DE645031C - Gewindebohrmaschine mit vor- und ruecklaeufiger Drehbewegung der Arbeitsspindel - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 21. MAI 1937

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 49 e GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 28. Februar 1936 ab

Gegenstand der Erfindung ist eine Gewindebohrmaschine, deren Arbeitsspindel wechselweise in der einen und anderen Drehrichtung umläuft und dabei gleichzeitig vor- und rückwärts verschoben wird. Bei Maschinen dieser Art war es bisher üblich, in das Vorschubgetriebe zum Ausgleich etwaiger Unterschiede zwischen dem Vorschub der Arbeitsspindel und der Steigung des Gewindeschneidwerkzeuges eine Pufferfeder anzuordnen oder die Spindel durch eine auf den Anschnittdruck vorgespannte Feder vorzuschieben und dabei den Vorschub durch ein Vorschubgetriebe auf ein bestimmtes Größtmaß zu begrenzen.

Ein wesentlicher Nachteil dieser bekannten Anordnungen ist, daß die Vorspannung der Ausgleichsfedern in der Vorschubeinrichtung eine gewisse Mindestgröße haben muß, um die entweder elektrisch oder mechanisch bewirkte Umsteuereinrichtung betätigen zu können.

Ein weiterer Nachteil der älteren Anordnungen ist der, daß in die Vorschubeinrichtung eine Rutschkupplung eingebaut werden mußte, weil die Längsbewegung der Arbeitsspindel nach oben begrenzt ist und die Arbeitsspindel in der oberen Endstellung erst nach einer gewissen Auslaufstellung zum Stillstand kommt, während der die Rutschkupplung gleiten muß. Weil bei derartigen Rutschkupplungen sich die Reibung nach einiger Betriebszeit meist wesentlich erhöht, kommen leichte Beschädigungen des Vorschubgetriebes vor.

Die Erfindung beseitigt nun diese Nachteile durch eine grundsätzlich neuartige Ausbildung der Vorschubeinrichtung solcher Maschinen, die nachstehend erläutert wird.

In den Zeichnungen ist eine mit der neuen Vorschubeinrichtung ausgestattete Maschine an einem Ausführungsbeispiel teilweise schematisch dargestellt.

Fig. ι zeigt einen Längsschnitt durch die Maschine.

Fig. 2 ist ein Querschnitt im oberen Teil der Maschine nach Linie 2-2 der Fig. 1.

Fig. 3 ist ein Querschnitt im unteren Teil der Maschine nach Linie 3-3 der Fig. 1.

Fig. 4 ist ein Längsschnitt durch die Arbeitsspindel, und zwar in größerem Maßstab.

Fig. 5 zeigt einen Querschnitt in der Linie 5-5 der Fig. 4. _f

Fig. 6 ist ein Querschnitt in der Linie 6-6 von Fig. 4 in Vorlaufstellung.

Fig. 7 ist ein Querschnitt in Linie 6-6, jedoch in Rücklaufstellung.

Fig. 8 ist ein tangentialer Schnitt in der Linie 8-8 von Fig. 6 in Ruhestellung.
. Fig. 9 ist der gleiche Schnitt wie Fig. 8, jedoch während des Vorlaufes der Arbeitsspindel.

Fig. 10 ist der gleiche Schnitt wie Fig. 8, jedoch während des Rücklaufes.

Fig. 11 zeigt eine andere Einstellung des unteren Begrenzungsringes für die Arbeitsspindel.

Fig. 12 zeigt einen vergrößerten Sehn! durch die Vorschubeinrichtung bei au rasteten Kugeln und bei eingerückter HiI kupplung.

Fig. 13 ist ein Querschnitt durch die Vorschubwelle in der Linie 13-13 von Fig. 12. Fig. 14 zeigt eine Draufsicht im Schnitt nach Linie 14-14 der Fig. 12.

Fig. 15 zeigt eine Draufsicht im Schnitt bei ausgerasteten Kugeln.

Fig. 16 zeigt einen Querschnitt in der Linie 16-16 der Fig. 12.

Fig. 17 ist eine Vorderansicht, teilweise im Schnitt auf die Hilfskupplung.

