DE708918C - Bohrspindel, Schleifspindel o. dgl. - Google Patents

Description

H 154339

Die Erfindung betrifft Bohrspindeln, Schleifspindeln oder ähnliche schnell laufende Werkzeugspindeln und besonders eine Einrichtung zum Querbewegen der Spindel zu S ihrer Lagerung.

Bei den üblichen Maschinen hat die Bohrspindelachse eine feste Lage zur Werkstückachse. Wird der Bohrstahl aus der Bohrung gezogen, so hinterläßt er, wenn die Spindel dabei umläuft, eine Schraubennut in der bearbeiteten Fläche oder, wenn die Spindel dabei stillsteht, eine geradlinige, zur Werkstückachse parallele Nut. Diese Nut oder Rückzugslinie beeinträchtigt wegen ihrer äußerst geringen Tiefe nicht die Brauchbarkeit des Werkstückes, manchmal aber die Verkäuflichkeit, da sie das Aussehen stört. Um dies zu vermeiden, sind bereits auf der Fliehkraft bzw. Trägheit beruhende Einrichtungen vorgeschlagen worden, durch welche der Bohr- ao stahl bei Stillsetzung der Spindeldrehung selbsttätig aus der Arbeitslage zurückgezogen wird, indem die beiden Teile der geteilten Arbeitsspindel außer Flucht gebracht werden. Diese Einrichtungen sind aber ziemlich ver- as wickelt und erfordern viel Raum; auch ist die Teilung der Arbeitsspindel unerwünscht, weil dadurch die Gedrungenheit des Aufbaus und die Güte des Arbeitsergebnisses gefährdet wird.

Andererseits sind Schwingschuhlager für umlaufende Spindeln bekannt. Bei ihnen

stellen sich Schwingschuhe auf einen Ölfilm zwischen jedem Schuh und einer ununterbrochenen Auflagerfläche ein. Dieser Film wird bekanntlich bei Relativbewegung zwisehen Schuh und Auflagerfläche keilförmig, da die Relativbewegung das Schmiermittel an den Vorderkanten der Schuhe einwärts fegt und die Schuhe in eine Lage schwingen läßt, welche einen keilförmigen Zwischenraum ίο zwischen dem Schuh und der zugehörigen Auflagerfläche beläßt. Hört die Relativbewegung auf, so damit auch das erwähnte Hineinfegen, und die durch die Relativbewegung erzeugten Drücke werden stark verringert, so daß der Schuh wieder schwingen kann, um zwischen jedem Schuh und der ununterbrochenen Lagerfläche einen Schmierfilm von gleichförmiger Dicke auszubilden, so daß also die Spindel im Ruhezustand die Möglichkeit für ein geringes seitliches Spiel erhält. Die Erfindung benutzt dieses Spiel zur Erzielung einer die erwähnten Rückzugslinien verhindernden selbsttätigen Seitenverschiebung der Spindel im Lager mittels einer einseitig auf die Spindel ausgeübten Kraft, welche den nicht mehr unter Hochdruck stehenden Schmierfilm einseitig verdrängt. Hierzu kann eine Federung oder eine hydraulische Einrichtung o. dgl. benutzt werden. In Fällen, wo das gewöhnlich verfügbare seitliche Spiel für den fraglichen Zweck nicht genügt, kann eine größere seitliche Verlagerung durch Herausbewegen gewisser Lagerglieder aus der Arbeitslage erreicht werden. Eine Fliehkraftsteuerung kann dazu benutzt werden, um während der Spindeldrehung die Einrichtung zum seitlichen Verschieben der Spindel ausgerückt zu halten.

Erfindungsgemäß kann die Arbeitsspindel, ob sie nun eine Schleifscheibe, ein Werkstück oder einen Bohrstahl zu tragen hat, ungeteilt ausgeführt werden.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt.

Fig. ι ist ein Längsschnitt durch einen Bohrkopf nach der Erfindung;

Fig. 2 und 3 sind Schnitte nach der Linie 2-2 und 3-3 der Fig. 1;

Fig. 4 ist ein Teillängsschnitt durch eine andere Ausführungsform;

Fig. 5 ist ein Längsschnitt durch eine etwas andere Spindelform;

Fig. 6 ist ein schematischer Schnitt durch ein Lager im Betrieb;

Fig. 7 ist ein entsprechender Schnitt durch das Lager bei ruhender Spindel;

Fig. 8 ist ein Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform des Spindelkopfes; Fig. 9 und 10 sind Schnitte nach den Linien 9-9 bzw. 10-10 der Fig. 8;

Fig. 11 ist ein Schnitt durch eine weitere Ausführungsform eines Werkzeugkopf es;

Fig. 12 ist ein Schnitt nach der Linie 12-12 der Fig. 11;

Fig. 13 ist eine Seitenansicht eines Teiles der Fig. 11;

Fig. 14 ist eine Seitenansicht der Fig. 13 · und

Fig. 15 ein Aufriß eines Lagergliedes.

Bei -den üblichen Bohrbänken trägt das Bett einen , Schlitten für das Werkstück oder den Bohrkopf. Der jeweils andere Teil ruht auf einer Brücke, die auf dem Bett am einen Ende des Tisches befestigt ist.

Die Tischbewegung erzeugt eine Axialbewegung zwischen dem Werkstück und deT Bohrspindel zwecks Ausbohrens und dann ein entgegengesetztes Ausfahren der Spindel. Vor Umkehr der Tischbewegung und nach Fertigstellung der Bearbeitung wird die umlaufende Bohrspindel stillgesetzt. Diese durch eine beliebige Einrichtung bewirkte Stillsetzung der Spindel wird erfindungsgemäß benutzt, um ein radiales Abheben des Werkzeuges aus der Arbeitslage zu bewirken.

Der Bohrkopf nach Fig. 1 hat eine Bohrspindel 2, die in in axialem Abstand angeordneten Schwingschuhlagern 3 ruht. Die Spindel 2 trägt aufgekeilt eine Riemenscheibe 4 mit Haltemutter 5 zwecks Antriebes durch einen am Bett gelagerten Motor. Am anderen Ende der Spindel 2 sitzt eine Kappe 6, deren Zapfen 7 mit der Spindel 2 fluchtet und einen radial vorragenden Bohrstahl 8 trägt. Der Stahl ist z. B. mit Hilfe einer Klemmschraube 9 radial einstellbar.

