DE3728215C1 - Bohrspindeleinheit zum Einsetzen in Fraesspindeln - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Bohrspindeleinheit zum Einsetzen in Frässpindeln gemäß Gattungsbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Bohrspindeleinheit ist aus dem DE-GM 76 18 268 in der Form bekannt, daß das Vorschubübertragungsglied als einseitig an der Bohrspindel entlanglaufende Zahnstange, mit der ein Ritzel auf der körperlichen Drehachse des Vor­ schubantriebsgliedes kämmt. Diese Lösung leidet daran, daß die damit auf die Bohrspindel aufzubringende Kraft exzentrisch und, aufgrund des Zahneingriffs, zum Teil auch noch seitwärts wirkt, wodurch sie zu Verformungen und Ver­ spannungen oder zumindest zu einseitigen Lagerabnutzungen und dadurch auch wiederum bedingten Ungenauigkeiten führt, und ferner, daß die aus dem Gehäuse nach außen hervortre­ tende Zahnstange für die Aufnahme von Schmutz und Spänen anfällig ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hier Abhilfe zu schaffen, d. h. eine Bohrspindeleinheit nach Gattungsbegriff so auszubilden, daß die Vorschubkraft axial und zentrisch auf die Bohrspindel einwirkt und an dem Vorschubübertragungsglied zur Aufnahme von Schmutz und Spänen neigende Unebenheiten entfallen.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche geben darüber hinausgehende vorteilhafte Ausgestaltungsmöglich­ keiten an.

Die symmetrisch an dem betreffenden hülsenförmigen Vorschub­ übertragungsglied angreifenden Ketten ermöglichen es, die Vorschubkraft zentrisch und axial gerichtet in die Bohr­ spindel einzuleiten, unsomehr wenn zusätzlich vom Merkmal des Anspruchs 6 Gebrauch gemacht wird. Darüber hinaus kann das Vorschubübertragungsglied, soweit aus dem Gehäuse her­ vortreten, völlig glattwandig sein.

Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel anhand der begleitenden Figuren genauer beschrieben. Dabei zeigt

Fig. 1 die betreffende Bohrspindeleinheit mitsamt den unmittelbar angrenzenden Maschinenteilen in zwei in verschiedenen parallelen Ebenen geführten Längs-Halbschnitten (vergl. Linie I-I in Fig. 2), wobei die Bohrspindel zudem in zwei verschieden weit ausgefahrenen Positio­ nen erscheint, und

Fig. 2 die gleiche Bohrspindeleinheit in einem gekröpften Quer­ schnitt, in etwa folgend der Linie II-II von Fig. 1, wobei jedoch eine in Fig. 1 links oben erscheinende Partie gegenüber den übrigen Teilen um 90° gedreht erscheint.

Die dargestellte Bohrspindeleinheit 2 weist eine Antriebsspindel 4 auf, die mit einem üblichen Konus 6 in der betreffenden Werkzeugaufnahme 8 einer starr in einem Fräskopf 10 gelager­ ten Frässpindel 12 Aufnahme findet. In gleichfalls üblicher Weise befindet sich am Ende des Konusses 6 ein profilierter Anzugsbolzen 14, der durch einen eingeschraubten Schaft 16 in dem Konus 6 gehalten ist.

Anschließend an das innen-, d. h. in Fig. 1 unterseitige Ende des Konusses 6 trägt die Antriebsspindel 4 einen Kragen 18, auf dem mittels eines sog. Vierpunktlagers (eines in Axial- wie in Radialrichtung tragfähigen, d. h. eine Pendelbewegung ausschließenden Kugellagers) 20 ein Gehäuse 22 relativ zu der Antriebsspindel 4 drehbar gelagert ist. Das Vierpunktlager 20 ist nach außen zu durch einen profilierten Dichtring 23 abgedeckt. Jenseits des Kragens 18 setzt sich die Antriebsspindel 4 in einem hülsen­ förmigen Abschnitt 24 fort. Genauer gesagt weist sie in ihrem Inneren eine bis zu dem Schaft 16 des Anzugsbolzens 14 reichende, im wesentlichen zylindrische koaxiale Aussparung 26 auf.

Die Aussparung 26, von der zumindest der innerhalb des Kragens 18 und des hülsenförmigen Abschnitts 24 befind­ liche Teil feinbearbeitet ist, nimmt den Schaft 28 einer Bohrspindel 30 auf, die darin längsverschiebbar jedoch durch eine axiale Nut 32 und einen aus einer Bohrung 34 der Antriebsspindel 4 dahin hineinragenden Nutenstein 36 gegen Drehung gegenüber der Antriebsspindel 4 gesichert ist.

An ihrem (in Fig. 1 unten liegenden) Außenende trägt die Bohrspindel 30 unmittelbar ein im wesentlichen herkömmliches Bohrfutter 38, bestehend aus einer über eine dichte Folge von Kugeln 40 auf einem Flansch 42 der Bohrspindel 30 ge­ lagerten Glocke 44, auf die fest die Konuskappe 46 des Bohrfutters aufgeschraubt ist, aus den darin längs- und radial­ verschiebbar gelagerten Backen 48 und aus einem mittels eines Linksgewindes in eine entsprechende koaxiale Gewindebohrung 50 der Bohrspindel 30 eingeschraubten Gewindebolzen 52 mit einem Kopf 54, in dem die Backen 48 in entsprechenden radialen Nuten 56 gelagert sind. Dabei wird bei Drehung der Konuskappe 46 im Sinne des Festziehens oder Lösens des Bohrfutters der Gewindebolzen 52 mitgenommen, d. h. mehr oder weniger weit eingeschraubt.

An die Stelle des Bohrfutters 38 könnte selbstverständlich auch eine andere vergleichbare Spannvorrichtung, wie etwa ein Spannzangenfutter, treten.

Mittels eines weiteren Vierpunktlagers, 58, ist auf der Glocke 44 ein hülsenförmiges Vorschubübertragungsglied 60 relativ zu der Bohrspindel 30 drehbar, jedoch in Axial­ richtung unverrückbar gelagert. Dieses Vorschubübertragungs­ glied 60, das den hülsenförmigen Abschnitt 24 der Antriebs­ spindel 4 übergreift, wird selbst außenseitig von einem teilweise hülsenförmigen, jedenfalls aber in einem geschlos­ senen Ring 62 endigenden Abschnitt 64 des Gehäuses 22 über­ griffen. Dabei trägt der Ring 62 innenseitig einen an der Außenwand des Vorschubübertragungsgliedes 60 anliegenden Dichtungsring 66 ebenso wie das Vorschubübertragungsglied 60 außerhalb des Vierpunktlagers 58 mittels eines Dichtungs­ ringes 68 auf der Glocke 44 abgedichtet ist.

An seinem anderen Ende, außerhalb des Vierpunktlagers 20, trägt das Gehäuse 22 einen Klemmring 70, auf dem zwischen zwei seitlichen Fortsätzen 72 eine Klaue 74 in einer radia­ len Ebene in bezug auf die gemeinsame Spindelachse 76 schwenkbar gelagert ist. Die Klaue 74 steht unter der Ein­ wirkung einer Feder 78, die bestrebt ist, die Klaue zu dem Fräskopf 10 hin (gemäß Fig. 1 nach oben) zu drücken, wo sie mit einem in den Fräskopf eingelassenen Fixierstift 80 in Eingriff tritt. - Anstelle der Klaue 74 und des Fixier­ stiftes 80 könnten, den jeweiligen Verhältnissen entspre­ chend, auch andere Fixiermittel vorgesehen sein, um das Gehäuse 22 gegenüber Drehung zu sichern. -

Das Gehäuse 22 weist des weiteren eine exzentrische, quer­ verlaufende Ausbuchtung 82 auf, in der eine körperliche Drehachse 84 mittels eines Vorschubantriebsgliedes in Ge­ stalt eines Drehkreuzes 86 drehbar gelagert ist. Auf der Drehachse 84 sind, wiederum drehbar, zwei Abschnitte 88 und 90 einer Wickeltrommel 92 geordnet, die miteinander wie mit einem dazwischenliegenden, mit der Drehachse 84 verkeilten Mitnehmerring 94 durch einen Differentialbalken 96 verbunden sind. Der Differentialbalken 96 besteht aus einem von entsprechenden Löchern aufgenommenen Stift, der in der Lage ist, zumindest in Tangentialrichtung eine gewisse Schräglage einzunehmen, um so dem einen oder anderen der beiden Wickeltrommelabschnitte 88 und 90 ein gewisses Vor- bzw. Nacheilen gegenüber der Drehachse 84 zu ermöglichen.

Auf einen jeden der beiden Wicklertrommelabschnitte 88 und 90 ist in einer einzigen Windung eine Kette (Austreibkette) 98 aufwindbar, deren anderes Ende an einem seitlichen Vor­ sprung 100 am innenliegenden Ende des hülsenförmigen Vor­ schubübertragungsgliedes 60 angreift. Genauer gesagt liegen sich die beiden betreffenden Aufhängestellen 102 beiderseits des Vorschubübertragungsgliedes 60 diametral gegenüber. Des weiteren sind die Ketten 98 von dort weg genau parallel zu der Spindelachse 76 geführt, ehe sie über jeweils eine in dem Gehäuse 22 gelagerte Umlenkrolle 104 zu der Wickel­ trommel 92 hin verlaufen.

Wie ersichtlich ist das Vorschubübertragungsglied 60 und mit ihm über das Vierpunktlager 58 die Bohrspindel 30 durch das Aufwinden der Ketten 98 austreibbar in dem Sinn, daß die Bohrspindel in bezug auf die Antriebsspindel 4 und die Frässpindel 12 eine Vorschubbewegung erfährt. Der dabei aus dem Gehäuse 22, genauer gesagt: dem Ring 62, hervortretende Abschnitt des Vorschubübertragungsgliedes 60 ist außenseitig völlig glattwandig, so daß er nicht zur Aufnahme und zum Einziehen von Schmutz und Spänen neigt.

Zur Zurückführung der Bohrspindel 30 ist diese an einer Zugfeder (Rückholfeder) 106 aufgehängt, die mit ihrem anderen Ende, in der Nähe des Schaftes 16 des Anzugsbolzens 14, in der Aussparung 26 der Antriebsspindel 4 verankert ist. Ein wesentlicher Teil der Feder 106 wird von einer entsprechenden Aussparung 108 der Bohrspindel 30 aufgenommen.

Für den Fall, daß die Kraft der Feder 106 aus irgendeinem Grunde einmal nicht ausreichen sollte, die Bohrspindel 30 von alleine bis in ihre Ausgangsstellung zurückzuführen, greifen am innenseitigen Ende des Vorschubübertragungs­ gliedes 60 desweiteren zwei Rückzugketten 110 an, die nach Passieren entsprechend angeordneter Umlenkrollen 112 in entgegengesetztem Sinn auf je einen der beiden Wickeltrommel­ abschnitte 88 und 90 aufwindbar sind. Die Umlenkrollen 112 sind als Spannrollen in dem Gehäuse 22 gefedert gelagert, indem jeweils ein Rollenstößel 114 in einer Bohrung 116 des Gehäuses 22 geführt und durch eine Druckfeder 118 belastet ist.

Die Ketten 98 und 110 sind sogenannte Fleyer-Ketten, (engl.: flyer chains), d. h. Ketten, zur Aufnahme vergleichsweise großer Zugkräfte, bei denen jeweils eine Mehrzahl der einzelnen Kettenglieder quer zur Laufrichtung der Kette dicht aufeinanderfolgen. Da die Ketten 110 nur bedarfsweise, zusätzlich zu der Feder 106, eine Rückzugskraft aufzubringen haben und diese vergleichs­ weise gering sein wird, spielt es keine Rolle, daß die Ketten 110 an dem Vorschubübertragungsglied 60 exzentrisch angreifen.

Um die jeweilige Vorschubstrecke sichtbar anzuzeigen, trägt die Drehachse 84 außerhalb des Gehäuses 22 an ihrem dem Drehkreuz 86 entgegengesetzten Ende eine einstellbare Skalen­ trommel 120, der eine Markierung 122 auf der Ausbuchtung 82 des Gehäuses 22 gegenübersteht. Im übrigen erlaubt es die vorausgehend geschilderte Ausführung, im Bedarfsfall die Drehachse 84 mit den zugeordneten Teilen umgekehrt herum in die Gehäuseausbuchtung 82 einzusetzen und den Vorschuban­ trieb dadurch für Linkshänder geeignet zu machen.

Im Vergleich zu der eingangs erwähnten bekannten Bohrspindeleinheit gestattet es der vorausgehend beschriebene Vorschubantrieb, die Drehachse des Vorschubantriebsgliedes (Drehkreuz 86) verhältnismäßig dicht an dem Fräskopf, wie z. B. 10, anzu­ ordnen, wodurch sie trotz der gedrungenen Bauweise in einem ausreichenden Abstand von dem Werkstück auftritt.

Da es sich bei der soweit beschriebenen Bohrspindeleinheit um ein feinmechanisches Gerät handelt, das als solches naturgemäß keinen übermäßigen Kräften unterworfen werden darf, anderer­ seits aber, zumal wenn wegen eines verhältnismäßig ausladen­ den Fräskopfes die Drehachse des Vorschubantriebsgliedes (Drehkreuz 86) verhältnismäßig lang sein muß, in die Bohr­ spindeleinheit unkontrollierbare Kräfte eingeleitet werden könnten, ist eine Überlastsicherung vorgesehen. In diesem Sinn endet die körperliche Drehachse 84 außerhalb der Gehäuseausbuch­ tung 82 in einem Kugelkopf 124, der eine sich bis in Innere der Gehäuseausbuchtung 82 fortsetzende koaxiale, in etwa konische Aussparung 126 umgibt, während ein Nabenteil 128 des Drehkreuzes 86 stirnseitig eine zu dem Kugelkopf 124 passende sphärische Begrenzungsfläche 130 aufweist. In den Kugelkopf 124 wie auch in die sphärische Begrenzungs­ fläche 130 sind miteinander korrespondierende Kugelrastaus­ sparungen 132 eingearbeitet, die von einem sphärisch gekrümm­ ten Käfig 134 geführte Kugeln 136 aufnehmen. Die Kugeln 136 werden seitens in dem Nabenteil 128 vorgesehener Teller­ federn 138 über einen Zuganker 140 unter Druck gehalten, so daß die Kugeln 136 bestrebt sind, die beiderseitigen Kugel­ rastaussparungen 132 in Korrespondenz zu halten. Der Zug­ anker 140 besteht aus einem in der Drehachse 84 verankerten flexiblen Federstahlstab, der beim Ausrasten der Kugeln 136 unter Überwindung der seitens der Tellerfedern 138 aufge­ brachten Federkraft in der Lage ist, sich innerhalb der konischen Aussparung 126 abzubiegen und danach wieder seine ursprüngliche geradlinige Form anzunehmen. Auf diese Weise ist die Drehachse 84 mit den anschließenden Teilen gegen übermäßige Dreh- wie Biegekräfte geschützt. Dementsprechend kann i. ü. auch die Lagerung des Gehäuses 22 verhältnismäßig leicht und platzsparend ausgebildet sein, was wiederum der erwünschten kurzen Baulänge der Bohrspindeleinheit zugute kommt.

Claims (8)

1. Bohrspindeleinheit zum Einsetzen in Frässpindeln, mit einer mit der Werkzeugaufnahme der Frässpindel unverrückbar kuppel­ baren Antriebsspindel, einem auf der Antriebsspindel drehbar gelagerten, an der Lagerbaugruppe der Frässpindel drehfest festlegbaren Gehäuse, einer vermittels der Antriebsspindel teleskopartig ausziehbar geführten und mit der Antriebs­ spindel drehfest gekuppelten, gleichachsigen Bohrspindel, einem in bezug auf die Bohrspindel drehbar jedoch axial unverrückbar und in bezug auf das Gehäuse axial verschiebbar jedoch drehfest gelagerten Vorschubübertragungsglied und einem mit querverlaufender körperlicher Drehachse in dem Gehäuse gelagerten, mit dem Vorschubübertra­ gungsglied antriebsverbundenen, manuell betätigbaren Vorschuban­ triebsglied, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Vorschubübertragungsglied (60) als die Bohrspindel (30) umgebende Hülse ausgebildet ist und an zwei diametral einander gegenüberliegenden Stellen (102) mittels zweier parallellaufender Ketten (98) antriebsverbunden ist, die von den Aufhängestellen (102) weg in Vorschubrichtung verlaufen und über beiderseitig am austrittsseitigen Ende des Gehäuses (22) angeordnete Umlenkrollen (104) geführt, auf einer die Dreh­ achse (84) des Vorschubantriebsgliedes (86) umgebenden und mit diesem drehfest verbundenen Wickeltrommel (92) aufwickel­ bar sind.

2. Bohrspindeleinheit nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zumindest eine, in entgegen­ gesetzter Richtung an dem Vorschubübertragungsglied (60) angreifende Rückzugkette (110) nach Passieren einer gleichfalls in dem Gehäuse (22) gelagerten Umlenkrolle (112) in entgegen­ gesetztem Sinn auf der Wickeltrommel (92) aufwickelbar ist.

3. Bohrspindeleinheit nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Umlenkrolle (112) der weiteren Kette (110) als Spannrolle gefedert in dem Gehäuse (22) gelagert ist.

4. Bohrspindeleinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ketten (98, 110) Flyer-Ketten sind.

5. Bohrspindeleinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die die beider­ seitigen Ketten (98, 104) aufnehmenden Wickeltrommelab­ schnitte (88, 90) über einen Ausgleichsmechanismus mit der Dreh­ achse (84) des Vorschubantriebsgliedes (86) verbunden sind, vorzugsweise dadurch, daß sie voneinander getrennt auf der Drehachse gelagert und miteinander wie mit einem Mitnehmer (94) auf der Drehachse über einen Differentialbalken (96) gekuppelt sind.

6. Bohrspindeleinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorschuban­ triebsglied (86) mit seiner Drehachse (84) über eine hin­ sichtlich Drehung und/oder Biegung nachgiebige Überlast­ sicherung, vorzugsweise in Gestalt einer Kugelrastung (124-140), verbunden ist.

7. Bohrspindeleinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrspindel (30) selbst, unmittelbar anschließend an das Vorschubüber­ tragungsglied (60), das Bohrfutter (38) bzw. eine vergleich­ bare Spannvorrichtung trägt.

8. Bohrspindeleinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (22) auf der Antriebsspindel (4) und das Vorschubübertragungs­ glied (60) auf der Bohrspindel (30) jeweils mit einem ein­ zigen Vierpunktlager (20 bzw. 58) gelagert sind.