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Bohrmaschine zum Bohren und Ansenken von Kleinteilen, insbesondere
Uhrengestellteilen Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung an Bohrmaschinen
zum Ausrichten des Werkzeugs und des Werkstücks gegeneinander beim Bohren und Versenken
von Werkstücken, insbesondere kleinen Werkstücken, wie Uhrplatinen od. dgl. Die
Einrichtung ist bestimmt, an Stelle des üblichen Körnerns der Werkstücke Anwendung
zu finden, das besonders bei kleinen Löchern und feinempfindlichen Werkstücken mit
der Gefahr verbunden ist, daß die Werkstücke gestaucht und verbogen, also beschädigt
werden, was die folgende Bearbeitung und die Fabrikation erheblich erschwert.
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Bei bekannten Werkzeugen zum Herstellen von Zentrierbohrungen mit
gegeneinander axial bewegbarem Werkzeug und Werkstück, von welchen das eine zur
Bohrerachse radial beweglich, das andere radial unbeweglich gelagert ist, wird durch
das Zusammenwirken von an beiden Teilen vorgesehenen Führungsmitteln bei axialer
Annäherung der beiden Teile gegeneinander das Werkzeug auf einen bestimmten Punkt
des Werkzeugs ausgerichtet und der radial bewegliche Teil gegen den radial unbeweglichen
Teil festgestellt. Das Führungsmittel des Werkstücks wird dabei durch den Rand des
Werkstücks, das Führungsmittel des Werkzeugs durch einen Innenkegel gebildet, der
auf dem dem Werkstück zugekehrten Ende einer die Bohrspindel führenden Lagerhülse
angeordnet ist und unmittelbar am Werkstück angreift.
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Diese bekannten, zum Zentrieren und Zentrischbohren von Wellenbolzen
od. dgl. dienenden Werkzeuge, die von Hand geführt werden oder in den Revolverkopf
einer Drehbank eingespannt werden, tragen der Vielseitigkeit der Werkstückformen
und der Feinheit und Empfindlichkeit der Werkstücke nicht Rechnung. Wird das Werkstück
zur Bobrerachse radial beweglich gehalten, läßt sich seine Ausrichtung zum Bohrer
kaum mit der erforderlichen Genauigkeit erzielen, weil beim geringsten Anfangsdruck
auf das `1'erkstück sofort Reibung zwischen diesem und seiner Auflage auftritt,
wodurch Axialdruck erzeugt wird. Das Werkstück wäre dann nicht mehr frei beweglich.
Auch wenn die Reibung und der Axialdruck gering sind, so ist doch zu beachten, daß
es bei feinmechanischen Werkstücken, z. B. Uhrenteile, Platinen, um tausendstel
- und nicht nur um hundertstel - oder gar um zehntel Millimeter geht.
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Die technischen Schwierigkeiten der Ausrichtung von Bohrer und Werkstück
zueinander bei der Bearbeitung von feinmechanischen Werkstücken werden e d I rfin
ungsgemäß durch eine radial bewegliche Bohrspindel von besonderer Anordnung und
Wirkungsweise überwunden. Kennzeichnend für diese Anordnung und Wirkungsweise ist,
daß die Bohrspindelführung durch Bewegung des Werkstücks in axialer Richtung gegen
das Werkzeug zunächst durch Anheben aus ihrem Lager radial beweglich wird, so daß
die Bohrspindel durch die an ihr und dem Werkstück vorgesehenen Ausrichtmittel in
ihre genaue Arbeitsstellung gebracht werden kann, und im weiteren Verlauf der Aufwärtsbewegung
des Werkstücks die Bohrspindelführung mit elastischem Druck auf das Werkstück gepreßt
und dadurch festgestellt wird. Diese Arbeitsweise der Bohrmaschine ist dadurch gesichert,
daß auf dem vorderen Teil der am hinteren Ende pendelnd gelagerten Bohrspindel eine
axial verschiebbare Führungshülse am vorderen Ende mit sich gegenüber dem Werkstück
ausrichtenden Ausrichtmitteln versehen ist. Die Ausrichtmittel der Führungshülse
bestehen aus sich nach vorn verjüngenden Stiften, die in Aufnahmelöcher des Werkstücks
oder einer das Werkstück ausrichtenden, am Bohrtisch angeordneten Zentrierplatte
eingreifen.
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Die Lagerhülse ist in Kantenausschnitten einer in das Maschinengestell
eingesetzten Büchse mittels an der Hülse radial vorspringender, durch einen Druckring
abgedeckter Lagerstifte axial und drehbeweglich gelagert.
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Ferner sind eine von der axial beweglichen Lagerhülse durch Anschlag
betätigte einstellbare Vorrichtung zum Stillsetzen der Maschine bei fehlerhafter
Ausrichtung des Werkzeugs und Werkstücks zueinander und eine von der Bohrspindel
durch Anschlag betätigte einstellbare Vorrichtung zum Stillsetzen der Maschine bei
Bruch des Werkstücks vorgesehen.
Die Zeichnungen veranschaulichen
Ausführungsbeispiele; es zeigt Fig. 1 einen Vertikalschnitt einer Bohrmaschine in
Richtung der Spindelachse unter Beschränkung auf die zum Verständnis der Erfindung
erforderlichen feile, Fig. ? einen Horizontalschnitt nach der Linie A-A der Fig.
1.
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Fig. 3 einen Horizontalschnitt nach der Linie B-B der Fig. 4, Fig.
-1 eine Variante im Vertikalschnitt nach der gebrochenen Linie D-D der Fig. 3.
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In Fig. 1 ist mit 1 das Maschinengestell bezeichnet, in dem bei 11
eine auf die ganze Länge gebohrte, mit einem Innenvierkant versehene, rotierende
Hülse 2 mit dem Kopf 21 eingebaut ist. Diese Hülse ist oben durch einen Stellring
3 gehalten und wird von (nicht gezeichneten) Mitteln in Drehung versetzt. Die Arbeitsspindel
4 ist am oberen Ende mit einem Vierkant 41 versehen, das iln Innenvierkant der Hülse
2 ein wenig Spiel hat und ballig ausgeführt ist, damit die Arbeitsspindel 4 nach
jeder Richtung begrenzt ausschlagen kann. Auf einem Gewinde 4' der Arbeitsspindel
ist eine Steilmutter 5 aufgeschraubt, die als Anschlag zur Aufnahme des axialen
Druckes gegen die Hülse 2 und zur Längsverstellung der Arbeitsspindel dient. Die
Arbeitsspindel 4 ist in einer in eine Bohrung des Maschinengestells 1 eingesetzten
Lagerhülse 6 geführt, in die vier Führungsstifte 7 eingepreßt sind. Eine Büchse
8, die in die Bohrung 12 eingesetzt ist, «-eist am oberen Ende vier, je unter einem
Winkel von 90-' zueinandergestellte. nach unten keilförmige Kantenausschnitte 81
auf. Die vier Führungsstifte 7 stützen sich durch das Gewicht der Lagerhülse 6 in
diesen Kantenausschnitten 81 ab, wodurch die Lagerhülse 6 immer wieder selbsttätig
in ihre Ausgangslage zurückgleitet. Sobald aber die Lagerhülse 6 in axialer Richtung
weiter nl:cii oben verschoben wird, bis die Führcing,stifLe7 sich gegen einen durch
eine Druckfeder9 belasteten Ring 10 stützen, wird der Ring 10 axial geholfen und
die Druckfeder 9 2tialnmengedrückt.
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Am unteren Ende weist die Lagerhülse 6 eine flanschartige Koordinatenplatte
61 auf. Diese Koordinatenplatte 61 'Zaun mit der Lagerhülse 6 in einem Stück hergestellt
sein oller als Sonderteil auf der Lagerhülse 6 befestigt sein. Die Führungs- und
Verbindungsmittel zwischen der Koordinatenplatte61 und dein Werkstück 12 können
als Aufnahmestifte, Formführungen oder beides miteinander gestaltet sein. Die Koordinatenplatte
61 allein bestimmt von den Ausgangsstellen des Werkstücks aus die Stelle für ein
zu bohrendes Loch oder eine Senkung. Für jede Bohrstelle ist nach diesem Ausführungsbeispiel
eine Koordinatennlatte erforderlich. Der Maschinentisch 11 weist eine auf das Werkstück
12 passende Aussparung auf, in welcher das Werkstück gelagert ist. Das Werkstück
wird durch einen Fuß 13 niedergehalten, der einen Bolzen 131 aufweist, der wiederum
unter dem Druck einer Feder 14 steht. Um die Längsbewegung des Bolzens 131 zu begrenzen
und ihn gegen Drehen zu sichern, ist er mit einer ,Nut 13° versehen, in die eine
Schraube 15 hineinragt. In die Koordinatenplatte 61 sind zwei Aufnahmestifte 16
eingepreßt, die in Aufnahmelöcher 121 des Werkstücks eingreifen und dadurch die
1-Zoordinatenplatte 61 mit dem Werkstück 12 verbinden.
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In eine Bohrung des :Maschinengestells 1 ist eine Büchse 17 aus Isolierstoff
eingepreßt, in die unten eine Stellschraube 18 eingeschraubt ist, die gegen einen
einen Kontaktträger 19 tragenden Bolzen 20 stößt. Durch geeignete 'Mittel wird der
Bolzen 20 gegen Drelien gesichert und gegen die Stellschraube 18 zurückgezogen.
Der Kontaktträger 19 trägt eine Kontaktplatte 21, welche die Stellmutter 5 berührt
und die Arbeitsspindel 4 trägt, wenn der Bohrer 22 keinen axialen Druck ausübt,
also gerade nicht bohrt. Der Kontaktträger 19 ist durch einen elektrischen Leiter
23 mit einem (nicht gezeichneten) Kontrollsvstem verbunden.
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Eine weitere Büchse 25 aus Isolierstoff, die in eine Bohrung des Maschinengestells
eingepreßt ist, hat unten eine Stellschraube 26 eingeschraubt. Ein Kontaktträger
27 ist an einem Bolzen 28 festgemacht, der in der Büchse 25 längsverschiebbar gelagert
und durch (nicht gezeichnete) Mittel am Drehen verhindert ist. Eine (nicht gezeichnete)
Feder ist bestrebt, den Bolzen 28 in der Richtung gegen die Stellschraube 26 zu
verschieben. Über der oberen Stirnseite der Lagerhülse 6 ist der Kontaktträger 27
mit einem Kontaktkopf 29 versehen, so daß die Lagerhülse 6 beim Hochschieben mit
ihrer Stirnfläche gegen den Kontaktkopf 29 stößt.
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,Nachfolgend ist die Wirkung des Erfindungsbeispiels erklärt: Der
Maschinentisch 11 mit dem eingelassenen Werkstück 12 wird bis auf einige hundertstel
Millimeter Achsenabweichung mit der Hand oder mechanisch in Bohrstellung gebracht.
Dies muß so weit genau sein, daß die Spitzen der Aufnahmestifte 16 die Aufnahmelöcher
des Werkstücks 12 mit Sicherheit erreichen. Der Maschinentisch 11 ist Semit in die
in Fig. 1 punktiert gezeichnete Lage gerückt. Der Fuß 13 steht auch in der punktiert
gezeichneten Lage. Hiernach wird der Maschinentisch 11 dem Maschinengestell 1 oder
umgekehrt in der Achsenrichtung der Arbeitsspindel 4 genähert. Durch die Annäherung
des Maschinentisches 11 gegen Maschinengestell 1 drückt vorerst der Fuß 13 durch
die Wirkung der Feder 14 auf das Werkstück 12. Durch weiteres Hochheben des Maschinentisches
dringen die Aufnahmestifte 16 in die Aufnahmelöcher 121 des Werkstücks hinein, bis
die Stifte auf ihren Schultern aufliegen. Bevor aber die Aufnahmestifte in die Aufnahmelöcher
des Werkstücks eindringen können, muß sich zwangläufig die Lagerhülse 6 mit der
Arbeitsspindel 4 so weit ausrichten, bis die Aufnahmestifte mit den Löchern genau
übereinstimmen. Dazu wird die Lagerhülse 6 mit den Führungsstiften 7 so weit gehoben,
bis die letzteren von den keilförmig zueinander stehenden Flächen der Kantenausschnitte
81 abgehoben und die Lagerhülse 6 radial frei ausschwingen kann und die Aufnahmestifte
den Aufnahmelöchern folgen können. Werden der Maschinentisch und damit auch die
Lagerhülse 6 und die Führungsstifte 7 weitergehoben, so drücken die letzteren von
unten gegen den unter der Wirkung der Feder 9 stehenden Ring 10. Die Wirkung der
Feder 9 soll zusammen mit dem Eigengewicht der Lagerhülse 6 die Aufnahmestifte 16
bis auf ihre Schulter in die Aufnahmelöcher des @-#Terkstücks hineindrücken.
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Sind aber die Aufnahmestifte durch Unreinigkeiten,wie Späne oder Grate,
am Werkstück nicht in die Aufnahmelöcher eingedrungen, wodurch die Feder 9 um die
Länge der Aufnahmestifte mehr zusammengedrückt wurde, so steht die Lagerhülse 6
um die Eindringungslänge der Aufnahmestifte zu hoch, so daß sie mit ihrer oberen
Stirnfläche den Kontaktkopf 29 berührt. In dem Augenblick, in dem die Aufnahmestifte
bis zu ihren Schultern in das Werkstück eingedrungen sein sollen, wird ein elektrischer
Kontrollstrom von einer Stromquelle über eine (nicht gezeichnete) Abstelleinrichtung,
Leiter 30, Kontaktträger 27 und Kontaktkopf 29 geschickt. Sind dabei die Aufnahinestifte
zu
wenig oder gar nicht in die Aufnahmelöcher eingedrungen, so berührt die Stirnfläche
der Lagerhülse 6 den Kontaktkopf 29 und stellt dadurch den Stromschluß von der Stromquelle
über die Abstelleinrichtung, Leiter 30, Kontaktträger 27, Kontaktkopf 29, Masse,
Stromquelle her, und die Maschine wird sofort abgestellt.
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Zur Hebung der genauen Einhaltung der Koordinaten ist es zweckmäßig,
wie in Fig. 4 dargestellt ist, mit einem Zentrumbohrer ein Zentrum zu stechen. Ist
die Koordinatenplatte 61 genau hergestellt, die Kontrolleinrichtung mit der Stellschraube
26 richtig eingestellt und das vorerwähnte Zentrum gestochen, sind auch die
kleinsten Fehler in den Koordinaten ausgeschlossen.
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Zur weiteren Vervollkommnung der Erfindung ist ein Kontrollsystem
angebracht, das die Maschine anhält, wenn ein Bohrer bricht, was sich in fehlerhaften
Werkstücken auswirken müßte. Zu diesem Zweck hat die auf der Arbeitsspindel 4 sitzende
Stellmutter 5 zwischen Kontaktplatte 21 und Kopf 21 der Hülse 2 axial einige hundertstel
Millimeter Spiel, welches Spiel durch die Stellschraube 18 eingestellt wird. Bei
Beginn des Bohrens wird durch den von Bohrer 22 erzeugten axialen Druck die Arbeitsspindel
4 mit der Stellmutter 5 hochgehoben, so daß sich die Stellmutter 5 von der Kontaktplatte
21 abhebt und gegen den Kopf 21 der Hülse 2 drückt. in dem Augenblick, in dem die
Stellmutter 5 die Kontaktplatte 21 nicht mehr berührt, also der Bohrer mit dem Bohren
bereits begonnen hat, wird ein Stromimpuls von einer Stromquelle über den Leiter
23, Kontaktträger 19 und Kontaktplatte21 geschickt. Ist der Bohrer in diesem Augenblick
in Ordnung, so ist der Stromkreis zwischen Kontaktplatte 21 und Stellmutter 5 unterbrochen.
Ist der Bohrer jedoch abgebrochen oder in der Spannzange zurückgeschoben, so ist
im Augenblick des Stromimpulses die Spindel 4 nicht angehoben, sondern heruntergefallen,
so daß die Stellmutter 5 die Kontaktplatte 21 berührt und den Stromkreis Stromquelle
(nicht gezeichnete) Abstelleinrichtung, Leiter 23, Kontaktträger 19, Kontaktplatte
21, Stellmutter 5, Masse, Stromquelle schließt. Dadurch wird die Abstelleinrichtung
betätigt und die Maschine abgestellt.
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In Fig. 3 und 4 ist eine Variante dargestellt. Im Bohrtisch 32 ist
ein Werkstück 33 zum Teil eingelassen, das von einer Zwischenbrücke 34 gehalten
wird. In diese Zwischenbrücke ist ein Bolzen 35 eingepreßt, der mit einem Kopf 351
versehen ist, gegen welchen Kopf eine Druckfeder 36 wirkt und somit vermittels der
Zwischenbrücke 34 das Werkstück 33 gegen den Bohrtisch preßt. Das Werkstück 33 ist
eine vollrunde Scheibe ohne Bohrungen. Sie hat in der Versenkung des Bohrtisches
im Durchmesser einige hundertstel Millimeter Spiel. Auch die Zwischenbrücke hat
gegen den Bohrtisch eine runde und gegen denselben v ergrößerte Versenkung, deren
Achse mit derjenigen der Versenkung im Bohrtisch 32 möglichst zusammenfällt. Die
Mantelfläche der Versenkung in der Zwischenbrücke ist längsgerippt, um das Werkstück
gegen Drehen besser zu sichern. Die Versenkung im Bohrtisch 32 ist für das Werkstück
33 eine annähernde Führung, während diejenige in der Zwischenbrücke eine absolut
genaue ist, da dieselbe mit den Aufnahmelöchern 37 und 371 versehen ist. Letztere
sind zur Führung der Aufnahmestifte 38 bestimmt, die in der Koordinatenplatte 39
eingepreßt sind. Die Koordinatenplatte 39 ist aus einem Stück mit der Lagerhülse
391 gefertigt und kann - wie die Lagerhülse 6 in Fig. 1 - nach jeder Richtung aber
begrenzt ausschwingen. Dadurch kann sich der genau in der Achse der Lagerhülse 391
drehende Zentrumbohrer 40 nach der Koordinatenplatte 39 und Zwischenbrücke 34 ausrichten
und an einem genau bestimmten Punkt des Werkstücks 33 ein Zentrum zum Ansetzen eines
Bohrers stechen.