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Stand der Technik
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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Tieflochbohren, die in Drehautomaten
oder Langdrehautomaten eingesetzt werden kann. Im Folgenden wird
stets nur von Drehautomaten gesprochen, auch wenn Langdrehautomaten
gemeint sind.
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Dabei
ist es von besonderer Bedeutung, dass beim Tieflochbohren mit höchsten Drehzahlen von
etwa 30.000/min. gearbeitet werden muss, insbesondere dann, wenn
der Durchmesser des Tieflochbohrers nur einen Millimeter (1 mm)
oder weniger beträgt.
Solche Bohrungen sind beispielsweise bei Kraftfahrzeugeinspritzsystemen
erforderlich und können
mit der gewünschten
Zerspanleistung und Prozesssicherheit nur dann durchgeführt werden,
wenn der Tieflochbohrer eine interne Schmiermittelzufuhr aufweist.
Dadurch wird die Schneide des Tieflochbohrers nicht nur gekühlt, sondern
die beim Zerspanen entstehenden Späne werden vom Kühlschmiermittel über die
Wendel am Außendurchmesser
des Tieflochbohrers sicher abgeführt.
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Solche
Hochleistungs-Tieflochbohrer werden üblicherweise aus Hartmetall
hergestellt und sind daher vergleichsweise spröde. Daher ist einer präzisen Lagerung
des Tieflochbohrers in der Vorrichtung zum Tieflochbohren höchste Aufmerksamkeit
zu widmen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung zum Tieflochbohren
bereitzustellen, die eine präzise
Lagerung des Tieflochbohrers bei höchsten Drehzahlen von bis zu
30.000 Umdrehungen/pro Minute, erlaubt. Gleichzeitig muss die interne Schmiermittelzufuhr
gewährleistet
sein, wobei auf Grund der extrem geringen zur Verfügung stehenden Strömungsquerschnitte
im Tieflochbohrer das Kühlmittel
mit Drücken über 200
bar, bevorzugt mit Drücken
von 230 bis 240 bar zu geführt
werden muss. Schließlich
soll die Vorrichtung zum Tieflochbohren einfach in bereits am Markt
vorhandene Drehautomaten oder andere geeignete Bearbeitungszentren eingesetzt
werden können.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
eine Vorrichtung zum Tieflochbohren umfassend ein Spindelgehäuse in der
eine Spindel mittels einer Wälzlagerung
drehbar gelagert ist, wobei an einem ersten Ende der Spindel eine
Werkzeugaufnahme, insbesondere eine Spannzangenaufnahme, ausgebildet
ist, wobei die Spindel an einem dem ersten Ende gegenüberliegenden
zweiten Ende angetrieben wird, und wobei zwischen dem Spindelgehäuse und
der Werkzeugaufnahme an eine Einrichtung zum Zuführen von Kühlschmiermittel vorgesehen
ist.
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Durch
die erfindungsgemäße Anordnung
der Einrichtung zum Zuführen
von Kühlschmiermittel
zwischen der Wälzlagerung
der Spindel im Spindelgehäuse
einerseits und der Werkzeugaufnahme andererseits ist es möglich, die
Spindel im Bereich der Wälzlagerung
als Vollwelle auszuführen
und somit nicht nur eine maximale Stabilität der Spindel bei minimalen
Abmessungen zu erreichen.
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Außerdem ist
es durch die erfindungsgemäße Anordnung
der Einrichtung zum Zuführen
von Kühlschmiermitteln
auf einfache Weise möglich,
die erfindungsgemäße Vorrichtung
in einen Drehautomaten oder Langdrehautomaten zu integrieren, da das
Kühlschmiermittel
außerhalb
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zugeführt
wird. Somit muss der Drehautomat oder Langdrehautomat im Wesentlichen
nur die Spindel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Tieflochbohren
antreiben und die Vorschubbewegung ausführen.
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Die
Zufuhr von Kühlschmiermittel
kann vielmehr extern erfolgen, da die erfindungsgemäße Vorrichtung
zum Tieflochbohren einen hydraulischen Anschluss aufweist, der in
axialer Richtung gesehen vor dem Spindelgehäuse der erfindungsgemäßen Vorrichtung
und damit in dem ”freien” Raum zwischen Bohrspindel
und zu bearbeitenden Werkstück
ist. Dadurch ist es möglich, über eine
Hydraulikleitung oder einen Hydraulikschlauch die erfindungsgemäße Tieflochbohrvorrichtung
zum Tieflochbohren mit dem Kühlschmiermittel
zu versorgen. Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird eine einfache
und sichere Trennung zwischen der Maschine beziehungsweise dem Drehautomaten
einerseits und der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum Tieflochbohren andererseits geschaffen.
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Die
für die
Durchführung
des Tieflochbohrens erforderliche Kühlschmiermittelzufuhr ist unabhängig von
dem Drehautomaten beziehungsweise dem Langdrehautomaten und kann
als externes Zusatzaggregat ohne weiteres neben dem Drehautomaten
aufgestellt und betrieben werden. Außerdem ist es durch die einfache
mechanische Schnittstelle zwischen erfindungsgemäßer Vorrichtung und Drehautomat
möglich
sehr einfach und ohne nennenswerte Montagekosten, eine erfindungsgemäße Vorrichtung
zum Tieflochbohren auszuwechseln, wenn diese nach einer entsprechend
langen Betriebszeit überholt
werden soll.
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Die
einfache Auswechselung der erfindungsgemäßen Tieflochbohrvorrichtung
zum Tieflochbohren führt
zu einem Maschinenstillstand von weniger als einer Stunde, sodass
es ohne weiteres möglich ist,
die erfindungsgemäße Vorrichtung
zum Tieflochbohren bei Bedarf zum Beispiel am Wochenende auszuwechseln.
Dadurch ist die Produktivität
des Drehautomaten nicht nennenswert beeinträchtigt und es ist auch möglich bei
unvorhergesehenen Störungen
oder Defekten der erfindungsgemäßen Vorrichtung
eine auf Lager gehaltene Funktionsfähige Vorrichtung zum Tieflochbohren
während
einer Schicht auszuwechseln. Diese Vorteile sind sowohl technologischer
als auch wirtschaftlicher Art und erlauben die Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
des Tieflochbohrens nicht nur mit hoher Prozesssicherheit, sondern
auch mit sehr geringen Stückkosten.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass
die Einrichtung zum Zuführen
von Kühlschmiermittel
einen Verteiler umfasst, und dass der Verteiler eine koaxial zu
einer Drehachse der Spindel angeordnete Aufnahme für eine Lagerbuchse
aufweist.
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Durch
die Ausbildung eines gesonderten Verteilers ist es möglich, die
beiden zentralen Funktionen der erfindungsgemäßen Vorrichtung, nämlich eine
präzise
und drehzahlfeste Lagerung der Spindel zu gewährleisten und gleichzeitig
die Zuführung
des Kühlschmiermittels
in die Werkzeugaufnahme beziehungsweise das Bohrwerkzeug zu gewährleisten, konstruktiv
und räumlich
getrennt, sodass eine jeweils optimale der Spindellagerung aber
auch der Kühlschmiermittelzufuhr
gewährleistet
ist.
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Außerdem werden
Herstellung, Montage und Instandsetzung durch diesen modularen Aufbau deutlich
erleichtert.
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Durch
den zwischen Verteiler und Spindelgehäuse angeordneten Zentrierring
ist es möglich,
trotz einfacher Montierbarkeit, eine optimale Zentrierung des Verteilers
beziehungsweise der Einrichtung zum Zuführen von Kühlschmiermitteln relativ zur
Spindel zu erreichen und dadurch eine wirksame Abdichtung zwischen
Spindel und Verteiler bei hoher Standzeit zu erreichen.
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In
weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist der Verteiler
einen Anschluss für
eine Kühlmittelzufuhr
auf, wobei der Anschluss mit einem von der Aufnahme und der Lagerbuchse
begrenzten ersten Ringraum hydraulisch verbunden ist. Dadurch ist
es möglich,
das Kühlmittel
ringförmig über den
gesamten Umfang des Ringraums zu verteilen, sodass von allen Seiten
des Kühlschmiermittel
gleichmäßig vorhanden
ist und keine radialwirkenden resultierenden Kräfte auf die Spindel von dem
unter hohem Druck stehenden Kühlschmiermittel
ausgeübt
werden.
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Der
gleiche Effekt wird dadurch erreicht dass die Spindel und die Lagerbuchse
einen zweiten Ringraum begrenzen, und dass der erste Ringraum und der
zweite Ringraum bevorzugt über
mehrere Radialbohrungen, hydraulisch miteinander in Verbindung stehen.
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Der
zweite Ringraum und die Werkzeugaufnahme sind ebenfalls hydraulisch
miteinander verbunden. Dabei erfolgt vorteilhafterweise die hydraulische
Verbindung zwischen dem Anschluss und dem ersten Ringraum und dem
zweiten Ringraum und/oder dem zweiten Ringraum und der Werkzeugaufnahme
der Spindel über
mehrere gleichmäßig über den
Umfang verteilte Radialbohrungen. Dadurch wird gewährleistet,
dass der sehr hohe Druck des Kühlschmiermittels
keine Radialkraft auf die Spindel ausübt, was entscheidend zu der
Präzision und
Genauigkeit der Spindellagerung beiträgt. Dadurch wird es vermieden,
dass die Spindel unrund läuft
und infolge dessen der Tieflochbohrer abbricht. Ein weiterer Effekt
dieser erfindungsgemäßen Kühlschmiermittelzufuhr
ist, dass die Abdichtung zwischen dem Verteiler einerseits und der
Spindel andererseits beziehungsweise zwischen dem Verteiler und
der Wälzlagerung überhaupt
erst ermöglicht
wird und im Übrigen
diese Abdichtung eine sehr hohe Standzeit aufweist.
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Diese
Abdichtung wird dadurch erreicht, dass die Lagerbuchse an ihrem
Innendurchmesser mehrere über
den Umfang verteile Taschen oder eine Ringnut aufweist, und dass
diese Taschen mit einem ersten Lagerabschnitt der Spindel ein erstes
Gleitlager bildet.
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Zusätzlich ist
es möglich,
dass die Lagerbuchse an ihrem Innendurchmesser im Bereich eines zweiten
Lagerabschnitts der Spindel weitere Taschen aufweist, die zusammen
mit der Spindel ein zweites Gleitlager bilden. Dabei werden das
erste Gleitlager und, falls vorhanden, auch das zweite Gleitlager über den
Umfang verteilte Radialbohrungen hydraulisch mit dem ersten Ringraum
verbunden, sodass diese Gleitlager zwischen Lagerbuchse und Spindel
als hydrostatische Gleitlager ausgebildet sind. Im Ergebnis führen diese
hydrostatischen Gleitlager zu einer weiteren Stabilisierung der
Spindellagerung.
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Gleichzeitig
werden Unrundheiten im Lauf der Spindel zum Beispiel aufgrund von
Unwuchten, gedämpft.
Auf Grund der sehr dünnen
Schmierspalte zwischen der Lagerbuchse und der Spindel ist auch die
Menge von Kühlschmiermittel,
welche durch die Gleitlager strömt,
sehr gering. Dadurch wird auch das Problem der Abdichtung beziehungsweise
die Vermeidung von Leckagen sehr stark vereinfacht beziehungsweise überhaupt
erst ermöglicht.
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Um
die Standzeit und Lebensdauer beziehungsweise die Lebensdauer des
ersten Gleitlagers beziehungsweise des zweiten Gleitlagers zu erhöhen, ist
erfindungsgemäß vorgesehen,
an der Spindel im Bereich des ersten Lagerabschnitts und/oder des
zweiten Lagerabschnitts, eine Keramikbeschichtung aufzubringen.
Dies kann zum Beispiel dadurch erfolgen, dass im Bereich der Lagerabschnitte
eine Ringnut mit einer Tiefe von etwa 0,5 Millimetern in die Spindel
eingearbeitet wird und diese Ringnut mit Keramik beschichtet wird.
Anschießend
wird die Spindel vor allem im Bereich dieser Lagerabschnitte nochmals überschliffen,
sodass sich eine durchgehend zylindrische Oberfläche der Spindel in diesen Bereichen
ergibt, wobei die extrem belasteten Lagerabschnitte auf Grund der
Keramik sehr hohe Standzeiten haben. Wenn überhaupt Verschleiß auftritt,
dann verschleißt
die Lagerbuchse, welche aus Lagerbronze hergestellt werden kann.
Diese Lagerbuchse kann jedoch bei einer Überarbeitung/Revision der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum Tieflochbohren ohne weiteres und mit vergleichsweise geringen
Kosten ausgetauscht werden.
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Dazu
muss nicht einmal die Wälzlagerung der
Spindel entfernt werden. Es ist vielmehr möglich, die Lagerbuchse vom
ersten Ende der Spindel her auszutauschen. Auch dies ist ein wesentlicher
in der betrieblichen Praxis wichtiger Vorteil, der sich in entsprechend
geringen Stillstandszeiten der erfindungsgemäßen Vorrichtung beziehungsweise
einem mit einer solchen Vorrichtung ausgerüsteten Drehautomaten niederschlägt.
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Um
zu verhindern, das aus dem Verteiler Kühlschmiermittel in die Wälzlagerung
des Spindelgehäuses
beziehungsweise der Spindel gelangt, ist vom ersten Ende der Spindel
aus gesehen vor der Wälzlagerung
ein Flansch an der Spindel ausgebildet, wobei diese eine Stirnfläche dieses
Flansches mit einer entsprechenden Planfläche des Verteilers und/oder
einer Planfläche
der Lagerbuchse einen Dichtspalt ausbildet. Dieser Dichtspalt kann
zum Beispiel 0,2 Millimeter dick sein. Auf Grund dieses schmalen
Dichtspaltes ergibt sich ein erheblicher Druckabbau wenn das Kühlschmiermittel
durch den Dichtspalt hindurch nach außen wandert, bevor es in die
Wälzlagerung
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
gelangen könnte.
Bei Bedarf wäre
es selbstverständlich
auch denkbar, einen Unterdruck an der Leckageöffnung des Verteilers anzulegen
und dadurch gewissermaßen
in den dritten Ringraum gelangte Kühlschmiermittel mit noch größerer Sicherheit
abzusaugen und somit von der Wälzlagerung
fern zu halten.
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Die
Spindel kann mittels Wälzlagern,
bevorzugt Spindelkugellagern oder Schulterkugellagern, die besonders
bevorzugt als mit teilweise aus Keramik hergestellt sind, in dem
Spindelgehäuse
gelagert werden. Durch den Einsatz von Spindel- oder Schulterkugellagern
ist es möglich,
eine Vorspannung der insgesamt mindestens zwei, bevorzugt drei Wälzlager
herzustellen, sodass eine Spielfreiheit gewährleistet werden kann und somit
die Präzision
der Spindellagerung nochmals erhöht
wird.
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Weitere
Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der
nachfolgenden Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen entnehmbar.
Alle in der Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen offenbarten Merkmale
können
sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.
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Zeichnung
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Es
zeigen:
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1 eine
Seitenansicht einer erfindungsgemäße Vorrichtung zum Tieflochbohren
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2 ein
Längsschnitt
durch die erfindungsgemäße Vorrichtung
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3 den
Verteiler in einer Isometrie und im Schnitt,
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4 die
Lagerbuchse im Schnitt und als Isometrie,
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5 die
Spindel und 6 das Detail D gemäß 2.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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1 zeigt
eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Tieflochbohren
mit eingespanntem Tieflochbohrer 1. Die erfindungsgemäße Vorrichtung
umfasst ein Spindelgehäuse 3 in dem
eine Spindel 5 drehbar gelagert ist. Dabei handelt es sich
wie anhand der 2 deutlich wird, um eine Wälzlagerung.
Das Spindelgehäuse 3 hat
eine zylindrische Außenfläche 7 und
weist an seinem in 1 linken Ende eine Flanschfläche auf.
Mittels der zylindrischen Außenfläche 7 und
der Flanschfläche 9 kann
die erfindungsgemäße Vorrichtung
in eine entsprechende Aufnahme beziehungsweise mechanische Schnittstelle
einer Tieflochbohrmaschine oder eines geeigneten Bearbeitungszentrums
mit wenigen Schrauben 11 in der Tieflochbohrmaschine (nicht dargestellt)
befestigt werden.
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Der
Antrieb der Spindel 5 erfolgt über eine Verzahnung 13.
Auf die Verzahnung 13 kann beispielsweise eine Riemenscheibe
(nicht dargestellt) aufgesetzt werden. An dem in 1 linken
Ende der Spindel 5, welches nachfolgend als erstes Ende
bezeichnet wird, ist eine Spannzangenaufnahme ausgebildet, die den
Tieflochbohrer 1 spannt. Von der Spannzangenaufnahme ist
in 1 lediglich eine Spannmutter 15 sichtbar.
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Zwischen
dem Spindelgehäuse 3 beziehungsweise
der Wälzlagerung
und dem ersten Ende der Spindel 5 (auf der linken Seiten
in 1) ist eine Einrichtung 17 zum Zuführen von
Kühlschmiermittel angeordnet.
Von dieser Einrichtung 17 sind in 1 ein Verteiler 19 sowie
der Flansch 21 einer Lagerbuchse 35 mindestens
teilweise sichtbar. An dem Verteiler 19 ist ein Anschluss 23 für eine Kühlschmiermittelleitung
ausgebildet.
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Des
Weiteren ist 90 Grad dazu versetzt eine Leckage-Öffnung 25 vorgesehen.
Zwischen dem Flansch 21 und der Spannmutter 15 ist
an der Spindel 5 ein Sechskant (ohne Bezugszeichen) ausgebildet,
um die Spindel 5 arretieren zu können, wenn die Spannmutter 15 angezogen
beziehungsweise geöffnet
werden soll.
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In 2 ist
die erfindungsgemäße Vorrichtung
gemäß 1 geschnitten
und dem gegenüber leicht
vergrößert dargestellt.
Gleiche Bauteile werden mit den gleichen Bezugszeichen versehen
und es gilt das bezüglich 1 gesagte
entsprechend.
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Wie
aus 2 gut ersichtlich ist, ist die Spindel 5 im
Wesentlichen als Vollwelle ausgeführt. Dadurch ergibt sich eine
hohe Steifigkeit der Spindel 5 bei gleichzeitig geringen
Abmessungen.
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Die
Spindel 5 ist in dem Spindelgehäuse 3 mittels einer
Wälzlagerung,
umfassend drei Wälzlager 27.1, 27.2 und 27.3,
drehbar gelagert. Die Wälzlager 27 sind
in dem dargestellten Ausführungsbeispiel
als Spindelkugellager ausgebildet, sodass die Wälzlager gegenseitig in axialer
Richtung verspannt werden können
und dadurch ein Spielfreier und hochpräziser Lauf der Spindel erreicht
wird. Zu diesem Zweck ist an dem in 2 rechten
Ende, nachfolgend als zweites Ende der Spindel 5 bezeichnet, eine
Mutter 29 aufgeschraubt.
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Das
Wälzlager 27.1 ragt
in axialer Richtung etwas über
das in 2 linke Ende des Spindelgehäuses 3 hinaus. Durch
den dadurch entstehenden Absatz bietet sich die Möglichkeit
einen Zentrierring 31 aufzusetzen, dessen zylindrische
Außenfläche gleichzeitig
als Zentrierung für
den Verteiler 19 dient.
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In 3 ist
der Verteiler 19 ohne Einbauten als Isometrie und im Schnitt
dargestellt.
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In
der 4 ist die Lagerbuchse 35 mit ihrem Flansch 21 ebenfalls
im Schnitt und als Isometrie dargestellt.
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Nachfolgend
werden zunächst
anhand der 3 und 4 die wesentlichen
Merkmale dieser Bauteile erläutert
und danach deren Zusammenwirkung anhand der 2 beschrieben.
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In
dem Verteiler 19 ist eine zylindrische Aufnahmebohrung 37 vorgesehen,
die zur Aufnahme der Lagerbuchse 35 dient. Wie aus dem
Längsschnitt gemäß 3 ersichtlich,
ist in der Aufnahmebohrung 37 des Verteilers 19 eine
erste Ringnut 39 ausgebildet, die mit dem Anschluss 23 für das Kühlschmiermittel
in Verbindung steht. Rechts und links der ersten Ringnut 39 sind
zwei weitere Nuten 41 eingestochen, die zur Aufnahme eines
O-Rings (nicht dargestellt) dienen.
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Die
in 4 dargestellte Lagerbuchse 35 wird mit
ihrem zylindrischen Teil von links in den Verteiler 19 soweit
eingeführt,
bis der Flansch 21 der Lagerbuchse 35 an der Stirnseite
des Verteilers 19 aufliegt. Dort wird die Lagerbuchse 35 mit
dem Verteiler 19 verschraubt.
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In
der 4 ist der Aufbau der Lagerbuchse 35 etwas
genauer dargestellt. Zum einen ist in der 4 zu erkennen,
das am zylindrischen Außendurchmesser
der Lagerbuchse 35 eine umlaufende Vertiefung 45 ausgebildet
ist, die zusammen mit der ersten Ringnut 39 im Verteiler 19 einen
ersten Ringraum 47 (siehe 2) bildet.
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An
einem Innendurchmesser 49 der Lagerbuchse 35 ist
eine zweite Ringnut 51 (siehe 4) ausgestochen,
die über
mehrere Radialbohrungen 53 mit dem ersten Ringraum 47 (siehe 2)
hydraulisch in Verbindung steht.
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Rechts
und links der zweiten Ringnut 51 sind mehrere Taschen 55 über den
Umfang verteil in der Lagerbuchse 35 ausgebildet, wobei
die Taschen über Radialbohrungen 57 mit
dem ersten Ringraum (siehe 2) hydraulisch
verbunden sind.
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Diese
Taschen 55 können
auch als Ringnuten oder Ringtasche ausgebildet sein, die sich über den
gesamten Umfang erstrecken.
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Die
Taschen 55 bilden zusammen mit einem ersten und zweiten
zylindrischen Lagerabschnitt der Spindel 5 ein erstes und
ein zweites hydrostatisches Gleitlager, das mit Kühlschmiermittel
geschmiert wird. Neben der eigentlichen Lagerfunktion haben diese
beiden Gleitlager aber auch noch die Funktion der Schwingungsdämpfung und
führen
dadurch zu einer deutlich verbesserten Laufruhe der Spindel 5 auch
bei höchsten
Betriebsdrehzahlen.
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In 5 ist
die Spindel 5 einer der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt.
Dabei sind die Sitze der Wälzlager 27 mit
dem Bezugszeichen 59 versehen.
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In 5 links
der Wälzlagerung,
das heißt
in Richtung des ersten Endes der Spindel 5 ist an der Spindel 5 ein
Flansch 61 mit einer Stirnfläche 63 ausgebildet.
Daran anschließend
finden sich an der Spindel 5 ein erster Lagerabschnitt 65 und
ein zweiter Lagerabschnitt 67. Diese Lagerabschnitte 65 und 67 sind
im Detail E stark vergrößert dargestellt.
Daraus wird deutlich, dass im Bereich der Lagerabschnitte 65 und 67 eine
keramische Beschichtung 69 vorhanden ist. Dabei hat sich
eine keramische Beschichtung aus Chrom-Oxid als besonders vorteilhaft
erwiesen. Bei Bedarf kann zwischen Spindel und keramischer Beschichtung
zur Verbesserung der Haftfestigkeit eine Zwischenschicht aus Chrom-Nickel
vorgesehen werden.
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Nach
dem Aufbringen der Keramikbeschichtung in eine Nut (ohne Bezugszeichen)
in der Spindel 5, wird die Spindel 5 nochmals überschliffen,
so dass sich eine zylindrische Außenkontur der Spindel im Bereich
der Lagerabschnitte 65 und 67 ergibt. Allerdings
ist dort punktuell die Verschleißfestigkeit der Spindel 5 durch
den Einsatz von Keramik deutlich erhöht.
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Zwischen
dem ersten Lagerabschnitt 65 und dem zweiten Lagerabschnitt 67 ist
eine dritte Ringnut 71 in der Spindel 5 ausgebildet,
die als V-Nut ausgebildet ist.
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Von
dieser dritten Ringnut 71 gehen wiederum mehrere Radialbohrungen 73 zu
einer Werkzeugaufnahme 75 (siehe 2) der Spindel 5.
Die Werkzeugaufnahme 75 ist im vorderen Teil als kegelige Bohrung
ausgeführt
und ist zur Aufnahme einer Spannzange 77 geeignet.
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Dies
bedeutet, dass erst im Bereich der Werkzeugaufnahme die Spindel 5 eine
Mittenbohrung aufweist und ansonsten als Vollwelle ausgebildet ist.
Durch die Schmiertaschen 55 sowie durch den ersten Lagerabschnitt 65 und
dem zweiten Lagerabschnitt 67 gebildeten ersten und zweiten
Gleitlager wird die Spindel 5 im Bereich des Verteilers 19 zusätzlich zu
der Wälzlagerung 27 nochmals
gelagert und dadurch eine zusätzliche
Abstützung
der Spindel 5 in radialer Richtung erreicht, die gleichzeitig
auch dämpfend
wirkt. Durch die erfindungsgemäße Kombination
einer Wälzlagerung
und einer Gleitlagerung mit zwei hydrostatischen Gleitlagern ergibt sich
eine sehr belastbare und sehr präzise
Lagerung der Spindel 5.
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Da
die Gleitlager mit dem Kühlschmiermittel versorgt
werden und dieses Kühlschmiermittel
einen Druck von über
200 bar aufweist, ist die Tragfähigkeit der
beiden Gleitlager entsprechend hoch und kann auch bei allen Betriebsbedingungen
sicher aufrechterhalten werden.
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Damit
das Kühlschmiermittel
nicht in die Wälzlagerung
beziehungsweise in die Wälzlager 27 gelangen
kann, ist zwischen dem Verteiler 19 und der Wälzlagerung 27 noch
eine berührungslose
Dichtung ausgebildet.
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In 6 ist
diese berührungslose
Dichtung stark vergrößert dargestellt.
Diese Dichtung besteht aus der Stirnfläche 63 des Flansches 61 und
den Stirnflächen 74, 76 der
Lagerbuchse 35 und/oder des Verteilers 19.
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Wenn
nun beispielsweise während
des Betriebs der erfindungsgemäßen Vorrichtung
das unter hohem Druck stehende Kühlschmiermittel
in Richtung der Wälzlagerung
wandert, gelangt das Kühlschmiermittel
(nicht dargestellt) in einen Spalt 77 zwischen der Stirnfläche 63 des
Flansches 61 und den Stirnflächen 74. 76 der
Lagerbuchse 35 beziehungsweise 75 des Verteilers 19.
Der Spalt 77 ist etwa 0,2 mm dick, so dass ein sehr starker
Druckabbau stattfindet, wenn das Kühlschmiermittel durch den Spalt 77 radial
nach außen
wandert und in einen dritten Ringraum 79, der von dem Zentrierring 31,
aber auch vom Verteiler 19 begrenzt wird, gelangt.
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Die
in 3 erkennbare Leckageöffnung 25 verbindet
den dritten Ringraum 79 mit der Umgebung, so dass sich
dort sammelndes Kühlschmiermittel
abgeführt
werden kann, bevor es in die Wälzlagerung 27 der
Spindel gelangt.
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Durch
die anhand der 1 bis 6 dargestellten
konstruktiven Details ist es möglich,
eine Tieflochbohrspindel bereitzustellen, die den harten Anforderungen
einer Großserienproduktion
im Mehrschichtbetrieb gerecht wird. Gleichzeitig kann die Vorrichtung
einfach in einer Tieflochbohrmaschine eingebaut werden, da lediglich
der Antrieb der Spindel bewerkstelligt werden muss und die gesamte Kühlschmiermittelzufuhr
unabhängig
von der Tieflochbohrmaschine zwischen dem Spindelgehäuse 3 und
dem ersten Ende der Spindel 5 stattfindet.
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Durch
den modularen Aufbau mit einer sehr robusten Wälzlagerung im Spindelgehäuse 3 und
daran anschließenden
Verteiler 19 mit einer Lagerbuchse 35 und einem
oder mehreren hydrostatischen Gleitlagern 65, 67 kann
eine Revision der erfindungsgemäßen Vorrichtung
sehr einfach erfolgen, wenn die Lagerbuchse verschlissen sein sollte.
Dadurch, dass die Spindel 5 im Bereich des ersten Lagerabschnitts 65 und
des zweiten Lagerabschnitts 67 eine Keramikbeschichtung
aufweist, ist die Spindel sehr unempfindlich gegenüber abrasivem
Verschleiß,
so dass die Lagerbuchse, welche in herkömmlicher Weise aus Lagerbronze
hergestellt wird, zuerst verschleißt und dieses vergleichsweise
kostengünstige Bauteil
noch dazu mit sehr geringem Zeitaufwand ausgewechselt werden kann.
Dazu ist es lediglich erforderlich, die Lagerbuchse vom Verteiler
abzunehmen, eine neue Lagerbuchse zu montieren und anschließend zu
prüfen.
Anschließend
ist die erfindungsgemäße Vorrichtung
wieder einsatzbereit. Zu diesem Vorgang muss nicht einmal die Spindel
die Vorrichtung nicht einmal zwingend aus der Tieflochbohrmaschine
entfernt werden.