Jedes Schwingschuhlager 3 (Fig. 2) hat mehrere Schwingschuhe 10 und io_a. Jeder Schuh hat an der inneren Oberfläche einen etwas größeren Krümmungshalbmesser als die Außenfläche der Spindel 2. Die Außenfläche jedes Schuhes hat einen etwas kleineren Krümmungshalbmesser als die Schuhaufnahmebohrung 11. Die Schuhe 10 werden in ihrer Stellung durch Haltestifte 12 gehalten, die in Bohrungen 13 im Gehäuse 1 sitzen und mit den Enden in Aussparungen 14 in den Außenflächen der Schuhe greifen. Der Durchmesser der Aussparung 14 ist etwas größer als der des Stiftes 12, so daß die Außenfläche jedes Schuhes sich gegen die Bohrung 11 legen kann. Da die Krümmung der Schuhe 10 größer als die der Bohrung 11 ist, so haben die Schuhe Linienberührung mit der Bohrung und können somit während der Arbeit des Bohrkopfes etwas schwingen.

Die anderen beiden benachbarten Schuhe io_u sind mittels Schraubstöpsel 15 einstellbar, die in Bohrungen 16 im Gehäuse 1 sitzen und je iao mit einem Stift 17 in eine Aussparung 18 im zugeordneten Schwingschuh greifen. Der

Durchmesser des Stiftes 17 ist so, daß die Außenfläche des Schuhes auf dem Ende des Stöpsels 15 auf ruhen kann. Die Oberflächen der Schuhe io_a sind wie die der Schuhe 10 gekrümmt, und die Außenfläche jedes der Schuhe io_a hat somit Linienberührung mit dem Ende des Stöpsels 15. Kappen 19 schließen die Bohrungen 16 ab.

Die Schwingschuhlager laufen in einem Ölbade, das hier in der Bohrung 11 durch Ringe 20 und 21 abgedichtet ist. Ring 20 liegt an einer Schulter 22 der Spindel 2 an. Der Ring 20 wird zwecks Abschlusses der Bohrung 11 durch eine Federung gegen das Ende des Gehäuses ι gehalten. Die Federung drängt die ganze Spindel 2 dauernd nach links (Fig. 1). Der Ring 21 wird gegen das Ende der Bohrung 11 durch einen Schiebering 23 gehalten, der durch einen Federkeil 24 gegen Drehung ίο gesichert ist. Die Spindel 2 trägt neben dem Schiebering 23 einen Schraubring 25. Schraubenfedern 26 in Aussparungen 27 des Schieberinges 23 legen sich gegen den Schraubring 25 und suchen die ganze Spindel 2 nach links zu schieben, wodurch die Ringe 20, 21 gegen die Enden der Bohrung 11 gehalten werden. Ein Kanal 28 im Gehäuse 1 sorgt für genügende ölzufuhr zur Bohrung 11 und den Lagern 3. Das Gehäuse 1 hat einen Kanal 29 mit anschließendem Abzugskanal 30 zum Abführen an den Ringen 20 oder 21 vorbeileckenden Öls. Der Kanal 30 sitzt in einer Kappe 31 am Ende des Gehäuses 1, deren Einwärtsflansch 32 mit dem Umfang des Schraubringes 25 fluchtet.

Gehäuse 1 und Kappe 31 haben fluchtende Kanälchen 33, 34, deren ersteres mit dem ölkanal 28 verbunden ist. Ein Stift 35 hat enge Passung in einer den Kanal 34 schneidenden Bohrung 36, und eine sehr kleine Nut 37 bewirkt eine Verbindung zwischen dem Kanal 34 und der Innenseite der Kappe 31. Die Nut 37 (zeichnerisch stark übertrieben) wirkt als Auslaß für im Schmieröl sich ansammelnde Luft.

Zwecks wirksamen Betriebes der Schwingschuhlager wird das Öl in die Bohrung 11 um die Spindel 2 unter Druck geleitet, der z. B. durch Schwerkraft mittels des lotrechten Rohres 28' erzeugt wird. In gewissen Fällen kann die Bohrung 11 unmittelbar mit der Drucköleinrichtung verbunden werden, welche die Maschine steuert bzw. treibt.

Wenn die Spindel 2 (Fig. 6 und 7) sich zu drehen beginnt entgegengesetzt dem Uhrzeigersinne, so wird das Schmiermittel zwischen jeden Schwingschuh 10, io_a und die Spindel 2 durch die Haftung des Öls an der Spindel hineingezogen. Die Oberflächenschicht von Ölmolekülen an der Spindel wird zuerst zwischen Spindel und Lagerschuh hineingezogen. Dann folgen angrenzende ölmoleküle, da das öl intermolekulare Reibung bzw. Zähigkeit aufweist. Dies läßt die Spindel sich teilweise von dem Lager abheben und schafft dadurch mehr Raum für den Eintritt von Schmiermittel. Nachdem das öl zwischen die Oberflächen eingedrungen ist, läuft die der Spindel anliegende Ölmolekülschicht mit der Spindel mit, während die dem Lager anliegende Oberflächenschicht im Lager stehenbleibt. Mithin ist der gesamte Schmiermittelkörper zwischen diesen Oberflächenschichten in dauernder Schlüpf ung oder Abscherung begriffen. Sind die Oberflächen relativ nahe aneinander, so sind die Scherkräfte im Öl sehr groß, und da die Beanspruchung in einer Flüssigkeit in allen Richtungen dieselbe sein muß, so wird ein Druck senkrecht zu den Oberflächen der Lager und der Spindel aufgebaut.

Eine Theorie hierfür ist, daß zum Tragen einer Last die Druckänderung' in dem ölkörper allmählich sein muß und daß zur Erzielung einer allmählichen Änderung der ölkörper keilförmig mit in der Bewegungsrichtung abnehmender Dicke sein muß. Gleichgewicht ist erreicht, wenn die Summe aller Druckteile in der ölmasse gleich der äußeren Belastung der Spindel ist. Dieser Gleichgewichtszustand hält so lange an, als eine reichliche Schmierölzufuhr an der Vorderkante des Schuhes vorhanden ist. Am besten liegt der Druckmittelpunkt näher der Hinterkante als der Vorderkante des Lagerschuhes. Daher sind die Stützpunkte der Schwingschuhe näher an der Hinterkante dargestellt. • Diese bekannte Art von Spindellagerung wird mit mehr Spiel eingestellt, als gewöhnlich in Spindellagerungen für große Stabilität zugelassen wird, weil die Schwingung der Schuhe während der Spindeldrehung die Hinterkanten der Schuhe näher an die Spindel heranbewegt und dadurch einen Teil des Spiels beseitigt, so daß die Spindel im Lauf starr und zwangsmäßig radial gehalten wird. Bleibt die Spindel stehen, so wird kein Öl mehr unter die Vorderkante des Schuhes gezogen. Dieser kann daher frei zurückschwingen, wodurch die Hinterkante von der Spindel wegbewegt wird. Dies stellt das anfängliche große Spiel wieder her und macht eine radiale Verschiebung der Spindel und des Bohrstahls möglich zwecks Verhinderns einer Berührung zwischen Stahl und Werkstück während des Ausfahrens des Stahls.

Die Spindel 2 (Fig· 3) trägt in einer Radialbohrung 38 einen Gleitkolben 39, der gewöhnlich durch eine Schraubenfeder 40 nach außen gedrängt wird. Der Kolben 39 stützt eine Bogenplatte4i, vorzugsweise in Form eines Schwinglagerschuhes in der Bohrung 11. KoI-

ben 39 und Platte 41 sind durch eine Bogenplatte 42 ausbalanciert, die z. B. durcl Schrauben 43 «an der Spindel 2 diametral gegenüber der Platte 41 befestigt ist. Feder 40 und Kolben 39 drängen die Spindel 2 gegenüber dem Gehäuse 1 in einer Richtung seitlich ab, die derjenigen entgegengesetzt ist, in der der Bohrstahl 8 vorragt. Die Platte 41 bildet eine relativ große Auflagerfläche für ίο das Ende des Kolbens 39.

Beim Lauf der Spindel 2 bewirkt der zwischen jedem der Schuhe 10, io_a und der Spindel aufgebaute keilförmige Ölfilm eine genaue Einmittung der Spindel und überwindet dadurch die Wirkung der Feder 40. Wird aber die Spindel 2 stillgesetzt, so wird kein öl mehr an der Vorderkante eingezogen, und die in dem keilförmigen Film durch die Drehung der Spindel entwickelten Drucke werden stark so verringert, so daß die Schuhe frei in eine Stellung zur Aufnahme eines Ölfilms von gleichförmiger Dicke schwingen können. Die durch den Kolben 39 und die Platte 41 wirkende Feder 40 sucht dann die Spindel 2 nach den Schuhen zu an der dem Kolben gegenüberliegenden Spindelseite und hinweg von den benachbarten Schuhen um ein genügendes Maß zu bewegen, um den Bohrstahl 8 aus der Arbeitslage zurückzuziehen, so daß er das Werkstück während des Ausfahrens nicht berührt. Dieses Maß der Seitenbewegung der Spindel 2 relativ zum Gehäuse 1 ist äußerst klein, genügt aber zur Verhinderung der erwähnten Berührung. Der Kolben 39 erstreckt sich von der Spindel 2 in derselben Richtung wie der Bohrstahl 8, und die Platte 41 gibt eine relativ große AuflagerfLäche her, so daß keine nennenswerte Abnutzung während der Arbeit auftritt. Solche Abnutzung wäre bei unmittelbarer Berührung zwischen Kolben 39 und Bohrung 11 unvermeidlich.

Die Feder 40 übt einen seitlichen Druck an der Spindel 2 aus, auch wenn diese umläuft; doch ist derselbe gegenüber den Stabilisierdrücken zu vernachlässigen, die sich zwischen jedem Schwingschuh und der zugehörigen Spindeloberfläche entwickeln. Diese Stabilisierdrücke bestehen bei ruhender Spindel nicht, und der Federdruck genügt dann, um die Dicke des Ölfilms zwischen den Schuhen und der Spindel auf einer Seite zu vermindern und dadurch die gewünschte Seitenbewegung der Spindel herbeizuführen. Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 ist die Platte 41 durch einen Ring 41' ersetzt, und ein in der Bohrung 38' der Spindel 2' angebrachter Kolben 39' wird durch die Feder 40' in eine Nut 44 im Ringe gedrängt. Dabei ist die Ausbalancierplatte 42 überflüssig, weil der Ring 41' in sich ausbalanciert ist. Ein Anschlag 45 im Ringe 41' ragt in die Nut 44 und sichert die Drehung des Ringes 41' mit der Spindel 2 im Gehäuse 1', wodurch Abnutzung am Ende des Kolbens vermieden wird.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 5, die besonders dort nützlich ist, wo das Werkstück gedreht wird und der Bohrstahl stillsteht, lagert das Gehäuse 1" die Spindel 2" in Sätzen von Lagerschuhen 3", die in Abständen angeordnet sind und deren nur einer dargestellt ist. Die Spindel 2" hat einen Endflansch 46 zur Anbringung eines Werkstückhaltefutters. Die Spindel 2" muß so verschoben werden, daß das Werkstück vom Bohrstahl weggezogen wird. Da der Bohrstahl unbeschadet der axialen Vorschubbewegung in fester Lage radial zum Gehäuse 1" ist, so muß die Spindel 2" sich jedesmal bei Stillsetzung der Drehung seitlich in derselben Richtung im Gehäuse bewegen.

Hierzu wird ein Kolben 47 in einer kleinen Radialbohrung 48 im Gehäuse 1" durch eine Schraubenfeder 49 gegen einen an der Spindel 2" drehbar gelagerten Ring 50 gedrängt. Ein Stift 51 ragt von außen in eine Nut 52 des Ringes 50, um den Ring gegen Drehung während der Spindeldrehung festzuhalten. Der Kolben 47 hat keine Wirkung auf die Spindel 2" während ihrer Drehung, wird aber bei Stillsetzung der Spindel wirksam, um die Spindel seitlich im Gehäuse zu verschieben, ähnlich wie oben zu Fig. 6 und 7 beschrieben. Der Kolben 47 liegt so, daß die Spindelbewegung in der Richtung erfolgt, in der sich das Werkstück vom Stahl entfernt.

Dieselbe Einrichtung kann bei Innenschleifmaschinen zur Erzielung einer Entfernung zwischen Werkstück und Schleifscheibe am Ende jedes Schleif Vorganges verwendet werden. Man braucht nur den Kolben 47 im too Gehäuse 1" so anzubringen, daß er die Schleifscheibenspindel auf der Seite der Berührungslinie zwischen Scheibe und Werkstück erfaßt. Wird die beschriebene Spindeleinrichtung im Werkstückskopf benutzt, so wird der Kolben 47 so angeordnet, daß er die Arbeitsspindel in Richtung zur Herstellung eines Radialabstandes zwischen Schleifscheibe und Werkstück verschiebt.

Der Bohrkopf, an dem eine weitere Aus- uo führungsform der Erfindung (Fig. 8) verkörpert ist, hat ein Gehäuse 52, in dem eine Bohrpindel 53 in achsig in Abstand angeordneten Schwingschuhlagern 54 und 55 lagert. Die Spindel 53 hat aufgekeilt eine Riemenscheibe "5 mit Haltemutter 57 zum Antrieb durch einen am Maschinenbett angebrachten Motor. Am andern Ende der Spindel 53 sitzt eine Kappe 58, deren Zapfen 59 mit der Spindel fluchtet. Ein Bohrstahl 60 lagert im Ende des no Zapfens 59 und ragt radial vor. Er ist einstellbar und durch eine Klemmschraube 61

feststellbar. Die Kappe 58 kann ein Stück mit der Spindel 53 bilden.

Das Schwingschuhlager 54 (Fig. 9) an dem der Scheibe 56 benachbarten Spindelende weist mehrere Schwingschuhe 62, 62_a von der zu den Fig. 1 bis 7 beschriebenen allgemeinen Art und Wirkungsweise auf. Jeder der Schuhe 62 wird durch einen Stift 64 in Stellung gehalten, der in einer Bohrung 65 im Gehäuse 52 angebracht ist und in eine Aussparung 66 in der Außenfläche des Schuhes greift. Der Durchmesser, der Aussparung 66 ist etwas größer als der des Stiftes 64, der vorzugsweise kegelig oder abgerundet ist, so daß die Außenfläche jedes Schuhes gegen die Bohrung 63 anliegen kann. Die Schuhe 62, 62_a haben Linienberührung mit der Bohrung und können daher während der Arbeit -des Bohrkopfes etwas schwingen.

Der andere Schuh 62_a ist einstellbar im Gehäuse 52 mittels eines Schraubstöpsels 67, der in einer Bohrung 68 im Gehäuse sitzt und mit einem Stift 69 in eine Aussparung 70 in dem Schuh eingreift. Der Durchmesser des Stiftes 69 ist so, daß die Außenfläche des Schuhes Ö2_ß auf dem Ende des Stöpsels 67 aufruhen kann. Die Oberflächen des Schuhes 62_a haben eine Krümmung entsprechend der Oberfläche des Schuhes 62. Die Außenfläche des Schuhes 62_ß hat somit Linienberührung mit dem Ende des Stöpsels 67 zwecks einer leichten Schwingung des Schuhes während der Arbeit. Eine Kappe 71 verschließt die Bohrung 68. Jeder der Schwingschuhe 62, 62_a hat statt der üblichen einstufigen Form eine Nut 72 in der Innenfläche zwecks Steigerung des in dem keilförmigen Ölfilm zwischen Schuh und Film entwickelten Druckes, so daß das Öl noch genauer die Drehachse der Spindel 53 festlegen kann. Jede Nut 72 bietet eine Oberfläche dar, welche dieselbe Beziehung zur Innenfläche des Schwingschuhes hat wie die Oberfläche 73 an der Vorderkante jedes Schuhes.

Das Schwingschuhlager am anderen Ende der Spindel 53 weist mehrere Schwingschuhe 74, 74a (Fig. 10) auf, die gleichförmig um die Spindel durch einen Käfig 75 verteilt sind. Dieser besteht aus Ringen 76 (Fig. 8), die durch verteilte Stege 77 verbunden sind, und paßt in die Gehäusebohrung. Die Krümmungen der Schuhflächen sind so, wie zu den Fig. 1 bis 7 beschrieben. Der Käfig 75 hält die Schuhe 74, 74_ß gegen Drehung im Gehäuse fest, und die Schuhe 74 liegen gegen die Gehäusebohrung und schwingen auf ihr während der Spindeldrehung. Der Schwinglagerschuh 74a ist einstellbar durch einen Kolben 78, der in einer Bohrung verschiebbar .ist und durch einen einstellbaren Stift 79 in Stellung gehalten wird, der in eine Nut 80 im Kolben greift. Eine Kappe 81 ermöglicht die Einstellung des Stiftes 79 und bestimmt dadurch die Lage des einstellbaren Schwingschuh.es 74,,.

Das innere Ende des Kolbens 78 ist bei 82 einseitig abgeschnitten, und das Gehäuse 52 hat neben der Normallage jedes der Schwingschuhe 74 Vertiefungen 83, um zu erlauben, daß die Schuhe sich von der Spindel 53 hinwegbewegen, wenn sie im Gehäuse gegenüber dem Umfang verschoben werden, was durch einen lotrecht im Gehäuse verschiebbaren Kolben 83' bewirkt wird, in dessen Nut 84 ein Zahn 85 eines der Stege 77 greift. Die Nut 84 schneidet eine vom oberen Ende des KoI-bens 83' ausgehende Axialbohrung 86. Eine Schraubenfeder 87 hält den Kolben 83' in der gezeichneten Hochlage. Eine Kappe 88 begrenzt seine Aufwärtsbewegung.

Im normalen Betriebe der Spindel 53 haben die Schwingschuhe 74, 74_O die Lage nach Fig. 10, in der sie wegen ihrer gekrümmten Außenfläche schwingbar sind, um einen keilförmigen Ölfilm zwischen Sdhuh und Spindel' aufzunehmen. Um ein größeres Maß von Radial verschiebung der Spindel 53 im Gehäuse bei ihrer Stillsetzung zu erzielen, werden die Schwingschuhe 74, 74_ffl im Gehäuse in Umfangsrichtung verschoben, so daß die Schuhe 74 sich durch Eintritt in die Nuten 83 von der Spindel entfernen können. Gleichzeitig kann der Sdiwingschuh 74_fl sich auswärts bewegen, da er auf den ausgeschnittenen Teil 82 des Kolbens 78 zu bewegt wird.

