Verfahren zum Bearbeiten der Bohrung und der sie begrenzenden stirnseitigen Flächen eines Werkstückes, und Maschine zur Durchführung des Verfahrens. Die Erfindung hat ein Verfahren zum Bearbeiten der Bohrung und der sie begren zenden stirnseitigen Flächen eines Werkstük- kes zum Gegenstand.
Bisher werden derartige Bohrungen in zwei oder mehr Arbeitsgängen bearbeitet, wo bei zwischen den Arbeitsgängen je eine zeit raubende Umspannung des Werkstückes oder Werkzeuges erforderlich ist, Es ist bekannt, dass die Einstellung des Werkstückes oder Werkzeuges nach der Umspannung auf seine ursprüngliche Axiallage zur Werkzeugspindel bzw. zur Bohrung selbst bei einer Serie glei cher Werkstücke nur in den seltensten Fällen mit der erforderlichen Genauigkeit gelingt.
Trotz verschiedener Hilfsmittel zur Erleich terung des Umspannens der Werkstücke oder Werkzeuge war es bis heute nicht möglich, die erforderliche Genauigkeit der nachträg liehen Einstellung zu erreichen, bzw. den zum Arbeitsvorgang unverhältnismässig grösseren Zeitbedarf zum Umspannen des Werkstückes oder Werkzeuges zu verringern.
Gemäss dem Verfahren nach der Erfin dung wird dieser Übelstand dadurch behoben, dass das mit seiner zu bearbeitenden Bohrung zu einer Bohrspindelachse der Maschine axial eingestellte Werkstück mittels je eines links und rechts von ihm angeordneten und um die Bohrspindelachse rotierenden Satzes von Werkzeugen abwechselnd von beiden Seiten her bearbeitet wird, wobei mittels der Werk- zeuge die Bohrung und die sie beidseitig be grenzenden Stirnflächen des Werkstückes in aufeinanderfolgenden Arbeitsgängen vorgear beitet und massgenau fertiggedreht werden.
Nach diesem Verfahren kann also bei einmali ger Einspannung des Werkstückes und der Werkzeuge die Bearbeitung der beiden _ die Bohrung begrenzenden Stirnseiten des Werk stückes zusammen mit der achsgleich zur Bohrspindelachse eingespannten Bohrung in einem denkbar kurzen Zeitaufwand mit grösst möglicher Genauigkeit erfolgen.
Mit besonderem Vorteil kann dieses Ver fahren beim Ausbohren frisch mit Lagermetall ausgegossener Pleuelstangenbohrungen ange wendet werden, indem zum Beispiel die Pleuelstange während der Bearbeitung mit beiden Bohrungen in der gleichen Horizontal ebene im genauen Bohrungs-Achsabstand ge halten werden kann und in dieser Spannstel lung parallel zu sich in beiden Richtungen der Achse der zu bearbeitenden Bohrung gegen die Werkzeugsätze bewegt wird. Damit wird erreicht, dass die beiden Bohrungen einer Pleuelstange nach der Bearbeitung tatsäch lich zueinander parallel ausgerichtet sind und die bearbeitete Bohrung auch zueinander par allele Stirnflächen besitzt.
Die Vorrichtung gemäss der Erfindung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens besteht aus einem das jeweilige Werkstück mit seiner zu bearbeitenden Boh rung achsgleich mit der Bohrspindelachse der Maschine festhaltenden und in deren Achs riehtung bewegenden Spannbock mit Gleit- sehlitten und zwei zu beiden Seiten des Spannbockes in einem Abstand von diesem angeordneten Sätzen von je zum Teil um und zum Teil in einem ortsfesten Lagerarm dreh bar gelagerten, um die Bohrspindelachse ro tierenden Werkzeugen, z. B.
Bohrmesser, Ab- flaehmesser und Abschrägmesser, welche mit zwei zum Beispiel von einer gemeinsamen, im tischhohen Gehäuse drehbar gelagerten Haupt welle aus angetriebenen Antriebswellen, z. B. zum Teil direkt, zum Teil über Zahnräder, auf Drehung gekuppelt sind.
In der Zeichnung ist eine für ein Ausfüh rungsbeispiel des erfindungsgemässen Verfah rens dienende, ein Ausführungsbeispiel der Maschine nach der Erfindung darstellende Werkzeugmaschine in ihrem prinzipiellen Aufbau schematisch in Fig. 1 im Vertikal schnitt veranschaulicht. Die Fig. 2 zeigt die Maschine im Grundriss. Die Fig. 3 und 4 zei gen den Spannbock mit Schlitten und einer eingespannten Pleuelstange im Aufriss und Grundriss. Aus den Fig. 5 und 6 ist einer der beiden Werkzeugträger für die umlaufenden Werkzeuge in Front- und Seitenansicht zu er sehen.
Die zur Durchführung des Verfahrens er forderlichen Maschinenelemente sind zum Teil in einem tischhohen Gehäuse 1 und im übri gen in zwei im Arbeitsabstand voneinander am Gehäuse befestigten Lagerköpfen 2 und 3 gelagert. Im Gehäuse 7 ist der elektrische An trieb 4 eingebaut, welcher über den Riemen trieb 5, 6 eine Hauptwelle 7 in Drehung ver setzt, welche mit je einem Riementrieb 8, 9 zwei achsgleich in den Lagerköpfen 2, 3 dreh bar gelagerte Antriebswellen 1.0, 11 mit ent sprechender Drehungsgeschwindigkeit und im gleichen Drehsinn antreibt. Es ist auch mög lich, jede der beiden Wellen 10 und 11 durch einen eigenen Antrieb unabhängig voneinan der anzutreiben.
Jeder der beiden Lagerköpfe 2, 3 trägt einen starr angebrachten, hohlen Lagerarm 12, in. welchem je eine Bohrspindel 13 drehbar gelagert ist. Beide Bohrspindeln 73 sind achsgleich angeordnet und mit der ihnen zugeordneten Welle 10 oder 11 durch stirnseitigen Eingriff auf Drehung gekuppelt. Jede der beiden Bohrspindeln 13 trägt. einen Bohrkopf 14 zum Einspannen des jeweils er forderliehen Bohrstabes 15. Die Bohrspindeln stützen sich mittels ihrer Bohrköpfe 14 un mittelbar an dem Stirnende ihres Lagerarmes 12 ab; die Bohrköpfe stehen einander in einem Axialabstand gegenüber, der auch das Be arbeiten von Werkstücken mit langer Boh rung gewährleistet.
Um, den zugeordneten Lagerarm 12 mit Spiel drehbar sitzt in jedem Lagerkopf dreh bar ein Werkzeugträger 16 für ein Abflach messer 17 und ein Abschrägmesser 18, zum Bearbeiten der die mittels der Werkzeuge 15 auszubohrenden Bohrung begrenzenden Stirn flächen zum Beispiel einer Laufbüchse. Die ser Werkzeugträger 16 besteht, wie die Fig. 5, 6 zeigen, aus einem Rotationskörper mit einer zentralen Bohrung für den Lagerarm 12 und mehreren mit gleichmässigen Winkelabständen voneinander und in verschiedenen Radial abständen von der zentralen Bohrung ange ordneten Fassungsbohrungen 1.9, 20, je zur Aufnahme des Schaftes eines Abflach- bzw. eines Abschrägwerkzeuges 17 bzw. 7.8.
Der verschiedene Radialabstand der Fassungsboh rungen 19, 20 ermöglicht die Anpassung der Werkzeugstellung zum Innen- und Aussen- durehmesser der zu bearbeitenden Stirnflä chen. Jeder Fassungsbohrung 19, 20 ist eine in tangentialer Richtung zum betreffenden Lochteilkreis angeordnete Gewindebohrung 21 zugeordnet, in welcher die Spannschraube zum Fixieren des Werkzeuges sitzt. Das Ab flach- und das Absehrä.gwerkzeug 17 bzw. 18 werden zueinander und zu der zu bearbeiten den Laufbüehsenstirnfläehe so eingestellt, dass das Abflachen und Abschrägen gleichzeitig und mit der richtigen Eingriffstiefe ausge führt werden kann.
Der Antrieb beider Werkzeugträger 16 erfolgt je von der die zugeordnete Bohrspindel 13 antreibenden _NYelle 10 oder 11 aus, mittels der die Wellen drehzahl umsetzenden Kettenzahnräder 22 bis 25. Dabei sitzt das Kettenzahnrad 22 lose auf der Welle und ist durch eine mittels eines Handhebels 26 zu betätigende Kupplung 27 wahlweise mit der Welle zu verbinden. Es kann daher jeder der beiden Werkzeugträger 16 nach Belieben mit der zugeordneten Welle 7 0 bzw. 1.1 gekuppelt oder von dieser abge schaltet werden.
