DE975890C

DE975890C - Coordinate drilling machine

Info

Publication number: DE975890C
Application number: DEL2793D
Authority: DE
Inventors: Kurt H Schultze
Original assignee: ERNA LINDNER
Current assignee: ERNA LINDNER
Priority date: 1942-07-24
Filing date: 1942-07-25
Publication date: 1962-11-22

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Anordnung und Ausbildung des Bohrspindelstockes von Koordinatenbohrmaschinen. The invention relates to the arrangement and design of the drill headstock of coordinate drilling machines.

Bei den bekannten Bohrmaschinen bestehen Spindelstock und Ständer manchmal aus einem Stück; oft ist der Bohrspindelstock fest mit dem Ständer verschraubt oder verstellbar an ihm geführt, bisweilen auch fest oder verstellbar mit einem Zwischenträger verbunden, welcher seinerseits fest mit dem Ständer verschraubt oder verstellbar an ihm geführt ist. Die von den Bohrspindellagern sowie von den gegebenenfalls im Spindelstock untergebrachten Getrieben herrührende Wärme geht auf das Spindelstockgehäuse und den eventuell vorhandenen Zwischenträger über. Diese erfahren dadurch eine Ausdehnung, die eine Auswanderung der Bohrspindelachse vom Ständer fort zur Folge hat. Die Auswanderung ist entsprechend der bei verschiedenen Drehzahlen von Bohrspindel und Getriebe auftretenden Wärme verschieden groß und bewegt sich in der Größenordnung von Tausendstel- bis Hundertstelmillimetern. Sollen beispielsweise auf Koordinatenbohrmaschinen die Bohrlöcher in genauen Abständen gebohrt werden, so ist die Verlagerung der Bohrspindelachse sehr störend. Sie macht sich insbesondere dann bemerkbar, wenn die Bohrarbeit an einem Werkstück eine größere Anzahl von Arbeitsstunden beansprucht und nach Erfordernis mit verschieden hohen Drehzahlen gearbeitet werden muß.In the known drilling machines, the headstock and stand sometimes consist of one Piece; often the boring headstock is firmly screwed to the stand or is adjustable on it, sometimes also fixed or adjustable connected to an intermediate carrier, which in turn is firmly screwed to the stand or is adjustable on it. The ones from the spindle bearings as well as from the gears possibly accommodated in the headstock Heat is transferred to the headstock housing and any intermediate carrier that may be present. These experience an expansion that causes the drilling spindle axis to move away from the stand has the consequence. The migration is corresponding to that at different speeds of the drilling spindle and gears occurring heat of different sizes and moves in the order of magnitude of thousandths to hundredths of a millimeter. If, for example, the Boreholes are drilled at precise intervals, so the displacement of the drill spindle axis is great disturbing. It is particularly noticeable when the drilling work on a workpiece is a greater number of working hours required and, if required, at different speeds must be worked.

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Trotz der genau arbeitenden Meßeinrichtung der Koordinatenschlitten weisen dann die Lochabstände Maßabweichungen auf.In spite of the precisely working measuring device of the coordinate slide, the hole spacings then show Dimensional deviations.

Es sind bereits Maßnahmen zur Verhinderung von Wärmeeinflüssen an Lehrenbohrmaschinen bekannt. Um die für die Arbeitsgenauigkeit schädliche veränderliche Wärmeeinwirkung von den Gestellteilen der Werkzeugmaschine fernzuhalten, hat man diese mit einer Schicht aus wärmeisolierendem Stoff ummantelt. Dadurch soll z. B. bei einer Bohrmaschine vermieden werden, daß die Bohrspindelachse schief zur Aufspannfläche des Werkstückes steht. Man hat sich auch bereits einer künstlichen Belüftung einer Bohrspindelhülse bedient, um die von den Bohrspindellagern ausgehende Wärme abzuleiten und ein Klemmen der Bohrspindelhülse in den Führungen und eine Verlagerung der Bohrspindelachse zu vermeiden. Hierzu hat man zwischen der Bohrspindelhülse und ao dem umgebenden Gehäuse neben den verhältnismäßig schmalen Führungen Luftspalte belassen, die der künstlichen Belüftung dienen können.Measures to prevent the effects of heat on jig drilling machines are already known. In order to avoid the variable heat exposure from the To keep frame parts of the machine tool away, you have them with a layer of heat-insulating Covered with fabric. This should z. B. be avoided in a drill that the drill spindle axis is at an angle to the clamping surface of the workpiece. You already have one Artificial ventilation of a drill spindle sleeve is used to prevent the outgoing from the drill spindle bearings Dissipate heat and a jamming of the drill spindle sleeve in the guides and a displacement to avoid the drilling spindle axis. For this you have between the drill spindle sleeve and ao the surrounding housing in addition to the relatively narrow guides leave air gaps that can be used for artificial ventilation.

