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Bohre inhei t
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Die Erfindung betrifft eine Bohreinheit mit mindestens einem radial
verstellbaren Bohrmeißel in einer Bohrstange, die in einer Exzenterbohrung in einer
drehangetriebenen Bohrspindel aufgenommen und gegenüber der Exzenterbohrung zur
radialen Verstellung des Bohrmeißels mittels einer Kompensationseinrichtung schwenkbar
ist.
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Bohreinheiten mit radial verstellbaren Bohrmeißeln sind in zahlreichen
Ausführungsformen bekannte Die radiale Verstellung des Bohrmeißels kann innerhalb
der Bohrstange oder zusammen mit dieser erfolgen. Der Zweck einer solchen radialen
Verstellung liegt einerseits darin, die Bohrmeißelschneide nach Beendigung eines
Bearbeitungsvorgangs von der bearbeiteten Werkstückoberfläche abzuheben, damit sich
auf dieser Fläche beim Ausfahren des Werkzeugs keine Markierungen (Rückzugsriefen)
bilden. Vor Beginn des nächsten Bearbeitungsvorgangs muß die Bohrmeißelschneide
wieder in ihre Ausgangsposition gebracht werden. Andererseits wird in gewissen Zeitabständen
eine Nachstellung
der Bohrmeißelschneide zur Eompensation des bis
dahin aufgetretenen Schneidenverschleißes angestrebt.
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Wenn Bohreinheiten der genannten Art beispielsweise in Transferstraßen
für Feinbohrarbeiten eingesetzt werden, bestimmt bisher im allgemeinen die Standzeit
des Feinbohrwerkzeugs die Länge der möglichen Betriebszeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden
Betriebsunterbrechungen, die erforderlich werden, um das Bohrwerkzeug nachzustellen
oder auszuwecheln. Mindestens ein Nachstellen des Bohrwerkzeugs ist erforderlich,
wenn sich infolge des Schneidenverschleißes das Istmaß des bearbeiteten Werkstücks
so geändert hat, daß die zulässige Toleranz überschritten wird.
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Bei Bohrwerkzeugen, die auch bei sich drehender Bohrspindel eine radiale
Verstellung des Bohrmeißels ermöglichen ( DE-OS 24 o5 694, DE-OS 24 35 489), kann
auch bei auftretendem Schneidenverschleiß das Istmaß des bearbeiteten Werkstücks
verhältnismäßig lang innerhalb der vorgegebenen Toleranz gehalten werden, ohne daß
eine Betriebsunterbrechung der Bohreinheit erforderlich ist. Auf jeden Fall wird
aber eine Betriebsunterbrechung erforderlich, wenn der Schneidenverschleim so weit
fortgeschritten ist, daß der Drehmeißel ausgewechselt werden muß, weil die auftretenden
Schnittkräfte zu groß werden und/oder die erforderliche Oberflächengüte nicht mehr
erreicht wird.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Bohreinheit der eingangs genannten
Art so auszugestalten, daß eine ununterbrochene Betriebsdauer ermöglicht wird, die
wesentlich länger als die durch die Standzeit des Bohrmeißels vorgegebene Betriebsdauer
ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in
der
Bohrstange mehrere Bohrmeißel in radial gleicher Eins tellung, jedoch im Umfangsabstand
gegeneinander versetzt angeordnet sind, die durch die Schwenkbewegung der Bohrstange
in der Exzenterhülse nacheinander in eine Bohrstellung schwenkbar sind.
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Da die Schwenkbewegung der Bohrstange um eine parallel zur Bohrspindel
Drehachse liegende Achse erfolgt, kann durch diese Schwenk- oder Drehbewegung der
Bohrstange innerhalb der Erzen terbohrung nicht nur die radiale Verstellung eines
einzelnen Bohrmeißels zum Abheben für die Rückzugsbewegung und zur Kompensation
des Schneidenverschleißes erfolgen; nach Erreichen des höchstzulässigen Schneidenverschleißes
an einem Drehmeißel kann durch die gleiche Schwenkbewegung der Bohrstange in der
Exzenterhülse um einen entsprechend großen Schwenkwinkel der nächste Bohrmeißel
zum Einsatz gebracht werden. Auf diese Weise können nacheinander mehrere, beispielsweise
vier Bohrmeißel bis zum Erreichen ihres höchstzulässigen Schneidenverschleißes eingesetzt
werden, ohne daß dazwischen ein Stillstand der Bohreinheit erforderlich wäre, der
eine Betriebsunterbrechung für die gesamte Transferstraße od. dgl. bedeuten würde.
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Der Betriebsablauf der Bohreinheit zwischen zwei aufeinanderfolgenden
Stillstandszeiten besteht daher aus mehreren Kompensationszyklen, wobei jeder einzelne
Bohrmeißel zusätzlich zu der bei jeder Rückzugsbewegung ausgeführten Abhebung der
Drehmeißelschneide um einen dem gemessenen oder empirisch vorgegebenen Schneidenverschleiß
entsprechenden Wert zugestellt wird Nachdem dieser Zyklus für einen Drehmeißel abgelaufen
ist, erfolgt eine so große Schwenkbewegung der Bohrstange in der Exzenterhülse,
daß der nächste, noch keinen Verschleiß aufweisende Drehmeißel in die für die Bearbeitung
vorgegebene Radialeinstellung gelangt, während der vorher im Einsatz befindliche
Drehmeißel infolge der Exzentrizität
außer Eingriff mit dem Werkzeug
geschwenkt wurde. In dieser Weise wiederholen sich die Zyklen, bis alle in der Bohrstange
angeordneten Drehmeißel verbraucht sind. Zweckmäßigerweise werden die Schwenkwinkel
für die Schneidenverschleißkompensation so gewählt, daß sich radial angenähert gleich
große Kompensationsschritte ergeben.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand
von Unteransprüchen.
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Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher
erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist. Es zeigt: Fig. 1 in schematischer
Darstellungsweise und teilweise im Längsschnitt eine Bohreinheit mit einer Kompensationseinrichtung
und Fig. 2 eine vereinfachte , gegenüber der Fig. 1 vergrößerte Stirnansicht des
Bohrwerkzeugs.
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Die in Fig. 1 gezeigte Bohreinheit ist auf einer axial bewegbaren
Vorschubeinheit 1 angeordnet. In einem Spindelstock 2 ist eine Bohrspindel 3 drehbar
gelagert, deren Spindelantrieb nur angedeutet dargestellt ist.
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In einer Exzenterbohrung 5 der Bohrspindel 3 ist eine Bohrstange 6
schwenkbar, d. h. drehbar um eine Achse 7, die um das Maß e exzentrisch zur Drehachse
8 der Bohrspindel 3 verläuft, aufgenommen. Die Bohrstange 6 trägt beim dargestellten
Ausführungsbeispiel vier Drehmeißel 9 (Fig.2).
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Eine in der Bohrspindel 3 längsverschiebbar geführte Schubstange 10
ist über ein in Fig. 1 nur angedeutetes Steilgewinde 11 mit der Bohrstange 6 in
der Weise verbunden, daß eine Längsbewegung der Schubstange 10 in eine Dreh- oder
Schwenkbewegung der Bohrstange 6 relativ zu der Bohrspindel 3 umgesetzt wird.
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Die Längsbewegung der Schubstange 10 wird von einer Kompensationseinrichtung
12 erzeugt, die beim dargestellten Ausführungsbeispiel einen Schrittmotor 13 und
ein Getriebe 14 aufweist, das die Drehbewegung des Schrittmotors 13 über eine Spindelmutter
15 in eine Linearbewegung der Schubstange 10 umsetzt. Eine Steuereinrichtung 16
steuert den Schrittmotor 13.
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Wie man in Fig. 2 erkennt, sind die vier Drehmeißel 9 , 9!, 9Xe, 9!!!
in der Bohrstange 6 jeweils im Winkel von 900 gegeneinander versetzt angeordnet
Das zu bearbeitende Werkstück 17 ist in den Fig. 1 und 2 nur angedeutet. Mit den
Bohrmeißeln 9, 9s, 9'' und 9tut' sollen Bohrungen 18 im Werkstück 17 feingebohrt
werden.
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Ausgehend von einer Winkelstellung WO wird der Drehmeißel 9, wie links
in Fig. 2 dargestellt, zunächst in die Winkelstellung W1 geschwenkt. In dieser Winkelstellung
W1 wird die Bohrung 18 bearbeitet. Vor der Rückzugbewegung des Bohrwerkzeugs wird
der Bohrmeißel wieder in die Winkelstellung WO geschwenkt, so daß er von der bearbeiteten
Werkstückoberfläche abgehoben ist. Zur Zustellung für die Bearbeitung der nächsten
Bohrung 18 wird der Drehmeißel 9 über die Winkelstellung W1 hinaus bis in die Winkelstellung
W2 geschwenkt. Der Winkel zwischen den Winkelstellungen W1 und W2 ist so berechnet,
daß die sich daraus ergebende radiale Verstellung des Drehmeißels 9 dem Schneidenverschleiß
entspricht, der bei der Bearbeitung der ersten Bohrung 18 entstanden ist, während
sich der Drehmeißel in der Winkelstellung F1 befand. Entsprechend wird der Drehmeißel
9 bei der nächsten Bearbeitung bis in die Stellung W3, bei der darauffolgenden Bearbeitung
bis in die Stellung W4 usw.
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verschwenkt.
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Beim dargestellten Ausführungsbeispiel wird angenommen , daß der Drehmeißel
B9 nach sechs Bearbeitungsvorgängen den höchstzulässigen Schneidenverschleiß erreicht
hat. Wenn die Bohrstange
nach dieser Bearbeitung aus der Bohrung
18 zurückgesogen ist, wird die Bohrstange 6 so weit um die Achse 7 geschwenkt, daß
der nächste Bohrmeißel 9 für den nächsten Bearbeitungsvorgang in die Winkelstellung
W1 gebracht wird. Dann wiederholt sich der eben beschriebene Kompensationszyklus,
der anschließend mit dem Bohrmeißel 9" und schließlich mit dem Bohrmeißel 9' " ebenfalls
durchgeführt wird. Erst danach ist eine Betriebsunterbrechung der Bohreinheit erforderlich,
um alle Bohrmeißel auszuwechseln.
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Zur Ermittlung des zu kompensierenden Schneidenverschleißes kann eine
Meßstation 19 (Fig.1) vorgesehen sein, die nach jedem Bearbeitungsvorgang den Verschleiß
an der Schneide des jeweils im Einsatz befindlichen Drehmeißels bestimmt; stattdessen
kann auch das Istmaß der jeweils hergestellten Bohrung 18 bestimmt werden. Abhängig
von diesem Meßergebnis wird ein Signal an die Steuerung 16 geliefert, die für den
nächsten Bearbeitungsschritt die entsprechende Kompensation über den Schrittmotor
13 ausführt. Stattdessen können die erforderlichen Kompensationsschritte auch durch
eine Programmsteuerung 20 eingegeben werden, in der ein festgelegtes Kompensationsprogramm
vorgegeben ist. Um eine Kompensationseinstellung in radial gleichgroßen Schritten
zu erreichen, müssen die zwischen den Winkelstellung W1, W2, W3 usw. liegenden Winkelschritte
jeweils zunehmend größer sein.
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Parameter der Kompensationssteuerung sind die gewünschten radialen
Kompensationsschritte, der gewünschte Abheb- und Zustellhub, der für jede Werkzeugschneide
zugelassene Gesamtkompensationsbereich, d. h. der höchstzulässige Schneidenverschleiß,
sowie die geometrischen Parameter Anzahl und Winkelabstand der vorhandenen Drehmeißel,
Durchmesser der Bohrung 18 und Exzentrizität e der Bohrstange 6 in der Bohrspindel
3.
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L e e r s e i t e