FINISHING TOOL FOR PRECISION BORES

Abstract: When finishing tools are inserted into the spindle of a machine tool by means of an automatically actuated gripper device, as is normal in so-called flexible production, there is the risk, as a result of production tolerances or even the accumulation of dirt, that the tool will not be put into the intended position exactly in alignment with the bore to be machined and will perform a wobbling movement which makes finish machining impossible. In order to prevent this, the shank part (2) of the tool is designed according to the invention in such a way that, despite sufficient torsional rigidity, it has a certain bending elasticity which ensures that the axis of the head part (1) swings into the axis of the bore to be machined under the effect of the deflecting force acting on the cutting edge (2). <IMAGE>

Description: Beschreibung Die Erfindung betrifft ein einen genormten Aufnahmekonus aufweisendes Feinbearbeitungswerkzeug für Pra#zisionsbohrungen, das bei der Bearbeitung eines Werkstücks mittels einer automatisch betätigten Greifereinrichtung in die Spindel einer Werkzeugmaschine eingesetzt und rasch gegen ein anderes Feinbearbeitungswerkzeug wieder ausgewechselt werden kann. Hierbei konnte beobachtet werden, dass infolge von Fertigungstoleranzen für den Aufnahmekegel der Maschinenspindel und den kegelförmigen Ansatz des Werkzeugschaftes die Werkzeuge beim automatischen Wechsel nicht in eine absolut exakte Position gebracht werden und diese eine Taumelbewegung mit einem Taumelschlag ausführen, der eine Grö ssenordnung von 0,01 bis 0,02 mm aufweisen kann. Verstärkt wird dieser Taumelschlag auch dadurch, dass infolge der Zuführung des Kühlmittels durch die Spindel eine Verschmutzung der gegeneinander anliegenden Kegelflächen auftreten kann. Bereits sehr kleine, im Kühlmittel mitschwimmende Partikel, die sich im Bereich der Kegelflächen an diesen absetzen, bewirken eine merkliche Verstärkung der Taumelbewegung. Bei Reibwerkzeugen werden zum Ausgleich dieser Taumel fehler und audh anderer Positionsfehler, die zwischen Vor- und Fertigbearbeitung auftreten können, z.B: Pendelhalter eingesetzt, in welchen die Reibahlen aufgenommen werden, wodurch Verbesserungen der Bearbeitungstoleranz erreicht werden können. Allerdings ist die Einsetzmöglichkeit von Pendelhaltern für in sogenannten Bearbeitungszentren eingesetzten Reibahlen begrenzt, da bei einer Drehzahl von über 1000 U/min infolge der auftretenden hohen Fliehkräfte ein Achsenausgleich nicht mehr stattfindet. Nachteilig wirkt sich bei Reibahlen auch aus, dass die Schnittiefe begrenzt ist und eine Veränderung der Lage der Bohrungsachse durch Reiben nicht möglich ist. Die Reibahle kann die durch die vorgearbeitete Bohrung vorgegebene Position nicht verändern. Besonders nachteilig sind die Auswirkungen eines Taumelschlags bei Reibahlen für mehrstufige Bohrungen. Aus diesen Gründen werden bei der modernen Bearbeitung von Bohrungen in sogenannten Bearbeitungszentren mehr und mehr Feinbohrwerkzeuge eingesetzt. Hierunter werden Werkzeuge verstanden, die aus einem Kopfteil mit eingesetzter, meist die Form eines Drehstahls aufweisender Schneide, einem Schaftteil und einem Aufnahmeteil bestehen, der den oben erwähnten Steilkegel aufweist. Bei der Bearbeitung von Bohrungen mittels dieser Feinbohrwerkzeuge werden die an der Schneide infolge der Zerspanung auftretenden Schnittkräfte, also die senkrecht zur Schneide wirkende Hauptkraft und die in Richtung senkrecht zur Mittelachse wirkende Abdrängkraft durch den Schaft aufgenommen und zum Aufnahmeteil in die Maschinenspindel geleitet. Bei höherer Zerspanungsleistung treten hierbei grössere Schnittkräfte auf, so dass auf den Schaft grössere Torsionsund Biegekräfte wirken. Es ist daher das Bestreben, den Schaft möglichst torsions- und biegesteif auszubilden, was durch entsprechende Querschnittsbemessung und auch scho durch Verwendung von Hartmetall bewirkt wurde. Hierbei soll ein Durchbiegen des Schaftteils unter dem Einfluss der Schnittkraft soweit wie möglich vermieden werden. Das von dem Feinbohrwerkzeug erzeugte Bohrungsmass ergibt sich als Kreis um die effektive Drehachse des Werkzeugs. Diese effektive Drehachse ergibt sich aus deren theoretischer Lage in Verlängerung der Werkzeugachse unter Berück- sichtigung der Abweichungen, die sich durch die eine Biegung des Schaftteils bewirkende Abdrängkraft und durch infolge Fertigungstoleranzen des Steilkegels verursachte Fehler in der Aufnahme ergeben. Während die Abweichung infolge der auftretenden Abdrängkraft bestimmten Gesetzmässigkeiten unterliegt und somit berechenbar ist und bei der Einstellung des Schneidendurchmessers berücksichtigt werden kann, sind die Fehler, die von der Aufnahme herrühren, zufälliger Art und können daher bei der Einstellung des Schneidendurchmessers nicht berücksichtigt werden. Diese Fehler sind von einer Grössenordnung, die eine Feinbearbeitung von Präzisionsbohrungen mittels automatisch gewechselter Werkzeuge nicht gewährleisten kann. So führt eine Auslenkung bzw. Abweichung der Achse von z.B. 0,01 mm zu einer Durchmesservergrösserung um den doppelten Betrag, also um 0,02 mm. Da bei einer Bohrung mit einem Durchmesser von 20 mm in der Feinbearbeitungstoleranz H? die Toleranz nur 21 um beträgt, würde diese Toleranz allein durch die Abweichung der Achse infolge der Aufnahmefehler aufgebraucht. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Feinbearbeitungswerkzeug für Präzisionsbohrungen zu schaffen, bei dem auch bei automatischer Auswechslung und entsprechend gestalteter Aufnahme in der Maschinenspindel mit Sicherheit mindestens die vorgenannte Art Feinbearbeitungstoleranz H7 erreicht wird. Das erfindungsgemässe Feinbearbeitungswerkzeug besteht ebenfalls aus einem Kopfteil, einem Schattteil und dem der Maschinenspindel entsprechend ausgebildeten Aufnahmeteil, das daher an die Gegebenheiten der verschiedenen Maschinen angepasst sein muss. Am Umfang des Kopfteils sind Führungsleisten angebracht, deren eine der Schneide diametral gegenüberliegt. Der radiale Abstand der Führungsleisten von der Achse des Kopfteils ist nur wenige pa kleiner als der radiale Abstand der Schneide. Der bstand der Schneide von der ihr diametral gegenüberliegenden Fuhrungs- leiste entspricht dem gewünschten Bohrungsmass. Der Anschnitt der der Schneide gegenüberliegenden Führungsleiste liegt nur um wenige 1/100 mm hinter dem Anschnitt der Schneide. Wird bei einem so ausgebildeten Werkzeug der Kopfteil infolge Taumelschlag ausgelenkt, so würde bei biegungssteifer Ausbildung des Schaftteils der Bohrungsdurchmesser infolge der einen grösseren Flugkreis beschreibenden Schneide vergrössert. Dieser Taumelschlag und die daraus resultierende Vergrösserung des Bohrungsdurchmessers wird gemäss der Erfindung dadurch vermieden, dass der Schaftteil entsprechend dem Kennzeichen des Anspruchs 1 ausgebildet ist. In diesem Fall wird das Werkzeug durch die Schnittkraft in Richtung auf die gegenüberliegende Führungsleiste ausgelenkt, bis diese an der Bohrungswand anliegt. Dadurch ist gesichert, dass die Bohrung tatsächlich exakt dem gevmnschten Bohrungsmass entspricht, das durch den Abstand der Schneide on der ihr gegenüberliegenden Führungsleiste festgelegt war. Vorteilhafte Ausbildungen des erfindungsgemässen Feinbearbeitungswerkzeuges ergeben sich aus den Unteransprüchen. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfin dungsgegenstandes in schematischer Weise dargestellt. Fig. 1 zeigt den ersten Kontakt der Hauptschneide der Messerplatte eines einen Taumelschlag aufweisenden Werkzeugs mit der Bohrungswandung eines vorgebohr ten Werkstücks, Fig. 2 zeigt das Kopfteil, nachdem es unter Einwirkung der Abdrängkraft in eine Lage gebracht wurde, in der die Achse des Kopfteils mit der Achse der Bohrung fluchtet. Das Feinbearbeitungswerkzeug besteht aus dem Kopfteil 1, dem Schaftteil 2 und dem kegelstumpfförmigen Aufnahmeteil 3, Das Kopfteil 1 weist in bekannter Weise zwei Führungsleisten 11,11' auf, von denen die eine, 11', im wesentlichen der Messerplatte 12 diametral entgegengesetzt angeordnet ist. Das Schaftteil 2 weist gegenüber dem Kopfteil 1 und dem Aufnahmeteil 3 Einschnürungen 21 auf, die bei ausreichender Torsionssteifigkeit eine Durchbiegung ermöglichen, die erforderlich ist, um das Kopfteil 1 unter der Einwirkung der Abdrängkraft in eine mit der Achse der zu bearbeitenden Bohrung des Werkstücks 4 fluchtende Lage zu bringen, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist.

Claims: Ansprüche 1. Feinbearbeitungswerkzeug für Präzisionsbohrungen, das einen Kopfteil mit eingesetzter Schneide und mit min destens zwei am Umfang angeordneten Führungsleisten einen Schaftteil und einen in eine Spindel einsetz baren Aufnahmeteil aufweist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Schaftteil (2) eine Biegeelastizität aufweist, die unter dem Einfluss der auf die Schneide (12) wirkenden Abdrängkraft ein Einschwenken der Achse des Kopfteils (1) in die Achse der zu bearbeitenden Bohrung gewährleistet. 2. Feinbearbeitungswerkzeug nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Schaftteil (2) eine die Biegeelastizität erhöhende Einschnürung (21) aufweist. 3. Feinbearbeitungswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 und 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t dass die Mantellinien des Schaftteils (2) konkav ge krümmt sind. 4. Feinbearbeitungswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t dass der radiale Abstand der Schneide (12) von der Achse des Kopfteils (1) maximal 5 pm grösser als der Abstand der Führungsleisten (11) ist. 5 Feinbearbeitungswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t dass die Schneide (12) in axialer Richtung maximal eini ge 1/100 mm über die Führungsleisten (11) übersteht.

Inventors: MAPAL FABRIK FUR PRAZISIONSWERKZEUGE DR. KRESS KG
Applicants: MAPAL FABRIK FUER PRAEZISIONSWERKZEUGE DR. KRESS KG, ROBERT BOSCH GMBH
Application year: 1985
Main classification: B23B31
IPC codes: B23B31