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Werkzeugmaschine
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Die Erfindung betrifft Werkzeugmaschinen, insbesondere eine Maschine
zum Bohren von Löchern in rechtwinkelige Oberflächen eines Werkstücks. Die Erfindung
behandelt insbesondere eine Bohrmaschine, die sich auch leicht für verschiedene
Drehvorgänge eignet.
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Bisher wurde für die Herstellung von Bohrungen in zwei rechtwinkeligen
Flächen eines Werkstücks für gewöhnlich eine Bohrmaschine mit zwei Werkzeugköpfen
verwendet, von denen jeder ein sich drehendes Schneidwerkzeugs zum Bohren der einen
Werkstücksoberfläche aufwies. Eine solche Doppelkopfbohrmaschine erfordert eine
gesonderte Einrichtung zur Herstellung einer Dreh- und Vorschubbewegung für die
entsprechenden Schneidwerkzeuge sowie
auch eine gesonderte Einrichtung
zum Einstellen der Lagen der jeweiligen Werkzeuge gegenüber einem Werkstück. Die
Bohrmaschine war folglich unnötig kompliziert aufgebaut und teuer in der Herstellung.
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Ein Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer vereinfachten billigen
Werkzeugmaschine mit nur einem WerkzeugkoDf, der Bohrungen an gewünschten Stellen
an rechtwinkeligen Oberflächen eines Werkstücks herstellen kann.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Werkzeug'
maschine der ben angegebenen Art, die sich leicht für eine Vielzahl von Drehvorgängen
einnet.
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Die Erfindung sieht eine Werkzeugmaschine der nngegebenen Art vor,
die eine Querführung aufweist, die sich parallel zur Oberfläche eines Tischs erstreckt,
auf dem ein zu bearbeitendes Werkstück befestigt werden soll. Ein längs der Querführung
bewegbarer Support trägt einen Schlitten, der seinerseits gegenüber dem Support
zum Tisch hin und davon weg bewegbar ist. An einem dem Tisch gogenüberliegenden
Ende des Schlittens ist ein Werkzeugkopf befestigt, der gegenüber dem Schlitten
um eine Achse schwenkbar ist, die senkrecht zur Querführung und parallel zur Oberfläche
des Tischs verläuft. Im Werkzeugkopf ist ein Werkzeughalter drehbar gelagert, der
ein sich drehendes Schneidwerkzeug, etwa einen Bohrer, starr hält, das hiermit im
eine Achse drehbar ist, die in einer parallel zur Querführung und senkrecht zur
Oberfläche des Tischs verlaufenden Ebene liegt. Die Kombination nach der Erfindung
umfaßt ferner eine Einrichtung, die den Werkzeugkopf gegenüber dem Schlitten schwenkt,
und eine Einrichtung, die dem Werkzeughalter und folglich dem hiervon gehaltenen
Schneidwerkzeug eine Drehung erteilt.
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Somit kann erfindungsgemän dac einzige sich drehendes Schneidwerkzeug,das
mittels des Werkzeughalters vom schwenkbaren Werkzeugkopf drehbar gehalten wird,
in eine Lage geschwenkt und darin verriegelt werden, die entwpder senkrecht oder
parallel zur Oberfläche des Tischs verläuft. Da die gewünschte Dreh- und Vorschubbewegung
dem Schneidwerkzeug in irgendeiner Lage erteilt werden kann,
können
in rechtwinkeligen Flächen eines am Tisch befindlichen Werkstücks unter Verwendung
des einzigen Schneidwerkzeugs Bohrungen hergestellt werden.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist eine Einrichtung vorgesehen,
die ein Drehwerkzeug in seiner Lage am Schlitten sicher und lösbar verriegpit. Bei
der bevorzugten Ausçührungsform der Erfindung enthält die Verriegelungseinrichtung
einen Zahnstange-Ritzel-Mechanismlrs der über eine Kiippl ung von einer Antriebswelle
betätigt wird, die während des Bohrvorgangs das sich drehende Schneidwerkzeug antreibt.
Wenn das Drehwerkzeug in seiner Lage am Schlitten angebracht ist kommt die Kupplung
in Eingriff und ermöglicht der Antriebswelle eine Betätigung des Zahnstange-Ritzel-Mechanismus,
worauf dieser tätig wird und das Drehwerkzeug durch Keilwirkung am Schlitten befestigt.
Der genannte Tisch ist drehbar und ermöglicht eine Drehung des Werkstücks gegenüber
dem Drehwerkzeug, so ~daß die Werkzeugmaschine nach der Erfindung einfach durch
Anbringen des Drehwerkzeugs in seiner Lage am Schlitten für den Drehvorgang hergerichtet
werden kann. Der Tisch wird in der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
als Drehtisch bezeichnet.
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l Die Erfindung betrifft kurz zusammengefaßt eine Bohrmaschine mit
einem Schlitten, der an einem an einer waagrechten nuerführung angeordneten Support
auf und ab bewenbar ist. Am unteren Ende des Schlittens ist ein Werkzeugkopf angebracht
für eine Schwenkbewenung um eine zur Querführung senkrechte waagrechte Achse. Dieser
Werkzeugkopf wird von einer im Schlitten gelegenen ersten Antriebswelle über ein
Kegelradgetriehe in eine gewünschte Winkellage geschwenkt. E n Werkzeughalter ist
drehbar im Werkzeugkopf gelagert für eine Drehung um eine in einer senkrechten Ebene
liegende Achse.
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Dieser Werkzeughalter hält einen Bohrer starr und wird von einer
im Schlitten gelegenen zweiten Antriebswelle über ein Kegelradgetriebe angetrieben.
Die Werkzeugmaschine enthält ferner vorzugsweise einen von der zweiten Antriebswelle
angetriebenen Zahnstange-Ritzel-Mechanismus, der ein am unteren Ende des Schlittens
befindliches Drehwerkzeug sicher und lösbar verriegelt, so daß die
Werkzeugmaschine
auch für Drehvorgänge verwendet werden kann, wenn ein auf einem Drehtisch befindliches
Werkstück gedreht wird. Dieser Drehtisch wird natürlich während des Bohrvorgangs
festgehalten.
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Die Erfindung wird anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt:
Fig. 1 eine Vorderansicht einer Bohr- und Drehmaschine nach der Erfindung; Fig.
2 eine von rechts gesehene Seitenansicht der Werkzeugmaschin#e von Fig. 1; Fig.
3 einen vergrößerten teilweisen senkrechten Schnitt entlang der Linie 3-3 von Fig.
1; Fig. 4 einen vergrößerten teilweisen senkrechten Schnitt einer Einzelheit von
Fig. 3; Fig. 5 einen vergrößerten waagrechten Schnitt entlang der Linie 5-5 von
Fig. 3.
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Die Zeichnung zeigt eine Werkzeugmaschine, die sich als kombinierte
Bohr- und Drehmaschine eignet. Gemäß Fig. 1 und 2 enthält die Bohr-und Drehmaschine
einen Drehtisch 10 , der drehbar in einem Unter gestell oder Fuß 12 von insgesamt
kastenförmiger Gestalt gelagert ist, eine Querführung 14 , die an zwei am Untergestell
aufgerichteten Ständern angebracht ist und sich waagrecht oder parallel zur Oberfläche
des Drehtischs erstreckt, einen Support 18 18 , der verschiebbar an der Querführung
angebracht und längs 1 dieser bewegbar ist, einen am Support angebrachten Schlitten
20 der sich zu einem auf dem Drehtisch befindlichen Werkstück W hin oder davon weg
bewegt, einen Werkzeugkopf 22 , der ein Drehschneidwerkzeug oder einen Bohrer 24
aufweist und schwenkbar am unteren Ende des Schlittens angebracht ist, und ein Drehwerkzeug
26 , das am unteren Ende des Schlittens abnehmbar angebracht ist zur austauschbaren
Verwendung mit dem Bohrer. Die Werkzeugmaschine ist im wesentlichen symmetrisch
aufgebaut, abweichend von der oben
genannten bekannten Doppelkopfbohrmaschine,
so daß die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine nur wenig der Wärmeausdehnung oder
-Zusammenziehung bei änderungen der Umgebungstemperatur unterworfen ist.
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Der Drehtisch 10 kann drehbar an einem Support 28 gelagert sein,
der gegenüber dem Untergestell 12 hin- und herbewegbar ist zwischeh einer in Fig.
2 ausgezogen dargestellten Arbeitsstellung und einer in Fig. 2 strichpunktiert dargestellten
Bereitschaftsstellung.
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Eine solche Hin- und Herbewegung des Supports 28 und folglich des
Drehtischs lû wird durch einen Servomotor 30 bewirkt.
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Fig. 1 und 2 zeigen ferner einen Motor 32 für die Drehung des Drehtischs
10, einen Servomotor 34 für die Bewegung des Supports 18 entlang der Querführung
14 und einen Servomotor 36 für die Bewegung des Schlittens 20 zum Werkstück W hin
und davon weg.
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Wie in Fig. 3 vergrößert dargestellt, ist der Werkzeugkopf 12 im
wesentlichen einstückig mit einer Hülse 38 versehen, die drehbar lìn einer Bohrung
40 aufgenommen ist, die in einer ausgenommenen vorderen Fläche 42 des Schlittens
20 ausgebildet ist. Der Werkzeugkopf 22 ist daher gegenüber dem Schlitten 20 um
die Achse der Hülse 38 schwenkbar. Diese Achse erstreckt sich senkrecht zur Querführung
14 und parallel zur Oberfläche des Drehtischs 10.
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Um somit den Werkzeugkopf 22 zu schwenken, ist eine erste Antriebswelle
44 vorgesehen, die senkrecht im Schlitten 20 angeordnet ist und in einem Kegel ritzel
26 endet. Dieses Kegel ritzel steht in Eingriff mit einem Kegel ritzel 48, das die
Hülse 38 koaxial umgibt und starr daran befestigt ist. Die Drehung der ersten Antriebswelle
44 kann daher über das Kegelradgetriebe 46, 48 auf die Hülse 38 übertragen werden
zum Schwenken des Werkzeugkopfs 22 in eine gewünschte Winkellage gegenüber dem Schlitten
20.
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1Ein den Bohrer 24 festhaltender Werkzeughalter 50 ist drehbar im
,Werkzeugkopf 22 gelagert, wobei der Werkzeughalter 50 zusammen mit dem Bohrer 24
um eine Achse drehbar ist, die in einer zur Querführung t4 parallelen und zur Oberfläche
des Drehtischs 10 senkrechten
Ebene verläuft. Dieser Werkzeughalter
50 ist im wesentlichen einstückig mit einem Kegel zahnrad 52 versehen, das mit einem
Kegelzahnrad 54 in Eingriff steht, das in Fig. 3 am linken Ende einer in der Hülse
38 drehbar aufgenommenen Spindel 56 ausgebildet ist. Das aus der Hülse 38 herausragende
rechte Ende der Spindel 56 ist auch zu einem Kegel zahnrad 58 geformt, das im Eingriff
mit einem Kegel ritzel 60 steht. Dieses ist am unteren Ende einer zweiten Antriebswelle
ausgebildet, die drehbar im Schlitten 20 gelagert ist und neben der ersten Antriebswelle
44 liegt.
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Die Drehung der zweiten Antriebswelle 62 wird daher über das Kegelradgetriebe
58, 60 auf die Spindel 56 und von da aus über das Kegelradgetriebe 52, 54 auf den
Werkzeughalter 50 übertragen..
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Der Bohrer 24 kann somit von einer geeigneten nicht gezeigten Antriebswelle
aus angetrieben werden, die an die zweite Antriebswelle 62 angeschlossen ist.
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Außer für den Antrieb des Bohrers 24 kann die zweite Antriebswelle
62 auch verwendet werden zum lösbaren Verriegeln des Drehwerkzeugs 26 in seiner
Arbeitsstellung am unteren Ende des Schlittens 20, und zwar durch die folgende Einrichtung.
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Unterhalb der zweiten Antriebswelle 62 und axial hiermit ausgefluchtet
wird über Lager 68 und 70 eine Ritzelwelle 64 von einem Halter 66 so gehalten, daß
sie drehbar und endseitig zur zweiten Antriebswelle hin und davon weg bewegbar ist.
Die Ritzelwelle 64 endet an ihrer Oberseite in einem Lagerzapfen 72 von geringem
Durchmesser, der knapp im Lager 68 aufgenommen ist, das verschiebbar in eine axiale
Bohrung 74 der zweiten Antriebswelle 62 eingepaßt ist, wie in Fig. 4 vergrößert
dargestellt. Die Ritzelwelle 64 endet an ihrer Unterseite in einem Druckknopf 76
von ebenfalls verringertem Durchmesser, der sich verschiebbar durch eine Bohrung
78 im Boden des Schlittens 20 erstreckt. Die Ritzelwelle 64 wird von einer Schraubendruckfeder
80 von der zweiten Antriebswelle 62 weg vorgespannt, so daß der Druckknopf 76 unter
der Vorspannung der Schraubendruckfeder 80 nach unten aus der Bohrung 78
ragt,
wenn das Drehwerkzeug 26 nicht in seiner in Fig. 3 gezeigten Arbeitslage angebracht
ist.
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Wie am besten in Fig. 4 zu sehen, ist eine Klauenkupplung 82 vorgesehen,
die die zweite Antriebswelle 62 antreibend mit der Ritzelwelle 64 verbindet, wenn
diese über dem Druckknopf 26 vom Drehwerkzeug 26 gegen die Vorspannung der Schraubendruckfeder
80 aufwärts bewegt wird.
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Die Klauenkupplung 82 enthält eine erste Kupplungsseite 84, die am
unteren Ende der zweiten Antriebswelle 62 oder am Kegel ritzel 60 ausgebildet ist,
und enthält eine zweite Kupplungsseite 86, die am gegenüberliegenden oberen Ende
einer Hülse 88 auf der Ritzelwelle 64 ausgebildet ist für einen verriegelnden Eingriff
mit der ersten Kupplungsseite. Die Hülse 88 ist bei 90 mit der Ritzelwelle 64 verkeilt
und ist gleichzeitig hiermit drehbar und gegenüber derselben auf- und ab bewegbar.
Eine Schraubendruckfeder 92 erstreckt sich zwischen dem unteren Ende der Hülse 88
und einem Absatz 94 der Ritzelwelle 64 zum Vorspannen der Hülse aufwärts gegenüber
der Ritzelwelle, wobei die Aufwärtsbewegung dieser Hülse #von einem Anschlagring
96 begrenzt wird, der fest zwischen der oberen Schulter der Ritzelwelle 64 und dem
Lager 68 angebracht ist.
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Somit kommt bei einer Aufwärtsbewegung der Ritzelwelle 64 die Klauenkupplung
62 in Eingriff und überträgt die Drehung der zweiten Antriebswelle 62 auf die Hülse
88 und von da aus auf die Ritzelwelle 64. Beim Entfernen des Drehwerkzeugs 26 kommt
die Klauenkupplung 82 außer Eingriff und bewegt sich dann die Ritzelwelle 64 unter
der Vorspannung der Schraubendruckfeder 80 abwärts zusammen mit der Hülse 88, dem
Anschlagring 96 und dem Lager 68.
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Wie aus Fig. 3 und 5 ersichtlich, ist die Ritzelwelle 64 an ihrem
unteren Endteil als Ritzel 98 ausgebildet. Die Ritzelwelle 98 steht in dauerndem
Eingriff mit einer Zahnstange 100, die verschiebbar im Schlitten 20 angeordnet ist
und sich in und außer Eingriff mit einem Basisteil 102 des Drehwerkzeugs 26 bewegt,
das in einem im Boden des Schlittens ausgebildeten Befestigungsloch 104 aufgenommen
wird. Die Zahnstange 100 kann als Keil dienen, der bei Antrieb
in
einen Eingriff mit dem Basisteil 102 des Drehwerkzeugs 26 durch das Ritzel 98 bei
Eingriff der Klauenkupplung 82 in der Weise wirkt, daß er das Drehwerkzeug durch
Keilwirkung sicher in seiner Arbeitslage verriegelt.
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Der Betrieb der Werkzeugmaschine nach der Erfindung erfolgt auf folgende
Weise. Die Werkzeugmaschine kann durch einfaches Entfernen des Drehwerkzeugs 26
vom Schlitten 20 für einen Bohrvorgang hergerichtet werden. Zum Bohren einer Bohrung
in der oberen Fläche eines auf dem Drehtisch 10 befindlichen Werkstücks W kann der
Werkzeugkopf 22 in eine solche Winkellage gegenüber dem Schlitten 20 geschwenkt
werden, daß der Bohrer 24 senkrecht angeordnet ist, vergl. Fig. 1 bis 3.
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Die zweite Antriebswelle 62 kann dann in Drehung gesetzt werden und
über das Kegelradgetriebe 58, 60, die Spindel 56, das Kegelradgetriebe 52, 54 und
den Werkzeughalter 50 den Bohrer 24 antreiben. Die obere Fläche des Werkstücks W
kann gebohrt werden, wenn der umlaufende Bohrer 24 in das Werkstück vorgeschoben
wird, das in seiner Arbeitslage auf dem Drehtisch 10 befestigt ist.
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Die Drehung der zweiten Antriebswelle 62 wird nicht auf die Ritzel,
welle 64 übertragen, da nun die Klauenkupplung 82 außer Eingriff ist, wobei die
Ritzelwelle unter der Vorspannung der Schraubendruckfeder 80 von der zweiten Antriebswelle
weggedrückt wird.
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I Zum Bohren einer weiteren Bohrung in einer Seitenfläche des Werkstücks
W, die um 900 gegenüber ihrer oberen Fläche versetzt ist, kann die erste Antriebswelle
44 in Drehung versetzt werden zum Schwenken des Werkzeugkopfs 22 um die Achse der
Hülse 28 über das Kegelradgetriebe 46, 48 bis der Bohrer 24 um 900 in irgendeiner
Richtung aus seiner senkrechten Lage geschwenkt ist. Die Lage des Bohrers 24 gegenüber
dem Werkstück W kann bei Bedarf auch durch Bewegen des Supports und des Schlittens
20 eingestellt werden. Die Seitenfläche des Werkstücks kann gebohrt werden, wenn
der Bohrer 24 dann gedreht und in das Werkstück vorgeschoben wird.
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Zur Verwendung der Werkzeugsmaschine für einen Drehvorgang kann das
Drehwerkzeug in seine am besten in Fig. 3 gezeigte Arbeitslage eingebaut werden
durch Einsetzen dessen Basisteils 102 in das Befestigungsloch 104 am Boden des Schlittens
20. Wenn der Basisteil 102 des Drehwerkzeugs ganz in das Befestigungsloch 104 eingesetzt
ist, wird der Druckknopf 76 in das Loch 78 gedrückt und bewegt die Ritzelwelle 64
aufwärts gegen die Vorspannung der {Schraubendruckfeder 80, so daß die Klauenkupplung
82 in Eingriff kommt und die zweite Antriebswelle 62 antriebsmäßig mit der Ritzelwelle
64 verbindet.
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1Wenn anschließend daran die zweite Antrieb swelle 62 in Drehung versetzt
wird, wird daher die Ritzelwelle 64 über die Hülse 88 gedreht. Durch die weitere
Drehung des Ritzels 98 wird die Zahnstange 100 in Eingriff mit dem Basisteil 102
des Drehwerkzeugs 26 |gedrückt und verriegelt dieses durch Keilwirkung sicher in
seiner tage am Schlitten. Ein gewünschter Drehvorgang kann am Werkstück W |ausgeführt
werden, wenn dieses durch den Drehtisch 10 gedreht wird.
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Da das Drehwerkzeug 26 unmittelbar am Schlitten 20 angebracht und
durch den von der zweiten Antriebswelle 62 angetriebenen Zahnstange-Ritzel-Mechanismus
sicher in seiner Lage verriegelt wird, kann das Drehwerkzeug während des Drehvorgangs
starr gehalten erden, so daß das Werkstück mit einem hohen Grad an Genauigkeit uf
die gewünschte Form geschnitten werden kann. In der Praxis können Drehwerkzeuge
verschiedener Arten und Größen für eine ausauschbare Verwendung hergerichtet werden,
wodurch die Werkzeugmaschine an eine Vielzahl von Drehvorgängen einschließlich inneren
nd äußeren Schnitten angepaßt wird.
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ährend die Werkzeugmaschine nach der Erfindung in einer bevorugten
Ausführungsform gezeigt und beschrieben wurde, ist es erichtlich, daß die Erfindung
selbst nicht auf die genauen Einzel-#eiten der vorliegenden Beschreibung beschränkt
ist, da im Bereich es Fachmanns liegende Abänderungen und Anpassungen angewendet
erden können, ohne vom in den folgenden Ansprüchen ausgedrückten bereich der Erfindung
abzugehen.
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Sämtliche in der Beschreibung erwähnten oder aus den Zeichnungen erkennbaren
technischen Einzelheiten sind für die Erfindung von Bedeutung.