Während die erstgenannte Maßnahme nur die schädlichen Wärmedehnungen im Gestell, die durch äußere Wärmeeinwirkungen, nämlich durch Temperaturschwankungen innerhalb des Raumes sowie durch Sonnenstrahlung usw. entstehen, berücksichtigt und die des weiteren genannte Maßnahme der besonderen Ausbildung der Bohrspindelhülse im wesentlichen der Verhinderung" des Klemmens dieser in den Gegenführungen dient, besteht die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe darin, bei einer Koordinatenbohrmaschine, bei welcher der Bohrspindelstock mit einem mit dem Bohrständer fest verschraubten oder an diesem verstellbar geführten Träger fest oder verstellbar verbunden ist, die Wärmeeinwirkungen des Spindelstockgehäuses und seines Trägers, die erfahrungsgemäß durch die von den Bohrspindellagern sowie den innerhalb des Spindelstockes angeordneten Getriebe herrührenden Wärmeeinwirkungen in der Größenordnung von Tausendstel- bis Hundertstelmillimetern liegen und die Auswanderung der Bohrspindelachse vom Ständer fort um diesen Fehlerbetrag bewirken, mit einfachen Mitteln zu verhindern.While the first-mentioned measure only reduces the harmful thermal expansion in the frame caused by external heat effects, namely due to temperature fluctuations within the room as well caused by solar radiation etc. are taken into account and the measure mentioned further the special design of the drill spindle sleeve essentially preventing "jamming" this is used in the counter guides, the object underlying the invention is to a coordinate drilling machine, in which the drill headstock with a drill stand is firmly screwed or fixed or adjustably connected to this adjustable carrier, the heat effects of the headstock housing and its carrier, which experience has shown by the originating from the drilling spindle bearings and the gears arranged within the headstock The effects of heat are in the order of magnitude of a thousandth to a hundredth of a millimeter and cause the drill spindle axis to move away from the stand by this amount of error, with simple means to prevent.

Nach der Erfindung geschieht dies durch wärmedämmend ausgebildete Berührungsflächen in der Teilungsebene zwischen dem von dem Träger abgeteilten, die Bohrspindel enthaltenden Spindelstock und dem Träger.According to the invention, this is done by means of thermally insulating contact surfaces in the Parting plane between the headstock which is divided off by the carrier and contains the drilling spindle and the wearer.

Durch eine Trennung zwischen Spindelstock und Träger im Sinne eines wärmedämmenden Abteilens wird eine Verhinderung bzw. weitgehende Verminderung des Wärmeübergangs vom Spindelstock auf dessen Träger erreicht, so daß der Träger infolgedessen durch Wärmeausdehnung nicht oder nur noch unwesentlich wachsen und infolgedessen auch nicht mehr eine Auswanderung der Bohrspindelachse herbeiführen kann. Infolge des außerordent-Hch erschwerten Wärmeüberganges auf den Träger bleibt also die Auswanderung der Bohrspindelachse in erträglichen Grenzen bzw. wird sie praktisch unterbunden. Die Wärmedämmfuge zwischen Bohrspindelstock und Träger, die in der Teilungsebene liegt, fällt genau oder nahezu mit der Bohrspindelachse zusammen. Bei einer solchen Anordnung wirkt sich eine Erwärmung des Bohrspindelstockes nicht auf die Lage der Bohrspindel aus. Wird die Teilungsebene um einen kleinen, erfahrungs- oder rechnungsmäßig zu bestimmenden Betrag vor die Bohrspindelachse gelegt, so findet bei der Erwärmung des Bohrspindelstockes ein geringes Auswandern der Achse in Richtung gegen den Ständer statt, wodurch die durch den restlichen Wärmeübergang noch verursachte Ausdehnung des Trägers vollständig kompensiert werden kann.By separating the headstock and the carrier in the sense of a heat-insulating compartment is a prevention or extensive reduction of the heat transfer from the headstock reached its carrier, so that the carrier as a result of thermal expansion not or only still grow insignificantly and consequently no longer an emigration of the drilling spindle axis can bring about. As a result of the extremely difficult heat transfer to the carrier So the migration of the drilling spindle axis remains within tolerable limits or becomes practical prevented. The thermal insulation joint between the drilling headstock and the carrier, which lies in the parting plane, coincides exactly or almost with the drilling spindle axis together. With such an arrangement there is a heating of the drill headstock does not depend on the position of the drilling spindle. Is the division level around a small, experiential or The amount to be determined by calculation is placed in front of the drilling spindle axis, so takes place during the heating of the boring headstock a slight drifting of the axis in the direction towards the stand instead, whereby the expansion of the carrier caused by the remaining heat transfer can be fully compensated.