Fig. 18 ist ein Längsschnitt durch die Arbeitsspindel in einer vereinfachten Ausfüh^a° rung.

Fig. 19 zeigt eine gleiche Ansicht wie Fig. 18, jedoch in einer anderen Stellung.

Fig. 20 ist ein Querschnitt nach Linie 20-20 der Fig. 18.

Im vorderen Teil eines Gehäuses 1 ist die Lagerhülse 2 für die Arbeitsspindel 3 geführt. Mit seinem hinteren Teil ist das Gehäuse ι auf die Tragsäule 4 eines Tischgestelles 5 verstellbar durch eine Klemmschraube 6 aufgeklemmt. Die Arbeitsspindel 3 wird abwechselnd in der einen oder anderen Drehrichmng angetrieben von einem umsteuerbaren Elektromotor 7, der mit einem oberen Deckel 8 des Gehäuses 1 verbunden ist. Auf dem Wellenstumpf 9 des Motors 7 sitz* ein Antriebszahnrad 10, das mit einem Zahnrad 11 in Eingriff steht, das mit seinen Hohlzapfen 12 und 13 in einem Lager 14 des oberen Deckels 8 und in einem Lager 15 eines Zwischendeckels 16 gelagert ist. Das verzahnte Antriebsende 17 der Arbeitsspindel 3 geht durch die gleichartig verzahnte Bohrung des Zahnrades 11 hindurch und wird von diesem längs verschiebbar mitgenommen. Das Antriebsende 17 ist mit der hohlen Arbeitsspindel 3 durch eine Keilwellenverzahnung 18 verbunden und durch einen Querstift 19 gegen axiale Verschiebung gesichert. Die hohle Arbeitsspindel 3 ist mit ihrem unteren Ejide mit einem Längs- und Querdrücke aufnehmenden Lager 20 in dem unteren, verdickten Ende der Lagerhülse 2 gelagert. In der Bohrung der Arbeitsspindel 3 sitzt längs verschiebbar, in noch zu erläuternder Weise gegen Verdrehen gesichert, eine Futterspindel 21, an deren unterem Ende ein Futter 22 zur Aufnahme eines Gewindebohrers 23 sitzt. Mit der Lagerhülse 2 ist durch einen Querarm 24 eine Zugstange 25 verbunden, der sich in einer Bohrung 26 des Gehäuses 1 führt. Eine unter dem Kopf 27 der Zugstange 25 j sitzende Rückzugfeder 28 sucht die Lagerhülse 2 nach oben zu ziehen, bis sie mit ihrem Ansatz 30 von unten an das Gehäuse 1 an-

Tf rt)er Vorschub der Lagerhülse 2 wird durch ■ '^n Vorschubritzel 31 bewirkt, das in ihre 'Zahnstangenverzahnung32 eingreift (Fig. 1, 3 _: und 12). Das Vorschubritzel 31 sitzt auf ■■ einer. Hohlwelle 33, die mit einer noch näher 7« zu erläuternden Kupplung mit einer durch sie hindurchgehenden Vorschubwelle 34 verbunden ist. Diese wird angetrieben von einer Schneckenradwelle 35 (Fig. 1 und 2) durch Aufsteckwechselräder 36. Ein auf der Schneckenradwelle 35 sitzendes Schneckenrad 37 steht in Eingriff mit einer Schneckenwelle 38, die in Lagern 39 und 40 im Gehäuse ι ruht. Auf dem oberen Ende der Schneckenwelle 38 sitzt fest ein Zahnrad 41, ·· das unter Vermittlung eines auf einem im Gehäuse 1 sitzenden Zwischenradbolzen 42 laufenden Zwischenrades 43 von dem verzahnten Teil des Antriebsendes 17 der Arbeitsspindel 3 angetrieben wird. Durch is Austauschen der Aufsteckwechselräder 36 läßt sich der Vorschub auf den jeweils erforderlichen Betrag einstellen.

Im unteren Teil des Gehäuses 1 sitzt ein Steuerschalter 44, dessen Schalterwelle 45 von 9» der Vorschubwelle 34 in üblicher Weise \- wechselweise nach rechts oder links umgelegt wird, wodurch mit ihr durch Isolier stücke φ verbundene Kontaktzungen 47 abwechselnd '^!/ an Kontakte 48 oder 49 angelegt werden ond ·5 dadurch den Antriebsmotor 7 auf Rechtslauf, " Linkslauf oder Stillstand schalten.

Die in der Arbeitsspindel 3 verschiebbar geführte Futterspindel 21 hat einen IiBtnehmerkopf 50 (Fig. 4 bis 7) mit Mitnehmer- wo nasen 51, mit denen er in Nuten 52 der Hohl- ■■■* spindel 3 eingreift. Diese ■ Nuten 52 endigen unten in einseitige Erweiterungen 53, die Absätze oder Schultern 54 (Fig. 8 bis 11) bilden. , Zwischen dem unteren Ende der Antriebs- »5 welle 17 und der Futterspindel 21 sitzt eine Rückholfeder 55, welche die Futterspindel 21 nach unten zu schieben sucht, bis sie mit ihrem Ansatz 56 auf einem Anschlagring 57 · aufsetzt. Dieser wird von einer FedeT 58 nach tee aufwärts gegen das untere Ende der Arbeitsspindel 3 mit einer Kraft gedrückt, die das Eigengewicht der Futterspindel 21 and die Spannung der Feder 55 genügend überschreitet und die sich auf den Boden einer auf das 1*5 untere Ende der Arbeitsspindel 3 aufgeschraubten Kappe 59 aufsetzt. Der Anschlagring 57 hat einen Ansatz 60 und kam da* durch die Ruhestellung der Futterspindel 21 in zwei verschiedenen Höhenlagen begrenzen, tap je nachdem er mit dem Ansatz 60 nach unten, wie in Fig. 4 gezeigt, oder mit dem Ansäte 60

nach oben, wie in Fig. 11 gezeigt, in die Kappe 59 eingesetzt wird. Uni den Anschlagring 57 in die^letztere Stellung bringen zu können, hat das untere Ende der Arbeitsspindel 3 eine Erweiterung 61, in die der Ansatz 60 hineinpaßt.

Die Wirkungsweise der vorstehend beschriebenen Einrichtung ist in den Fig. 4 bis 11 gezeigt.

Steht der Anschlagring 57 in der Stellung nach Fig. 4, so steht die Futterspindel 21 so tief, daß die Oberkante der Mitnehmernasen 51 in der Ruhestellung um ein Maß L, wie in Fig. 8 gezeigt, unter den Schultern 54 liegt. Sobald nun der Gewindebohrer 23 auf ein Arbeitsstück 99 aufsetzt und zu schneiden beginnt und dadurch Widerstand findet, gelangen die Mitnehmernasen 51 in die Stellung nach Fig. 6 und 9, in der die Hohlspindel 3 die Futterspindel 21 in Vorwärtsrichtung und gleichzeitig in Längsrichtung mitnimmt. Sobald aber in der unteren Grenzstellung die Drehrichtung der Arbeitsspindel 3 auf Rücklauf umgeschaltet wird, gleiten die Mitnehmernasen 51 von den Schultern 54 ab und können nun frei in die Nuten 52 eintreten (Fig. 10), wodurch die Futterspindel 21 und damit auch der Gewindebohrer 23 auf dem nun folgenden Rücklauf von jedem Axialdruck entlastet ist und der Gewindebohrer 23 nicht den Gewindeanfang beschädigen kann, wenn er aus dem fertigen Gewinde heraustritt.

Bei dieser Einstellung der Maschine kann nun die Futterspindel 21 nach oben gegen die Wirkung der leichten Rückholfeder 55 um den Betrag L und auch nach unten gegen die Wirkung der Feder 58 ausweichen. Es ist dadurch möglich, Gewinde mit mehreren aufeinanderfolgenden Gewindebohrern, sogenannten Satzbohrern, zu schneiden.

In anderen Fällen/ wo besonders kleine und empfindliche Gewinde zu schneiden sind, kann auch die Einstellung nach Fig. 11 angewendet werden. Dabei wird durch den nach oben stehenden Ansatz 60 des Anschlagringes 57 die Futterspindel 21 so weit angehoben, daß die Mitnehmernasen 51 von vornherein oberhalb der Schultern 54 in den geraden Nuten 52 liegen. Die Futterspindel 21 kann dann gegen den Druck der Rückholfeder 55 nach oben ausweichen, deren Spannung in diesem Falle auf den erforderlichen Anschnittdruck abgestimmt sein muß und die sich deshalb auch leicht nach Abschrauben der Kappe 59 und Herausziehen der Futterspindel 21 austauschen läßt.

Der Ansatz kann aber auch so hoch gewählt werden, daß die Mitnehmeransätze 51 ganz dicht unter den Ansätzen 54 liegen, wenn aus besonderen Gründen das Spiel L nur sehr klein sein darf, aber eine Druckentlastung im Rücklauf erwünscht ist, beispielsweise beim Schneiden von Sackgewinden.

Das Vorschubritzel 31 ist mit der Vorschubwelle 34 gekuppelt durch eine Freilaufkupplung üblicher Art, die das Vorschubritzel 31 nur auf dem Vorlauf mitnimmt, während der Rücklauf durch die Rückzugfeder 28 bewirkt wird. Dadurch wird vermieden, daß der Antriebsmotor 7 noch während des Auslaufs, nachdem die Arbeitsspindel 3 in ihrer oberen, durch Ansatz 30 begrenzten Endstellung zurückgekehrt ist, das Vorschubgetriebe noch weiter antreibt, so daß eine besondere Sicherung durch eine nicht immer genügend sicher wirkende Rutschkupplung entbehrlich wird.

Diese Freilaufkupplung (Fig. 3, 12 und 16) besteht aus einer fest auf der Vorschubwelle 34 sitzenden Nabe 62, in deren im Grund spiralige Nuten 63 Rollen 64 liegen, die bei Vorlauf eine Anschlagtrommel 65 mitnehmen, auf deren äußerem, schwalbenschwanzförmigen Rand 66 Steueranschläge 67 und 68 (Fig. 3) verstellbar aufgeklemmt sind, die am Ende jeder Vor- und Rücklaufbewegung den Steuerschalter 44, gegebenenfalls auch eine Wendekupplung, umsteuern. Beim Rücklauf führt sich die Anschlagtrommel 65 zwischen Scheiben 69 und 70 (Fig. 12). Die Drehbewegung der Anschlagtrommel 65 wird auf die Hohlwelle 33 übertragen durch eine überlastungskupplung. _t Diese besteht aus einer Rastenscheibe 71, die fest auf der Hohlwelle 33 sitzt, und einer zweiten Rastenscheibe 72, die durch Mitnehmerstifte 73 von der Anschlagtrommel 65 mitgenommen wird. Zwischen den Rastenscheiben 71 und 72 liegen zwei Kugeln 74, die von einem Käfig 75 geführt werden und in Ruhestellung in Rasten 76 liegen, in ausgelöstem Zustand der Kupplung aber in seichten Ringrillen 77 (Fig. 13, 14 und 15).

Die Mitnahmekraft wird begrenzt durch eine Lastdruckfeder 78, die zwischen einer Druckscheibe 79 und einem Federteller 80 liegt und deren Spannung durch Schrauben 81 geregelt werden kann. Der Gegendruck der Lastdruckfeder 78 wird fast reibungsfrei aufgenommen von einer Kugelreihe 82, die in Rillen 83 und 84 der Rastenscheibe 71 und einem Laufring 85 liegt, der durch einen Federring 86 mit der Anschlagtrommel 65 verbunden ist.

Diese Überlastungskupplung hat die Aufgabe, das Vorschubritzel 31 von der Vorschubwelle 34 zu entkuppeln in den Fällen, wenn der Gewindebohrer 23 zufällig neben dem vorgebohrten Kernloch oder auf ein ungebohrtes Werkstück 99 aufsetzt und die

Einstellung der Maschine nach Fig. 4, 8 und 9 ein Zurückbleiben der Spindel 21 hinter den Vorschub nicht möglich ist. Tritt dieser Fall ein, so wird also die Hohlwelle 33 und das Vorschubritzel 31 von der Vorschubwelle 34 entkuppelt, worauf die Lagerhülse 2 von der Rückzugfeder 28 sofort in die Ausgangsstellung zurückgezogen wird. Damit die Umsteueranschläge 67 und 68 auch in diesem to Falle die Drehrichtung der Arbeitsspindel auf Rücklauf umsteuern können, ist noch eine Hilfskupplung 87 vorgesehen, die axial leicht verschiebbar, aber durch einen Stift 88 und eine Nut 89 gegen Verdrehen gesichert auf der Nabe 62 sitzt und im Ruhezustand durch eine sich hinten gegen eine Scheibe 90 abstützende Feder 91 gegen einen Ansatz 92 gedrückt wird. Wenn nun die Ratschenkupplung 71, 72 und 74 anspricht, verschiebt sich die Druckscheibe 79 so weit nach rechts, daß ihre schrägen Kupplungszähne 93 mit Kupplungszähnen 94 der Hilfskupplung 87 in Eingriff kommen, die nun die Anschlagtrommel 05 so lange mitnimmt, bis der Umsteueranschlag 67 die Drehrichtung der Arbeitsspindel auf Rücklauf umgesteuert hat, worauf die Vorschubwelle in ihre Ausgangslage zurückkehrt, in der die Kugeln 74 wieder in die Rasten 76 einfallen, wodurch die Maschine im nächsten Arbeitsgang wieder in normaler Weise weiterarbeitet.

Besonders bei kleineren Ausführungen der Maschine, bei denen nur mäßig hohe Anschnittdrücke in axi.aler Richtung auftreten, kann die Vorschubeinrichtung auch in vereinfachter Form ausgeführt werden (Fig. 18 bis 20).

Bei dieser Ausführung ist die Arbeitsspindel 100 so ausgebildet, daß die Mitnehmernuten 52 und die sich daran mit den Schultern 54 anschließenden Erweiterungen 53, die sonst ebenso ausgeführt sind und die gleiche Wirkungsweise haben wie bei der vorher beschriebenen Ausführung (Fig. 6 bis 10) in einer besonderen Gleithülse 95 angeordnet sind, die längs beweglich in der glatten Bohrung der Arbeitsspindel 100 sitzt. Diese Gleithülse 95 wird längs verschiebbar mitgenommen von einem Antriebsteil 101 durch deren verzahnten Teil 102, der hier nach unten verlängert ist. Eine Druckfeder 96, deren Vorspannung den Anschnittdruck erheblich übersteigen muß, drückt eine Gleithülse 95 nach unten gegen einen inneren Ansatz 97 der Arbeitsspindel 100 und hält sie bei normalem Ablauf des Arbeitsspieles in dieser Stellung. Tritt dagegen der schon vorher erwähnte Fall ein, daß die Spitze des Gewindebohrers 23 auf ein ungebohrtes Arbeitsstück 99 aufsetzt oder daß die Spindel aus einem anderen Grunde nicht vorlaufen kann, so verschiebt sich die Gleithülse 95 und damit auch die Futterspindel 21 um den restlichen Vorschubweg gegen d^e Wirkung der Sicherheitsdruckfeder 96 in die Arbeitsspindel β$ ιoo hinein, die dadurch um den weiteren Teil des Vorschubes vorlaufen kann, bis der Steuerschalter 44 den Antriebsmotor 7 auf Rücklauf umschaltet. Dadurch entfällt auch die Notwendigkeit, in die Vorschubeinrich- 7· tung eine besondere Überlastungskupplung einzubauen, und die Anschlagtrommel kann in einfachster Weise mit dem Vorschubritzel bzw. dessen Hohlwelle 33 durch eine Zahnkupplung 98 starr gekuppelt werden.

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   i. Gewindebohrmaschine mit vor- und · rückläufiger Dreh- und Vorschubbewegung ·· der Arbeitsspindel, bei der die länge bewegliche, gegen Verdrehen gesicherte und in der hohlen Arbeitsspindel geführte, das Spannfutter für einen Gewindebohrer tragende Futterspindel durch Nuten und Mitnehmer in Umlauf gesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in den in der Arbeitsspindel (3) oder in einer besonderen Mitnehmerhülse (95) vorgesehenen und nach unten in Erweiterungen (53) 9* übergehenden Nuten (52) durch die ein- < seitig zu den Nuten (52) liegenden Erweiterungen (53) Absätze oder Schultern (54) gebildet werden, gegen die sich während des Vorlaufes der Arbeitsspindel (3) *5 Mitnehmernasen (51) an der Futterspindel (21) abstützen und sie axial mitnehmen, \« von diesen aber abgleiten, sobald die Drehrichtung der Arbeitsspindel (3) auf Rücklauf umgeschaltet wird, so daß dann wo die Mitnehmernasen (51) in die geraden -= Mitnehmernuten (52) eintreten können, wodurch die Futterspindel (21) vom Anschnittdruck entlastet wird und dann nur noch unter der Wirkung einer leichten Rückholfeder (55) steht, welche die ■■ Futterspindel (21) nach Beendigung des Gewindeschneidvorganges in die Ausgangslage zurückführt.
2. 2. Gewindebohrmaschine nach An- lte Spruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung der Futterspindel (21) nach unten durch einen Anschlagring (57) begrenzt wird, der durch eine Feder (58) nachgiebig abgestützt wird, so daß die Futterspindel (21) aus einer Mittellage nach unten gegen die Feder (58), nach oben gegen die Rückholfeder (55) ausweichen kann, damit beim Schneiden von Gewinden mit Satzgewindebohrern der i«o Nachschneider dem vorgeschnittenen Gewinde nachfolgen kann.
3. 3. Ausführungsform des Anschlagringes für die Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlagring (57) zur Begrenzung der Bewegung der Futterspindel (21) nach unten einen in eine Erweiterung (61) im unteren Ende der Arbeitsspindel (3) hineinpassenden Ansatz (60) hat, um die Futterspindel in zwei verschiedenen Höhenlagen abstützen zu können, um den Abstand (Z,) der Mitnehmernasen (51) von den Schul-. tern (54) durch einfaches Umkehren des Anschlagringes (57) verändern zu können.
4. 4. Gewindebohrmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Futterspindel (21) einwirkende Vorschubkraft durch eine Ratschenkupplung (71, 72) begrenzt wird, die in an sich bekannter Weise bei Überschreiten eines bestimmten, durch Ändern der Spannung der Lastfeder (79) regelbaren Drehmomentes das Vorschubzahnrad (31) von der Vorschubwelle (34) entkuppelt, wobei gleichzeitig die die Umschaltanschläge (67, 69), tragende Anschlagtrommel (65) durch eine Hilfskupplung (87) unmittelbar mit der Vorschubwelle (34) gekuppelt wird.
5. 5. Gewindebohrmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die die Futterspindel (21) mitnehmenden Mitnehmernuten (52), Erweiterungen (53) und Abstützschultern (54) in einer besonderen, durch Verzahnung (102) längs beweglich von der Antriebsspindel (101) angetriebenen Mitnehmerhülse (95) angeordnet sind, die längs beweglich in der hohlen Arbeitsspindel fioo) sitzt und die in Ruhestellung durch eine Pufferfeder (96) bekannter Art mit einer den Anschnittdruck übersteigenden Kraft auf einen inneren Ansatz (97) der Arbeitsspindel aufdrückt, wodurch bei Bewegungshemmungen der Futterspindel (21) diese auch dann gegen die Wirkung der Pufferfeder (96) hinter der Bewegung der zwangsläufig vorgeschobenen Arbeitsspindel (10) zurückbleiben kann, wenn die Mitnehmernasen (51) auf die Schultern (54) aufsitzen.
6. 6. Gewindebohrmaschine nach Anspruch ι bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerhülse (2) für die Arbeitsspindel (3 oder 100) auf dem Vorlauf zwangsläufig durch eine Freilaufkupplung (62, 64, 65) mit der Vorschubwelle (34) gekuppelt wird, auf dem von der Freilaufkupplung freigegebenen Rücklauf durch eine Rückzugfeder (28) in die Ausgangslage zurückgeführt wird.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen