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AUSBOHRMASCHINE Die vorliegende Erfindung betrifft Werkzeugmaschinen
und genauer Bohrmaschinen, die zum Bearbeiten von Bohrungen dienen.
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Besonders erfolgreich kann die Erfindung bei der bearbettung der
Lagerung von Eurbelwellen in Motorblöcken von Verbrennungsmotoren eingesetzt, werden.
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Es sind Bohrmaschinen, zum Bearbeiten von Bohrungen bekannt, deren
Bohrspindeln mit Bohrmeißeln für die Drehbewegung und für den Längsvorschub Antriebe
besitzen, und während des Bearbeitens der Werkstücke in mindestens zwei verstellbaren
Stützen gelagert werden, wobei diese zwei zur Bohrspindelachse auf Querschlitten
befestigten einstellbaren
Stützen mit Hohlspindeln ausgerüstet sind,
die sich zusammen mit der in sie eingeführten Bohrstange während der Bearbeitung
drehen (siehe z.B. den Katalog der Vereinigung WMW aus der DDR (S.72), der auf der
Moskauer Ausstellung "Stankoindustria-69't verbreitet wurde).
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Die Maschinen sind nur zum Ausbohren von Bohrungen geeignet. Zum
Planbearbeiten der Stirnflächen von Bohrungen müssen andere Werkzeugmaschinen, z.B.
Maschinen mit Satzfräsern, eingesetzt werden.
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In diesem Fall muß das Werkstück beim Bearbeiten der Stirnflächen
verstellt werden, wodurch die Arbeitagenauigkeit beeinträchtigt wird (z.B. die rechtwinklige
Lage der Bohrachse zur Stirnfläche wird nicht eingehalten), desgleichen werden hierdurch
die Rüstzeiten vergrößert, wodurch die Leistungsfähigkeit der Maschine verringert
wird.
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Es ist auch in Betracht zu ziehen, daß mit Satzfräseqhnur freistehende
Ansätze bearbeitet werden können, Varsenkte Stirnflächen sind für S#tztfräser nicht
zugänglich.
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Es sind Bohrmaschinen bekannt,die Bohrungen und die stirnseitigen
Flächen derselben in einer Aufspannung bearbeiten (siehe den bereits früher erwähnten
Katalog der Vereinigung WMW S.32). Diese Werkzeugmaschinen besitzen konstruktiv
verwickelte Bolirstangen. Im Inneren der Bohrstange sind quer zur Bohrachse (zur
geometrischen Mittellinie der Bohrstange) versohiebbare Gleitsteine mit
darauf
befestigten Schneidwerkzeugen vorgesehen, die durch eine Zahnstange oder Ketten
angetrieben werden.
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Bohrstangen mit Zahnstangenantrieb der Gleitsteine, die das Schneidwerkzeug
tragers, sind in ihrem Aufbau äußerst verwickeln und sind mit mehr als zwei Gleitsteinen
nur schwer herzustellen. Bohrstangen mit Kettenantrieb der Gleitsteine k önnen nahe
zueinander gelegene Stirnflächen nicht bearbeiten.
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Es muß auch in Betracht gezogen werden, daß die zur die Gleitsteine
vorgesehenen Nuten euer zur Bohrstangenachse diametral ausgeführt, die Steifheit
der Bohrstange wesentlich herabsetzen.
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Außerdem ist es unmöglich, im runden Bohrstangenkörper genügend lange
Führungen für die Gleitsteine unterzubringen, wodurch ein genaues Verschieben derselben
nicht gesichert werden kann.
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Zweck der vorliegenden Erfindung ist, die oben angeführten Nachteile
zu vermeiden.
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Die Aufgabe, die erfindungsgemäß zu lösen ist, besteht, h darin,
Bo/rstangen für Bohrmaschinen herzustellen, die,verglichen mit den/ bereits bekannten
Bohrstangensystemen, einen einfacheren konstruktiven Aufbau bei gleich hoher Steifheit,
aufweisen und das Bearbeiten der Bohrungen und der anliegenden Stirnflächen in einer
Aufspanllun des Werkstückes mittels quer verschiebbaren Schneidwerkzeugen ermöglichen.
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Um dies zu erreichen, werden bei Bohrmaschinen zum Bearbeiten
von
Bohrungen, bei denen die Bohrstange für die Drehbewegung und den Längsvorschub Antriebe
besitzt und während des Bearbeitens der Werkstücke mindestens in zwei verstellbaren
Stützen gelagert wird, wobei diese auf quer zur Bohrspindelachse liegenden Schlitten
befestigt und mit Hohlspindeln ausgerüstet sind, in die die Bohrstange eingefuhrt
wird, und die sich mit den Hohlspindeln gemeinsam drehen kann, erfindungsgemäß diese
Holspindeln mit in der Querrichtung verschiebbaren Seitendrehmeißeln versehen sind,
deren Quervorschub kinematisch mit dem Längsvorschub der Bohrstanee verbunden ist
und das Planbearbeiten der Stirnflächen ermöglicht.
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Am erfolgreichsten wird das Problem dann gelöst, wenn an den Stirnflächen
der Hohlspindeln jeder Stütze radiale Führungen für Gleitsteine vorgesehen werden,
an denen das Schneidwerkzeug zum Planbearbeiten der Stirnflächen Defestigt ist,
und am der bohrstange zugewandten Ende des Gleitsteines eine Rolle federnd in einer
Längsnut der Bohrstange sitzt, wobei in der Längsnut befestigte Nocken mit den abgefederten
oLlen der Gleitsteine während des Längsvorschubes der Bohrstange in Wechselwirkung
stehen, wodurch aer Quervorschub der Schneidwerkzeuge erzeugt wird.
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Zweckmäßig ist es, wenn die Rolle des Gleitsteines an die bohrstange,
die in der Hohlspindel sitzt, mittels zweier Schwenkhebel angedrückt witcl, die
an beiden Seiten des Gleitsteines so angebracht sind, daß je ein Hebelarm
und
auf den Gleitstein zu liegen kommt / der andere von einer Feder belastet wird, die
in der Holspindel. eingebaut ist.
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Beim Einfahren der Bohrstange in die Holspindel, wie auch beim Ausfahren
aus dieser, müssen die Gleitsteine in ihre äußerste lage (Ausgangslage) verschoben
und festgeklemmt der werden. Am Ende des Arbeitsprozesses werden mittels / Nocken
der Bohrstange die Gleitsteine in die Ausgangslage verschoben.
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Zum Festspannen der Gleitsteine ist in der Bohrmaschine eine Klemmvorrichtung
vorgesehen, die aus einer Hebelwelle mit Antrieb . besteht, wobei die Welle kinematisch
einer mit @ in jedem Gehäuse der Stützen befindlichen verzabliten Schieberstange,
verzahnter Welle und Rasten, die in Bohrungen der Spindelstirnflächen sitzen, verbunden
ist, wobei die Achsen der Bohrungen parallel zur Bohrstangenachse verlaufen.
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Dadurch verriegelt die Klemmvorrichtung zu Arre-tieren der Gleitateine
nach dem Entfernen der Bohrstange aus der Hohlspindel, auch die Hohlspindeln in
ihrer Winkellage (Anfangslage der Hohlspindeln).
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Diese konstruktive Ausführung der Bohrmaschine läßt das Bearbeiten
sowohl der Bohrungen wie auch der stirnseitigen Planflächen in einer Anspannung
zu, wobei eine genaue rechtswinklige lage der zu bearbeitenden Stirnfläche zur Bohrlochachse
gewährleistet wird.
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Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel an Band der beiliegenden
Zeichznwgen näher erlOutert; es zeigt
Fig .1 die erfindungagemäße
Bohrmaschine (Seitenansicht, teilweise im Schnitt gezeigt).
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Fig.2 Bohrmaschine (Ansicht von oben).
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Fig.3 die Bohrstange mit Kupplung (Ansicht der Kupplung, zum Teil
im Schnitt).
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Fig.4 einen Schnitt nach Linie IV-IV von Fig. 3 (vergrößert).
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Fig.5 Ansicht von "A" aus Fig.2 (Bohrstange im Schnitt in die Bohlspindel
eingeführt, Maßstab vergröBert).
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Fig.6 einen Schnitt nach der Linie VI-VI von Fig,5 Fig.7 einen Schnitt
nach der Linie VII-VII von Fig.6 Fig.8 einen Schnitt nach der Linie VIII-VIII von
Fig.? Fig.9 einen Schnitt nach der Linie IX-IX von Fig.3 (vergrößerter Maßstab)
Fig.10 einen Schnitt nach der Linie X-X von Fig.8 (schematisch dargestellt).
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Fig.11 die gegenseitige Lage der Bohrstange, der Stützen und des
Werkstückes während der Bearbeitung Fig.12 die gegenseitige Lage einer Stütze der
Bohrstange, und des Werkstückes.
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Das T - förmige Bett der Bohrmaschine (Ansicht von oben) wird durch
ein Längsbett(Fig.1, 2) und zwei Querbetten 2 gebildet. Die Spannvorrichtung 3 für
die Werkstücke ist auf dem Schnittpunkt der geometrischen Bettmittenlinien befestigt.
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Auf dem Längsbett 1 befindet sich der Längsschlitten 4,
der
die Bohrstange 5 mit Hohrmeißeln 6 (Fig.3, 4) trägt, Die Bohrstange ist mit dem
Drehantrieb 7 (Fig.1) und dem Vorschubantrieb 8 verbunden.
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Auf jedem Querbett 2 befinden sich quer zur Bohrstangenachse liegende
Schlitten 9 (Fig.1, 2), die verschiebbare Stützen 10 tragen, welche während des
Bearbeitens die Bohrstange 5 abstützen. Jede der Stützen 10 besitzt ein einstellbares
Gehäuse 11 (Fig.5, 6), das auf dem Schlittent9 befestigt ist und in dem die Rohlspindel
12 untergebracht ist, wobei die Bohrspindel 5, in die Hohispindel 12 eingeführt,
sich gemeinsam mit dieser drehen kann.
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Erfindungsgemäß befinden sich aui' den Hohlspindeln 12 der Stützen
10 zum Planbearbeiten der Werkstückstirnflächen 15 radial verschiebbare Seitendrehmeißel/,
Geren Vorschubantrieb kinematisch über die Bohrstange 5 mit deren Vorschubantrieb
8 verbunden ist. Zu diesem Zweck sind auf den Seitenflächen der Hohlspindeln 12
jeder Stütze 10 radiale Führungen 13 vorgesehen, in denen sich der Gleitstein 14
(Fig.?, 8) mit dem an ihm befestigten Seitendrehmeißel 15 befindet. Der Gleitstein
besitzt an ciem zur Bohrstange 5 gewandten Ende eine Rolle 16 (Fig.6, 7), die federnd
während des Arbeitsvorganges an die Bohrstange 5 angedrückt wird. Die Bohrstange
5 ist mit einer Längsnut 17 versehen, in wer sich Nocken 18 (Fig.6 bis 10) befinden,
aie während des Längsvorschubes der Bohrstange 5 mit den Rollen 16 der Gleitsteine
14 in Eingriff kommen, und dadurch den radialen
Vorschub der Seitendrehmeißel
15 (Fig.6, 8, 10) erzeugen.
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Das federnde Andrücken der Rolle 16 mit Gleitstein 14 auf die Bohrstange
5, die in die Hohlwelle 12 eingeführt ist, wie auch aui die Nocken während des Längsvorschubes
der Bohrstange, erfolgt mittels zweier abgefederter Schwinghebel 19, deren Achsen
20 auf beiden Seiten des Gleitsteines 14 befestigt sind. Ein Arm jedes Schwinghebels
19 drückt aul den Gleitstein 14; der andere wird von einer Schraubenfeder 21 belastet,
welche auf der Hohlwelle 12 befestigt ist.
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Da die Gleitsteine 14 ständig federn an die durch die Hohlspindel
12 durchgeführte Bohrstange 5 (während des Längsvorschubes derselben auch al die
Nocken 18) angedrückt werden, wird ein spielloses Zusammenarbeiten der Bohrstange
5 und Hohlwelle 12 erreicht, wodurch eine hohe Bearbeitungsgenauigkeit der Werkstücke
gewährleistet wird.
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Im beschriebenen Ausführungsbeispiel dient das Gehäuse 11 der Stütze
10 als Auflagesockel, in welchem sich die Wälzlager 22 (Fig.6) mit der Hohlspindel
12 befinden. In axialer Richtung werden die Außenringe der Wälzlager durch die Schulter
23 festgehalten. Die Schulter ist mit dem Spindelkopf (Gehäuse) 11 aus einem Stück
hergestellt.
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Die Innenringe der Wälzlager sitzen auf der Hohlspindel 12 und werden
an die Innenfläche des Spindelflansches mittels dem Deckelflansch 23a angedrückt.
Die zwischen den Wälzlagern 22 befindlichen Zwischenringe 24 besorgen die
Vorspannun
der Wälzlager.
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Die oben beschriebene konstruktive Ausführung läßt eine gedrängte
Bauweise der Stützen 10 zu, wodurch es möglich ist, solche Stützen in den Durchbruch
25 des Werkstücks 26 (z.B.Motorblöcke) einzuschieben. Wenn auf beiden Seitenflächen
der Hohlspindel 12 Seitendrehmeißel 15 angebracht werden, können beide Planflächen
27 des Durchbruches 25 in einer Aufspannung bearbeitet werden.
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Eine Klemmvorrichtung zum Festspannen der Gleits@eine 14 in ihrer
Anfangslage (äußerste Grenzlage derselben;maximal von der Bohrstange 5 entfernt)
beim Ein- und Ausschieben der Bohrstange 5 aus der Hohlspindel 12 der Stütze 10,
ist in der Bohrmaschine vorgesehen. Die Klemmvorrichtung besitzt einen Antrieb 28,
zum Drehen einer Hebelwelle 29, die mit einer in jedem Gehäuse 11 vorhandenen verzahnten
Schieberstange 30 (Fig.10), verzahnten Welle 31 und verzahnten Raste 32 (Fig.7,
8, 10) verbunden ist. Die Raste 32, die in Bohrungen 33 der Deckelflansche 23a und
der Seitenfläche der Hohlapindel 12 sitzt, arretiert die Gleitsteine in einer bestimmten
Lage. Die Achsen der Bohrungen und die Bohrstange verlaufen parallel.
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Mit lii 1£- e dieser Einrichtung werden die Gleitsteine 14 mit den
Seitendrebmeißeln 15, nachdem sie sich nach dem Bearbeiten des Werkstückes auf der
Nockenspitze 18 der Bohrstange 5, d.h. in ihrer äußersten Grenzlage befinden, auf
der Hohlspindel 12 arretiert; die Hohlspindel selbst,
wird im Gehäuse
11 der Stütze 10 in einer der zurückgezogenen Bohrstange 5 mit Bohrmeißeln 6 entsprechenden
Winkellage festgeklemmt.
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Infolge dieser Ausführung kann die Bohrstange 5, ohne mit ihren Nocken
18 an die Rollen 16 der Gleitsteine 14 anzustoßen, in die Hohlwelle 12 eingeschoben
werden.
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Zum Abstützen der aus den Stützen 10 ausgefahrenen Bohrstange 5 in
ihrer Anfangslage ist ein heranfahrbarer prismenförmiger Stützblock 34 (Fig.1) vorgesehen,
Letzterer ist am Gehäuse des Drehantriebes 7 der Bohrstange 5 befertigt. Die zugeführte
Stützrolle 35 sitzt aul dem Längsbett 1. Eine Raste 36 befindet sich auf dem Gehäuse
des Antriebes 7 und klemmt die Bohrstange in einer bestimmten Winkellage fest.
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Um die Stützen 10 in der Längsrichtung einstellen zu können, sind
auf den Querschlitten 9 ?-förmige Nuten 37 (Fig.11) (parallel zur Bohrstangenachse
5) vorgesehen.
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Die Wirkungsweise der Bohrmaschine ist folgende: In der Anfangslage
befinden sich die Längsschlitten 4 mit den Bohrstangen 5 in ihrer äußersten "rUckwärtigen"
von den QUerschlitten 9 entfernten Stellung. Die Bohrstangen 5 mit den Bohrmeißeln
6 werden von der Raste 36 in der der Winkellage festgeklemmt, bei v die Boeißel
6 von den Querschlitten abgewandt sind.
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Die Querschlitten 9 mit den Stützen 10 befinden sich in ihrer äußersten
lage. Hierbei sind die Hohlapindeln 12
der Stützen 10 mittels verzahnter
Rasten 32 in ihrer Winkellage festgespannt, die der Winkellage der ausgefahrenen
Bohrstange 5 entspricht; die Gleitsteine 14 auf den Flanschen der Hohlspindel 12
befinden sich in ihrer äußersten Grenzlage (größte Entfernung zwischen Gleitstein
und Bohrstange 5).
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Das zu bearbeitende Werkstück wird in der Spannvorrich -tung 3 (Fig.2)
befestigt. Danach weiden die Querschlitten 9 zur Mitte verschoben, wobei sie eine
Zwischenlage einnehmen, die sich um den Betrag der Bearbeitungszugabe für cias Ausbohren
(o,5 bis 1 mm) von der Endlage unterscheidet.
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befinden sich Hierbei / die Stützen 10 der Bohrstangen 5 / exzentrisch
zur Bohrlochmitte , wodurch die Bohrstangen 5 mit den auf das Bohrmaß ausgerichteten
Bohrmeißeln 6 ohne Anriß in die Bohrung eingeführt werden können. Die Größe der
Exzentrizität richtet sich nach der Bearbeitungszugabe. Da nach werden die Iaängsschlitten
4 nach "vorn" zum Werkstück verschoben, die Bohrstange 5 wird ohne Anriß in die
zu bearbeitende Bohrung des Werkstückes 26 und in die Hohlspindeln 12 der Stützen
10 eingeführt.
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Gleichzeitig mit den Einschieben der Bohrstange 5 in die stütze 10,
werden das Stützprisma 34 und die Stützrolle 35 zurückgezogen.
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Um die richtige Lage der Bohrstange 5 beim Einschieben in die Stütze
10 zu sichern, werden das Stützprisma 34 und die Stützrolle 35 mit derselben Exzentrizität
zur Bohrlochachse
ausgerichtet, wie die Stützen 10. Nachdem die
Bohr-Stangen 5 in die Stützen 10 eingeführt wurden, müssen die Querschlitten 9 mit
Stützen 10 und Bohrstangen 5 zum Werkstück in die Endlage verschoben werden, bis
die Bohrstangenachse mit der Bohrachse übereinstimmt. Die außermittige Verbindung
der Bohrstange 5 mit den Antrieb 7 infolge der zusätzlichen Querverschiebung wird
durch eine elastische nachgiebige Kupplung ausgeglichen.
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Nachdem die Bohrstangen 5 mit Antrieben 7 ihre Arbeitslage einnehmen,
werden die Hohlspindeln 12 der Stützen 10 und die abgefederten Gleitsteine 14 mit
den an ihnen befestigten Seitendrehmeißeln 15 entriegelt. Die Federn 21 verschieben
die Gleitsteine 14 den Bohrungen 13 entlang, bis die Rollen 16 mit der Längsnut
17 der Bohrstange 5 zum Anschlag kommen. Die Seitendrehmeißel 15, auf das Bearbeitungsmaß
voreingestellt, werden ohne Abriß in ihre Anfangslage - näher zur Drehachse - über
den radialen Schlitz 38 (Fig.12), der vorher auf den zu bearbeitenden Stirnflächen
39 des Werkstückes 26 ausgeführt wurde, gebracht.
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In Fig.12 gibt die punktierte Linie 40 die Rahn der Verschiebung
des Seitendrehmeißels 15 beim Einfahren des Drehmeißels 15 in seim. Anfangslage
41 vor dem Planbearbeiten der Seitenflächen der Bohrung an.
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Danach wird der Drehantrieb 7 der Bohrstangen 5 eingeschaltet, wodurch
die Hohlspindeln 12 der ßt(1ten 10 mit den Gleitsteinen 14 sich gemeinsam drehen.
Den
ten 4 mit dem Antrieben 7 der Bohrstangen 5 wird vom Vorschubgetriebe
8 (Fig.1) ein Längsvorschub erteilt.
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Zuerst wird die Bohrung ausgebohrt, ferner kommen infolge der Längsverschiebung
der Bohrstange 5 die Nocken 18 in ihrer Längsnut 17 mit den Rollen 16 der Gleitsteine
14 in Eingriff, wodurch letztere mit den seitendrehmeißeln 15 den radialen Bohrungen
entlang von der Bohrmitte zum Umfang zu verschoben werden. So wird die Stirnfläche
der Werkstücke bearbeitet.
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Hierbei wird derrechite Winkel zwischen den zu bearbeitenden Stirnflächen
und der Bohrachse genau eingehalten.
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Der Längsvorschub der Bohrstange 5 wird nach dem Planbearbeiten der
Stirnflächen abgeschaltet, sobald die Rollen 16 der Gleitsteine 14 auf den Spitzen
der Nocken 18 ankommen, d.h. alle Gleitsteine 14 ihre äußerste radiale Lage in bezug
zur Bohrstange 5, einnehmen. Danach wird der Bohrstange 5 zusammen mit den Hohispindeln
12 der Stützen 10 eine langsame Drehbewegung erteilt, uns das Einschwenken letzterer
in die Lage "Bohrmeißel von den Querschlitabgewandt" ten"zzu erreichen, wonach der
Drehantrieb 7 der Bohrstange verriegelt wird. Gleichzeitig werden mittels der verzahnten
Rasten 32 die Hohispindeln 12 der Stützen 10 in einer bestimmten Winkellage, und
die Gleiteteine 14 in ihrer äußersten radialen Lage im Bezug zur Bohrstange 5, arretiert.
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Dabei werden die Gleitsteine 14 durch den konischen Teil der
verzahnten
Rasten 32 über die Spitzen der Nocken 18 gehoben.
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Die Querschlitten 9 mit den Stützen 10 und Bohrstangen 5 werden dann
in eine Zwischenlage (exzentrisch zur Bohrachse) verschoben, wodurch die Bohrstange
ohne Anriß aus den Werkstück herausgetogen werden kann, wonach der Längsschlitten
4 mit den Antrieben 7 und Bohratangen 5 (mit den Bohrmeißeln 6) in die jusgangslage
gerückt wird. Gleichzeitig mit dem Herausziehen der Bohrstange 5 au den Stützen
10 werden das Stützprisma 34 und die Stützrolle 35 der Bohrstange zugef(ihrt.
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Nachdem die Bohrstangen 5 aus den Stützen 10 entfernt wurden, werden
auch die Querschlitten 9 in ihre Anfangslage verschoben.
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Hiernach kann das Werkstück geprüft, und, wenn es notwendig ist,
nach den Abrichten der Schneidwerkzeuge ein wiederholtes Bearbeiten des Werkstückes
ohne es zu lösen, vorgenommen werden.