannfläche 73 (Fig. 4), mit der die Spannstücke an der
Innenwandung der Bohrung 18 zur Anlage gebracht werden
können. Im Ausführungsbeispiel liegen die Spannflächen
73 sämtlicher Spannstücke 72 auf dem Mantel eines ge
dachten Zylinders, dessen Achse mit der Längsmittellinie
43′ der Spindel 28 zusammenfällt. Wie Fig. 4 zeigt, hat das
Werkzeug vier im Winkelabstand von 90° voneinander liegende
Spannstücke 72. Je nach Durchmesser der Spannhülse 59 bzw.
der Bohrung 18 des Werkstückes 19 können auch mehr Spann
stücke vorgesehen sein. Sie liegen in radialen Längsnuten
74 in der Außenseite des Zentrierteils 77. Die Breite der
Längsnuten 74 entspricht der Breite der Spannstücke 72,
so daß sie in Umfangsrichtung unverschiebbar sind. Zur
Radialverstellung liegen die Spannstücke 72 mit
Schrägflächen 76 auf einem Kegelmantel 75 der Spannhülse 59
auf. Durch Axialverschieben der Spannhülse 59 relativ zu den
Spannstücken 72 werden sie über die aneinanderliegenden
Schrägflächen 75, 76 radial nach außen verstellt. Wie Fig.
2 zeigt, befindet sich der Flansch 71 der Spannhülse 59 im
Bereich zwischen dem Sprengring 67 und den Spannstücken
72. Durch den Abstand zwischen dem Sprengring 67 und den
Spannstücken 72 ist der Verschiebeweg der Spannhülse 59
bestimmt.
An der vom Ring 70 abgewandten Stirnseite der Spannhülse
59 ist ein Kolben 78 befestigt, der mit seiner Mantelfläche
79 an der Innenwandung des Zentrierteiles 77 anliegt. Der Kolben
78 liegt außerdem auf der Spindel 28 auf und hat einen
axialen Ringansatz 80, der in die Spannhülse 59 ragt und
den Kolben 78 in bezug auf die Spannhülse zentriert. Der
Kolben 78 ist mit Schrauben 81 lösbar an der Spannhülse
59 befestigt.
Das Zentrierteil 77 hat einen Boden 82, der als Endanschlag für
den Kolben 78 dient. Im Boden 82 ist eine zentrale Öffnung
83 vorgesehen, die durch einen lösbar mit Schrauben 84
befestigten Deckel 85 verschlossen ist. Zwischen dem
Kolben 78 und dem Deckel 85 wird ein Druckraum 86 gebildet,
in den ein zum Verschieben des Kolbens 78 und der Spann
hülse 59 dienendes Druckmedium geleitet wird. Im Deckel
85 ist ein Sicherheitsventil 87 vorgesehen, mit dem der
Druck im Druckraum 86 eingestellt werden kann. Wird dieser
eingestellte Druck überschritten, öffnet das Sicherheits
ventil 87, so daß ein Druckabbau erfolgen kann.
Die Spindel 28 ist von einem Kühlmittelkanal 88 durchsetzt,
der in den Druckraum 86 mündet und im Ausführungsbeispiel
zentral in der Spindel 28 vorgesehen ist, jedoch auch
außerzentrisch verlaufen kann. Die Spindel 28 hat an ihrer
dem Ausgleichsfutter 32 zugewandten Stirnseite eine zen
trische Vertiefung 89, in der ein Halteteil 90 unterge
bracht ist. Es ragt aus der Vertiefung 89 und ist eben
falls von einer Bohrung 91 durchsetzt, die koaxial zum
Kühlmittelkanal 88 verläuft. In der dem Ausgleichsfutter
32 zugewandten Stirnseite des Adapters 20 ist ebenfalls
eine Vertiefung 92 untergebracht, die einen Halteteil 93
mit einer ihn durchsetzenden Bohrung 94 aufnimmt. Die
beiden aus den Vertiefungen 89 und 92 ragenden Halteteile
90 und 93 sind durch ein flexibles Schlauchstück 95 mit
einander verbunden, das durch die zentrische Öffnung 46
des Ausgleichsfutters 32 verläuft und mit Klemmschellen
96, 97 auf den Halteteilen 90, 93 befestigt ist. Die
Bohrung 94 schließt an einen Bohrungsabschnitt 98 im Adap
ter 20 an, in den eine Querbohrung 99 mündet, durch die
das Kühlmittel in bekannter Weise zugeführt wird.
Zum Arbeiten wird das Werkzeug W in die Arbeitsspindel 8
mit dem Adapter 20 eingesetzt und dort in bekannter Weise
eingespannt. Das mit dem Werkzeug zu bearbeitende Werk
stück 19 ist bereits mit der Bohrung 18 versehen, die
zuvor beispielsweise in einer anderen Aufspannung des
Werkstückes 19 bearbeitet worden ist. Nunmehr muß am
Werkstück 19 eine hochgenau koaxial) zur Bohrung 18
liegende Bearbeitung vorgenommen werden. Mit dem Werk
zeug können Lagefehler zwischen der Achse 43 des Adapters
20 und der Achse 43′ des zu bearbeitenden Werkstückes 19 in
einfacher Weise vermieden werden. Der Maschinenständer 2
wird zunächst mit dem in die Arbeitsspindel 8 einge
spannten Werkzeug gegen das Werkstück 19 so weit verfahren,
bis die Anschlagfläche 65 des Zentrierteils 77 geringen
Abstand von der Gegenanschlagfläche des Werkstückes 19
hat. Diese Gegenanschlagfläche wird im Ausführungsbeispiel
durch die Stirnseite 101 des Werkzeuges 19 gebildet. Das
Werkzeug fährt hierbei mit dem Zentrierteil 77 und
den Spannstücken 72 in die Bohrung 18 des Werkstückes 19
ein. Kurz vor Erreichen der Anschlagstellung wird der
Vorschub des Maschinenständers 2 gestopt und nunmehr das
Kühlmittel durch die Querbohrung 99, den Bohrungsabschnitt
98, die Bohrungen 91, 94, das Schlauchstück 95 und den
Kühlmittelkanal 88 in den Druckraum 86 geführt. Durch den
sich im Druckraum 86 aufbauenden Druck werden das Zentrier
teil 77 und damit auch die Spannstücke 72 axial in bezug
auf die Spindel 28 so weit verschoben, bis das Zentrier
teil 77 mit seiner Anschlagfläche 65 am Werkstück 19 an
liegt (Fig. 2). Die Spannhülse 59 nimmt hierbei eine
solche Lage ein, daß in diesem Stadium die Spannstücke 72
noch nicht an der Wandung der Bohrung 18 zur Anlage kommen.
Sobald die Anschlagstellung erreicht ist, wird durch den
weiteren Druckanstieg im Druckraum 86 die Kraft gegen den
Kolben 78 so groß, daß er gegen die Kraft der Druckfeder
69 in Richtung auf den Adapter 20 im Zentrierteil 77 ver
schoben wird. Hierbei wird auch die fest mit dem Kolben
verbundene Spannhülse 59 gegen die Kraft der Druckfeder
69 auf der Spindel 28 axial verschoben. Da der Kegel
mantel 75 der Spannhülse 59 entgegen dieser Verschiebe
richtung ansteigt, werden hierbei die Spannstücke 72
radial nach außen verschoben, so daß sie mit ihren Spann
flächen 73 an der Wandung der Bohrung 18 zur Anlage kommen
und so das Werkzeug in der Bohrung 18 selbsttätig zentrie
ren. Falls die Achse 43′ der Bohrung 18 nicht mit der
Achse 43 des Adapters 20 zusammenfällt, kann die Spindel
28 mit dem Schneidteilhalter 54 quer zur Maschinenspindel
achse infolge des Ausgleichsfutters 32 in der oben be
schriebenen Weise verschoben werden, so daß in der Arbeits
stellung die Achsen der Spindel 28 und der Arbeitsspindel
8 nicht zusammenfallen. Das flexible Schlauchstück 95
erlaubt diese Relativverschiebung, ohne daß die Kühlmittel
zufuhr in den Druckraum 86 beeinträchtigt wird. Auf diese
Weise läßt sich der Schneidteilhalter 54 mit dem Schneidteil
55 in einfacher Weise in die genaue Lage relativ zur
Bohrung 18 des Werkzeuges 19 einstellen. Mit dem Schneid
teil 55 wird dann am Werkstück 19 eine hochgenau koaxial
zur Bohrung 18 liegende Fläche 102 bearbeitet, so daß sie
genau koaxial zur Bohrung 18 liegt. Hierbei wird über den
Adapter 20 der Schneidteilhalter 54 axial auf das Werkstück
19 zu bewegt, wobei sich hierbei auch die Spindel 28 im
Zentrierteil 77 axial verschiebt. Während der Bearbeitung
der Fläche 102 bleibt der Druck im Druckraum 86 aufrecht
erhalten, so daß die Zentrierung des Werkzeuges in der
Bohrung 18 des Werkstückes 19 nicht beeinträchtigt wird.
Nach Beendigung des Bearbeitungsvorganges wird die Druck
zufuhr aufgehoben, so daß die Druckfeder 69 den Ring 70
und damit die an ihr anliegende Spannhülse 59 in Richtung
auf den Deckel 85 des Zentrierteiles 77 verschieben kann.
Die Spannstücke 72 können dann radial nach innen zurück
weichen und das Werkzeug kann aus der Bohrung 18 des
Werkstückes 19 herausgefahren werden.
Selbstverständlich kann das Werkzeug mit dem Maschinen
ständer 2 auch gleich so weit gegen das Werkstück 19 zuge
stellt werden, daß das Zentrierteil 77 mit seiner Anschlag
fläche 65 am Werkstück 19 anliegt. Die Selbstzentrierung
erfolgt dann wiederum durch den Druckaufbau im Druckraum
86, wodurch die Spannhülse 59 entgegen Zustellrichtung des
Werkzeuges gegen die Kraft der Feder 69 zurückgeschoben
wird.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 ist die Spindel 28 a
wesentlich kürzer als beim Ausführungsbeispiel gemäß den
Fig. 1 bis 4. Auf ihr sitzt das Zentrierteil 103, das
axial über die Spindel 28 a ragt und in die Bohrung 18
des Werkstückes 19 eingefahren wird. Das Zentrierteil 103
hat die Anschlagfläche 65 a, mit der das Zentrierteil am Werkstück 19 zur
Anlage kommt. Im Ausführungsbeispiel sitzt auf dem Zentrier
teil 103 ein Anschlagring 105, dessen Stirnseite 65 a die
Anschlagfläche bildet und der sich an einer Schulter
fläche 104 des Zentrierteiles axial abstützt.
In das Zentrierteil 103 ist ein Ring 106 eingeschraubt,
mit dem das Zentrierteil auf der Spindel 28 a dichtend
aufliegt. Zwischen dem Ring 106 und dem Zentrierteil 103
wird der Druckraum 86 a gebildet. Im Druckraum 86 a ist ein
Übersetzungskolben 107 axial verschiebbar gelagert, der an
der Innenwandung des Zentrierteiles 103 gleitend anliegt.
Das Zentrierteil 103 hat eine zentrale Bohrung 108, in
der ein weiterer Kolben 109 verschiebbar ist. Der Über
setzungskolben 107 ragt mit einem Ansatz 110 in die
Bohrung 108, die wesentlich kleineren Durchmesser als der
Druckraum 86 a hat. Der Ansatz 110 des Übersetzungskolbens
107 hat gleichen Durchmesser wie die Bohrung 108 und liegt
am Kolben 109 an, der bis in einen Druckraum 111 im Zen
trierteil 103 ragt. Er ist wesentlich kleiner als der
Druckraum 86 a, und in ihn münden Querbohrungen 112, die
über den Umfang des Zentrierteils 103 verteilt angeordnet
sind und zu einem Dehnspannteil 72 a führen, das durch
einen dünnen Wandabschnitt des Zentrierteiles 103 ge
bildet ist. Dieser Wandabschnitt 72 a kann durch Druck
beaufschlagung radial nach außen elastisch verformt werden.
Im übrigen ist dieses Werkzeug gleich ausgebildet wie
das Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 4.
Das in die Arbeitsspindel 8 eingespannte Werkzeug wird
zunächst mit dem Zentrierteil 103, auf dem der Schneid
teilhalter 54 a drehbar gelagert ist, in die Bohrung 18
des Werkstückes 19 eingefahren. In den Druckräumen 86 a,
111 findet hierbei noch kein Druckaufbau statt. Das Werk
zeug wird nicht bis auf Anschlag am Werkstück zugestellt,
sondern nur so weit, daß die Anschlagfläche 65 a noch
geringen Abstand vom Werkstück 19 hat. Dann erfolgt der
Druckaufbau, wobei das Druckmittel in der anhand des
vorigen Ausführungsbeispieles beschriebenen Weise über den
Kühlmittelkanal 88 a in den Druckraum 86 a zugeführt wird.
Dadurch wird zunächst das Zentrierteil 103 über den Ring
106 auf der Spindel 28 a verschoben, bis der Anschlagring
105 am Werkstück 19 zur Anlage kommt. Das Zentrierteil 103
wird hierbei auch gegenüber dem Schneidteilhalter 54 a axial
verschoben, wie dies beim vorigen Ausführungsbeispiel eben
falls der Fall war. Sobald die Anschlagstellung erreicht
ist, wird durch weitere Druckmittelzufuhr der Druck im
Druckraum 86 a erhöht und der Übersetzungskolben 107 und
damit auch der weitere Kolben 109 in Druckrichtung ver
schoben. Durch das im Druckraum 111 und in den Querbohrungen
112 des Zentrierteiles 103 befindliche Druckmedium wird
das radial elastisch verformbare Dehnspannteil 72 a nach
außen elastisch gebogen und legt sich an die Innenwandung
der Bohrung 18 des Werkstückes 19 an. Dadurch wird das Werk
zeug selbsttätig in der Bohrung 18 zentriert. Der Schneid
teil 55 a kann nun nach Zustellung die Fläche 102 am Werk
stück 19 hochgenau koaxial zur Bohrung 18 bearbeiten. In
folge des Ausgleichsfutters 32 a kann die Spindel 28 a mit
dem Schneidteilhalter 54 a relativ zum Adapter 20 a ver
schoben werden, so daß das Werkzeug sich einwandfrei in
der Bohrung 18 zentrieren kann. Nach Beendigung der Be
arbeitung wird der Druck abgebaut, so daß der elastisch
verformte Dehnspannteil 72 a wieder in seine Ausgangslage
zurückkehren kann, so daß sich das Werkzeug leicht aus
der Bohrung 18 zurückfahren läßt.
Claims (20)
1. Werkzeug für eine Vorrichtung zur Bearbeitung von Werk
stücken, die wenigstens eine Bohrung aufweisen, wobei die
Vorrichtung mindestens eine Kühlmittelzuführung zum
Werkzeug aufweist, das mit einem Adapter zum Einspannen
in einer Spanneinrichtung der Vorrichtung versehen ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Werkzeug (W) einen in die Bohrung (18) des
Werkstückes (19) einführbaren Zentrierteil (77, 103)
aufweist, der mindestens einen quer zur Achse (43) des
Werkzeuges (W) verstellbaren Spannteil (72, 72 a) hat,
der durch Druckbeaufschlagung gegen die Wandung der
Bohrung (18) zur Zentrierung des Werkzeuges (W) ver
spannbar ist, daß als Druckmedium das Kühlmittel vorge
sehen ist, das durch eine Kühlmittelführung (88, 88 a)
im Werkzeug (W) in mindestens einen Druckraum (86, 86 a)
förderbar ist, und daß der Zentrierteil (77, 103) quer
zur Achse (43) des Adapters (20) verstellbar ist.
2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Zentrierteil (77, 103) auf einer Spindel (28, 28 a)
des Werkzeuges (W) unter dem Druck des Druckmediums
axial verschiebbar ist.
3. Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Zentrierteil (77, 103) mindestens einen An
schlag (65, 65 a) für das Werkstück (19) aufweist.
4. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Zentrierteil (77, 103) unter
Zwischenlage mindestens eines Wälz- oder Gleitlagers
(60, 61) auf der Spindel (28, 28 a) gelagert ist.
5. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß der Spannteil (72) mit einer Schräg
fläche (76) auf einer schräg verlaufenden Gegenfläche
(75) einer Spannhülse (59) liegt, die unter dem Mediums
druck gegenüber dem Spannteil (72) axial verschiebbar
ist.
6. Werkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die Spannhülse (59) im Zentrierteil (77) axial geführt
ist.
7. Werkzeug nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Spannhülse (59) unter dem Mediumsdruck zur
Verstellung des Spannteiles (72) gegen Federkraft ver
schiebbar ist.
8. Werkzeug nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß der Zentrierteil (77) über die
Spannhülse (59) und das Wälz- oder Gleitlager (60, 61)
auf der Spindel (28) gelagert ist.
9. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge
kennzeichnet, daß zur Begrenzung des Druckes im Druck
raum (86) ein Sicherheitsventil (87) vorgesehen ist.
10. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Zentrierteil (77) mindestens einen
Anschlag (67) zur Begrenzung des Verschiebeweges der
Spannhülse (59) aufweist.
11. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß auf dem Zentrierteil (77) ein
Schneidteilhalter (54) drehbar gelagert ist, der dreh
fest mit der Spindel (28) verbunden ist.
12. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß über den Umfang des Werkzeuges (W)
verteilt mehrere Spannteile (72) angeordnet sind.
13. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, daß die gegen den Mediumsdruck wirken
de Druckfeder (69) im Zentrierteil (77) untergebracht
ist.
14. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß der Spannteil (72 a) durch einen
unter dem Mediumsdruck radial elastisch verformbaren
Wandabschnitt des Zentrierteiles (103) gebildet ist.
15. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder 14,
dadurch gekennzeichnet, daß im Druckraum (86 a) ein
Übersetzungskolben (107) untergebracht ist, der
mit einem weiteren, kleineren Kolben (109) in einem
weiteren Druckraum (111) zusammenwirkt, in den vom Um
fang des Spannteiles (72 a) ausgehende Bohrungen (112)
für das Druckmedium münden.
16. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch
gekennzeichnet, daß die Spindel (28, 28 a) mit dem
Zentrierteil (77, 103) und dem Schneidteilhalter (54,
54 a) gegenüber dem Adapter (20, 20 a) quer zu ihrer
Achse (43, 43′) relativ gegeneinander verschiebbar sind.
17. Werkzeug nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen dem Adapter (20, 20 a) und der Spindel
(28, 28 a) wenigstens ein Ausgleichsfutter (32, 32 a)
liegt, mit dem der Adapter (20, 20 a) und die Spindel
(28, 28 a) drehfest verbunden sind.
18. Werkzeug nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet,
daß das Ausgleichsfutter (32, 32 a) wenigstens eine,
vorzugsweise zwei radial verlaufende und miteinander
fluchtende Führungen (47, 48), vorzugsweise Vertiefungen,
aufweist, die mit Führungsgliedern (49, 50), vorzugs
weise Rollen, des Adapters (20, 20 a) zusammenwirken.
19. Werkzeug nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Spindel (28, 28 a) wenigstens eine,
vorzugsweise zwei radial verlaufende und miteinander
fluchtende Führungen (44, 45), vorzugsweise Vertiefungen,
aufweist, die senkrecht zu den Führungen (47, 48) des
Ausgleichsfutters (32, 32 a) liegen und denen Führungs
glieder (39, 40), vorzugsweise Rollen, des Ausgleichs
futters (32, 32 a) zugeordnet sind.
20. Werkzeug nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kühlmittelzuführung (88, 88 a)
im Bereich des Ausgleichsfutters (32, 32 a) flexibel
ausgebildet ist, vorzugsweise durch ein Schlauchstück
(95) gebildet ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19853532539 DE3532539A1 (de) | 1985-09-12 | 1985-09-12 | Werkzeug fuer eine vorrichtung zur bearbeitung von werkstuecken, die wenigstens eine bohrung aufweisen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19853532539 DE3532539A1 (de) | 1985-09-12 | 1985-09-12 | Werkzeug fuer eine vorrichtung zur bearbeitung von werkstuecken, die wenigstens eine bohrung aufweisen |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3532539A1 true DE3532539A1 (de) | 1987-03-19 |
DE3532539C2 DE3532539C2 (de) | 1988-06-09 |
Family
ID=6280766
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19853532539 Granted DE3532539A1 (de) | 1985-09-12 | 1985-09-12 | Werkzeug fuer eine vorrichtung zur bearbeitung von werkstuecken, die wenigstens eine bohrung aufweisen |
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Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3532539A1 (de) |
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---|---|---|---|---|
US5307714A (en) * | 1989-09-09 | 1994-05-03 | Komet Praezisionswerkzenge Robert Breuning Gmbh | Device for holding and operating a facing head |
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- 1985-09-12 DE DE19853532539 patent/DE3532539A1/de active Granted
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EP1234626A3 (de) * | 2001-02-23 | 2003-11-05 | Saueressig Gmbh & Co. | Drehmaschine zur spanabhebenden Innenbearbeitung von hohlen Werkstücken |
US6705185B2 (en) | 2001-02-23 | 2004-03-16 | Saueressig Gmbh & Company | Lathe for interior cutting of hollow work pieces |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3532539C2 (de) | 1988-06-09 |
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