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    公开号:WO1989009108A1
    申请号:PCT/DE1989/000128
    申请日:1989-03-03
    公开日:1989-10-05
    发明作者:Felix Leeb
    申请人:Felix Leeb；
    IPC主号:B23G5-00
    专利说明:
    [0001] Vorrichtung und Werkzeug zum Herstellen von Innengewinden ohne Vorbohren in den vollen Werkstoff
    [0002] Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Herstellen von Innengewinden ohne Vorbohren in den vollen Werkstoff, insbesondere Sacklochgewinde, mit einem an einer drehangetriebenen Werkzeugspindel excentrisch um die Bohrlochachse geführten und über ein Leitgewinde axial verschiebbaren Gewindefräswerkzeug, dem stirnseitig die Kernbohrung erzeugende Schneiden vorgelagert sind, wobei die Werkzeugspindel in einem zylindrischen Spindelgehäuse über drehangetriebene Excenterplatten radial verstellbar gelagert ist, und an dem Gehäuse der eine Teil des Leitgewindes angeordnet ist.
    [0003] Für stationäre Maschinen ist aus DE-OS 30 01 206 eine solche Vorrichtung zum Fräsen von Innengewinden ohne Vorbohren im Vollmaterial bekannt, bei welcher eine drehangetriebene Frässpindel in der inneren von zwei ineinandergeschachtelten auf einem Vorschubschlitten gelagerten Excenterb-uchsen aufgenommen ist und wobei den Excenterbuchsen ein eigener Drehantrieb zur Erzeugung einer zur Bohrlochachse excentrischen, radialen Bewegung der Frässpindel zugeordnet ist und wobei schließlich auch noch ein eigener in einem bestimmten Übersetzungsverhältnis zum Antrieb der Excenterbuchsen ausgelegter Antrieb für den die Excenterbuchsen tragenden Vorschubschlitten vorgesehen sein muß. Obwohl die bekannte Vorrichtung zum Fräsen von Innengewinden, insbesondere Sacklochgewinden, bedingt durch die Form des Schneidwerkzeuges lediglich für die Bearbeitung spröder kurzfasriger Werkstoffe, wie beispielsweise Holz, bestimmt ist, ist sie infolge der konstruktionsbedingt erforderlichen verschiedenen getrennten Antriebe und infolge der Notwendigkeit der Frässpindel einen eigenen Vorschubschlitten zuzuordnen nur in Verbindung mit schweren stationären Maschinen geeignet. Aus der US-PS 2 451 497 ist eine in Verbindung mit einer Ständerbohrmaschine oder dergl. ortsfester Maschine einsetzbare Vorrichtung zur Herstellung eines Innengewindes durch Wirbelnin einer vorgebohrten Sacklochbohrung bekannt, bei welcher einer excentrisch zur Bohrungsachse drehangetri-ebenen Frässpindel eine wahlweise manuell oder durch Hilfskraft angetriebene Vorschubeinrichtung zugeordnet ist. Auch diese Vorrichtung erfodert zwei getrennte Antriebe und ist wegen der Ausgestaltungsform ihres Werkzeuges vor allem nicht zur Herstellung von Innengewinden im vollen Werkstoff geeignet. Darüberhinaus ist ein ortsbeweglicher Einsatz dieser bekannten Vorrichtung nicht möglich. Ferner bildet die in der DE-AS 23 46 809 aufgezeigte Drehmomentabstützung der Werkzeugspindel keine Drehmomentabstützung für den Antriebsmotor.
    [0004] Schließlich ist aus der DE-AS 23 46 809 noch eine auf das Werstück aufsetzbare und auch unabhängig von einer stationären Werkzeugmaschine einsetzbare Vorrichtung zum Wirbeln von Innengewinden in vorgebohrten Ausnehmungen bekannt, die sich jedoch durch ein großes Gewicht und das Erfodernis eines leistungsstarken Antriebes auszeichnet. Aber auch diese Vorrichtung erfordert getrennte Antriebe einerseits für die Fräs-bzw. Kirbelspindel und andererseits für den Vorschub der Wirbel-bzw. Frässpindel. Darüberhinaus erfolgt bei dieser Vorrichtung die Zentrierung über eine bereits vorhandene bzw. vorher erstellte Bohrung.
    [0005] Aus dem DE-GBM 74 04 896 ist die Anordnung einer teleskopartig ausgebildeten Aufnahme für die 3ohsspäne bzw. den Bohrstaub bei einer gewöhnlichen Handbohrmaschine bekennt, wobei die Aufnahme für die Bohrspäne mittels Bohrspitzen rutschsicher am Werkstück anliegt. Eine solche Rutschsicherung eignet sich bauartbedingt nicht zur Festlegung einer ein Fräswerkzeug zum Herstellen von Gewindebohrungen im Vollmaterial aufweisenden Vorrichtung.
    [0006] Im Vollmaterial werden Gewindebohrungen entweder durch Vorbohren und Nachschneiden des Gewindes oder aber mittels sogenannter Gewindebohrer in einem Arbeitsgang hergestellt. Dabei ist die eine Arbeitsweise sehr zeit- und damit kostenaufwendig, die andere Arbeitsweise aber nur für Durchgangsbohrungen geeignet. Außerdem erfordern die bekannten Arbeitsweisen für jeden beabsichtigten Durchmesser einer Gewindebohrung den Einsatz eines diesem Durchmesser angepassten Werkzeuges.
    [0007] In vielen Fällen, insbesondere für die Verschraubung in verhältnismäßig weichem Material, wie beispielsweise Holz, ist es darüber hinaus manchmal erwünscht, den Durchmesser der Gewindebohrung etwas geringer zu halten, als es der Durchmesser der Schraube eigentlich erfordern würde, um beim Einschrauben der Schraube im Gewindebereich eine gewisse
    [0008] Materialverfestigung zu erhalten. Bei der bisherigen Arbeitsweise waren hierfür teure Spezialwerkzeuge erforderlich, so daß eine zusätzliche Verteuerung entstand. Es besteht daher ein Mangel an Vorrichtungen, mit deren Hilfe trotz einheitlicher Vorrichtung und Verwendung eines einheitlichen Werkzeuges Gewindebohrungen unterschiedlichen Durchmessers und unterschiedlicher gewindearten ohne großen Zeit- und Kostenaufwand auch im Vollmaterial herstellbar sind.
    [0009] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine leichte, ortsbewegliche, einfach zu handhabende, und mittels einer handelsüblichen, in ihrer Drehzahl regelbaren sowie hinsichtlich ihrer Antriebsleistung verhältnismäßig geringen Handbohrmaschine antreibbare Vorrichtung zu schaffen, mit deren Hilfe unter Verwendung eines einheitlichen Werkzeuges bei gleicher Gewindesteigung Gewindebohrungen unterschiedlicher Durchmesser (z.B. M 14 und M 16, oder M 18, M 20 und M 22) selbst von ungelernten Arbeitskräften mit wenig Zeitaufwand in einem Arbeitsgang im Vollmaterial (auch Sacklochgewinde) hergestellt werden können. Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Werkzeug zu schaffen, mit dem die Herstellung von Ausnehmungen, vor allem Innengewinden ohne Vorbohren im vollen Material aller zerspanbarer Materialien, insbesondere aber Sacklochgewinden möglich ist und welches sich zur Verwendung in der nach dem ersten Teil der Aufgabenstellung zu schaffenden Vorrichtung oder aber auch in anderen Vorrichtungen, die die erforderlichen Funktionen ausführen können, wie z.B. in einer Gewindewirbelvorrichtung oder NC-gesteuerten Werkzeugmaschinen mit Gewindezyklus, eignet.
    [0010] Diese Aufgabe wird bezüglich der Vorrichtung dadurch gelöst, daß das Spindelgehäuse von der durch eine handelsübliche, in ihrer Drehzahl regelbare Bohrmaschine mit Linkslauf angetriebenen Werkzeugspindel drehangetrieben in einem auf der Oberfläche des zu bearbeitenden Werkstückes aufsetzbaren Kalter angeordnet ist und mit seinem Leitgewindeteil mit dem am Halter angeordneten anderen Leitgewindeteil im Eingriff ist, wobei der Drehantrieb für die Excenterplatten von der Werkzeugspindel abgeleitet ist und daß die Antriebsquelle der Werkzeugspindel die excentrischen und axialen Bewegungen mit ausführt. Dadurch, daß die die Antriebsquelle bildende Handbohrmaschine in ihrer Drehzahl regelbar ist kann die Schnittgeschwindigkeit einmal hinsichtlich des zu bearbeitenden Materials und zum anderen hinsichtlich der zu erzeugenden Durchmesser eingestellt werden. Die drehangetrieben mit Linkslauf angetriebene Werkzeugspindel ist in einem auf die Oberfläche des zu bearbeitenden Werkstükkes aufsetzbaren Halter angeordnet und steht mit einem Leitgewindeteil mit einem am Halter angeordnet weiteren Leitgewindeteii im Eingriff, wobei der Drehantrieb für die Excenterplatten von der Werkzeugspindel abgeleitet ist.
    [0011] Die Einzelausgestaltungen der Vorrichtung ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis 16.
    [0012] Durch den rotierenden Antrieb über die getriebliche Antiebsverbindung mit der Werkzeugspindel wird das Spindelgehäuse vermittels der Gewindeanordnung im Halter mit einem gewissen Untersetzungseffekt im Halter nach unten bewegt, derart, daß zusammen mit dem Spindelgehäuse auch die Werkzeugspindel samt Antriebsmaschine und damit das Werkzeug selbst fortschreitend zum Werkstück hin bewegt bzw. in dieses abgesenkt werden, wobei die Gewindeanordnung für ein Absenken entsprechend der durch die Gewindesteigung der Gewindeanordnung vorgezeichnete Absenkgeschwindigkeit sorgt, so daß durch das Werkzeug im Werkstück ein Gewinde gleicher Steigung erzeugt wird.
    [0013] Bei Erreichen der durch die Länge der Gewindeanordnung vorbestimmten Arbeitstiefe sorgt ein zugleich einen Drehmomentschaiter bildender Endschalter für eine Antriebsunterbrechung, so daß kein weiterer Vorschub der Werkzeugspindel und damit auch des Werkzeuges mehr erfolgen kann.
    [0014] Der Einstellung des jeweils gewünschten Durchmessers der Gewindebohrung dienen die Werkzeugspindel gegenüber dem Spindelgehäuse abstützende verstellbare Excenterplatten. Ein Anschlag läßt die radiale Verstellung der Werkzeugspindel in Bezug auf den Mittelpunkt der Achse des Spindelgehäuses nicht zu, derat, daß die Werkzeugspindel bei keiner Einstellung mit der Achse des Spindelgehäuses zusammenfallen kann und daher das Werkzeug immer um die Achse des Spindelgehäuses rotierend arbeiten muß. Der Verstellung der Excenterplatten ist ein manuell einstellbarer Spindeltrieb zugeordnet.
    [0015] Um eine Überlastung des Fräswerkzeuges, die zu dessen Bruch führen könnte, auszuschließen, ist für die vorübergehend Abschaltung des Vorschubes ein eistellbarer Drehmomentschalter, der auch als Endschalter wirken kann.
    [0016] Weiterhin kann noch vorgesehen sein, daß der Antrieb des Spindelgehäuses von Vor- auf Rücklauf umschaltbar gestaltet ist.
    [0017] Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es möglich, unter Verwendung eines einheitlichen Werkzeuges Gewindebohrungen unterschiedlicher Durchmesser herzustellen, insbesondere aber Gewindebohrungen, die gegenüber den üblichen metrischen Gewinden oder Zollgewinden ein mehr oder minder geringes Untermaß, gegebenenfalls aber auch ein Übermaß aufweisen. Bei entsprechender Ausstattung mit Ablese- bzw. Einstellskalen kann die erfindungsgemäße Verrichtung darüberhinaus auch von ungelernten Arbeitskräften jederzeit und mit geringem Zeitaufwand bedient werden, da der Arbeitsablauf, bedingt daß der Austrag der anfallenden Frässpäne und die Kühlung der Werkzeugschneide durch Druckluft erfolgen und in Verbindung mit einem Endschalter mit Drehmomenteinstellung vollautomatisch abläuft.
    [0018] Bezüglich eines Werkzeuges zur Verwendung in Verbindung entweder mit der Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 16 oder in Verbindung mit anderen Vorrichtungen, welche die erforderlichen Funktionen auführen können, wie z.B. Gewindewirbelvorrichtunge oder NC-gesteuerten Werkzeugmaschinen mit Gewindezyklus-Einrichtung, wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß es im allgemeinen als Stimfräser ausgebildet ist und die die Kernbohrung erzeugenden Schneiden mit Linksdrall zum Gleichlauffräsen ausgebildet sind, daß mit einem einem Abstand oberhalb der Stirnschneiden radial ausladend wenigstens ein, vorzugsweise zwei Gewindeschneidzähne der zu erstellenden Gewindeform angeordnet sind.
    [0019] Im Gegensatz zum Gegenlauffräsen ergibt das Mitlauffräsen eine hervorragende Oberflächengüte, was gerade für die Herstellung von Gewindebohrungen von besonderer Bedeutung ist. Die Schneidhöhe der Schneiden des Stirnfräsers entspricht wenigstens der einfachen Steigung des zu schneidenden Gewindes, gerechnet vom Stirnradius bis zum schneidenfreien Raum.
    [0020] Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht ferner darin, daß die Gewindeschneidzahne in einer Ebene angeordnet sind.
    [0021] Der im Zentrum des Stirnfräsers angeordnete schneidenfreie Raum mit seitlichen Flankenschneiden bringt eine erhebliche Reduzierung des axialen Schneidwiderstandes und bewirkt ferner, daß die Stirnschneiden mit nahezu optimaler Sehneidgeschwindigkeit zum Einsatz gebracht werden können. Eine versetzte Umfangsnut als Spanbrecher kann entweder in den Flankenschneiden oder in den Strinschneiden des Fräswerkzeuges vorgesehen sein, bzw. kann die als Spanbrecher dienende Umfangsnut bei einem mit einer etwas größeren Fase ausgestatteten Übergang zwischen Stirn- und Flankenschneiden auch in dieser Fase angeordnet sein, was vor allem bei der Erstellung von größeren Gewinden mit großer Steigung der Fall sein dürfte.
    [0022] Ein zwischen den Vorschneiden und den Gewindeschneidzähnen vorgesehener schneidenfreier, gegebenenfalls als Vertiefung ausgebildeter Raum bewirkt, daß die Herstellung und das Nachschleifen des Fräswerkzeuges vereinfacht werden und ferner auch der Späneabfluß begünstigt wird.
    [0023] Aufsteigend von Durchmessergrößen bei denen bereits der Einsatz von austauschbaren Schneidplatten möglich ist, dürfte die Verwendung von einsetzbaren Schneidplatten größere wirtschaftliche Bedeutung besitzen.
    [0024] Schließlich können mit den aufgezeigten Schneidgeometrien (Fräserschneidenanordnung ohne Gewindeschneidzähne) auch einfache Ausnehmungen im Vollmaterial erstellt werden, wobei sich alle mit dem erfindungsgemäßen Werkzeug hergestellten Ausnehmungen dadurch auszeichnen, daß sie eine 100%ige Zentrizität zum eingestellten Ausgangspunkt und somit eine Mittengenauigkeit wie beim Ausspindeln von Bohrungen aufweisen.
    [0025] Die Erfindung ist in der nachfolgenden Beispielsbeschreibung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles im einzelnen beschrieben.
    [0026] In der Zeichnung zeigt die
    [0027] Figur 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße
    [0028] Vorrichtung zum Herstellen von Gewindebohrungen in Vollmaterial; Figur 2 einen Schnitt durch die Vorrichtung gemäß Figur 1 entlang der Linie II-II;
    [0029] Figur 3 einen Schnitt durch die Vorrichtung gemäß Figur 1 entlang der Linie III-III in Figur 1;
    [0030] Figur 4 eine Detaildarstellung im vergrößerten Maßstab;
    [0031] Figur 5 eine Seitenansicht eines Werkzeuges zur Verwendung in Verbindung mit einer Vorrichtung gemäß Figur 1 bis 4;
    [0032] Figur 6 eine Teildarstellung zu Figur 5 im. vergrößerten Maßstab.
    [0033] An das Gehäuse 1 einer handelsüblichen elektrischen Handbohrmaschnie ist vermittels einer Klemmverschraubung 2 eine Hülse 3 angeschlossen, die eine mit der Abtriebswelle 4 der Handbohrmaschine kuppelbare Werkzeugspindel 5 aufnimmt. In der Hülse 3 ist die Werkzeugspindel 5 über Kugellager 6 abgestützt. Über die Hülse 3 ist die Werkzeugspindel 5 in Ausnehmungen 7 zweier Excenterplatten 8 und 9 aufgenommen. Die Excenterplatten 8 und 9 sind ihrerseits in Ausnehmungen 10 und 11 eines Deckels 12 und eines Bodens 13 eines zylindrischen, ein sogenanntes Spindelgehä.use bildenden Gehäuses 15 drehbar aufgenommen. Ferner sind die Excenterplatten 8 und 9 untereinander, im gezeigten Ausführungsbeispiel mittels Schraubenbolzen 14 und der Hülse 3 drehsicher verbunden. Vermittels der Excenterplatten 8 und 9 kann die Werkzeugspindel 5 radial zur Achse des Spindelgehäuses 15 verstellt werden, so daß Gewindebohrun- gen unterschiedlichen Durchmessers herstellbar sind. Der Ver- drehung der im Spindelgehäuse drehbar gelagerten Excenterplat- ten ist ein Spindeltrieb 50 zugeordnet, der eine über ein Auge 51 an einen an der Excenterplatte 8 bzw. 9 angeordneten Zapfen 52 angeschlossene Schraubspindel 53 sowie eine Spin- delmutter 54 umfasst, wobei die Spindelmutter 54 gegen einen starr am Deckel 12 bzw. Boden 13 des Spindelgehäuses 5 ange- ordneten Widerlagerbock abgestützt ist. Wie insbesondere aus den Darstellungen der Figuren 2 und 3 ersichtlich ist, sind die Ausnehmungen 10 und 11 für die Aufnahme der Hülse 3 bzw. des Hülsenteiles 301 in den Excenterplatten so angeordnet, daß die Achse 57 des Werkzeuges 39 bwz. der Werkzeugspindel 5 bei keiner Einstellung der Excenterplatten 12 und 13 mit der Achse 58 des Spindelgehäuses zusammenfallen kann, so daß das Werkzeug 39 bei jeder beliebigen Einstellung immer um die Achse 58 des Spindelgehäuses 15 kreisend arbeitet. Das Spindelgehäuse 15 ist in einem im gezeigten Ausführungsbeispiel rohrförmigen Halter 16 vermittels einer Gewindeanordnung 17 axial verstellbar abgestützt. Ferner ist das Spindelgehäuse 15 mit zwei Führunsringen 18 ausgestattet, die an seinem oberen bzw. unteren Ende angeordnet sind und an der Innenumfangsfläche des rohrförmigen Halters 16 anliegen. Die Gewindeanordnung 17 umfasst ein am rohrförmigen Halter 16 angeordnetes Innengewinde 19 und ein am Spindelgehäuse 15 angeordnetes Außengewinde 20. Das Spindelgehäuse 15 ist innerhalb des Halters 16 rotierend angetrieben, wobei eine auf der Werkzeugspindel 5 angeordnete Schnecke 121 mit einem Schneckenrad 21 kämmt, welches seinerseits über ein Zahnradpaar 22, 23 ein Kegelradgetriebe 24 antreibt, welches den Antrieb vermittels einer Welle 25 auf ein Ritzel 26, das seinerseits mit einem innenverzahnten, im Bereich der oberen Stirnseite des. Halters 16 angeordneten Zahnkranz 27 kämmt. Das Kegelradgetriebe 24. umfasst ein Eingangszahnrad 28 und zwei Ausgangszahnräder 29 und 30, die für vorlaufenden und rücklaufenden Antrieb des Spindelgehäuses 15 wechselweise mit dem Eingangszahnrad 28 in Eingriff bringbar und hierzu in in der Zeichnung nicht im Einzelnen dargestellter Weise auf der Welle 25 axial verschiebbar angeordnet sind. Zur Begrenzung der Arbeitstiefe der Vorrichtung ist ein Drehmomentabschalter 31 vorgesehen, der bei Erreichen der maximal zugelassenen Arbeitstiefe den Drehantrieb des Spindelgehäuses 15 unterbricht. Der Drehmomentabschalter umfasst im gezeigten Ausführungsbeispiel eine auf die Welle 25 aufschraubbare Mutter 32 und einen mit einem Auslegerarm 33 versehenen Excenter 34, wobei das Ritzel 26 mittels der auf den Excenter 34 wirkenden Mutter 32 kraftschlüssig mit der Welle 25 verspannt wird und der Excenter 34 durch den Auslegerarm 33 in eine unwirksame Lager verstellt wird, wenn die maximal zugelassene Arbeitstiefe erreicht ist, so daß die kraftschlüssige Verbindung zwischen Ritzel 26 und Welle 25 aufgehoben und damit der Drehantrieb des Spindelgehäuses 15 unterbrochen wird. Der Auslegerarm 33 wirkt dabei mit der oberen Stirnfläche des Zahnkranzes 27 zusammen. Der Zahnkranz 27 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel oberseitig auf den rohrförmigen Halter 16 aufgesetzt. Die die Werkzeugspindel 5 aufnehmende Hülse 3 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel geteilt ausgeführt und umfaßt einen oberen, mit dem Gehäuse 1 der Antriebsmaschine verbindbaren 300 und einen unteren, im Spindelgehäuse 15 bleibend aufgenommenen Teil 301. Am oberen Teil 300 der Hülse 3 ist ein radial ausladender Stützstab 35 starr befestigt, welcher in eine vertikal gerichtete Langlochausnehmung 36 elnes am Halter 16 befestigten Bügels 37 eingreift und zusammen mit diesem eine Drehmomentenabstützung bildet. Dabei ist der Stützstab axial verschiebbar in der Langlochausnehmung 36 aufgenommen. Am oberen Teil 300 der Hülse 3 ist weiterhin ein radialer Druckluftanschluß 38 angeordnet, über den Druckluft in die Hülse 3 und durch diese hindurch in den unteren Bereich des Halters 16 und damit zur Arbeitsstelle des Werkzeuges 39 gefordert wird. Zum Austritt der Druckluft und zum Austrag. der Späne ist der Halter 16 im Bereich seines unteren Endes mit einer Auslaßöffnung 40 versehen. An die untere Stirnfläche des Halters 16 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 ferner ein Ring 41 mit darin verstellbar angeordneten, in einer Stellung nach unten vorsteheπden Zentrierspitzen 42 angeschlossen, über die der Halter 16 in genau ausgrichteter Lage auf dem Werkstück festgelegt werden kann. In der Figur 2 ist ferner gezeigt, daß an den Halter 16 auch noch ein Haltebügel 43 angeschlossen werden kann, welcher ein gabelförmiges Vorderteil 44 aufweist und über dieses vermittels Schrauben 45 an den Halter anschließbar ist. Der Haltebügel 43 kann mit einem ansetzbaren Verlängerungsteii 46 versehen sein und weist zweckmäßigerweise eine längsge- richtete Langlochausnehmung 47 auf, die von einer Befesti- gungsschraube 48 zum Befestigen des Haltebügels 43 am Werk- stück, beispielsweise in einer vorausgehend hergestellten Gewindebohrung durchsetzt ist.
    [0034] Das in den Figuren 5 und 6 dargestellte Werkzeug 39 ist im Allgemeinen ein Stirnfräser, mit zentraler Aussparung 63 und seitlichen Flankenschneiden 69, dessen Schneiden 60 mit Linksdrall angeordnet sind, um ein Mitlauffräsen und damit eine hervorragende Oberflächenqualität zu ermöglichen. Die Schneidenhöhe der Schneiden 60 des Stirnfräsers entspricht der Höhe eines Gewindeganges der Gewindebohrung. Im Abstand zu den Schneiden 60 ist der Stirnfräser mit einer umlaufenden, als Spänebrecher wirkenden Umfangsnut 61 versehen. Im weiteren Abstand zu den Schneiden 60 des Stirnfräsers ist das Werkzeug 39 mit radial ausladenden Gewindeschneidzähnen 62 versehen. Die Gewindeschneidzähne 62 sind in einer senkrecht zur Achse des Werkzeuges 39 ausgerichteten Ebene 64 angeordnet und weisen eine gleichseitige Querschnittsform mit zur Werkzeugachse koaxialer Stirnfläche 65 auf. Schließlich sind die Schneiden 60 des Stirnfräsers im Übergangsbereich zur Umfangsflache des Stirnfräsers mit einem Radius 66 abgrundet. Für die Entgratung ist im Abstand von ca. 1,5 × 0 des zu erstellenden Gewindes ein Senkerzahn 67 vorgesehen. Ferner ist die jeweils erforderliche Zahnhöhe 68 der Gewindeschneidzähne 62 einzuhalten.
    [0035] Anmerkung: Der hier aufgeführte Fräser ist für die Erstellung von metrischem Rechtsgewinde ausgelegt, wobei natürlich alle schneidflächen den erforderlichen Hinterschliff aufweisen müssen. Mit diesem Verfahren können alle Gewindearten (außer Sägegewinden) in einem Arbeitsgang hergestellt werden. Dabei müssen natürlich bei Normalgewinden die Steigung und die Gewindezähne der Norm entsprechend eingesetzt werden. Der Durchmesser der die Kernbohrung erstellenden Schneiden darf 75% nicht überschreiten, sonst schneiden die Gewindeschneidzähne in den Flanken nach. Die Ausnehmung im Zentrum des Stirnfräsers darf nicht größer sein als zwei mal Fräserversatz außer Mitte.

    INTERNATIONALE ANMELDUNG VERÖFFENTLICHT NACH DEM VERTRAG ÜBER DIE INTERNATIONALE ZUSAMMENARBEIT AUF DEM GEBIET DES PATENTWESENS (PCT)
    (51) Internationale Patentklassifikation 4 _ (11) Internationale Veröffentlichungsnummer: WO 89/ 0 B23G 1/34, 1/32, 5/20 AI (43) Internationales
    Veröffentlichungsdatum 5. Oktober 1989 (05.1
    (21) Internationales Aktenzeichen: PCT/DE89/00128 Veröffentlicht
    Mit internaüonalem RecherchenberkhL
    (22) Internationales Anmeldedatum: 3. März 1989 (03.03.89) Vor Ablauf der für Änderungen der Ansprüche φgelass
    Frist Veröffentlichung wird wiederholt falls Änderu eintreffen.
    (31) Prioritätsaktenzeichen: P 38 10 884.4
    (32) Prioritätsdatum: 30. März 1988 (30.03.88)
    (33) Prioritätsland: DE
    (71)(72) Anmelder und Erfinder: LEEB, Felix [DE/DE]; Zum Espat 3, D-8381 Mettenhausen (DE).
    (74) Anwalt: SCHÖN, Theodor; Sonnleiten 7, D-8311 Moosthenning (DE).
    (81) Bestimmungsstaaten: BG, BJ (OAPI Patent), BR, CF (OAPI Patent), CG (OAPI Patent), CM (OAPI Patent), GA (OAPI Patent), HU, JP, KR, LK, MC, ML (OAPI Patent), MR (OAPI Patent), RO, SD, SN (OAPI Patent), SU, TD (OAPI Patent), TG (OAPI Patent), US.
    (54) Title: DEVICE AND TOOL FOR PRODUCING INTERNAL SCREW THREADS WITHOUT PILOT DR LING IN A SOLID MATERIAL
    (54) Bezeichnung: VORRICHTUNG UND WERKZEUG ZUM HERSTELLEN VON INNENGEWINDEN OH VORBOHREN IN DEN VOLLEN WERKSTOFF
    (57) Abstract
    A device for producing threaded bore holes of different diameters and different depths in solid material using a standardized tool and using a commercially available hand drill or similar mechanical drive comprises a tool spindle (5) accommodated in a driven spindle housing (15) which can be adjusted axially by means of a screw thread arrangement (19, 20) in a support which can be placed on the workpiece, said spindle being adjus- table radially to the centreline of the spindle housing. The device also comprises devices for limiting the tool advance and devices for adjusting the de- sired diameter of the threaded bore hole to be produced.
    (57) Zusammenfassung
    Beschrieben wird eine Vorrichtung zur Herstellung von Gewindebohrungen unterschiedlicher Durchmesser und unterschiedlicher Tiefe in Vollmaterial unter Verwendung eines einheitlichen Werkzeuges und unter Verwendung einer handelsüblichen Handbohrmaschine oder dergleichen motorischen Antriebes, wobei die Vorrichtung eine in einem angetriebenen, seinerseits über eine Gewindeanordnung (19, 20) axial verstellbar in einem auf das Werkstück aufsetzbaren Halter abgestützten Spindelgehäuse (15) radial zu dessen Achse verstellbar aufgenommene Werkzeugspindei (5) und Einrichtung einerseits zur Begrenzung des Werkzeugvorschubes und andererseits zur Einstellung des gewünschten Durchmessers der zu erzeugenden Gewindebohrung umfasst.
    LEDIGLICH ZUR LNFORMAΗON
    Code, die zur Identifizierung von PCT-Vertragsstaaten auf den Kopfbögen der Schriften, die internationale
    Anmeldungen gemäss dem PCT veröffentlichen.
    AT Österreich FR Frankreich MR Mauritanien
    AU Australien GA Gabun MW Malawi
    BB Barbados GB Vereinigtes Königreich NL Niederlande
    BE Belgien HU Ungarn _ NO Norwegen
    BG Bulgarien rr Italien RO Rumänien
    BJ Benin JP Japan SD Sudan
    BR Brasilien KP Demokratische Volksrepublik Korea SE Schweden
    CF Zentrale Afrikanische Republik KR RepublikKorea SN Senegal
    CG Kongo u Liechtenstein SU Soviet Union
    CH Schweiz LK Sri Lanka TD Tschad
    CM Kamerun LU Luxemburg TG Togo
    DE Deutschland, Bundesrepublik MC Monaco US Vereinigte Staaten von Amerika
    DK Dänemark MG Madagaskar
    FI Finnland ML Mali
    Vorrichtung und Werkzeug zum Herstellen von Innengewinden ohne Vorbohren in den vollen Werkstoff
    Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Herstellen von Innengewinden ohne Vorbohren in den vollen Werkstoff, insbesondere Sacklochgewinde, mit einem an einer drehangetriebenen Werkzeugspindel excentrisch um die Bohrlochachse geführten und über ein Leitgewinde axial verschiebbaren Gewindefräswerkzeug, dem stirnseitig die Kernbohrung erzeugende Schneiden vorgelagert sind, wobei die Werkzeugspindel in einem zylindrischen Spindelgehäuse über drehangetriebene Excenterplatten radial verstellbar gelagert ist, und an dem Gehäuse der eine Teil des Leitgewindes angeordnet ist.
    Für stationäre Maschinen ist aus DE-OS 30 01 206 eine solche Vorrichtung zum Fräsen von Innengewinden ohne Vorbohren im Vollmaterial bekannt, bei welcher eine drehangetriebene Frässpindel in der inneren von zwei ineinandergeschachtelten auf einem Vorschubschlitten gelagerten Excenterbuchsen aufgenommen ist und wobei den Excenterbuchsen ein eigener Drehantrieb zur Erzeugung einer zur Bohrlochachse excentrischen, radialen Bewegung der Frässpindel zugeordnet ist und wobei schließlich auch noch ein eigener in einem bestimmten Übersetzungsverhältnis zum Antrieb der Excenterbuchsen ausgelegter Antrieb für den die Excenterbuchsen tragenden Vorschubschlitten vorgesehen sein muß. Obwohl die bekannte Vorrichtung zum Fräsen von Innengewinden, insbesondere Sacklochgewinden, bedingt durch die Form des Schneidwerkzeuges lediglich für die Bearbeitung spröder kurzfasriger Werkstoffe, wie beispielsweise Holz, bestimmt ist, ist sie infolge der konstruktionsbedingt erforderlichen verschiedenen getrennten Antriebe und infolge der Notwendigkeit der Frässpindel einen eigenen Vorschubschlitten zuzuordnen nur in Verbindung mit schweren stationären Maschinen geeignet. Aus der US-PS 2 451 497 ist eine in Verbindung mit einer Ständerbohrmaschine oder dergl. ortsfester Maschine einsetzbare Vorrichtung zur Herstellung eines Innengewindes durch Wirbelnin einer vorgebohrten Sacklochbohrung bekannt, bei welcher einer excentrisch zur Bohrungsachse drehangetriebenen Frässpindel eine wahlweise manuell oder durch Hilfskraft angetriebene Vorschubeinrichtung zugeordnet ist. Auch diese Vorrichtung erfodert zwei getrennte Antriebe und ist wegen der Ausgestaltungsform ihres Werkzeuges vor allem nicht zur Herstellung von Innengewinden im vollen Werkstoff geeignet. Darüberhinaus ist ein ortsbeweglicher Einsatz dieser bekannten Vorrichtung nicht möglich. Ferner bildet die in der DE-AS 23 46 809 aufgezeigte Drehmomentabstützung der Werkzeugspindel keine Drehmomentabstützung für den Antriebsmotor.
    Schließlich ist aus der DE-AS 23 46 809 noch eine auf das Werstück aufsetzbare und auch unabhängig von einer stationären Werkzeugmaschine einsetzbare Vorrichtung zum Wirbeln von Innengewinden in vorgebohrten Ausnehmungen bekannt, die sich jedoch durch ein großes Gewicht und das Erfodernis eines leistungsstarken Antriebes auszeichnet. Aber auch diese Vorrichtung erfordert getrennte Antriebe einerseits für die Fräs-bzw. Wirbelspindel und andererseits für den Vorschub der Wirbel-bzw. Frässpindel. Darüberhinaus erfolgt bei dieser Vorrichtung die Zentrierung über eine bereits vorhandene bzw. vorher erstellte Bohrung.
    Aus dem DE-GBM 74 04 896 ist die Anordnung einer teleskopartig ausgebildeten Aufnahme für die Bohsspäne bzw. den Bohrstaub bei einer gewöhnlichen Handbohrmaschine bekennt, wobei die Aufnahme für die Bohrspäne mittels Bohrspitzen rutschsicher am Werkstück anliegt. Eine solche Rutschsicherung eignet sich bauartbedingt nicht zur Festlegung einer ein Fräswerkzeug zum Herstellen von Gewindebohrungen im Vollmaterial aufweisenden Vorrichtung.
    Im Vollmaterial werden Gewindebohrungen entweder durch Vorbohren und Nachschneiden des Gewindes oder aber mittels sogenannter Gewindebohrer in einem Arbeitsgang hergestellt. Dabei ist die eine Arbeitsweise sehr zeit- und damit kostenaufwendig, die andere Arbeitsweise aber nur für Durchgangsbohrungen geeignet. Außerdem erfordern die bekannten Arbeitsweisen für jeden beabsichtigten Durchmesser einer Gewindebohrung den Einsatz eines diesem Durchmesser angepassten Werkzeuges.
    In vielen Fällen, insbesondere für die Verschraubung in verhältnismäßig weichem Material, wie beispielsweise Holz, ist es darüber hinaus manchmal erwünscht, den Durchmesser der Gewindebohrung etwas geringer zu halten, als es der Durchmesser der Schraube eigentlich erfordern würde, um beim Einschrauben der Schraube im Gewindebereich eine gewisse
    Materialverfestigung zu erhalten. Bei der bisherigen Arbeitsweise waren hierfür teure Spezialwerkzeuge erforderlich, so daß eine zusätzliche Verteuerung entstand. Es besteht daher ein Mangel an Vorrichtungen, mit deren Hilfe trotz einheitlicher Vorrichtung und Verwendung eines einheitlichen Werkzeuges Gewindebohrungen unterschiedlichen Durchmessers und unterschiedlicher gewindearten ohne großen Zeit- und Kostenaufwand auch im Vollmaterial herstellbar sind.
    Der Erfindung. liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine leichte, ortsbewegliche, einfach zu handhabende, und mittels einer handelsüblichen, in ihrer Drehzahl regelbaren sowie hinsichtlich ihrer Antriebsleistung verhältnismäßig geringen Handbohrmaschine antreibbare Vorrichtung zu schaffen, mit deren Hilfe unter Verwendung eines einheitlichen Werkzeuges bei gleicher Gewindesteigung Gewindebohrungen unterschiedlicher Durchmesser (z.B. M 14 und M 16, oder M 18, M 20 und M 22) selbst von ungelernten Arbeitskräften mit wenig Zeitaufwand in einem Arbeitsgang im Vollmaterial (auch Sacklochgewinde) hergestellt werden können. Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Werkzeug zu schaffen, mit dem die Herstellung von Ausnehmungen, vor allem Innengewinden ohne Vorbohren im vollen Material aller zerspanbarer Materialien, insbesondere aber Sacklochgewinden möglich ist und welches sich zur Verwendung in der nach dem ersten Teil der Aufgabenstellung zu schaffenden Vorrichtung oder aber auch in anderen Vorrichtungen, die die erforderlichen Funktionen ausführen können, wie z.B. in einer Gewindewirbelvorrichtung oder NC-gesteuerten Werkzeugmaschinen mit Gewindezyklus, eignet.
    Diese Aufgabe wird bezüglich der Vorrichtung dadurch gelöst, daß das Spindelgehäuse von der durch eine handelsübliche, in ihrer Drehzahl regelbare Bohrmaschine mit Linkslauf angetriebenen Werkzeugspindel drehangetrieben in einem auf der Oberfläche des zu bearbeitenden Werkstückes aufsetzbaren Kalter angeordnet ist und mit seinem Leitgewindeteil mit dem am Halter angeordneten anderen Leitgewindeteil im Eingriff ist, wobei der Drehantrieb für die Excenterplatten von der Werkzeugspindel abgeleitet ist und daß die Antriebsquelle der Werkzeugspindel die excentrischen und axialen Bewegungen mit ausführt. Dadurch, daß die die Antriebsquelle bildende Handbohrmaschine in ihrer Drehzahl regelbar ist kann die Schnittgeschwindigkeit einmal hinsichtlich des zu bearbeitenden Materials und zum anderen hinsichtlich der zu erzeugenden Durchmesser eingestellt werden. Die drehangetrieben mit Linkslauf angetriebene Werkzeugspindel ist in einem auf die Oberfläche des zu bearbeitenden Werkstükkes aufsetzbaren Halter angeordnet und steht mit einem Leitgewindeteil mit einem am Halter angeordnet weiteren Leitgewindeteil im Eingriff, wobei der Drehantrieb für die Excenterplatten von der Werkzeugspindel abgeleitet ist.
    Die Einzelausgestaltungen der Vorrichtung ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis 16.
    Durch den rotierenden Antrieb über die getriebliche Antiebsverbindung mit der Werkzeugspindel wird das Spindelgehäuse vermittels der Gewindeanordnung im Halter mit einem gewissen Untersetzungseffekt im Halter nach unten bewegt, derart, daß zusammen mit dem Spindelgehäuse auch die Werkzeugspindel samt Antriebsmaschine und damit das Werkzeug selbst fortschreitend zum Werkstück hin bewegt bzw. in dieses abgesenkt werden, wobei die Gewindeanordnung für ein Absenken entsprechend der durch die Gewindesteigung der Gewindeanordnung vorgezeichnete Absenkgeschwindigkeit sorgt, so daß durch das Werkzeug im Werkstück ein Gewinde gleicher Steigung erzeugt wird.
    Bei Erreichen der durch die Länge der Gewindeanordnung vorbestimmten Arbeitstiefe sorgt ein zugleich einen Drehmomentschalter bildender Endschalter für eine Antriebsunterbrechung, so daß kein weiterer Vorschub der Werkzeugspindel und damit auch des Werkzeuges mehr erfolgen kann.
    Der Einstellung des jeweils gewünschten Durchmessers der Gewindebohrung dienen die Werkzeugspindel gegenüber dem Spindeigehäuse abstützende verstellbare Excenterplatten. Ein Anschlag läßt die radiale Verstellung der Werkzeugspindel in Bezug auf den Mittelpunkt der Achse des Spindelgehäuses nicht zu, derat, daß die Werkzeugspindel bei keiner Einstellung mit der Achse des Spindelgehäuses zusammenfallen kann und daher das Werkzeug immer um die Achse des Spindelgehäuses rotierend arbeiten muß. Der Verstellung der Excenterplatten ist ein manuell einstellbarer Spindeltrieb zugeordnet.
    Um eine Überlastung des Fräswerkzeuges, die zu dessen Bruch führen könnte, auszuschließen, ist für die vorübergehend Abschaltung des Vorschubes ein eistellbarer Drehmomentschalter, der auch als Endschalter wirken kann.
    Weiterhin kann noch vorgesehen sein, daß der Antrieb des Spindelgehäuses von Vor- auf Rücklauf umschaltbar gestaltet ist.
    Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es möglich, unter Verwendung eines einheitlichen Werkzeuges Gewindebohrungen unterschiedlicher Durchmesser herzustellen, insbesondere aber Gewindebohrungen, die gegenüber den üblichen metrischen Gewinden oder Zollgewinden ein mehr oder minder geringes Untermaß, gegebenenfalls aber auch ein Übermaß aufweisen. Bei entsprechender Ausstattung mit Ablese- bzw. Einstellskalen kann die erfindungsgemäße Vorrichtung darüberhinaus auch von ungelernten Arbeitskräften jederzeit und mit geringem Zeitaufwand bedient werden, da der Arbeitsablauf, bedingt daß der Austrag der anfallenden Frässpäne und die Kühlung der Werkzeugschneide durch Druckluft erfolgen und in Verbindung mit einem Endschalter mit Drehmomenteinstellung vollautomatisch abläuft.
    Bezüglich eines Werkzeuges zur Verwendung in Verbindung entweder mit der Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 16 oder in Verbindung mit anderen Vorrichtungen, welche die erforderlichen Funktionen auführen können, wie z.B. Gewindewirbelvorrichtunge oder NC-gesteuerten Werkzeugmaschinen mit Gewindezyklus-Einrichtung, wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß es im allgemeinen als Stirnfräser ausgebildet ist und die die Kernbohrung erzeugenden Schneiden mit Linksdrall zum Gleichlauffräsen ausgebildet sind, daß mit einem einem Abstand oberhalb der Stirnschneiden radial ausladend wenigstens ein, vorzugsweise zwei Gewindeschneidzähne der zu erstellenden Gewindeform angeordnet sind.
    Im Gegensatz zum Gegenlauffräsen ergibt das Mitlauffräsen eine hervorragende Oberflächengüte, was gerade für die Herstellung von Gewindebohrungen von besonderer Bedeutung ist. Die Schneidhöhe der Schneiden des Stirnfräsers entspricht wenigstens der einfachen Steigung des zu schneidenden Gewindes, gerechnet vom Stirnradius bis zum schneidenfreien Raum.
    Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht ferner darin, daß die Gewindeschneidzähne in einer Ebene angeordnet sind.
    Der im Zentrum des Stirnfräsers angeordnete schneidenfreie Raum mit seitlichen Flankenschneiden bringt eine erhebliche Reduzierung des axialen Schneidwiderstandes und bewirkt ferner, daß die Stirnschneiden mit nahezu optimaler Schneidgeschwindigkeit zum Einsatz gebracht werden können. Eine versetzte Umfangsnut als Spanbrecher kann entweder in den Flankenschneiden oder in den Strinschneiden des Fräswerkzeuges vorgesehen sein, bzw. kann die als Spanbrecher dienende Umfangsnut bei einem mit einer etwas größeren Fase ausgestatteten Übergang zwischen Stirn- und Flankenschneiden auch in dieser Fase angeordnet sein, was vor allem bei der Erstellung von größeren Gewinden mit großer Steigung der Fall sein dürfte.
    Ein zwischen den Vorschneiden und den Gewindeschneidzähnen vorgesehener schneidenfreier, gegebenenfalls als Vertiefung ausgebildeter Raum bewirkt, daß die Herstellung und das Nachschleifen des Fräswerkzeuges vereinfacht werden und ferner auch der Späneabfluß begünstigt wird.
    Aufsteigend von Durchmessergrößen bei denen bereits der Einsatz von austauschbaren Schneidplatten möglich ist, dürfte die Verwendung von einsetzbaren Schneidplatten größere wirtschaftliche Bedeutung besitzen.
    Schließlich können mit den aufgezeigten Schneidgeometrien (Fräserschneidenanordnung ohne Gewindeschneidzähne) auch einfache Ausnehmungen im Vollmaterial erstellt werden, wobei sich alle mit dem erfindungsgemäßen Werkzeug hergestellten Ausnehmungen dadurch auszeichnen, daß sie eine 100%ige Zentrizität zum eingestellten Ausgangspunkt und somit eine Mittengenauigkeit wie beim Ausspindeln von Bohrungen aufweisen.
    Die Erfindung ist in der nachfolgenden Beispielsbeschreibung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles im einzelnen beschrieben.
    In der Zeichnung zeigt die
    Figur 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße
    Vorrichtung zum Herstellen von Gewindebohrungen in Vollmaterial; Fitgur 2 einen Schnitt durch die Vorrichtung gemäß Figur 1 entlang der Linie II-II;
    Figur 3 einen Schnitt durch die Vorrichtung gemäß Figur 1 entlang der Linie III-III in Figur 1;
    Figur 4 eine Detaildarstellung im vergrößerten Maßstab;
    Figur 5 eine Seitenansicht eines Werkzeuges zur Verwendung in Verbindung mit einer Vorrichtung gemäß Figur 1 bis 4;
    Figur 6 eine Teildarstellung zu Figur 5 im vergrößerten Maßstab.
    An das Gehäuse 1 einer handelsüblichen elektrischen Handbohrmaschnie ist vermittels einer Klemmverschraubung 2 eine Hülse 3 angeschlossen, die eine mit der Abtriebswelle 4 der Handbohrmaschine kuppelbare Werkzeugspindel 5 aufnimmt. In der Hülse 3 ist die Werkzeugspindel 5 über Kugellager 6 abgestützt. Über die Hülse 3 ist die Werkzeugspindel 5 in Ausnehmungen 7 zweier Excenterplatten 8 und 9 aufgenommen. Die Excenterplatten 8 und 9 sind ihrerseits in Ausnehmungen 10 und 11 eines Deckels 12 und eines Bodens 13 eines zylindrischen, ein sogenanntes Spindelgehäuse bildenden Gehäuses 15 drehbar aufgenommen. Ferner sind die Excenterplatten 8 und 9 untereinander, im gezeigten Ausführungsbeispiel mittels Schraubenbolzen 14 und der Hülse 3 drehsicher verbunden. Vermittels der Excenterplatten 8 und 9 kann die Werkzeugspindel 5 radial zur Achse des Spindelgehäuses 15 verstellt werden, so daß Gewindebohrun- gen unterschiedlichen Durchmessers herstellbar sind. Der Ver- drehung der im Spindelgehäuse drehbar gelagerten Excenterplat- ten ist ein Spindeltrieb 50 zugeordnet, der eine über ein Auge 51 an einen an der Excenterplatte 8 bzw. 9 angeordneten Zapfen 52 angeschlossene Schraubspindel 53 sowie eine Spin- delmutter 54 umfasst, wobei die Spindelmutter 54 gegen einen starr am Deckel 12 bzw. Boden 13 des Spindelgehäuses 5 ange- ordneten Widerlagerbock abgestützt ist. Wie insbesondere aus den Darstellungen der Figuren 2 und 3 ersichtlich ist, sind die Ausnehmungen 10 und 11 für die Aufnahme der Hülse 3 bzw. des Hülsenteiles 301 in den Excenterplatten so angeordnet, daß die Achse 57 des Werkzeuges 39 bwz. der Werkzeugspindel 5 bei keiner Einstellung der Excenterplatten 12 und 13 mit der Achse 58 des Spindelgehäuses zusammenfallen kann, so daß das Werkzeug 39 bei jeder beliebigen Einstellung immer um die Achse 58 des Spindelgehäuses 15 kreisend arbeitet. Das Spindelgehäuse 15 ist in einem im gezeigten Ausführungsbeispiel rohrförmigen Halter 16 vermittels einer Gewindeanordnung 17 axial verstellbar abgestützt. Ferner ist das Spindelgehäuse 15 mit zwei Führunsringen 18 ausgestattet, die an seinem oberen bzw. unteren Ende angeordnet sind und an der Irmenumfangsfläche des rohrförmigen Halters 16 anliegen. Die Gewindeanordnung 17 umfasst ein am rohrförmigen Halter 16 angeordnetes Innengewinde 19 und ein am Spindelgehäuse 15 angeordnetes Außengewinde 20. Das Spindelgehäuse 15 ist innerhalb des Halters 16 rotierend angetrieben, wobei eine auf der Werkzeugspindel 5 angeordnete Schnecke 121 mit einem Schneckenrad 21 kämmt, welches seinerseits über ein Zahnradpaar 22, 23 ein Kegelradgetriebe 24 antreibt, welches den Antrieb vermittels einer Welle 25 auf ein Ritzel 26, das seinerseits mit einem innenverzahnten, im Bereich der oberen Stirnseite des Halters 16 angeordneten Zahnkranz 27 kämmt. Das Kegelradgetriebe 24 umfasst ein Eingangszahnrad 28 und zwei Ausgangszahnräder 29 und 30, die für vorlaufenden und rücklaufenden Antrieb des Spindelgehäuses 15 wechselweise mit dem Eingangszahnrad 28 in Eingriff bringbar und hierzu in in der Zeichnung nicht im Einzelnen dargestellter Weise auf der Welle 25 axial verschiebbar angeordnet sind. Zur Begrenzung der Arbeitstiefe der Vorrichtung ist ein Drehmomentabschalter 31 vorgesehen, der bei Erreichen der maximal zugelassenen Arbeitstiefe den Drehantrieb des Spindelgehäuses 15 unterbricht. Der Drehmomentabschalter umfasst im gezeigten Ausführungsbeispiel eine auf die Welle 25 aufschraubbare Mutter 32 und einen mit einem Auslegerarm 33 versehenen Excenter 34, wobei das Ritzel 26 mittels der auf den Excenter 34 wirkenden Mutter 32 kraftschlüssig mit der Welle 25 verspannt wird und der Excenter 34 durch den Auslegerarm 33 in eine unwirksame Lager verstellt wird, wenn die maximal zugelassene Arbeitstiefe erreicht ist, so daß die kraftschlüssige Verbindung zwischen Ritzel 26 und Welle 25 aufgehoben und damit der Drehantrieb des Spindelgehäuses 15 unterbrochen wird. Der Auslegerarm 33 wirkt dabei mit der oberen Stirnfläche des Zahnkranzes 27 zusammen. Der Zahnkranz 27 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel oberseitig auf den rohrförmigen Halter 16 aufgesetzt. Die die Werkzeugspindel 5 aufnehmende Hülse 3 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel geteilt ausgeführt und umfaßt einen oberen, mit dem Gehäuse 1 der Antriebsmaschine verbindbaren 300 und einen unteren, im Spindelgehäuse 15 bleibend aufgenommenen Teil 301. Am oberen Teil 300 der Hülse 3 ist ein radial ausladender Stützstab 35 starr befestigt, welcher in eine vertikal gerichtete Langlochausnehmung 36 eines am Halter 16 befestigten Bügels 37 eingreift und zusammen mit diesem eine Drehmomentenabstützung bildet. Dabei ist der Stützstab axial verschiebbar in der Langlochausnehmung 36 aufgenommen. Am oberen Teil 300 der Hülse 3 ist weiterhin ein radialer Druckluftanschluß 38 angeordnet, über den Druckluft in die Hülse 3 und durch diese hindurch in den unteren Bereich des Halters 16 und damit zur Arbeitsstelle des Werkzeuges 39 geförάert wird. Zum Austritt der Druckluft und zum Austrag der Späne ist der Halter 16 im Bereich seines unteren Endes mit einer Auslaßöffnung 40 versehen. An die untere Stirnfläche des Halters 16 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 ferner ein Ring 41 mit darin verstellbar angeordneten, in einer Stellung nach unten vorstehenden Zentrierspitzen 42 angeschlossen, über die der Halter 16 in genau ausgrichteter Lage auf dem Werkstück festgelegt werden kann. In der Figur 2 ist ferner gezeigt, daß an den Halter 16 auch noch ein Haltebügel 43 angeschlossen werden kann, welcher ein gabelförmiges Vorderteil 44 aufweist und über dieses vermittels Schrauben 45 an den Halter anschließbar ist. Der Haltebügel 43 kann mit einem ansetzbaren Verlängerungsteil 46 versehen sein und weist zweckmäßigerweise eine längsge- richtete Langlochausnehmung 47 auf, die von einer Befesti- gungsschraube 48 zum Befestigen des Haltebügels 43 am Werk- stück, beispielsweise in einer vorausgehend hergestellten Gewindebohrung durchsetzt ist.
    Das in den Figuren 5 und 6 dargestellte Werkzeug 39 ist im Allgemeinen ein Stirnfräser, mit zentraler Aussparung 63 und seitlichen Flankenschneiden 69, dessen Schneiden 60 mit Linksdrall angeordnet sind, um ein Mitlauffräsen und damit eine hervorragende Oberfiächenqualität zu ermöglichen. Die Schneidenhöhe der Schneiden 60 des Stirnfräsers entspricht der Höhe eines Gewindeganges der Gewindebohrung. Im Abstand zu den Schneiden 60 ist der Stirnfräser mit einer Umlaufenden, als Spänebrecher wirkenden Umfangsnut 6l versehen. Im weiteren Abstand zu den Schneiden 60 des Stirnfräsers ist das Werkzeug 39 mit radial ausladenden Gewindeschneidzähnen 62 versehen. Die Gewindeschneidzähne 62 sind in einer senkrecht zur Achse des Werkzeuges 39 ausgerichteten Ebene 64 angeordnet und weisen eine gleichseitige Querschnittsform mit zur Werkzeugachse koaxialer Stirnfläche 65 auf. Schließlich sind die Schneiden 60 des Stirnfräsers im Übergangsbereich zur Umfangsflache des Stirnfräsers mit einem Radius 66 abgründet. Für die Entgratung ist im Abstand von ca. 1,5 × 0 des zu erstellenden Gewindes ein Senkerzahn 67 vorgesehen. Ferner ist die jeweils erforderliche Zahnhöhe 68 der Gewindeschneidzähne 62 einzuhalten.
    Anmerkung: Der hier aufgeführte Fräser ist für die Erstellung von metrischem Rechtsgewinde ausgelegt, wobei natürlich alle schneidflächen den erforderlichen Hinterschliff aufweisen müssen. Mit diesem Verfahren können alle Gewindearten (außer Sägegewinden) in einem Arbeitsgang hergestellt werden. Dabei müssen natürlich bei Normalgewinden die Steigung und die Gewindezähne der Norm entsprechend eingesetzt werden. Der Durchmesser der die Kernbohrung ersτellenden Schneiden darf 75% nicht überschreiten, sonst schneiden die Gewindeschneidzähne in den Flanken nach. Die Ausnehmung im Zentrum des Stirnfräsers darf nicht größer sein als zwei mal Fräserversatz außer Mitte.
    权利要求:
    Claims

    P A T E N T A N S P R Ü C H E
    1) Vorrichtung zum Herstellen von Innengewinden ohne Vorbohren in den vollen Werkstoff, insbesondere Sacklochgewinde, mit einem an einer drehangetriebenen Werkzeugspindel excentrisch um die Bohrlochachse geführten und über ein Leitgewinde axial verschiebbaren Gewindefräswerkzeug, dem stirnseitig die Kernbohrung erzeugende Schneiden vorgelagert sind, wobei die Werkzeugspindel in einem zylindrischen Spindelgehäuse über drehangetriebene Excenterplatten radial verstellbar gelagert ist, und an dem Gehäuse der eine Teil des Leitgewindes angeordnet ist, dadurch gekennzeich- net, daß das Spindelgehäuse (15) von der durch eine handelsübliche, in ihrer Drehzahl regelbare Bohrmaschine (1) mit Linkslauf angetriebenen Werkzeugspindel (5) drehangetrieben in einem auf der Oberfläche des zu bearbeitenden Werkstückes aufsetzbaren Halter angeordnet ist und mit seinem Leitgewindeteil (20) mit dem am Halter angeordneten anderen Leitgewindeteil (19) im Eingriff ist, wobei der Drehantrieb für die Excenterplatten (8,9) von der Werkzeugspindei (5) abgeleitet ist und daß die Antriebsquelle der Werkzeugspindel die excentrischen und axialen Bewegungen mit ausführt.
    2) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellung der Excenterplatten (8, 9) eine das Erreichen der Spindelachse (58) ausschließende Begrenzung aufweist.
    3) Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb des Spindelgehäuses (15) eine mit der Werkzeugspindel (5) kämmende Schnecke (21) und ein von dieser angetriebenes Kegelradgetriebe (24) sowie ein um eine feste Welle (25) rotierendes, mit einem innenver zahnten, am Halter (16) feststehend angeordneten Zahnkranz (27) kämmendes Ritzel (26) umfaßt, wobei die Schnecke (21) über ein Zahnradpaar (22, 23) ein um eine quer zur Achse (57) der Werkzeugspindel (5) gerichtete Achse rotierendes Kegelrad (24) und dieses ein mit der Welle (25) des Ritzel (26) drehfest verbundenes Kegelrad antreibt.
    4) Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf der mit dem Ritzel (26) verbundenen Welle (25) im Abstand voneinander zwei Kegelräder (24) axial verschiebbar angeordnet sind und daß für jede beabsichtigte Drehrichtung des Spindelgehäuses (15) jeweils eines dieser Kegelräder mit dem von der Schnecke (21) angetriebenen Kegelrad im Eingriff ist.
    5) Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ritzel (26) mit der die Kegelräder tragenden Welle (25) vermittels einer Klemmverbindung drehfest mit Drehmomenteinstellung verbindbar ist, wobei eine auf der Welle (25) angeordnete Mutter (32) mit einem um eine quer zur Welle (25) gerichtete Achse (57) schwenkbaren Excenter (34) zusammenwirkt und wobei der Excenter (34) seinerseits über einen Auslegerarm (33) zwischen wengistens einer wirksamen und einer unwirksamen Lage hin und her verstellbar ist.
    6) Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß der Halter (16) durch ein über einen Teil seiner Länge hin mit einem Innengewinde (19) versehenes Rohr gebildet ist und daß der dem Ritzel (26) zugeordnete Zahnkranz (27) im Bereich der oberen Stirnseite des Halters (16) ausgebildet bzw. angeordnet Ist.
    7) Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Excenter (34) verbundene Auslegerarm (33) nach Erschöpfung der maximalen Arbeitstiefe am Halter (16) zur Anlage kommt und dadurch den Excenter (34) in seine unwirksame Lage verschwenkt, derart, daß das Ritzel (26) gegenüber der Welle (25) freigängig ist.
    8) Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden die Werkzeugspindel (5) aufnehmenden bzw. haltenden Excenterplatten (8 und 9) untereinander drehfest verbunden sind und daß an einer der beiden Excenterplatten (8 oder 9) über einen Zapfen (52) und ein Auge (51) eine Spindel (53) angreift, deren Spindelmutter (54) gegen ein am feststehenden Teil des Deckels (12) bzw. Bodens (13) des Spindelgehäuses (15) angeordnetes Widerlager abgestützt ist.
    9) Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß am Halter (16) feststehend und aufragend eine Drehmomentabstützung für die Handbohrmaschine oder dergleichen angeordnet ist, die aus einem Bügel (37) besteht und mit einem Stützstab (35) zusammenwirkt, der seinerseits radial ausladend an einer drehsicher mit dem Gehäuse (1) der Antriebsmaschine verbundenen, die Werkzeugspindel (5) aufnehmenden Hülse (3) befestigt ist.
    10) Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugspindel (5) in der sie aufnehmende Hülse (3) über Kugellageranordnungen (6) abgestützt und über die Hülse (3) in den Excenterplatten (8, 9) des Spindelgehäuses festgelegt ist.
    11) Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter (16), das Spindelgehäuse (15) und die die Werkzeugspindel (5) aufnehmende Hülse (3) zueinander dekkungsgleiche Fensteröffnungen aufweisen, die einen Zugang zur Einspannstelle des Arbeitswerkzeuges bilden.
    12) Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die die Werkzeugspindel (5) aufnehmende Hülse (3) in einen mit dem Gehäuse der Antriebsmaschine (1) verbind baren und einen im Spindelgehäuse (15) bleibend angeordneten Teil unterteilt ist.
    13) Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das SpindeIgehäuse (15) ober- und unterendig jeweils einen mit der Innenumfangsfläche des rohrförmigen Halters zusammenwirkenden Führungsring (18) aufweist.
    14) Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter (16) unterendig verstellbare seine Strinfläche überragende Zentrierspitzen (42) aufweist.
    15) Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die die Werkzeugspindel (5) aufnehmende Hülse (3) in ihrem außerhalb des Spindelgehäuses (15) liegenden Bereich einen radial gerichteten Anschluß für eine Druckluftleitung (38) und der rohrförmige Halter (16) an seine untere Stirnfläche angrenzend eine Auslaßöffnung (40) für die Druckluft und den Späneaustrag aufweistm und daß die Werkzeugspindel hohl ausgebildet ist.
    16) Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter (16) in seinem unteren Bereich Befestigungseinrichtungen für den Anschluß eines Bügels (37) oder dergleichen aufweist und daß ein anschließbarer Bügel (37) oder dergleichen seinerseits mit Mitteln zum Festlegen der Vorrichtung in einer ausgewählten Stellung am Werkstück ausgestattet ist.
    17) Werkzeug in Vollmaterial oder Wendeplatten Ausführung zur allgemeinen Verwendung In CNC-gesteuerten Fräs- und Bohrmaschinen ab 2 1/2 D-Einrichtung bzw. in Gewindewirbelvorrichtungen und insbesondere zur Verwendung in einer Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß es im allgemeinen als Stirnfräser ausgebildet und die Kernbohrung erzeugenden die Schneiden (60) mit einem Linksdrall zum Mitlauffräsen angeordnet sind und daß mit einem Abstand oberhalb der Fräserschneiden des Stirnfräsers radial ausladend wenigstens ein, vorzugsweise zwei der zu erstellenden Gewindeform angepasste Gewindeschneidzähne (62) angeordnet sind.
    18) Werkzeug nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidenhöhe der Schneiden (60) des Stirnfräsers mindestens der einfachen Gewindesteigung entspricht und der Durchmesser der Vorschneiden auch nach meheren Schleifvorgängen immer noch die Hälfte des zu erstellenden Gewindekerndurchmessers beträgt.
    19) Werkzeug nach Anspruch 17 und 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindeschneidzähne (62) in einer senkrecht zur Fräserachse (63) ausgerichteten Ebene (64) angeordnet sind.
    20) Werkzeug nach Anspruch 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß in den Schneiden (60) des Stirnfräsers eine versetzte Umfangsnut (6l) als Spanbrecher angeordnet ist.
    21) Werkzeug nach Anspruch 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Stirnfräser einen zentralen schneidenfreien Raum aufweist und daß seine Schneiden (60) am Umfang des Kerndurchmessers mit. einem Radius (66) abgerundet sind.
    22) Werkzeug nach Anspruch 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindeschneidzähne (62) eine gleichschenkelige Querschnittsform mit achsparalleler Stirnfläche (65) aufweisen.
    23) Werkzeug nach Anspruch 17 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Vorschneide und den Gewindeschneidzähnen ein freier Raum (Vertiefung) vorhanden ist, um die Herstellung und das Nachschleifen des Formfräsers zu erleichtern und daß beim Einsatz in CNC-gesteuerten Maschinen gleich die erstellte Gewindebohrung mittels eines Senkerzahnes (67) angesenkt wird.
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    FI891133A|1989-10-01|
    NO175044C|1994-08-24|
    EP0335084B1|1990-11-28|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1989-10-05| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): BG BR HU JP KR LK MC RO SD SU US |
    1989-10-05| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): BJ CF CG CM GA ML MR SN TD TG |
    1990-01-11| WR| Later publication of a revised version of an international search report|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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