Die Voraussetzung für eine massgenaue Arbeit ist die Einspannvorrichtung für das Werkstück und seine Führung während des Arbeitsverfahrens. Zu diesem Zweck ist auf einem Führungsbett 28 des tischhohen Gehäu ses 1 ein Schlitten 29 parallel zur Bohrspin delachse verschiebbar gelagert und wahlweise entweder mittels eines hydraulischen Getrie bes 30, 31 zwangläufig mit vorgeschriebener Geschwindigkeit oder durch einen mittels eines Handrades 32 betätigbaren nicht darge stellten, Zahnstangentrieb gefühlsmässig von Hand aus bewegbar.
Der Schlitten 29 trägt einen zwischen den beiden Werkzeugsätzen mit Abstand von diesen angeordneten Spann bock 33 mit zwei Spannbacken 34, 35, welche durch einen mit gegenläufigen Gewinden aus gestatteten Spindeltrieb 36 gleichzeitig auf- und zuspannbar sind. Die Spannbacken 34, 35 und der durch das Handrad 37 betätig- bare Spindeltrieb 36 lagern in einem senk recht zur Schlittenebene verstellbaren und mittels mehrerer Schrauben 38 am Spannbock fixierbaren Einstellschlitten 39, der durch eine in den Spannbock 33 in senkrechter Richtung zum Schlittenbett 28 ein- und aus sehraubbare Stellschraube 40 verstellt wer den kann.
Mit Hilfe dieser Einstellvorrichtung ist es möglich, das erste Werkstück einer Serie nach seiner Einspannung zwischen den beiden Spannbacken 34, 35 mit der Achse seiner Boh rung genau mit der Bohrspindelachse in Über einstimmung zu bringen. Auch exzentrische Bohrungen können durch Verstellung des Einstellschlittens mittels der Stellschraube 40 auf diese Weise mit ihrer Achse genauestens zur Bohrspindelachse eingestellt werden.
Wei ter ist es erforderlich, jedes Werkstück einer Serie auch in Richtung der Bohrspindelachse an derselben Stelle festzuhalten, damit bei Bearbeitung der die Bohrung begrenzenden Stirnflächen das Fertigmass mit Hilfe von auf einer Stange 41 verstellbaren Anschlägen 42, 43 automatisch erreicht werden kann, an wel che der Spannbockschlitten 29 bei seiner Hin- und Herbewegung zwischen den beiden Werk zeugsätzen mittels zweier die Stange 41 um greifender Gleitbacken 44 links oder rechts anschlägt.
Die Voraussetzung für den rich tigen Einsatz der beiden genannten Anschläge 42, 43 bildet eine Einstellvorrichtung am Spannbock, welche aus einem in einem Klemm lager 45 des Spannbockes 33 längsverschieb baren und um seine Achse verdrehbaren Rundstab 46 besteht, dessen eines, bei der einen Bohrspindel liegendes, geschlitztes Ende einen ihn diametral durchquerenden Fühlstab 47 trägt, der in seiner Längsrichtung im Rundstab verstellbar sitzt und durch eine Klemmschraube 48 festklemmbar ist.
Dieser Fühlstab 47 wird zum Beispiel beim Bearbei ten der Kurbelzapfenbohrung einer Pleuel stange gemäss Fig. 3, 4, mit seiner Stirnfläche an der Stirnfläche 49 der mit Lagermetall ausgegossenen Bohrung des Werkstückes 50 zur Anlage gebracht und in dieser Stellung mittels der Schraube 48 fixiert. Der in F'ühl- stellung gebrachte Fühlstab 47 kann durch Verdrehen und Längsverschieben des Rund stabes 46 aus dem Bereich des Werkstückes ausgerückt oder zu diesem in Stellung ge bracht werden. Der Rundstab 46 kann in je der seiner Stellungen durch eine Klemm schraube 51 fixiert werden.
Der den Spannbock 33 tragende Schlitten 29 ist. selbst zu einem Führungsbett 52 für einen Schlitten 53 ausgebildet, der im rechten Winkel zur Bohrspindelachse verschiebbar und mit Hilfe einer Masseinteilung und eines Nonius bezüglich des Spannbockes genau ein stellbar ist. Auf diesem Schlitten 53 sitzt ein Spannbock 54 mit einem Spreizdorn 55, wel cher parallel zur Bohrspindelachse ausgerich tet in der gleichen Horizontalebene mit dieser liegt. Der Aehsabstand des Spreizdornes 55 von der Bohrspindelachse wird mittels des Schlittens 53 auf denjenigen Achsabstand ein- gestellt, welchen die beiden Bohrungen der Pleuelstange 50 voneinander haben sollen.
Der Spreizdorn 55 wird im Durchmesser der einen Pleuelstangenbohrung angepasst, so dass die Pleuelstange nach allen Richtungen hin ausgerichtet ist, bevor der Arbeitsprozess be ginnt.
Dieser Arbeitsprozess vollzieht sich bei ar beitsfertig eingestellten Werkzeugen 15, 17, 18 und Anschlägen 42, 43 in wenigen Sekunden. Vorerst wird das Werkstück 50 mittels des Spannbockschlittens 29 in axialer Richtung seiner Bohrung durch Betätigung des Hand rades 32 von Hand aus bis zu einem der bei den Bohrköpfe 14, z. B. nach links (Fig. 1), bewegt und hierauf nach Einschaltung des hydraulischen Getriebes automatisch mit vor eingestellter Vorschubgeschwindigkeit so vor- Cesehoben, dass das Vorschneidwerkzeug 15 des Bohrkopfes 14 die Bohrung der Pleuel stange 50 ausdreht.
Unmittelbar nach Beendi gung dieses Bohrvorganges wird der hydrau lische Vorschub abgeschaltet und das Werk- stüek 50 von Hand aus gegen die Abflach- und Abschrägwerkzeuge 17, 18 des rotieren den Werkzeugträgers 16 bewegt, um die eine Stirnfläche des Werkstückes zu bearbeiten, bis die linke Gleitbacke 44 auf dem ortsfesten Stangenanschlag 43 auftrifft.
Hierauf wird das Werkstück 50 mittels des Schlittens 29 in der entgegengesetzten Axialrichtung der Bohrspindelachse bewegt und so mit. seiner ausgebohrten Bohrung in den Bereich des Nachschneidwerkzeuges 15 des Bohrkopfes der andern Bohrspindel 12 gerückt. Das neuerlich eingeschaltete hydrau lische Getriebe bewegt nunmehr den Schlitten und das Werkstück mit voreingestellter Vor- sehubgesehwindigkeit am rotierenden Nach schneidwerkzeug 15 vorbei, welches die Boh rung der Pleuelstange fein bearbeitet und massgenau fertigstellt.
Am Ende der Bohrung wird der hydraulische Vorschubmechanismus von Hand aus abgeschaltet und der Schlitten mit dem Werkstück .50 zum Zwecke der Be arbeitung seiner rechten Stirnfläche gegen die Abflach- und Abschrägwerkzeuge 17, 18 des im Bild rechts dargestellten rotierenden Werkzeugträgers 16 von Hand aus bis zum Auftreffen der rechten Gleitbacke 44 auf dem Anschlag 42 der Stange 41 bewegt. Ist auch dieser Arbeitsgang beendet, dann wird der Schlitten 29 in die dargestellte Mittellage be wegt und das fertigbearbeitete Werkstück 50 aus dem Spannbock 33 ausgespannt und vom Spreizdorn 55 abgezogen.
Das nächste Werk stück (Pleuelstange) derselben Serie wird wie der mit seiner kleineren Bohrung auf den Spreizdorn 55 aufgesteckt und in die Hori zontallage eingeschwenkt, in welcher es zwi schen den Spannbacken 34, 35 des Spannbok- kes 33 mit seiner Kurbelzapfenbohrung in der richtigen Axiallage zur Bohrspindelachse festgeklemmt wird, wobei die Axialeinstellung des Werkstückes mittels des Fühlstabes genau auf die richtige Ausgangslage ebenfalls über prüft wird. Nach dieser Einstellung und Fixierung des Werkstückes 50 kann der ge schilderte Arbeitsprozess von neuem beginnen.
Bei einer andern möglichen Ausführungs form kann zum Beispiel der Werkstückträger ortsfest angeordnet. sein und die voneinander unabhängig angetriebenen Werkzeugsätze da gegen. axial beweglich gelagert sein, so dass sie dem Werkstück von beiden Seiten zur Be arbeitung seiner Bohrung und Stirnflächen abwechselnd genähert werden können.