DE4121495C1 - Machine for workpiece bore machining - has elongated tubular sleeve for drill spindle, retaining latter support bearing - Google Patents

Machine for workpiece bore machining - has elongated tubular sleeve for drill spindle, retaining latter support bearing

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Abstract

The machine contains long, rotary, boring spindle (5,6) supporting at its end at least one cutting tool. The spindle is supported, at least near its free end, on a ball bearing in a long tubular sleeve (4). The outside dia. of the sleeve is smaller than the cutting dia. of the boring tool (7), and it is secured on the machine frame (1). Pref. the sleeve extends upto the spindle free end with the tool. USE/ADVANTAGE - For machining workpiece bores, with universal applicability and increased precision.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur spanabhebenden Bearbeitung von Werkstücksbohrungen mit einer zumindest ein endseitig angeordnetes Schneidwerk­ zeug tragenden langgestreckten, rotierenden Bohrspindel, für welche zumindest im Bereich ihres freien Endes ein Stützlager vorgesehen ist.The invention relates to a device for machining of workpiece bores with one at least one cutter arranged at the end long elongated, rotating drill spindle, for which at least in the area of their free end Support bearing is provided.

Eine solche Vorrichtung ist zur Herstellung miteinander fluchtender Bohrungen durch die DE 37 21 160 C2 bekannt geworden. Sie dient insbesondere der Bearbeitung von Kurbelwellenlagerungen eines Motorblockes eines Kraft­ fahrzeug-Hubkolbenmotors. Dabei weist die Spindel als Führungselement ein hydrodynamisches Lager mit einer dem Abstand zweier Wände (rahmenseitige bzw. werkstücksei­ tige Lagerstellen) entsprechenden Länge auf.Such a device is for manufacturing together aligned holes known from DE 37 21 160 C2 become. It is used in particular to process Crankshaft bearings of an engine block of a force vehicle reciprocating engine. The spindle points as Guide element a hydrodynamic bearing with a Distance between two walls (frame side or workpiece bearing positions) corresponding length.

Von Nachteil ist dabei, vom konstruktiven Mehraufwand für ein hydrodynamisches Lager abgesehen, der Umstand, daß die nacheinander zu bearbeitenden und miteinander fluchtenden Bohrungen einen nahezu gleichen Abstand untereinander aufweisen müssen, damit die Mindestlänge des hydrodynamischen Lagers in vertretbaren Grenzen ge­ halten werden kann. Dieses soll sich nämlich, um seine Abstützfunktion zufriedenstellend erfüllen zu können, während des Vorschubes der Spindel stets gleichzeitg an zwei Trennwänden abstützen. Insoweit sind den Verwen­ dungsmöglichkeiten dieser Vorrichtung hinsichtlich der Vielgestaltigkeit zu bearbeitender Werkstücke relativ enge Grenzen gesetzt. Darüber hinaus ist es erforder­ lich, der ersten werkstückseitigen Bohrung zusätzliche stationäre Lagerstellen vorzuschalten, damit sich das hydrodynamische Lager bereits von Anfang an abstützen und somit die Spindel führen kann. Voraussetzung für ein zufriedenstellendes Arbeitsergebnis ist dann natürlich, daß besagte Lagerstelle ebenfalls mit den herzustellen­ den Bohrungen fluchtet. Dies bedingt einen erhöhten Ein­ stellungsaufwand bei der Vorpositionierung des Werk­ stückes.The disadvantage here is the additional design effort for a hydrodynamic bearing, the fact that the one to be worked on and each other aligned holes an almost equal distance must have with each other so that the minimum length of the hydrodynamic bearing within reasonable limits can be held. This is supposed to be about his To be able to fulfill the support function satisfactorily, always at the same time during the feed of the spindle support two partitions. In this respect, the use  Possibilities of this device in terms of Diversity of workpieces to be machined relative set narrow limits. It is also required Lich, the first hole on the workpiece side additional upstream stationary bearings, so that the Support hydrodynamic bearings right from the start and thus can lead the spindle. Requirement for a satisfactory work result is natural to manufacture that bearing with the same the holes are aligned. This requires an increased on expenditure in the prepositioning of the work piece.

Davon ausgehend ist es die Aufgabe der Erfindung, eine solche Vorrichtung in der Weise weiterzubilden, daß diese universell einsetzbar und hinsichtlich der erziel­ baren Arbeitsergebnisse ein Höchstmaß an Genauigkeit er­ reichbar ist.Based on this, it is the object of the invention, a to develop such device in such a way that these can be used universally and with regard to the achieved achievable work results with maximum accuracy is reachable.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeich­ nenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.This object is inventively characterized by nenden features of claim 1 solved.

Zwar ist bereits aus der DE 39 11 769 C1 eine Schleif- und Polierspindel mit hydrostatischer Lagerung bekannt geworden, wobei zur Abstützung der Spindel im Bereich eines Werkzeugkopfes eine langgestreckte Lagerhülse vorgesehen und am Gehäuse befestigt ist. Abgesehen da­ von, daß es sich hier um einen gänzlich anderen Anwen­ dungsfall handelt, ist dieser Stand der Technik nicht geeignet, dem Fachmann die Erfindung nahezulegen, da die Art und Weise der Befestigung der Lagerhülse am Gehäuse sowie Ausbildung und Anordnung eines der Kühlmittelzu­ fuhr dienenden Zuführteiles diese Vorrichtung für die anmeldungsgemäße Verwendung auch dann unbrauchbar ma­ chen, wenn beispielsweise das Schleif- und Polierwerk­ zeug durch ein anmeldungsgemäßes Schneidwerkzeug ersetzt werden würde. A grinding tool is already known from DE 39 11 769 C1 and polishing spindle with hydrostatic bearing known become, whereby to support the spindle in the area an elongated bearing sleeve of a tool head provided and attached to the housing. Except there from that this is a completely different user This is not the state of the art suitable to suggest the invention to the person skilled in the art, since the How the bearing sleeve is attached to the housing and formation and arrangement of one of the coolants drove serving feeder this device for the use according to the application then also unusable ma chen, for example, the grinding and polishing plant replaced by a cutting tool according to the application would be.  

Wie Versuche ergeben haben, weisen mit der erfindungsge­ mäßen Vorrichtung hergestellte Kurbelwellenlagerbohrun­ gen eine sehr gute Zylinderform, Linienform und Koaxia­ lität sowie besonders günstige Rauhigkeitswerte auf, die einen hohen Traganteil zur Folge haben. Werkzeugseitig ist eine besonders hohe Standzeit der Schneidwerkzeuge zu verzeichnen. Auch hinsichtlich der Handhabbarkeit hat sich die Erfindung als vorteilhaft erwiesen, was sich in kurzen Werkzeug-Wechselzeiten, Einstell- und Bearbei­ tungszeiten ausdrückt. Durch die stabile Aufnahme der Spindel sind Vorarbeiten an der ersten der herzustellen­ den Bohrungen sowie zusätzliche, vorgeschaltete statio­ näre Lagerstellen entbehrlich.As experiments have shown, point with the erfindungsge crankshaft bearing bore manufactured according to the device very good cylinder shape, line shape and coax quality as well as particularly favorable roughness values result in a high proportion of load. Tool side is a particularly long service life of the cutting tools to be recorded. Also in terms of manageability the invention has proven to be advantageous in what short tool change times, setting and machining expresses times. Due to the stable absorption of the  Spindles are preparatory work to manufacture the first of the the holes and additional, upstream statio there is no need for additional bearings.

Weitere Vorteile ergeben sich mit den Weiterbildungen der Erfindung, wie sie in den Unteransprüchen angegeben sind. Ein Ausführungsbeispiel ist nachstehend erläutert. Die zugehörige Zeichnung zeigt in einer Ansicht eine horizontal gerichtete Bohrvorrichtung mit endseitig auf­ gesetztem Schneidwerkzeug.The further training offers further advantages the invention as specified in the subclaims are. An embodiment is explained below. The associated drawing shows one in a view horizontally directed drilling device with on the end set cutting tool.

Dabei ist an einem in seinem konstruktiven Aufbau im Stand der Technik hinlänglich bekannten und daher an dieser Stelle im einzelnen nicht mehr gezeigten Gehäuse 1 über Schraubverbindungen 2 ein als Flansch 3 ausgebil­ detes Ende eines Hüllrohres 4 befestigt, welches eine aus einer vorgezogenen Antriebsspindel 5 und einer Bohr­ spindel 6 bestehende Spindeleinheit aufnimmt.It is attached to a housing 3 , which is sufficiently known in its structural design in the prior art and is therefore not shown at this point in detail in the housing 1 above screw connections 2 , as a flange 3 end of a cladding tube 4 , which is made up of an advanced drive spindle 5 and Drilling spindle 6 takes up existing spindle unit.

Das Hüllrohr 4 hat einen Außendurchmesser, der gegenüber dem einer herzustellenden Bohrung ein geringes Untermaß aufweist, und reicht darüber hinaus bis zum ein Schneid­ werkzeug 7 tragenden Ende der Bohrspindel 6, von der le­ diglich noch ein endseitiger Zapfen 8 aus dem Hüllrohr 4 herausragt.The cladding tube 4 has an outer diameter, which has a small undersize compared to that of a bore to be produced, and also extends to the cutting tool 7 carrying end of the drilling spindle 6 , from which a digging pin 8 still protrudes from the cladding tube 4 .

Dessen Stützfunktion wird durch größtmögliche Wandstärke und geeignete Werkstoffauswahl Rechnung getragen, wobei auch Vibrationsneigungen während des Betriebes vorge­ beugt werden soll. Da das Hüllrohr 4 einen Kragträger bildet und demzufolge auftretende Biegemomente zum schneidwerkzeugseitigen Ende hin kontinuierlich abneh­ men, kann eine nach und nach geringer werdende Wand­ stärke gewählt werden, ohne daß hinsichtlich Festigkeit oder Vibrationsneigung usw. nachteilige Auswirkungen zu befürchten sind.Whose support function is taken into account by the greatest possible wall thickness and a suitable choice of materials, whereby tendencies to vibrations during operation should also be prevented. Since the cladding tube 4 forms a cantilever beam and consequently bending moments to the end of the cutting tool end continuously decrease, a gradually decreasing wall thickness can be selected without fear of adverse effects in terms of strength or tendency to vibrate, etc.

Eine vom Gehäuse 1 kommende Schmiermittelleitung 9 mündet in entsprechend dimensionierte Leitungsabschnitte 10, 11, 12 im Hüllrohr 4, die im Bereich des schneidwerk­ zeugseitigen Endes in eine im Querschnitt weiter redu­ zierte Leitung 13 übergehen, die wiederum in axiale und radiale Leitungsbohrungen 15, 16 eines aufgesetzten Deckels 14 einmündet, um ein Dichtungselement 17 mit Schmiermittel zu versorgen. Der Deckel 14 ist stirnsei­ tig mittels Befestigungsschrauben 18 mit dem Hüllrohr 4 verbunden.A coming from the housing 1 lubricant line 9 opens into correspondingly dimensioned line sections 10 , 11 , 12 in the cladding tube 4 , which pass in the area of the cutting tool end into a cross-section further reduced line 13 , which in turn in axial and radial line bores 15 , 16 one attached cover 14 opens to supply a sealing element 17 with lubricant. The cover 14 is connected on the end face by means of fastening screws 18 to the cladding tube 4 .

Die Antriebsspindel 5 ist, da dies nicht Gegenstand der Erfindung ist, auf hier nicht näher gezeigte Weise mit einer Antriebseinheit (z. B. Zahnradgetriebe) verbunden und über geeignete Spindellager 19, 20 innerhalb des Gehäuses 1 bzw. in einem mittels Befestigungsschrauben 23 am Austritt der Antriebsspindel 5 aus dem Gehäuse 1 gehaltenen Ring 24 gelagert.The drive spindle 5 , since this is not the subject of the invention, is connected in a manner not shown here to a drive unit (e.g. gear transmission) and via suitable spindle bearings 19 , 20 inside the housing 1 or in a by means of fastening screws 23 at the outlet the drive spindle 5 from the housing 1 held ring 24 .

