DE60006733T2 - Tiefbohrmaschine mit Werkzeugträger - Google Patents

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DE60006733T2
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Donald D. Pagels
Philip S. Szuba
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    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23B41/02Boring or drilling machines or devices specially adapted for particular work; Accessories specially adapted therefor for boring deep holes; Trepanning, e.g. of gun or rifle barrels
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q3/00Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine
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Description

  • Diese Erfindung betrifft insgesamt Bearbeitungssysteme, und insbesondere Reihenbohrungs-Bearbeitungssysteme zum Herstellen von versetzten langen Bohrungen.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Eine der wichtigsten und schwierigsten Antriebsstrang-Bearbeitungsvorgänge ist das Bearbeiten von Zylinderblockkopfnocken-Bohrungen und Zylinderblock-Kurbelzapfen – die langen, geraden, versetzten Bohrungen, die eine Halterung für Nocken bzw. Kurbelwellen bieten. Solche Bearbeitungsvorgänge, die beabstandete, koaxiale Bohrungen von gleichem Durchmesser in relativ geringem Abstand zueinander bilden (weniger als 5 Bohrungsdurchmesser), sind in der Technik als Reihenbohrungen bekannt. Eine Reihe von beabstandeten koaxialen Bohrungen wird manchmal als versetzte Reihenbohrung bezeichnet. Bei Anwendungen im Bereich des Automobilbaus in großen Stückzahlen ist das Bilden von versetzten Reihenbohrungen wie Zylinderblock-Kurbelbohrungen und Zylinderkopf-Nockenbohrungen einer der kritischsten Bearbeitungsvorgänge. Das liegt daran, dass Kurbelzapfen- und Nockenbohrungen große Länge-zu-Durchmesser-(L/D)-Verhältnisse haben, und daran, dass Toleranzen sehr eng gehalten werden müssen, um die Abnutzung zwischen einer Kurbelwelle und einem Motorblock oder einer Nockenwelle in einem Zylinderkopf zu minimieren. Gegenwärtig liegt die Zeit, die zur Herstellung einer versetzten Reihenbohrung dieses Typs erforderlich ist, bei ungefähr 35 Sekunden pro Motorblock oder Zylinderkopf. Dies macht den Reihenbohrvorgang zu einem der zeitraubendsten Vorgänge bei einem Verfahren zum serienmäßigen Bearbeiten und Herstellen. Deshalb wäre es für Automobilantriebsstrang-Hersteller sehr vorteilhaft, wenn sie diese Bearbeitungszeit verkürzen könnten.
  • Gegenwärtig wird speziell angefertigte Transferstraßen-Technologie verwendet, um Automobil-Antriebsstrang-Bauteilen wie Motoren und Getriebe in großen Stückzahlen herzustellen. Abhängig davon, in welchem Umfang Motoren und Getriebe hergestellt werden sollen, umfassen speziell angefertigte Transferstraßen typischerweise 60 bis 70 Bearbeitungsstationen für Zylinderköpfe und 140 bis 150 Stationen für Motorblöcke. Die Bearbeitungsstationen umfassen Werkzeugbestückungen, die speziell dafür hergestellt wurden, Teile nur für ein einzelnes Motor- oder Getriebemodell herzustellen. Das führt dazu, dass Modelländerungen eine aufwändige Werkzeug-Neubestückung an den Bearbeitungsstationen erfordern. Die große Investition, die erforderlich ist, um eine speziell angefertigte Transferstraße herzustellen oder neu mit Werkzeug zu bestücken, ist nur zu rechtfertigen, wenn der jährliche Produktionsumfang für ein bestimmtes Modell 300.000 Einheiten überschreitet und wenn das Modell zwischen 10 und 15 Jahre lang hergestellt wird.
  • Der stark wettbewerbsorientierte internationale Automobilmarkt leidet derzeit unter einer Überkapazität für die Automobilherstellung. Gleichzeitig verlangt diese kundenorientierte Umgebung, dass neue Produkte schneller und in größerer Vielzahl eingeführt werden. Außerdem haben staatliche Vorschriften zur Kraftstoffverbrauchsreduzierung und zu Emissionen zusätzliche Grenzen für den Entwurf und die Herstellung von Antriebsstrangbauteilen gesetzt. Die derzeitige speziell hergestellte Werkzeugbestückung, die bei der Produktion von Kraftfahrzeugmotoren verwendet wird, ist leider nicht in der Lage, die schnelle Einführung von neuen Produktentwürfen zu unterstützen.
  • Die Veränderungen auf dem internationalen Automobilmarkt schaffen einen dringenden Bedarf an neuen Antriebsstrang-Bearbeitungstechnologien, die eine Herstellungsflexibilität und -aktualisierbarkeit zu erschwinglichen Kosten bieten. Mit der Einführung von Maschinen mit computernumerischer Steuerung (CNC) bei Bearbeitungssystemen für Antriebsstränge hat sich das Niveau der Flexibilität bei der Motorherstellung in den letzten Jahren deutlich erhöht. Eine Ausnahme bei diesem Anstieg des Flexibilitätsniveaus ist das Bearbeiten von langen Bohrlöchern wie Nocken- und Kurbelzapfen. Die meisten Reihenbohrungsvorgänge werden immer noch ausgeführt, indem speziell angefertigte Herstellungsstationen verwendet werden. Der spezielle Charakter dieser Stationen hindert das Erzielen voller Flexibilität bei der Herstellung von Antriebsstrangbauteilen.
  • Das Reihenbohren von Nocken- und Kurbelzapfen wird in vorgebohrten Löchern oder Löchern in gegossenen, geschmiedeten oder stranggepressten Bauteilen durchgeführt.
  • Der Bohrvorgang umfasst die Verwendung eines Einstahl-Schneidwerkzeugs, d. h. einer Bohrstange mit einem einzelnen Schneideinsatz, oder eine Bohrstange mit einer Vielzahl von Schneideinsätzen, um Metall aus den bereits vorhandenen Löchern zu entfernen, um diese Löcher zu vergrößern oder feinzubearbeiten. Dies kann erreicht werden, indem entweder das Werkstück oder die Bohrstange gedreht wird. Dieser Vorgang kann horizontal, vertikal oder in einem Winkel zwischen der Horizontalen und der Vertikalen durchgeführt werden. Die europäische Patentanmeldung 92 118 454.5 (EP-A-0 552 425) der Litton Industrial Automation Systems, Inc. offenbart ein Verfahren, eine Werkzeugmaschine und eine Bohrstange zum Bearbeiten von Bohrlöchern in einer Reihe von konzentrischen Zapfen für eine Nockenwelle in einem Zylinderkopf oder -block eines Motors. Die Bohrstange umfasst einen einzelnen Schneideinsatz an einem Ende zum Bearbeiten aller Zapfen nacheinander und eine Vielzahl von in Umfangsrichtung beabstandeten und sich in Längsrichtung erstreckenden Tragunterlagen an dem Körper, die, wenn der Einsatz einen Zapfen bearbeitet, in den zuvor bearbeiteten Zapfen aufgenommen werden, um die Bohrstange radial zu begrenzen und zu stützen. Das andere Ende der Stange ist in einer Antriebsspindel der Werkzeugmaschine aufgenommen, die die Bohrstange dreht und abwechselnd schnell vorwärts bewegt und dann langsam in der gewünschten Geschwindigkeit durch jeden der Zapfen hindurchschiebt, um ihn zu bearbeiten, woraufhin die Bohrstange schnell zurückgezogen und aus dem Werkstück entfernt wird.
  • Die Genauigkeit und Präzision, die bei einem Reihenbohrvorgang erreichbar ist, hängt von dem Aufbau der Maschinenstruktur, der Spindelgeschwindigkeit, den Werkstückhalteeinrichtungen, dem Schneideinsatz und den Werkstückmaterialien, der Geometrie des Schneideinsatzes sowie der Bestimmung und Nutzung von optimalen Schneidgeschwindigkeiten und Vorschubgeschwindigkeiten ab. Ungenauigkeiten der Maschinenbewegung führen zu geometrischen Fehlern. Starke thermische Belastungen und deren Änderung führen zu Fehlern aufgrund von thermischen Spannungen.
  • Die Größe der zu bohrenden Löcher diktiert der Durchmesser der Werkzeugstange. Wenn die Tiefe des Bohrverfahrens konstant gehalten wird, ist es allgemein leichter, Bohrlöcher mit größerem Durchmesser zu bearbeiten, weil ein Werkzeug mit größerem Durchmesser starrer ist und bei niedrigeren Spindelgeschwindigkeiten arbeiten kann.
  • Die Länge der Bohrstange ist der kritischste Faktor. Wenn die Tiefe des zu bohrenden Lochs groß ist, führt dies zu starkem Werkzeugüberhang. Die Verfahrensstabilität verringert sich, wenn das Länge-zu-Durchmesser (L/D)-Verhältnis größer wird. Das liegt an den dabei entstehenden Vibrationen, starker Ablenkung und dem Verlust an Starre, die von großen L/D-Verhältnissen herrühren. Problematischerweise gibt es viele Anwendungen, die erfordern, dass Bohrstangen große L/D-Verhältnisse haben, während sie extreme Genauigkeit verlangen. In solchen Fällen kann die Bohrstange von Buchsen sowohl an der Werkzeugmaschinenspindel und an dem freien Ende gestützt werden. Die Bohrstange kann zusätzlich oder alternativ von Zwischenbuchsen gestützt werden, die längs der Länge der Stange beabstandet angeordnet sind. Verschiedene Bohrstangen- und Werkzeugverriegelungskonfigurationen beeinflussen die Stabilität, Ablenkung und Vibration, die während des Bohrvorgangs auftreten. Bei einem Eingriff versuchen die Tangentialkraft und die radiale Schneidkraft, das Werkzeug von dem Werkstück wegzuschieben. Dies führt zu einer Bohrstangenablenkung. Alle diese Faktoren müssen während des Bohrverfahrens unter Kontrolle gehalten werden, um sicherzustellen, dass das Verfahren stabil ist und die Genauigkeit hervorbringt, die für ein bestimmtes Produkt erforderlich ist.
  • Bei einer typischen speziell hergestellten Transferstraßen-Bohrstation ist die Spindel horizontal befestigt und kann sich nur in der horiontalen Richtung (Vorschubrichtung) bewegen. An der Spindel ist eine einzelne, speziell hergestellte Bohrstange befestigt, die so konfiguriert ist, dass sie eine versetzte Reihenbohrung durch die gesamte Länge des Motor- und Zylinderkopfgussteils bearbeitet. Aufgrund der Länge der Bohrung wird die Bohrstange üblicherweise wie oben dargelegt durch Zwischenträgerbuchsen an mehreren Punkten entlang ihrer Länge und/oder außen liegende Buchsen angrenzend an beide Enden der Bohrstange gestützt, um den effektiven Überhang zu verringern und eine hohe Bearbeitungsgenauigkeit zu sichern.
  • Um die Probleme anzugehen, die Reihenbohrungswerkzeuge mit großen L/D-Verhältnissen verursachen, ist ein Verfahren zum Minimieren der Überhanglänge der Bohrstange oder des Bohrwerkzeugs erfolgreich bei der Motorenherstellung in großen Stückzahlen angewandt worden. Gemäß diesem Verfahren ist die Spindel so konfiguriert, dass sie es einer Bohrstange ermöglicht, durch sie hindurchgeschoben zu werden.
  • Dies ermöglicht es, die Bohrstange in die Spindel zurückzuziehen, bevor sie in den Motorblock eindringt. Das führt dazu, dass die Spindel näher an dem Teil positioniert werden kann, und die ungestützte Länge der Stange wird so minimiert. Obgleich dieses Verfahren die Genauigkeit des Bearbeitungsverfahrens des langen Bohrlochs erhöht, hat es auch einen wesentlichen Nachteil insofern, weil die Spindel so hergestellt sein muss, dass sie nur eine Bohrstange von einer bestimmten Größe aufnimmt. Die Kosten im Zusammenhang mit dem Entwurf und der Herstellung jeder solcher Spindel und die spezielle Natur der Maschine machen dieses Verfahren sehr unpraktisch für Produktionsdurchläufe von niedrigem und mittlerem Volumen.
  • Andere Nachteile von speziell hergestellten Transferstraßenstationen sind ihre Kosten und die Auswechselzeit. Ein weiterer Nachteil ist, dass speziell hergestellte Werkzeubestückungen dieser Art nur für eine spezielle Bohrungsgröße verwendet werden können. Zusätzlich begrenzt die Notwendigkeit, eine Vielzahl von Haltebuchsen zu verwenden, die Flexibilität bei dem Bearbeitungsvorgang und schafft zusätzliche Wartungsprobleme.