Das Ölbad ist in der Bohrung 63 durch Ringe 89, 89' abgedichtet. Der Ring 89' legt sich gegen eine Schulter 90 an der Spindel 53 und wird gegen das Ende des Gehäuses 52 zum Abschluß der Bohrung 63 durch eine Federung gehalten, die die ganze Spindel ständig nach links (Fig. 8) drängt. Der Ring 89 wird gegen das Ende der Bohrung durch einen Ring 91 gehalten, der auf der Spindel 53 verschiebbar ist und gegen Drehung durch einen Keil 92 gehindert wird. Die Spindel 53 hat einen Gewindering 93 neben dem Ring 91. Schraubenfedern 94 in Vertiefungen 95 des Ringes 91 suchen die ganze Spindel 53 nach links zu drängen und dadurch die Ringe 89, 89' gegen die Enden der Bohrung 63 zu halten.

Ein Kanal 96 im Gehäuse 52 sorgt für der ölzutritt zur Bohrung 63. Ein Kanal 97 ist mit einem Abzug 98 verbunden, um Öl abzuführen, das etwa aus der Bohrung 63 an den Ringen 89 oder 89' vorbeileckt. Der Abzug 98 befindet sich in einer Kappe 99, die am Gehäuse 52 sitzt und einen Einwärtsflansch 100 in Flucht mit dem Ringe 93 hat.

öl wird in 'die Bohrung 63 unter Schwerkraftsdruck oder dem Druck einer Pumpe 101 geleitet.

Die Wirkung der Schwingschuhlagerung ist grundsätzlich wie zu den Fig. ι bis 7 beschrieben.

Die Einrichtung zur Seitenverschiebung der Spindel nutzt, wie an sich bekannt, die Fliehkraft zum Abheben des .Werkzeugs aus. Sie weist einen Bund 102 (Fig. 8) auf, der undrehbar auf der Spindel 53 befestigt ist und in einem Schlitz 103 einen Hebel 104 aufnimmt, der auf einem Zapfen 105 im Bunde sdhwingbar ist. Eine Schraubenfeder 106 drängt gewöhnlich einen Arm des Hebels 104 nach der Spindelachse zu. Das andere Hebelende ist in Stellung zum Eingriff mit einem »5 Ring 107, der in einer Nut 108 im Gehäuse lagert und im ganzen mit dem Bund 102 vermöge eines Verbindungsstiftes 109 drehbar ist. Die in Eingriff mit dem Stifte 109 befindliche Aussparung 110 im Bunde 102 hat größeren Durchmesser als der Stift 109 zwecks Relativbeweglichkeit zwischen Bund und Ring. Bei Ruhezustand der Spindel 53 schwingt die Feder 106 den Hebel 104 um den Zapfen 105 und übt dadurch einen Seitendruck an der Spindel aus. Der Hebel 104 sitzt an derselben Seite der Spindel 53 wie die Spitze des Schneidstahls (Fig. 8), so daß die Seitenverschiebung der Spindel ein radiales Abheben dieser Spitze nach der Drehachse der Spindel zu gewährleistet.

Bohrköpfe dieser Art arbeiten gewöhnlich an Bohrmaschinen, bei denen die Drehung der Bohrspindel am Schlüsse des Bohrvorganges vor dem Ausfahren des Bohrstahls stillgesetzt wird. Die Einrichtung zum Stillsetzen der Spindel sorgt auch für die Änderung der Lage der Schwingschube am Arbeitsende der Spindel zwecks Erzielung einer größeren Seitenverschiebung der Spindel, wie oben erläutert. Hierfür ist ein Zylinder 111 mit einem Kolben 112 (Fig. 8) an einem Ende mit einer Leitung 113 von dem Bremszylinder her verbunden, der zum Stillsetzen der Spindelbewegung dient. Das andere Ende des Zylinders 111 ist durch eine Leitung 114 mit dem Kanal 96 und der Schmierölquelle 101 verbunden. Wenn daher Drucköl zur Bremse zugelassen wird, um die Spindel drehung stillzusetzen, so wird der Kolben 112 gehoben und drückt öl in die so Gehäuseöffnung, in der die Schwingschuhe liegen. Das Öl aus der Bohrung 63 tritt in die Bohrung 86 im Kolben 83' durch die Nut 84 und bewirkt eine Senkung des Kolbens 83' und dadurch eine Drehung des Käfigs 75, damit die Schwingschuhe 74, 74_U sich abwärts von der Spindel 53 entfernen können. Zum Verhindern des Ansammeins von öl unter dem Kolben 83' schneidet ein kleiner Abzugskanal 115 das Unterende der Bohrung, die den Kolben enthält, und schließt an den Abzugskanal 97 an.

Wenn die Spindel 53 sich nicht dreht, so wird sie durch den Hebel 104 seitwärts verschoben, der durch die Feder 106 im Uhrzeigersinne geschwungen wird. Wenn aber die Spindel 53 gedreht wird, so schwingt die Fliehkraft den Hebel 104 gegen die Kraft der Feder 106 auswärts und zieht sein Eingriffsende vom Ring 107 hinweg, so daß die Spindel zu ihrer normalen Drehlage zurückkehren kann. Die Spindel 53 wird gegen seitliche Verschiebung während ihrer Drehung durch die bekannte Wirkung der Schwingschuhlager 62, 62_a an ihrem einen Ende und durch die Lager 74, 74, am anderen Ende festge- " halten. Wird die Spindel 53 erneut stillgesetzt, so wird der keilförmige Ölfilm zwischen Schwingschuh und Spindel nicht länger mehr durch das Einziehen von öl zwischen Schuh und Spindel aufrechterhalten, so daß die Schwingschuhe zu einer Lage zurückkehren können, welche eine Seitenbewegung der Spindel im Gehäuse erlaubt. Diese Bewegung wird durch die Feder 106 bewirkt, wie beschrieben. «5

Wenn eine größere Seitenverschiebung der Spindel erwünscht ist, kann die oben beschriebene hydraulische Einrichtung verwendet werden. In diesem Falle drückt beim Anziehen der Bremse für die Stillsetzung der Spindeldrehung der Kolben 112 genug öl in die Gehäusebohrung 63, um den Kolben 83' zu senken. Dadurch wird eine Auswärtsbewegung aller Schwingschuhlager 74, 74_a bewirkt, so daß die Feder 106 durch den Hebel 104 die Spindel 53 um ein größeres Stück seitlich von ihrer normalen Drehachse verschieben kann. Bei Lüftung der Bremse "kehrt der Kolben 112 zu seiner Tieflage zurück und verringert dadurch den Druck in der Bohrung 63 genügend, um den Kolben 83' durch die Feder 87 zur Hochlage zurückzubringen und die Schwingschuhe 74, 74_O in normale Arbeitstage zurückzuführen.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 11 und 12 weist jedes Schwingschuhlager mehrere Schuhe 126, i20_u der zu Fig. 1 bis 7 beschriebenen allgemeinen Art und Wirkungsweise auf. Jeder der Schuhe 126 wird in der Bohrung 127 in Stellung durch einen Halte- no stift 128 gehalten, der in einer Bohrung 129 im Gehäuse 117 sitzt und in eine Aussparung 130 in der Außenfläche des Schuhes greift. Der Durchmesser der Aussparung 130 ist etwas größer als der des Stiftes 128. Dieser 1x5 ist am inneren Ende vorzugsweise kegelig oder ballig, so daß die Außenfläche des Schuhes gegen die Bohrung 127 anliegen und auf ihr schwingen kann. Dabei hält der Stift den Schuh 126 in seiner Stellung. Da die Krümmung des Schuhes Ϊ26 wieder stärker als die der Bohrung 127 ist, so haben die

Schuhe eine Linienberührung mit der Bohrung und schwingen daher etwas in der Bohrung während der Arbeit des Bohrkopfes.

Der andere Schuh 126,, ist einstellbar im Gehäuse mittels eines Kolbens 131, der in einer Gehäusebohrung 132 sitzt. Ein den Stiften 128 entsprechender Stift 133 greift in eine Aussparung 134 im Schwingschuh I26_a und wird vom Kolben 131 getragen. Ein Teil des Kolbens 131 hat eine Bogenfläche, die ungefähr der Fläche der Bohrung 127 entspricht. Eine Schraube 135 ragt durch einen Schrauibpflock 136 in der Bohrung 132 und hält den Kolben 131 gegen das innere Ende -des Stöpsels 136, wodurch die Lage des Schwingschuhes i26_a zum Gehäuse 117 bestimmt wird.

Das Gewicht der Spindel 118 wird durch einen Schuh 137 ähnlich dem Schuh 126 ausgeglichen. Der Schuh 137 hat in der Außenseite eine Aussparung I37_a (Fig. 15) zum Eingriff mit einem Kolben 138, der in einer Bohrung 139 im Gehäuse 117 lotrecht verschiebbar ist. Eine Schraubenfeder 140 liegt gegen eine Kappe 141 und übt auf den Kolben 138 einen Aufwärtsdruck ungefähr gleich dem Gewichte der Spindel 118 aus.

Die Spindel 118 hat neben der Riemenscheibe 121 einen relativ zu ihr drehbaren und achsig verschiebbaren Bund 142, der gegenüber dem Gehäuse durch einen Gehäusestift 143 festgehalten wird, der in eine Nut 144 in dem Bunde greift. Die zylindrische Außenfläche des Bundes 142 hat eine Nut 146, in der ein Kolbenring 147 sitzt und die in der Bohrung 127 in dem die Spindel 118 • enthaltenden Gehäuse liegt. Der Bund 142 legt sich mit einem Flansch 148 gegen das Ende des Gehäuses 117. Ein Ring 149 sitzt mit Federkeil auf der Spindel 118 an der Außenseite des Bundes 142 zwischen diesem und der Riemenscheibe 121 und wird gegen den Bund durch Schraubenfedern 150 gehalten, die in Aussparungen 151 im Ring sitzen und sich gegen eine Scheibe 152 legen, die auf das Ende der Spindel 118 neben der Riemenscheibe aufgeschraubt ist. Der Bund 142 und Ring 149 sind vorzugsweise beide in einer Kappe 153 untergebracht, die am Ende des Gehäuses 117 und der Stütze 116 sitzt. Die Scheibe 152 fluchtet mit einem Einwärtsflansch 154 an der Kappe zur Verhinderung' übermäßigen Ölverlustes aus der Kappe. ■ Am andern Ende der Spindel 118 sitzt ein Bund 155 ähnlich dem Bund 142 und wird gegen Drehung im Gehäuse durch einen Stift 156 festgehalten, der im Gehäuse sitzt und sich gegen einen gleichen Stift 157 im Bunde legt. Der Bund hat eine zylindrische Fläche 158 mit einer Nut 159 für einen Kolbenring 160. Die Fläche 158 legt sich gegen die Bohrung 127 im Gehäuse 117. Der Bund legt sich mit einem Flansch 161 gegen das Ende des Gehäuses 117 zur Begrenzung der achsigen Bewegung des Bundes.

Gegen die Außenseite des Bundes 155 legt sich ein Ring 162, der gegen Drehung relativ zur Spindel 118 durch einen Stift 163 gehalten wird, welcher in der Spindel sitzt und in eine Keilnut 164 (Fig. 14) im Ringe greift. Die Außenfläche des Ringes 162 ist kegelig (Fig. 11 und 13) entsprechend einer Kegelfläche 165 in einer Kappe 166, die am Ende des Gehäuses 117 und der Stütze 116 sitzt. Der größere Teil des Umfangskegels am Ring 162 ist weggeschnitten (Fig. 13, 14), so daß ' ein kegeliger Vorsprung 167 übrigbleibt, der auf derselben Spindelseite wie die Bohrstahlspitze liegt. Werden die Kegelflächen 167 und 165 gegeneinandergedrängt, so wird die Spindel 118 radial so verschoben, daß die Bohrstahl spitze radial nach der normalen Bohrspindel drehachse zu verschoben wird. Diese Radialbewegung ist wegen der beschriebenen Schwingschuhlagerung möglich, welche eine Seitenverschiebung der Spindel zuläßt, wenn diese sich nicht mit voller Geschwindigkeit oder überhaupt nicht dreht.

