DE2541123C3 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein an einer Maschinenspindel befestigbares Bohrwerkzeug oder dgl. mit einem Schaft und einem Werkzeugkopf, welcher je nach Bedarf direkt oder mittels eines Zwischenstücks mit dem Schaft verschraubbar ist, wobei der gegenseitige gleichachsige Sitz der Teile durch zentrische Bohrungen und in diese eingreifende Zentrierzapfen gewährleistet ist, weiterhin mit je wenigstens einem zwischen dem Schaft und dem Zwischenstück sowie dem Zwischenstück und dem Werkzeugkopf angeordneten formschlüssigen Mitnehmer zur Übertragung des Drehmoments.

Die Werkzeugaufnahmen an Bohrwerkzeugen und Bearbeitungszentren sind sehr unterschiedlich ausgebildet. Neben einer Anzahl von genormten zylindrischen oder kegelischen Ausführungen (z. B. ISO-Steilkegel) existieren Spezialausführungen, deren Konstruktionen durch die verschiedenartigen Verbindungen mit der Maschinenspindel und die noch nicht einheitliche Formgebung der Nuten der Werkzeugaufnehmen bzw. der Greifer für den automatischen Werkzeugwechsel zu erklären sind. Dadurch sind die Bohrwerkzeuge meistens an einen bestimmten Maschinentyp gebunden, was bei der Verwendung von einteiligen Bohrwerkzeugen zu hohen Investierungskosten führt Aus wirtschaftlichen Gründen ist es deshalb vorteilhaft, den Schaft und den Werkzeugkopf als Einzelteile auszuführen und diese durch ein möglichst einfaches System miteinander zu verbinden. Dabei ist es möglich, zwischen Schaft und

is Werkzeugkopf mindestens ein Zwischenstück als Verlängerung oder Reduktion anzubringen.

Solche mehrteiligen Bohrwerkzeuge sind an sich bekannt Im allgemeinen werden die gegenseitigen Verbindungen durch zentrische Bohrungen und in diese eingreifende Zentrierzapfen herbeigeführt

Bei dem aus US-PS 38 22 960 bekannten Bohrwerkzeug mit den wesentlichen eingangs genannten gattungsgemäßen Merkmalen sind das Zwischenstück sowie der Werkzeugkopf anschließend an ihre Zentrierzapfen mit je einem Gewindezapfen versehen, weiche in de.i Schaft bzw. in das Zwischenstück eingeschraubt werden. Diese Ausführung hat verschiedene Nachteile. Bei neuzeitlichen Maschinen ist zum. Abheben der Schneide nach dem Ausbohren auf Toleranz ein poritionierter Spindelstop vorgesehen. Zu diesem Zweck muß die Schneidenspitze des Werkzeugkopfes in bezug auf die Mitnehmernute des Schaftes stets eine bestimmte Winkelposition einnehmen. Diese Forderung ist bei gegenseitiger Verschraubung der Teile mittels der erwähnten angeformten Gewindezapfen aus ohne weiteres ersichtlichen Gründen nicht erfüllbar. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß das Drehmoment vom Gewinde aufgenommen wird. Das führt bei großem Materialabtrag des Werkzeugkopfes zu einer gegenseitigen Verklemmung der Einzelteile. Zum Lösen derselben sind nicht nur eine spezielle Einspannvorrichtung, sondern auch lange Spezial-Gabelschlüssel erforderlich. Eingeschraubte Einzelteile bzw. Bohrwerkzeuge erlauben überdies nur einen beschränkt belastbaren Linkslauf der Maschinenspindel, der z. B. zum Gewindeschneiden und Plandrehen benötigt wird. Im weiteren besteht die Gefahr, daß sich schwere Bohrwerkzeuge bei hohen Drehzahlen der Maschinenspindel durch den heute allgemein üblichen äußerst raschen Spindelstop selbsttätig ausschrauben.

Es ist auch zu beachten, daß beim wiederholten Auswechseln der Zwischenstücke bzw. des Werkzeugkopfes ein unvermeidbarer Abrieb an den gegenseitigen Anlageflächen auftritt. Beschädigte Anlageflächen können bei hohen Tourenzahlen zu unerwünschten Vibrationen führen.

Bei einem ebenfalls aus der Zeichnung Nr. 2-753/ 83/001 der Firma Hermann BILZ bekannten dreiteiligen Bohrwerkzeug mit einem ISO-Steilkegel versehenen Schaft ist lediglich die Verbindung zwischen dem Schaft und dem Zwischenstück mittels einer zentrischen Verschraubung gelöst, wobei die Drehmitnahme formschlüssig durch einen Spannstift erfolgt. Sie besitzt eine von der Konusseite in den Schaft eingeführte Kopfschraube, wobei der Schraubenkopf sich auf einer Auflagefläche des Schaftes abstützt. Da einerseits die Anzugsgewinde solcher Schäfte für die Verbindung mit der Maschinenspindel normalisiert sind und demgemäß

einen gegebenen Kerndurchmesser aufweisen und andererseits die Kopfschraube für die Verbindung mit dem Zwischenstück oder Werkzeugkopf aus Gründen der geforderten Stabilität des zusammengesetzten Bohrwerkzeuges einen möglichst großen Durchmesser aufweisen soll, ist es bei kleinen Schäften (z. B. ISO-40) nicht möglich, die Kopfschraube von der Konusseite einzuführen. Außerdem ist diese Art der Schraubenplazierung für die Verbindung zwischen Werkzeugkopf und Zwischenstück aus dimensionellen Gründen ausgeschlossen, da der Kopf der Schraube nicht durch die Gewindebohrung des Zwischenstücks eingeführt werden kann.

Bei einer anderen aus CH-PS 5 37 770 bekannten Ausführung werden die Einzelteile des Bohrwerkzeuges durch radial zur Drehachse wirkende Anzugschrauben miteinander verbunden. Diese sind in einer Gewindebohrung des Schaftes bzw. des Zwischenstücks gelagert, und greifen mit konisch ausgebildeten Endbereichen in radial ausgerichtete ebenfalls konisch a»sgebildeten Bohrungen des Zentrierzapfens des Zwischenstücks bzw. des Werkzeugkopfes ein, wobei die durch den Konus bewirkte axiale Kraftkomponente die Einzelteile festgeklemmt werden. Der konischen Anzugsschraube sind drei Funktionen zugeordnet: die Positionierung der zu verbindenden Einzelteile gegeneinander, die Klemmung derselben miteinander sowie die Übertragung des Drehmoments. Diese Ausführung hat den Nachteil, daß die axial wirkende Kraftkomponente nicht durch das Zentrum des Bohrwerkzeuges verläuft, sondern exzentrisch verlagert ist Zudem wird bei großen Drehmomenten der Anpreßdruck auf die aus Gründen der Kraftübertragung schlank ausgeführte konische Partie der Anzugsschraube so groß, daß das Lösen derselben vielfach Schwierigkeiten bereitet.

Vorliegende Erfindung geht von dem zuerst erwähnten vorbekannten Bohrwerkzeug aus, bei dem alle drei Teile durch zentrisch angeordnete Schraubverbindungen miteinander verbunden werden und hat die Aufgabe, eine starre, abnutzungsfreie sowie leicht lösbare gegenseitige Verbindung zwischen Schaft und Werkzeugkopf bzw. zwischen Schaft, Zwischenstück und Werkzeugkopf zu schaffen. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubverbindungen zwischen Schaft, Zwischenstück und Werkzeugkopf aus je einer zentrisch angeordneten und in eine Gewindebohrung des Zentrierzapfens eingreifenden Kopfschraube bestehen, deren zylindrisch ausgebildeter Kopf an einem Stellring in axialer Richtung abgestützt ist.

Durch die Abstützung des Schraubenkopfes an einem Stellring wird es möglich, die Schraube von der Stirnseite her in den Schaft des Bohrwerkzeuges einzuführen, wodurch sich auch in einen kleinen Schaft (z. B. ISO-40) eine Kopfschraube mit möglichst großem Gewindedurchmesser plazieren läßt. Um den Werkzeugkopf wahlweise mit einem Zwischenstück oder direkt mit dem Schaft zu verbinden, weisen im gegebenen Fall die Kopfschrauben des Schaftes sowie des Zwischenstücks den gleichen Gewindedurchmesser auf. Es ist demzufolge nicht möglich, die Kopfschraube des Zwischenstücks von der Seite seines Zentrierzapfens einzuführen. Die Anordnung eines Stellringes, der durch radial angebrachte Stellmittel mit dem Zwischenstück blockiert wird, hat verschiedene Vorteile. Durch die Möglichkeit, die Kopfschrauben im Gewindedurchmesser möglichst kräftig dimensionieren zu können, wird eine starre Verbindung /wischen den Einzelteilen erzielt, wobei ein selbsttätiges. Lösen der Kopfschraube dank seiner großen Auflagefläche nicht zu befürchten ist Da die Gewindebohrungen der Zentrierzapfen aus fabrikationstechnischen Gründen selten genau zentrisch zu deren Außendurchmessern sind, erlaubt das radiale Spiel zwischen dem Schaftdurchmesser der Kopfschraube und der Bohrung des Stellringes ein müheloses Einschrauben der Kopfschraube. Bei größeren Schäften und längeren Zwischenstücken kann die Aussparung für den Kopf der Schraube verlängert werden. In diesem Fall ist die Kopfschraube axial verschiebbar, wodurch die Einführung der Zentrierzapfen in die Zentrierbohrungen des Schaftes bzw. des Zwischenstücks erleichtert wird. Die Betätigung der Kopfschraube im Zwischenstück erfolgt durch einen Schlüssel, der durch die Gewindebohrung des Zwischenstücks herangeführt wird.

Aus dimensionellen Gründen ist es in diesem Fall notwendig, daß die Ausnehmung im Kopf der Schraube des Zwischenstücks zum Eingreifen des Schlüssels gegenüber den genormten, vom Gewindedurchmesser abhängigen Ausführungen kleiner ist und/oder eine andere geometrische Form aufweist Die Übertragung des Drehmoments vom Schaft auf das Zwischenstück bzw. auf den Werkzeugkopf erfolgt in bekannter Weise durch Mitnehmerbolzen. Dieselben gestalten auch den belastbaren Linkslauf der Maschinenspindel beim Gewindeschneiden oder Plandrehen sowie einen raschen Spindelstop ohne daß die eingesetzten schweren Werkzeuge selbsttätig ausgeschraubt werden. Eine weitere Funktion der Mitnehmerbolzen ist die Orientierung der Schneidenspitze in bezug auf die Mitnehmernute des Schaftes. Besonders nach der Fertigbearbeitung von Bohrungen ist es wichtig, daß beim Spindelstop die Schneidenspitze des Bohrwerkzeuges in einer maschinenseitig festgelegten Lage fixiert ist. Vor dem Zurückziehen des Bohrwerkzeuges wird dasselbe bzw. dessen Schneidenspitze von der Bohrung radial abgehoben um deren Oberfläche nicht durch Riefen zu beschädigen. Das vorstehend beschriebene Bohrwerkzeug hat zusätzlich den Vorteil einer kostengünstigen Fabrikation der Einzelteile und gestattet eine einfache Montage und Demontage des Stellringes sowie der Kopfschraube. In den Zeichnungen sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 eine aus Schaft mit Steilkonus, Zwischenstück und Werkzeugkopf bestehenden Anordnung, bei der das Zwischenstück als Reduzierstück ausgebildet ist, und

Fig. 2 eine aus Schaft und Innen-Steilkonus, Zwischenstück und Werkzeugkopf bestehenden Anordnung, bei der das Zwischenstück als Verlängerung wirkt. Das Bohrwerkzeug nach F i g. 1 ist mit einem Aufbohrstahl 4 bestückt. Der mit einem Steilkonus versehene Schaft 1 besitzt eine Zentrierbohrung la, in welcher der Zentrierzapfen 2a des Zwischenstücks 2 lagert. Dasselbe weist eine durchgehende Gewindebohrung 2b auf, welche in die Zentrierbohrung 2c mündet. Im weiteren ist im Schaft 1 ein in ein Gewinde 16 eingeschraubter Stellring 5 vorgesehen. Durch die Schraube 6, die in die Gewindebohrung 26 eingreift, und deren Kopf sich auf dem Stellring 5 abstützt, wird der Schaft 1 mit dem Zwischenstück 2 verbunden. Diese Anordnung, bei welcher die Schraube 6 von der Frontseite eingeführt wird, hat den Vorteil, daß auch im Durchmesser relativ große Schrauben verwendet werden können, deren Einsatz von der Konusseite her (d. h. von der Rückseite des Schaftes 1) aus dimensionel-

len Gründen nicht möglich ist. In der Zentrierbohrung 2c des Zwischenstückes 2 lagert der Zentrierzapfen 3a des Werkzeugkopfes 3. In der gleichen Bohrung befindet sich auch der Stellring 7. Ziu seiner Befestigung weist derselbe eine Ausnehmung auf, beispielsweise in Form einer halbkreisförmigen Nut 7a. In diese greifen Kugeln 8 ein, die durch Stiftschrauben 9 fixiert werden. Durch die Schraube 10, die in die Gewindebohrung 3b des Werkzeugkopfes 3 eingreift, und deren Kopf sich auf dem Stellring 7 abstützt, wird das Zwischenstück 2 mit dem Werkzeugkopf 3 verbunden. Der Schlüssel zur Betätigung der Schraube 10 wird durch die Gewindebohrung 2b an den Schraubenkopf herangeführt Die Ausnehmung im Kopf der Schraube 10 zum Eingreifen des Schlüssels ist im vorliegenden Fall gegenüber den genormten, vom Gewindedurchinesser abhängigen Ausführungen kleiner und/oder kann eine andere geometrische Form aufweisen.

Da die Gewinde der Schrauben 6, 10 den gleichen Durchmesser aufweisen, kann der Schaft 1 wahlweise mit dem Zwischenstück 2 oder direkt mit dem Werkzeugkopf 3 verbunden werden. Die Übertragung des Drehmoments vom Schaft 1 auf das Zwischenstück 2 erfolgt durch den Mitnehmerbolzen 11, der in die Bohrung 2d eingreift Für den Fall, daß für die Übertragung von großen Drehmomenten zwei Mitnehmerbolzen U erforderlich sind, ist im Schaft 1 eine zweite Bohrung Ic vorgesehen. In diesem Fall wäre im Zwischenstück 2 ein zusätzlicher Mitnehmerbolzen anzuordnen (siehe auch F i g. 2). Für die Übertragung des Drehmoments vom Zwischenstück 2 auf den Werkzeugkopf 3 ist im Zwischenstück 2 ein abgesetzter Mitnehmerstift 12 eingesetzt der mit seinem Endbereich in die Aussparung 3c des Werkzeugkopfes 3 eingreift.

Auch das Bohrwerkzeug nach F i g. 2 ist mit einem Drehstahl 17 bestückt der zum Ausdrehen von Bohrungen dient Der mit einem Innen-Steilkonus versehene Schaft 14 besitzt eine Zentrierbohrung 14a, in welcher der Zentrierzapfen 15a des Zwischenstücks 15 lagert, sowie eine dazu konzentrische Bohrung 14Λ zur Aufnahme der Verbindungshülse 18 die hier als Stellring dient. Diese weist in ihrem oberen Bereich zwei zur Drehachse des Bohrwerkzeuges parallele Mitnehmerflächen 18a auf und ist durch Gewindestifte 21 befestigt, die gleichzeitig zur Übertragung des Drehmoments von der Maschinenspindel über die Mitnehmerflächen 18a auf den Schaft 14 dienen. Die Verbindungshülse 18 ist mit dem Zugbolzen 19 durch ein Gewinde 186 verbunden, wobei der Gewindestift 20 als Sicherung ίο gegen ein selbsttätiges Ausschrauben des Zugbolzens 19 dient.

Der untere verengte Bereich der Verbindungshülse 18 dient zur axialen Abstützung des Kopfes der Schraube 22, welche in die durchgehende Gewindebohrung 156 des Zwischenstücks 15 eingreift Dasselbe ist mit dem Schaft 14 verbunden. In der Zentrierbohrung 15c des Zwischenstücks i5 iagert der Zentrierzapfen 16a des Werkzeugkopfes 16. In der gleichen Bohrung befindet sich auch der Stellring 23, der durch Stiftschrauben 24 befestigt ist Durch die Schraube 25, die in die Gewindebohrung 16£>des Werkzeugkopfes 16 eingreift, und deren Kopf sich auf dem Stellring 23 abstützt, ist das Zwischenstück 15 mit dem Werkzeugkopf 16 verbunden. Der Schlüssel zur Betätigung der Schraube 25 wird durch die Gewindebohrung 15b an den Schraubenkopf herangeführt. Die Ausnehmung im Kopf der Schraube 25 zum Eingreifen des Schlüssels ist im vorliegenden Fall gegenüber den genormten, vom Gewindedurchmesser abhängigen Ausführungen kleiner und/oder kann eine andere geometrische Form aufweisen. Da die Gewinde der Schrauben 22, 25 den gleichen Durchmesser haben, kann der Schaft 14 wahlweise mit einem bzw. mehreren Zwischenstücken 15 oder direkt mit dem Werkzeugkopf 16 verbunden werden. Die Übertragung des Drehmoments vom Schaft 14 auf das Zwischenstück 15 erfolgt durch die Mitnehmerbolzen 26, 27. Für die Übertragung des Drehmoments vom Zwischenstück 15 auf den Werkzeugkopf 16 dient der Mitnehmerbolzen 28. Die Bohrung 15c/ist für einen evt. notwendigen zusätzlichen Mitnehmerbolzen vorgesehen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. An einer Maschinenspindel befestigbares Bohrwerkzeug oder dgL mit einem Schaft und einem Werkzeugkopf, welcher je nach Bedarf direkt oder mittels eines Zwischenstücks mit dem Schaft verschraubbar ist, wobei der gegenseitige gleichachsige Sitz der Teile durch zentrische Bohrungen und in diese eingreifende Zentrierzapfen gewährleistet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubverbundungen zwischen Schaft (1; 14), Zwischenstück (2; 15) und Werkzeugkopf (3; 16) aus je einer zentrisch angeordneten und in eine Gewindebohrung (26, 36; 156,166; des Zentrierzapfens (2a, 3a; 15a, 16a,J eingreifenden Kopfschraube (6, 10; 22,25) bestehen, deren zylindrisch ausgebildeter Kopf an einem Stellring (5, 7; 18, 23) in axialer Richtung abgestützt ist, und daß je wenigstens ein zwischen dem Schaft und dem Zwischenstück sowie dem Zwischenstück und dem Werkzeugkopf angeordneten formschlüssigen Mitnehmer zur Obertragung des Drehmoments vorgesehen ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindebohrung (26; 156J im Zwischenstück (2; 15) als durchgehende Verlängerung der zentrischen Bohrung (2c, 15c) ausgebildet ist

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zentrisch im Schaft (14) als Stellring eine Verbindungshülse (18) vorgesehen und durch Gewindestifte (21) befestigt ist, welche in ihrem oberen Bereich mit Mitnehmerflächen (18a; versehen ist und daß ein unterer, verengter Bereich der Verbindungshülse (18) zur axialen Abstützung des Kopfes der Schraube (22) dient.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellringe (5,7; 23) mittels Gewinde (16Jl Kugeln (8), Gewindestiften (24) oder dgl. jeweils im Schaft (1) bzw. Zwischenstück (2; 15) festgelegt sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindebohrungen (26, 36; 156. 166J in den Zentrierzapfen (2a, 3a; 15a, \Sa) den gleichen Durchmesser aufweisen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen im Kopf der Schrauben (10; 22, 25) zum Eingreifen der Schlüssel gegenüber den genormten, vom Gewindedurchmesser abhängigen Ausführungen kleiner sind und/oder eine andere geometrische Form aufweisen.