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Ausbohrmaschine für prÄzisionsarbeiten Die vorliegende Erfindung
betrifft Aus bohrmaschinen für Präzisionsoperationen und kann beispielsweise bei
Werkzeugmaschine zur Anwendung kommen, wo zur Erreichung hoher Genauigkeit der Bearbeitung
der Werkstücke ein Werkzeug aus Diamant bzw. Hartlegierung verwendet wird.
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bs sind Ausbohrmaschinen für Fräzisionsausbohroeratio-und nen bekannt,
die ein @aschinengestell Veine oder zwei Brücken enthalten, die je einen oder mehrere
Spindelköpfe mit Spindeln @ragen. Uie Brücken werden am Gestell befestigt, während
das ZU bearbeilende Werkstück auf den sich bei der Ausrührung von
Ausbohroperationen
auf dem Gestell bewegenden Arbeitstisch gespannt wird. Die Werkzeugmaschinen sind
mit speziellen Vorrichtungen zur Verminderung und Kompensation von remperaturverformungen
versehen, die in Form von Kühleinheiten (s. z.B.
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UdSSR-Urheberschein Nr. 22?045, Kl. 49a, 44) ausgeführt sind, Min
Hauptmangel der bekannten Werkzeugmaschinen besteht in der Kompliziertheit der Ausführung
und Alontage der Kühleinheiten.
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Darüber hinaus fallen bei diesen Werkzeugmaschinen die Richtungen
der lemperaturverformungen von Spindelachse und Brücke, an der die Spindelköpfe
befestigt sind, zusammen, und die iemperaturverformungen werden addiert, wodurch
die Genauigkeit der Ausbohrung des Werkstückes herabgesetzt wird.
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Zweck der Erfindung besteht in der Beseitigung der genannten iängel.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Anordnung der Einheiten
der Ausbohrmaschine für Präzisionsausbohroperationen zu ändern.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei einer Ausbohrmaschine
für Fräzisionsoperationen mit Kompensation von Temperaturverformungen, die ein i\1aschinengestell,
eine oder zwei Brücken, deren jede mindestens einen Spindelkopf aufweist und die
am Iijaschinengestell befestigt sind, sowie einen sich auf deln Gestell bei der
Ausführung der Ausbohroperationen bewegenden Arbeitstisch zur Einspannung der zu
bearbeitenden Werkstücke enthält, jeder Spindelkopf erfindungrsgemäß auf der dem
Arbeitstisch
zugewandten Fläche der Brücke derart angeordnet ist,
daß er sich zwischen der Brücke und dem Arbeitstisch befindet.
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Eine Werkzeugmaschine, bei der die Stützen der Brücke hohl ausgeführt
und mit einer Flüssigkeit gefüllt sind, kann Verschiebung der Spindelachse registrierende
und je an einem Spindelkopf angebrachte Geber sowie Geber aufweisen, en uie eine
Verschiebung'der Brücke infolge der Temperaturverformungen anzeigen und die in den
Hohlräumen der Stützen der Brücke liegen, in denen auch Heizelemente untergebracht
sind, die auf Signale von den erwähnten Gebern zum Ausgleich der Verschiebung der
Spindelachse in erforderlicher Richtung eingeschaltet werden.
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Zweckmäßigerweise werden als eine Verschiebung der Spindelachse anzeigende
Geber Temperaturgeber eingesetzt.
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Die Erfindung soll nachstehend an Hand einer Beschreibung von Ausführungsbeispielensowie
beiliegender Zeichnungen näher erläutert werden, in denen zeigen: Fig. 1 - Gesamtansicht
einer Ausbohrmaschine für räzisionsausbohroperationen gemaß er Erfindung; Fig. 2
- Gesamtansicht der Ausbohrmaschine für Präzisionsausbohroperationen mit zwei Spindelköpfen
gemäß der Erfindung; Fig. 3 - Gesamtansicht der Ausbohrmaschine für Präzisionsausbohroperationen
in doppelseitiger Ausführung gemäß der erfindung, teilweise geschnitten;
Fig.
4 - einen Schnitt durch. die Stützen der Brücke derselben Werkzeugmaschine; Fig.
5 - Prinzipschaltbild der Heizelemente gemäß der Erfindung.
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Die Ausbohrmaschine für Fräzisionsausbohroperationen enthält ein
l;aschinengestell I (Fig, 1) eine am lflaschinengestell I befestigte Brücke 2, an
der der Spindelkopf 3 nicht auf der oberen Fläche 4, wie es bei den Werkzeugmaschinen
bekannter Konstruktion der Fall ist, sondern auf der unteren, dem Arbeitstisch 6
zugewandten Fläche 5 befestigt ist. Bei einer derartigen Anordnung erfolgt in gewissen
Grenzen eine automatische Kompensation der Temperaturverforinung en der Werkzeugmaschine,
da die Wärmeausdehnungen des Gehäuses von Spindelkopf 3 und der stützen der Brücke
2 entgegengesetzt gerichtete Verschiebungen der Achse der Spindel 7 hervorrufen,
wodurch sie voneinander subtrahiert werden, während bei der üblichen Anordnung diese
Verschiebungen addiert werden, wodurch die Exaktheit der Arbeit der serkzeugmaschine
beeinträchtigt wird.
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In Fig. 2 ist ein anderes Ausführungsbeispiel der ;erkzeugmaschine
gezeigt, die neben dem Spindelkopf 3 einen zaTeiten, auf der unteren Fläche 5 der
Brücke 2 liegenden Spindelkopf ö enthält.
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In Fig. 3 ist die Werkzeugmaschine in einer doppelseitigen Ausführung
gezeigt und enthält eine zweite Brücke 9, auf deren unterer Fläche 10 der Spindelkopf
11 befestigt ist
Der Effekt einer teilweisen Kompensation von Temperaturverforinun6'en
tritt gleichermaßen auch bei diesen möglichen Ausführungen der angemeldeten Werkzeugmaschine
ein.
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In allen Fällen wird die obere Fläche 4 der Brücke 2 tür die l!ontage
von Antriebsmotoren 12 freigegeben, deren Brhitzung eine positive. Rolle spielt,
weil dadurch eine zusätzliche Wärmeausdehnung in einer Richtung hervorgerufen wird,
die den Verschiebungen der Achse der Spindel 7 infolge der Brhitzung der Spindelköpfe
3 bzw, 11 entgegengerichtet ist, wodurch der durch die Erhitzung der Stützen der
Brücke 2 (9) dank der Übertragung der durch den arbeitenden Spindelkopf 3(11) entwickelten
Wärme erzielte Effekt verstärkt Wird.
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In einer Reihe von Fällen hat die vorliegende Anordnung zusätzliche
Vorteile, z.B., wenn aus Genauigkeitsgründen eine minimale Entfernung von der Achse
der Spindel 7 bis zu den Führungsschienen für die Verschiebung von Tisch 6 gewährleistet
werden muß uder wenn zur Einspannung des zu bearbeitenden Werkstückes 15, wie dies
in Fig. 3 dargestellt ist, eine der sehr verbreitetenVorrichtungen 13 mit einer
oberen Anordnung von Einstellbasen 14 in Frage kommen.
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Der Vorteil dieser Vorrichtungen besteht in dem zuverlässigen Schutz
der Einstellbasen 14 gegen die Späne, was von besonderer Medeutungr für die Au-tomatisierungr
der Beladung ist.
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Bevorzugt wird eine von den Stützen getrennte Herstellung des oberen
Teils der Brücke, und zwar zur Erleichterung der Bearbeitung
und
Fertigbearbeitung der Einstellfläche zur linspannung des Spindelkopfes. Die Stützen
können je nach dem üblichen Bearbeitungsverfahren für die Führungsschienen des lXliaschinengestells
entweder an das Gestell angegossen oder, wie dies in Fig. 4 gezeigt, getrennt ausgerührt
erden, Zur weiteren Genauigkeitserhöhung wird die Kompensation der Tenperaturverschiebungen
der Achse der Spindel 7 durch Anwendung einer in Fig. 4 dargestellten Vorrichtung
verbessert.
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Die Stützen 16 der Brücke 2 werden hohl ausgeführt, und diese Hohlräume
werden mit einer Flüssigkeit, beispielsweise mit Mineralöl, aufgefüllt.
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Im Gehäuse des Spindelkopfes 3 wird ein 'l'emperaturgeber 17, beispielsweise
ein Widerstandsthermometer, untergebracht, das durch einen beliebigen anderen, die
Verschiebung der Spindelachse registrierenden Geber ersetzt werden kann, In den
Hohlräumen der Stützen 16 der Brücke 2 sind Geber untergebracht, die eine Verschiebung
der Brücke infolge der eperaturverormungen anzeigen, beispielsweise die lemperaturgeber
1sowie die Heizelemente 19.
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Das Prinzipschaltbild der Geber 17 und 18 sowie der Heizelemente
19 ist in Fig. -5 dargestellt. Die Temperaturgeber 17 und 18 des Spindelkopfes und
der Brücke stellen elektrisch zusanuilen mit den Temperaturgebern 20 und 21 des
Umgebungsmediums eine Brückenschaltung dar, die über den Umformer 22 und Schalter
23 an das Netz angeschlossen ist. Die Brückenschaltung hat Abgleichwiderstände 24
und 25.
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In der anderen Diagonale der Brückenschaltung liegt ein zinstellpotentiometer
26, an dessen Eingang ein Relais 27 angeschlossen ist.
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Die Heizelemente 19 sind über die Kontakte 27, das Relais 27 und
den Abgleichwiderstand 28 an die Sekundärwicklung 29 des l'ransformators 30 angeschlossen.
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Die zusätzliche Erhitzung aer Stützen der Brücke erfolgt wie folgt.
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An die Speiseschaltung der Heizelement¢ wird über die Kontakte 31
des Anlassers (nicht gezeigt) eine Speisespannung gegeben, die durch den Transformator
30 herabgesetzt wird.
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Die Brückenschaltung wird vom Netz über einen Wechselstrom-Gleichstrom-Umformer
22 gespeist.
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Bei der Einrichtung der Werkzeugmaschine wird zur Gewährleistung
eines möglichst großen Kompensationagrades der Temperaturverformungen das erforderliche
Verhältnis zwischen der Temperatur des Spindelkopfes 3 und der der Stützen der Brücke
2 eingestellt. Die Temperatur des Spindelkopfes soll die der Stützen ca. um das
Dreifache übersteigen.
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Das erforderliche Temperaturverhältnis wird durch die in der Schaltung
liegenden Ableichwiderstände 24 und 25 erreicht. Der Kondensator 32 glättet die
Spannungspulsationen.
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bei 'llel;peraturgleichheit von Werkzeugmaschine und Umgebungsmedium
ist die Brückenschaltung abgeglichen. Bei der erhitzung des Spindelkopfes 3 während
des Betriebes entsteht in der Diagonale der Brückenschaltung eine Ungleichheitsspannung,
die an den Eingang des kinstellpotentiometers 26 geliefert
wird,
das über die Kontakte 27 die elemente 19 in den Stützen 16 der Brücke 2 einschaltet.
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Bei erreichung der eingestellten Temperaturdifferenz fällt die Ungleichheitsspannung
ab, und die Heizelemente 19 werden ausgeschaltet. Die Empfindlichkeit der Schaltung
sichert die Aufrechterhaltung des erforderlichen Temperaturverhältnisses von Spindelkopf
3 und Brücke 2 während der gesamten periode der Erhitzung und Arbeit der Werkzeugmaschine.