DE1154993B - Ein- oder mehrspindlige Bohrmaschine, insbesondere zum Tieflochbohren - Google Patents

Description

Die bekannten Bohrmaschinen zum Erzeugen tiefer Löcher arbeiten stufenweise, d. h., nach jeder einstellbaren, jedoch sich wiederholenden Bohrstufe werden durch Herausziehen des Bohrers um eine gewisse Wegstrecke die Späne aus dem Bohrloch entfernt. Dadurch wird ein Verstopfen des Bohrloches verhindert und eine mögliche Zerstörung des Bohrers vermieden. Die Stufen folgen bei den bekannten Anordnungen zwangläufig nach einem bestimmten einstellbaren und sich wiederholenden Vorschubweg. Um den verwickelten Arbeitsvorgang des Stufenbohrens zu vereinfachen, sind verschiedene Einrichtungen bekanntgeworden, die auch vom Drehmoment oder dem Axialschub abhängige Sicherheitsvorrichtungen vorsehen. Alle diese Einrichtungen bieten jedoch keine genügende Gewähr für das einwandfreie Arbeiten des Bohrers.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Stufenbohren überhaupt überflüssig zu machen, also zu ersetzen. Zur Lösung dieser Aufgabe geht sie von der Erkenntnis aus, daß das Stufenbohren nur so lange einen Sinn hat, solange die vorgesehenen Sicherheitseinrichtungen keine ausreichende Gewähr für das Verhüten einer Überlastung des oder der Bohrer bieten. Sind diese Einrichtungen aber so durchgebildet, daß sie äußerst empfindlich, aber trotzdem absolut betriebssicher sind, dann kann unbedenklich auf das Stufenbohren verzichtet werden.

Bei einer bekannten Einrichtung, die ebenfalls das Stufenbohren überflüssig machen will, sind die zur Lösung der Aufgabe verwendeten Mittel nur unvollkommen und bieten keine Gewähr für das sichere Verhüten einer Überlastung des oder der Bohrer, da nur eine Sicherung gegen zu hohes Drehmoment vorgesehen ist. Beim Ansprechen der Sicherheitseinrichtung durch das Überschreiten des höchstzulässigen Drehmomentes wird der Axialdruck auf das Werkzeug so groß, daß das schon vorbelastete Werkzeug leicht beschädigt werden kann.

Weiter ist es bei einer Vorschubeinrichtung für Werkzeuge mit selbsttätiger Umschaltung der Vorschubgeschwindigkeit beim Übergang vom Leervorschub zum Arbeitsvorschub durch Auftreffen des Werkzeuges auf das Werkstück bekannt, eine Schaltvorrichtung in Abhängigkeit vom Anwachsen des Drehmomentes bzw. Vorschubdruckes zu betätigen. Die Erfindung löst diesem Bekannten gegenüber die gestellte Aufgabe bei einer ein- oder mehrspindligen Bohrmaschine, insbesondere zum Tieflochbohren, mit vom Drehmoment bzw. Axialschub abhängigen, an der Spindel angebrachten Schalt- bzw. Sicherheitseinrichtungen dadurch, daß jede Spindel für sich sowohl Ein- oder mehrspindlige Bohrmaschine,
insbesondere zum Tieflochbohren

Anmelder:
Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg A. G.,

Zweigniederlassung in Nürnberg,
ίο Nürnberg, Katzwanger Str. 101

Karl Mayer und Hans Schuberth, Nürnberg,
sind als Erfinder genannt worden

gegen zu großes Drehmoment als auch gegen zu großen Axialschub unmittelbar an der Spindel einstellbar gesichert ist, wobei die Sicherung gegen zu hohes Drehmoment durch eine auf das gewünschte Drehmoment eingestellte, gleichachsig mit der Spindel angeordnete Kupplung über eine elektrisch gesteuerte Magnetkupplung ein Kurbelgetriebe einschaltet, das bei einer Drehung um 360° das Zurückziehen und Wiedervorbringen der Bohrspindeln bewirkt, und bei Überschreitung des in einem Tellerfederpaket eingestellten Axialschubes die Bohrspindel in an sich bekannter Weise einen Schaltkontakt betätigt, der den Eilgangsmotor zum Zurückziehen aller Bohrspindeln einschaltet.

Da jede Bohrspindel der Bohrmaschine für sich sowohl gegen zu großes Drehmoment als auch gegen zu großen Axialschub unmittelbar an der Spindel einstellbar gesichert ist, wird beim Ansprechen der Drehmomentsicherung der Axialdruck nicht wesentlich gesteigert. Das Anbringen der Sicherungen unmittelbar an der Spindel ist gerade bei mehrspindligen Bohrmaschinen unbedingt erforderlich, da nur auf diese Weise eine äußerst empfindliche, aber trotzdem sehr betriebssichere Sicherung jeder Spindel erhalten und ein vorzeitiger Werkzeugverschleiß, ζ. Β. bei harten Stellen im Werkstoff bei Gußbearbeitung, rechtzeitig und sicher festgestellt werden kann. Es genügt also nicht, wie es bisher bekannt ist, nur eine dieser Sicherungen an der Spindel anzubringen. Weiter kann die erfindungsgemäße Sicherung konstruktiv so durchgebildet werden, daß der Durchmesser der Sicherheitseinrichtungen den Durchmesser der Spindel nur unwesentlich übersteigt, keinesfalls aber größer ist als die erforderliche Spindellagerung,

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um die Möglichkeit der beim mehrspindligen Bohren Zahnräder 8 erfolgt von Zahnrad 8 zu Zahnrad 8 oft nötigen engen Spindelabstände zu gewährleisten. über ein jeweils zwischengeschaltetes, nicht weiter Nur bei der Überwachung jeder Spindel für sich gezeigtes Umkehrzahnrad.

durch an ihr selbst angebrachte Sicherheitsvorrich- Mit dem Ritzel 11 (Fig. 1) steht ein Zahnrad 26 in tungen sowohl gegen zu großen Axialschub als auch 5 ständigem Eingriff, das mit dem Teil 27 einer elektrogegen zu großes Drehmoment ist es möglich, bei magnetischen Kupplung 28 fest verbunden ist. Das mehrspindligem Bohren jedes Werkzeug nach Er- Zahnrad 26 ist zusammen mit dem auf ihm sitzenden reichung eines einstellbaren bestimmten Stumpfheits- Teil 27 der elektromagnetischen Kupplung 28 auf grades zu erkennen und auszuwechseln. Mit dieser Kugellagern gelagert, die ihrerseits auf dem Ansatz Überwachung ist gleichzeitig das Ausleeren des Bohr- io 29 einer Ritzelwelle 30 verschiebefest sitzen. Die loches beim Tieflochbohren verbunden, was eben- Ritzelwelle 30 ist durch ein Kugel- und ein Nadelfalls bei mehrspindligem Arbeiten wesentlich ist. lager ebenfalls im Bohrspindellagerkasten 4 gelagert In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der und läuft in ihrem nach außen zu gerichteten Ende Erfindung dargestellt, und zwar zeigt in einem Kegelritzel 31 aus. Dieses arbeitet ständig Fig. 1 den Längsmittelschnitt durch den Bohr- 15 mit der Verzahnung eines Tellerzahnrades 32 zusamspindellagerkasten der Bohrmaschine mit der erfin- men, das fest mit einer Welle 33 verbunden ist, die dungsgemäßen Einrichtung, ihrerseits gleichfalls im Bohrspindellagerkasten ge-Fig. 2 den Längsmittelschnitt eines ergänzenden lagert ist. Das dem Tellerzahnrad 32 entgegengesetzt Teiles zum Bohrspindellagerkasten der Bohrmaschine liegende Ende der Welle 32 trägt wiederum ein mit einem zusätzlichen Teil der Einrichtung, 20 Kegelrad 34, das mit ihr ebenfalls drehfest verbunden Fig. 3 die Draufsicht auf einen Teil des Bohr- ist und durch seine Befestigung ein axiales Verspindellagerkastens nach Fig. 1, schieben der Welle 33 verhindert. Mit dem Kegelrad Fig. 4 einen Schaltplan des elektrischen Teiles der 34 steht ein weiteres Kegelrad 35 im Eingriff, das erfindungsgemäßen Einrichtung. seinerseits mit der Spindelmutter 36 der Vorschub-Auf der Welle 1 (Fig. 1) des Motors 2 ist ein 25 spindel 37 der Bohrmaschine dreh- und verschiebe-Ritzel 3 fest angeordnet. Der Motor 2 ist am Bohr- fest verbunden ist. Die Spindelmutter 36 selbst ist in spindellagerkasten 4 angeflanscht. Mit dem Ritzel 3 an sich bekannter Weise im Bohrspindellagerkasten 4 steht ein Zahnrad 5 in ständigem Eingriff, das auf drehbar, aber in axialer Richtung unverschiebbar geeiner im Bohrspindellagerkasten gelagerten Ritzel- lagert.

welle 6 dreh-und verschiebefest angeordnet ist. Mit dem 3° Außerhalb der Mitte des Tellerzahnrades 32 und Ritzel 7 der Ritzelwelle 6 steht wiederum ein Zahn- parallel zu seiner Achse trägt das Tellerzahnrad einen rad 8 im Eingriff, das auf einer Hülse 9 sitzt und mit Bolzen 38 (Fig. 1), der in die Ausnehmung eines dieser durch eine Keilfeder 10 fest verbunden ist. Die Gleitstückes 39 eingreift und in diesem durch ein Hülse 9 ist mittels Kugellagern im Bohrspindellager- Nadelrollenlager geführt ist. Das Gleitstück 39 sitzt kasten 4 gelagert und trägt zwischen diesen die Zähne 35 zwischen Leisten 40, die mit der Pinole 41 der eineines an ihr angearbeiteten Ritzels 11. Auf dem aus zigen bzw. den Pinolen aller Bohrspindeln des Bohrdem Bohrspindellagerkasten 4 herausragenden Ende spindellagerkastens 4 fest verbunden sind. Innerhalb der Hülse 10 ist ein Teil 12 einer Ratschenkupplung jeder Phiole und der zugehörigen Hülse 16 ist eine 13 dreh- und verschiebefest angeordnet. Der ergän- Bohrspindel 42 gelagert. Hierbei ist die Lagerung der zende Teil 14 der Ratschenkupplung 13 sitzt mit sei- 40 Bohrspindel in der Hülse 16 keilnutförmig od. dgl. nem kolbenartig gestalteten Ende 15 in einer Hülse ausgebildet, derart z. B., daß auf der Bohrspindel be-16, die innerhalb der Hülse 9 sitzt, satt an deren festigte Federn 43 in entsprechenden Ausnehmungen inneren Wandung anliegt und dieser gegenüber ver- der Hülse 16 hin und her zu gleiten vermögen. In den schiebefest angeordnet ist. Der kolbenartige Teil des Umfang des Tellerzahnrades 32 ist eine Kerbe 32 a Kupplungsteiles 14 ist mit der Hülse 16 durch Federn 45 eingearbeitet, in der normalerweise ein Riegel 32 b 17 drehfest verbunden und steht unter dem Einfluß rastet, der im Bohrspindellagerkasten 4 in Richtung eines Federtellerpaketes 18, das sich zwischen ihm auf das Tellerzahnrad 32 zu federnd geführt ist und und einer es umfassenden Kappe 19 abstützt. Die durch den weiter oben bereits erwähnten Elektro-Kappe 19 ist mit ihrem Hohlgewinde auf dem mit magneten 25 nach dem Schließen mindestens eines Gewinde versehenen äußeren Umfange des Kupp- 50 der Kontakte 24 aus seiner Rastlage herausgehoben lungsteiles 12 aufgeschraubt und kann dort unter ent- werden kann.

sprechendem Spannen oder Nachlassen des Feder- Die Bohrspindel 42 ist mit der Pinole 41 so ver-

tellerpaketes 18 verstellt werden. Die jeweilige Em- bunden, daß sie an einer möglichen in Axialrichtung

Stellage der Kappe 19 ist durch erne ebenfalls auf dem erfolgenden Verstellung derselben zwangläufig teil-

Kupplungsteil 12 aufgeschraubte Gegenmutter 20 55 nimmt.

festlegbar. In einer zentralen Bohrung eines nach An ihrem dem Bohrer zugerichteten Ende enthält außen gerichteten zweiten mittig liegenden kolben- die Pinole 41 eine Ausdrehung 41 α, in die die Bohrartigen Fortsatzes 21 des Kupplungsteiles 14 ist der spindel 42, umfassend ein Federtellerpaket 44, einSchaft 22 eines Schaltpilzes 23 geführt, dessen Kopf gelassen ist. Der äußerste Federteller wird durch die auf eine elektrische Kontakteinrichtung 24 einzu- 60 Stirnfläche eines Ringes 45 begrenzt, dessen entgegenwirken vermag (Fig. 1, 4). Der diesen Kontakt 24 in gesetzte Stirnfläche in dem ihm benachbarten äußesich einschließende Stromkreis enthält außerdem ren, an der Pinole aufsitzenden Laufring eines einen Elektromagneten 25 (Fig. 3 und 4), dessen radialen Kugellagers der Bohrspindel 42 anliegt. Aufgabe weiter unten näher erläutert werden wird. Zwischen diesem Kugellager 46 und einem diesem Die Teile 8 bis 10, 12 bis 24 sind je Bohrspindel 65 nachgeordneten Längskugellager 47 ist ein Ring 48 wiederholt vorgesehen. Die Teile 1 bis 7 sind allen in die hohle Pinole eingefügt, der durch eine in das Bohrspindeln gemeinsam. Die Antriebe der den aus Hohlgewinde der Pinole eingeschraubte Mutter 49 in Fig. 1 nicht ersichtlichen Bohrspindeln zugeordneten axialer Richtung beeinflußbar ist, so daß durch das

Herein- oder Herausschrauben der Mutter 49 das Tellerfederpaket 44 gespannt oder nachgelassen werden kann. Der äußere Laufring des Längskugellagers 47 stützt sich zwischen dem Ring 48 und einem Absatz 50 der äußeren Bohrspindel ab. Eine über die äußere Bohrspindel gesteckte und auf dem Außengewinde der Pinole aufgeschraubte Kappe 51 dient dem Sichern der Muter 49 in ihrer jeweiligen Einstellage.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung ist folgende:

Steigt beim Bohren das Drehmoment des Bohrers der oder einer Bohrspindel über das in der Kupplung 13 durch die Schraubkappe 19 eingestellte Drehmoment hinaus, so wird durch den dann in der Kupplung beim Rutschen des beweglichen Teils 14 entstehenden Axialhub des Kupplungsteiles 14 über den Pilz 23 hinweg der Kontakt 24 geschlossen, so daß der Elektromagnet 25 (Fig. 3, 4) Strom erhält. Der Elektromagnet 25 zieht den Riegel 32 b aus der Nut 32 α des Tellerrades 32 heraus, der gleichzeitig einen Kontakt 52 (Fig. 4) schließt, welcher alsdann das Erregerfeld des Elektromagneten 28 (Fig. 1) mit Strom versorgt. Die Elektromagnetkupplung 28 nimmt dadurch ihre Wirklage ein und treibt über die Antriebskette 1, 3, 5, 7, 8, 11, 26, 30, 31 das Tellerzahnrad 32 an, das nunmehr eine 360° betragende Umdrehung ausführt und über die Teile 38, 39, 40 die Pinole 41 und mit dieser die Bohrspindel oder Bohrspindeln 42 mit ihren Bohrern aus den nicht gezeigten Bohrungen herauszieht und wieder in diese zurückbringt. Mit dem Heraustritt des Bohrers aus der Bohrung werden auch die Bohrspäne selbsttätig aus der Bohrung entfernt. Gleichzeitig fällt auch das Drehmoment wieder ab, der bewegliche Kupplungsteil 14 ratscht wieder ein, der Kontakt 24 öffnet sich wieder. Nähert sich sodann die Kerbe 32 a wieder dem Riegel 32 b, so springt dieser wieder in die Kerbe ein und hält das Tellerzahnrad 32 wieder in seiner Ruhelage fest. Noch bevor der Riegel 32 b gänzlich in die Kerbe 32 a eintritt, öffnet er den Kontakt 52, so daß die Stromzufuhr zum Erregerfeld der elektromagnetischen Kupplung unterbrochen wird und auch diese Kupplung wieder geöffnet wird, derart, daß das Tellerrad nur noch auf Grund der ihm noch innewohnenden kinetischen Energie seine letzte Endlage einnimmt. Im Verlaufe der Drehung des Tellerzahnrades 32 wird die Spindelmutter 36 durch die Kegelräder 34, 35 so weit auf der Vorschubspindel 37 zurückgedreht, daß trotz des Weiterlaufes der Vorschubspindel während des Spanausscheidevorganges aus jeder Bohrung die Bohrspindeln 42 bei der Rückkehr der Bohrer in die Bohrungen gegenüber der Bohrstelle um einen gewissen Betrag weiter zurückstehen als vor dem Späneausfuhrvorgang. Der Neuansatz des Bohrers zum Bohren erfolgt sodann vom Vorschub aus. Der während des Rutschens der Kupplung anfallende Vorschubbetrag wird von der axial verschiebbaren Bohrspindel bzw. dem Tellerfederpaket 44 aufgenommen.

Wird der im Tellerfederpaket 44 durch die Mutter 49 eingestellte Axialschub überschritten, so wird die Bohrspindel 42 in der Pinole 41 in den Bohrspindellagerkasten 4 hinein verschoben. Dabei nimmt die Bohrspindel 42 über das ihr zugeordnete axial verschiebbar in der Pinole gelagerte Radialkugellager 53 (Fig. 2) hinweg einen Hebel 54 (Fig. 2 und 4) mit, der einen Kontakt 55 schließt. Dieser Kontakt ist parallel zu einem von Hand, z. B. durch einen Druckknopf, schließbaren Kontakt 56 in dem den Rückwärtslauf des Eilgangsmotors bedingenden Stromkreis gelegt, so daß jetzt mit dem Schließen des Kontaktes 55 dieser Eilgangsmotor 57 wirksam wird und den ganzen Bohrspindellagerkasten 4 zurückzieht. An diesem Rückzug nimmt nicht nur die Spindel 42 teil, die z. B. auf Grund eines stumpf gewordenen Bohrers den übergroßen Axialschub aufwies, sondern sämtliche Spindeln, die in dem Bohrspindellagerkasten 4 gelagert sind. Auf diese Weise kann nicht nur der den Rückzug auslösende stumpf gewordene Bohrer ausgewechselt werden, sondern auch diejenigen Bohrer, die in den parallelen Spindeln befestigt sind, untersucht oder ebenfalls durch andere Bohrer ersetzt werden.

Claims (1)

1. Patentanspruch·

   Ein- oder mehrspindlige Bohrmaschine, insbesondere zum Tieflochbohren, mitvomDrehmoment bzw. dem Axialschub abhängigen, an der Spindel angebrachten Schalt- bzw. Sicherheitseinrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß jede Spindel (42) für sich sowohl gegen zu großes Drehmoment als auch gegen zu großen Axialschub unmittelbar an der Spindel einstellbar gesichert ist, wobei die Sicherung (13) gegen zu hohes Drehmoment durch eine auf das gewünschte Drehmoment eingestellte, gleichachsig mit der Spindel (42) angeordnete Kupplung (13) über eine elektrisch gesteuerte Magnetkupplung (28) ein Kurbelgetriebe (31, 32, 38) einschaltet, das bei einer Drehung um 360° das Zurückziehen und Wiedervorbringen der Bohrspindeln (42) bewirkt, und bei Überschreiten des in einem Tellerfederpaket (44) eingestellten Axialschubes die Bohrspindel (42) in an sich bekannter Weise einen Schaltkontakt (55) betätigt, der den Eilgangsmotor (57) zum Zurückziehen aller Bohrspindeln (42) einschaltet.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschriften Nr. 703 806, 628 862,
   617 600,555 439;

   schweizerische Patentschrift Nr. 283 146.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen