DE2305420A1

DE2305420A1 - Bohr- oder gewindeschneideinheit

Info

Publication number: DE2305420A1
Application number: DE19732305420
Authority: DE
Inventors: Richard Beck
Original assignee: LECHLER APPARATEBAU KG
Current assignee: LECHLER APPARATEBAU KG
Priority date: 1973-02-03
Filing date: 1973-02-03
Publication date: 1974-08-15
Also published as: CH560567A5; DE2305420B2; GB1456679A; FR2216051A1; DE2305420C3; FR2216051B1; IT1002834B

Description

Lechler Apparatebau KG Stuttgart

Lechler Apparatebau KG D-700O Stuttgart 1 Postfach 232 Ihr Zeichen Ihre Nachricht vom Unser Zeichen Datum

VRS Sf-ber AB 8 25.1.73

Bohr- oder Gewindeschneidennheit

Die Erfindimg bezieht sich auf eine Bohr- oder Gewindeschneideinheit als Aufbau ei nheit für Werkzexig-Sondermaschinen, insbesondere für Transferstraßen, bestehend aus einem Gehäuse mit darin gelagerter Spindel, einem motorischen Antrieb für die Snindel und einem pneumatisch-hydraulisch betätigten Vorschub, welcher zur Heranführung des Werkzeuges an das Werkstück im Eilgang und zur eigentlichen Bearbeitung des Werkstückes im Arbeitsgang abläuft, wobei dio Verringerung des Vorschubes vom Eilgang zum Arbeitsgang spindelgesteuert durch ein einstellbares, das Hydrauliksystem beeinflussendes Drosselventil erfolgt.

Bei bekannten Aufbaueinheiten der vorbezeichneten Art sind für den Eilgang und den langsameren Arbeitsgang jeweils gesonderte Ventile vorgesehen. Zur Regelung des Arbeitsvorschubes dient üblicherweise ein Nadeldrosselventil, bei dem sich ein ringförmiger Drosselspalt ergibt. Wegen der Ringform hat- ein solcher Drosselspalt eine vergleichsweise große Länge. Dies wirkt sich

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bei kleinen Vorschüben, die einen entsprechend kleinen Snaltquerschnitt erfordern, dadurch nachteilig aus. daß die Spaltbreite wegen der unveränderlichen Spaltlänge sehr gering gewählt werden muß. Die Drosselwirkung ist dadurch bei bestimmten Snaltnuerschnitten schon so stark, daß.bei Unterschreitung derselben der Vorschub sich nicht weiter gleichmäßig verringert, sondern vielmehr abrupt auf Null absinkt.

Ein weiterer Nachteil derartiger langer und schmaler Drosselspalte besteht darin, daß sie aufgrund der in der Hydraulikflüssigkeit immer enthaltenen gewissen Verunreinigungen zur Verschmutzung bzw. zumindest teilweisen Verstopfung neigen. Die Folge davon ist ein ungleichmäßiger, ruckender Vorschub. Auch wirken sich in ähnlichem Sinne bei einem langen schmalen Drosselspalt unvermeidbare, temperaturbedingte Viskositätsunterschiede in der Hydraulikflüssigkeit sehr nachteilig aus.

Für bestimmte Arbeiten, z.B. Bohren von 0,"5 mm-Bohrungen in Edelstahl, ist aber ein sehr kleiner und dabei möglichst gleichmäßiger Vorschub unerläßlich. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, die oben geschilderten Nachteile zu vermeiden. Das Problem wird gemäß der Erfindung in einfacher und vorteilhafter Weise dadurch gelöst, daß das Drosselventil (Arbeitpgnngventil) als Kolbenventil ausgebildet ist und bei einer bestimmten Snindelstellung zugleich als Eilgangventil dient.

Durch die Dopnelfunktion des erfindungsgemäßen Ventils kann einmal ein separates Eilgangventil eingesnart und somit der Kostenaufwand

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entsprechend verringert werden. Weiterhin ist durch die abwechselnde Wirkung des Ventils als Drossel- und Eilgangventil stets eine nute Smiliing des Drosselspaltes gewährleistet, so daß Verstopfungen desselben nicht mehr auftreten können. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Ventils als Kolbenventil wird schließlich vorteilhaft eine kreisseginentförmige bzw. dreieckförmine Ausbildung des Drosselspaltes erreicht und damit eine nahezu beliebige Verringerung desselben ermöglicht, ohne daß der Vorschub sprunghaft von einem vergleichsweise hohen Grenzwert auf Null absinkt.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung können anhand eines Ausführungsbeispieles aus der Zeichnung und der nachstehenden Beschreibung dieses Ausführungsbeisnieles entnommen werden. Es zeigt:

Fig. 1 in Seitenansicht eine Bohreinheit nach der Erfindung mit elektrischem Antrieb und hydro-pneumatischem Vorschub ,

Fig. 2 die Bohreinheit nach Fig. 1 im vertikalen Längsschnitt (teilweise)

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III - III in Fig. 2, und

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie IV - IV in Fig. 3 (Ventilkolben strichpunktiert angedeutet).

Nach Fig. 1 bezeichnet IO das im Querschnitt etwa quadratische Gehäuse der erfindungsgemäßen Bohreinheit, aus dem vorn ei no nxifi

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verschiebbare Pinole 11 herausragt. Innerhalb der Pinole 11 ist wie aus Fig. 2 näher ersichtlich - eine Spindel 12 drehbar gelagert, die vorn zur Aufnahme des nicht dargestellten Werkzeugs (Bohrer) eine axiale konische Ausnehmung 13 bzw. 13 a (Fig. 2) aufweist.

Als Antrieb für die Spindel 12 dient ein Elektromotor 14, der oberhalb deslGehäuses 10 stirnseitig an einem Getriebeejhiäuse 15 angeflanscht und durch letzteres mit dem Gehäuse 10 der Bohreinheit verbunden ist. Das Drehmoment des Elektromotors 14 wird durch einen Zahnriementrieb und ein im einzelnen aus Fig. 2 ersichtliches Planetengetriebe l6 auf die Spindel 12 übertragen. Zahnriementrieb und Planetengetriebe werden von dem Getriebegehäuse 15 umschlossen.

Auf dem Gehäuse 10 - zwischen diesem und dem Elektromotor 14 angeordnet - ist eine im einzelnen ebenfalls aus Fig. 2 sowie Fig. 3 erkennbare aus einem Hydraulikblock 17 und einem Pneumrtikbl.ock 18 bestehende hydropneumatische Steuerung für den Vorschub der Pinole 11 und damit auch der Spindel 12 untergebracht. Die Steuerung 17, l8 wird von einem gemeinsamen, im Querschnitt ebenfalls etwa nuadratischen Steuerungsgehäuse 19 abgedeckt.

An der Unterseite des Gehäuses 10 befindet sich eine Aufspannplatte 20, welche Schraubenbohrungen 21 aufweist zum Aufspannen der Bohreinheit auf eine Werkzeug-Sondermaschine. Die in der Zeichnung nicht dargestellte Werkzeug-Sondermaschine weist entsprechende Spannstöcke, Schlittenführungen, Teilstöcke und dgl. auf zur Befestigung von mehreren Aufbaueinheiten, wie beispielsweise im vorliegenden Fall die aus der Zeichnung ersichtliche erfindungsgemäße

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Bohreinheit. Außerdem enthält die Sondermaschine die Druckluftquelle und entsprechende Schlauchverbindungen zur Aufbaueinheit sowie darüber hinaus einen schaltschrank zur programmierten oder Folgesteuerung der Werkzeugvorschübe und -drehzahlen bzw. der Reihenfolge der von den einzelnen /lufbaueinheiten zu leistenden Arbeitsgänge.

Aus Fig. 2 bis 4 geht nun die VorSchubbetätigung bzw. —steuerung für Pinole 11 und Spindel 12 im einzelnen hervor. Die Pinole 11 ist im Gehäuse 10 nxirl verschiebbar gelagert und gegenüber demselben durch zwei vordere Dichtungsköpfe 22, 23 und zwei hintere Dichtungsköpfe 24, 25 abgedichtet. Einstellbare Führungshülsen 26 und 35 dienen T.urn Ausgleich eines evtl. radialen Sr>iels de>r Pinole 11 gegenüber dem Gehäuse 10. Die gegenüber der Pinole 11 axial fixierte Snindel 12 ist am vorderen Ende der Pinole 11 durch zwei Schrägkugellager 27 und im hinteren Bereich durch ein Nadellager 28 innerhalb der Pinole 11 drehbar gelagert. Zur Werkzeugaufnahme dient ein selbstheminender Morsekegel 13« Als Alternative ist in der unteren Hälfte von Fig. 2 als Werkzeugaufnahme ein Steilkegel 13a gezeigt. Auch ist hier die vordere Snindellagerung alternativ ausgeführt, nämlich durch ein Axial-Nadellager 29 und ein kombiniertes Nadel-Kugellager 30·

Zur Vorschubbetätigung der Pinole 11 dient ein ringförmiger Druckluftkolben 31, der an einem Bund 32 der Pinole 11 anliegt und am Außenumfang durch elastische Dichtringe 331 3^ gegenüber dem Gehäuse 10 abgedichtet ist. Der Druckluftkolben 3I ist durch einen Seegerring 36 axial auf der Pinole 11 fixiert.

Die Betätigung der Pinole 11 in Vorwärts- d.h. in Bearbeitungsrichtung durch den Druckluftkolben 31 läuft nun im einzelnen folgender-

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maßen ab: Von einem mit 38 bezeichneten Druckluftventil, an das die von der (nicht dargestellten) Druckluftnuelle kommenden Druckluftleitungen angeschlossen sind, gelangt die Druckluft durch schematisch als Pfeil 39 angedeutete Bohrungen an die hintere Stirnfläche des Druckluftkolbens 31 und sucht diesen zusammen mit der Pinole il in Pfeilrichtung 40 zu bewegen. Dabei wird die in einem die Pinole 11 umgebenden Ringraum 51 befindliche Luft verdrängt und gelangt in Richtung eines Pfeiles 52 durch mehrere Kanäle in Gehäuse 10 und über Druckluftsteuerblock 18 hindurch ins Freie«

Zur H&gulierung der Geschwindigkeit der durch den Druckluftsteuerblock 18 verursachten Pinolen- bz w. Spindelbewegung dient nun der Hydrauliksteuerblock 17. Dieser enthält ein geschlossenes, vollständig mit Hydraulikflüssigkeit gefülltes Steuerleitungssystem, in dem mehrere, weiter unten noch näher bezeichnete und in ihrer Funktion erläuterte Ventile angeordnet sind. .*uf der Pinole 11 sitzt ein ringförmiger, beidseitig durch Seegerringe 42 gesicherter Hydraulikkolben 43· der bei Vorwärtsbewegung der Pinole 11 (Pfeilrichtung 4O) die in einem Ringraum 44 befindliche Hydraulikflüssigkeit vor sich her schiebt und aus dem Ringraum 44 verdrängt. Die Flüssigkeit gelangt dabei über Kanäle 45, 46, 47 und 48 im vorderen Dichtungskonf 22 bzw. im Gehäuse 10 bzw. im Hydraulikblock 17 - ein Rückschlagventil 49 und ein Filter 37 passierend - durch die Bohrung 4l zu einem Drosselventil 50, dessen Aufbau und Funktionsweise aus Fig. 3 ersichtlich ist.

In einer den Hydraulikkanal 41 rechtwinklig schneidenden zylindrischen Bohrung 53 ist ein Ventilkolben ^k gegen den Widerstand einer Druckfeder 55.verschiebbar angeordnet. Solange sich die Einheit im Eilvorlauf befindet, wird der Ventilkolben 54 an seinem kegelstumnfförmigen

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Ende durch die Nockenschiene 571 welche über die Stange 56 mit der Pii nole 11 verbunden ist, in Pfeilrichtung 63 gedrückt, so daß die am Umfang des Ventilkolbens 54 sich befindliche Ringnut 58 den Hydraulikkanal 4l mit der Abflußbohrung 6O verbindet. Über Bohrungen 6l unr* (Fig. 2) sowie den Dichtungskofcf 23 gelangt die Hydraulikflüssigkeit dann in den Ringraum zwischen Hydraulikkolben 43 und Dichtungskopf 23· Der Hydraulikflüssigkeit steht somit auf dem beschriebenen Weg kein nennenswerter Widerstand entgegen. Die Pinole 11 kann also durch den Druckluftkolben 3I ungehindert, d.h. im Eilgong, vorgeschoben werden.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich, weist die Betätigungsschiene 57 in ihrer mit dem Ventilkolben 54 kooperierenden Fläche eine Abschrägung 65 auf, die der kegelstumpfförmigen Schräge des Vontilkolbenp 54 entspricht. Wird nun die Betätigungsschiene 57 zusammen mit der Pinole 11 in Pfeilrichtung 4o (Fig. 2) bewegt bis zur in Figur 3 dargestellten Lage, so bewegt sich der Ventilkolben 54 infolge der Wirkung der Druckfeder 55 entlang der Abschrägung 65, entgegen der Pfeilrichtung 63. Dieser Zeitpunkt läßt sich verstellen durch Verschieben eines Nockens 57 auf der Stange 56 nach Losen einer Stiftschraube 68.

Durch die Bewegung des Ventilkolbens 54 entgegen der Pfeilrichtung schiebt sich die Steuerkante 64 des Ventilkolbens 54 teilweise über die Öffnung, welche sich aus dem Eintritt der Bohrung 4l in die Bohrung 53 ergibt (s.a. Fig. 4), so daß die Verbindung Bohrung 4l Ringkanal 58 - Abflußbohrung 6O mehr oder weniger stark abgesperrt wird. Hierdurch wird der Durchfluß der Hydraulikflüssigkeit gedrosselt und der Snindelvorschub verlangsamt. Die Einheit befindet sich im Arbei tsvorschub.

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Selbstverständlich hängt die Größe des Arbeitsvorschubes von der Größe des,durch die Steuerkante 64 des Ventilkolbens 54- nicht verdeckten, bei kreisrundem Querschnitt der Hydraulikbohrung 4l halbmondförmigen Restquerschnittes (Fig. 4)· ab. Der für die Bearbeitung eines Werkstückes jeweils gewünschte Arbeitsvorschub bzw. Restcuerschnitt des Hydraulikkanals 4l läßt sich durch einen verstellbaren axialen Anschlag für den Ventilkolben 54 genau einstellen. In der hinteren Stirnseite des Ventilkolbens 54 ist zu diesem Zweck eine Anschlagschraube 70 (Fig. 3) eingeschraubt, die durch den Boden 71 der Einstellschraube 72 ragt. Durch die sich zwischen den Teilen 54 und 72 abstützende Druckfeder wird der Kopf 74 der Schraube 70 mit dem Boden 71 der Einstellschraube in Anlage gehalten. Diese Stellung der Teile 54, 70 und 72 zueinander kennzeichnet die Drosselstellung des Ventils 50. Durch Hinein- bzw. Herausdrehen der Einstellschraube 72, zu welchem Zweck diese einen Innensechskant 75 aufweist, kann somit die Drosselstellung de? Ventilkolbens 54 eingestellt werden. Dieser zunächst halbmondförmige Drosselquerschnitt kann durch eine nschrägung 69 tronfenförmiπ ausgebildet werden (Fig. 4, Steuerkante 64 f=tri chnunktrrti g eingezeichnet).

Der sich dabei ergebende Dreieckquerschnitt - die möglichen Querschnitte sind wegen der gleichbleibenden Winkelverhältnisse jeweils untereinander ähnliche Dreiecke - stellt annähernd die ideale Ouerschnittsform dar, bei der eine gleichmäßig ansteigende Drosselwirkung bis zum endgültigen Verschließen des Drosselciuerschnittes durch den Ventilkolben 54 erzielbar ist. Dadurch sind kleinste gleichmäßige Arbeitsvorschübe verwirklichbar. Ein allmähliches Verstopfen kleiner Drosselrtuerschnitte durch Verunreinigungen in der Hydraulikflüssigkeit ist nicht zu befürchten, weil die Leitung 41 während der Eilgannstellung des V-ntils immer wieder durchgespült wird.

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Für den Rücklauf der Pinole 11 mit Spindel 12, zu welchem Zweck die Strömungsrichtunci der Druckluft im Pneumatikblock 18 umgekehrt werden muß, ist im Hydraulikblock 17 ein weiteres Drosselventil 76 mit zugehörigem Rückschlagventil vorgesehen, das in Aufbau und Wirkungsweise de-o bereits beschriebenen Ventil 50 entsnricht und daher im einzelnen nicht noch einmal gezeigt bzw. erläutert zu werden braucht. Selbstverständlich kehrt sich während des Sr)indelrücklaufes auch die Strömungsrichtimg der Hydraulikflüssigkeit im Hydraulikblock 17 um. Dabei öffnet sich das Rückschlagventil 49, während sich das zweite, nicht dargestellte Rückschlagventil schließt, so daß die Hydraulikflüssigkeit das Vorlaufdrosselventil 50 umgehen kann, jedoch gezwungen ist, ihren ¥eg durch das Rücklaufdrosselventil 76 zu nehmen.

Zu erwähnen bleibt noch, daß die beschriebene Hydrauliksteuerung nur dann einwandfrei funktionieren kann, wenn das gesamte Leitungssystem des Hydraulikblockes 17 stets vollständig mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt ist, wobei diese ständig unter einem gewissen Vorsnanndruck stehen soll. Um diesen Druck aufzubringen sowie für den Ausgleich von etwaigen Leckverlusten und geringfügigen temperaturabhängigen Volumenschwankungen ist im Hydraulikblock I7 ein Federspeicher 78 angeordnet, welcher über einen nicht dargestellten Hydrauliknippel gefüllt wird. Wie aus Fig. hervorgeht, besteht der Federspeicher 78 aus einem mit Hydraulikflüssigkeit gefüllten Speicherraum 80 und einem durch Federkraft verschiebbaren Kolben 81. Der .'!neicherraum 80 ist durch eine enge Bohrung 82, über ein kombiniertes Nachsaug- und Überdruckventil 83 (Fig. 2) und eine nicht dargestellte Querbohrung mit dem Hydraulikleitungssystem verbunden. Sinkt nun der Druck im Hydraulikleitungssystem aus irgendeinem Grunde. z.B. wegen geringer Leckverluste, ab, so überwiegt der den Kolben 81 beaufschlagende Federdruck den Flüssigkeitsdruck im

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Soeicherraum 80 und der Kolben 81 wird nach oben gedruckt (Fig. 2).
Er speist dadurch die erforderliche Menge pn Hydraulikflüssigkeit
über die Leitung 82 und das Nachsfuigventil 83 wieder in .das= Hydrruliksystem ein, bis der.erforderliche Betriebsdruck darin wieder erreicht, ist.

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Claims

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Patentansprüche

Bohr- oder Gewindeschneideinheit al.? Aufbaueinheit für Werkzeug-Sonrlerraaschinen, auch für Transferstraßen, bestehend pus einem Gehäuse mit darin gelagerter Spindel, einem motorischen Antrieb für die Spindel und einem pneumatisch-hydraulisch betätigten Vorschub, welcher zur Heranführung des Werkzeuges an das Werkstück im Eilgang und zur eigentlichen Bearbeitung des Werkstückes im Arbeitsgang abläuft, wobei die Verringerung des Vorschubes vom Eilgang zum Arbeitsgang spindelgesteuert durch ein einstellbares, das Hydrauliksystem beeinflussendes Drosselventil erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß drs Drosselventil (Arbeitsgangventil) (50, 76) als Kolbenventil ausgebildet ist und bei einer bestimmten Spindelstellung zugleich r>ls Eilgangven— til dient.
2. Bohr- oder Gewindeschneideinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (5^) des Drosselventils (50) am Umfang mindestens eine Rinnnut (58) au five ist und in einer im Hydrauliksteuerblock (I7) quer zxir Druckflüssigkeitsleitung (41) liegenden zylindrischen Bohrung (53) gegen Federkraft (55) verschiebbar angeordnet und durch die Spindel (12) betätigbar ist.

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— X ei —
3· Bohr- oder Gewindeschneideinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (54) des Drosselventils (50) durch mit der Spindel (12) verbundene Steuernocken (57) betätirjbar ist. .
4. Bohr- oder Gewindeschneideinheit nach Anspruch 2 oder 3< dadurch gekennzeichnet, daß der unmittelbar an den Urosselventilkolben (54) angrenzende Querschnitt der D'uckflüssigkeitsleitung (4l) tropfenförmig gestaltet ist (i'ig. 4).
5. Bohr- oder Gewindeschneidexnheit nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Dr'-.sselventilkolben (54) einen verstellbaren Anschlag (70) für seine Drosselstellung besitzt.

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