DE652396C - Druckluftvorschubantrieb fuer Bohrer oder sonstige Schneidwerkzeuge - Google Patents

Description

Beim Bohren langer Löcher kleinen Durchmessers hat sich häufig der Übelstand bemerkbar gemacht, daß bei zwangsläufigen Vorschüben der Bohrer durch Festsaugen aus seiner Achse verläuft oder durch Zwischenklemmen von Spänen zwischen Bohrer und erzeugtem Loch sich festsetzt und abbricht, wodurch in vielen Fällen das Werkstück verdorben wird. Um diesem Ubelstande abzuhelfen, ist der Arbeiter gezwungen, den Bohrer von Zeit zu Zeit zu lüften, damit die unter Druck eintretende Kühlflüssigkeit die Späne herausspülen kann.

Die Erfindung hat den Zweck, sich von der Zuverlässigkeit des Arbeiters unabhängig zu machen, indem der Bohrer oder das sonst in Frage kommende Werkzeug mit einem niedrigen Anschnittdruck zunächst an das Werkstück herangeführt wird und erst nach dem Freischnitt des Bohrers der beim jeweils zu bohrenden Werkstoff zulässige Vorschubdruck selbsttätig durch hinter zusätzliche Kolbenflächen tretende Druckluft erzeugt wird. Trifft der Bohrer auf eine besonders harte Stelle im Werkstoff, die nur einen ganz geringen Vorschub zuläßt, so regelt sich letzterer durch die Nachgiebigkeit des Luftkissens. Hat das Werkzeug einen im voraus bestimmten Vorschubweg zurückgelegt, so wird durch Anschlagknaggen ein Umsteuerhahn oder Schieber umgesteuert, die vor den Kolben befindliche Druckluft kann ins Freie entweichen, und die Druckluft wechselt durch Schiebersteuerung nach der entgegengesetzten Seite, so daß der Werkzeugschlitten und damit das Werkzeug einen bestimmten Weg, der wiederum begrenzt ist, zurückgezogen wird und die Kühlflüssigkeit die feinen Späne herausspülen kann.

¹ Es ist zwar bekannt, zwischen den angetriebenen und zu bewegenden Teil einer Werkzeugmaschine ein hydraulisches Getriebe einzuschalten. In diesem Falle wird der gewünschte, mechanisch erzeugte Vorschubdruck durch Einstellung einer Drosselvorrichtung ähnlich einem Sicherheitsventil gehalten, indem nach Erreichung des im voraus eingestellten Vorschubdruckes durch die Drosselvorrichtung eine bestimmte Ölmenge abströmt. Es ist ferner bekannt, bei hydraulisch angetriebenen Werkzeugmaschinen eine Uberbemessung der Förderpumpe zu vermeiden durch wahlweise Zusammenschaltung von mehreren Zylindern verschiedener Querschnitte. Auch in diesem Falle handelt es sich um einen bestimmten, vorher festgelegten Vorschub. Es ist weiterhin bekannt, das Werkzeug durch Auftreffen auf das Werk-

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Emil Hempel in Zerbst, Anh.

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stück selbsttätig vom Eilgang auf den Arbeitsvorschub zu schalten oder auch das Werkzeug zum Zwecke des Ausspannens· mechanisch, elektrisch oder hydraulisch vor.-, und zurückzusteuern. ■ ; ' ■

Im Gegensatz zu diesen bekannten Ein-,'; richtungen handelt es sich bei der Erfindung; darum, einen Vorschubantrieb zu schaffen, bei welchem mittels Preßluft bei gleichbleibendem, einstellbarem Vorschubdruck das Werkzeug nachgiebig vorgeschoben wird, so daß bei plötzlich auftretendem größerem Widerstand durch härteren Werkstoff u. dgl. die Vorschubgeschwindigkeit sich vermindern und bei wieder weicher werdendem Werkstoff erhöhen kann. Die Vorschubgeschwindigkeit paßt sich also den Unterschieden im Werkstoff an. Ein mechanischer Vorschubantrieb ist überhaupt nicht vorhanden, sondern die mechanische Antriebsspindel dient bei der Erfindung nur dazu, um den Druckzylinder bei großen Bohrtiefen nachzustellen und dadurch einen zu großen Hub der Arbeitszylinder zu vermeiden.
Der Gegenstand der Erfindung ist auf den Zeichnungen dargestellt. Es ist

Fig. A eine Schnittzeichnung durch den Preßluftzylinder mit Kolben,

Fig. B eine Seitenansicht von Werkzeugschlitten und Drückschlitten mit der Preßluftsteuerung,