Eine innerhalb der Antriebsspindel 5 konzentrisch ange­ ordnete Kühlmittelleitung 25 mündet in einen im Quer­ schnitt reduzierten Bohrungsabschnitt 26 einer Aufnahme­ bohrung 27 für die Bohrspindel 6 und setzt sich in einer ebenfalls konzentrisch innerhalb der Bohrspindel 6 über deren gesamte Länge reichenden weiteren Kühlmittellei­ tung 33 zur Versorgung des Schneidwerkzeuges 7 fort, um dort über entsprechend angeordnete Kühlmittel-Austritts­ öffnungen einen Schneidenaufbau bzw. eine Werkstoffauf­ schweißung zu verhindern und das Wegspülen der Späne an der Bearbeitungsstelle zu bewirken.A within the drive spindle 5 concentrically arranged coolant line 25 opens into a cross section reduced bore section 26 of a receiving bore 27 for the drilling spindle 6 and is also in a concentric within the drilling spindle 6 over its entire length extending further coolant line 33 to supply the Cutting tool 7 continues to prevent cutting edge build-up or welding of material there via appropriately arranged coolant outlet openings and to cause the chips to be washed away at the processing point.

Die Bohrspindel 6 ist mit endseitigen Abschnitten 28, 29 in die Antriebsspindel 5 eingesetzt, wobei über eine Paßfeder 30 eine Mitnahmeverbindung hergestellt ist. In Ringnuten eingesetzte Dichtungselemente 34 sorgen dafür, daß kein Schmiermittel austreten kann.The drilling spindle 6 is inserted with end sections 28 , 29 into the drive spindle 5 , a driving connection being established via a feather key 30 . Sealing elements 34 inserted in annular grooves ensure that no lubricant can escape.

Die Bohrspindel 6 ist mit dem Hüllrohr 4 verbunden und bildet dadurch mit diesem eine entsprechend vorteilhaft handhabbare und vom Gehäuse 1 mit wenigen Handgriffen (Lösen der Befestigungsschrauben 2) entfernbare Funk­ tionseinheit. Hierzu ist ein mittlerer Abschnitt 35 der Bohrspindel 6 mit einem Gewinde 36 ausgestattet, auf das eine Mutter 37 aufgeschraubt ist. An diese schließen sich nacheinander ein Reihe von Elementen zum Zwecke einer vorspannbaren Lagerung im Hüllrohr 4 in folgender Reihenfolge an: Distanzring 38, zwei Spindellager 39 mit zwischenge­ schalteten inneren und äußeren Ringkörpern 40, 41, Distanzhülse 42, drei Spindellager 43, wiederum mit zwi­ schengeschalteten inneren und äußeren Ringkörpern 44, 45. Den Abschluß bildet der bereits erwähnte und mittels Befestigungsschrauben 18 endseitig am Hüllrohr 4 ange­ brachte Deckel 14.The drilling spindle 6 is connected to the cladding tube 4 and thus forms with it a correspondingly advantageously manageable function unit which can be removed from the housing 1 in a few steps (loosening the fastening screws 2 ). For this purpose, a central section 35 of the drilling spindle 6 is equipped with a thread 36 onto which a nut 37 is screwed. This is followed by a series of elements for the purpose of preloaded storage in the cladding tube 4 in the following order: spacer ring 38 , two spindle bearings 39 with interposed inner and outer ring bodies 40 , 41 , spacer sleeve 42 , three spindle bearings 43 , again with interposed inner and outer ring bodies 44 , 45 . The conclusion is the already mentioned and by means of fastening screws 18 at the end of the cladding tube 4 , cover 14 .

Um optimale Arbeitsergebnisse erreichen zu können, hat es sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn die jeweiligen Spindellager 39, 43 über die Mutter 37 auf schwere Vorspannung eingestellt werden. Sämtliche Spin­ dellager 19, 20, 39, 43 können als Kugellager oder Rollen­ lager ausgeführt sein.In order to be able to achieve optimal work results, it has turned out to be particularly advantageous if the respective spindle bearings 39 , 43 are set to heavy preload via the nut 37 . All spin dellager 19 , 20 , 39 , 43 can be designed as ball bearings or roller bearings.

Auf den aus dem Hüllrohr 4 herausragenden Zapfen 8 der Bohrspindel 6 ist das eigentliche Schneidwerkzeug 7 auf­ gesetzt und mittels Bolzen 46 drehfest verbunden. Das Schneidwerkzeug 7 trägt eine durch Klemmelement 47 ge­ haltene, entsprechend geschliffene Schneide 48 zur spanenden Bearbeitung des Werkstückes.On the protruding from the cladding tube 4 pin 8 of the drilling spindle 6 , the actual cutting tool 7 is placed on and connected by bolts 46 in a rotationally fixed manner. The cutting tool 7 carries a ge held by clamping element 47 , correspondingly ground cutting edge 48 for machining the workpiece.

Darüber hinaus ist der Schneidwerkzeugkörper 50 mit einer Anzahl von Stützleisten 51 ausgestattet, die über seine gesamte Länge reichen und vorzugsweise gleichmäßig über seinen Umfang verteilt sind und die bezüglich ihrer radialen Erstreckung so an die äußeren Kanten der Schneiden 48 angepaßt sind, daß sie eine zusätzliche Stützfunktion innerhalb der gerade hergestellten Bohrung im Werkstück ausüben können. Dies erhöht die Stabilität des Gesamtsystems.In addition, the cutting tool body 50 is equipped with a number of support strips 51 which extend over its entire length and are preferably evenly distributed over its circumference and which are adapted in terms of their radial extent to the outer edges of the cutting edges 48 in such a way that they have an additional support function can exercise within the hole just made in the workpiece. This increases the stability of the overall system.

Claims (8)

1. Vorrichtung zur spanabhebenden Bearbeitung von Werkstücksbohrungen, mit einer zumindest ein end­ seitig angeordnetes Schneidwerkzeug tragenden lang­ gestreckten, rotierenden Bohrspindel, für welche zumindest im Bereich ihres freien Endes ein Stütz­ lager vorgesehen ist, gekennzeichnet dadurch, daß
  • - zur Aufnahme des Stützlagers ein die Spindel (5, 6) aufnehmendes, langgestrecktes Hüllrohr (4) dient,
  • - welches gegenüber dem wirksamen Durchmesser des endseitig aus ihm herausragenden und mit der Spindel verbundenen Schneidwerkzeuges (7) ein Untermaß aufweist und
  • - am Gehäuse (1) der Vorrichtung befestigt ist.
1. Device for machining workpiece bores, with an at least one end-sided cutting tool carrying elongated, rotating drilling spindle, for which a support bearing is provided at least in the region of its free end, characterized in that
  • - An elongated cladding tube ( 4 ) receiving the spindle ( 5 , 6 ) serves to receive the support bearing,
  • - Which has an undersize compared to the effective diameter of the cutting tool ( 7 ) projecting from it at the end and connected to the spindle and
  • - Is attached to the housing ( 1 ) of the device.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das Hüllrohr (4) sich bis zu dem das Schneidwerkzeug (7) tragenden freien Ende der Spin­ del erstreckt.2. Device according to claim 1, characterized in that the cladding tube ( 4 ) extends up to the cutting tool ( 7 ) carrying the free end of the spin del. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Spindel zweigeteilt ist und aus einer mit einer Antriebseinheit gekoppelten, vorgezogenen Antriebsspindel (5) sowie der daran angeschlossenen und damit drehfest verbundenen, das Schneidwerkzeug (7) tragenden Bohrspindel (6) besteht. 3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the spindle is divided into two and consists of a coupled with a drive unit, advanced drive spindle ( 5 ) and the connected and thus rotatably connected, the cutting tool ( 7 ) carrying drill spindle ( 6 ). 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Bohrspindel (6) mit dem Hüllrohr (4) über eine vorspannbare Lagerung verbunden ist, wobei zwischen einer auf die Bohrspindel (6) auf­ geschraubten Mutter (7) und einem endseitig am Hüllrohr (4) angebrachten Deckel (14) Lagerelemente in folgender Reihenfolge angeordnet sind: Distanzring (38), zwei Spindellager (39) mit zwischengeschal­ teten inneren und äußeren Ringkörpern (40, 41), Distanzhülse (42), zwei Spindellager (43), wiederum mit zwischengeschalteten inneren und äußeren Ring­ körpern (44, 45).4. The device according to claim 3, characterized in that the drilling spindle ( 6 ) is connected to the cladding tube ( 4 ) via a prestressable bearing, wherein between a on the drilling spindle ( 6 ) on screwed nut ( 7 ) and one end of the cladding tube ( 4 ) attached lid ( 14 ) bearing elements are arranged in the following order: spacer ring ( 38 ), two spindle bearings ( 39 ) with interposed inner and outer ring bodies ( 40 , 41 ), spacer sleeve ( 42 ), two spindle bearings ( 43 ), again bodies with intermediate inner and outer ring ( 44 , 45 ). 5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Antriebsspindel (5) innerhalb des Bohrkopfes (1) mittels Spindellager (19, 20) gela­ gert ist, aus dem Bohrkopf (1) herausragt und im Bereich einer endseitigen Aufnahmebohrung (27) für die Bohrspindel (6) über eine Paßfeder (30) dreh­ fest mit dieser verbunden ist.5. The device according to claim 3, characterized in that the drive spindle ( 5 ) within the drill head ( 1 ) by means of spindle bearings ( 19 , 20 ) is gela, protrudes from the drill head ( 1 ) and in the region of an end receiving bore ( 27 ) for the drilling spindle ( 6 ) via a parallel key ( 30 ) rotatably connected to it. 6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß eine der Versorgung des Schneidwerkzeuges (7) dienende, innerhalb der Antriebsspindel (5) konzentrisch angeordnete Kühlmittelleitung (25) in einen im Querschnitt reduzierten Bohrungsabschnitt (26) einer Aufnahmebohrung (27) für die Bohrspindel (6) einmündet und in eine ebenfalls konzentrisch innerhalb der Bohrspindel (6) über deren gesamte Länge reichende weitere Kühlmittelleitung (33) übergeht.6. The device according to claim 3, characterized in that one of the supply of the cutting tool ( 7 ) serving, within the drive spindle ( 5 ) concentrically arranged coolant line ( 25 ) in a reduced cross-section bore section ( 26 ) of a receiving bore ( 27 ) for Drilling spindle ( 6 ) opens and passes into a further coolant line ( 33 ) which also extends concentrically within the drilling spindle ( 6 ) over its entire length. 7. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß das Hüllrohr (4) mit Schmiermittellei­ tungen (10-13) ausgestattet ist, welche eine Ver­ bindung zwischen einer bohrkopfseitigen Schmiermit­ telleitung (9) und axialen und radialen Leitungs­ bohrungen (15, 16) zur Versorgung eines Dichtungs­ elementes (17) in einem endseitig des Hüllrohres (4) auf dieses aufgesetzten Deckel (14) bilden.7. The device according to claim 2, characterized in that the cladding tube ( 4 ) is equipped with lubricant lines ( 10-13 ) which has a connection between a drill head-side lubricant line ( 9 ) and axial and radial line bores ( 15 , 16 ) to supply a sealing element ( 17 ) in one end of the cladding tube ( 4 ) on this lid ( 14 ). 8. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß der Körper (50) des Schneidwerkzeuges (7) mit einer Anzahl von über seinen Umfang verteilten Stützleisten (51) ausgestattet ist.8. The device according to claim 3, characterized in that the body ( 50 ) of the cutting tool ( 7 ) is equipped with a number of support strips ( 51 ) distributed over its circumference.
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