-
Werkzeug, insbesondere zum Einstechen von Ringnuten Die Erfindung
bezieht sich auf ein gegenüber dem Werkstück umlaufendes, insbesondere zum Einstechen
von Ringnuten in Bohrungen bestimmtes Werkzeug mit einem querverschiebbaren, durch
eine mehrzahnige Schrägzahnung eines der Axialbewegung der antreibenden Maschinenspindel
folgenden Gliedes steuerbaren, axial durch eine Stützeinrichtung festlegbaren Werkzeugträger.
Bei bekannten Werkzeugen dieser Art ist für die Querbeweglichkeit des Werkzeugträgers
eine besondere, in der Regel nachstellbare Gleitführung vorgesehen. Die Vorschubbewegung
wird dem radial zustellbaren Werkzeugträger .durch eine sich schräg erstreckende
Führung vermittelt, die die Längsbewegung der Spindel in eine Querbewegung umformt.
Die Vorschubbewegung erfolgt in der Regel gegen eine Federbelastung, die beim Zurückziehen
der Maschinenspindel den Werkzeugträger in die Ausgangslage zurückführt, bevor das
Werkzeug der Spindelbewegung folgt. Bei zur Herstellung von kegeligen Bohrungen
bestimmten Werkzeugen ist es auch bekannt, an Stelle einer Schrägführung in Form
einer in eine Schrägnut des einen Teiles fassenden Leiste des anderen Teiles eine
Mehrzahl von fallweise noch aufgegliederten Schrägzähnen zu verwenden. Auch bei
diesen Einrichtungen ist dem Werkzeugträger eine quer zur Längsachse der Spindel
gerichtete Gleitführung zugeordnet. Diese bekannten Werkzeuge genügen den praktischen
Anforderungen nicht zufriedenstellend. Die bei ihnen stets verwirklichte, bauliche
Trennung der Vorschubeinrichtung von der eigentlichen Führung erfordert bei der
Fertigung verhältnismäßig weite Lagerspiele, um Abweichungen in den Winkeln zwischen
der Werkzeuglängsachse, der Richtung der Werkzeugträgerführung und der Arbeitsrichtung
der
Vorschubmittel auszugleichen. Ferner kann insbesondere bei schlanken Werkzeugen
die den Werkzeugträger zur Längsachse der Maschinenspindel querführende Abstützung
nur kurz sein, so daß hohe Flächendrücke anfallen und der dadurch bedingte Verschleiß
schnell zu schädlichem Spiel führt.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Werkzeug der eingangs
umschriebenen Art zu schaffen, das sich wohlfeil herstellen läßt und auch bei hohen
Beanspruchungen dauerhaft zuverlässig arbeitet. Dies wird erfindungsgemäß im wesentlichen
dadurch erreicht, daß das der Axialbewegung der Maschinenspindel folgende Glied
als Hülse ausgebildet ist, die innenseitig eine Schrägzahnung aufweist, die mit
der Schrägzahnung des parallel zur Werkzeuglängsrichtung in der Hülse untergebrachten
Werkzeugträgers antreibend und führend im Eingriff steht. Bei dieser Ausführung
ist die bisher durchgängig vorhandene Trennung der Führung von der Vorschubeinrichtung
des Werkzeugträgers vermieden; denn beide Aufgaben werden durch die Schrägzahnung
übernommen. Daher kann die Fertigung ohne Schwierigkeiten mit gegenüber den vorbekannten
Ausführungen beacht-1ich geringerem Spiel erfolgen. Außerdem werden die Führungsdrücke
auf eine Mehrzahl von im Eingriff befindlichen Zähnen verteilt, so daß die spezifischen
Belastungen niedrig bleiben und Verschleißschäden weitgehend ausgeschlossen sind.
Daher lassen sich bei guter Spanleistung Arbeitsflächen mit hoher Oberflächengüte
und großen Genauigkeiten erzielen.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung trägt die Innenwandung
der Hülse zwei gegenüberliegende Zahnleisten, in die der am rückwärtigen Ende unter
Vermittlung eines die Verbindung mit der die Hülse längsverschiebbar umfassenden
Stützeinrichtung herstellenden Bolzens axial festgehaltene, querbewegliche Werkzeugträger
faßt. Damit wird eine Vielzahl von führenden und tragenden, zwanglänfig parallelen
Gleitflächen zur Verfügung gestellt, so daß die Lagerdrücke niedrig bleiben. Es
wäre allerdings auch möglich, eine der beiden Zahnleisten durch eine ebene Führungsfläche
zu ersetzen. Die Vorschubbewegung des Werkzeugträgers wird übrigens zweckmäßig durch
gegenüber dem Bolzen verstellbare Anschläge begrenzt, um die Arbeitstiefe auf das
jeweils erforderliche Maß festzulegen.