Fig. C eine Vorderansicht dieser Teile und Fig. D eine schematische Darstellung der Preßluftzulei.tungen mit Steuerventil. Fig. E zeigt den Zeitpunkt der Umschaltung von Vorwärts- nach Rückwärtsgang, in Fig. F ist die Stellung des Bohrwerkzeuges und der Anschlagknaggen in vorgeschrittener Rückwärtsbewegung dargestellt, während Fig. G die soeben beendete Verschiebung des Schaltgehäuses und damit die Umkehrstelle von Rückwärts nach Vorwärts darstellt. Die Wirkungsweise der Einrichtung ist folgende:

Der Werkzeugschlitten 1 mit dem Bohrwerkzeug 34 ist auf dem Bett der Maschine verschiebbar, während der Druckschlitten 2 fest mit dem Bett oder Ständer verbunden ist oder auch durch irgendeinen Vorschubtrieb in besonderen Fällen eine zusätzliche Verschiebung erhält« Mit dem Werkzeugschlitten ι ist ein Preßluftzylinder 3 fest verbunden, während an dem Druckschlitten 2 die Kolbenstange 4, die entsprechend den verschiedenen Druckstufen die Kolben 5, 6 und gegebenenfalls noch einen dritten Kolben trägt, in axialer Richtung gehalten ist. In der Fig. A sind die Kolben 5 und 6 dargestellt. Durch Eintreten von Druckluft in die Kammern 8 und 9 werden die Kräfte addiert, welche durch Eintreten der Preßluft in die Kammern 10 und 11 entsprechend vermindert werden, so daß sich, durch Wechsel der belauf schlagten Kolbenflächen die verschiedenen •/Kiraftstufen erzielen lassen. Durch einen be- ; sonderen Schieber 14 (Fig. D), welcher die •,verschiedensten Ausführungsformen erhalten ik'ann, werden die gewünschten Druckstufen geschaltet.

Zur Steuerung der Vor- bzw. Rückwärtsbewegung des Werkzeugschlittens 1 dient ein Umsteuerhahn o. dgl. 13 (Fig. B) bekannter Bauart, welcher durch verschiedene Abzweigungen die Verbindungen mit den Kammern 8, 9, 10, 11 (Fig. A) der Preßluftzuleitung und der äußeren Luft herstellt, indem er abwechselnd Betriebs- und Atmosphärendruck rechts oder links in den Zylinderraum des Steuerschiebers 14 (Fig. D) leitet und so eine hin und her gehende Bewegung des Rundschiebers nach jedem Bohrhub bewirkt. Durch diese Axialbewegung des Rundschiebers 14 werden die Luftkanäle 1-5, 16, 17, 18 für die verschiedenen Druckstufen der Vorschubzylinder 3, 20 mit der Druckluftzuleitung 21 und mit der Auspuffleitung 22 abwechselnd verbunden. Die Hubbegrenzung erfolgt durch am Werkzeugschlitten verstellbar'angeordnete Anschläge 23 und 37 (Fig. B), welche beim Vor- bzw. Rückwärts- go gang des Werkzeugschlittens 1 auf den mit dem Küken des Umsteuerhahnes 13 verbundenen Anschlagknaggen 24 einwirken.

Es ist eingangs erwähnt, daß das Werkzeug nach einer bestimmten einstellbaren Bohrtiefe selbsttätig um einen bestimmten Weg zurückgeht, damit die Späne ausgespült werden können. Dieser Rückweg ist natürlich kleiner als die erreichte Bohrtiefe, worauf das Werkzeug dann wieder einen größeren Weg nach vorne geht und die Bohrtiefe vergrößert. Diese periodische Vor- und Rückwärtsbewegung des Werkzeuges soll entsprechend der gleichen Einrichtung bei Pilgerwalzwerken als Pilgerschrittbewegung bezeichnet werden.

Die Wirkungsweise der Einrichtung zur Erzielung der Pilgerschrittbewegung ist auf der Zeichnung in den Fig. E, F und G dargestellt. Fig. E zeigt den Zeitpunkt der Umschaltung der Vorwärtsbewegung des im Werkzeugschlitten 1 eingespannten Bohrwerkzeuges 34 (Fig. A und F) auf rückwärts. Durch das Umlegen· des mit dem Umsteuerhahn 13 (Fig. F) fest verbundenen Umschalthebeis 24 mittels des Anschlagknaggens37 ist die vordere' Umkehrstelle erreicht, die Kammern 8 und 9 (Fig. A) werden durch den Steuerschieber 14 (Fig. D) mit der äußeren Luft verbunden, und die Kammern 10 und 11 erhalten Betriebsdruck, wodurch die Rückwärtsbewegung des Werkzeugschlittens 1 er-

folgt. In der Fig. F ist das Schaltgehäuse 25 "in Vorderansicht und Schnitt dargestellt. Das Bohrwerkzeug 34 ist während seiner Rückwärtsbewegung an die Stelle gelangt, bei welcher der nur nach einer Seite zur Wirkung kommende Schaltknaggen 27 gegen den Mitnehmerzapfen des Schaltsternes 28 stößt und letzterer, infolge der fortschreitenden Rückwärtsbewegung des Werkzeugschlittens ι (Fig. A) im Uhrzeigersinne nach rechts gedreht wird. Das mit dem Schaltstern 23 als Hülsenrad ausgebildete Ritzel 38 greift in die mit einer Zahnstange 43 versehene Führungsschiene und dreht sich lose auf dem Zapfen des Umsteuerhahnes 13 und verschiebt hierbei das Schaltgehäuse 25, in welchem sich der Umsteuerhahn 13 befindet, in Pfeilrichtung auf der Führungsschiene 26 um einen mit 39 bezeichneten Weg. Die Führungsschiene 26 ist mit dem Druckschlitten 2 (Fig. B) fest verbunden, während das Schaltgehäuse 25 mittels Druckpratzen und Federn 41 auf der Führungsschiene festgeklemmt wird. Diese Klemmung genügt wohl, um die Schwingbewegung des Steuerhahns 13 auszuführen, das Schaltgehäuse 25 gleitet aber, wie oben beschrieben, unter Einwirkung der Drehbewegung des Schaltsternes 28. Fig. G zeigt die Stellung des Bohrwerkzeuges 34, in welcher der Schaltstern 28 die Verschiebung des Schaltgehäuses 25 beendet hat. Gleichzeitig hat der linke Anschlagknaggen 23 den Umschalthebel 24 des Steuerhahns 13 nach rechts umgelegt; die Rückwärtsbewegung des Werkzeugschlittens 1 ist beendet und damit die hintere Umkehrstelle erreicht.

Diese Pilgerschrittbewegung wiederholt sich beliebig oft. Dabei bewegt sich der ■Werkzeugschlitten 1 nach vorwärts, und das Bohrwerkzeug 34 dringt bei jedem Hub um die Wegstrecke 40, welche der mit 39 bezeichneten Verschiebung des Schaltgehäuses 25: entspricht, in das Werkstück ein. Die Umschaltung bewirkt entsprechend obiger Be-Schreibung ein Zurückgehen des Werkzeugschlittens ι und damit des Bohrwerkzeuges 34 um die Wegstrecke 41. Die periodische Vorwärts- und Rückwärtsbewegung des Werkzeuges und damit verbundene Eindringtiefe des Werkzeuges in das Werkstück wird also immer durch die mittels Schaltsterns 28 und Zahnritzels 38 bewirkte Verschiebung des Schaltgehäuses 25 auf der Führungsschiene 26 bestimmt.

Die Vorwärtsbewegung des Werkzeugschlittens (s. Fig. G) entspricht der Wegstrecke der Eindringtiefe 40 zuzüglich der Rückwärtsbewegung 41 und ist als Gesamtweg mit 42 bezeichnet.

Der Steuerschieber 14 erhält außer seiner Axialverschiebung noch eine Drehbewegung durch eine Zahnstange 29, welche in ein auf der Achse des Steuerschiebers angeordnetes Ritzel 30 eingreift. Die Mitnahme der Zahnstange 29 erfolgt von dem Werkzeugschiitten ι durch Festklemmung. Diese Klemmung genügt wohl, um die Schwingbewegung des Steuerschiebers auszuführen, gleitet aber unter starkem Druck. Durch die Abwicklung der Zahnstange beim Vor- bzw. Rückwärtsgang des Werkzeugschlittens 1 führt der Steuerschieber 14 eine Schwingbewegung aus, wodurch die Druckluft- bzw. Auspuffkanäle 21, 22 mit den einzelnen Zylinderkammern verbunden werden, und zwar derart, daß beim Vorlauf beispielsweise zunächst dem Zylinderraum 8 so lange Druckluft zugeführt wird, bis der Bohrer etwa ¹Z₂ mm mit niedrigem Anschnittdruck ins Werkstück eingedrungen ist, sich also freigeschnitten hat. Erst dann erhält der Zylinderraum 9 Druckluftzuströmung, so daß jetzt die Drücke beider Kolbenflächen mit wirtschaftlichem Vorschubdruck auf das Werkzeug einwirken. Durch sinngemäße Ausbildung der Luftkanäle auf dem Rundschieber 14 lassen sich auf diese Weise viele Kombinationen ermöglichen, welche durch Umstecken des Mitnehmerrädchens 31 jeweils den Erfordernissen entsprechend eingestellt werden können. Der _go gewöhnlich fest auf dem Bett sitzende Druckschlitten 2 kann auch durch ein Vorschubglied, z.B. eine Gewindespindel 12 (Fig. A), einen zwangsläufigen mechanischen Vorschub erhalten, so daß bei großen Bohrtiefen der Vorschubweg des Werkzeuges ein Vielfaches des Kolbenweges betragen kann. Auch kann durch eine feste Verbindung der beiden Schlitten 1 und 2 der Druckluftvorschub vollständig ausgeschaltet und das Werkzeug mit zwangsläufigem Vorschub vor- oder zurückbewegt werden. _t In diesem Falle ist auch durch den Preßluftdruck ein elastisches Luftkissen eingeschaltet.

Die Luftkanäle 15, 16, 17, 18 sind mit Ab-Sperrventilen versehen, damit beim zwangsläufigen Vorschub durch die Gewindespindel oder sonstige Vorschubglieder die in den Kammern 8, 9 befindliche Druckluft abgeschlossen werden kann. Beim Arbeiten auf Zug, wie, z. B. beim Reiben oder Läppen langer Bohrlöcher, werden die Ventile 32, 33 geschlossen. Auf diese Weise ist zwischen Bohrwerkzeug 34 und Vorschubschlitten 2 immer ein elastisches Luftkissen zwischengeschaltet. Trifft das Werkzeug auf eine besonders harte Stelle im Werkstoff, so arbeitet der zwangsläufige Vorschub, wie auf der Zeichnung (Fig. B) dargestellt ist, mittels Gewindespindel 12, Zahnstange oder sonstiger _1Z0 Mechanismen, evtl. auch durch hydraulischen Antrieb so lange weiter, bis das immer mehr

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zusammengedrückte Luftkissen den Widerstand zu überwinden vermag. Hierdurch werden Bohrerbrüche wie auch das Verlaufen der Werkzeuge aus ihrer Achse vermieden.

Durch den Einbau von Sicherheitsventilen in den Luftkanälen der Zylinderkammern kann der Vorschubdruck in im voraus bestimmter Höhe gleichgehalten werden.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   i. Druckluftvorschubantrieb für Bohrer oder sonstige Schneidwerkzeuge, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorschub des Werkzeuges (34) zuerst mit niedrigem, elastischem Vorschubdruck zwecks Freischneidens desi Werkzeuges und hierauf mit regelbarem, stärkerem Vorschubdruck erfolgt, und zwar dadurch, daß ein das Bohrwerkzeug tragender Werkzeugschlitten (1) mit einem dahinterliegenden, fest oder axial beweglichen Druckschlitten (2) durch einen aus einer oder mehreren Kammern (8, 9, ίο, ii) bestehenden Druckzylinder und einer sich in diesem führenden Kolbenstange mit einem oder mehreren Druckkolben (5, 6) verbunden ist, wobei der Druckzylinder fest mit dem Führungsschlitten (1) und die Kolbenstange fest in dem Druckschiitten (2) gelagert ist oder umgekehrt.
2. 2. Vorschub nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschubbewegung im Pilgerschritt erfolgt, derart, daß durch einen durch Schlittenknaggen (23, ²7j 37) bewegten Umsteuerhahn (13) und einen nachgeschalteten Steuerschieber (14) die Druckluft in den Kammern (8, 9, 10, 11) so geregelt wird, daß der Werkzeugschlitten (1) nach Erreichung eines bestimmten regelbaren Vorschubweges um einen im voraus eingestellten Weg zurückgeht und dann wieder um den gleichen Vorschubweg nach vorne geschoben wird. «
3. 3. Vorschub nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckschlitten (2), durch ein mechanisches Vorschubglied (z. B. eine Gewindespindel 12) verschoben wird, entweder zu dem Zwecke, den Werkzeugvorschub mechanisch zu bewirken, wobei die Druckluft in den Kammern (8, 9 oder 10, 11) als elastisches Luftkissen dient, oder zu dem Zwecke, durch periodisches oder zusätzliches Verstellen des Druckschlittens (2) den Weg der Kolben (5, 6) und damit die Bohrtiefe ζμ vergrößern.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen