DE2935766A1 - Tiefbohrmaschine. - Google Patents

Description

Tiefbohrmaschine

Die Erfindung betrifft eine Tiefbohrmaschine, im wesentlichen bestehend aus einem Maschinenuntergestell, auf welchem ein verschiebbarer Spindelstock, ein Reitstock und zwischen beiden ein Kühlmittelzuführapparat angeordnet ist. Der Kühlmittelzuführapparat kann hierbei auch ein Bohrrohrführungsapparat sein oder gleichzeitig als solcher dienen.
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Tiefbohrmaschinen dieser Art sind bereits bekannt aus der nicht vorveröffentlichten DE-P 29 15 381.9. Eine Tiefbohrmaschine nach dieser Patentanmeldung ist jedoch nur ausgelegt für eine Bearbeitung mit rotierendem Werkzeug am stillstehenden Werkstück. Bei Vorliegen bestimmter technologischer und arbeitsorganisatorischer Bedingungen kann es jedoch wünschenswert sein, wahlweise mit stillstehendem Werkstück und drehendem Werkzeug oder umgekehrt mit stillstehendem Werkzeug und drehendem Werkstück arbeiten zu können. Maschinen, die diese Aufgabe erfüllen, sind bekannt geworden, beispielsweise mit dem Prospekt der Fa. Wohlenberg, "Tiefbohren - ein hochproduktives Fertigungsverfahren" Katalog Nr. WD 2010 D/300973, Katalogseite 12, Wohlenberg VDF-Tiefbohrmaschine B 10SB. Diese Maschine ist jedoch sehr aufwendig gebaut. Sie benötigt am Werkstückspindelstock und am sog. Werkzeugspindelstock je einen Hauptantrieb mit allen dazugehörigen Getrieberegel- und Bedienelementen und sie benötigt darüber hinaus am Werkzeugspindelstock und am sog. Bohrölzuführapparat je einen Vorschubantrieb, wobei die beiden Vorschubantriebe sich untereinander auch noch unterscheiden müssen, da im Vorschubantrieb des Bohrölzuführapparates ein elastisches Glied vorhanden sein muß, mit welchem die Wärmeausdehnung des Werkstückes während der Bearbeitung kompensiert werden kann. Darüber hinaus bringt

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die Verfahrbarkeit des Bohrölzuführapparates zusätzlich die in der genannten nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung beschriebenen Nachteile.

Eine der letztbeschrieben ganz ähnliche Tiefbohrmaschine ist bekannt geworden mit der DE-OS 22 08 508. Hier ist jedoch zusätzlich der Bohrölzuführapparat auf einem verfahrbaren Untersatz montiert, auf welchem er um 180° um eine Hochachse versetzbar befestigt ist. Er kann alternativ hierzu auch auf einen zweiten Untersatz montiert werden.

Wie dem Prospekt Nr. 9/77 der Fa. Gildemeister und Knoll GmbH "Tiefbohrmaschine TypB4", erste Seite linke Spalte unten zu entnehmen ist, ist es weiterhin bekannt, die Spindelnase sowohl an Bohr- als auch am Festspindelkasten zur leichten Aufnahme handelsüblicher Spannmittel standardmäßig mit der gleichen Aufnahme zu versehen. (Aufnahme nach DIN 55 0 21 Gr. 11)

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Tiefbohrmaschine vorzuschlagen, welche bei vereinfachtem konstruktivem Aufbau dennoch zuläßt, wechselweise mit rotierendem Werkzeug und stehendem Werkstück oder mit rotierendem Werkstück und stehendem Werkzeug zu arbeiten.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Reitstock und der Spindelstock je mit einem Vorschubantrieb ausgerüstet ist und das der Kühlmittelzuführapparat ortsfest auf dem Maschinenuntergestell angeordnet ist, wobei mindestens die Werkstückaufnahmeeinrichtung des Kühlmittelzuführapparates wahlweise auf eine der beiden Arbeitsseiten des Kühlmittelzuführapparates umsetzbar ist.

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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen daß der Kühlmittelzuführapparat in an sich bekannter Weise auf einem Untersatz angeordnet und auf diesem um 180° um eine zentrische Hochachse umsetzbar ist, wobei die Werkstückaufnahmeeinrichtung relativ zum Kühlmittelzuführapparat unveränderbar angeordnet ist. Je nach Maschinengröße ist es unter Umständen einfacher,den gesamten Kühlmittelzuführapparat auf einem Untersatz anzuordnen und auf diesem schwenkbar und arretierbar oder umsetzbar zu befestigen. Hierdurch kann Umrüstzeit gespart werden.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß der Kühlmittelzuführapparat oder sein Untersatz um eine Mittellage gegen eine Vorspannkraft verschiebbar angeordnet ist. Durch diese Maßnahme kann das üblicherweise im Vorschubantrieb zur . Ermöglichung einer Wärmeausdehnung enthaltene elastische Glied entfallen. Es wird mit dem Vorschubantrieb gegen die Vorspannkraft des Kühlmittelzuführapparates gespannt und die gegen die Vorspannkraft bestehende Ausweichmöglichkeit des Kühlmittelzuführapparates ermöglicht die Aufnahme der Wärmedehnung des Werkstückes während der Bearbeitung. Gleichzeitig kann hierdurch erreicht werden, daß eine gegen die Vorschubkraft· des Werkzeuges starre Einspannung des Werkstückes erreicht wird, so daß Undichtigkeiten durch leichtes Abheben des Werkstückes aus den Zentrierflächen während der Bearbeitung durch die Vorschubkraft sicher verhindert werden.

Die Erfindung soll nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden.

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Es zeigen:

Fig. 1 Vorderansicht einer Tiefbohrmaschine, eingerichtet für Bearbeitung mit rotierendem Werkzeug.

Fig. 2 Vorderansicht einer Tiefbohrmaschine, eingerichtet für Bearbeitung mit rotierendem Werkstück.

Fig. 3 Ausschnittvergrößerung X

Fig. 4 Draufsicht auf eine Tiefbohrmaschine in der Anordnung nach Fig. 1

Fig. 5 Alternativlösung zu Fig. 3

Auf einem Maschinenuntergestell 1 ist ein Spindelstock 3 angeordnet, welcher in Richtung des Pfeiles 4 über den Vorschubmotor 5 in an sich bekannter Weise verfahren werden kann. Der Spindelstock 3 nimmt das Bohrrohr 6 auf und versetzt es über den Antriebsmotor 7 in Drehung. Gleichzeitig kann das Bohrrohr 6 über den Spindelstock 3 in Richtung des Pfeiles 4 verfahren werden. An seinem anderen Ende trägt das Bohrrohr 6 ein hier nicht näher dargestelltes, jedoch an sich bekanntes Werkzeug für die Innenbearbeitung des Werkstückes 8. Das Bohrrohr 6 wird hierbei vom Kühlmittelzuführapparat 9 geführt. Der Kühlmittelzuführapparat 9 ist mittels eines Untersatzes 10, bzw. 10' oder alternativ mittels eines Untersatzes 11 (Fig. 2) mit dem Maschinenuntergestell 1 verbunden. Während der Untersatz 11 am Maschinenuntergestell 1 festgeklemmt ist, kann der Untersatz 10, bzw. 10" um eine Mittellage gegen den Widerstand einer Vorspannkraft verschoben werden. Um dies zu erreichen, kann z.B. der Un-. tersatz 10 auf dem Maschinenuntergestell 1 frei gleiten. Der Untersatz 10 weist an seinem dem Spindelstock und dem Reitstock zugewandten Ende je eine Lasche 12 auf, die mit je einer sich in Bewegungsrichtung erstreckenden KoI-benstange 13 und 14 verbunden sind. Befindet sich der Un-

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tersatz 1O in Mittellage, so liegen die Kolbenstangen 13 und 14 von Führungsbohrungen 15 und 16 eines Zylindergehäuses 21 geführt an den im Zylinderraum 20 angeordneten Kolben 17 und 18, welche von einer Feder 19 vorbelastet werden. Das Zylindergehäuse 21 ist über geeignete Befestigungsmittel 22, beispielsweise auf einer Horizontalrippe 23 des Maschinenuntergestells 1 befestigt. Die Vorspannkraft der Feder 19 reicht aus, um die Spannkraft , mit der das Werkstück 8 beim Spannvorgang gegen den Kühlmittelzuführapparat 9 gedrückt wird, aufzunehmen. Tritt eine darüber hinausgehende Kraft, beispielsweise durch Wärmedehnung des Werkstückes 8 auf, so kann um das Ausmaß der Wäremedehnung der Kühlmittelzuführapparat 9 und damit der Untersatz 10 gegen die Federkraft der Feder verschoben werden. Hierbei dringt die Kolbenstange 13 in Zylinderraum 20 ein und muß hierzu'den von der Feder 19 belasteten Kolben 17 verschieben. Der eben beschriebene Bewegungsablauf ist auch in umgekehrter Richtung möglich. Treten entsprechend große äußere Kräfte nicht auf, so wird der Kühlmittelzuführapparat 9 in seine zentrische Lage zurückgeführt und dort gehalten.

Dieses Prinzip der "gefesselten Feder" nach Fig. 3, welches dafür sorgt, daß der Kühlmittelzuführapparat nur bei Überwindung einer Vorspannkraft aus seiner Mittellage heraus wahlweise in die eine oder andere Richtung bewegt werden kann, bietet immer dann besondere Vorteile, wenn z.B. bei großen Serien alle Werkstücke 8 stets mit der gleichen Spannkraft gespannt werden sollen. Ist es aber erforderlich, mit ständig wechselden Spannkräften zu arbeiten, bietet eine hydraulische Variante des Prinzips der gefesselten Feder nach Fig. 5 bessere Möglichkeiten. Hiernach liegen Laschen 12' des Untersatzes 10* an den Enden der Kolbenstangen 30 und 31 an. Kolbenstangen 30 und 31 sind mit Kolben und 33 verbunden, welche sich in einem für beide gemeinsamen Zylinderraum 35 des Zylindergehäuses 34 befinden. Das Zylindergehäuse 34 ist über die bereits beschriebenen

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Befestigungsmittel 22 an einer Horizontalrippe 23 des Maschinenuntergestells befestigt. Der Untersatz 10' ist auf dem Maschinenuntergestell 1 in gleicher Weise beweglich, wie der bereits beschriebene Untersatz 10. Tritt nun eine vom Werkstück 8 übertragene Spannkraft auf, so wird hiervon der Untersatz 10" in Richtung des Pfeiles 58 verschoben. Hierdurch aber verschiebt sich auch die Lasche 12', welche ihrerseits in gleicher Richtung die Kolbenstange 30 und damit den Kolben 32 in Richtung des Pfeiles 58 in den Zylinderraum 35 hineinschiebt. Das hierbei verdrängte Hydrauliköl kann über die Rohrleitung 59 und 54 durch das in Stellung a stehende Drei-Wege-Ventil 40 über das federvorbelaste*- te Rückschlagventil 41 in den Tank 57 abfließen. Eine andere Abfließrichtung wird durch das in dieser Situation geschlossene entsperrbare Rückschlagventil 39 verhindert. Durch die Bewegung der Lasche 12' in Pfeilrichtung des Pfeiles 58 betätigt diese den Endschalter 36, welcher über den Steueranschluß 46 ein entsprechendes Signal an den Teil b der Maschinensteuerung 38 abgibt. Für die umgekehrte Verschieberichtung würde ein solches Steuersignal über die Steuerleitung 47 vom Endschalter 37 abgegeben. Sobald das Signal eines Endschalters 36, bzw. 37 in der Maschinensteuerung 38 ansteht, schaltet die Maschinensteuerung 38 über den Steueranschluß 48 den Motor 44 mit Hydraulikpumpe ein. Hierdurch strömt Drucköl über die Rohrleitung 49 und 51 durch das entsperrbare Rückschlagventil 39 und die Rohrleitung 59 in den Zylinderraum 3!5. Weiterhin fließt Drucköl über die als Steuerleitung benutzte Rohrleitung 52, wodurch das Drei-Wege-Ventil in die Schaltstellung b gefahren wird, so daß nunmehr die Rohrleitung 54 gesperrt ist. Ein Druckbegrenzungs-, ventil 43, welches über die Rohrleitung 50 beaufschlagt wird, sorgt dafür, daß der gewünschte Gegendruck nicht

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überschritten wird. Das Druckbegrenzungsventil 43 ist über die Rohrleitung 56 mit dem Tank 57 verbunden. Weiterhin ist ein Druckschalter 42 über die Rohrleitung 55 mit. dem Hydrauliksystem verbunden. Sobald der gewünschte Gegendruck erreicht ist, spricht der Druckschalter 42 an und gibt über den Steueranschluß 45 ein Steuersignal in den Teil a der Maschinensteuerung 38. Diese setzt nun über die Steuerleitung 60 den jeweils als Spannantrieb benutzten Vorschubantrieb still. Da der Vorschubantrieb bei solchen Maschinen mechanischer Art und selbstheiranend ist, so daß eine Bewegung des Spindelstockes oder des Reitstockes bei stillstehendem Vorschubantrieb nicht möglich ist, hängt somit die Spannkraft ausschließlich vom eingestellten Hydraulikdruck ab. Tritt nun Wärmedehung am Werkstück 8 auf,

so muß diese durch Ausweichen des Untersatzes 10' aufgefangen werden können. Dies wird dadurch erreicht, daß bei anstehendem Pumpendruck Hydrauliköl aus dem Zylinderraum 35 über die Rohrleitung 59,51 und 50 durch das Druckbegrenzungsventil 43 und Rohrleitung 56 in den Tank zurückgedrückt werden kann. Der pumpenseitig anstehende Hydraulikdruck sorgt dafür, daß das entsperrbare Rückschlagventil 39 über die Steuerleitung 53 stets offen gehalten wird. Fällt aus irgendeinem Grunde der Pumpendruck aus, so schließt das entsperrbare Rückschlagventil 39, so daß ein unbeabsichtigtes Lösen des Werkstükkes 8 nicht auftreten kann. Der notwendige Mindestdruck wird dann von dem federvorbelasteten Rückschlagventil 41 aufrecht erhalten.
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Das Maschinenuntergestell 1, welches an der Verbindungsstelle 2 zum Einschieben von Verlängerungsstücken getrennt werden kann, trägt auf der anderen Seite des Kühlmittelzuführapparates einen über den Vorschubmotor 25 in Richtung des Pfeiles 26 verfahrbaren Reitstock 24. Durch Ver-

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fahren des Reitstockes 24 in Richtung des Kühlmittelzuführapparates 9 wird das Werkstück 8 zwischen Reitstock 24 und Kühlmittelzuführapparat 9 eingespannt. In dieser Einspannstellung wird der Vorschub des Reit-Stockes 24 abgeschaltet, so daß der Reitstock 24 seine Lage beibehält. Da der Reitstock 24 keine drehbaren Elemente enthält, ist das Werkstück 8 in dieser Situation drehfest eingespannt. Die Werkstückbearbeitung mittels rotierendem Werkzeug kann nun beginnen. Das Bearbeitungswerkzeug wird vom Bohrrohr 6 über den Spindelstock 3 in Drehung versetzt und vorgeschoben. Das Werkstück 8 wird an der Reitstockseite von einer sog. Laterne 28 aufgenommen, während das Bohrrohr 6 an der Spindelstockseite von einem Spannfutter 27 aufgenommen wird. Die Befestigungsanschlüsse für Spannfutter und Laterne sind identisch und genormt. Soll nun eine Bearbeitung am rotierenden Werkzeug durchgeführt werden, so müssen lediglich Spannfutter 27 und Laterne 28 jeweils gegeneinander ausgewechselt und der Kühlmittelzuführapparat 9 gewendet werden. Es befindet sich dann am Reitstock 24 das Spannfutter 27 und am Spindelstock 3 die Laterne 28. Das Werkstück 8 wird nun durch Verfahren des Spindelstocks 3 mittels des Vorschubmotors 5 in gleicher Weise, wie oben bereits beschrieben, eingespannt.

Da die Werkstückaufnahmeeinrichtung 29 im Kühlmittelzuführapparat 9 drehbar gelagert ist, kann nunmehr das Werkstück 8 über den Spindelstock 3 in Drehung versetzt werden. Der Reitstock 24 sorgt nun für die notwendige Vorschubbewegung des Werkzeuges.

Bei einer Maschine nach dieser Konstruktion bleiben trotz des erweiterten Anwendungsbereiches die Vorteile des ortsfesten Kühlmittelzuführapparates, wie bereits in der älteren DE-P 29 15 381.9 beschrieben, erhalten. Darüber hinaus ist statt der bisher notwendigen zwei Hauptantriebe nur

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noch ein Hauptantrieb erforderlich, nämlich der des Spindelstockes 3. Sowohl nach dem Stand der Technik als auch bei einer Maschine nach der vorliegenden Erfindung sind zwei Vorschubantriebe erforderlich. Da jedoch im Stand der Technik der Kühlmittelzuführapparat mit einem Vorschubantrieb ausgerüstet werden mußte, war es erforderlich, bei Maschinen des Standes der Technik zwei unterschiedliche Vorschubantriebe zu verwenden. Dies erhöht die Lagerkosten für Ersatzteile und verteuert die Fertigung. Bei einer Tiefbohrmaschine nach der Erfindung können identische Vorschubantriebe verwendet werden. Hierdurch wird Fertigung und Lagerhaltung entsprechend verbilligt. Läßt man darüber hinaus, wie beschrieben, den Kühlmittelzuführapparat um eine Mittellage gegen eine Vorspannkraft pendeln, so können die notwendigen und identischen Vorschubantriebe konstruktiv weiter vereinfacht werden, weil das elastische Glied zur Aufnahme der Werkstückwärmedehnung entfallen kann. Es können somit starre Vorschubantriebe verwendet werden.

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Claims (3)

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   Patentansprüche

   ^Γ1)yTiefbohrmaschine im wesentlichen bestehend aus einem

   Maschinenuntergestell, auf welchem ein verschiebbarer ti Spindelstock, ein Reitstock und zwischen beiden ein Kühlmittelzuführapparat angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Reitstock (27) und der Spindelstock (3) je mit einem Vorschubantrieb ausgerüstet ist und daß der Kühlmittelzuführapparat (9) ortsfest auf dem Maschinenuntergestell (1) angeordnet ist, wobei mindestens die Werkstückaufnahmeeinrichtung (29) des Kühlmittelzuführapparates (9) wahlweise auf eine der beiden Arbeitsseiten des Kühlmittelzuführapparates (9) umsetzbar ist.
2. 2) Tiefbohrmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlmittelzuführapparat (9) in an sich bekannter Weise auf einem Untersatz (10,10',11) angeordnet und auf diesem um 180° um eine zentrische Hochachse umsetzbar ist, wobei die Werkstückaufnahmeeinrichtung (29) relativ zum Kühlmittelzuführapparat (9) unveränderbar angeordnet ist.
3. 3) Tiefbohrmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlmittelzuführapparat (9) oder sein Untersatz (10,1O¹) um eine Mittellage gegen eine Vorspannkraft verschiebbar angeordnet ist.

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