-
Es hat sich weiterhin als zweckdienlich erwiesen, den Werkzeugträger
nicht unmittelbar zur Aufnahme des Werkzeuges zu verwenden, sondern auswechselbare,
mit ihm fest verbindbare Werkzeughalter zu benutzen. Hiermit wird es möglich, das
Werkzeug unterschiedlichen Verwendungszwecken anzupassen. Dazu kann der Werkzeugträger
eine sich parallel zur Werkzeuglängsrichtung erstreckende, als Steilkonus ausgebildete
Aufnahme für einen Werkzeughalter aufweisen, dessen vorragender Kopf das Schneidwerkzeug
aufnimmt. Das Schaftende des Werkzeughalters kann dann einen Längsschlitz des den
Werkzeugträger axial abstützenden Bolzens durchsetzen. Eine ihm am oberen Ende des
Werkzeugträgers zugeordnete Spannmutter kann durch eine in der Hülse angeordnete
Aussparung zugänglich sein. Diese Anordnung läßt ein bequemes Auswechseln des Werkzeughalters
zu und gewährleistet dennoch eine sichere Einstellung der Einbaulage.
-
Außerdem empfiehlt es sich, die an dem Werkstück oder einem sonstigen,
nicht an der Vorschubbewegung teilnehmenden Anschlag zur Anlage kommende Stützfläche
der Stützeinrichtung gegenüber dem Werkzeugträger axial verstellbar zu machen. Damit
läßt sich der Arbeitsbereich des Werkzeuges den jeweiligen Forderungen anpassen.
Zu diesem Zweck kann das Auflager der Stützeinrichtung von der Stirnfläche einer
Buchse gebildet sein, die sich unter Vermittlung einer einschraubbaren Ringschraube
in verstellbarer Längslage an der Stirnfläche einer sie verschiebbar führenden Buchse
stützt, die mit dem den Werkzeugträger axial abstützenden Bolzen gekuppelt ist.
Diese bequem bedienbare, raumsparende Anordnung läßt es überdies zu, die vorzugsweise
in dem Bolzen angeordneten, zur Begrenzung der Arbeitstiefe bestimmten Anschlagschrauben
zwecks Einstellung freizulegen.
-
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in einem Ausführungsbeispiel
dargestellt. Es zeigt Fig. i eine teils geschnittene Seitenansicht des erfindungsgemäßen
Werkzeuges, Fig. z eine teils geschnittene, gegenüber der Fig. i um 9o° versetzte
Seitenansicht, Fig. 3 einen Schnitt III-III nach Fig. i, Fig. q. eine Ansicht des
Werkzeuges in kleinerem Maßstäbe.
-
Eine die wesentlichen Teile des Werkzeuges glockenförmig umgebende
Hülse 5 ist einstöckig mit einem üblichen Morsekegel 6 gefertigt, der z. B. in die
Arbeitsspindel einer Bohrmaschine eingesetzt werden kann. Der einen zylindrischen
Innenraum umschließende zylindrische Mantel der Hülse 5 weist einander gegenüberliegend
zwei sich längsachsparallel erstreckende Langlöcher 7 auf. Im Bereich eines Langloches
7 ist außerdem ein sich über einen Teil des Hülsenumfanges erstrekkender schlitzartiger
Durchbruch 8 vorgesehen. Der Morsekegel 6 ist mit einer zylindrischen, sich längsachsparallel
erstreckenden Bohrung 9 versehen, in die eine aus Tellerfedern io geschichtete Federsäule
untergebracht ist. Die Federsäule stützt sich am oberen Ende gegen den Boden der
Bohrung 9 ab und liegt unterseitig gegen die obere Stirnfläche einer Buchse i i
an, die mit ihrer unteren Stirnfläche auf einer seitenverschiebbaren Platte 12 aufliegt.
Die Platte 12 ist in eine stirnseitige Ausnehmung einer Lochmutter 13 eingelegt,
die mit einem Ansatz 14 in eine Zentrierausnehmung des i Werkzeugträgers 15 eingreift.
-
Der Werkzeugträger 15 hat, wie insbesondere die Fig.3 zeigt, einen
im wesentlichen sechseckigen Querschnitt und ist an zwei einander gegenüberliegenden
Flächen mit unter q.5° schrägverlaufen- i den Zahnungen 16 versehen, die zueinander
parallel
gerichtet sind. Der untere Teil des Werkzeugträgers 15
ist mit einem Innensteilkonus 17 versehen, an den sich eine zylindrische Bohrung
18 anschließt. In der Bohrung 17, 18 ist ein Werkzeughalter ig untergebracht, dessen
zylindrischer Schaft am Ende mit einem Gewinde 2o versehen ist, das mit der Lochmutter
13, 14 zusammenwirkt. Der Werkzeughalter ig trägt kopfseitig eine Aufnahme für einen
einstellbaren Schneidstahl 21.
-
Der Werkzeugträger 15 weist weiterhin eine Querbohrung 22 auf, in
der längsverschiebbar ein Bolzen 23 aufgenommen ist. Dieser ist in seinem mittleren
Teil mit einem zum Durchtritt des zylindrischen Schaftes des Werkzeughalters ig
dienenden Langloch 24 ausgerüstet. In sich von beiden Enden her in dem Bolzen 23
achsparallel erstreckende Gewinde sind als Anschläge dienende Gewindestifte 25 eingeschraubt,
die vorzugsweise mit Innenangriffsflächen 26 für ein Stehwerkzeug versehen sind.
-
Die Enden des Bolzens 23 durchgreifen die Langlöcher 7 und liegen
fest in einer Ouerbohrung einer auf der Hülse 5 verschiebbaren Buchse 27. Auf dieser
ist eine Buchse 28 verschieblich aufgenommen, die über einen Teil ihrer Länge mit
einem Innengewinde 2g versehen ist. In diesem ist eine Ringschraube 3o aufgenommen,
die mit Hilfe eines in an ihrer Stirnseite vorgesehene Schlitze eingreifenden Schlüssels
betätigt werden kann. In die Bohrung der Ringschraube 30 ist eine Ringnut
31 eingearbeitet, in der ein Federring 32 untergebracht ist, der mit Vorspannung
gegen die äußere Mantelfläche der Hülse 5 anliegt und die Bewegung der Buchsenanordnung
bremst. Die Buchse 28 weist weiterhin noch zwei einander gegenüberliegende, sich
längsachsparallel erstreckende Nuten 33 mit etwa halbkreisförmigem Querschnitt auf.
Diesen sind Kugeln 3.4 zugeordnet, die in Aussparungen der Buchse 27 fest aufgenommen
sind. In einer Ringnut der Buchse 28 ist außerdem ein Federring 35 untergebracht,
der die Führungskanäle 33 einseitig abschließt und die Verschiebung zwischen den
Buchsen 27 und 28 begrenzt.
-
Die Zahnungen 16 des Werkzeugträgers 15 stehen im Eingriff mit Zahnungen
von Leisten 36, deren äußere Form der Krümmung der zylindrischen Innenwandung der
Hülse 5 entspricht und die in dieser mit Hilfe von Spannstiften 37 befestigt sind.
In dem Werkzeugträger i5 sind schließlich noch Durchbrüche 38 vorgesehen, die zum
Durchtritt von Werkzeugen dienen, die gebraucht werden, um zwecks Ausbaues die die
Leisten 36 festlegenden Stifte 37 auszuschlagen. Schließlich weist der Werkzeugträger
im Bereich seines zur Aufnahme des Werkzeughalters ig dienenden Steilkegels 17 noch
Nüten 39 auf, in die am Werkzeughalter ig befestigte, als Mitnehrner dienende
Kugeln q.o eingreifen.
-
Bei der Einrichtung für die Durchführung eines vorgegebenen Arbeitsganges
wird in den Werk-@eugträger 15 ein Werkzeughalter ig eingesetzt, iessen Abmessungen
und Form dem durchzuführenden Arbeitsgang angepaßt sind. Der eingesetzte Werkzeughalter
ig wird durch Anziehen der Mutter 13 mittels eines den Schlitz 8 durchgreifenden
Dornes in einer Stellung festgelegt, in der die fest mit ihm verbundenen Kugeln
40 in die Schlitze 39 des Werkzeugträgers 15 eingreifen und eine Drehsicherung bilden.
Durch Einstellung der Ringschraube 30 wird nun die Ebene, in der das in dem
Werkzeughalter 1g sitzende Werkzeug 21 arbeiten soll, festgelegt. Hierbei ist der
Abstand zwischen der der vorderen Stirnfläche der Buchse 28 als Gegenlager dienenden
Fläche des Werkstückes oder eines Stützringes oder sonstigen Stützlagers von der
zu bearbeitenden Fläche von Bedeutung. Dann wird durch Verstellung der Schrauben
25 der Arbeitsbereich des Werkzeuges, beim Einstechen von Nuten z. B. deren Tiefe,
festgelegt.
