DE4021090A1 - Bearbeitungsvorrichtung mit mitteln zur aenderung der radialen position von schneidwerkzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bearbeitungsvorrichtung, die die Möglichkeit bietet, die radiale Position von Schneid­ kanten von Schneidwerkzeugen zu ändern, und insbesondere auf eine Technik zur Verbesserung der Starrheit oder Steifigkeit sowie Stärke einer Konstruktion zur Halterung der Schneid­ werkzeuge.

Ein Beispiel einer Bearbeitungsvorrichtung, bei welcher die radiale Position von Bohrschneiden oder -einsätzen verändert werden kann, ist Gegenstand der JP-GM-OS Nr. 62 - 92 112. Diese Bearbeitungsvorrichtung umfaßt (a) eine Drehwelle, die um ihre Achse drehbar ist, (b) eine exzentrische Muffe oder Hülse, die konzentrisch und drehbar von der Drehwelle getra­ gen wird und eine Innenumfangsfläche hat, die zur Drehwelle exzentrisch ist, (c) einen Werkzeughalter, der drehbar an der Innenumfangsfläche der Exzentermuffe angreift und an einer Drehung mit Bezug zur Drehwelle gehindert ist, (d) Bohrschneiden oder -meißel, die von dem Werkzeughalter derart getragen werden, daß ihre Schneidkanten gegenüber der Achse der Drehwelle versetzt sind, und (e) einen Drehantriebs­ mechanismus, der von der Drehwelle getragen wird, um die Ex­ zentermuffe mit Bezug zur Drehwelle zu drehen. Bei dieser Bearbeitungsvorrichtung wird der an der Exzentermuffe angrei­ fende Werkzeughalter in der radialen Richtung der Drehwelle bewegt, wenn die Exzentermuffe durch den Drehantriebsmechanis­ mus relativ zur Drehwelle gedreht wird. Als Ergebnis dessen wird die Position der Bohrschneiden in der radialen Richtung der Drehwelle verändert.

Jedoch neigt die Exzentermuffe, durch welche der Werkzeug­ halter von der Drehwelle gehalten wird, dazu, die Festigkeit oder Steifigkeit der Tragkonstruktion für die Bohrschneiden oder -einsätze herabzusetzen, was in einem leichten Auftre­ ten von Formänderungen oder Vibrationen auf Grund eines wäh­ rend eines Bearbeitungsvorgangs auftretenden Schneidvorgangs resultiert. Insofern ist die herkömmliche Bearbeitungsvor­ richtung in ihrer Bearbeitungsgenauigkeit Beschränkungen un­ terworfen und nicht in zufriedenstellender Weise imstande, einen Hochleistungs-Bearbeitungsvorgang auszuführen.

Im Hinblick auf die obigen Ausführungen ist es die Aufgabe der Erfindung, eine Bearbeitungsvorrichtung zu schaffen, bei welcher Schneidwerkzeuge ohne Schwierigkeiten und auf einfache Weise in ihrer radialen Position mit Bezug zur Dreh­ welle justiert werden und durch eine steife Tragkonstruktion stabil gehalten werden können.

Diese Aufgabe wird gemäß den Grundgedanken der vorliegenden Erfindung gelöst, wonach eine Bearbeitungsvorrichtung geschaf­ fen wird, die umfaßt: (a) eine um ihre Achse drehbar angeord­ nete Drehwelle, (b) ein von der Drehwelle getragenes exzentri­ sches Drehteil, das um eine Achse von diesem drehbar ist, die gegenüber der Achse der Drehwelle versetzt ist, (c) we­ nigstens ein Schneidwerkzeug, das von dem exzentrischen Dreh­ teil derart getragen wird, daß jede Schneidkante mit dem ex­ zentrischen Drehteil gedreht und eine Schneidkante eines je­ den Schneidwerkzeugs von der Achse des exzentrischen Dreh­ teils versetzt angeordnet wird, und (d) einen von der Dreh­ welle getragenen Drehantriebsmechanismus, um das exzentri­ sche Drehteil mit Bezug zur Drehwelle zu drehen und dadurch die Position der Schneidkante eines jeden Schneidwerkzeugs in der radialen Richtung der Drehwelle zu verändern.

Bei der Bearbeitungsvorrichtung gemäß der Erfindung mit dem oben beschriebenen Aufbau bewirkt eine Drehung des exzentri­ schen Drehteils durch den Drehantriebsmechanismus relativ zur Drehwelle, daß die Position der Schneidkante eines jeden Schneidwerkzeugs in der radialen Richtung der Drehwelle ver­ ändert wird, weil das exzentrische Drehteil mit Bezug zur Drehwelle außermittig angeordnet ist. Das bedeutet, daß, weil die Achse des exzentrischen Drehteils von der Achse der Dreh­ welle versetzt ist, die Drehung eines jeden Schneidwerkzeugs mit dem exzentrischen Drehteil eine allmähliche Änderung in der radialen Position der Schneidkante des Werkzeugs hervor­ rufen wird.

Bei der erfindungsgemäßen Bearbeitungsvorrichtung wird die Position der Schneidkante eines jeden Schneidwerkzeugs ohne Schwierigkeit in der radialen Richtung der Drehwelle wie bei der herkömmlichen Vorrichtung verändert. Darüber hinaus re­ sultiert jedoch aus dem Fehlen einer Exzentermuffe zwischen dem exzentrischen Drehteil und der Drehwelle ein Anstieg in der Festigkeit oder Steifigkeit der Tragkonstruktion für das Schneidwerkzeug oder die Schneidwerkzeuge. Jedes Schneid­ werkzeug ist unmittelbar am exzentrischen Drehteil oder an einem Werkzeughalter, welcher an dem exzentrischen Drehteil befestigt ist, angebracht. Im letztgenannten Fall bietet auch die Tragkonstruktion für das Werkzeug oder die Werkzeu­ ge einen ausreichend hohen Grad an Festigkeit oder Steifig­ keit, weil der Werkzeughalter und das exzentrische Drehteil sicher aneinander befestigt werden können, um eine stabile Halterung für die Werkzeuge zu schaffen. Demzufolge ist die erfindungsgemäße Bearbeitungsvorrichtung weniger gegenüber Formänderungen oder Vibrationen, die auf einen Schneidwider­ stand zurückzuführen sind, empfindlich und gewährleistet eine gesteigerte Bearbeitungsgenauigkeit selbst in Fällen einer Hochleistungs-Bearbeitung. Darüber hinaus vereinfacht die Beseitigung der herkömmlich verwendeten Exzentermuffe die Konstruktion der Vorrichtung und senkt folglich auch deren Herstellungskosten.

Die Drehwelle kann eine von einer Antriebsquelle betriebene Hauptspindel, einen am einen Ende der Hauptspindel befestigten Adapter und ein am Adapter fest angebrachtes Gehäuse, um das exzentrische Drehteil drehbar zu halten, umfassen.

Der Drehantriebsmechanismus kann eine Stange mit einem ersten Gewindestück enthalten, das zur Drehwelle exzentrisch und zum exzentrischen Drehteil konzentrisch ist. Dieses erste Gewindestück greift in ein zweites Gewindestück ein, welches an dem exzentrischen Drehteil vorgesehen ist, so daß Bewegun­ gen der Stange in einer axialen Richtung der Drehwelle Dreh­ bewegungen des exzentrischen Drehteils um dessen Achse hervor­ rufen. Beispielsweise besteht das erste Gewindestück aus einem Außengewinde an der Stange, während das zweite Gewinde­ stück ein Innengewinde des exzentrischen Drehteils ist. Diese Gewindestücke können vielgängige Gewinde sein, um eine große Steigung zu erlangen.

In einer Ausführungsform gemäß der Erfindung wird die Stange drehbar von der Hauptspindel so getragen, daß ein weiterer, zum Außengewindestück unterschiedlicher Teil der Stange sich durch eine Zentrumsbohrung der Hauptspindel in axialer Richtung bewegbar erstreckt und die Stange mit der Hauptspin­ del gedreht wird.

In einer anderen Ausführungsform gemäß der Erfindung umfaßt der Drehantriebsmechanismus entweder eine Mutter oder eine Spindel, die durch eine Antriebsquelle gedreht werden, wäh­ rend die Stange dann entweder mit einer Spindel oder einer Mutter versehen ist, die mit dem durch die Antriebsquelle gedrehten Teil in Eingriff sind, so daß eine Drehung der Mut­ ter oder Spindel durch die Antriebswelle Bewegungen der Stan­ ge in der axialen Richtung der Drehwelle hervorruft, um da­ durch zu bewirken, daß das erste Gewindestück der Stange das exzentrische Drehteil dreht. Die Mutter oder die Spindel, die oben erwähnt wurden, sind drehbar und axial unbeweglich mit der Stange verbunden, wobei die Antriebsquelle von einem ortsfesten Teil gelagert wird.

Das wenigstens eine von dem exzentrischen Drehteil getrage­ ne Schneidwerkzeug kann aus einer Mehrzahl von Bohrschneiden oder -einsätzen bestehen, deren Schneidkanten gegenüber der Achse des exzentrischen Drehteils versetzt sind. Beispiels­ weise können die Bohrschneiden aus zwei Einsätzen bestehen, die an dem exzentrischen Drehteil derart angebracht sind, daß Flächen der beiden Einsätze im wesentlichen in einer Ebene liegen, die die Achse des exzentrischen Drehteils ein­ schließt.

Die Bohrschneiden können an einem Werkzeughalter in ge­ wünschter Weise positioniert werden. Beispielsweise werden die Bohrschneiden so angeordnet, daß wenigstens eine Schneidkante der Bohrschneiden in eine Bearbeitungsposition gebracht wird, wenn das exzentrische Drehteil mit Bezug zur Drehwelle zu einer ersten Winkelposition hin gedreht wird, und die Schneidkante oder -kanten der Bohrschneiden, die in die Bearbeitungsposition in der ersten Winkelstellung des exzentrischen Drehteils gebracht wird oder werden, wer­ den in eine nicht-bearbeitende Position versetzt, wenn das exzentrische Drehteil in eine zweite Winkelstellung, die zur ersten unterschiedlich ist, gedreht wird. In diesem Fall kann wenigstens eine Schneidkante der Bohrschneiden, die nicht in die Bearbeitungsposition in der ersten Winkelstel­ lung des exzentrischen Drehteils gebracht wird, in eine Bear­ beitungsposition verlagert werden, wenn das exzentrische Drehteil zur zweiten Winkelstellung hin gedreht wird.

Alternativ können die Bohrschneiden am Werkzeughalter derart angeordnet werden, daß eine Schneidkante von einer der Bohr­ schneiden und eine Schneidkante von einer anderen der Bohr­ schneiden in eine Bearbeitungsposition gebracht werden, wenn das exzentrische Drehteil in die erste Winkelstellung gedreht wird, und wenigstens eine Schneidkante der Bohrschneiden, die zu den Schneidkanten, welche in der ersten Winkelstellung in die Bearbeitungsposition gebracht werden, unterschiedlich ist, kann in die Bearbeitungsposition versetzt werden, wenn das exzentrische Drehteil in eine zweite, zur ersten Winkel­ stellung unterschiedliche Winkelstellung gedreht wird.

Ferner können die Bohrschneiden im Werkzeughalter derart po­ sitioniert werden, daß wenigstens eine Schneidkante der Bohr­ schneiden, die in eine Bearbeitungsposition gebracht wird, wenn das exzentrische Drehteil in die erste Winkelstellung gedreht wird, in die nicht-bearbeitende Position verlagert wird, wenn das exzentrische Drehteil zur zweiten Winkelstel­ lung hin gedreht wird, wobei jedoch keine der Schneidkanten der Bohrschneiden in die Bearbeitungsposition in der zwei­ ten Winkelstellung gebracht wird.

Eine Vorschub- oder Zustellvorrichtung kann vorgesehen sein, um die Drehwelle in einer axialen Richtung von dieser zu ver­ lagern und damit das Schneidwerkzeug oder die Schneidwerkzeuge zuzustellen. Die Vorschubvorrichtung kann einen Schlitten, auf welchem die Drehwelle drehbar gehalten ist, einen mit dem Schlitten verbundenen Antriebsmechanismus und eine diesen betreibende Antriebsquelle, um den Schlitten zu verschieben, umfassen.

Die Aufgabe und weitere Ziele der Erfindung wie auch deren Merkmale und Vorteile werden aus der folgenden, auf die Zeich­ nungen Bezug nehmenden Beschreibung der gegenwärtig bevorzug­ ten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes deutlich. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Ansicht eines Teils einer Bohrvorrichtung, die in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform gemäß der Erfindung konstruiert ist;

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht zur Gesamt­ heit der Vorrichtung von Fig. 1;

Fig. 3 eine teilweise geschnittene Ansicht eines Werkzeug­ halters;

Fig. 4 eine Frontansicht des Werkzeughalters von Fig. 3;

Fig. 5 ein Blockbild eines elektrischen Steuersystems der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 6 und 7 vergrößerte Ansichten von Werkzeugeinsätzen, die an dem Werkzeughalter von Fig. 3 und 4 ange­ bracht sind.

Die in Fig. 1 gezeigte Bearbeitungsvorrichtung ist imstande, Bohrarbeiten auszuführen und enthält eine Hauptspindel 10, die über ein Lager 12, eine Dichtung 14 und andere Bauteile drehbar von einem Gehäuse 16 gelagert ist. Das rückwärtige Ende der Hauptspindel 10 ragt aus dem rückwärtigen Endab­ schnitt des Gehäuses 16 heraus und ist mit einer daran befe­ stigten Keilriemenscheibe 18, die mit der Hauptspindel dreht, versehen.

Wie auch der Fig. 2 zu entnehmen ist, ist das Gehäuse 16 auf einem Schlitten 20 montiert, der an seinem rückwärtigen Teil eine Lagerplatte 24 zur Befestigung eines Spindel-Antriebs­ motors 26 aufweist. Die Lagerplatte 24 wird am Schlitten 20 über Schraubenbolzen 22 so gehalten, daß die vertikale Posi­ tion der Lagerplatte 24 justierbar ist. Die Keilriemenschei­ be 18 der Hauptspindel 10 ist über einen Keilriemen 30 mit einer an der Abtriebswelle des Antriebsmotors 26 festen Keil­ riemenscheibe 28 verbunden, so daß die Riemenscheibe 18 und die Hauptspindel 10 durch den Spindel-Antriebsmotor 26 über die Keilriemenscheibe 28 und den Riemen 30 gedreht werden.

In der Hauptspindel 10 ist in deren axialer Richtung eine diese durchsetzende Zentrumsbohrung 32 ausgebildet, in wel­ cher eine Stange 34 axial bewegbar aufgenommen ist. Die Stan­ ge 34 besteht aus zwei Wellenstücken, die untereinander durch einen Stift 36 verbunden sind. Der vordere Endabschnitt der Zentrumsbohrung 32 weist eine Senkbohrung 32a mit einem größe­ ren Durchmesser als der restliche Teil der Bohrung 32 auf. An die vordere Stirnfläche 42 der Hauptspindel 10 ist ein Adapter 38 derart geschraubt, daß eine Nabe 40 von diesem in die Senkbohrung 32a der Zentrumsbohrung 32 eingepaßt ist. Ferner ist mit der frontseitigen Stirnfläche 46 des Adapters 38 ein zylindrisches Gehäuse 44 verschraubt. Der Adapter 38 und das zylindrische Gehäuse 44 arbeiten mit der Hauptspin­ del 10 zusammen, um eine Drehwelle 45 der Bohrvorrichtung zu bilden.

Die Stange 34 hat ein frontseitiges Außengewindestück 48, dessen Achse mit einem geeigneten radialen Abstand mit Be­ zug zur Drehachse der Hauptspindel 10 (Drehwelle 45) ex­ zentrisch ist. Dieses frontseitige Außengewindestück 48 er­ streckt sich durch ein Stufen-Durchgangsloch 50, das in axia­ ler Richtung durch den Adapter ausgebildet ist, und ragt in das Gehäuse 44. Das Außengewindestück 48 ist mit einem mehr­ gängigen Gewinde, wie einem viergängigen Gewinde, versehen, das eine große Steigung von beispielsweise der vierfachen Teilung im Fall eines viergängigen Gewindes hat. Benachbart zum axial inneren Ende des frontseitigen Außengewindestücks 48 der Stange 34 sind vier abgeschrägte Teile ausgebildet, die jeweils mit vier ebenen Flächen eines rechtwinkligen Ab­ schnitts des Durchgangslochs 50 des Adapters 38 in Anlage sind, so daß die Stange 34 mit dem Adapter 38 (der Drehwelle 45) gedreht wird.

Ein exzentrisches Drehteil 54 wird von der Drehwelle 45, genau­ er von dem zylindrischen Gehäuse 44, über Lager 60 und 62 drehbar gehalten, derart, daß das exzentrische Drehteil 54 um die Drehachse des frontseitigen Außengewindestücks 48 der Stange 34 drehbar ist. Somit ist das Drehteil 54 mit Bezug zur Drehachse der Hauptspindel 10 um denselben radialen Be­ trag wie das frontseitige Außengewindestück 48 exzentrisch. In axialer Richtung wird das exzentrische Drehteil 54 von einer Durchgangsbohrung 56 durchsetzt. Diese Bohrung 56 weist auf der Seite des Adapters 38 ein Innengewindestück 58 auf, das ebenfalls mit einem mehrgängigen Gewinde versehen ist. Das frontseitige Außengewindestück der Stange 34 ist mit dem Innengewindestück 58 des exzentrischen Drehteils 54 in Eingriff, so daß das exzentrische Drehteil 54 bidirektional um seine (von der Achse der Spindel 10 versetzte) Achse ge­ dreht wird, wenn das Außengewindestück 48 der Stange 34 in entgegengesetzten Richtungen axial bewegt wird.

An dem exzentrischen Drehteil 54 ist ein Werkzeughalter 68 befestigt, der zwei Schneidwerkzeuge in Form von Einsätzen 64 und 66 trägt, die an der Spitze durch geeignete Mittel festgehalten sind. Im einzelnen ist der Werkzeughalter 68 lösbar an dem exzentrischen Drehteil 54 mit Hilfe eines Verbindungselements 70 anzubringen, das einen Schaft 70a und einen Kopf 70b mit einer gezähnten peripheren Ausgestaltung hat. Der Schaft 70a greift in den Endabschnitt der Durch­ gangsbohrung 56 des exzentrischen Drehteils 54 entfernt vom Innengewindestück 58 ein, während der Kopf 70b in ein Ein­ griffs- oder Kupplungsloch 72, das im Werkzeughalter 68 ausge­ staltet ist, greift. Das Kupplungsloch 72 hat eine gezähnte Ausgestaltung ähnlich derjenigen des Kopfes 70b des Verbin­ dungselements 70, so daß der Kopf 70b axial zum Boden des Kupplungslochs hin und von diesem weg bewegbar ist, wenn der Kopf 70b und das Loch 72 eine vorgegebene winklige oder in Umfangsrichtung gesehene Phasenlage haben. Diese Anord­ nung ermöglicht es, daß der Kopf 70b des Verbindungselements 70 mit dem Kupplungsloch 72 des Werkzeughalters in Eingriff gebracht und aus diesem gelöst werden kann, indem das Ver­ bindungselement 70 und der Werkzeughalter 68 relativ zueinan­ der axial bewegt und gedreht werden. Das exzentrische Dreh­ teil 54 ist mit einem (nicht dargestellten) Zugmechanismus versehen, um das Verbindungselement 70 einwärts zu ziehen, während der Kopf 70b in das Kupplungsloch 72 des Werkzeug­ halters 68 eingreift. Auf diese Weise kann der Werkzeughalter 68 lösbar am exzentrischen Drehteil 54 angebracht werden, so daß der Werkzeughalter 68 mit diesem Drehteil 54 gedreht wird.

Wie in Fig. 3 und 4 vergrößert gezeigt ist, werden die Ein­ sätze 64, 66 an der Spitze eines kleinkalibrigen Halterungs­ teils, das von einem Hauptteil 74 des Werkzeughalters 68 aus­ geht, befestigt. Das Halterungsteil 76 weist zwei in seiner Außenumfangsfläche ausgebildete Spanbeseitigungskehlen 78 und 80 auf, die das Entfernen von durch die Einsätze 64, 66 erzeugten Spänen erleichtert. Die Einsätze 64, 66 sind derart positioniert, daß ihre Flächen (Schneid- oder Span­ flächen) im wesentlichen in einer Ebene liegen, die die Achse l des Werkzeughalters 68 einschließt.

An der rückwärtigen Stirnfläche der getriebenen Riemenscheibe 18 ist ein Gehäuse 100 befestigt, an welchem ein weiteres Gehäuse 102 fest angebracht ist. Der rückwärtige Endabschnitt der Stange 34 weist vier Abschrägungen oder Kantenflächen 104 auf, die jeweils mit ebenen Flächen eines rechteckigen Lochs, das durch das Gehäuse 102 hindurch ausgebildet ist, in Anlage sind, so daß die Stange 34 mit der Hauptspindel 10 gedreht wird. Das Gehäuse 102 liegt drehbar an einem Ka­ sten 110 an, der an einem rückwärts vom Gehäuse 16 aus sich erstreckenden Ausleger 108 befestigt ist, wie in Fig. 2 ge­ zeigt ist.

Der rückwärtige Endabschnitt der Stange 34 wird von einer axialen Bohrung 112 durchsetzt, während der Kasten 110 ein axial durch diesen hindurch ausgebildetes Durchgangsloch 120 aufweist, in das verschiebbar ein bewegbares Bauteil 122 mit einer Axialbohrung 124 eingesetzt ist. Am rückwärtigen Ende des bewegbaren Bauteils 122 ist eine Mutter 126 derart fest angebracht, daß ein beträchtlicher Teil von dieser in der Axialbohrung 124 aufgenommen ist. Das bewegbare Bauteil 122 stützt über Lager 128 und 130 in seinem vorderen Endabschnitt drehbar die Stange 34 ab, so daß diese mit dem bewegbaren Bauteil 122 beweglich ist. Die Mutter 126 steht mit einer Gewindespindel 114 in Eingriff, derart, daß der vordere Endab­ schnitt dieser Spindel 114 in die axiale Bohrung 112 der Stange 34 ragt. Die Gewindespindel 114 ist mit einer Ab­ triebswelle 118 eines rückwärts vom Kasten 110 angeordneten Motors 116 verbunden.

Wenn die Gewindespindel 114 vom Motor 116 gedreht wird, so werden die Mutter 126 und das bewegbare Bauteil 122 inner­ halb des Durchgangslochs 120 des Kastens 110 bewegt, so daß auch die Stange 34 eine axiale Bewegung ausführt. Eine Vor­ schubbewegung der Stange 34 bewirkt eine Drehung des exzentri­ schen Drehteils 54 sowie des Werkzeughalters 68 in einer Richtung, wodurch der Einsatz 64 in radial auswärtiger Rich­ tung der Hauptspindel 10 (Drehwelle 45) verschoben wird. Während das exzentrische Drehteil 54 über 180° gedreht wird, nimmt der Einsatz 64 seine radial äußerste Lage ein. In die­ ser Position des Einsatzes 64 befindet sich der Einsatz 66 in seiner radial am weitesten innenliegenden, der Drehachse der Spindel 10 nächstgelegenen Position. In den Winkelstel­ lungen des Werkzeughalters 68, die den entgegengesetzten Endstellen der Drehbewegung des exzentrischen Drehteils 54 über 180° entsprechen, liegen die Spitzen der Einsätze 64 und 66 in einer Ebene, die die Drehachsen der Spindel 10 und des exzentrischen Drehteils 54 einschließt. Die Strecke der Radialbewegung der Einsätze 64 und 66 als Ergebnis der 180°- Drehbewegung des Werkzeughalters 68 (exzentrischen Drehteils 54) beträgt das Doppelte der Exzentrizität des exzentrischen Drehteils 54 (des Versetzungswerts zwischen den Achsen der Spindel 10 und des exzentrischen Drehteils 54).

Eine Rückhubbewegung der Stange 34 führt dazu, daß das exzen­ trische Drehteil 54 und der Werkzeughalter 68 in der umge­ kehrten Richtung gedreht werden, so daß der Einsatz 64 in radial einwärtiger Richtung der Spindel 10 bewegt wird, wäh­ rend der Einsatz 66 eine radial auswärts gerichtete Bewegung ausführt.

Es ist klar, daß die Gewindespindel 114, der Motor 116, das bewegbare Bauteil 122, die Mutter 126, die Stange 34 und wei­ tere Elemente einen Drehantriebsmechanismus bilden, um das exzentrische Drehteil 54 mit Bezug zur Hauptspindel 10 zu drehen.

Wie der Fig 2 zu entnehmen ist ist der Schlitten 20, an welchem das Gehäuse 16 gehalten ist auf Führungsschienen 140, die auf einem Bock 144 in zur Achse der Hauptspindel 10 paralleler Richtung verlaufend angebracht sind, verschieb­ bar. Der Bock 144 ruht auf einer Basis 142 der Maschine oder Vorrichtung. Der Schlitten 20 weist an seiner Unterseite eine Konsole 146 auf, von der eine Spindelmutter 148 getra­ gen wird. Diese Spindelmutter 148 ist mit einer Leitspindel 152 in Eingriff, die am Bock 144 drehbar gelagert ist und von einem Antriebsmotor 150 in Umdrehung versetzt wird. Bei einer Drehung der Leitspindel 152 wird der Schlitten 20 auf den Führungsschienen 140 verfahren, so daß das Gehäuse 16 in der Axialrichtung der Spindel 10 bewegt wird. Der Schlit­ ten 20, der Bock 144 mit den Führungsschienen 140, die Spin­ delmutter 148, der Motor 150, die Leitspindel 152 und weitere Bauteile bilden eine Vorschub- oder Zustellvorrichtung zur Bewegung der in Form der Einsätze 64, 66 vorhandenen Schneid­ werkzeuge in der axialen Richtung der Spindel 10 zusammen mit dem Gehäuse 16 und der Drehwelle 45 (Spindel 10, Adap­ ter 38 und zylindrisches Gehäuse 44).

Die Motoren 116 und 150 werden unter Steuerung eines Steuer­ geräts 160 (s. Fig. 5) betrieben. Dieses Steuergerät 160 ent­ hält eine Zentraleinheit (CPU) 162, einen RAM 164 und einen ROM 166. Ein erster und ein zweiter Verschlüßler 168, 170 sind dazu vorgesehen, Arbeitswerte der Motoren 116 bzw. 150 jeweils zu ermitteln, und diese Motoren 116, 150 werden je­ weils über einen ersten bzw. zweiten Treiberkreis 172 bzw. 174 betrieben. Die Verschlüßler 168, 170 und die Treiberkrei­ se 172, 174 sind mit dem Steuergerät 160 verbunden, so daß die Treiberkreise 172, 174 derart gesteuert werden, daß die von den jeweiligen Verschlüßlern 168, 170 ermittelten Arbeits­ werte der Motoren 116, 150 mit vorbestimmten, durch das Steu­ ergerät 160 befohlenen Arbeitswerten übereinstimmen.

Wenn die Bohrvorrichtung mit dem oben beschriebenen Aufbau betrieben wird, um Bohrvorgänge auszuführen, werden geeig­ nete Bearbeitungsdaten, die für die Bohrvorgänge benötigt werden, in den RAM 164 des Steuergeräts 160 eingegeben, so daß die Motoren 116, 150 entsprechend den eingegebenen Bear­ beitungsdaten betrieben werden, um Bohrvorgänge zu bewirken, während die Einsätze 64 und 66 in der axialen Richtung der Hauptspindel einem Vorschub unterliegen und in der radialen Richtung bewegt werden. Das bedeutet, daß ein Bohrvorgang ausgeführt wird, während die Bohrschneiden oder -einsätze 64, 66 mit der Spindel 10 in der Vorschubrichtung durch die Zustellvorrichtung 20, 144, 148, 150 und 152 vorwärts geführt werden. Zu diesem Zweck werden die Einsätze 64, 66 zuerst in die für den Bohrvorgang geeigneten radialen Positionen gebracht, indem das exzentrische Drehteil 54 um einen angemes­ senen Winkel durch den Drehantriebsmechanismus 114, 116, 122, 126 und 134 gedreht wird. Der Einsatz 64 ist nämlich auf derselben Seite der Achse l des Werkzeughalters 68 mit Bezug zur durch eine strich-punktierte Linie angegebenen Achse der Spindel 10 oder Drehwelle 45 angeordnet, während der Einsatz 66 sich auf der anderen Seite mit Bezug zur Achse der Spindel 10 befindet, wie in Fig. 6 dargestellt ist. In diesem Zu­ stand ist der Durchmesser der von der Spitze des Einsatzes 64 während der Drehung der Spindel 10 durchlaufenen Bahn grö­ ßer als derjenige des Einsatzes 66. Unter Bezugnahme auf die Kennzeichnung der Schneidkanten der Einsätze 64 und 66 in Fig. 6 wird deutlich, daß eine radial äußerste Schneidkante "e" des Einsatzes 66 an einer radial weiter innenliegenden und weiter axial zurückgezogenen Position liegt als eine radial am weitesten außenliegende Schneidkante "a" des Ein­ satzes 64. Demzufolge gelangt die Schneidkante "e" des Ein­ satzes 66 bei einem Bohrschnitt nicht zum Eingriff. Der Bohr­ schnitt wird durch die Schneidkante "a" und eine Schneid­ kante "c" des Einsatzes 64 sowie die Schneidkanten "b" und "d" des Einsatzes 66 ausgeführt.

Nachdem die Einsätze 64 und 66 zur vorgeschobenen Tiefe eines zu bohrenden Lochs vorgeschoben worden sind, werden sie in der umgekehrten Richtung durch die Zustellvorrichtung be­ wegt oder zurückgezogen. Zu diesem Zweck wird das exzentri­ sche Drehteil 54 in der entgegengesetzten Richtung gedreht. Das bedeutet, daß der Einsatz 66 auf derselben Seite der Achse l des Werkzeughalters 68 mit Bezug zur Achse der Spin­ del 10 angeordnet wird, während der Einsatz 64 auf der anderen Seite mit Bezug zur Achse der Spindel 10 positioniert wird, wie in Fig. 7 gezeigt ist, so daß eine Schneidkante "f" des Einsatzes 66 radial auswärts der Schneidkante "a" des Einsat­ zes 64 zu liegen kommt. Demzufolge ist ein Durchmesser "F" der von der Schneidkante "f" des Einsatzes 66 während der Rückhubbewegung der Einsätze 64 und 66 (während des dabei ablaufenden Bohrvorgangs) beschriebenen Bahn größer als ein Durchmesser "A", der von der Schneidkante "a" des Einsatzes 64 während der Vorschubbewegung (und des dabei ablaufenden Bohrvorgangs) beschriebenen Bahn, so daß der Bohrvorgang durch die Schneidkante "f" des Einsatzes 66 erfolgt, während die Spindel 10 (Drehwelle 45) in der Rückwärtsrichtung be­ wegt wird.

Wie beschrieben wurde, ist die erfindungsgemäße Bearbeitungs­ vorrichtung imstande, einen Bohrvorgang während einer (1) Hin- und Herbewegung der Hauptspindel 10 auszuführen. Da die Schneidkanten des Einsatzes 66, die für den Bohrvorgang ver­ wendet werden, von der Schneidkante desselben Einsatzes 66, die für den Ausdreh- oder Erweiterungsvorgang verwendet wird, unterschiedlich sind, wird die Größe des Abriebs des Einsat­ zes 66 vermindert und die ursprüngliche Bohrgenauigkeit des Einsatzes 66 für eine lange Zeit im Vergleich damit, wenn die gleichen Schneidkanten sowohl für das Bohren als auch das Ausdrehen verwendet werden, aufrechterhalten.

Wenn verschiedenartige Schneidkanten der Einsätze 64 und 66 für Bohr- und Aufbohrvorgänge verwendet werden, können unter­ schiedliche Bearbeitungsvorgänge mit jeweils unterschiedli­ chen Einsätzen ausgeführt werden, wenn der Werkzeughalter 68 ausreichend Raum bietet, um diese Einsätze zu halten. Bei der gezeigten Ausführungsform werden die radialen Positio­ nen der Einsätze 64 und 66 bei Beendigung des vorwärts gerich­ teten Bohrvorgangs verändert, um während der Rückhubbewegung der Spindel 10 den Aufbohrvorgang durchzuführen. Jedoch kann das Prinzip der vorliegenden Erfindung in die Praxis umge­ setzt werden, um die Einsätze von der bearbeitenden in die nicht-bearbeitende Position radial einwärts gerichtet nach einem in Vorwärtsrichtung ablaufenden Bearbeitungsvorgang zurückzuziehen, um zu verhindern, daß die Einsätze die bear­ beitete Fläche des Werkstücks während einer Schnellverstel­ lung der Einsätze zur Ausgangslage berühren. Ferner ist das Prinzip der vorliegenden Erfindung auf eine Bearbeitungsvor­ richtung anwendbar, bei welcher die radialen Positionen der Einsätze für einen Ausgleich eines Abriebs deren Schneidkan­ ten justiert werden.

Obgleich die Hauptspindel 10 mit der Vorrichtung zur Drehung des Drehteils 54 und des Werkzeughalters 68 versehen ist, kann an einer Drehwelle, die lösbar an der Hauptspindel der Werkzeugmaschine gehalten ist, eine drehende Vorrichtung vor­ gesehen werden.

Bei der gezeigten Ausführungsform weist die Stange 34 das exzentrische Außengewindestück 48 auf, während das exzentri­ sche Drehteil 54 mit dem endseitigen Innengewindestück 58 versehen ist. Jedoch hat die Stange 34 ein exzentrisches Innengewindestück, das mit einem Außengewindestück des exzen­ trischen Drehteils 54 in Eingriff kommt. In gleichartiger Weise kann eine Mutter durch den Motor 116 betrieben werden, während die Stange 34 mit einer Spindel versehen wird, die mit der vom Motor 116 getriebenen Mutter zusammenwirkt.

Die Einsätze 64, 66 können unmittelbar am exzentrischen Dreh­ teil 54 angebracht werden. Ferner sind die für die Bearbei­ tungsvorrichtung verwendeten Schneidwerkzeuge nicht auf die gezeigten und beschriebenen Einsätze begrenzt. Beispielswei­ se können Werkzeugschneiden, die an Bohrstangen angebracht oder ausgebildet sind, an einem Werkzeughalter oder dem ex­ zentrischen Drehteil 54 gehalten werden, oder es können Schneidklingen unmittelbar am Werkzeughalter oder am exzentri­ schen Drehteil gehalten werden.

Die Erfindung kann auf jegliche Bearbeitungsvorrichtung An­ wendung finden, die andere Bearbeitungsvorgänge als Bohren und Aufbohren ausführen kann.

Eine erfindungsgemäße Bearbeitungsvorrichtung umfaßt eine um ihre Achse drehbar angeordnete Drehwelle, ein von der Drehwelle getragenes exzentrisches Drehteil, das um seine Achse drehbar ist, welche gegenüber der Achse der Drehwelle versetzt ist, ein vom exzentrischen Drehteil derart getrage­ nes Schneidwerkzeug, daß dieses mit dem exzentrischen Dreh­ teil gedreht wird und die Schneidkante des Schneidwerkzeugs von der Achse des exzentrichen Drehteils abgesetzt ist, und einen von der Drehwelle getragenen Drehantriebsmechanismus um das exzentrische Drehteil mit Bezug zur Drehwelle zu drehen, so daß die Position der Schneidkante des Werkzeugs in der radialen Richtung der Drehwelle geändert wird.

Es ist klar, daß dem Fachmann bei Kenntnis der durch die Er­ findung vermittelten Lehre Abwandlungen und Abänderungen der beschriebenen Ausführungsformen an die Hand gegeben sind, die jedoch als in den Rahmen der Erfindung fallend anzusehen sind.

Claims (18)

1. Bearbeitungsvorrichtung mit einer Einrichtung zur Ände­ rung der Position eines Schneidwerkzeugs in der radia­ len Richtung einer Drehwelle (45), die um ihre Achse drehbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Drehwelle (45) ein exzentrisches Drehteil (54) trägt, das um eine Achse von diesem, welche ge­ genüber der Achse der Drehwelle versetzt ist, dreh­ bar ist,
• - daß das exzentrische Drehteil (54) wenigstens ein Schneidwerkzeug (64, 66) derart trägt, daß dieses we­ nigstens eine Schneidwerkzeug mit dem exzentrischen Drehteil (54) einer Drehung unterliegt und eine Schneidkante eines jeden Schneidwerkzeugs von der Achse des exzentrischen Drehteils versetzt ist, und
• - daß die Drehwelle (54) einen Drehantriebsmechanismus (34, 114, 116, 122, 126) trägt, der das exzentrische Drehteil mit Bezug zur Drehwelle dreht.

2. Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Werkzeughalter (68) am exzentrischen Drehteil (54) befestigt und das wenigstens eine Schneidwerkzeug (64, 66) am Werkzeughalter angebracht ist.

3. Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekenn­ zeichnet durch eine Antriebsquelle (26), wobei die Dreh­ welle (45) eine von der Antriebsquelle getriebene Haupt­ spindel (10), einen am einen Ende der Hauptspindel befe­ stigten Adapter (38) und ein am Adapter fest angebrach­ tes Gehäuse (44) umfaßt und das exzentrische Drehteil (54) drehbar durch das Gehäuse (44) gelagert ist.

4. Bearbeitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehantriebsmechanismus (34, 114, 116, 122, 126) eine Stange (34) mit einem ersten Gewindestück (48), das zur Drehwelle (45) exzen­ trisch und zum exzentrischen Drehteil (54) konzentrisch ist, umfaßt und daß das exzentrische Drehteil mit einem zweiten Gewindestück (58) versehen ist, das mit dem ersten Gewindestück der Stange (34) derart in Eingriff ist, daß Bewegungen dieser Stange in einer axialen Rich­ tung der Drehwelle Drehbewegungen des exzentrischen Dreh­ teils um dessen Achse herbeiführen.

5. Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das erste Gewindestück (48) ein Außengewin­ destück der Stange (34) und das zweite Gewindestück (58) ein Innengewindestück des exzentrischen Drehteils (54) ist.

6. Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Außengewindestück (48) und das Innen­ gewindestück (58) jeweils mehrgängige Gewinde umfassen.

7. Bearbeitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehwelle (45) eine Haupt­ spindel (10) mit einer Zentrumsbohrung (32) umfaßt und daß die Stange (34) einen weiteren, mit dieser Zentrums­ bohrung konzentrischen Abschnitt aufweist sowie an diesem weiteren Abschnitt von der Hauptspindel derart getragen ist, daß sich die Stange (34) durch die Zentrumsbohrung (32) in einer axialen Richtung der Hauptspindel (10) be­ wegbar erstreckt und die Stange mit der Hauptspindel eine Drehung ausführt.

8. Bearbeitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehantriebsmechanismus (34, 114, 116, 122, 126) eine Antriebsquelle (116) so­ wie ein Bauteil aus einer Mutter (126) und einer Spindel (114), das mit der Antriebsquelle verbunden ist, umfaßt und daß die Stange (34) mit dem anderen Bauteil aus Mut­ ter und Spindel, welches mit dem einen Bauteil aus Mut­ ter und Spindel in Eingriff ist, versehen ist, so daß eine Drehung des einen Bauteils aus Mutter und Spindel durch die Antriebsquelle (116) Bewegungen der Stange (34) in der axialen Richtung der Drehwelle (45) herbeiführt, um durch das erste Gewindestück (48) der Stange das ex­ zentrische Drehteil (54) zu drehen.

9. Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das andere Bauteil aus Mutter (126) und Spindel (114) mit der Stange (34) drehbar sowie axial unbewegbar verbunden und die Antriebsquelle (116) von einem ortsfesten Bauteil (110) abgestützt ist.

10. Bearbeitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Schneid­ werkzeug eine Mehrzahl von Bohrschneiden (64, 66) umfaßt, die von dem exzentrischen Drehteil (54) derart getragen sind, daß Schneidkanten dieser Bohrschneiden gegenüber der Achse des exzentrischen Drehteils versetzt sind.

11. Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die mehreren Bohrschneiden aus zwei Einsät­ zen (64, 66) bestehen, die an dem exzentrischen Drehteil (54) derart angebracht sind, daß Flächen der beiden Ein­ sätze im wesentlichen in einer Ebene liegen, welche die Achse des exzentrischen Drehteils einschließt.

12. Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, gekenn­ zeichnet durch einen Werkzeughalter (68), der an dem exzentrischen Drehteil (54) konzentrisch zu diesem befe­ stigt ist.

13. Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die mehreren Bohrschneiden (64, 66) am Werk­ zeughalter (68) derart positioniert sind, daß wenigstens eine Schneidkante der Bohrschneiden in eine Bearbeitungs­ position gelangt, wenn das exzentrische Drehteil (54) in eine erste Winkelstellung mit Bezug zur Drehwelle (45) gedreht wird, und daß wenigstens eine Schneidkante der Bohrschneiden, die in der ersten Winkelstellung des exzentrischen Drehteils (54) in die Bearbeitungsposition gelangt, in eine nicht-bearbeitende Position gebracht wird, wenn das exzentrische Drehteil in eine zweite, zur ersten Winkelstellung unterschiedliche Winkelstellung gedreht wird.

14. Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß wenigstens eine Schneidkante der Bohrschnei­ den (64, 66), die in der ersten Winkelstellung des ex­ zentrischen Drehteils (54) nicht in die Bearbeitungspo­ sition gelangt, in eine Bearbeitungsposition gebracht wird, wenn das exzentrische Drehteil in die zweite Win­ kelstellung gedreht wird.

15. Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die mehreren Bohrschneiden (64, 66) am Werkzeughalter (68) derart positioniert sind, daß eine Schneidkante von einer der Bohrschneiden und eine Schneid­ kante einer anderen der Bohrschneiden in eine Bearbei­ tungsposition gebracht wird, wenn das exzentrische Dreh­ teil (54) mit Bezug zur Drehwelle (45) in eine erste Winkelstellung gedreht wird, und daß wenigstens eine Schneidkante der Bohrschneiden, die zu den Schneidkanten unterschiedlich ist, welche in der ersten Winkelstellung in die Bearbeitungsposition gelangen, in eine Bearbei­ tungsposition gebracht wird, wenn das exzentrische Dreh­ teil in eine zweite, zur ersten Winkelstellung unter­ schiedliche Winkelstellung gedreht wird.

16. Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Bohrschneiden (64, 66) am Werkzeughal­ ter (68) derart positioniert sind, daß wenigstens eine Schneidkante der Bohrschneiden, die in eine Bearbeitungs­ position gelangt, wenn das exzentrische Drehteil (54) in eine erste Winkelstellung gedreht wird, in eine nicht­ bearbeitende Position gebracht wird, wenn das exzentri­ sche Drehteil in eine zweite, zur ersten Winkelstellung unterschiedliche Winkelstellung gebracht wird, wobei keine der Schneidkanten der Bohrschneiden in die Bearbei­ tungsposition in der zweiten Winkelstellung gelangt.

17. Bearbeitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, gekennzeichnet durch eine Vorschubeinrichtung (20, 144, 148, 150, 152), die die Drehwelle (45) in ihrer axialen Richtung verschiebt, um dadurch das wenigstens eine Schneidwerkzeug zuzustellen.

18. Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Vorschubeinrichtung (20, 144, 148, 150, 152) einen Schlitten (20), auf dem die Drehwelle (45) drehbar gehalten ist, einen mit dem Schlitten ver­ bundenen Antriebsmechanismus (144, 148, 152) und eine den Antriebsmechanismus zur Verschiebung des Schlittens betreibende Antriebsquelle (150) umfaßt.