DE2040020A1

DE2040020A1 - Bohreinheit,insbesondere zur Durchfuehrung von Feinbohrarbeiten

Info

Publication number: DE2040020A1
Application number: DE19702040020
Authority: DE
Inventors: Friedrich Schukrafft
Original assignee: LUDWIGSBURGER MASCHINENBAU GmbH
Current assignee: LUDWIGSBURGER MASCHINENBAU GmbH
Priority date: 1970-08-12
Filing date: 1970-08-12
Publication date: 1972-02-17
Also published as: US3749508A; SE361277B; FR2104145A5; GB1323014A

Description

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PATENTANWÄLTE IN STUTTSART

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Ludwigsburger Maschinenbau GmbH 714 Ludwigsburg, Mörike Str. 81 - 83

Bohreinheit, . . ■ insbesondere zur Durchführung von Feinbohrarbeiten

Die Erfindung betrifft eine Bohreinheit/ insbesondere zur Durchführung von Feinbohrarbeiten, mit einer antreibbaren Arbeitsspindel, die an ihrem Spindelkopf einen um eine quer zur Spindelachse liegende Querschwenkachse schwenkbaren, mindestens ein Schneidwerkzeug tragenden Werkzeughalter aufweist, der zum Verschwenken um die Querschwenkachse .über einen sich in eine zentrale Spindelausnehmung hineinerstreckenden Schwenkarm verfügt, der mit einem innerhalb der Spindel axial verschiebbaren, durch einen Stellmechanismus steuerbaren Verstellglied zusammenwirkt, das mit einer Keilfläche auf eine Gegenfläche des Schwenkarmes wirkt, den eine Rückstellkraft in seiner Ausgangslage zu halten versucht. '

Bohreinheiten dieser Art sind bereits bekannt. Bei diesen bekannten Konstruktionen wird die auf den-Schwenkarm des Werkzeughalters wirkende Rückstellkraft durch Federmittel, insbesondere Druckfedern, erzeugt. Es hat sich dabei gezeigt,

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dass die Federkraft häufig bei sehr hohen Drehzahlen der Spindel nicht ausreichend ist, um den aus seiner liormalstellung ausgelenkten Werkzeughalter exakt in der gewünschten Kinkelstellung zu halten, in welche derselbe durch das Verstellglied eingestellt worden ist. Aufgrund der bei hohen Spindeldrehzahlen gegebenen Labilität des Werkzeughalters ist damit die besonders bei Feinbohrarbeiten erforderliche Genauigkeit nicht gewährleistet.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, derartige Bohreinheiten so zu verbessern, dass über den gesamten Verstellbereich des Werkzeughalters zum Nachstellen des Werkzeuges eine ausreichend grosse Rückstellkraft zur Stabilisierung desselben in seiner jeweils eingestellten Lage gewährleistet ist.

Diese Aufgabe v/ird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Werkzeughalter durch mindestens eine die Querschwenkachse definierende Drehstabfeder mit dem Spindelkopf verbunden ist. Durch die Verwendung einer Drehstabfeder zur schwenkbaren Anordnung des Werkzeughalters im Spindelkopf lassen sich im Vergleich mit herkömmlichen Schraubenfedern erheblich grössere Rückstellkrafte erzeugen, wobei es sich bei einer solchen Drehstabfeder um eine progressive Feder handelt, deren Steifigkeit rait der aus dem am Schwenkarm angreifenden Drehmoment resultierenden Belastung so erheblich bei kleinem Weg zunimmt, dass auch bei ausserordentlich hohen Spindeldrehzahlen der Schwenkarm unter hohem Druck an der Keilfläche dos Verstellgliedes anliegt und somit in jeder Lage am Spindelkopf stabilisiert ist.