Um das radiale Abheben des Stahls zu bewirken, das durch Gegeneinanderdrängen der zusammenwirkenden Kegelflächen 167, 165 verursacht wird, wird die Bohrung 127 im Gehäuse 117 mit Drucköl im gewünschten Abstellaugenblick gefüllt. Dann drückt der Öldruck die Bunde 142 und 155 auseinander, die kolbenartig wirken. Die Bewegung des Bundes 155 bewegt den Ring 162 nach rechts zum Eingriff mit der Kegelfläche in der Kappe 166. Diese Axialbewegung des Ringes 162 und Bundes 155 ist möglich wegen der Federn 150, die eine leichte Axialbewegung der Spindel 118 im Gehäuse erlauben. Der Ring 162 legt sich gegen eine Schulter 168 an der Spindel 118, so daß, wenn der Öldruck in der Bohrung im Gehäuse 117 verringert wird, die Federn 150 die Spindel zur gezeichneten Normallage zurückführen, in der der Kegelteil 167 des Ringes 162 außer Eingriff mit dem Kegel 165 ist.

Die Einrichtung zum Stillsetzen der Spindeldrehung kann hier wieder benutzt werden, um das seitliche oder radiale Abheben des Bohrstahls aus der Arbeitslage zu bewirken. Hierzu hat das Gehäuse 117 einen Kanal 169, der durch eine Leitung 170 mit einer Schmierölpumpe 171 verbunden ist, die einen bestimmten Druck in der Bohrung 127 stets erhält. Ein Zylinder 172 enthält einen Kolben

173 und ist an einem Ende mit einer Leitung

174 von dem Bremszylinder her verbunden, der zum Stillsetzen der Spindeldrehung dient. Das andere Ende ist durch eine Leitung 175

mit der Leitung 170 verbunden. Wird daher Drucköl zur Bremse für die Stillsetzung der Spindeldrehung geleitet, so wird der Kolben 173 gehoben und steigert-dadurch zeitweilig den Öldruck im Gehäuse 127, um die Bunde 142 und 155 auseinanderzudrängen und dadurch das radiale Abstellen in der beschriebenen Art zu bewirken.

Die Schwingschuhlager 119, 120 stützen "> die Spindel 118 so, daß sie bei ihrer Drehung eine festbestimmte Drehachse hat und kein seitliches Spiel. Dies wird durch den keilförmigen Ölfilm in der beschriebenen Art gewährleistet. Bei sich nicht drehender Spindel kann das große Anfangsspiel zwischen der Spindel und dem Schwingschuh wiederhergestellt werden. Dann ist eine Radialverschiebung der Spindel relativ zum Gehäuse möglich, die in Verbindung mit der obigen ao Einrichtung dazu benutzt wird, um den Bohrstahl vom Werkstück während des achsigen Ausfahrens getrennt zu halten.

Aus obigem ergibt sich, daß dieselbe Einrichtung, welche für die Seitenverschiebung ^a5 sorgt, d. i. der Kegelring 162 und die Kegelgegenfläche 165, auch als Hilfsmittel benutzt werden kann, um die Spindeldrehung durch die Reibung stillzusetzen, die zwischen den Kegelfiächen entsteht, wenn diese durch den gesteigerten Öldruck in der Bohrung 127 gegeneinandergedrängt werden.

Um Spindel und Gehäuse während der Spindeldrehung relativ kühl zu halten und dadurch übertriebene Reibungserwärmung zu verhindern, hat das Gehäuse 117 mehrere Kühlrippen 176. Die Stütze 116 hat bearbeitete Flächen 177, 178 zur Anlage gegen Flächen 179, 180 am Gehäuse 117 zwecks solcher Bestimmung der Lage des Gehäuses, daß die normale Drehachse der Spindel genau parallel zur Unterseite der Warzen 181 ist, auf denen die Stütze 116 an der Bohrbank ruht. Bolzen 182 halten die Stütze 116 und das Gehäuse 117 in richtiger gegenseitiger Lage. Zwecks besserer Kühlung kann die Stütze 116 Schlitze 183 für den Zutritt von Außenluft zu den Kühlrippen 176 in der Stütze 116 haben. Die Warzen 181 halten die Unterseite der Stütze 116 von der Auflageso fläche getrennt und ermöglichen so eine weitere Luftströmung durch Öffnungen 184 in der Unterseite der Stütze.

Die Anordnung einer besonderen Stütze 116, an der das Gehäuse 117 starr befestigt ist, ermöglicht ein Gehäuse von weit geringerer Wandstärke, was die Kühlung des Gehäuses sehr unterstützt. Die U-förmige Stütze 116 versteift das Gehäuse und schafft einen dieses umgebenden Luftkanal. Zwecks wirksamer Kühlung sollte die Wandstärke des Gehäuses 117 so gering sein, wie mit den Starrheitsrücksichten nur irgend vertraglich. Die Stütze 116 ermöglicht eine zitterungsfreie, starre Ausführung bei geringster Gehäusewandstärke.

Die besondere Gehäusestütze 116 macht auch die Lage der Spindelachse völlig unabhängig von der Ausdehnung und Zusammenziehung des Gehäuses durch Wärmeänderungen. Hierzu liegen die bearbeiteten Flächen 179, 180 im wesentlichen in einer waagerechten, durch die Spindelachse gehenden Ebene, und die Stütze 116 besteht aus einem Metall von geringem Wärmedehnungswert. Die Ausdehnung des Gehäuses 117 durch seine Erwärmung beeinträchtigt daher nicht die Höhenlage der Bohrspindel zu dem den Bohrkopf tragenden Tragwerk.

Bohrköpfe dieser Art werden oft Seite an Seite an einer Maschine zum gleichzeitigen ίο Ausbohren mehrerer Bohrungen angebracht. Das Gehäuse 116 hat Arbeitsleisten 185 an den Seiten, um die Lage jedes Kopfes relativ zu benachbarten Köpfen zu bestimmen. Die Seitenkanten des Gehäuses 117 haben etwas geringeren Abstand voneinander als die Oberflächen der Leisten 185. Daher verursacht eine Ausdehnung des Gehäuses keine Berührung zwischen benachbarten Gehäusen, auch wenn die Leisten 185 benachbarter Köpfe sich berühren. Der seitliche Abstand getrennter Köpfe wird daher durch ihre Wärmedehnungen nicht beeinflußt.

Da Stütze 116 und Gehäuse 117 getrennte Körper sind, so kann die Stütze 116 aus einem Stoff von geringer Wärmedehnung und das Gehäuse 117 aus einem billigeren, leichter bearbeitbaren Stoff bestehen. Die Kosten des ganzen Bohrkopfes werden so geringer als bei Ausführung von Gehäuse und Stütze in einem einzigen Stück aus einem Metall von geringer Wärmedehnung. Die obigen Vorteile werden daher hier ohne die erhöhten Kosten einer Ausführung des ganzen Tragwerkes in Werkstoff von geringer 105, Wärmedehnung erzielt.

Um das richtige Arbeiten des Werkzeugkopfes unabhängig von Temperaturschwankungen zu gewährleisten, besteht das Gehäuse 117 vorzugsweise aus einem Werkstoff, dessen Wärmedehnungswert im wesentlichen gleich dem der Spindel ist. Wenn daher Gehäuse und Spindel sich im Betriebe erwärmen, so bleibt das Spiel zwischen den Oberflächen der Schwingschuhlager und dem Umfange der Spindel unabhängig von den Temperaturschwankungen der verschiedenen Teile konstant. Da nicht alle Schwingschuhe bei ruhender Spindel notwendigerweise gleichförmigen Abstand von ihr haben, so ist das i»° obenerwähnte Spiel das bei laufender Spindel bestehende. In Fällen, wo äußerste Ge-

nauigkeit nötig ist, kann es erwünscht sein, die Wärmedehnung der Schwingschuhlagerungen zusätzlich zur Dehnung des Gehäuses und der Spindel zu berücksichtigen, so daß das Arbeitsspiel zwischen den Auflagern und der Spindel bei allen Temperaturschwankungen im Werkzeugkopf genau konstant gehalten werden kann.

Alle die obigen die Wärmeverhältnisse berücksichtigenden Sonderausführungen sind mit Rücksicht auf die sehr geringe, hier in Betracht kommende Abstellbewegung der Spindel vorteilhaft, sie gehören aber nicht zur Erfindung.

Diese Abstellbewegung könnte auch elektrisch statt hydraulisch hervorgerufen werden, indem beispielsweise durch die bei beendeter Bearbeitung eintretende Änderung der Stromaufnahme eines die Spindel antreibendenJElektromotors ein Solenoid bzw. Elektromagnet erregt wird, der die Spindel in einer ■der beschriebenen Arten beeinflußt und gegebenenfalls auch eine Wirbelstrombremsung der Spindel bewirken kann.

Claims (11)

1. Patentansprüche:

   i. Bohrspindel, Schleifspindel o. dgl. mit einer Werkzeugabhebevorrichtung, die nach erledigter Bearbeitung das Werkzeug bei Stillsetzung der Werkzeugspindel von der bearbeiteten Fläche selbsttätig abhebt, um Rückzugslinien im Werkstück zu verhindern, dadurch gekennzeichnet, daß die in bekannter Weise in einer Schwingschuhlagerung (3, 10, io_a bzw. 64, 62, 62_a bzw. 74, 74a bzw. 119, 120 bzw. 126, I26_a) gelagerte Werkzeugspindel (2 bzw. 53 bziw. 118) durch eine entgegen der Zustellrichtung des Werkzeuges wirkende Abhebevorrichtung (39 oder 104 oder 162, 167, 165) innerhalb des von der Lagerung bei Stillsetzung der Spindel gegebenen vergrößerten Spieles abbewegt wird.
2. 2. Spindel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abhebevorrichtung aus einem in der Spindel (2) radial angebrachten Federkolben (39) besteht.
3. 3. Spindel nacli Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben

   (39) mit einem im Gehäuse (1) laufenden Gleitschuh (41) oder Gleitring (41') verbunden ist, wobei der Gleitschuh durch ein Gegengewicht (42) ausbalanciert ist.
4. 4. Spindel nach Anspruch 1 mit durch Fliehkraft gesteuerter Abhebevorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Abhebevorrichtung aus einem der Fliehkraft unterliegenden Hebel (104) besteht, der sich beim Spindellauf entgegen der Spannung einer Feder (106) von einem zylindrischen Widerlager (107) abhebt.
5. 5. Spindel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das selbsttätige Abstellen durch eine relaisartige Hilfskraft, vorzugsweise durch hydraulisch gegen die Spindel (118) ausgeübten einseitigen Radialdruck bewirkt wird.
6. 6. Spindel nach Anspruch. 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Axialverschiebung der Spindel (118), die selbsttätig bei ihrer Stillsetzung durch eine elektrische oder hydraulische.Hilfskraft in Abhängigkeit von der Bremsung der Spindel oder von der Stromaufnahme bewirkt wird, derart umgesetzt wird, daß sich eine radiale Verschiebung· des Werkzeuges entgegen seiner Zustellrichtung ergibt.
7. 7. Spindel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzung der Axialverschiebung auf die Radialbewegung mittels einer Scheibe (162) erfolgt, die einseitig mit einer Kegelfläche versehen ist und mit einer entsprechenden Kegelfläche des Gehäuses zusammenarbeitet.
8. 8. Spindel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Schwingschuhe (74, 74_a) durch eine Hilfskraft (8.3', 84, 85) bei Stillsetzung der Spindel (53) selbsttätig vor eine ein vergrößertes Spiel gewährleistende, in Umfangsrichtung neben seinem Betriebsauflagepunkt vorgesehene Erweiterung (83) des Lagergehäuses (52) verschoben wird.
9. 9. Spindel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingschuhe (74, 74_a) durch eine Kupplung (75, 76) verbunden sind, mittels deren sie von der Hilfskraft (83', 84, 85) gemeinsam vor die Erweiterungen verschoben werden.
10. 10. Spindel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfskraft (83', 84, 85) mit Hilfe eines an die hydraulische Spindelbremse angeschlossenen hydraulischen Druckzylinders (in) mit Kolben (112) erzeugt wird.
11. 11. Spindel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Schwingschuhe an der Innenfläche mit einer Hilfsnut (72) versehen ist.

    Hierzu 2 Blatt Zeichnungen