DE19705240A1 - Tiefbohreinrichtung, Verfahren zu ihrem Betrieb und Verwendung eines Reitstockes bei einer Tiefbohreinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Tiefbohreinrichtung, ein Verfah­ ren zum Betrieb der Tiefbohreinrichtung und eine Verwendung eines Reitstockes bei einer Tiefbohreinrichtung.

Das Tiefbohren ist ein modernes, wirtschaftliches Bearbei­ tungsverfahren, das sowohl zur Herstellung langer bzw. tiefer Bohrungen als auch zur Herstellung kürzerer Bohrungen mit höheren Genauigkeiten, dem sogenannten Präzisbohren, benutzt wird. Ziel der Bearbeitung ist das Erzeugen von möglichst maßgenauen Bohrungen, die entlang ihrer gesamten Länge möglichst wenig von einer geraden, koaxial zur Werkzeugdreh­ achse verlaufenden Bohrungsachse abweichen.

Es sind sowohl das Vertikalbohren als auch das Horizontalboh­ ren bekannt, wobei das Horizontalbohren beispielsweise aus Platzgründen insbesondere bei sehr langen Bohrungen bevorzugt wird. Die Bearbeitung des Werkstückes kann mit drehendem Werkzeug und ruhendem Werkstück, mit drehendem Werkstück und ruhendem Werkzeug oder aber mit drehendem Werkzeug und vorzugsweise gegenläufig drehendem Werkstück erfolgen. Eine Drehung des Werkstückes bei der Bohrung kann für die Zen­ trizität der Bohrung z. B. deshalb förderlich sein, weil bei langen Bohrungen und entsprechend langen Tiefbohrwerkzeugen beim Horizontalbohren in ruhenden Werkstücken die auf das Werkzeug wirkende Schwerkraft zu einer Abweichung von der (horizontalen) Bohrungsachse nach unten führen kann.

Zur Bearbeitung kann das Werkstück beispielsweise zwischen einem an einer Arbeitsspindel eines Spindelstockes befestig­ ten Spannfutter und einer diesem axial gegenüberliegenden Werkzeugführung der Tiefbohreinheit unter Aufbau einer axialen Spannung eingespannt werden. Die Werkzeugführung ist üblicherweise als Bohrbuchse mit einer axialen Durchtritts­ öffnung ausgebildet, liegt mit ihrer dem Werkstück zugewand­ ten Vorderseite an einer Stirnseite des Werkstückes an und führt das durch die Durchgangsöffnung zum Werkstück hindurch­ gehende Tiefbohrwerkzeug. Während beim Tiefbohren mit fest­ stehendem Werkstück starre, konstruktiv einfach aufgebaute, Bohrbuchsen verwendet werden können, sind für Bohrungen bei drehendem Werkstück konstruktiv aufwendigere drehbare Bohr­ buchsen notwendig.

Beim Bohrvorgang kann das Tiefbohrwerkzeug in das axial unbewegliche Werkstück eingeführt werden. Es ist auch mög­ lich, das Werkzeug axial feststehend zu verwenden und entwe­ der eine relativ zu einem fest auf dem Maschinenbett sitzen­ den axial verschiebbare Spindelachse vorzuschieben oder einen entlang einer Linearführung der Tiefbohreinrichtung axial verschiebbaren Spindelstock zu verwenden, der gleichzeitig mit der Werkzeugführung in Richtung auf das Werkzeug bewegt wird. Dazu kann der Spindelstock mit einer beispielsweise über Zahnräder am Maschinenbett angreifenden Vorschubeinheit ausgerüstet sein. Es ist auch schon vorgeschlagen worden, einen passiven Spindelstock ohne eigene Vorschubeinheit durch eine an dem Maschinenbett hinter dem Spindelstock festgesetz­ te separate Vorschubeinheit vorzuschieben, die eine im Fußbereich des Spindelstockes angreifenden Vorschubspindel hat.

Es hat sich gezeigt, daß selbst bei aufwendig konstruierten Tiefbohreinrichtungen, die ein Bohren mit drehendem Werkstück erlauben, Abweichungen der tatsächlichen Bohrungsachse von der idealen Bohrungsachse vorkommen können. Die Gründe für diese Abweichung waren bisher nicht bekannt.

Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine Tiefbohreinrichtung zu schaffen, mit der Bohrungen mit im Vergleich zum Stand der Technik besserer Zentrizität erzeugt werden können. Die Verbesserung der Tiefbohreinrichtung soll insbesondere ohne gegebenenfalls aufwendige Neukonstruktion bekannter Tiefbohreinrichtungen möglich sein.

Zur Lösung dieses Problemes schlägt die Erfindung zunächst eine Tiefbohreinrichtung mit den Merkmalen von Anspruch l vor. Weiterhin wird ein Verfahren zum Betrieb einer Tiefbohr­ einrichtung gemäß Anspruch 12 vorgeschlagen sowie die Verwen­ dung eines Reitstockes an einer Tiefbohreinrichtung gemäß Anspruch 16.

Die Tiefbohreinrichtung hat einen Spindelstock, an dem eine mit Haltemitteln für ein Werkstück versehene Arbeitsspindel um eine Spindelachse drehbar gelagert ist. Die Arbeitsspindel ist vorzugsweise durch einen eigenen Antrieb antreibbar. Die Haltemittel sind üblicherweise als Spannfutter, insbesondere als Dreibackenfutter ausgebildet, können aber beispielsweise auch als zum Zusammenwirken mit einer gegenüberliegenden Spannglocke ausgebildete Spannglocke ausgebildet sein. Erfindungsgemäß sind Druckerzeugungsmittel zur Erzeugung eines koaxial zur Spindelachse in Richtung auf die Halte­ mittel gerichteten Druckes auf die Arbeitsspindel vorgesehen.

Der Spindelstock ist üblicherweise mit seinem Fußbereich auf dem Maschinenbett der Tiefbohreinrichtung verschiebbar geführt. Der Angriffspunkt der den Spindelstock verschieben­ den Kraft lag bisher ebenfalls im Fußbereich des Spindel­ stockes. Die mit der Drehachse des Werkzeuges idealerweise koaxiale Spindelachse der Arbeitsspindel, entlang der der beim Bohrvorgang aufgebaute Arbeitsdruck verläuft, liegt dagegen bei Horizontalbohrmaschinen oberhalb des Maschinen­ bettes. Beim Bohrvorgang entstand wegen der vertikalen Versetzung zwischen Befestigungsort des Spindelstock-Fußes auf den Maschinenbett bzw. Angriffspunkt der Vortriebskraft und der Werkzeugachse ein auf die Arbeitsspindel und den Spindelstock wirkendes Kippmoment. Ein Kippmoment kann auch entstehen, wenn an der Arbeitsspindel einseitig ein die Arbeitsspindel relativ zum Spindelstock verschiebender Antrieb angreift. Aufgrund dieses Kippmomentes wirkte sich jegliches Spiel zwischen Spindelstock und Arbeitsspindel und/oder Spindelstock und Maschinenbett derart aus, daß sich die Spindelachse gegenüber der Werkzeugachse anstellt. Dies kann zu den unerwünschten Abweichungen der Bohrung von der gewünschten Bohrungsachse führen. Die Druckerzeugungsmittel nach der Erfindung vermeiden das Auftreten dieses Kippmoments und sorgen für einen idealerweise koaxial zur Werkzeugachse gerichteten Druck auf die Arbeitsspindel und das daran gehaltene Werkstück, was zu einer Verbesserung der Zentrizi­ tät der erzeugten Bohrung führt. Es wird eine kippfreie Führung von Antriebsspindel und ggf. Spindelstock erreicht.

Die Arbeitsspindel kann relativ zum festgesetzten Spindel­ stock in axialer Richtung linear verschiebbar sein und die Druckerzeugungsmittel können direkt oder über Zwischenelemen­ te in axialer Richtung an einer den Haltemitteln abgewandten Rückseite der Arbeitsspindel angreifen. Bevorzugt ist es, wenn der Spindelstock entlang der Linearführung frei beweg­ lich geführt ist und wenn die Druckerzeugungsmittel zur Erzeugung einer Bewegung des Spindelstockes entlang der Linearführung ausgebildet sind. Der Spindelstock selbst kann auch ein bezüglich des Maschinenbettes der Tiefbohreinrich­ tung festes oder festsetzbares Fußteil und eine an einer Linearführung des Spindelstockes gegenüber dem Fußteil verschiebbaren Teil haben, in dem die Arbeitsspindel gelagert ist.

Es kann ein relativ zur Tiefbohreinrichtung unbewegliches, insbesondere an der Tiefbohreinrichtung befestigtes Abstütz­ element vorgesehen sein und die Druckerzeugungsmittel können zur Erzeugung einer das Abstützelement mit dem Spindelstock verbindenden, koaxial zur Spindelachse wirkenden Druckverbin­ dung ausgebildet sein. Durch das wie ein Widerlager wirkende Abstützelement und die Druckverbindung kann der Spindelstock insgesamt oder ein axial beweglicher Teil des Spindelstockes mit der Arbeitsspindel oder die Arbeitsspindel selbst kippmo­ mentfrei axial in Richtung auf das Werkstück gedrückt werden.

Obwohl es möglich ist, daß das Abstützelement unlösbar an der Tiefbohreinrichtung befestigt ist, beispielsweise dadurch, daß es an dieser angeschweißt oder einstückig mit dieser ausgebildet ist, ist eine bevorzugte Ausführungsform dadurch gekennzeichnet, daß das Abstützelement lösbar an der Tief­ bohreinrichtung, insbesondere am Maschinenbett der Tiefbohr­ einrichtung befestigbar ist. Vorzugsweise ist das Abstützele­ ment als ein zum Zusammenwirken mit der Linearführung der Tiefbohreinrichtung ausgebildeter, entlang der Linearführung verschiebbarer, vorzugsweise an der Tiefbohreinrichtung festsetzbarer Reitstock ausgebildet.

Obwohl das Abstützelement als Ganzes ggf. in Schritten beispielsweise mittels eines elektrischen Schrittmotors, verschiebbar sein kann, ist eine Ausführungsform bevorzugt, bei der das Abstützelement, insbesondere der Reitstock, einen an der Tiefbohreinrichtung festsetzbaren Abstützkörper und mindestens ein relativ zu dem Abstützkörper parallel zu der Linearführung, vorzugsweise koaxial mit der Spindelachse verschiebbar antreibbares Verschiebeorgan aufweist. Dieses kann an der Arbeitsspindel angreifen, ist aber vorzugsweise zum Andrücken an eine den Haltemitteln abgewandte Rückseite des Spindelstockes ausgebildet. Das Verschiebeorgan kann beispielsweise mittels eines elektrischen Antriebes, bei­ spielsweise über eine Spindel, und/oder pneumatisch und/oder hydraulisch bewegbar sein. Vorzugsweise kann das Verschiebe­ organ eine Kolbenstange eines an dem Abstützelement angeord­ neten Hydraulikzylinders umfassen. Der Hydraulikzylinder kann im Reitstockkörper ausgebildet sein. Wenn das Verschiebeorgan zum Vorschub benutzt wird, kann es auch als Vorschuborgan oder Vorschubelement bezeichnet werden.

Der von den Druckerzeugungsmitteln auf die Arbeitsspindel bzw. den Spindelstock ausgeübte Druck kann an einem auf der Spindelachse liegendem Punkt beispielsweise über eine Druck­ spitze angreifen, greift jedoch vorzugsweise an symmetrisch zur Spindelachse verteilten Orten, an. Dies können radialsym­ metrisch zur Spindelachse verteilte Paare von Druckpunkten sein. Vorzugsweise greifen die Druckerzeugungsmittel flächig an. Es kann an dem Reitstock oder an dem Verschiebeorgan an der dem Spindelstock zugewandten Seite ein Druckverteilungs­ element befestigt sein, das insbesondere als eine symmetrisch zur Spindelachse anordenbare, vorzugsweise runde Scheibe ausgebildet ist. Diese kann mit einer vertikalen Druckfläche an einer vertikalen Rückseite des Spindelstockes angreifen. Vorzugsweise ist das Druckverteilungselement lösbar mit dem Verschiebeorgan verbunden, so daß beispielsweise an einem Verschiebeorgan ggf. unterschiedlich geformte, auswechselbare Druckverteilungselemente angebracht werden können.

Der Spindelstock und das an ihm angreifende, drückende Element können mit Vorteil zusammenwirkende Zentriermittel haben, die einen axialen Angriff des Druckes gewährleisten. Die Zentriermittel können z. B. eine Zentrierspitze an dem Druckelement und eine entsprechende z. B. axial angeordnete Ausnehmung an der Spindelstock-Rückseite oder umgekehrt umfassen.

Die Druckerzeugungsmittel können eine Bewegung der Arbeits­ spindel bzw. des Spindelstockes in Vorwärtsrichtung in Richtung auf das Werkzeug bewirken. Zweckmäßig weist die Tiefbohreinrichtung auch Rückbewegungsmittel zur Erzeugung einer das Werkstück, insbesondere die Arbeitsspindel zurück­ bewegenden Rückwärtsbewegung auf, wobei die Rückbewegungs­ mittel vorzugsweise zur Erzeugung einer den Spindelstock zurückbewegenden Bewegung ausgebildet sind. Die Rückbewe­ gungsmittel können so ausgebildet sein, daß sie einen Druck auf die Arbeitsspindel bzw. den Spindelstock aus Richtung des Werkzeuges bewirken. Der Spindelstock selbst kann auch einen Antrieb für eine Zurückbewegung aufweisen. Vorzugsweise sind die Rückbewegungsmittel als an dem Spindelstock angreifende Zugmittel ausgebildet. Die Zugkraft kann vorzugsweise koaxial zur Spindelachse in Richtung weg vom Werkzeug gerichtet sein. Besonders vorteilhaft ist eine Ausführung, bei der das Verschiebeorgan an den Spindelstock vorzugsweise lösbar ankoppelbar ist. Die Kupplung kann im wesentlichen axial spielfrei sein, so daß der Spindelstock einer Vor- oder Zurückbewegung des Verschiebeorgans ohne Zeitverzögerung folgen kann. Es ist auch möglich, einen durch einen Antrieb verschiebbaren Reitstock oder dergleichen, der kein Vorschub­ element haben muß, an den Spindelstock entsprechend anzu­ koppeln. Die Ankopplung kann beispielsweise derart erfolgen, daß an dem Spindelstock ein das Druckverteilungselement auf der Seite des Reitstockes teilweise hintergreifendes Halte­ element vorgesehen ist, so daß der Spindelstock bei Zurück­ ziehen des Druckverteilungselementes von diesem gezogen wird.

Wenn eine Tiefbohreinrichtung Rückbewegungsmittel zur Rückbe­ wegung der das Werkstück haltenden Arbeitsspindel bzw. des Spindelstockes aufweist, kann ein besonders vorteilhaftes Verfahren zum Betrieb der Tiefbohreinrichtung durchgeführt werden, das auch unabhängig von den sonstigen beschriebenen Merkmalen mit Vorteil durchführbar ist. Es ist ein Verfahren zum Betrieb einer Tiefbohreinrichtung, die eine antreibbare Arbeitsspindel mit einem Haltemittel für ein Werkstück und eine dem Haltemittel gegenüberliegende, eine axiale Durch­ gangsöffnung für das Tiefbohrwerkzeug aufweisende Werkzeug­ führung umfaßt. Das Verfahren umfaßt folgende Schritte:
Axiales Einspannen des Werkstückes zwischen den Haltemitteln und der Werkzeugführung; Anbohren des Werkstückes durch das sich in eine Werkzeugdrehrichtung drehende Tiefbohrwerkzeug; Trennung des Werkstückes von der Werkzeugführung derart, daß ein direkter Berührungskontakt zwischen Werkzeugführung und Werkstück aufgehoben wird.

Nach diesen Verfahren wird die vorzugsweise als Bohrbuchse ausgebildete Werkzeugführung nach dem Anbohren axial frei. Das beim Anbohren vorzugsweise ruhende Werkstück wird dann von den Haltemitteln und dem Tiefbohrwerkzeug geführt und gehalten. Der Bohrdruck kann jetzt, falls gewünscht, durch entsprechend gesteuertes oder geregeltes axiales Bewegen des Werkstückes reguliert werden. Insbesondere bei Bohrvorgängen, bei denen das Werkstück gedreht werden soll, kann nach diesem Verfahren darauf verzichtet werden, die Werkzeugführung, insbesondere die Bohrbuchse, drehbar auszubilden. Dies vermeidet konstruktiven Aufwand bezüglich der Werkzeugfüh­ rung. Zudem können Bohrungsexzentrizitäten, die sich aufgrund unnötig starker Einspannkräfte am Werkstück ergeben könnten, vermieden werden.

Obwohl auch die Werkzeugführung in Richtung Werkzeugspindel­ stock zurückgezogen werden kann, erfolgt vorzugsweise die Trennung von Werkstück und Werkzeugführung durch Zurückziehen des Werkstückes bei unbewegter Werkzeugführung. Dazu können mit Vorteil die oben beschriebenen Rückbewegungsmittel eingesetzt werden, durch die die Arbeitsspindel bzw. der Spindelstock durch eine vorzugsweise axial angreifende Kraft zurückbewegt werden. Wenn nach der Trennung eine Drehung des Werkstückes mittels der Arbeitsspindel in eine Werkstückdreh­ richtung erfolgt, dann können beim Horizontalbohren die durch Schwerkraft verursachten beschriebenen Abweichungspro­ bleme beseitigt werden. Dies ist insbesondere dann gut mög­ lich, wenn die Werkzeugdrehrichtung und die Werkstückdreh­ richtung gegenläufig sind.

Die beschriebenen Vorteile sind an Tiefbohreinrichtungen des Standes der Technik besonders leicht, kostengünstig und wirksam zu erreichen, wenn ein Reitstock in der beschriebenen Weise verwendet wird. Bisher werden Reitstöcke, beispiels­ weise bei Drehmaschinen, auf der Werkstückseite eines Spin­ delstockes bzw. von dessen Arbeitsspindel gegenüber dem Drehmaschinenfutter angeordnet und tragen entweder eine Zentrierspitze zum Halten des Werkstückes oder ein Bohrwerk­ zeug. Der mit Hilfe des Reitstockes ausgeübte Druck wirkt zwar idealerweise ebenfalls koaxial zu der Spindelachse, er ist aber genau in die entgegengesetzte Richtung wie bei der Verwendung nach der Erfindung gerichtet, nämlich vom Halte­ mittel zur Arbeitsspindel hin. Auch ist ein konventioneller Reitstock gegenüber der Vorderseite des Spindelstockes (mit den Haltemitteln) angeordnet, während nach der Erfindung der Reitstock auf der Rückseite des Spindelstockes angeordnet sein kann. Der Reitstock kann auch als Rückbewegungsmittel für den Spindelstock verwendet werden, indem er als Zugmittel ausgebildet ist oder Zugmittel aufweist, mittels derer er den Spindelstock auf sich zu ziehen kann.

Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausfüh­ rungsform der Erfindung oder auf anderen Gebieten verwirk­ licht sein und vorteilhafte Ausführungen darstellen können. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht mit teilweisem Schnitt eines Spindelstockes einer Tiefbohreinrichtung mit einer Ausführungsform der Druckerzeugungsmittel nach der Erfindung,

Fig. 2 ein Ausschnitt einer schematisch dargestellten Tiefbohreinrichtung während des Anbohrens mit einem gegen eine Werkzeugführung gedrückten Werkstück und

Fig. 3 die Tiefbohreinrichtung von Fig. 2 nach Zurück­ ziehen des Werkstückes von der Werkzeugführung gemäß einer Ausführungsart des Verfahrens der Erfindung.

In Fig. 1 ist ein axialer Abschnitt eines Maschinenbettes 1 einer Horizontal-Tiefbohreinrichtung 2 gezeigt. Das Maschi­ nenbett 1 hat an seiner i.w. ebenen Oberseite parallel zur Papierebene verlaufende Linearführungen 3, die in konventio­ neller Weise ausgebildet und daher nicht näher erklärt sind. Ein Spindelstock 4 ist mit seinem Schlitten 5 in die Linear­ führungen 3 eingesetzt und entlang der Linearführung frei nach vorne in Richtung des Pfeiles 6 oder nach hinten in Richtung des Pfeiles 7 verschiebbar. In dem Spindelstock 4 ist eine Arbeitsspindel 8 um eine Spindelachse 13 drehbar gelagert. Die Arbeitsspindel 8 kann durch einen als Elektro­ motor ausgebildeten Antrieb 9 über ein Getriebe drehbar angetrieben werden, wobei zwischen gegenläufigen Drehrichtun­ gen umgeschaltet werden kann. Der Spindelstock 9 kann auch aus einem Getriebemotor mit Hohlwelle bestehen, in welcher die Arbeitsspindel 8 befestigt ist. Dadurch entstehen bei Drehung des Antriebes nur parallel zur Maschinenbett-Ebene gerichtete Drehmomente, aber keine nachteiligen Kippmomente. Die Arbeitsspindel ragt über die Vorderseite 10 des Spindel­ stockes hinaus und weist an ihrem vorderen Ende ein als Dreibackenfutter ausgebildetes Haltemittel 11 auf, in das ein rundstabförmiges Werkstück 12 fest eingespannt ist. Bei Drehung der Arbeitsspindel 8 um die Spindelachse 13 drehen sich das Dreibackenfutter 11 und das Werkstück 12 ebenfalls um die Spindelachse 13.

Der Aufbau der Horizontal-Tiefbohreinrichtung auf der in Fig. 1 nicht gezeigten Seite des Werkstückes 12 ist in den Fig. 2 und 3 teilweise zu erkennen, die stark schematisch und nicht maßstabsgetreu einen Teil des Aufbaus der Tiefbohrein­ richtung zeigen. Der Aufbau kann wie folgt aussehen. Das freie Ende 14 des eingespannten Werkstückes 12 liegt mit seiner Stirnseite 15 gegenüber einer später näher beschriebe­ nen Werkzeugführung 16, die als starre Bohrbuchse ausgebildet ist und in einer zentralen, axialen Durchtrittsöffnung eine zylindrische Führungshülse 17 mit einer axialen Durchlaßöff­ nung 18 aufweist, in der ein langgestrecktes Tiefbohrwerkzeug 19 spielfrei axial geführt ist. Die starre Bohrbuchse 16 sitzt in der teilweise senkrechten Vorderwand eines als Spänekasten ausgebildeten Bohrbuchsenträgers 20, durch den hindurch das Tiefbohrwerkzeug 19 geführt ist. Jenseits des Bohrbuchsenträgers 20 wird das Tiefbohrwerkzeug 19 von einer Lünette geführt, jenseits dieser Lünette ist das Tiefbohr­ werkzeug in einer elektromotorisch antreibbaren Werkzeugspin­ del eines Werkzeugspindelstockes eingespannt, der relativ zum Maschinenbett 1 axial verschiebbar ist.

In Fig. 1 ist zu sehen, daß auf dem Maschinenbett 1 auf der Seite der dem Spannfutter 11 gegenüberliegenden Rückseite 21 des Spindelstockes 4 ein Reitstock 22 mittels eines Spann­ hebels 23 und einer Spannbrücke 24 auf dem Maschinenbett 1 festgeklemmt ist. Er ist dadurch im gezeigten Zustand nicht entlang der Linearführung 3 verschiebbar. Der Reitstock 22 ist auf einem zweiten Schlitten 25 der Linearführung, welcher eine Spindelmutter aufweist, befestigt. Die Grundeinstellung wird durch Drehen der Spindel vorgenommen, im Betrieb ist die Spindel geklemmt. Der Reitstock 22 stützt sich über die Spindelmutter auf der geklemmten Vorschubspindel ab. Der Reitstock kann auch außerhalb der Linearführung 3 am Maschi­ nenständer befestigt sein.

Im gezeigten Zustand ist ein Teil 27 des Reitstockes am Schlitten festgeklemmt. Der Träger 27 trägt einen Hydraulik­ zylinder 28, dessen Zylinderachse in der gezeigten Konstruk­ tion koaxial zur Spindelachse 13 liegt. Auf der Vorderseite des Hydraulikzylinders 28 ragt aus diesem eine hydraulisch axial nach vorne oder hinten verschiebbare Kolbenstange 29 heraus. Auf die vordere Stirnseite der Kolbenstange 29 ist mittels einer Mutter 30 ein zylindrischer Zapfen 31 in koaxialer Anordnung an der Kolbenstange 29 lösbar befestigt. Der Zapfen 31 ist zentrisch auf einer runden Scheibe 32 einstückig mit dieser ausgebildet; Scheibe 32 und Zapfen 31 sind ein Drehteil. Die Scheibe 32 liegt mit ihrer leicht gewölbten, vertikal ausgerichteten Vorderseite an einer ebenen, vertikalen Rückwand 33 des Spindelstockes 4 symme­ trisch zur Spindelachse 13 an.

Auf der Rückwand 33 des Spindelstockes ist symmetrisch zur Spindelachse 13 ein Halteelement 34 aufgeschraubt, das zusammen mit der Rückwand 33 des Spindelstockes einen zylin­ derförmigen Hohlraum bildet, dessen axiale Ausdehnung der axialen Dicke der Scheibe 32 entspricht. Die Scheibe 32 sitzt somit axial spielfrei in dem Innenraum des Halteelementes, wobei der Zapfen 31 durch eine zentrale Durchgangsöffnung des Halteelementes in Richtung auf die Kolbenstange 29 über die Rückseite des Halteelementes hinausragt. Das Halteelement 34 hintergreift die Scheibe 32 auf ihrer Rückseite derart, daß beim Zurückziehen der Scheibe in Richtung 7 zum Reitstock 22 hin durch die Kolbenstange 29 der gesamte Spindelstock ohne Verzögerung sich zurückziehen läßt. Gleichermaßen wird der Spindelstock 4 bei Vorschub der Kolbenstangen 29 in Richtung 6 nach vorne bewegt. Der Reitstock 22 mit dem als Kolbenstan­ ge 29 ausgebildeten Verschiebeorgan kann damit als Drucker­ zeugungsmittel zur Erzeugung eines koaxial zur Spindelachse 13 in Richtung auf die Haltemittel 11 gerichteten Druckes auf die Arbeitsspindel 8 bezeichnet werden. Er kann auch als Rückbewegungsmittel eingesetzt werden, das als an dem Spin­ delstock 4 angreifendes Zugmittel ausgebildet ist.

Wenn das Werkstück 12 durch das Tiefbohrwerkzeug 19 bearbei­ tet wird, so übt das Tiefbohrwerkzeug einen koaxial mit der Spindelachse 13 in Richtung auf das Spannfutter 11 gerichte­ ten Druck auf das Werkstück und damit auf die Arbeitsspindel 8 aus. Diesem Druck wirkt der durch die Scheibe 32, den Zapfen 31 und die Kolbenstange 29 übermittelte Druck des Hydraulikzylinders genau entgegen. Es kann kein Kippmoment entstehen, das zu einer Kippung der Arbeitsspindel und damit des Werkstückes 12 nach hinten in Richtung auf den Reitstock 22 führen könnte. Damit kann die Zentrizität der Bohrung verbessert werden.

Im Zusammenhang mit den Fig. 2 und 3 wird ein Verfahren zum Betrieb der Tiefbohreinrichtung beschrieben, das eben­ falls die Zentrizität und damit die Qualität der Bohrung fördern kann und zusätzlich die Verwendung einer starren Bohrbuchse beim Tiefbohren mit drehendem Werkstück ermög­ licht. In Fig. 2 ist die Vorrichtung während des Anbohrens des ruhenden Werkstückes 12 durch das Tiefbohrwerkzeug 19 gezeigt, das einen im Bereich der Spitze 35 mündenden axialen Kühlmittelkanal aufweist. Beim Anbohren liegt das freie Ende 14 des Werkstückes 12 mit seiner Stirnseite 15 an der Bohr­ buchse 17 der Bohrbuchsenaufnahme 16 an. Das Werkstück 12 wird durch Vordrücken des Spindelstockes in Richtung auf die Bohrbuchse mittels des Reitstockes 22 geringfügig axial vorgespannt. Dann wird unter Vorschub des sich in Werkzeug­ drehrichtung 36 drehenden Werkzeuges 19 in Richtung auf das Werkstück 12 das feststehende Werkstück 12 angebohrt, vor­ zugsweise bis der angeschrägte Bereich der Spitze vollständig im Werkstück versenkt ist und ein erster zylindrischer Abschnitt der Bohrung erzeugt wurde. Dann wird das Werkstück 12 von der Bohrbuchse 17 durch Zurückziehen des Werkstückes getrennt, so daß der Berührungskontakt zwischen der Stirn­ fläche 15 und der Bohrbuchse 17 aufgehoben ist. In Fig. 2 ist das Ausmaß des Zurückziehens zum Zwecke der Illustration stark übertrieben gezeigt. In der Praxis reicht ein axialer Abstand zwischen Werkstück und Werkzeugführung von Bruchtei­ len von Millimetern aus, so daß nur ein geringer freier Abstand vom Tiefbohrwerkzeug 19 zu überbrücken ist. Wenn das Werkstück 12 von der Werkzeugführung getrennt ist, wird das Werkstück im wesentlichen von dem Dreibackenfutter 11 ge­ halten und im Bereich des freien Endes durch das Tiefbohr­ werkzeug in seiner axialen Ausrichtung parallel zur Spindel­ achse 13 gehalten. Nach Aufhebung des Berührungskontaktes kann das Werkstück 12 in die Werkstückdrehrichtung 37 gedreht werden, die im gezeigten Beispiel der Drehrichtung 36 des Werkzeuges 19 entgegengerichtet ist. Dabei wird die das Werkstück 12 haltende Arbeitsspindel von dem Antrieb 9 angetrieben. Die Bohrbuchse 17 muß dank des Abstandes zum Werkstück nicht mehr drehbar sein, sondern sie kann starr sein.

Das Andrücken des in das Dreibackenfutter 11 eingespannten Werkstückes 12 an die Bohrbuchse 17, wie es in Fig. 2 gezeigt ist, kann nach Einbau und Festklemmen des Werkstückes 12 im Dreibackenfutter dadurch erreicht werden, daß der Spindel­ stock 4 mit Hilfe des Reitstockes 22 unter Vorschub des Kolbens 29 feinfühlig gegen die Bohrbuchse 17 gedrückt wird.

Das Zurückziehen des Werkstückes beispielsweise in die in Fig. 3 gezeigte Stellung kann ebenfalls mit Hilfe des als Zugmittel verwendbaren Reitstockes gemäß Fig. 1 ausgeführt werden, indem die Kolbenstange 29 in den Hydraulikzylinder 28 des auf dem Maschinenbett 1 festgesetzten Reitstockes 22 hineingezogen wird.

Anders als bei der gezeigten Ausführungsform ist es auch möglich, einen Reitstock 22 so auszubilden, daß er relativ zum Maschinenbett 1 in der Linearführung 3 verschiebbar und selbst antreibbar ist. Dann kann auf ein relativ zum Körper des Reitstockes bewegliches Vorschubelement verzichtet werden, denn der Reitstock selbst kann, beispielsweise über einen an ihm ausgebildeten Arm oder dergleichen, an dem Spindelstock koaxial zur Spindelachse 13 angreifen. Auch die Haltemittel sind nur beispielsweise als Spannfutter, insbe­ sondere Dreibackenfutter gezeigt. Es ist auch möglich, das Werkstück zwischen zwei zusammenwirkenden Spannglocken axial einzuspannen.

Es wird aus der Beschreibung deutlich, daß durch die Verwen­ dung eines ggf. modifizierten, aber im Prinzip bekannten Reitstockes, der gegenüber der Rückseite des Spindelstockes am Maschinenbett 1 angebracht wird, sich die Vorteile der Erfindung ohne konstruktive Änderungen an bereits existieren­ den Tiefbohreinrichtungen erreichen lassen. Dank der Erfin­ dung kann durch Einsatz vergleichsweise geringer Mittel eine substanzielle Verbesserung der Qualität von Bohrungen mit Tiefbohreinrichtungen erreicht werden.

Claims (17)

1. Tiefbohreinrichtung (2) mit einem Spindelstock (4), an dem eine mit Haltemitteln (11) für ein Werkstück (12) versehene Arbeitsspindel (8) um eine Spindelachse (13) drehbar gelagert ist, und mit Druckerzeugungsmitteln zur Erzeugung eines koaxial zur Spindelachse (13) in Rich­ tung auf die Haltemittel (11) gerichteten Druckes auf die Arbeitsspindel.

2. Tiefbohreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Spindelstock entlang einer Linearfüh­ rung (3) der Tiefbohreinrichtung verschiebbar und entlang der Linearführung frei beweglich ist und daß die Druckerzeugungsmittel zur Erzeugung einer axialen Bewe­ gung des Spindelstockes (4) entlang der Linearführung (3) ausgebildet sind.

3. Tiefbohreinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein relativ zur Tiefbohreinrichtung (2) unbewegliches, insbesondere an der Tiefbohreinrich­ tung befestigbares Abstützelement (22) vorgesehen ist und daß die Druckerzeugungsmittel zur Erzeugung einer das Abstützelement (22) mit dem Spindelstock (4) verbin­ denden, koaxial zur Spindeldrehachse (13) wirkenden Druckverbindung ausgebildet sind.

4. Tiefbohreinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennz­ eichnet, daß das Abstützelement (22) lösbar an der Tief­ bohreinrichtung (2) befestigbar ist, insbesondere daß das Abstützelement als ein zum Zusammenwirken mit der Linearführung (3) der Tiefbohreinrichtung ausgebildeter, vorzugsweise entlang der Linearführung verschiebbarer, vorzugsweise und an der Tiefbohreinrichtung festsetz­ barer Reitstock (22) ausgebildet ist.

5. Tiefbohreinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstützelement (22) einen Ab­ stützkörper und mindestens ein relativ zu dem Abstütz­ körper parallel zu der Linearführung, vorzugsweise koaxial mit der Spindelachse verschiebbar antreibbares Verschiebeorgan (29) aufweist.

6. Tiefbohreinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Verschiebeorgan (29) zum Andrücken an eine den Haltemitteln (11) abgewandte Rückseite (33) des Spindelstockes (4) ausgebildet ist.

7. Tiefbohreinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschiebeorgan (29) mittels eines elektrischen Antriebs und/oder pneumatisch und/oder hydraulisch bewegbar ist, wobei vorzugsweise das Verschiebeorgan eine Kolbenstange eines an dem Abstütz­ element angeordneten Hydraulikzylinders (28) umfaßt.

8. Tiefbohreinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Verschiebeorgan (29) an seiner dem Spindelstock (4) zugewandten Seite ein Druckverteilungselement vorzugsweise lösbar befestigt ist, wobei vorzugsweise das Druckverteilungselement eine symmetrisch zur Spindelachse anordenbare Scheibe (32) ist.

9. Tiefbohreinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Reitstock (22), insbe­ sondere das Verschiebeorgan (29) an den Spindelstock vorzugsweise lösbar, vorzugsweise im wesentlichen axial spielfrei ankoppelbar ist.

10. Tiefbohreinrichtung, insbesondere nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Rück­ bewegungsmittel zur Erzeugung einer Rückwärtsbewegung der Arbeitsspindel vorgesehen sind, wobei die Rückbewe­ gungsmittel vorzugsweise zur Erzeugung einer den Spin­ delstock (4) zurückbewegenden Bewegung ausgebildet sind.

11. Tiefbohreinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Rückbewegungsmittel als an dem Spin­ delstock angreifende Zugmittel ausgebildet sind.

12. Verfahren zum Betrieb einer Tiefbohreinrichtung, die eine antreibbare Arbeitsspindel (8) mit einem Halte­ mittel (11) für ein Werkstück und eine dem Haltemittel gegenüberliegende, eine axiale Durchlaßöffnung für ein Tiefbohrwerkzeug (19) aufweisende Werkzeugführung (16, 17) umfaßt, das folgende Schritte aufweist:
Axiales Einspannen des Werkstückes (12) zwischen dem Haltemittel (11) und der Werkzeugführung (16, 17);
Anbohren des Werkstückes durch das sich in eine Werk­ zeugdrehrichtung (36) drehende Tiefbohrwerkzeug;
Trennung des Werkstückes von der Werkzeugführung derart, daß ein direkter Berührungskontakt zwischen Werkzeugfüh­ rung (16, 17) und Werkstück (12) aufgehoben wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennung durch Zurückbewegen, insbesondere Zurück­ ziehen des Spindelstockes erfolgt.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeich­ net, daß nach der Trennung eine Drehung des Werkstückes in eine Werkstückdrehrichtung (37) erfolgt.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugdrehrichtung (36) und die Werkstückdrehrichtung (37) gegenläufig sind.

16. Verwendung eines zum Zusammenwirken mit einer Linearfüh­ rung einer Tiefbohreinheit ausgebildeten Reitstockes (22) zur Ausübung eines symmetrisch zu einer Spindel­ achse (13) der Tiefbohreinheit angreifenden und koaxial zu der Spindelachse (13) wirkenden Druckes oder Zuges auf eine dem Reitstock zugewandte Rückseite (33) eines entlang einer Linearführung der Tiefbohreinheit frei verschiebbar geführten Spindelstockes (4) der Tiefbohr­ einrichtung.

17. Verwendung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Reitstock an der Linearführung gegenüber einer Rückseite (33) des Spindelstockes festgesetzt wird und daß der Druck oder der Zug durch ein relativ zu einem Reitstockkörper des Reitstockes parallel zu der Linear­ führung (3), vorzugsweise koaxial mit der Spindelachse verschiebbaren Verschiebeorgan (29) des Reitstockes ausgeübt wird.