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Die Erfindung lässt verschiedene Konstruktionen zu. So ist es beispielsweise denkbar, als Drehstabfeder einen Rundstab zu verwenden, auf diesem den Werkzeughalter drehfest anzuordnen und denselben mit seinen Enden im Spindelkopf drehfest zu verankern. In diesem Falle würde es sich empfehlen, Werkzeughalter und Schwenkarm einstückig auszubilden. Es ist des weiteren eine günstige Konstruktion erhältlich, wenn der Werkzeughalter mit Hilfe zweier an diesem angreifender, einander diametral gegenüberliegender Drehstabfedern mit dem Spindelkopf verbunden ist. In diesem Zusammenhang ergibt sich eine sowohl vorteilhafte als auch einfache Konstruktion, wenn ein Werkzeughalterträger vorgesehen ist, der einerseits mit einem Ringflansch an der Stirnseite des Spindelkopfes befestigbar ist und der andererseits mit einem mit radialem Spiel innerhalb des Ringflansches angeordneten Aufnahmekörper ausgestattet ist, der mit Hilfe von einander diametral zugeord~ neten, jeweils eine Drehstabfeder bildenden Verbindungsstegen am Ringflansch befestigt ist und an dessen vorderer Stirnfläche der Werkzeughalter und an dessen hinterer Stirnfläche der Schwenkarm angeordnet ist. Besonders einfach lässt sich diese Konstruktion herstellen, wenn Aufnahmekörper und Ringflansch aus einem gemeinsamen Rohling herausgearbeitet werden, was dadurch erfolgen kann, dass in eine entsprechende Metallscheibe symmetrisch zueinander zwei den Aufnahmekörper nebst die Verbindungsstege definierende Schlitze eingearbeitet werden. Für die Zentrierung des Werkzeughalters am Spindelkopf ist es in diesem Zusammenhang vorteilhaft,.wenn der Aufnahmekörper des Werkzeughalterträgers an seiner Vorderseite eine zentrale Ausnehmung aufweist, in welche der Werkzeughalter mit einem Ansatzstück eingesetzt werden kann.

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Um zu vermeiden, dass über die zwischen Ringflansch und Aufnahmekörper vorhandenen schlitzförmigen Ausnehmungen Späne, Schmutz und/oder Kühlflüssigkeit in das Innere des Bohrkopfes und damit in das Innere der Bohrspindel gelangen· und gegebenenfalls zu Störungen bei der Einstellung des Werkzeughalters führen kann, wird in weiterer vorteilhafter: Weiterbildung des Erfindungsgugenstandes vorgeschlagen, an der Stirnseite des Spindelkopfes einen Ring vorzusehen, der einen Defestigungsflansch des Werkzeughalters mit geringem radialem Spiel umgibt, und in dessen Innenumfangsflache eine Ringnut vorzusehen, in welche ein am Aussenumfang des Befestigungsflansches des Werkzeughalters anliegender Dichtring eingesetzt ist. Dieser Dichtring wird in jeder Schwenkstellung des Werkzeughalters am Aussenumfang seines Befestigungsflansches anliegen und eine sichere Abdichtung schaffen.

Das zur Verstellung des Schwenkarmes dienende, von einem Stellmechanismus steuerbare Verstellglied kann beispielsweise durch einen in der Spindelausnehmung axial verschiebbar angeordneten Keil gebildet sein, der bei einer Bewegung relativ zum Schwenkarm zwangsläufig dessen Auslenkung bzw. die Auslenkung des Werkzeughalters bewirkt. Diese Konstruktion lässt jedoch einen Massenausgleich insofern erforderlich werden, als ein keilförmiges Verstellglied exzentrisch zur Spindelachse vorzusehen wäre. Ein solcher Massenausgleich bzw. ein entsprechendes Auswuchten des Spindelkopfes lässt sich in einfacher Weise vermeiden, wenn das Verstellglied gabelförmig ausgebildet ist und zwischen seinen Gabelschenkeln den Schwenkarm aufnimmt. Bei dieser Konstruktion kann dann der eine Gabelschenkel den Stellkeil bilden, wozu die eine dem Schwenkarm zugekehrte Fläche des einen Gabelschenkels eine Keilfläche zu bilden hat, die vorzugsweise an einem am Schwenkarm

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•befestigten Gleitstück anliegt.

In cäer Zeichnung ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt:- Ms zeigen:

.Fig»l einen Längsschnitt durch einen Spindelkopf einer erfindungsgeiaassen Bohreinheit., -welcher mit einem nachstellbaren Werkzeughalter ausgestattet ist,

Fig*2 eine Darstellung entsprechend Fig.l, um 9ο gedreht»

Fig*3 einen Querschnitt entlang der Linie 3-3 der Fig.l,

in grösserem Masstab als Fig.l, Fig.4 einen Querschnitt entlang der Linie 4-4 der Fig.l.

In Fig.l ist von der eigentlichen Bohreinheit lediglich ein vorderes Spindellager Io gezeigt, in welchem das eine den als Ganzes mit 12 bezeichneten Spindelkopf tragende Endstück einer Arbeitsspindel 14 drehbar gelagert ist. Der Spindel- i kopf 12 der Arbeitsspindel setzt sich aus mehreren Einzelteilen zusammen. Er weist ein zylindrisches Ringstück 16 auf, das an der ringförmigen Stirnfläche eines Spindelaussenflansches 18 festgeschraubt ist. An der freien Stirnseite, des Ringstückes 16 ist ein als Ganzes mit 2o bezeichneter Werkzeug- \ halterträger zur Aufnahme eines Werkzeughalters 22 angeschraubt. Der Werkzeughalter hat einen Schaft 24, in welchem beispielsweise zwei Drehmeissel 26,28 z.B. in entgegengesetzten Richtungen quer verstellbar angeordnet sind. Der Träger 2o gliedert sich in einen Ringflansch 3o und einen mit radialem Spiel innerhalb des Ringflansches angeordneten Aufnahmekörper 32, an dessen hinterer Stirnwand ein Schwenkarm 34 angeformt ist,..

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der sich in eine zentrale Spindelausnehmung 36 hineinerstreckt. Aus Fig.3 ist zu ersehen, dass der Aufnahmekörper 32 in der Ringausnehmung 38 konzentrisch zum Ringflansch 3o angeordnet und über zwei einander diametral gegenüberliegende/ an dessen Umfang angeformte, stegförmige Drehstabfedern 4o,42 mit dem Ringflansch verbunden und um eine Querschwenkachse schwenkbar ist. Um eine geeignete Länge der Drehstabfedern zu erzielen, ist die Ausnehmung 38 des Ringflansches 3o an einander diamteral gegenüberliegenden Stellen durch Radialschlitze 44,46 bzw. 44 , 46 erweitert. Den Träger 2o wird man vorteilhaft aus einem Werkstückrohling herstellen, indem in diesen symmetrisch zu einem Durchmesser entsprechende, die Ausnehmung 38 sowie die Radialschlitze 44,44* bzw. 46,46' definierende Formschlitze eingearbeitet werden.

Der Werkzeughalter bildet eine an sich bekannte Aufsatzbohrstange, die mit einem Befestigungsflansch 48 an der vorderen Stirnfläche des Aufnahmekörpers 32 befestigbar ist. Mit einem zentralen, an den Befestigungsflansch 48 angeforraten Ansatzstück 5o ragt der Werkzeughalter in eine entsprechende zentrale Zentrierausnehmung 52 des Aufnahmekörpers hinein.

Mit 54 ist ein auf die vordere Stirnfläche des Ringflansches des Werk2eughalterträgers aufgesetzter Abdeckring bezeichnet, der mit seinem Innenumfang mit radialem Spiel den Befestigungsflansch des Werkzeughalters 22 umgibt und der an seiner Innenumfangsflache eine Ringnut aufweist, in welche ein Dichtungsring 56, vorzugsweise ein O-Ring eingesetzt ist, der am Aussenumfang des Befestigungsflansches 48 des Werkzeughalters abdichtend anliegt. Der Dichtring vermeidet damit, dass über die Formschlitze des Werkzeughalterträgers 2o Späne und Schmutz

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sowie Flüssigkeit in das Innere des Spindelkopfes gelangen kann. Der am Aufnahmekörper 32 angeformte Schwenkarm erstreckt sich, wie oben erwähnt, in die Spindelausnehmung 36 hinein, in welcher ein als Ganzes mit 6o bezeichnetes Verstellglied axial verstellbar geführt ist, und zwar ist dasselbe mittels einer Stellstange 62 mit einem nicht gezeigten Stellgetriebe verbunden, das an sich bekannter Bauart sein kann» Mit Hilfe dieses Stellgetriebes ist das Verstellglied um.vorbestimmte Beträge axial verstellbar. Das Verstellglied weist zwei sich in Richtung des Schwenkarmes erstreckende Gabelarme 64,66 auf, die den Schwenkarm übergreifen. Der Schwenkarm 34 weist zu diesem Zweck zwei einander gegenüberliegende Abflachungen 68,7o auf, welchen die Gabelschenkel 64,66 benachbart sind. Einer der Gabelschenkel, und zwar der Gabelschenkel 66 weist eine der Flachseite 68 des Schwenkarmes zugekehrte Keilfläche 72 auf, die gemäss Fig.l in einem verhältnismässig kleinen Winkel^ geringfügig nach unten geneigt ist. Diese Keilfläche wirkt mit einem in den Schwenkarm 34 eingesetzten Gleitstück 74 aus gehärtetem Material zusammen. Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass der Gabelschenkel 64 sich im /Abstand i von der benachbarten Abflachung 7o des Schwenkarmes befindet. Das Verstellglied ist, wie strichpunktiert in Fig.2 angedeutet ist, bis kurz vor den eigentlichen Aufnahmekörper axial verstellbar, wobei aufgrund der schräg liegenden Keilfläche hierbei zwangsläufig eine Auslenkung des Aufnahiuekörpers um eine durch die beiden Drehstabfedern 4o,42 definierte Quer.-schwenkachse erfolgt und dadurch die Werkzeugspitze in radialer Richtung um kleinste Beträge nachstellbar ist, was mit Hilfe einer strichpunktiert angedeuteten Messuhr 76 kontrollierbar ist, die auf einem am Umfange des Spindelkopfes ansetzbaren Halter 78 befestigt ist, der seinerseits beispielsweise magnetisch sein kann und dadurch am Spindelkopf selbsthaftend ist.

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Claims

Patentansprüche

Bohreinheit, insbesondere zur Durchführung von Feinbohrarbeiten, mit einer antreibbaren Arbeitsspindel, die an ihrem Spindelkopf einen um eine quer zur Spiridelachse liegende Querschwenkachse schwenkbaren, mindestens ein Schneidwerkzeug tragenden Werkzeughalter aufweist, der zum Verschwenken um die Querschwenkachse über einen sich in eine zentrale Spindelausnehmung hineinerstreckenden Schwenkarm verfügt, der mit einem innerhalb der Spindel axial verschiebbaren, durch einen Stellmechanismus steuerbaren Verstellglied zusaMinenwirkt, das mit einer Keilfläche auf eine Gegenfläche des Schwenkarmes wirkt, den eine Rückstellkraft in seiner Ausgangslage zu halten versucht, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeughalter (22) durch mindestens eine die Querschwenkachse definierende Drehstabfeder (4o) bzw. (42) mit dem Spindelkopf (12) verbunden ist.
2. Bohreinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeughalter (22) mit Hilfe zweier an diesem angreifender, einander diametral gegenüberliegender Drehstabfedern (4o,42 ) mit dem Spindelkopf (12) verbunden ist,
3. Bohreinheit nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Werkzeughalterträger (2o), der einerseits mit einem Ringflansch (3o) an der Stirnseite des Spindelkopfes (12) befestigt und der andererseits mit einem mit radialem Spiel innerhalb des Ringflansches (3o) angeordneten Aufnahmekörper (32) ausgestattet ist, der mit Hilfe Von ein-

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ander diametral zugeordneten, jeweils eine Drehstabfeder bildenden Verbindungsstegen (4o,42) am Ringflansch (3o) befestigt ist und an dessen vorderer Stirnfläche der Werkseughalter (22) und an dessen hinterer Stirnfläche der . Schwenkarm (34) angeordnet ist.
4. Bonreinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmekörper (1)2) an seiner Vorderseite eine zentrale Ausnehmung (52) aufweist, in welche der Werkzeughalter (22) mit einem Ansatzstück (5o) passend eingreift.
5. Bohreinheit nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsflansch (48) des Werkzeughalters (22). fait geringem radialem Spiel von einem am Ringflansch (3a) des Trägers (2o) befestigten Tragring (54) umgeben ist, dessen Innenumfangsfläche eine Ringnut aufweist, in welche ' ein am Aussenumfang des Befestigungsflansches (48) des Werkzeughalters (22) anliegender Dichtring (56) eingesetzt ist.
6. Bohreinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,dass das Verstellglied (6.o). gabelförmig ausgebildet ist und zwischen seinen Gabelschenkeln (64,66) den Schwenkarm (34) aufninmt und dass die eine dem Schwenkarm (34) zugekehrte, vorzugsweise ebene Fläche (72) des einen Gabelschenkels (66) eine Keilflache bildet, die an einem am Schwenkarm (34) befestigten Gleitstück (74) anliegt. .

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