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Vorrichtung zur Herstellung von regelmässigen Vielkanten z. B. von vielkantigen Löchern oder Zapfen
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dasselbe. Diese Art von Vorrichtungen hat den sehr schwerwiegenden Nachteil, dass das fingerfräserartige Werkzeug von seiner Einspannstelle bis zur Bearbeitungsstelle eine freie Länge besitzen muss, welche mindestens der Tiefe des herzustellenden Loches entspricht. Bei der Herstellung regelmässiger vieleckiger Löcher ist es aber von grösster Wichtigkeit, dass das Werkzeug insbesondere zu Beginn des Herausarbeitens sehr gut geführt ist. Wenn nämlich zu Beginn der Arbeit auch nur die kleinste Ungenauigkeit vorkommt, erweist es sich als unmöglich, ein einwandfreies vieleckiges Loch herzustellen.
Die verhältnismässig grosse freie Länge des Werkzeuges bei diesen bekannten Vorrichtungen erweist sich als verhängnisvoll, da infolge der hohen Belastung des Werkzeuges eine wenn auch geringe Durchbiegung und Verwindung des Werkzeuges unvermeidlich ist, welche genügt, um schwerwiegende Fehler hervorzurufen. Die Erfindung ermöglicht die Behebung dieser Nachteile.
Ausserdem sind Vorrichtungen für die Herstellung von regelmässigen vielkantigen Löchern bekannt, bei denen die Vielkantlöcher im Stossoder Hobelverfahren herausgearbeitet werden ; bei jedem Stempelhub wird dem Stempel bzw. dem Werkstück mittels Klinke und Schaltrad eine Drehbewegung erteilt.
Derartige Stoss-oder Hobelmaschinen haben jedoch den Nachteil einer sehr schweren Bauart, ausserdem bedingen sie verhältnismässig lange
Bearbeitungszeiten. Ein weiterer Nachteil der letztgenannten Stoss-und Hobelmaschinen besteht auch darin, dass mit derartigen Stoss-oder Hobel- maschinen keine Sack-oder Blindlöcher ohne
Hinterstiche hergestellt werden können.
Von diesen bekannten Maschinen unterscheidet sich die erfindungsgemässe Vorrichtung dadurch, dass der in der Exzenterbüchse gelagerte Bohrkopf durch eine Kreuzscheibenkupplung mit einer im Gehäuse axial verschiebbaren und zur Antriebs- büchse koaxialen Welle gekuppelt ist, durch welche dem Bohrkopf und dem Werkzeug die Dreh- bewegung um die eigene Achse sowie der Vorschub erteilt wird, wobei die mit dem Bohrkopf ge- kuppelte Welle über ein mehrstufiges Wechsel-
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getriebe sowie über ein Umkehrgetriebe mit einer Antriebswelle verbunden ist, welch letztere zugleich auch mit der Antriebsbüchse in zur Drehnchtung des Bohrkopfes gegenläufiger Antriebsverbindung steht, ferner dadurch, dass an dem dem zu bearbeitenden Werkstück zugekehrten Ende der Exzenterbüchse ein Flansch befestigt ist,
der eine spannfutterartige Führung für den Schaft des Werkzeuges trägt.
In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es zeigen Fig. l eine Ansicht einer Vorrichtung zum Herstellen von regelmässigen Vielkanten von vorn, teilweise im Schnitt nach der Linie/-/in Fig. 3, Fig. 2 einen zu Fig. l um 45 versetzten axialen Schnitt durch diese Vorrichtung nach der Linie II-II in Fig. 3, Fig. 3 einen Schnitt durch den oberen Teil dieser Vorrichtung senkrecht zur Achse nach der Linie III-III in Fig. 2 und Fig. 4-9 die Herstellung eines Vierkantloches in verschiedenen Phasen.
Auf einer auf dem Bohrtisch einer Bohrmaschine zu befestigenden Grundplatte 1 sind zwei Führungssäulen 2 und 2'und zwischen denselben eine Aufspannvorrichtung 3 für das zu bearbeitende Werkstück gelagert. Mittels zwei einander gegenüberliegender, mit Klemmschrauben 4 und 4'versehener Klemmlage 5 und 5'ist ein Tragring 6 auf den beiden Führungssäulen 2 und 2'einstellbar geführt und gelagert.
In diesem Tragring 6 ist ein Gehäuse 7 befestigt, z. B. durch Aufschrumpfen des Tragringes 6 auf das untere Ende des Gehäuses 7. Im unteren Teil dieses Gehäuses 7 ist auf zwei Nadellagern 8 eine Antriebsbüchse 9 gelagert, welche durch einen in die Öffnung des Gehäuses 7 eingeschrauben und durch eine Schraube 10 gesicherten Ring 11 gehalten wird. In dieser Büchse 9, die im Gehäuse drehbar, aber axial nicht verschiebbar ist, ist in einer in Achsrichtung verlaufenden, aber exzentrischen Bohrung eine Exzenterbüchse 12 drehbar gelagert, welche ebenfalls eine in Achsrichtung verlaufende, exzentrische Bohrung aufweist.
Diese Exzenterbüchse 12 weist an ihrem äusseren Umfange einen Schneckenzahnkranz 13 auf und an der Antriebsbüchse 9 ist ein Lager für eine Schnecke 14, deren Ende mit einem Vierkant für einen Schlüssel versehen ist, vorgesehen, welche in den Schneckenzahnkranz 13 der Exzenterbüchse 12 eingreift. Das Gehäuse 7 weist an einer Stelle eine Öffnung 15 auf, durch welche ein aus einem Vierkantschlüssel bestehender Steckschlüssel eingeführt werden kann, mit dem die Schnecke 14 bei in entsprechende Stellung gedrehter Büchse 9 gedreht werden kann.
Durch Drehen der Schnecke 14 kann die Exzenterbüchse 12 in der Büchse 9 gedreht werden.
Da die Exzentrizität der Bohrung der Exzenterbüchse 12 und die Exzentrizität der Bohrung der Büchse 9 sich summieren, ist es dadurch möglich, die Exzentrizität der Achse der Bohrung der Exzenterbüchse 12 in bezug auf die Mittel- achse der Büchse 9 zu verstellen, u. zw. von einer Nullstellung, in der sich die Exzentrizität der Exzenterbüchse 12 und der Bohrung der Büchse 9 aufheben bis zu einer Stellung maximaler Exzentrizität, bei welcher die Exzentrizität der Büchse 9 gleich der Summe der Exzentrizität der Bohrung der Büchse 9 und der Bohrung der Exzenterbüchse 12 ist. Auf dem äusseren Umfange der Exzenterbüchse 12 ist eine Skala 16 aufgebracht, und auf gleicher Höhe ist in der Büchse 9 eine Öffnung 17 mit Ablesemarke 17'vorgesehen.
Durch eine Öffnung 18 im Gehäuse 7 kann die gegenseitige Stellung der Exzenterbüchse 12 und der Büchse 9 und damit die Grösse der eingestellten Exzentrizität abgelesen werden. An ihrem oberen Ende weist die Büchse 9 eine Nabe 19 mit einem Zahnkranz 20 auf. Mit diesem Zahnkranz 20 steht ein Zahnrad 21 im Eingriff, welches auf dem unteren Ende einer im Gehäuse 7 in einem Nadellager 22 und einer Büchse 23 gelagerten Welle 24 sitzt. Das obere Ende dieser Welle 24 ragt oben aus dem Gehäuse 7 heraus und ist zum Kuppeln mit der Spindel der Bohrmaschine mit einem Morsekonus versehen. Auf der Welle 24 sitzt im Gehäuse 7 ein zweites Zahnrad 26, welches mit einem Zahn- rad 27 einer zweiten im Gehäuse 7 gelagerten Welle 28 im Eingriff steht. Auf dieser Welle 28 sind zwei weitere Zahnräder 29 und 30 fest angeordnet, welche verschiedene Zähnezahlen aufweisen.
Im Gehäuse 7 ist ferner eine dritte, zentrisch angeordnete Welle 31 axial verschiebbar gelagert. Das obere Ende dieser Welle 31 sitzt drehbar in einer Pinole 32, welche axial ver- schiebbar, aber vor Verdrehung gesichert in einer Führung im oberen Teil des Gehäuses 7 geführt ist. Diese Pinole 32 ist auf der Welle 31 zwischen einem Druckkugellager 33, das sich auf einen Absatz der Welle 31 abstützt, und einer mittels Schraube 34 am Ende der Welle 31 befestigten Scheibe 35 gehalten. An ihrem äusseren Umfange weist die Pinole 32 eine in
Achsrichtung verlaufende Zahnstange 36 auf, mit welcher ein Zahnrad 37 im Eingriff steht, welches auf einer im oberen Teil des Gehäuses 7 gelagerten, zur Welle 31 senkrechten Welle 38 sitzt, auf deren aus dem Gehäuse 7 heraus- ragenden Ende ein Handhebel 39 befestigt ist.
Durch Drehen dieses Handhebels 39 wird das
Zahnrad 37 gedreht und dadurch die Pinole 32 und mit ihr die Welle 31 in axialer Richtung verschoben. Auf der Welle 31 ist ein mehrstufige Zahnrad 40 mit zwei Zahnkränzen 41 und 42 verschiedener Zähnezahlen axial verschiebbar, aber gegen Verdrehen durch einen in einer Keilbahn 43 der Welle 31 gleitenden Keil 44 gesichert angeordnet, derart, dass die Zahnkränze 41, 42 wahlweise mit den Zahnrädern 29, 30 in Eingriff gebracht werden können. Je nachdem, ob der Zahnkranz 41 des Rades 40 mit dem Zahnkranz 29 der Welle 28 oder der Zahnkranz 42 des Rades 40 mit dem Zahnkranz 30 der Welle 28 in Eingriff gebracht wird, ergibt sich eine von zwei Übersetzungen.
Zur Verschiebung
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des Rades 40 auf der Welle 31, d. h. zur Wahl der Übersetzung, dient eine in den oberen Teil des Gehäuses 7 eingesetzte Gewindespindel 45, deren an ihrem unteren Ende angeordnetes Gewinde 46 in ein in einem in das Gehäuse 7 eingesetzten Zwischenboden 47, welcher auch das Nadellager 22 für die Welle 24, das untere Lager für die Welle 28 und eine Durchbrechung für die Welle 31 enthält, vorgesehenes Muttergewinde eingeschraubt und deren mit einem Vierkantloch versehenes oberes Ende in einer Führung 48 im Deckel des Gehäuses 7 geführt ist. Auf dieser Gewindespindel 45 sitzt ein durch zwei Flansche 49 und 49', welche den grösseren Zahnkranz 41 des Rades 40 beidseitig fassen, gebildeter Mitnehmer.
In diesem Mit- nehmer ist ferner ein Block 50 gefasst, welcher zwei Marken 51 und 51'aufweist, welche in einer Öffnung 52 in der Wandung des Gehäuses 7 sichtbar werden, derart, dass durch diese Öff- nung 52 erkannt werden kann, welche der beiden Übersetzungen eingestellt ist. Die Verschiebung der Gewindespindel 45 erfolgt durch Verschrauben in ihrem Muttergewinde 46 mittels einem durch die Führung 48 in ihr Vierkantloch eingeführten
Vierkantschlüssel.
Das untere Ende der Welle 31 ist mittels einer Kreuzscheibenkupplung mit einem in der Bohrung der Exzenterbüchse 12 drehbar und axial verschiebbar gelagerten Bohrkopf 53 gekuppelt. Die um 900 gegeneinander versetzten Mitnehmerleisten 54 und 54' (Fig. 2) der Kreuzscheibe dieser Kreuzscheibenkupplung weisen schwalbenschwanzförmigen Querschnitt auf und gleiten in entsprechend schwalbenschwanzförmig profilierten Nuten einerseits an der unteren Stirnfläche der Welle 31 und andererseits an der oberen Stirnfläche des Bohrkopfes 53, wodurch diese nicht nur in bezug auf Drehung, sondern auch in bezug auf axiale Verschiebung miteinander gekuppelt werden. Die Leisten sind in den Nuten gleitbar, aber formschlüssig gehalten.
Am unteren Ende des Bohrkopfes 53 ist eine selbsttätige Schnellspannvorrichtung für das fingerfräserartige Werkzeug 55 angeordnet. Diese
Schnellspannvorrichtung besteht aus einem in eine nach innen sich konisch erweiternde Bohrung in dem Bohrkopf 53 eingesetzten, den Schaft des Werkzeuges 55 aufnehmenden Ring 56, welcher nahe seinem oberen Rand einen Kranz von Löchern für Kugeln 57 aufweist und auf welchen auf einem Kreis verteilt angeordnete, in den Bohrkopf 53 eingesetzte Druckfedern 58 einwirken. Der Ring 56 wird durch diese Druck- federn 58 im Betrieb nach aussen gedrückt, wodurch die Kugeln 57 im engeren Teil der
Bohrung in dem Bohrkopf 53 ein Festklemmen des Schaftes des Werkzeuges 55 bewirken.
Zum
Einfüllen der Kugeln 57 in die Löcher des
Ringes 56 ist seitlich am Bohrkopf 53 eine Öffnung vorgesehen, welche nach dem Einfüllen der
Kugeln 57 durch einen die Drehung des Bohr- kopfes 53 nicht behindernden Bolzen 59'ge- schlossen wird. In das untere Ende der Exzenter- büchse 12, also in das dem zu bearbeitenden Werkstück zugekehrten Ende derselben, ist ein Flansch 60 eingeschraubt, an welchem eine spannfutterähnliche Führung 61 für den Schaft des Werkzeuges 55 angeordnet ist. Die auf dem Schaft des Werkzeuges 55 aufsitzenden Spitzen der Führungskolben dieser Führung 61 sind dabei derart ausgebildet, dass sie die Drehung und axiale Verschiebung des Schaftes des Werkzeuges 55 nicht wesentlich behindern. Sie können zu diesem Zwecke gegebenenfalls mit frei drehbaren Walzen oder Kugeln versehen sein.
Zum Herausarbeiten eines Loches mit der Kantenzahl n wird ein iräserartiges Werkzeug 55 verwendet, dessen Kopf K- Schneidkanten aufweist. Für jede Schlüsselweite eines vielkantigen Loches ist eine besondere Grösse des Werkzeuges erforderlich. Das Herausarbeiten des vielkantigen Loches kommt durch Überlagerung zweier Bewegungen des Werkzeuges zustande, nämlich erstens einer Drehung des Werkzeuges um seine eigene Achse und zweitens einer kreisenden Bewegurg des Werkzeuges um eine zu dieser Achse parallele Mittelachse, wobei die kreisende Bewegung in entgegengesetztem Drehsinn zur Drehung des Werkzeuges um seine eigene Achse und im Falle eines neckigen Loches n-lmal schneller als die Drehung des Werkzeuges um seine eigene Achse erfolgen muss.
In den Fig. 4-9 ist schematisch gezeigt, wie das Bohren eines vieleckigen Loches vor sich geht. Nach dem Vorhergesagten muss das Bohrwerkzeug M- Kanten besitzen, wenn n die Eckzahl der Bohrung bedeutet. Für das
Herausarbeiten einer viereckigen Bohrung muss das Bohrwerkzeug demnach drei Schneidkanten besitzen.
In den Fig. 4-9 bezeichnet 55 das im Quer- schnitt dargestellte Bohrwerkzeug und B ist die aus dem Werkstück W herausgearbeitete Bohrung.
01 bzeichnet die Achse, um die das Bohrwerk- zeug 55 in Richtung des eingezeichneten Pfeils V vorwärts rotiert und O2 ist die zu 01 parallele
Achse, um die die Achse 01 des Bohrwerkzeuges im rückläufigen Drehsinne R kreist, u. zw. n-lmal schneller als die Drehung des Werkzeuges um die andere Achse.
Angenommen, die Schneidkanten 55 a des Bohrwerkzeuges 55 befinden sich im Augenblick der nachfolgenden Betrachtung im Punkt 1
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Bohrers 55 in Richtung des Pfeiles V kreist die Bohrerachse 01 rückwärts um die Achse Oa.
Befindet sich die Schneidkante 55 a beispielsweise im Punkte II (Fig. 5), so hat sich die Achse 01 um 90 Winkelgrade zurückgedreht. Hieraus ist ersichtlich, dass, während die Schneide 55 a in Richtung des Pfeiles V vorstösst, der ganze Bohrer zurückweicht, so dass die Schneidkante 55 a auf dem Wege von Punkt I zum Punkt II in einer Geraden verläuft. Im Punkt III (Fig. 6) liegt die Achse 01 senkrecht unter der Achse O2-
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Fig. 7-9 zeigen den Weg der Schneidkante 55 d im weiteren Verlaufe des Bohrvorganges. Die übrigen zwei Schneidkanten 55 bund 55 c bewegen sich in entsprechendem Sinne. In Fig. 8 ist ersichtlich, wie die Schneidkante 55 c eine Ecke der Bohrung ausrundet.
Der ebene Verlauf der Flächen des vielkantigen Loches und das Mass der Eckenabrundungen wird bestimmt durch die Grösse der Exzentrizität, mit welcher die kreisende Bewegung des Werkzeuges erfolgt. Diese Exzentrizität muss für jede Art und Grosse von Loch besonders eingestellt werden. Dies erfolgt bei der beschriebenen Vorrichtung durch Verdrehen der Exzenterbüchse 12 in der Büchse 9 mit Hilfe der Schnecke 14. Die Büchse 12 ist drehbar, aber axial nicht verschiebbar in der Büchse 9 gelagert. Die kreisende Bewegung des Werkzeuges 55 wird dadurch erzielt, dass die Büchse 9, in welcher die Exzenterbüchse 12, die den Bohrkopf 53 aufnimmt, gelagert ist, von dem mit dem Zahnkranz 20 im Eingriff stehenden Zahnrad 21 der Welle 24 in Drehung versetzt wird. Die kreisende Bewegung wird durch die Rotation der Büchse 9 erzielt.
Die Öffnung des Ringes 11, welcher auch die Exzenterbüchse 12 in der Büchse 9 sichert, ist so gross bemessen, dass sie auch bei der grössten einstellbaren Exzentrizität nicht hindert. Die Drehung um seine eigene Achse erhält das Werkzeug 55 über den Bohrkopf 53, welcher mit der Welle 31 durch die Kreuzscheibenkupplung, welche den Achsabstand zwischen dem Bohrkopf 53 und der Welle 31 auszugleichen vermag, gekuppelt ist, von der Welle 31, die dem Werkzeug auch den Vorschub erteilt. Die Welle 31 wird über das Rad 40 von einem der auf der Welle 28 sitzenden Zahnräder 29 und 30 angetrieben, und die Welle 28 erhält ihren Antrieb über ihr Zahnrad 27 vom Zahnrad 26 der Welle 24. Die zwischengeschaltete Welle 28 bewirkt dabei die Umkehrung des Drehsinnes gegenüber der kreisenden Bewegung.
Das Rad 40 ermöglicht dabei die Einstellung zweier verschiedener Übersetzungen, so dass mit der beschriebenen Vorrichtung bei Verwendung geeigneter Werkzeuge Löcher mit zwei verschiedenen Eckenzahlen herausgearbeitet werden können. Durch Vorsehen eines mehrstufigen Stufengetriebes könnte diese Vorrichtung zum Herausarbeiten von Löchern mit drei oder mehr verschiedenen Eckenzahlen ausgebildet werden.
Die Auswechslung der Werkzeuge erfolgt in einfachster Weise dadurch, dass der Bohrkopf 53 über die Welle 31 mit Hilfe des Hand- hebels 39 so weit abwärts bewegt wird, dass der
Ring 56 der Schnellspannvorrichtung auf den
Flansch 60 aufstösst und einwärts gedrückt wird.
Dadurch werden die Kugeln 57 in den weiteren Teil der Bohrung des Bohrkopfes 53 geschoben und so die Festklemmung des Schaftes des Werkzeuges 53 gelöst, so dass es nach Lösen der spannfutterartigen Führung 61 nach unten herausgezogen und durch ein anderes Werkzeug ersetzt werden kann. Um zu vermeiden, dass der Bohrkopf 53 unter der Wirkung seines Eigengewichtes ungewollt in seine untere Grenzlage sich bewegt und damit ein Lösen oder Lockern der Schnellspannvorrichtung bewirke, kann eine Sperrklinke vorgesehen werden, welche durch Druck auf den Handhebel 39 ausser Eingriff gebracht wird, so dass ein Senken der Pinole 32 mit der Welle 31 nur dann möglich ist, wenn der Handhebel betätigt wird. Von besonderer Wichtigkeit ist, dass das Werkzeug insbesondere zu Beginn der Arbeit sehr gut geführt ist, da sonst auf keinen Fall einwandfreie Löcher herausgearbeitet werden können.
Bei der dargestellten Vorrichtung wird eine einwandfreie Führung des Werkzeuges durch die spannfutterartige Führung 61 erzielt, welche zu Beginn der Arbeit den Schaft des Werkzeuges unmittelbar hinter dessen Kopf umfasst.
Die vorstehend beschriebene Vorrichtung ist mit einem zweistufigen Wechselgetriebe versehen.
Statt dessen ist es natürlich auch möglich, in die Vorrichtung ein Wechselgetriebe mit mehr als zwei Stufen einzubauen, je nach der gewünschten Kantenzahl der herzustellenden Vielkante.
Das beschriebene Werkzeug kann in Verbindung mit der geschilderten Vorrichtung ausschliesslich zum Herausarbeiten von vielkantigen Löchern verwendet werden. Nach dem gleichen Prinzip können mit der beschriebenen Vorrichtung aber auch vielkantige Zapfen hergestellt werden. Hiefür muss lediglich das Werkzeug ausgewechselt werden. Für die Herstellung von Vielkantzapfen ist das Werkzeug als Hohlfräser auszubilden.
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