-
Wird nun das Werkzeug durch Verschieben der es tragenden Maschinenspindel
vorgebracht, so legt sich die Stirnfläche der Buchse 28 gegen die ihr zugeordnete
Stützfläche und hält jede weitere Axialbewegung des mit der Buchse 28 über die Ringschraube
3o, die Buchse 27 und den Bolzen 23 gekuppelten Werkzeugträgers auf. Bei der weiteren
Vorschubbewegung der Maschinenspindel, die auf die Hülse 15 übertragen wird, verschieben
sich die mit dieser fest verbundenen Zahnleisten 36 gegenüber dem Werkzeugträger
15. Über die schräggerichtete Zahnung 16 wird dabei der Werkzeugträger 15 seitlich
verschoben, wobei er durch die Zahnungen selbst geführt wird und unter Einhaltung
seiner Längslage auf dem Bolzen 23 gleitet. Damit kommt das in dem Werkzeugträger
sitzende Werkzeug zum Schneiden. Die Vorschubbewegung wird durch den Anschlag des
zylindrischen Schaftes des Werkzeughalters ig gegen eine Schraube 25 begrenzt, wobei
der Anschlag die Erreichung der eingestellten Bearbeitungstiefe kennzeichnet.
-
Mit der Verschiebung zwischen der Hülse 5 und dem Werkzeugträger 15
wurde auch die aus den Federn io gebildete Federsäule gespannt. Beim Zurückführen
der Maschinenspindel drückt die Federsäule zuerst den Werkzeugträger 15 in die Ausgangslage
zurück, bevor das Werkzeug der Rückbewegung der Maschinenspindel folgt. Da auch
hierbei kein Spiel auftreten kann, ist gewährleistet, daß das Werkzeug tatsächlich
in die Ausgangslage zurückkehrt, so daß weder das Werkstück noch das Werkzeug beim
Herausfahren beschädigt werden können.
-
Der spielfreie Zusammenbau der zur Führung und zum Antrieb der Vorschubbewegung
dienenden Teile erfolgt in einfacher Weise dadurch, daß die Verzahnungen des Werkzeugträgers
und der Leisten miteinander fest in Eingriff gebracht werden und das Ganze durch
Schleifen od. dgl. auf ein mit dem Innendurchmesser der Hülse 5 übereinstimmendes
Maß gebracht wird. So vorbereitet, können die Führungsteile in die Hülse eingeschoben
und mit dieser durch Verstiften verbunden werden.
-
Wie bereits erwähnt, ist die dargestellte Ausführung nur eine beispielsweise
Verwirklichung der Erfindung, und diese ist nicht darauf beschränkt. Es sind vielmehr
noch mancherlei andere
Ausführungen und Anwendungen möglich. Ebenso
wie zum Einstechen von Ringnuten .in Bohrungen kann das erfindungsgemäße Werkzeug
auch zur Fertigung von Ringnuten an Bolzen dienen. Weiterhin ist es möglich, die
Seitenflächen von Bunden oder sonstigen Absätzen zu planen bzw. bei kleineren Durchmessern
ganze Flächen plan zu bearbeiten. Bei der Verwendung von Profilstählen können überdies
auch auf dem Umfang profilierte Arbeitsflächen erzeugt werden. Durch die Anwendung
unterschiedlicher Werkzeughalter ist dabei in jedem Fall eine weitgehende Anpassung
an die jeweils zu bearbeitenden Durchmesser möglich.
-
In bezug auf die bauliche Gestaltung des erfindungsgemäßen Werkzeuges
können mannigfaltige Abwandlungen getroffen werden. Wie schon erläutert wurde, kann
unter Umständen die Anwendung nur einer Zahnleiste 36 ausreichend sein. Ebenso kann
die Stützeinrichtung auch in von der Darstellung abweichender Art gestaltet werden.
So könnte die Ringmutter 30 auch am entgegengesetzten Ende des in diesem
Fall mit Außengewinde versehenen Ringes 27 verstellbar angeordnet sein. Die Buchse
28 könnte dann durch die sie stützende Ringmutter 30 von außen her eingestellt
werden. Es kann weiterhin ein besonderes Drucklager, vorzugsweise in Form eines
Wälzlagers, vorgesehen werden, um die Reibung der Stützfläche an dem Werkstück oder
einem diesem gleichwertigen Teil zu vermindern. Weiterhin könnte auch auf die Verstellbarkeit
der Stützeinrichtung verzichtet werden. Ebenso könnten gegebenenfalls die Anschläge
bildenden Schrauben 25 entfallen.
-
Das Werkzeug kann überdies mit Abdeck- und Schutzeinrichtungen ges
en das Eindringenvon S taub, Spänen usw. versehen werden und gegebenenfalls auch
insbesondere in der Hülse Durchbrüche aufweisen, welche das Einleiten eines zur
Entfernung von Verunreinigungen dienenden Druckluftstromes ermöglichen.