  • Die Probleme im Zusammenhang mit speziellen Reihenbohrvorgängen können teilweise gemindert werden, indem ein kürzeres Werkzeug verwendet wird und entweder das Werkstück oder das Werkzeug an einem Schalttisch befestigt wird. Der Schalttisch ermöglicht es, dass das kürzere Werkzeug eine versetzte Reihenbohrung bildet, indem es abwechselnd von beiden Seiten des Werkstücks in das Werkstück eindringt. Dieser Ansatz verringert die Länge der Werkzeuge um 50%, führt aber zu neuen Ungenauigkeiten, die teilweise mit der Schwierigkeit zusammenhängen, das Werkzeug in genau gegenüberliegenden axialen Positionen auszurichten und zu halten, während die Bohrung gebildet wird. Ein anderer Ansatz besteht darin, die Zahl der Arbeitsspindeln zu verdoppeln, die mit Werkzeugen ausgestattet sind, und die Spindeln und Werkzeuge so zu positionieren, dass die Werkzeuge für eine versetzte Reihe in einem Werkstück gleichzeitig bohren, indem sie gleichzeitig von gegenüberliegenden Seiten in das Werkstück eindringen. Dies ist jedoch eine sehr kostspielige Lösung.
  • Bei anderen Bearbeitungsvorgängen als der Reihenbohrung wurde Flexibilität eingeführt, indem automatische Werkzeugwechsler und Maschinen, die eine relative Bewegung zwischen Spindel und Werkstück in zwei oder mehr Achsen einführen, verwen det wurden. Z. B. offenbaren die US-Patente 5,321,874 und 5,368,539 von Mills et al. (die Mills-Patente) Bearbeitungssysteme, die Bohrstationen oder Bearbeitungs"zellen" aufweisen. Jede Bohrzelle umfasst eine Spindel, die für eine Bewegung in drei Dimensionen auf einer X-, Y- und Z-Achse befestigt ist. Die in diesen Patenten offenbarten Bearbeitungssysteme umfassen auch automatische Werkzeugwechsler.
  • Ein Ansatz zur Vergrößerung der Herstellungsflexibilität bei Reihenbohrvorgängen ist in der japanischen Veröffentlichung JP 6318505 A offenbart, die am 1. August 1988 veröffentlicht wurde. Diese Veröffentlichung offenbart eine Reihenbohrvorrichtung, die eine numerische Steuerungs-(NC)-Maschine umfasst, die so konfiguriert ist, dass sie automatisch eine Spindel in eine Position bewegt, in der sie selektiv an einer von einer Vielzahl von Bohrstangen von einem Bohrstangenträger angreift. Die NC-Maschine stellt dann die relativen Positionen der Spindel, vier Zwischenträgerbuchsen und eines Werkstücks ein, um eine versetzte Reihenbohrung in dem Werkstück zu bilden. Während die offenbarte Vorrichtung einige Flexibilität bei der Reihenbohrung ermöglicht, löst sie nicht die Probleme der eingeschränkten Flexibilität oder der Wartung im Zusammenhang mit der Verwendung einer Vielzahl von Buchsen.
  • Ein weiterer Ansatz zur Erhöhung der Herstellungsflexibilität bei Reihenbohrungen ist in der US-Patentanmeldung 08/837,650 offenbart (Anmeldung '650), die auf denselben Anmelder übertragen wurde wie die vorliegende Anmeldung und auf die hier verwiesen wird. Gemäß der Anmeldung '650 wird ein Werkstück wie ein Motorblock auf einer Palette angeordnet und verriegelt und dann zu einer Bohrstation transportiert, wo die Palette angeordnet und auf einer Pendelvorrichtung verriegelt wird. Die Pendelvorrichtung bewegt sich nur entlang einem geraden horizontalen Weg, um den Motorblock zu einer Arbeitsstation zu bewegen, den Motorblock während eines Bearbeitungsvorgangs anzuordnen und anschließend den Block aus der Arbeitsstation zu transportieren. Eine erste und eine zweite Spindel sind auf entsprechenden, am Boden befestigten Dreiachsen-Antriebssystemen an gegenüberliegenden Seiten der Pendelvorrichtung gehalten. Werkzeugwechsler wählen Bohrstangen aus einem Bohrstangenmagazin und spannen die gewählten Bohrstangen in die entsprechenden Spindeln. Eine computernumerische Steuerung (CNC) positioniert die Spindeln und den Block und steuert andere Bearbeitungsparameter für verschiedene Motorblöcke, wodurch bewirkt wird, dass die Spindeln ihre entsprechenden Bohrstangen exzentrisch in die Kurbelwellen- und Nockenwellenbohrungen einführen, und anschließend die Stangen für ein zentriertes und rückwärtiges Bohren bewegt werden. Die Vorrichtung benötigt jedoch beträchtlichen Bodenraum, weil die Bohrstangenmagazine und die Dreiachsen-Antriebssysteme seitlich voneinander getrennt werden. Außerdem ist die Vorrichtung nicht in der Lage, lange Bohrlöcher exakt zu bearbeiten, ohne dass die außen liegenden Enden der Bohrstangen in die außen liegenden Leitbuchsen eingeführt werden. Die Notwendigkeit von außen liegenden Buchsen erfordert zusätzlichen Bodenraum und schränkt die Flexibilität ein, weil für jede verwendete Bohrstange eine außen liegende Leitbuchse angrenzend an die Pendeleinrichtung in einer Position, die von der Spindel aus gegenüber dem Werkstück liegt, vorpositioniert werden muss. Außerdem muss für jede verwendete Bohrstange eine innen liegende Leit-/Haltebuchse angrenzend an die Pendeleinrichtung vorpositioniert werden.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Gemäß der Erfindung wird eine Reihenbohrvorrichtung zur Verfügung gestellt, die eine Spindel und ein Achsenantriebssystem umfasst, das an einem Stützrahmen aufgehängt und so konfiguriert ist, dass es die Spindel in drei Dimensionen bezüglich des Stützrahmens bewegt. Indem die Spindel und das Antriebssystem an dem Stützrahmen aufgehängt sind, wird wesentlich weniger Bodenraum benötigt, um die Vorrichtung unterzubringen. Der Achsenantrieb und eine Steuerung sind so konfiguriert, dass sie die Spindel zwischen Positionen, die axial mit Bohrstangen-Bereitschaftspositionen angrenzend an ein Werkzeuggestell fluchten, und vorher bestimmten Bohrpositionen, die axial mit versetzten Reihenbohrungen fluchten, die in Werkstücken bearbeitet werden sollen, die angrenzend an den Stützrahmen gehalten werden, bewegen. Dies ermöglicht es der Vorrichtung, Bohrstangen auszuwechseln, ohne den Werkzeugträger zu bewegen, und versetzte Reihenbohrungen in Werkstücken zu bearbeiten, die während des Bearbeitens an ihrem Platz gehalten werden. Die Spindel ist so konfiguriert, dass sie an einer Bohrstange an einer drehenden Spindelachse lösbar angreift und diese dreht. Die Bohrstange ist so konfiguriert, dass sie versetzte lange Bohrungen in Werkstücken bearbeitet, die angrenzend an den Stützrahmen gehalten werden. Der Werkzeugträger wird angrenzend an die Spindel gehalten und ist so konfiguriert, dass er Bohrstangen in entsprechenden Bereitschaftspositionen für ein selektives Angreifen durch die Spindel hält und Bohrstangen aufnimmt, die von der Spindel abgelegt werden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Spindel für eine begrenzte Winkelbewegung um eine horizontale Senkachse gehalten. Die Senkachse ist senkrecht zu der Z-Achse angeordnet, um eine Werkzeugsenkung auszugleichen. Ein Anti-Senkantrieb verbindet die Spindel mit dem Stützrahmen und ist so konfiguriert, dass er die Spindel um die Senkachse dreht. Eine Anti-Senksteuerung ist mit dem Anti-Senkantrieb verbunden und ist so konfiguriert, dass sie die Spindel um die Senkachse kippt, um einen Betrag, der nötig ist, um die Werkzeugsenkung auszugleichen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Werkzeughalterung entlang der Spindelachse angeordnet und wird auf dem Stützrahmen für eine zweidimensionale translative Bewegung mit der Spindel bezüglich des Stützrahmens gehalten. Die Spindel ist entlang der Spindelachse bezüglich der Werkzeughalterung axial bewegbar. Die Werkzeughalterung ist so konfiguriert, dass sie eine drehende Bohrstange stützt, wenn die Stange axial durch die Werkzeughalterung vorrückt, um eine lange versetzte Reihenbohrung in einem Werkstück zu bearbeiten, das von der Spindel aus axial gegenüber der Werkzeughalterung angeordnet ist, ohne dass zusätzliche Werkzeughalterungen erforderlich sind, um die Länge der Bohrstange während des Bohrens zu stützen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Verfügung gestellt, um eine lange versetzte Reihenbohrung zu bohren, wobei die Reihenbohrvorrichtung verwendet wird, und indem zuerst ein Werkstück vorgesehen ist, das eine erste lange versetzte Reihenbohrung in einer Position angrenzend an den Stützrahmen aufweist, wobei das Werkstück an einer Seite der Werkzeughalterung axial gegenüber der Spindel angeordnet ist. Eine erste Bohrstange ist an dem Werkzeugträger vorgesehen, wobei die erste Bohrstange so konfiguriert ist, dass sie die erste lange versetzte Reihenbohrung in dem Werkstück bohrt. Die erste Bohrstange wird anschließend von dem Werkzeugträger zurückgenommen, indem die Spindel und die Werkzeughalterung translativ bezüglich des Stützrahmens bewegt werden und anschließend die Spindel betätigt wird, so dass sie an der ersten Bohrstange angreift und diese greift. Dann wird der Achsenantrieb betätigt, um die Spindel, die erste Bohrstange und die Werkzeughalterung translativ bezüglich des Stützrahmens in eine Position zu bewegen, wo die Spindelachse koaxial mit der ersten langen versetzten Reihenbohrung des Werkstücks fluchtet. Die erste Bohrstange wird dann in eine Position bewegt, die von der Werkzeughalterung gestützt wird, indem der Achsenantrieb betätigt wird, um die Spindel entlang der Spindelachse bezüglich der Werkzeughalterung vorzurücken. Die erste lange versetzte Reihenbohrung wird dann in dem Werkstück gebohrt, indem die erste Bohrstange an der Spindelachse weiter gedreht wird, durch die Werkzeughalterung und in die erste lange versetzte Reihenbohrung des Werkstücks.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine lange versetzte Reihenbohrung gebohrt, während die Spindel um eine horizontale Senkachse senkrecht zu der Z-Achse gekippt wird, um eine Bohrstangensenkung auszugleichen. Die Spindel wird gekippt, indem die beiden unabhängig voneinander steuerbaren beabstandeten Antriebsglieder des Y-Achsenantriebs differenzial gesteuert werden, um eine zunehmende Bohrstangensenkung auszugleichen, wenn die Bohrstange während des Bohrens weiter von der Werkzeughalterung vorsteht.
  • Aufgaben, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung bestehen darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Reihenbohren von Nocken- und Kurbelzapfen zur Verfügung zu stellen, die eine hohe Produktqualität bieten, und die ausreichend beweglich sind, um wesentlich kürzere Einführungszeiten zum Einführen neuer Produkte zu ermöglichen, die sich an starke Fluktuationen der Nachfrage während der Lebensdauer eines Produkts anpassen können, kostengünstig genug sind, damit es sich kostenmäßig lohnt, Produkte herzustellen, die Produktionsläufe von nur etwa 50.000 Einheiten pro Jahr erfordern, flexibel und kostengünstig aktualisierbar sind, an eine Vielzahl von verschiedenen Produkten angepasst werden können, eine hohe Produktqualität ermöglichen, in der Lage sind, neu entstehende Technologien zu adaptieren und aufzunehmen, eine relativ kleine Bodenfläche beanspruchen und dadurch die Herstellungskosten verringern.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung sind aus der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform(en) und des bes ten Modus sowie den beigefügten Patentansprüchen und den begleitenden Zeichnungen ersichtlich, in denen:
  • 1 eine teilweise abgeschnittene perspektivische Ansicht einer Reihenbohrvorrichtung ist, die eine Ausführungsform dieser Erfindung darstellt;
  • 2 eine Vorderansicht einer Haltebuchse ist, die an einer Bohrstange der Reihenbohrvorrichtung von 1 angeordnet ist, wobei die Bohrstange im Querschnitt gezeigt ist;
  • 3 eine teilweise abgeschnittene Seitenansicht der Buchse von 2 ist;
  • 4 eine teilweise abgeschnittene teilweise Querschnitts-Seitenansicht des Bohrstangen-, des Haltebuchsen- und des Werkzeughalterungsabschnitts der Reihenbohrvorrichtung von 1 ist, wobei die Haltebuchse im Eingriff mit der Werkzeughalterung steht und sich zwischen der Innenposition und der Außenposition der Bohrstange befindet;
  • 5 eine teilweise abgeschnittene teilweise Querschnitts-Seitenansicht des Bohrstangen-, des Haltebuchsen- und des Werkzeughalterungsabschnitts von 4 ist, wobei die Haltebuchse im Eingriff mit der Werkzeughalterung steht und sich an einer Außenposition der Bohrstange befindet;
  • 6 eine teilweise abgeschnittene teilweise Querschnitts-Seitenansicht des Bohrstangen-, des Haltebuchsen- und des Werkzeughalterungsabschnitts von 4 und 5 ist, wobei die Haltebuchse nicht in Eingriff mit der Werkzeughalterung steht und sich an einer Außenposition an der Bohrstange befindet;
  • 7 eine vergrößerte teilweise Querschnittsansicht der Haltebuchse von 6 ist;
  • 8 eine Vorderansicht einer Stützrahmenbasis für einen Werkzeugträger und eine Spindel der Reihenbohrvorrichtung von 1 ist;
  • 9 eine Draufsicht auf den Werkzeugträger, die Stützrahmenbasis und die Spindel von 8 ist;
  • 10 eine Seitenansicht der Stützrahmenbasis für die Werkzeughalterung, der Stützrahmenbasis und der Spindel von 8 ist;
  • 11 eine schematische perspektivische Ansicht der Reihenbohrvorrichtung von 1 ist, wobei der Werkzeugträger zwecks größerer Klarheit entfernt ist; und
  • 12 eine schematische perspektivische Querschnittsansicht der Reihenbohrvorrichtung von 11 ist.
  • Ausführliche Beschreibung
  • 1 stellt eine Reihenbohrvorrichtung 20 dar, die eine Ausführungsform dieser Erfindung ist, mit einer motorisierten Hochpräzisionsspindel (typischerweise 7,5 hp, maximale Drehzahl 6.000 U/min), die in 1, 8 und 9 insgesamt mit 22 bezeichnet ist. (Bei anderen Ausführungsformen kann die Reihenbohrvorrichtung 20 geeignete Spindeln aufweisen, die eine andere Leistung als 7,5 hp und andere maximale Drehzahlen als 6.000 U/min haben.) Die Spindel 22 wird auf einem Stützrahmen gehalten, der in 1 und 812 insgesamt mit 24 bezeichnet ist, für eine translative Bewegung in drei Dimensionen bezüglich des Stützrahmens 24, einschließlich der Bewegung in einer horizontalen Vorschubrichtung parallel zu einer insgesamt horizontalen Spindeldrehachse oder „Z"-Achse, die in 16, 8 und 9 mit 26 bezeichnet ist. Die Spindel 22 umfasst einen Standard-Verjüngungsmechanismus, der in 1, 4, 8 und 9 mit 28 bezeichnet ist, der dafür konfiguriert ist, an Werkzeugen oder Bohrstangen 30, 32 lösbar anzugreifen und diese um die Z-Drehachse 26 zu drehen. Jede Bohrstange, die in 1, 2, 46 und 812 insgesamt mit 30 und in 9 mit 32 bezeichnet ist, ist dafür konfiguriert, vorgebohrte, gegossene, geschmiedete oder stranggepresste versetzte lange Bohrungen in Werkstücken wie Motor- oder Zylinderkopf-Gussteilen zu bearbeiten, die angrenzend an den Stützrahmen 24 angeordnet sind und gehalten werden. Eine Achsenantrieb, der in 1, 8 und 9 insgesamt mit 34 bezeichnet ist, verbindet die Spindel 22 mit dem Stützrahmen 24 und ist dafür konfiguriert, die Spindel 22 translativ bezüglich des Stützrahmens 24 zu bewegen. Ein Werkzeugträger, der in 810 insgesamt mit 33 bezeichnet ist, wird angrenzend an die Spindel 22 auf dem Stützrahmen 24 unter dem Achsenantrieb 34 gehalten. Wie am besten aus 9 zu ersehen ist, ist der Werkzeugträger 33 dafür konfiguriert, wenigstens zwei Bohrstangen 30, 32 in entsprechenden Bereitschaftspositionen für ein selektives Eingreifen und Entfernen durch die Spindel 22 zu halten und die Bohrstangen 30, 32 aufzunehmen, wenn sie von der Spindel 22 nach dem Bohren abgelegt werden. Eine Steuerung, die schematisch in 1 dargestellt und mit 36 bezeichnet ist, umfasst eine computernumerisch gesteuerte (CNC-) Maschine, die mit der Spindel 22 und dem Achsenantrieb 34 verbunden ist und so programmiert ist, dass sie die Spindeldrehung betätigt und den Achsenantrieb 34 betreibt, um die Spindel 22 bezüglich des Stützrahmens 24 zu bewegen. Der Achsenantrieb 34 und die Steuerung 36 sind dafür konfiguriert, die Spindel 22 zwischen Positionen, die axial mit den entsprechenden Bohrstangen-Bereitschaftspositionen fluchten, und vorher bestimmten Bohrpositionen, die axial mit den versetzten Reihenbohrungen fluchten, die in Werkstücken bearbeitet werden sollen, die angrenzend an den Stützrahmen 24 gehalten werden, zu bewegen. Dies ermöglicht es der Vorrichtung 20, Bohrstangen 30, 32 auszutauschen, ohne den Werkzeugträger 33 zu bewegen und versetzte Reihenbohrungen in Werkstücken zu bearbeiten, die während der Bearbeitung stationär gehalten werden.
  • Wie in 1 gezeigt, wird der Werkzeugträger 33 unter dem Achsenantrieb 34 in unmittelbarer Nähe zu der Spindel 22 gehalten. Der Werkzeugträger 33 ist bewegbar auf einem Paar linearer Schienen 38 befestigt, die an einem Basisabschnitt 40 des Stützrahmens 24 befestigt sind. Der Werkzeugträger 33 ist während der Bohr- und Werkzeugwechselvorgänge auf den Schienen 38 in seiner Position verriegelt, kann aber entriegelt und entlang den Schienen 38 in eine Position bewegt werden, wo Maschinenbediener leichteren Zugang zu dem Träger 33 haben, um etwa Werkzeuge zu ersetzen und/oder zu warten.
  • Wie in 1 gezeigt, wird die Spindel 22 auf einem Wagen 42 und einem Sattel 44 gehalten, die ihrerseits durch zwei Kugelumlaufspindelantriebe 46, 48 der Y-Achse von dem Stützrahmen 24 hängend angebracht sind. Dies ermöglicht es, dass ein Werkzeugträger 33 oder ein Werkzeugwechsler unter der Spindel 22, dem Wagen 42 und dem Sattel 44 befestigt wird. Der Wagen 42 oder „Y"-Rahmen ist durch die zwei Kugelumlaufspindeln 50, 52 der Y-Achse von dem Stützrahmen 24 hängend angebracht, für eine lineare Bewegung bezüglich des Stützrahmens 24 in insgesamt vertikaler Richtung entlang einer insgesamt vertikalen Y-Achse. Der Wagen 42 umfasst eine großes, U-förmiges Metallgussstück und ist durch acht Schienenwagen 56, die so konfiguriert sind dass sie vertikal entlang vertikal ausgerichteten Führungsschienen 58 gleiten, verschiebbar mit Endwänden 54 des Stützrahmens verbunden. Der Wagen 42 ist in Bereichen mit geringer Spannungskonzentration wabenförmig, um die Masse zu verringern und die Steifigkeit des Wagens 42 zu erhöhen. Zwei lineare Impulsscheiben 60 sind mit der Steuerung 36 verbunden, um elektrische Signale an die Steuerung 36 zu liefern, die die Position des Wagens 42 bezüglich des Stützrahmens 24 darstellen. Die Steuerung 36 ist so programmiert, dass sie diese Informationen nutzt, um die Positionsgenauigkeit des Wagens 42 zu steuern. Die linearen Impulsscheiben 60 sind an jeder der Endwände 54 angrenzend an die linearen Schienen angebracht. Zwei Dreh-Impulsscheiben 62 sind an den entsprechenden Servomotoren der Kugelumlaufspindel der Y-Achse angebracht und sind mit der Steuerung 36 verbunden. Signale von den Dreh-Impulsscheiben 62 geben Informationen über die Drehposition an die Steuerung 36.
  • Der Sattel 44 oder „Z"-Rahmen ist ein langer, schmaler Rahmen, der unter dem Wagen 42 für eine lineare Bewegung bezüglich des Wagens 42 in insgesamt horizontaler Richtung bezüglich des Wagens 42 entlang einer insgesamt horizontalen X-Achse, die insgesamt senkrecht zu der Z-Drehachse 26 und zu der Y-Achse ist, gehalten wird. Schienenwagen 64 sind auf einer oberen Fläche des Sattels 44 befestigt und greifen verschiebbar an drei horizontal ausgerichteten linearen Wagen-Führungsschienen 66 an, die an einer Unterseite des Wagens 42 befestigt sind. Zwei lineare Sattel-Führungsschienen 68 sind in Längsrichtung entlang einer Unterseite des Sattels 44 angebracht.
  • Wie am besten in 1, 11 und 12 gezeigt ist, wird die Spindel 22 mit umgekehrter Ausrichtung an einer flachen Metall-Spindelunterplatte oder einem flachen Metall-Spindelläufer gehalten, der in 1 und 12 mit 70 bezeichnet ist. Der Spindelläufer 70 wird unter dem Sattel 44 für eine lineare Bewegung bezüglich des Sattels 44 in einer dritten, insgesamt horizontalen „Z"- oder Vorschubrichtung entlang der Z-Achse 26 gehalten. Vier Gleitschienenwagen 72 sind an dem Spindelläufer 70 befestigt, wobei zwei der Gleitschienenwagen 72 verschiebbar an jeder der linearen Sattel-Führungsschienen 66 angreifen.
  • Der Achsenantrieb 34 umfasst einen Y-Achsenantrieb 49, der operativ zwischen dem Stützrahmen 24 und dem Wagen 42 verbunden ist. Der Y-Achsenantrieb 49 umfasst die beiden Kugelumlaufspindelantriebe 46, 48 der Y-Achse, die den Wagen 42 vertikal bezüglich des Stützrahmens 24 entlang der Y-Achse bewegen.
  • Ein X-Achsenantrieb 74 umfasst einen X-Achsen-Kugelumlaufspindelantrieb 76, der operativ zwischen dem Wagen 42 und dem Sattel 44 verbunden ist. Der X-Achsen-Kugelumlaufspindelantrieb 76 bewegt den Sattel 44 horizontal und senkrecht zu der Z-Achse 26. Der X-Achsen-Kugelumlaufspindelantrieb 76 ist so in dem Wagen 42 angebracht, dass er mit Spannung beaufschlagt ist, d. h. er wird gestreckt, um die Auswirkungen von Wärmeausdehnung und -schrumpfung zu minimieren. Eine lineare Impulsscheibe (nicht gezeigt) wird vor einer vordersten der drei linearen Schienen 66 angebracht, die am nächsten an einer Position 78 ist, wo ein Werkstück angeordnet ist, um von der Vorrichtung 20 bearbeitet zu werden. Die lineare Impulsscheibe liefert ein translatives Positionssignal für den Sattel 44 an die Steuerung 36. Zusätzlich ist eine Dreh-Impulsscheibe 80 an dem X-Achsenantrieb-Servomotor angebracht und liefert Informationen über die Drehposition an dem Servomotor an die Steuerung 36.
  • Ein Z-Achsenantrieb, der in 1 und 12 inggesamt mit 81 bezeichnet ist, umfasst einen einzelnen elektrischen Z-Achsen-Kugelumlaufspindelantrieb 82, der unter dem Sattel 44 gehalten wird und operativ zwischen dem Sattel 44 und der Spindel 22 verbunden ist, um die Spindel 22 reziprok entlang der Z-Achse zu bewegen. Eine Dreh-Impulsscheibe an dem Z-Achsenantrieb 81 liefert ausreichende Positionsinformationen an die Steuerung 36, so dass die Steuerung 36 die Position der Spindel 22 entlang der Z-Achse steuert. Eine lineare Impulsscheibe kann ebenfalls vorgesehen sein, ist aber nicht notwendig, da die Bohrtiefe bei Vorgängen mit durchgehenden Löchern nicht kritisch ist. Jeder Kugelumlaufspindelantrieb 46, 48, 76, 82 ist von einer Art, die in der Technik bekannt sind, und umfasst ein Standard-Getriebe-/Kugelumlaufspindel-/Servo- oder Schrittmotorsystem.
  • Um eine angemessene Stütze für die relativ langen Bohrstangen 30, 32 vorzusehen, die verwendet werden, um lange versetzte Reihenbohrungen zu bohren, umfasst die Vorrichtung 20 eine Werkzeughalterung, die in 1 und 46 insgesamt mit 84 bezeichnet ist. Die Werkzeughalterung 84 ist so konfiguriert und positioniert, dass sie eine Bohrstange in den ersten Zapfen einer versetzten Reihenbohrung führt, und ist an einem vorderen Ende des Sattels 44 befestigt und umfasst einen sich nach unten erstreckenden Abschnitt 86 des Rahmens. Die Werkzeughalterung 84 umfasst eine Buchsenhalterung 85, die eine mit einem Flansch versehene Buchse 87 aufweist, die konzentrisch in ein insgesamt zylindrisches Loch 88 passt, das in dem sich nach unten er erstreckenden Rahmenabschnitt 86 ausgebildet ist. Die Werkzeughalterung-Buchsenhalterung 85 ist axial von der Spindel 22 beabstandet und fluchtet koaxial mit der Z-Achse 26. Die Werkzeughalterung 84 wird auf dem Stützrahmen 24 für eine zweidimensionale translative Bewegung entlang der X- und der Y-Achse mit der Spindel 22 bezüglich des Stützrahmens 24 gehalten. Die Spindel 22 ist axial entlang der Z-Achse 26 bezüglich der Werkzeughalterung 84 bewegbar. Die Werkzeughalterung 84 ist so konfiguriert, dass sie eine drehende Bohrstange 30, 32 stützt, wenn die Stange axial durch die Werkzeughalterung 84 vorwärts bewegt wird, um eine lange versetzte Reihenbohrung in einem Werkstück zu bearbeiten, das axial gegenüber der Werkzeughalterung 84 von der Spindel 22 angeordnet ist, ohne dass zusätzliche Werkzeughalterungen erforderlich sind, um die Länge der Bohrstange 30, 32 während des Bohrens zu stützen. Wie weiter unten im Einzelnen beschrieben wird, ist die Buchsenhalterung 85 der Werkzeughalterung 84 so konfiguriert, dass sie drehende Bohrstangen 30, 32 mit unterschiedlichen Durchmessern stützt, indem sie lösbar an einer Haltebuchse angreift, die in 112 insgesamt mit 90 und in 9 und 10 mit 92 bezeichnet ist. Eine Buchse 90, 92 wird an jeder Bohrstange 30, 32 gehalten. Die Buchsen 90, 92 können unterschiedliche Innendurchmesser haben, um Bohrstangen 30, 32 mit unterschiedlichen Durchmessern aufzunehmen, haben aber Außendurchmesser und -formen, die einem Innendurchmesser und einer Innenform der mit einem Flansch versehenen Buchse 87 der Buchsenhalterung 85 entsprechen.
  • Wie in 9 und 10 gezeigt, können gleichzeitig zwei oder mehr Bohrstangen 30, 32 in entsprechenden Bereitschaftspositionen an dem Werkzeugträger 33 gehalten werden. Während der in der Zeichnung dargestellte Träger 33 so konfiguriert ist, dass er zwei Bohrstangen 30, 32 hält, können andere Ausführungsformen Werkzeugträger umfassen, die so konfiguriert sind, dass sie mehr als zwei Bohrstangen halten. Jede Bohrstange 30, 32 hat ein innen liegendes Ende 94, das so konfiguriert ist, dass der Spindel-Verjüngungsmechanismus 28 auf herkömmliche Weise daran angreift. Jede Bohrstange 30, 32 kann ein Einzelstahl-Schneidwerkzeug mit einem einzelnen Schneideinsatz 100 oder ein Schneidwerkzeug mit vielen Schneiden sein, dass eine Vielzahl von Schneideinsätzen aufweist, wobei ein oder mehrere Schneideinsätze 100 an einem außen liegenden Ende 98 jeder Bohrstange 30, 32 gehalten werden. Die Schneideinsätze 100 sind so konfiguriert, dass sie ein vorgeformtes Loch vergrößern oder feinbearbeiten, indem sie Metall aus dem Loch entfernen, wenn die Bohrstange auf der Z-Achse 26 gedreht wird.
  • Die Bohrstangen 30, 32 können so konfiguriert sein, dass sie eine unerwünschte Verschiebung der Bohrstange ausgleichen. Z. B. kann eine oder mehrere der Bohrstangen 30, 32 jeweils einen Sensor, der so konfiguriert ist, dass er eine Verschiebung des Werkzeugeinsatzes bezüglich des Werkzeugs erfasst, und eine Betätigungseinrichtung aufweisen, die so konfiguriert ist, dass sie die Werkzeugeinsatzposition bezüglich der Bohrstange einstellt. Eine geeignete Spindel- und Bohrstangenanordnung, die dafür eingerichtet ist, eine geeignete ausgleichende Bohrstange dieser Art zu umfassen, ist in der US-Patentanmeldung 09/130,783 offenbart, auf sie wird hier verwiesen. Eine der Haltebuchsen 90, 92 wird koaxial an jeder Bohrstange 30, 32 gehalten. Jede Buchse 90, 92 hat einen Innendurchmesser, der in 2 und 6 mit 102 bezeichnet ist und eine Größe hat, die es ihm ermöglicht, an einem Außendurchmesser 104 der Bohrstange 30, 32, an der die Buchse 90, 92 gehalten wird, verschiebbar anzugreifen. Jede Buchse 90, 92 ist an ihrer entsprechenden Bohrstange 30, 32 so angebracht, dass sie axial entlang der Länge ihrer entsprechenden Bohrstange zwischen innen und außen liegenden Positionen angrenzend an die entsprechenden innen und außen liegenden Enden 94, 98 der Bohrstange gleiten kann. Jede Buchse 90, 92 hat eine insgesamt zylindrische und sich leicht verjüngende kegelstumpfförmige äußere Oberfläche 106, deren Größe so ist, dass sie an einer komplementären, insgesamt zylindrischen und sich leicht verjüngenden kegelstumpfförmigen inneren Oberfläche 110 der Buchsenhalterung 85 angreifen kann.
  • Jede Buchse 90, 92 ist eine „rotierende" Buchse, d. h. jede umfasst einen äußeren Laufring 112 und einen inneren Laufring 114, wie am besten in 46 zu sehen ist. Der äußere Laufring 112 jeder Buchse umfasst die sich leicht verjüngende kegelstumpfförmige äußere Oberfläche 106, die so konfiguriert ist, dass sie an der komplementären inneren kegelstumpfförmigen Oberfläche 110 der Buchsenhalterung 85 lösbar angreift. Der äußere Ring 112 jeder Buchse ist auch gegen drehende und axiale Bewegung bezüglich der Buchsenhalterung 85 gesichert, wenn er mit der Buchsenhalterung 85 eingreift. Der äußere Ring 112 jeder Buchse ist jedoch axial aus der Buchsenhalterung 85 entfernbar, wenn er von der Buchsenhalterung 85 gelöst wird.
  • Der innere Ring 114 jeder Buchse 90, 92 wird konzentrisch in dem äußeren Ring 112 gegen axiale und radiale Bewegung bezüglich des äußeren Rings 112 gehalten. Rollenlager 116 sind zwischen dem inneren und äußeren Ring 114, 112 angeordnet und halten den inneren Ring 114 für eine Drehbewegung in dem äußeren Ring 112 und um die Z-Achse 26. Der innere Ring 114 kann jedoch gegen eine relative Drehung über einen Sperrstift, der in 7 am besten zu sehen und mit 118 bezeichnet ist, lösbar mit dem äußeren Ring 112 eingreifen. Der Sperrstift 118 ist in dem äußeren Ring 112 angebracht und kann mit einer Sperrvorrichtung eingreifen, die in dem inneren Ring 114 angeordnet ist. Mit anderen Worten, der innere Ring 114 ist gegen eine Drehbewegung bezüglich des äußeren Rings 112 gesichert, wenn der Sperrstift 118 eingreift, und der innere Ring 114 kann frei in dem äußeren Ring 112 drehen, wenn der Sperrstift 118 nicht eingreift. Wenn der Sperrstift 118 nicht eingreift, kann die Bohrstange 30, 32, die mit dem Innendurchmesser 102 des inneren Rings 114 eingreift, frei mit dem inneren Ring 114 drehen, da die Bohrstange während des Bohrens axial durch den inneren Ring 114 vorwärts bewegt wird. Der Sperrstift 118 ist in 2, 3, 6 und 7 eingreifend und in 4 und 5 nicht eingreifend gezeigt.
  • Der Sperrstift 118 in jeder Buchse 90, 92 ist so konfiguriert, dass er den Eingriff automatisch löst, wenn die Buchse axial in die Buchsenhalterung 85 eingesetzt wird. Ein T-förmiger Kopf 120 jedes Sperrstifts 118 steht radial nach unten von der kegelstumpfförmigen äußeren Oberfläche 106 der Buchse 90, 92 vor, in der er gehalten wird, in einer Position, in der er an einer mit Schlitzen versehenen Bahn 122 in der kegelstumpfförmigen inneren Oberfläche 110 der Buchsenhalterung 85 angreift, wie in 4 und 5 gezeigt. Die Bahn 122 ist so geformt, dass sie den T-förmigen Kopf 120 eines Sperrstifts 118 aufnimmt, wenn eine Buchse 90, 92 axial in die Buchsenhalterung 85 eingesetzt wird. Die mit Schlitzen versehene Bahn 122 ist auch so geformt, dass sie den Kopf 120 eines Sperrstifts 118 aufnimmt und den Stift 118 gegen die nach oben gerichtete Vorspannung einer Spiralfeder 124 nach unten zieht und den Eingriff mit dem inneren Ring 114 der Buchse löst, wenn der Z-Achsenantrieb 81 die Buchse 90, 92 in eine vollständige Eingriffsposition mit der Buchsenhalterung 85 drückt. Der Werkzeugträger 33 umfasst Sperrstiftaufnahmen 128, 130, die so positioniert und geformt sind, dass sie die Köpfe 120 der Sperrstifte 118 aufnehmen, wenn eine Bohrstange 30, 32 und eine Buchse 90, 92 auf dem Träger abgelegt sind. Die Sperrstiftaufnahmen 128, 130 sind in 9 verdeckt gezeigt.
  • Wie am besten in 2, 4, 5 und 6 zu sehen ist, umfasst der innere Ring 114 jeder Buchse 90, 92 einen federbelasteten Verriegelungsstift 132, der mit einer Verriegelungsöffnung 134 in der Bohrstange 30, 32 eingreifen kann, wenn die Buchse 90, 92 in der innen liegenden Position an der Bohrstange ist, wie in 5, 6 und 810 gezeigt. Die Verriegelungsstifte 132 sind so konfiguriert, dass sie ihre entsprechenden Buchsen 90, 92 gegen axiale Bewegung bezüglich der Bohrstange 30, 32 verriegeln, wenn sie mit der Verriegelungsstiftöffnung 134 eingreifen. Der Eingriff zwischen einem inneren Buchsenring 114 und einer Bohrstange kann durch einen vorher bestimmten Betrag axialer Kraft, die durch den Z-Achsenantrieb 81 aufgebracht wird, außer Kraft gestezt werden, um die Spindel 22 und die Bohrstange zurückzuziehen. Die Aufbringung von axialer Rückzugskraft auf eine Bohrstange 30, 32 führt dazu, dass ein Rand der Verriegelungsstiftöffnung 134 an einer geneigten Oberfläche 136 des Verriegelungsstifts 132 angreift, wodurch der Verriegelungsstift 132 nach unten gegen die nach oben gerichtete Vorspannung einer Feder 138, die in dem inneren Ring 114 angeordnet ist, getrieben wird. Sechs sich axial erstreckende längsgerichtete Karbid-Leitauflagen, die in 2 und 46 mit 140 bezeichnet sind, sind radial um eine äußere Umfangsfläche jeder Stange beabstandet angeordnet, um die Bohrstangen 30, 32 an bereits gebohrten Abschnitten oder Zapfen einer versetzten Reihenbohrung, die gebohrt wird, zu halten. Wie am besten in 2 gezeigt ist, hat die innere Umfangsfläche 102 jedes inneren Buchsenrings 114 eine Form, die komplementär zu den Leitauflagen ist. Die komplementäre Form umfasst längsgerichtete Kanäle 142, die so konfiguriert sind, dass sie die Leitauflagen 140 verschiebbar aufnehmen. Mit anderen Worten, die innere Umfangsfläche jeder Buchse 90, 92 greift mit den Leitauflagen 140 ein, um eine relative Drehbewegung zwischen den Bohrstangen 30, 32 und ihren entsprechenden Buchsen 90, 92 zu verhindern, wenn die Buchsen nicht mit der Buchsenhalterung eingreifen. Die längsgerichteten Leitauflagen 140, die Bohrstangen 30, 32 und die Buchsen 90, 92 können so aufgebaut sein, wie es in dem US-Patent 5,221,165 offenbart ist, auf das hier verwiesen wird.
  • Wie in 46 gezeigt, umfasst jede Bohrstange 30, 32 eine sich radial erstreckende Feststellvorrichtung an einem Feststellring 144, die auf der Innenseite des Schneideinsatzes 100 angrenzend an das außen liegende Ende 98 jeder Bohrstange 30, 32 angeordnet ist. Jeder dieser Feststellringe 144 ist in einer Umfangsnut in seiner jeweiligen Bohrstange 30, 32 angeordnet. Jeder Ring 144 erstreckt sich radial von der äußeren Umfangsfläche seiner jeweiligen Bohrstange 30, 32 in einem Abstand, der geringer ist als eine radiale Dicke der Leitauflagen 140, um es den Ringen 144 zu ermöglichen, an ihren jeweiligen Buchsen 90, 92 anzugreifen und diese axial zurückzuziehen, wenn ihre jeweiligen Bohrstangen 30, 32 und Buchsen 90, 92 zur Lagerung auf dem Werkzeugträger 33 entfernt werden.
  • Die Werkzeughalterung 84 umfasst drei hydraulisch angetriebene Klemmen, die in 46 insgesamt mit 146 bezeichnet sind. Die Klemmen 146 werden an dem Sattel 44 angrenzend an die Buchsenhalterung 85 gehalten. Die Klemmen sind so konfiguriert, dass sie eine Buchse 90, 92 in der Buchsenhalterung 85 gegen axiales Zurückziehen sichern. Im Einzelnen umfasst jede Klemme 146 einen zylindrischen Stift 148 mit kegelförmiger Spitze, der von einer Öffnung in der kegelstumpfförmigen inneren Oberfläche 110 der Buchsenhalterung 85 hydraulisch radial nach innen in eine Eingriffsposition antreibbar ist. In ihren radial konvergierenden Eingriffspositionen, die in 4 gezeigt sind, greifen die Stifte 148 an einem abgeschrägten ringförmigen axial inneren Rand 150 des äußeren Rings 112 einer Buchse an, die mit der Buchsenhalterung 85 eingreift. Deshalb verhindern die Stifte 148 in ihrer Eingriffsposition, dass eine in Eingriff stehende Buchse axial zurückgezogen wird und stellen sicher, dass die Buchse vollständig in der Buchsenhalterung 85 sitzt.
  • Der Wagen 42, der Sattel 44 und die Spindel 22 werden für eine begrenzte Winkelbewegung um eine horizontale Senkachse, die in 1 und 12 mit 152 bezeichnet ist, gehalten. Der Wagen 42, der Sattel 44 und die Spindel 22 werden so gehalten, dass eine Senkung einer Bohrstange ausgeglichen wird, die größer wird, wenn die Bohrstange während des Bohrens weiter von der Werkzeughalterung 84 vorsteht. Die Senkachse 152 ist senkrecht zu der Z-Achse 26 angeordnet. Ein Anti-Senkantrieb ist zwischen dem Wagen 42 und dem Stützrahmen 24 verbunden und ist so konfiguriert, dass er die Spindel 22 und die Werkzeughalterung 84 um die Senkachse 152 dreht. Eine Anti-Senksteuerung 36 (die Teil der CNC ist) ist mit dem Anti-Senkantrieb verbunden und ist so programmiert, dass sie die Spindel 22 und die Werkzeughalterung 84 um die Senkachse 152 um einen Betrag kippt, der notwendig ist, um eine Werkzeugsenkung auszugleichen. Die Anti-Senksteuerung 36 und der Anti-Senkantrieb können so konfiguriert sein, dass sie vorhergesagte, vorher gesetzte Werte der Bohr stangensenkung ausgleichen und/oder können so konfiguriert sein, dass sie wechselnde Grade der tatsächlichen Senkung während des Bohrens aktiv ausgleichen. Eine geeignete Anti-Senksteuerungs- und -antriebsanordnung ist in der US-Patentanmeldung 60/096,948 vom 18. August 1998 offenbart, auf die hier verwiesen wird.
  • Der Y-Achsenantrieb 49 dient zusätzlich dazu, dass er die Spindel 22 vertikal bezüglich des Stützrahmens 24 bewegt, auch als Anti-Senkantrieb. Wenn sie so funktionieren, dass sie eine Bohrstangensenkung ausgleichen, werden die Kugelumlaufspindelantriebe 46, 48 der Y-Achse unabhängig voneinander so gesteuert, dass sie die Spindel 22 um die Senkachse 152 um einen Betrag kippen, der ausreicht, um eine Senkwirkung zu eliminieren.
  • Die Basis 40 des Stützrahmens 24 bietet einen Befestigungsort für den Werkzeugträger 33, wie in 1 und 810 gezeigt. Die beiden Endwände 54 des Stützrahmens 24 steigen zu gegenüberliegenden Rändern der Basis 40 an und bieten eine vertikale Stütze für die Spindel 22, die Rahmen 42, 44 und die Antriebe. Die Endwände 54 haben rechteckig bearbeitete U-Formen, wobei die U-Form jeder Wand 54 von einem Paar sich nach oben erstreckender Glieder 154 gebildet wird, die Seitenränder haben, die sich nach innen verjüngen, während sie sich nach oben erstrecken. Die vier linearen Führungsschienen 58 sind mit insgesamt vertikaler Ausrichtung an nach innen weisenden Oberflächen jeder der Endwände 54 befestigt. Zwei der acht Schienenwagen 56 auf dem Wagen 42 greifen verschiebbar an jeder der Führunsgsschienen an, um den Wagen 42 zu führen, wenn der Y-Achsenantrieb 49 den Wagen 42 vertikal entlang der Y-Achse bewegt.
  • Eine insgesamt rechteckige Decke, die in 1, 11 und 12 insgesamt mit 156 bezeichnet ist, steigt an den beiden Endwänden 54 an und umfasst rechteckige Ausschnitte 158 an jeder von vier Ecken, deren Größe so ist, dass sie mit oberen Stützgliedern 160 eingreifen, die sich von jedem sich nach oben erstreckenden Endwandglied 154 einteilig nach oben erstrecken und auf horizontalen Stützflächen 162 an oberen Enden der Endwandglieder 154 ruhen. Die Decke 156 ist ein Rahmen aus langgestreckten Metalldeckenbalken 164, 168, wobei jeder Balken einen vertikal ausgerichteten, insgesamt rechteckigen Querschnitt hat. Der Deckenrahmen umfasst einen äußeren rechteckigen Rahmen 166 und ein Muster aus Querbalken 168, die sich von einem Mittelpunkt in dem rechteckigen Rahmen radial nach außen zu den Deckenbalken 164, die den äußeren rechteckigen Rahmen 166 bilden, erstrecken und mit diesen verbunden sind. Die Kugelumlaufspindelantriebe 46, 48 der Y-Achse sind an beabstandeten Orten entlang einem mittleren längsgerichteten Querbalken 170 der Decke 156 befestigt, wodurch die Endwände 54 die primären Lasttragelemente des Stützrahmens 24 sind.
  • Ein Paar insgesamt rechteckiger Metallseitenwände, die in 1, 11 und 12 insgesamt mit 172 bezeichnet sind, umfassen obere Ränder 174, die angrenzend an den äußeren rechteckigen Rahmen 166 der Decke 156 ruhen, Seitenränder 176, die an den sich nach innen verjüngenden Seitenrändern der Endwände 54 ruhen, und untere Ränder, die angrenzend an die Basis 40 angeordnet sind. Jede Seitenwand 172 umfasst ein Paar rechteckige Ausschnitte 173, die vertikal bezüglich einander angeordnet sind, um das Gewicht zu reduzieren und den Zugang zu Bauteilen in dem Stützrahmen 24 zu ermöglichen. Wie in 11 gezeigt, sind die Seitenwände 172 wabenförmig mit einem rechteckigen Rippenmuster 175, um das Gewicht weiter zu verringern.
  • Der Stützrahmen 24 ist so aufgebaut, dass er insgesamt symmetrisch um eine vertikale Mittelachse angeordnet ist, um zu einer Ausmerzung von Fehlern beizutragen, die sonst durch thermische Ausdehnung und/oder Kontraktion von Abschnitten des Stützrahmens 24 verursacht würden. Der Rahmen 24 stellt einen Käfig dar, der die Spindel 22, den Läufer 70, den Sattel 44 und den Wagen 42 umgibt, und bietet eine Öffnung unterhalb der Spindel, um den Werkzeugwechselträger aufzunemhen – alles in dem Käfigrahmen.
  • Eine lange versetzte Reihenbohrung kann erfindungsgemäß bearbeitet werden, wobei die oben beschriebene Reihenbohrvorrichtung 20 verwendet wird, indem zuerst ein Werkstück bereitgestellt wird, das eine erste lange, vorgeformte, versetzte, grobe Reihenbohrung hat, in einer Position angrenzend an den Stützrahmen 24, die für eine Bohrung durch die Reihenbohrvorrichtung 20 zugänglich ist. Das Werkstück ist an einer Seite der Werkzeughalterung 84 axial gegenüber der Spindel 22 positioniert.
  • Eine erste Bohrstange 30 der zwei Bohrstangen 30, 32 ist so konfiguriert, dass sie die erste lange versetzte Reihenbohrung bohrt, ist auf dem Werkzeugträger 33 vorgesehen und wird von dem Werkzeugträger 33 entnommen, indem die Spindel 22 und die Werkzeughalterung 84 translativ in zwei Dimensionen bezüglich des Stützrahmens 24 bewegt werden und anschließend die Spindel 22 entlang der Z-Achse 26 vorwärts bewegt wird und der Spindel-Verjüngungsmechanismus 28 betätigt wird, um an dem inneren Ende der ersten Bohrstange 30 anzugreifen und diese zu fassen. Die Spindel 22, die erste Bohrstange 30 und die Werkzeughalterung 84 werden translativ in zwei Dimensionen bezüglich des Stützrahmens 24 in eine Position bewegt, wo die Z-Achse 26 koaxial mit der ersten langen versetzten Reihenbohrung des Werkstücks fluchtet.
  • Die erste Bohrstange 30 wird dann in eine Position bewegt, in der sie von der Werkzeughalterung 84 gehalten wird, indem der Z-Achsenantrieb 81 des Achsenatriebs 34 betätigt wird, um die Spindel 22 entlang der Z-Achse 26 bezüglich der Werkzeughalterung 84 vorzurücken. Die erste lange versetzte Reihenbohrung wird dann in dem Werkstück gebohrt, indem die Spindel 22 dazu gebracht wird, die erste Bohrstange 30 um die Z-Achse 26 zu drehen und dann die erste Bohrstange 30 weiter entlang der Z-Achse 26 durch die Werkzeughalterung 84 und in die erste lange versetzte Reihenbohrung des Werkstücks vorzurücken. Wenn der Z-Achsenantrieb 81 die Spindel 22 und die Bohrstange vorrückt, werden die Spindel 22 und die Werkzeughalterung 84 um die horizontale Senkachse 152 gekippt, um die wachsende Bohrstangensenkung auszugleichen, wenn die Bohrstange während des Bohrens fortschreitend weiter von der Werkzeughalterung 84 vorsteht. Die Spindel 22 und das Werkzeug werden zusammen mit dem Wagen 42 um die horizontale Senkachse 152 gekippt, indem die zwei unabhängig voneinander steuerbaren, beabstandeten Kugelumlaufspindelantriebsglieder 46, 48 des Y-Achsenantriebs 49 differenzial gesteuert werden.
  • Ein Werkstück kann vorgesehen sein, das zwei lange versetzte Reihenbohrungen mit unterschiedlichen Dimensionen aufweist anstatt nur eine einzelne versetzte Reihenbohrung. In diesem Fall sind zwei Bohrstangen 30, 32 an dem Werkzeugträger 33 vorgesehen. Die erste Bohrstange 30 ist so konfiguriert, dass sie eine erste der zwei langen versetzten Reihenbohrungen bohrt, und die zweite Stange ist so konfiguriert, dass sie eine zweite der langen versetzten Reihenbohrungen bohrt. Nach dem Bohren der ersten langen versetzten Reihenbohrung wird die erste Bohrstange 30 von dem Werkstück entfernt, indem der Z-Achsenantrieb 81 des Achsenantriebs 34 betätigt wird, um die Spindel 22 entlang der Z-Achse 26 zurückzuziehen. Die erste Bohrstange 30 wird dann auf dem Werkzeugträger 33 abgelegt, indem der Z- und der Y-Achsenantrieb 81, 49 des Achsenantriebs 34 betätigt werden, um die Spindel 22 und die Werkzeughalterung 84 translativ in zwei Dimensionen bezüglich des Stützrahmens 24 zu bewegen, und anschließend bewirkt wird, dass die Spindel 22 die erste Bohrstange 30 freigibt.
  • Eine zweite Bohrstange 32 der zwei Bohrstangen 30, 32 wird anschließend von dem Werkzeugträger 33 auf dieselbe Art wie die erste Bohrstange 30 entnommen, fluchtend mit der zweiten langen versetzten Reihenbohrung positioniert und um die Z-Achse 26 gedreht und entlang dieser durch die Werkzeughalterung 84 in die lange versetzte Reihenbohrung vorgerückt. Nachdem das Bohren abgeschlossen ist, wird die zweite Bohrstange 32 im Wesentlichen so wie die erste Bohrstange 30 von dem Werkstück entfernt und wieder auf dem Werkzeugträger 33 platziert.
  • Zwei Werkstücke, die entsprechende lange versetzte Reihenbohrungen mit unterschiedlichen Dimensionen haben, können aufeinander folgend angrenzend an dem Stützrahmen 24 befestigt werden, um die Bohrungen zu bearbeiten. In diesem Fall sind zwei Bohrstangen 30, 32 auf dem Werkzeugträger 33 vorgesehen, wobei jede dafür konfiguriert ist, eine der zwei langen versetzten Reihenbohrungen zu bohren. Nachdem ein erstes der zwei Werkstücke angrenzend an den Stützrahmen 24 befestigt wurde, wobei eine erste lange versetzte Reihenbohrung in einer Position angeordnet ist, die für eine Bearbeitung zugänglich ist, wird eine erste der zwei Bohrstangen 30, 32 ausgewählt, die so konfiguriert ist, dass sie die erste lange versetzte Reihenbohrung bearbeitet, wird verwendet, um die erste lange versetzte Reihenbohrung zu bohren, und wird anschließend wieder zu dem Träger zurückgebracht. Das zweite Werkstück wird dann in Position gebracht und ersetzt das erste Werkstück. Die zweite der zwei Bohrstangen 30, 32 wird dann ausgewählt, wird verwendet, um die zweite lange versetzte Reihenbohrung zu bearbeiten und wird wieder auf dem Werkzeugträger 33 platziert.
  • Bei den obigen Verfahren werden, wenn die Bohrstangen 30, 32 auf dem Werkzeugträger 33 gelagert sind, ihre jeweiligen Buchsen an den entsprechenden außen liegenden Positionen an den Bohrstangen 30, 32 gehalten, wobei die Verriegelungsstifte mit den Verriegelungsstiftöffnungen in den Bohrstangen 30, 32 eingreifen und die jeweiligen Sperrstifte 118 mit den Sperrvorrichtungen in ihren jeweiligen inneren Buchsen ringen 114 eingreifen. Wie oben beschrieben haben die erste und die zweite Haltebuchse entsprechende Innendurchmesser, deren Größen so sind, dass sie mit den entsprechenden Außendurchmessern der ersten und der zweiten Bohrstange 30, 32 verschiebbar eingreifen. Wie ebenfalls oben beschrieben ist, haben die erste und die zweite Buchse 90, 92 insgesamt identisch geformte kegelstumpfförmige äußere Oberflächen 106, 108, deren Größe und Form so sind, dass sie mit der komplementären kegelstumpfförmigen inneren Oberfläche 110 der Buchsenhalterung 85 eingreifen. Wenn der Z-Achsenantrieb 81 die erste Bohrstange 30 in eine Position bewegt, in der sie zum Bohren in der Werkzeughalterung 84 gehalten wird, greift deshalb die erste Haltebuchse mit der Buchsenhalterung 85 ein, und die Steuerung 36 betätigt die drei hydraulischen Klemmen 146, um ein axiales Zurückziehen der Buchse während des Bohrens zu verhindern. Wenn sich die erste Haltebuchse in die Buchsenhalterung 85 bewegt, greift der radial nach unten vorstehende Kopf 120 des Sperrstifts 118 mit der mit Schlitzen versehenen Bahn 122 in der Buchsenaufnahme ein und wird nach unten gezogen, wobei der innere Ring 114 und die Bohrstange für eine Drehung bezüglich des äußeren Rings 112 freigegeben werden. Wenn die Buchsenhalterung 85 das Vorrücken der ersten Buchse stoppt, wird der Verriegelungsstift 132 außer Kraft gesetzt, was es der Bohrstange ermöglicht, weiter vorzurücken, indem sie durch den inneren Ring 114 der Buchse gleitet. Wenn die erste lange versetzte Reihenbohrung in dem Werkstück gebohrt wird, rückt der Z-Achsenantrieb 81 die erste Bohrstange 30 weiter entlang der Z-Achse 26 durch den inneren Ring 114 der ersten Haltebuchse und in die erste lange versetzte Reihenbohrung des Werkstücks vor.
  • Nach dem Bohren der ersten langen versetzten Reihenbohrung wird die Bohrstange 30 von dem Werkstück entfernt, wenn die Steuerung 36 den Z-Achsenantrieb 81 des Achsenantriebs 34 betätigt, um die Spindel 22 und die Bohrstange entlang der Z-Achse 26 zurückzuziehen, während die Bohrstange axial nach außen durch die Haltebuchse gezogen wird. Die erste Haltebuchse wird dann aus der Buchsenhalterung 85 entfernt, wenn die Steuerung 36 die Spindel 22 betätigt, so dass sie zu drehen aufhört, wobei die Verriegelungsstiftöffnung 134 in der Bohrstange in axialer Flucht mit dem federvorgespannten Verriegelungsstift 132 in dem inneren Ring 114 der Buchse nach unten weisend angeordnet ist. Die Steuerung 36 betätigt dann den Z-Achsenantrieb, um die Bohrstange zurückzuziehen, und betätigt die drei hydraulischen Klemmen 146, um die Buchse für eine axiale Bewegung nach innen freizugeben. Wenn der Z- Achsenantrieb 81 die Bohrstange bis zu dem Punkt zurückzieht, wo die Buchse an der außen liegenden Position an der Bohrstange ist, greift der Feststellring 144 mit dem inneren Ring 114 der ersten Haltebuchse ein, der Verriegelungsstift 132 greift mit der Verriegelungsstift-Öffnung 134 in der Bohrstange ein und beginnt mit dem Abziehen der Buchse aus der Buchsenhalterung 85. Wenn die erste Buchse aus der Buchsenhalterung 85 abgezogen wird, wird der Sperrstift 118 aus der mit Schlitzen versehenen Bahn 122 abgezogen und bewegt sich, da er nach oben in die Eingriffsposition federbelastet ist, nach oben, um mit der Sperrvorrichtung in dem inneren Ring 114 einzugreifen, wobei er weitere relative Drehung zwischen dem inneren und dem äußeren Ring 114, 112 der ersten Haltebuchse 90 stoppt. Die erste Bohrstange 30 und Haltebuchse 90 werden dann zu dem Werkzeugträger 33 zurückgebracht, wenn die Steuerung 36 den Achsenantrieb 34 betätigt, um die Spindel 22 und die Werkzeughalterung 84 translativ bezüglich des Stützrahmens 24 zu bewegen, und anschließend bewirkt, dass die Spindel 22 die erste Bohrstange 30 freigibt, sobald die Stange in oder nahe an der Bereitschaftsposition auf dem Werkzeugträger 33 ist. Die Spindel kann einen Drehmelder aufweisen, der Signale an die Steuerung leitet, die die Drehposition der Bohrstange anzeigen. Dies ermöglicht es der Steuerung, sicherzustellen, dass der Sperrstift 118 mit der mit Schlitzen versehenen Bahn 122 fluchtet, während die Bohrstange vorrückt, und dass der Verriegelungsstift 132 mit der Verriegelungsstift-Öffnung 134 fluchtet, während die Bohrstange abgezogen wird.
  • Die zweite Bohrstange 32 und Haltebuchse 92 werden dann aus dem Werkzeugträger 33 entnommen und zum Bohren positioniert, im Wesentlichen wie bei der ersten Bohrstange 30, abgesehen davon, dass die zweite Bohrstange 32 und und die zweite Haltebuchse 92 in eine Position bewegt werden, wo die Z-Achse 26 koaxial mit der zweiten langen versetzten Reihenbohrung anstatt mit der ersten langen versetzten Reihenbohrung fluchtet. Nach dem Bohren der zweiten langen versetzten Reihenbohrung werden die zweite Bohrstange 32 und die Buchse in ihre Bereitschaftsposition auf dem Werkzeugträger 33 zurückgebracht.
  • Die Verfahren und die Vorrichtung 20, die oben beschrieben sind, ermöglichen ein bewegliches und flexibles Reihenbohren von Nocken- und Kurbelzapfen von hoher Qualität, indem sie ermöglichen, Bohrstangen 30, 32 mit unterschiedlichen Durchmessern und großen L/D-Verhältnissen automatisch zu wechseln und zu einer Vielzahl unterschiedlicher Bohrpositionen an einem einzigen Werkstück oder aufeinander folgenden Werkstücken zu bewegen. Da die Spindel 22, die Rahmen 42, 44 und die Antriebe von dem Stützrahmen 24 über dem Werkzeugträger 33 hängend angeordnet sind, und da alle drei Bewegungsachsen nur der Spindel 22 allein mitgeteilt werden, benötigt die Vorrichtung 20 eine relativ geringe Bodenraumfläche.
  • Diese Beschreibung soll bestimmte Ausführungsformen der Erfindung illustrieren, die Erfindung jedoch nicht einschränken. Daher wurden deskriptive Begriffe anstelle von einschränkenden Begriffen verwendet. Natürlich ist es möglich, diese Erfindung gegenüber der Lehre der Beschreibung abzuwandeln. Im Rahmen der Patentansprüche kann die Erfindung anders als beschrieben ausgeführt werden.

Claims (26)

  1. Bohrvorrichtung, die Folgendes aufweist: – einen Stützrahmen (24); – eine Spindel (22), die auf dem Stützrahmen (24) für eine dreidimensionale Translationsbewegung bezüglich des Stützrahmens (24) gehalten ist, wobei die Spindel (22) so konfiguriert ist, dass sie mit einer Bohrstange (30, 32) lösbar in Eingriff steht und diese um eine Z-Achse (26) dreht, wobei die Bohrstange (30, 32) so konfiguriert ist, dass sie versetzte lange Bohrungen in Werkstücken bearbeitet, die angrenzend an den Stützrahmen (24) gehalten sind; gekennzeichnet durch – einen Werkzeugträger (33), der angrenzend an die Spindel (22) gehalten ist und so konfiguriert ist, dass er die Bohrstangen (30, 32) in entsprechenden Bereitschaftspositionen für einen selektiven Eingriff durch die Spindel (22) hält und die Bohrstangen (30, 32) aufnimmt, die von der Spindel (22) abgelegt werden; – einen Achsenantrieb (34), der zwischen der Spindel (22) und dem Stützrahmen (24) verbunden und so konfiguriert ist, dass er die Spindel (22) translativ bezüglich des Stützrahmens (24) bewegt; – eine Steuerung (36), die operativ mit dem Achsenantrieb (34) verbunden und so konfiguriert ist, dass sie den Achsenantrieb (34) antreibt, so dass er die Spindel (22) bezüglich des Stützrahmens (24) bewegt; wobei der Achsenantrieb (34) und die Steuerung (36) weiterhin so konfiguriert sind, dass sie die Spindel (22) zwischen Positionen, die axial mit den entsprechenden Bohrstangen-Bereitschaftspositionen fluchten, und vorher bestimmten Bohrpositionen bewegen, die axial mit versetzten Reihenbohrungen fluchten, die in Werkstücken angrenzend an den Stützrahmen (24) bearbeitet werden sollen; und – dadurch, dass die Spindel (22) und der Achsenantrieb (34) von dem Stützrahmen (24) hängend angeordnet sind, um den Bodenraum zu verkleinern, der zur Unterbringung der Vorrichtung nötig ist.
  2. Bohrvorrichtung nach Anspruch 1, bei der – ein Wagen (42) von dem Stützrahmen (24) für eine lineare Bewegung bezüglich des Stützrahmens (24) in einer ersten Richtung längs einer Y-Achse hängend angeordnet ist; – ein Sattel (44) für eine lineare Bewegung bezüglich des Wagens (42) in einer zweiten Richtung bezüglich des Wagens (42) längs einer X-Achse auf dem Wagen (42) gehalten ist; und – die Spindel (22) für eine lineare Bewegung bezüglich des Sattels (44) in einer dritten Richtung längs der Z-Achse (26) auf dem Sattel (44) gehalten ist.
  3. Bohrvorrichtung nach Anspruch 2, bei der – der Achsenantrieb (34) Folgendes umfasst: – einen Y-Achsenantrieb (49), der operativ zwischen dem Stützrahmen (24) und dem Wagen (42) verbunden und so konfiguriert ist, dass er den Wagen (42) vertikal bezüglich des Stützrahmens (24) längs der Y-Achse bewegt; – einen X-Achsenantrieb (74), der operativ zwischen dem Wagen (42) und dem Sattel (44) verbunden und so konfiguriert ist, dass er den Sattel (44) horizontal und senkrecht zu der Z-Achse (26) bewegt; und – einen Z-Achsenantrieb (81), der operativ zwischen dem Sattel (44) und der Spindel (22) verbunden und so konfiguriert ist, dass er die Spindel (22) reziprok entlang der Z-Achse (26) bewegt.
  4. Bohrvorrichtung nach Anspruch 2, bei der – die Vorrichtung eine Werkzeughalterung (84) aufweist, die eine in dem Sattel (44) angeordnete Buchsenhalterung (85) umfasst und die axial von der Spindel (22) beabstandet angeordnet ist und koaxial mit der Z-Achse (26) fluchtet; – die Vorrichtung zwei Bohrstangen (30, 32) aufweist, die in entsprechenden Bereitschaftspositionen an dem Werkzeugträger (33) gehalten werden können und innen liegende Enden aufweisen, die mit der Spindel (22) eingreifen können; – ein Schneideinsatz (100) an einem außen liegenden Ende jeder Bohrstange (30, 32) gehalten ist; – eine Haltebuchse (90, 92) koaxial an jeder Bohrstange (30, 32) gehalten ist, wobei jede Buchse (90, 92) einen Innendurchmesser hat, der so bemessen ist, dass sie gleitend mit dem Außendurchmesser der Bohrstange (30, 32) eingreifen kann, auf der die Buchse (90, 92) gehalten ist, wobei jede Buchse (90, 92) axial entlang ihrer entsprechenden Bohrstange (30, 32) zwischen innen liegenden und außen liegenden Positionen angrenzend an entsprechende innen liegende und außen liegende Enden jeder Bohrstange (30, 32) axial bewegbar ist, wobei jede Buchse (90, 92) einen Außendurchmesser hat, der so bemessen ist, dass sie mit einem Innendurchmesser der Buchsenhalterung (85) eingreift.
  5. Bohrvorrichtung nach Anspruch 4, bei der – jede Buchse (90, 92) eine rotierende Buchse ist, die Folgendes aufweist: – einen äußeren Laufring (112), der so konfiguriert ist, dass er mit der Buchsenhalterung (85) lösbar eingreift, wobei der äußere Laufring (112) gegen drehende und axiale Bewegung bezüglich der Buchsenhalterung (85) gesichert ist, wenn er mit der Buchsenhalterung (85) eingreift, wobei der äußere Laufring (112) axial von der Buchsenhalterung (85) zurückziehbar ist, wenn er von der Buchsenhalterung (85) gelöst wird; und einen inneren Laufring (114), der konzentrisch in dem äußeren Laufring (112) gegen axiale Bewegung bezüglich des äußeren Laufrings (112) gehalten ist, wobei der innere Laufring (114) lösbar mit dem äußeren Laufring (112) eingreifen kann, wobei der innere Laufring (114) gegen Drehbewegung bezüglich des äußeren Laufrings (112) gesichert ist, wenn er mit dem äußeren Laufring (112) eingreift, wobei der innere Laufring (114) frei ist, mit dem äußeren Laufring (112) zu drehen, wenn er von dem äußeren Laufring (112) gelöst wird, um der Bohrstange (30, 32) das Drehen zu ermöglichen, wenn die Bohrstange (30, 32) während des Bohrens axial durch die Buchse (90, 92) vorwärts bewegt wird, wobei der innere Laufring (114) mit der Bohrstange (30, 32) in der außen liegenden Position gegen eine axiale Bewegung bezüglich der Bohrstange (30, 32) mit der Bohrstange (30, 32) eingreifen kann, wobei der Eingriff zwischen dem inneren Laufrig (114) und der Bohrstange (30, 32) von einer Axialkraft von vorher bestimmter Größe überwunden werden kann.
  6. Bohrvorrichtung nach Anspruch 5, die weiterhin sich axial erstreckende Längs-Leitauflagen (140) aufweist, die radial beabstandet um eine äußere Umfangsfläche jeder Stange (30, 32) angeordnet sind.
  7. Bohrvorrichtung nach Anspruch 6, bei der: – eine innere Umfangsfläche jedes Buchsen-Innenlaufrings (114) Längskanäle (142) aufweist, die so konfiguriert sind, dass sie die Führungsauflagen (140) gleitend aufnehmen; und – jede Bohrstange (30, 32) eine sich radial erstreckende Feststellvorrichtung (144) aufweist, die innen von dem Schneideinsatz (100) angrenzend an das außen liegende Ende jeder Bohrstange (30, 32) angeordnet ist, wobei jede Feststellvorrichtung (144) sich radial von der äußeren Umfangsfläche ihrer entsprechenden Bohrstange (30, 32) um einen Abstand erstreckt, der weniger als die radiale Dicke der Leitauflagen (140) beträgt.
  8. Bohrvorrichtung nach Anspruch 5, bei der die Werkzeughalterung (84) eine Klemme (146) aufweist, die auf dem Sattel (44) angrenzend an die Buchsenhalterung (85) gehalten ist und so konfiguriert ist, dass sie eine Buchse (90, 92) in der Buchsenhalterung (85) gegen axiales Zurückziehen sichert.
  9. Bohrvorrichtung nach Anspruch 8, bei der die Klemme (146) so konfiguriert ist, dass sie eine Buchse (90, 92) axial in die Buchsenhalterung (85) treibt.
  10. Bohrvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Spindel (22) für eine begrenzte Winkelbewegung um eine horizontale Senkachse (152) senkrecht zu der Z-Achse (26) gehalten ist; – ein Anti-Senkantrieb (49) zwischen der Spindel (22) und dem Stützrahmen (24) verbunden und so konfiguriert ist, dass er die Spindel um die Senkachse (152) dreht; – eine Anti-Senksteuerung (36) mit dem Anti-Senkantrieb (49) verbunden und so konfiguriert ist, dass sie die Spindel (22) um die Senkachse (152) um einen Betrag kippt, der nötig ist, um eine Werkzeugabsenkung auszugleichen.
  11. Bohrvorrichtung nach Anspruch 10, bei der die Anti-Senksteuerung (36) und der Antrieb (49) so konfiguriert sind, dass sie aktiv wechselnde Grade der Absenkung während des Bohrens ausgleichen.
  12. Bohrvorrichtung nach Anspruch 10, bei der – der Achsenantrieb (34) einen Y-Achsenantrieb (46, 48) aufweist, der operativ zwischen dem Stützrahmen (24) und der Spindel (22) verbunden und so konfiguriert ist, dass er die Spindel (22) vertikal bezüglich des Stützrahmens (24) bewegt; – der Y-Achsenantrieb (46, 48) den Anti-Senkantrieb (49) umfasst; und – der Anti-Senkantrieb zwei voneinander beabstandete Antriebsglieder (50, 52) umfasst, die zwischen der Spindel (22) und dem Stützrahmen (24) verbunden sind, wobei die Antriebsglieder (50, 52) unabhängig voneinander steuerbar sind, um die Spindel (22) um die Senkachse (152) zu kippen.
  13. Bohrvorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Werkzeugträger (33) unterhalb des Achsenantriebs (34) gehalten ist.
  14. Bohrvorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Werkzeugträger (33) auf dem Stützrahmen (24) befestigt ist.
  15. Bohrvorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Stützrahmen (24) insgesamt symmetrisch um eine vertikale Mittelachse angeordnet ist.
  16. Bohrvorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Stützrahmen (24) eine Decke (156) umfasst, die über einer Basis (40) von einem Paar Stirnwände (54) getragen wird, wobei der Achsenantrieb (34) und die Spindel (22) durch den Y-Achsenantrieb (46, 48) von der Decke (156) hängend angeordnet sind.
  17. Bohrvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Steuerung (36) eine computernumerische Steuerung (CNC-Vorrichtung) aufweist.
  18. Bohrvorrichtung nach Anspruch 4, bei der die Bohrstange (30, 32) so konfiguriert ist, dass sie eine unerwünschte Verschiebung der Bohrstange ausgleicht und Folgendes umfasst: – einen Sensor, der so konfiguriert ist, dass er eine Verschiebung des Werkzeugeinsatzes bezüglich des Werkzeugs erfasst; und – eine Betätigungseinrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie die Position des Werkzeugeinsatzes bezüglich der Bohrstange (30, 32) einstellt.
  19. Bohrvorrichtung nach Anspruch 1, die weiterhin eine Werkzeughalterung (84) umfasst, die entlang der Spindelachse angeordnet ist und an dem Stützrahmen (24) für eine zweidimensionale Translationsbewegung mit der Spindel (22) bezüglich des Stützrahmens (24) gehalten ist, wobei die Spindel (22) axial entlang der Spindelachse bezüglich der Werkzeughalterung (84) bewegbar ist, wobei die Werkzeughalterung (84) so konfiguriert ist, dass sie eine drehende Bohrstange (30, 32) stützt, wenn die Stange (30, 32) axial durch die Werkzeughalterung (84) vorwärts bewegt wird, um eine lange versetzte Reihenbohrung in einem Werkstück zu bearbeiten, das axial gegenüber der Werkzeughalterung (84) von der Spindel (22) angeordnet ist, ohne zusätzliche Werkzeughalterungen.
  20. Verfahren zum Bohren einer langen versetzten Reihenbohrung unter Verwendung einer Bohrvorrichtung, die Folgendes umfasst: Eine Spindel (22), die auf einem Stützrahmen (24) gehalten ist, einen Werkzeugträger (33), der angrenzend an die Spindel (22) gehalten ist, einen Achsenantrieb (34), der zwischen der Spindel (22) und dem Stützrahmen (24) verbunden ist, und eine Werkzeughalterung (84), die entlang einer Drehspindelachse angeordnet ist und an dem Stützrahmen (24) gehalten ist; wobei das Verfahren die Schritte umfasst: – Vorsehen eines Werkstücks, das eine lange versetzte Reihenbohrung in einer Position aufweist, die an den Stützrahmen (24) angrenzt, wobei das Werkstück auf einer Seite der Werkzeughalterung (84) axial gegenüber der Spindel (22) angeordnet ist; dadurch gekennzeichnet, dass – eine erste Bohrstange (30, 32) auf dem Werkzeugträger (33) vorgesehen ist, wobei die erste Bohrstange (30, 32) so konfiguriert ist, dass sie die erste lange versetzte Reihenbohrung in dem Werkstück durchführt; – die erste Bohrstange (30, 32) von dem Werkzeugträger (33) zurückgeholt wird, indem die Spindel (22) und die Werkzeughalterung (84) translativ bezüglich des Stützrahmens (24) bewegt werden und dann die Spindel (22) betätigt wird, so dass sie an der ersten Bohrstange (30, 32) angreift und diese fasst; – der Achsenantrieb (34) betätigt wird, um die Spindel (22), die erste Bohrstange (30, 32) und die Werkzeughalterung (84) translativ bezüglich des Stützrahmens (24) in eine Position zu bewegen, in der die Spindelachse koaxial mit der ersten langen versetzten Reihenbohrung des Werkstücks fluchtet; – die erste Bohrstange (30, 32) in eine Position bewegt wird, bei der sie in der Werkzeughalterung (84) gehalten ist, indem der Achsenantrieb (34) betätigt wird, so dass er die Spindel (22) entlang der Spindelachse bezüglich der Werkzeughalterung (84) vorwärts bewegt; und – die erste lange versetzte Reihenbohrung in dem Werkstück ausgeführt wird, indem die erste Bohrstange (30, 32) auf der Spindelachse gedreht wird und und die erste Bohrstange weiter entlang der Spindelachse vorwärts durch die Werkzeughalterung (84) und in die erste lange versetzte Reihenbohrung des Werkstücks bewegt wird.
  21. Verfahren nach Anspruch 20, bei dem der Bohrschritt ein Kippen der Spindel (22) um eine horizontale Senkachse (152) umfasst, die senkrecht zu der Z-Achse (26) angeordnet ist, um eine fortschreitende Absenkung der Bohrstange auszugleichen, wenn die Bohrstange (30, 32) während des Bohrens weiter von der Werkzeughalterung (84) vorsteht.
  22. Verfahren nach Anspruch 20, bei dem – der Schritt des Vorsehens eines Werkstücks das Vorsehen eines Werkstücks umfasst, das erste und zweite lange versetzte Reihenbohrungen von unterschiedlichen Abmessungen aufweist; – nach dem Schritt des Vorsehens einer Bohrstange (30, 32) eine zweite Bohrstange (30, 32) auf dem Werkzeugträger (33) vorgesehen ist, wobei die zweite Stange (30, 32) so konfiguriert ist, dass sie die zweite lange versetzte Reihenbohrung durchführt; und – die folgenden Schritte nach dem Schritt des Bohrens der ersten langen versetzten Reihenbohrung vorgesehen sind: – Entfernen der ersten Bohrstange (30, 32) von dem Werkstück durch Betätigen des Achsenantriebs (34) zum Zurückziehen der Spindel (22) entlang der Spindelachse; – Ablegen der ersten Bohrstange (30, 32) auf dem Werkzeugträger (33) durch Betätigen des Achsenantriebs (34) zum Bewegen der Spindel (22) und der Werkzeughalterung (84) translativ bezüglich des Stützrahmens (24), danach Veranlassen der Spindel (22), die erste Bohrstange (30, 32) freizugeben; – Zurückholen der zweiten Bohrstange (30, 32) von dem Werkzeugträger (33) durch Bewegen der Spindel (22) und der Werkzeughalterung (84) translativ bezüglich des Stützrahmens (24), anschließendes Betätigen der Spindel (22), um mit der zweiten Bohrstange (30, 32) einzugreifen und sie zu fassen; – Betätigen des Achsenantriebs (34) zum translativen Bewegen der Spindel (22), der zweiten Bohrstange (30, 32) und der Werkzeughalterung (84) bezüglich des Stützrahmens (24) in eine Position, in der die Spindelachse koaxial mit der zweiten langen versetzten Reihenbohrung des Werkstücks fluchtet; – Bewegen der zweiten Bohrstange (30, 32) in eine Position, bei der sie in der Werkzeughalterung (84) gehalten ist, durch Betätigen des Achsenantriebs (34) zum Vorwärtsbewegen der Spindel (22) entlang der Spindelachse bezüglich der Werkzeughalterung (84); – Bohren der zweiten langen versetzten Reihenbohrung in dem Werkstück durch Drehen der zweiten Bohrstange (30, 32) auf der Spindelachse und weiteres Vorwärtsbewegen der zweiten Bohrstange (30, 32) entlang der Spindelachse, durch die Werkzeughalterung (84) und in die zweite lange versetzte Reihenbohrung des Werkstücks; – Entfernen der zweiten Bohrstange (30, 32) von dem Werkstück durch Betätigen des Achsenantriebs (34) zum Zurückziehen der Spindel (22) entlang der Spindelachse; und – Ablegen der zweiten Bohrstange (30, 32) auf dem Werkzeugträger (33) durch Betätigen des Achsenantriebs (34), um die Spindel (22) und die Werkzeughalterung (84) translativ bezüglich des Stützrahmens (24) zu bewegen, und anschließendes Veranlassen der Spindel (22) zur Freigabe der zweiten Bohrstange (30, 32).
  23. Verfahren nach Anspruch 20, bei dem – nach dem Schritt des Vorsehens einer Bohrstange (30, 32) eine zweite Bohrstange (30, 32) auf dem Werkzeugträger (33) vorgesehen ist, wobei die zweite Stange (30, 32) so konfiguriert ist, dass sie die zweite lange versetzte Reihenbohrung durchführt; und – nach dem Schritt des Ablegens der ersten Bohrstange (30, 32) auf dem Werkzeugträger (33) die folgende Schritte vorgesehen sind: – Entfernen der ersten Bohrstange (30, 32) von dem Werkstück durch Betätigen des Achsenantriebs (34) zum Zurückziehen der Spindel (22) entlang der Spindelachse; – Ablegen der ersten Bohrstange (30, 32) auf dem Werkzeugträger (33) durch Betätigen des Achsenantriebs (34) zum translativen Bewegen der Spindel (22) und der Werkzeughalterung (84) bezüglich des Stützrahmens (24), und anschließendes Veranlassen der Spindel (22) zur Freigabe der ersten Bohrstange (30, 32). – Vorsehen eines zweiten Werkstücks, das eine zweite lange versetzte Reihenbohrung in einer Position angrenzend an den Stützrahmen (24) hat, wobei das Werkstück an einer Seite der Werkzeughalterung (84) axial gegenüber der Spindel (22) angeordnet ist; – Zurückholen der zweiten Bohrstange (30, 32) von dem Werkzeugträger (33) durch translatives Bewegen der Spindel (22) und der Werkzeughalterung (84) bezüglich des Stützrahmens (24) und anschließendes Betätigen der Spindel (22), um mit der zweiten Bohrstange (30, 32) einzugreifen und sie zu fassen; – Betätigen des Achsenantriebs (34) zum translativen Bewegen der Spindel (22), der zweiten Bohrstange (30, 32) und der Werkzeughalterung (84) bezüglich des Stützrahmens (24) in eine Position, in der die Spindelachse koaxial mit der zweiten langen versetzten Reihenbohrung des Werkstücks fluchtet; – Bewegen der zweiten Bohrstange (30, 32) in eine Position, in der sie in der Werkzeughalterung (84) gehalten ist, durch Betätigen des Achsenantriebs (34) zum Vorwärtsbewegen der Spindel (22) entlang der Spindelachse bezüglich der Werkzeughalterung (84); – Bohren der zweiten langen versetzten Reihenbohrung in dem Werkstück durch Drehen der zweiten Bohrstange (30, 32) auf der Spindelachse und weiteres Vorwärtsbewegen der zweiten Bohrstange (30, 32) entlang der Spindelachse durch die Werkzeughalterung (84) und in die zweite lange versetzte Reihenbohrung des Werkstücks; – Entfernen der zweiten Bohrstange (30, 32) von dem Werkstück durch Betätigen des Achsenantriebs (34) zum Zurückziehen der Spindel (22) entlang der Spindelachse, und – Ablegen der zweiten Bohrstange (30, 32) auf dem Werkzeugträger (33) durch Betätigen des Achsenantriebs (34) zum Bewegen der Spindel (22) und der Werkzeughalterung (84) translativ bezüglich des Stützrahmens (24) und anschließendes Veranlassen der Spindel (22) zur Freigabe der zweiten Bohrstange (30, 32).
  24. Verfahren nach Anspruch 20, bei dem – die Werkzeughalterung (84) eine Buchsenhalterung (85) aufweist, die axial von der Spindel (22) beabstandet ist und koaxial mit der Z-Achse (26) fluchtet; – der Schritt des Vorsehens einer ersten Bohrstange (30, 32) das Vorsehen einer ersten Haltebuchse (90, 92) umfasst, die koaxial an der ersten Bohrstange (30, 32) gehalten ist, wobei die erste Haltebuchse (90, 92) einen Innendurchmesser hat, der so bemessen ist, dass sie gleitend mit dem Außendurchmesser der ersten Bohrstange (30, 32) eingreift; – nach dem Schritt des Vorsehens einer ersten Bohrstange (30, 32) eine zweite Haltebuchse (90, 92) koaxial an einer zweiten Bohrstange (30, 32) gehalten ist, und die zweite Bohrstange (30, 32) und die Buchse (90, 92) an dem Werkzeugträger (33) gehalten sind, wobei die zweite Bohrstange (30, 32) so konfiguriert ist, dass sie eine zweite lange versetzte Reihenbohrung in einem Werkstück ausführt, wobei die zweite Buchse (90, 92) einen Innendurchmesser hat, der so bemessen ist, dass sie gleitend mit dem Außendurchmesser der zweiten Bohrstange (30, 32) eingreift, wobei die erste und die zweite Buchse (90, 92) jeweils einen Außendurchmesser haben, der so bemessen ist, dass sie mit einem Innendurchmesser der Buchsenhalterung (85) eingreifen, wobei jede Buchse (90, 92) axial entlang ihrer entsprechenden Bohrstange (30, 32) zwischen innen liegenden und außen liegenden Positionen bewegbar ist, die an entsprechende innen bzw. außen liegende Enden jeder Bohrstange (30, 32) angrenzen, wobei die Bohrstangen (30, 32) auf dem Werkzeugträger (33) gelagert sind, wobei die Buchsen (90, 92) an den entsprechenden außen liegenden Positionen der Bohrstangen (30, 32) angeordnet sind; – der Schritt des Bewegens der ersten Bohrstange (30, 32) in eine Position, in der sie in der Werkzeughalterung (84) gehalten ist, Folgendes umfasst: das Eingreifen der ersten Haltebuchse (90, 92) in der Buchsenhalterung (85), indem der Achsenantrieb (34) betätigt wird, um die Spindel (22) entlang der Spindelachse bezüglich der Werkzeughalterung (84) vorwärts zu bewegen, sowie das lösbare Sichern der ersten Haltebuchse (90, 92) gegen axiales Abziehen aus der Buchsenhalterung (85); und – der Schritt des Bohrens der ersten langen versetzten Reihenbohrung in dem Werkstück ein weiteres Vorwärtsbewegen der ersten Bohrstange (30, 32) entlang der Spindelachse durch die erste Haltebuchse (90, 92) und in die erste lange versetzte Reihenbohrung des Werkstücks umfasst.
  25. Verfahren nach Anspruch 24, bei dem nach dem Schritt des Bohrens der ersten langen versetzten Reihenbohrung die folgenden Schritte umfasst: – Entfernen der ersten Bohrstange (30, 32) von dem Werkstück durch Betätigen des Achsenantriebs (34) zum Zurückziehen der Spindel (22) und der Bohrstange (30, 32) entlang der Spindelachse, während die Bohrstange (30, 32) durch die Haltebuchse (90, 92) gezogen wird; – Entfernen der ersten Haltebuchse (90, 92) aus der Buchsenhalterung (85) durch Eingriff der Haltebuchse (90, 92) an der außen liegenden Position an der Bohrstange (30, 32), wenn die Bohrstange (30, 32) abgezogen wird; – Ablegen der ersten Bohrstange (30, 32) und Haltebuchse (90, 92) auf dem Werkzeugträger (33) durch Betätigen des Achsenantriebs (34), um die Spindel (22) und die Werkzeughalterung (84) translativ bezüglich des Stützrahmens (24) zu bewegen, und anschließendes Veranlassen der Spindel (22) zur Freigabe der ersten Bohrstange (30, 32); – Zurückholen der zweiten Bohrstange (30, 32) und Haltebuchse (90, 92) von dem Werkzeugträger (33) durch translatives Bewegen der Spindel (22) und der Werkzeughalterung (84) bezüglich des Stützrahmens (24) und anschließendes Betätigen der Spindel (22), um mit der zweiten Bohrstange (30, 32) einzugreifen und sie zu fassen; – Betätigen des Achsenantriebs (34) zum translativen Bewegen der Spindel (22), der zweiten Bohrstange (30, 32) und der zweiten Haltebuchse (90, 92) bezüglich des Stützrahmens (24) in eine Position, in der die Spindelachse koaxial mit der zweiten langen versetzten Reihenbohrung fluchtet; – Bewegen der zweiten Bohrstange (30, 32) in eine Position, in der sie von der Werkzeughalterung (84) gehalten ist, und Eingreifen der zweiten Haltebuchse (90, 92) in der Buchsenhalterung (85) durch Betätigen des Achsenantriebs (34) zum Vorwärtsbewegen der Spindel (22) entlang der Spindelachse bezüglich der Werkzeughalterung (84); – lösbares Sichern der zweiten Haltebuchse (90, 92) gegen axiales Abziehen aus der Buchsenhalterung (85); – Bohren der der zweiten langen versetzten Reihenbohrung in dem Werkstück durch Drehen der zweiten Bohrstange (30, 32) an der Spindelachse und weiteres Vorwärtsbewegen der zweiten Bohrstange (30, 32) entlang der Spindelachse durch die zweite Haltebuchse (90, 92) und in die zweite lange versetzte Reihenbohrung des Werkstücks; – Entfernen der zweiten Bohrstange (30, 32) aus dem Werkstück durch Betätigen des Achsenantriebs (34) zum Zurückziehen der Spindel (22) entlang der Spindelachse; – Entfernen der zweiten Haltebuchse (90, 92) aus der Buchsenhalterung (85) durch Eingreifen der zweiten Haltebuchse (90, 92) an der außen liegenden Position an der zweiten Bohrstange (30, 32), wenn die zweite Bohrstange (30, 32) abgezogen wird; und – Ablegen der zweiten Bohrstange (30, 32) und Haltebuchse (90, 92) auf dem Werkzeugträger (33) durch Betätigen des Achsenantriebs (34) zum translativen Bewegen der Spindel (22) und der Werkzeughalterung (84) bezüglich des Stützrahmens (24) und anschließendes Veranlassen der Spindel (22) zur Freigabe der zweiten Bohrstange (30, 32).
  26. Verfahren nach Anspruch 20, bei dem – der Achsenantrieb (34) einen Y-Achsenantrieb (46, 48) umfasst, der so konfiguriert ist, dass er die Spindel (22) vertikal bezüglich des Stützrahmens (24) bewegt und zwei unabhängig voneinander steuerbare, voneinander beabstandete Antriebsglieder (50, 52) aufweist, die zwischen der Spindel (22) und dem Stützrahmen (24) verbunden sind.
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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4745481B2 (ja) * 2000-02-15 2011-08-10 株式会社放電精密加工研究所 順送り加工装置
CA2405269C (en) * 2000-04-06 2008-09-23 Solid Terrain Modeling Hi-accuracy three-dimensional topographic modeling apparatus
US6438835B1 (en) * 2000-07-19 2002-08-27 Ford Global Technologies, Inc. Method and system for manufacturing a cylinder head
ES2173853T3 (es) * 2000-08-21 2002-11-01 Mini Ricerca Scient Tecnolog Unidad de produccion de alta velocidad para operaciones de mecanizacion.
US7377037B2 (en) * 2004-05-25 2008-05-27 General Electric Company Fillet machining method without adaptive probing
WO2012154866A1 (en) * 2011-05-09 2012-11-15 Schlumberger Canada Limited Machining apparatus for long tube lengths and related methods
JP6004994B2 (ja) * 2013-06-11 2016-10-12 Jfeスチール株式会社 穴あけ加工方法
ITMI20132032A1 (it) * 2013-12-05 2015-06-06 B C M S R L Macchina foratrice a controllo numerico perfezionata
CN104959647A (zh) * 2015-05-28 2015-10-07 浙江中星钢管机械有限公司 一种水钻模具打孔设备
EP3200947B1 (de) * 2015-09-14 2019-07-03 Licon mt GmbH & Co. KG Verfahren zur fertigbearbeitung von lagerbohrungen in einem werkstück
CN107538042B (zh) * 2017-10-19 2019-05-03 南京航空航天大学 一种刚柔结合的环形轨道制孔系统及其运行方法
CN111958149B (zh) * 2020-07-10 2022-04-26 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 一种侧梁定位臂组装找正对中装置及方法
CN112658323A (zh) * 2020-12-11 2021-04-16 江西昌浩实业有限公司 一种节能门窗加工用准确定位式钻孔装置
CN117245120B (zh) * 2023-11-15 2024-02-13 哈尔滨安宇迪航空工业股份有限公司 一种航空复合材料钻孔装置

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4711016A (en) * 1982-11-19 1987-12-08 Werner And Kolb Werkzeugmaschinen Gmbh Flexible manufacturing unit
US4657446A (en) * 1983-02-28 1987-04-14 Sunnen Products Company Boring machine for cam shaft bearings
DE3522488A1 (de) * 1985-06-22 1987-01-02 Grob Gmbh & Co Kg Vorrichtung zum wechseln von bohrkoepfen od. dgl.
US4697318A (en) * 1985-11-26 1987-10-06 The J. L. Wickham Company, Incorporated Adaptable machining system
US4693642A (en) * 1986-07-02 1987-09-15 General Motors Corporation Line boring apparatus
JP2535154B2 (ja) * 1986-10-24 1996-09-18 株式会社 森精機製作所 立形マシニングセンタ
JP2615030B2 (ja) * 1987-01-29 1997-05-28 三井精機工業株式会社 小径長尺のラインボーリングバ使用の加工装置とその加工方法
US4789279A (en) * 1987-06-18 1988-12-06 Rottler Donald B System and apparatus for reboring main bearings
DE4142121A1 (de) * 1991-12-20 1993-06-24 Giddings & Lewis Gmbh Transferstrasse zur bearbeitung von werkstuecken, insbesondere zur bearbeitung von ausgleichsgehaeusen
US5221165A (en) * 1992-01-21 1993-06-22 Litton Industrial Automation Systems, Inc. Camshaft bore machining method and apparatus
US5321874A (en) * 1992-07-31 1994-06-21 Ford Motor Company Multi-positioner machining system
US6013016A (en) * 1997-04-23 2000-01-11 Unova Ip Corp. Flexible boring machine and method

Also Published As

Publication number Publication date
CA2300035A1 (en) 2000-09-16
EP1036620A1 (de) 2000-09-20
EP1036620B1 (de) 2003-11-26
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US6149561A (en) 2000-11-21

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