Der hintere Teil des Bohrspindelstockes liegt zweckmäßig in einer muldenförmigen Vertiefung des Trägers derart, daß zwischen beiden Teilen ein genügend breiter, wärmedämmender Luftspalt verbleibt. The rear part of the drilling headstock is expediently located in a trough-shaped recess of the carrier in such a way that a sufficiently wide, heat-insulating air gap remains between the two parts.

Um den Wärmeübergang noch weiter einzuschränken, kann der Spalt zwischen Bohrspindelstock und Träger von eingeblasener Luft durchstrichen werden. Zu dem gleichen Zweck sind in der Teilungsebene nur möglichst kleine und bzw. oder den Wärmeübergang erschwerende Berührungsflächen vorgesehen. Sie können beispielsweise als schmale Flächen um die Befestigungsschrauben herum ausgebildet sein. Die Berührungsflächen der Teilungsebene können auch durch Justierzwischenstücke ersetzt werden, welche aus einem Werkstoff von geringer Wärmeausdehnung und geringer Wärmeleitfähigkeit, vorzugsweise Porzellan, bestehen. Vorteilhaft werden diese Zwischenstücke zylindrisch gestaltet und in V-förmige Vertief ungen des einen Teils eingelegt, während sie sich am Gegenteil in ebenfalls V-förmige Vertiefungen oder gegen zur Teilungsebene parallele Flächen abstützen. Die V-förmigen Vertiefungen können leicht durch Schaben so hingearbeitet werden, daß die Bohrspindelachse genau senkrecht zur Spannfläche des Werkstücktisches steht-. Außerdem haben die zylindrischen Zwischenstücke nur Linienberührung mit den zu verbindenden Teilen und bilden somit nur eine schmale Brücke für den Wärmefluß. Die erforderlichen Verbindungsschrauben können wärmeisoliert angeordnet werden. Es können auch mehrere Wärmedämmfugen hintereinanderliegen und zwischen Spindelstock und Träger bzw. zwisehen Träger und Schlitten angeordnet sein oder mehrere Wärmedämmfugen in der Nähe der Teilungsebene hintereinanderliegen.In order to limit the heat transfer even further, the gap between the drill headstock and carriers are swept through by blown air. For the same purpose, in the parting plane only the smallest possible and / or the heat transfer hindering contact surfaces intended. You can, for example, as narrow surfaces around the mounting screws be trained around. The contact surfaces of the dividing plane can also be achieved by adjusting spacers be replaced, which are made of a material of low thermal expansion and less Thermal conductivity, preferably porcelain, exist. These spacers are advantageous cylindrically shaped and in V-shaped indentations of the one part inserted, while on the opposite it is also in V-shaped depressions or Support against surfaces parallel to the parting plane. The V-shaped recesses can can easily be worked up by scraping so that the drill spindle axis is exactly perpendicular to the clamping surface the workpiece table is standing. In addition, the cylindrical spacers only have line contact with the parts to be connected and thus only form a narrow bridge for the heat flow. The necessary connecting screws can be arranged in a heat-insulated manner. It can also several thermal insulation joints lie one behind the other and between the headstock and the beam or between them Be arranged carrier and slide or several thermal insulation joints in the vicinity of the parting plane lying one behind the other.

Die Erfindung ist beispielsweise in der Zeichnung veranschaulicht. Es zeigtThe invention is illustrated for example in the drawing. It shows

Fig. ι eine Seitenansicht des Bohrspindelstockes mit Träger und. Ständer,Fig. Ι a side view of the drill headstock with carrier and. Stand,

Fig. 2 eine Ausführungsform des Bohrspindelstockes im Querschnitt,2 shows an embodiment of the drilling headstock in cross section,

Fig. 3 eine andere Ausführungsform des Bohr-Spindelstockes ebenfalls im Querschnitt undFig. 3 shows another embodiment of the drilling headstock also in cross section and

Fig. 4 einen Teilquerschnitt mit einer Ausführungsform der Justierzwischenstücke.4 shows a partial cross section with an embodiment of the intermediate adjustment pieces.

Der Bohrspindelstock 1 bildet den vorderen Teil des im Ständer 7 mit Hilfe eines Schlittens 17 geführten frei ragenden Trägers 2. Die VerbindungThe drill headstock 1 forms the front part of the cantilevered support 2 guided in the stand 7 with the aid of a slide 17. The connection

der beiden Teile ι und 2 in der Teilungsebene 3 erfolgt mit Hilfe zweckmäßig wärmeisoliert angeordneter Verbindungsschrauben 21. Die Berührungsflächen der Teile 1 und 2 besitzen einen kleinstmöglichen Querschnitt und haben beispielsweise die Form schmaler Flächen 6, die nur die Befestigungsschrauben 21 umgeben.of the two parts ι and 2 in the division plane 3 takes place with the help of appropriately thermally insulated Connecting screws 21. The contact surfaces of parts 1 and 2 have a smallest possible cross-section and have, for example, the shape of narrow surfaces 6 that only the Fastening screws 21 surrounded.

Der rückwärtige Teil des Spindelstockes 1 liegt in einer muldenförmigen Vertiefung 4 an der Stirnseite des Trägers 2 und ist von diesem durch einen wärmedämmenden Luftspalt 5 getrennt, durch den zusätzlich Kühlluft geblasen werden kann. Auf diese Weise wird die Möglichkeit des Übergangs der im Spindelstock 1 während des Betriebes entstehenden Wärme auf den Träger 2 weitgehend verringert. Der Träger 2 unterliegt deshalb praktisch keinen oder nur geringfügigen Wärmeausdehnungen, so daß auch die Lage der Spindelachse nicht wandert, zumal die Teilungsebene 3 annähernd durch die Spindelachse geht. Es ist aber ohne weiteres auch möglich, diese Teilungsebene 3 etwas weiter nach vorn zu legen, so daß also die Spindelachse zwischen dieser Teilungsebene und dem Ständer 7 liegt. Die Folge hiervon wird sein, daß die Spindelachse infolge der Ausdehnung des Spindelstockes 1 durch die Betriebserwärmung etwas in Richtung auf den Ständer 7 wandert. Durch Erfahrung oder Rechnung lassen sich bei solcher Ausführungsform die Abmessungen so festlegen, daß die hierdurch bedingte Auswanderung der Spindelachse in Richtung auf den Ständer 7 annähernd genauso groß ist wie die Längenzunahme des Trägers 2 infolge der auf ihn noch übergehenden Wärmemengen.The rear part of the headstock 1 lies in a trough-shaped recess 4 on the Front side of the carrier 2 and is separated from it by a heat-insulating air gap 5, through which additional cooling air can be blown. In this way, the possibility of the Transfer of the heat generated in the headstock 1 during operation to the carrier 2 to a large extent decreased. The carrier 2 is therefore subject to practically no or only slight thermal expansion, so that the position of the spindle axis does not move, especially since the dividing plane 3 is approximately goes through the spindle axis. However, it is also easily possible to use this division level 3 to put a little further forward, so that the spindle axis between this division plane and the stand 7 is. The consequence of this will be that the spindle axis as a result of the expansion of the Headstock 1 migrates somewhat in the direction of the stand 7 due to the heating in operation. With such an embodiment, the dimensions can be determined through experience or calculation, that the resulting migration of the spindle axis in the direction of the stand 7 is approximately the same as the increase in length of the carrier 2 as a result of it still transferred amounts of heat.

Andererseits lassen sich diese Wärmemengen noch weiterhin verringern durch Ausführungsformen, wie sie in Fig. 3 und 4 dargestellt sind. Hier besitzen die Teile 1 und 2 überhaupt keine unmittelbaren Berührungspunkte mehr, sondern sind durch Justierzwischenstücke 8 voneinander getrennt. Diese sind zylindrisch gestaltet und in V-förmige Vertiefungen des Bohrspindelstockes 1 und des Trägers 2 eingelegt oder stützen sich gegen zur Teilungsebene parallele Flächen 10 ab. Da die Zwischenstücke S aus einem Werkstoff von geringer Wärmeausdehnung und geringer Wärmeleitfähigkeit, z. B. Porzellan, bestehen können und bei zylindrischer Ausführung nur Linienberührung mit den zu verbindenden Teilen haben, wird jeder Wärmefmß vom Spindelstock auf den Träger praktisch unterbunden. Die V-förmigen Vertiefungen können leicht durch Schaben so hingearbeitet werden, daß die Bohrspindelachse genau senkrecht zur Spannfläche des Werkstücktisches steht.On the other hand, these amounts of heat can be further reduced by embodiments as shown in FIGS. 3 and 4. Here, parts 1 and 2 no longer have any direct points of contact, but are separated from one another by intermediate adjustment pieces 8. These are cylindrical in shape and inserted into V-shaped depressions in the drilling headstock 1 and the carrier 2 or are supported against surfaces 10 parallel to the parting plane. Since the spacers S made of a material of low thermal expansion and low thermal conductivity, z. B. porcelain, and in the case of a cylindrical design only have line contact with the parts to be connected, any heat flow from the headstock to the support is practically prevented. The V-shaped recesses can easily be worked towards by scraping so that the drill spindle axis is exactly perpendicular to the clamping surface of the workpiece table.

Natürlich liegt nichts im Wege, mehrere der erfindungsgemäßen Wärmedämmfugen hintereinanderzuschalten. In dem gezeichneten Ausführungsbeispiel ist beispielsweise die Verbindung des Trägers 2 mit seinem am Ständer 7 geführten Schlitten 17 in der gleichen Weise durchgeführt. Es wäre aber auch denkbar, mehrere solcher Wärmedämmfugen in der Nähe der Teilungsebene 3 hintereinanderzuschalten oder auch den Bohrspindelstock 1 selbst durch solche Fugen in senkrechter oder waagerechter Richtung zu unterteilen. Ebenso ist es möglich, die oben beschriebenen Lagerungsmöglichkeiten für die Justierzwischenstücke 8 innerhalb einer Wärmedämmfuge gemeinsam anzuwenden, beispielsweise ein paar dieser Zwischenstücke in V-förmigen Vertiefungen zu lagern, um dadurch die genaue Lage der Teile zueinander sicherzustellen, die übrigen Zwischenstücke aber zwischen zur Teilungsebene parallelen Flächen anzuordnen, um etwaige ungleichförmige Wärmeausdehnungen eines Teiles gegenüber dem anderen zwanglos zu ermöglichen.Of course, there is nothing in the way of connecting several of the thermal insulation joints according to the invention one behind the other. In the illustrated embodiment, for example, the connection of the carrier 2 with its guided on the stand 7 Carriage 17 carried out in the same way. But it would also be conceivable to have several of these To connect thermal insulation joints in series near the partition level 3 or also the To subdivide drilling headstock 1 itself by such joints in the vertical or horizontal direction. It is also possible to use the storage options described above for the intermediate adjustment pieces 8 to be used together within a thermal insulation joint, for example a couple to store these spacers in V-shaped recesses to thereby determine the exact position of the parts to ensure each other, but the remaining spacers between parallel to the division plane To arrange surfaces to avoid any non-uniform thermal expansion of a part compared to the to allow others to be relaxed.

Claims

Patent claims:

1. Coordinate drilling machine, in which the drilling headstock is fixed or adjustably connected to a fixed or adjustable support screwed to the drill stand or adjustably guided thereon, characterized by thermally insulating contact surfaces in the dividing plane between that of the support

(2) divided, the drilling spindle containing the headstock (1) and the carrier (2).

2. Drilling machine according to claim 1, characterized in that the thermal insulation joint (dividing plane 3) between the drill headstock (1) and carrier (2) approximately through the drill spindle axis goes.

3. Drilling machine according to claim 1, characterized in that the thermal insulation joint (dividing plane 3) is moved forward from the spindle axis so that the spindle axis is between this thermal insulation joint and the stand

(7) lies.

4. Drilling machine according to claim 1 or one of the following claims, characterized in that that the rear part of the headstock (1) in one on the front side of the carrier located trough-shaped recess (4) and from the carrier through a heat insulating air gap (5) is separated.

5. Drill according to claim 4, characterized in that through the heat insulating Air gap (5) cooling air is blown.

6. Drill according to claims 1 to 5, characterized in that the contact surfaces (6) as small as possible in the parting plane and, for example, as a narrow area the mounting screws are formed around.

7. Drill according to claims 1 to 5, characterized in that the contact surfaces (6) by adjusting spacers

(8) are replaced, which are made of a material of low thermal expansion and less Thermal conductivity, preferably porcelain, exist.

8. Drilling machine according to claim 7, characterized in that the adjusting spacers (8) are cylindrical and in V-shaped

mig-en depressions (9) or against the dividing plane support parallel surfaces (10).

9. Drilling machine according to one of claims 1 to 8, characterized in that several Thermal insulation joints lie one behind the other and between the headstock (1) and carrier (2) or are arranged between the carrier (2) and carriage (17).

10. Drilling machine according to one of claims 1 to 9, characterized in that several thermal insulation joints in the vicinity of the dividing plane (3) one behind the other.

Considered publications:
German Patent Nos. 761 562, 701 306; Swiss patent specification No. 211 151.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings