DE2853488A1

DE2853488A1 - Bohrwerk

Info

Publication number: DE2853488A1
Application number: DE19782853488
Authority: DE
Inventors: Richard A Jerue; Robert Marcel Ortlieb
Original assignee: Devlieg Machine Co
Current assignee: Devlieg Machine Co
Priority date: 1978-07-24
Filing date: 1978-12-12
Publication date: 1980-02-07

Description

Die Erfindung betrifft den Einsatz eines numerisch gesteuerten,
horizontalen Stangenbohrwerks zur Bearbeitung komplizierter Innen- und Außenformen und -profile von allgemein kreisförmigem Querschnitt, bisher nur auf einer numerisch gesteuerten Drehmaschine bearbeitet werden konnten. Außerdem können zylindrische und Kegelgewinde mit einem Spitzstichel gestrehlt werden. Dies erfolgt unter Verwendung eines Quervorschubkopfes, der von einer vorhandenen, numerisch gesteuerten Spindelstange betrieben wird, um den Zerspanungsradius eines sich drehenden Schneidwerkzeuges zu verändern, wodurch eine kraftbetätigte numerische Steuerung des Werkzeugradius erreicht wird. Der Vorschub erfolgt dadurch, daß der Werkzeugspanntisch an das Schneidwerkzeug heranbewegt wird. Die Hauptvorteile der Erfindung bestehen darin, daß Profile, Umrisse bzw. Gewinde ohne Drehung des Werkstücks bearbietet werden können, ein besonders bedeutender Vorteil im Fall von großen Werkstücken oder von Werkstücken mit einer Anzahl von zu bearbeitenden Flächen sowie darin, daß solche Profile bzw. Gewinde durch Benützer von Horizontal-Stangenbohrwerken hergestellt werden können, denen keine numerisch gesteuerte Drehmaschine zur Verfügung steht.
Obwohl es bekannt, ist, Bohrwerke mit Kreuzvorschubköpfen für die Planbearbeitung oder zur Veränderung des Durchmessers von Bohrungen oder auch zum gleichzeitigen Bohren und Planbearbeiten verschiedener Flächen eines Werkstückes auszustatten, ist es der Anmelderin bisher nicht bekannt gewoibn, daß ein Schneidwerkzeug in radialer Richtung unter numerischer Steuerung betätigt wurde, und noch weniger durch den Einsatz einer vorhandenen voll motorisierten numerisch gesteuerten Spindelstange auf einem Horizontalbohrwerk zur Führung eines Kreuzvorschubkopfes, um den Radius eines Schneidwerkzeuges während des Zerspanungsvorganges zu verändern. Ein wesentlicher Vorteil der Verwendung der Spindelstange besteht darin, daß sie ein robustes Maschinenbauteil mit genügender Stärke ist, um auch schwere Arbeitsgänge schnell durchzuführen. Die Verwendung einer vorhandenen numerisch gesteuerten Spindelstange für die Veränderung des Radius eines Schneidwerkzeuges während der Bearbeitung erlaubt es der Maschine heranzufahren, die Bearbeitung vorzunehmen und zurückzufahren, und zwar so schnell und mit der gleichen Stärke wie die Maschine für herkömmliche Bearbeitungsgänge ausgelegt ist.
Bezüglich der Ausformung von Gewinden unter Verwendung eines Horizontalbohrwerkes wird allgemein die Maschine als Fräsmaschine unter Verwendung eines FräserSfür die Gewinde benutzt. Bei diesem Arbeitsgang werden Werkstück und Fräser ineinander auf zwei Achsen unter Verwendung einer numerisch gesteuerten Kreißinterpolation bewegt, wobei der Vorschub entweder durch die Bewegung der Spindelstange oder des Werkstückspanntisches erfolgt. Die Erfindung bietet viele Vorteile gegenüber diesem Verfahren. Vor allem braucht man keinen Spezialfräser, die Programmierung ist viel einfacher, die Bearbeitung erfolgt viel schneller und es wird eine bessere Oberflächengüte erzielt.
Die Erfindung ist nachstehend näher erläutert. Alle in der Beschreibung enthaltenen Merkmale und Maßnahmen können von erfindungswesentlicher Bedeutung sein. Die Zeichnungen zeigen: Figur 1 eine perspektivische Ansicht einer für die Erfindung geeigneten Werkzeugmaschine, Figur 2 einen teilweise schematischen Seitenriß der Werkzeugmaschine der Figur 1 mit den Vorrichtungen zur Durchführung der Erfindung, wobei bestimmte Teile im Ausschnitt gezeigt sind, Figur 3 einen Aufriß eines erfindungsgemäßen Mehrvorschubkopfes, Figur 4 einen Teilhorizontalschnitt des in Figur 3 gezeigten Quervorschubkopfes, Figur 5 einen vergrößerten Teilschnitt längs der Linie 5-5 der Figur 3, Figur 6 einen Schnitt längs der Linie 6-6 der Figur 3, wobei Teile im Ausschnitt gezeigt sind, Figuren 7 schematische Darstellungen von Teilen eines Aus-und 8 führungsbeispiels eines Drehstellungskodiergerätes für die Spindelstange, das Teil der Erfindung darstellt, Figur 9 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Anlage, Figur 1o eine schematische Darstellung der ersten Bearbeitungsstufen einer komplizierten Innenprofilfläche mit Gewindegängen, Figur 11 eine schematische Darstellung der restlichen Bearbeitungsfolge, die teilweise in Figur 1o gezeigt ist, Figur 12 eine schematische Darstellung des Verfahrens, nach welchem Außenumrisse erfindungsgemäß gefertigt werden können.
Figur 1 zeigt ein Horizontalstangenbohrauerk, das sich besonders für die Erfindung eignet.Die gezeigte Werkzeugmaschine ist ein Bearbeitungszentrum Jigmil der DeVlieg Machine Company, Royal Oak, Michigan, und umfaßt ein Maschinenbett lo, einen in diesem beweglich gelagerten Werkstückspanntisch 12, eine senkrechte Säule 14, auf welcher ein senkrecht befindlicher Spindelkopf 16 montiert ist, der eine motorangetriebene Spindelstange 18 trägt.
Die Maschine wird durch eine herkömmliche numerische Steuerung 20 gesteuert und besitzt von Hand bedienbare Steuerorgane am Arbeitsplatz. Die gezeigte Maschine ist in jeder Hinsicht von herkömmlicher Konstruktion, wobei der Tisch in einer waagerechten Achse W gelagert ist und an die Spindel heranfahren und von ihr wegfahren kann, sowie in einer waagerechten zur Achse W senkrechten Achse X. Der Spindelkopf ist zur Ausführung von Senkrechtbewegungen auf einer Achse Y gelagert, und die Spindelstange 18 ist auf einer waagerechten Achse Z in Richtung des Tisches 12 sowie in Gegenrichtung verfahren. Diese Achsen sind in Figur 1 gezeigt.
Möglichkeiten der Maschine, die sie für die Erfindung besonders die geeignet machen, ist ihre Fähigkeit,/Tischbewegung numerisch gesteuert in der Achse W und die Spindelstange der Achse Z auszuführen. Jede Werkzeugmaschine mit dieser Möglichkeit eignet sich für die Erfindung.
Nach Figur 2 umfaßt der Spindelkopf 16 die Lager 22 und 24 zur drehbaren Lagerung einer Pinole 26, in welcher die Spindelstange 18 gleitbar angeordnet ist. Die Pinole 26 endet in einem Außenflansch 27 auf der Vorderseite des Spindelkopfes. Der Drehantrieb gelangt an die Spindelstange 18 in herkömmlicher Weise über einen Spindelantriebsmotor 28, der kraftschlüssig mit einem Getriebe 30 auf der Pinole 26 verbunden ist. Der Drehantrieb wird von der Pinole auf die Spindelstange in herkömmlicher Weise dadurch übertragen, daß beide Teile miteinander verkeilt sind.
Die Bewegung der Spindelstange auf der Z-Achse wird in üblicher Weise durch einen Spindelantriebsmotor 32 für die Z-Achse gesteuert, die eine Antriebsgewindespindel 34 dreht, um die Spindelstange axial über einen Mitnehmer 36 anzutreiben. Das äußere freie Ende der Spindelstange oder Arbeitsspindel 18 ist mit einem kegelförmigen Werkzeugspanner oder -halter 38 von herkömmlicher Auslegung versehen, der mit dem herkömmlichen und motorgetriebenen Werkzeugspannbolzen in Verbindung steht, der in der Spindelstange angeordnet ist. Wie erwähnt, ist der Spindelkopf in jeder Beziehung von herkömmlicher Auslegung und in üblicher Weise durch die numerische Steuerung 20 gesteuert, um eine Kombination von Bewegungen programmgemäß zu vollziehen. Der Tisch 12 ist in Figur 2 mit einem in üblicher Weise aufgespannten Werkstück 40 gezeigt.
Die Betätigung des Werktisches in der W-Achse durch die numerische Steuerung 20 erfolgt in jeder Hinsicht durch herkömmliche Maschinenbauteile. Das Bezugszeichen 42 gibt ein Beispiel für eine ungewöhnliche Form oder ein ungewöhnliches Profil, welches unter Verwendung der Erfindung ausgeformt werden kann.
Zur Verwirklichung der Erfindung ist eine Maschine der vorstehend beschriebenen Art erforderlich und außerdem muß ein Quervorschubkopf vorgesehen werden, der die Drehbewegung der Pinole auf ein Schneidwerkzeug oder einen Fräser übertragen kann und die Bewegung der Spindelstange in der Z-Achse in eine Zwangsbewegung des Schneidwerkzeugs in radialer Richtung umsetzen kann. Der in Figur 2 gezeigte Quervorschubkopf 44 besitzt an seiner Außenfläche einen an ihm befestigten Werkzeughalter oder -spanner 46. Die Konstruktion des Quervorschubkopfes wird nachstehend im einzelnen beschrieben. Der Werkzeughalter kann von beliebiger passender Auslegung sein, wobei der dargestellte konstruiert ist wie der der Patentanmeldung Nr. 732 936 vom 15. Oktober 1976 offenbarte mit dem Titel "Presettable Tool Supporting Device" (Einstellbarer Werkzeugspanner). Im Werkzeugspanner 46 ist ein einzahniger oder Einzelmeißel 48 in der üblichen Weise eingespannt. Außerdem muß die Werkzeugmaschine mit Einrichtungen versehen sein, welche die Winkelstellung der Spindelstange oder der Pinole abtasten und diese Daten so verschlüsseln, daß sie in normaler Weise durch die numerische Steuerung verarbeitet werden können. Eine Anzahl dieser Vorrichtungen ist auf dem Markt erhältlich (z.B. mechanische und optische Kodiergeräte, Resolver oder Drehmelder usw.), und zu Erläuterungszwecken ist ein optisches Kodiergerät dargestellt, bei welchem eine Schlitzscheibe So mit einer Anzahl von in gleichem Abstand zueinander angeordneten Radialschlitzen 51 versehen ist und ein Anzeigegerät 52 eine Leuchtdiode 54 besitzt, welche einen Lichtstrahl durch die Schlitze 51 im Kodierrad So auf einen lichtempfindlichen Transistor 56 fallen läßt (Figuren 2, 7 und 8). Wie Figur 2 zeigt, ist das Kodiergerät so montiert, daß sich das Rad So mit der Pinole 26 dreht, während das Anzeigegerät 52 stationär ist. Dann ist das Ausgangssignal des Transistors 56 ein Impuls, dessen Frequenz direkt der Drehzahl der Spindel proportional ist. Durch Zählung. dieser Impulse kann die Winkelstellung der Spindel leicht in herkömmlicher Weise bestimmt werdie den, so daß in Abhängigkeit davon Steuerfunktionen durch/numerische Steuerung ausgeführt werden können. Für genauere Anzeigen kann eine Anzahl von am Umfang verteilten Anzeigegeräten wie üblich in Noniusanordnung vorgesehen sein.
Die erfindungsgemäße Gesamtanlage ist als Blockschaltbild in Figur 9 dargestellt. Die numerische Steuerung empfängt Stellungsdaten vom Tischstellungsmeßfühler für die W-Achse, dem Meßfühler für die Winkelstellung der Spindel und dem Spindelantrieb für die Z-Achse und steuert aufgrund des von einem Papierstreifen über einen Streifenleser eingegebenen Programms die Bewegung des Werkstückes durch Steuerung der Betätigung des Tischantriebes in der W-Achse, der Spindelbewegung in der Z-Achse durch Betätigung des Z-Achsen-Spindelantriebs sowie der Spindeldrehung durch Betätigung des Spindeldrehantriebs. Natürlich kann das gewünschte Programm in die Steuerung durch dieses geeignete Mittel außer dem Streifenleser eingegeben werden und zusätzlich kann die Steuerung weitere Betriebs- und Steuerfunktionen durchführen als die, die in Figur 9 gezeigt sind., einschließlich aller Funktionen, die normalerweise bei Werkzeugmaschinen dieser Art auftreten.
Nach den Figuren 3 bis 6 umfaßt der Quervorschubkopf 44 im allgemeinen ein Gehäuse 58, welches an einem Ende einen Montageflansch 60 besitzt, mit welchem es am Flansch 27 der Pinole 26, beispielsweise durch Bolzen 62 (Figur 2), befestigt ist, und am entgegengesetzten Ende einen Senkrechtschlitz 64 besitzt, der seinerseits verschraubte Abschlußplatten 66 und 68 aufweist, die teilweise die Schlitzkanten überragen, um einen T-Schlitz zu schaffen, in welchem verschiebbar ein Werkzeugaggregat mit einem Werkzeugspanner 70 angeordnet ist, der eine sägezahnförmige Oberfläche 72 aufweist, an welchem ein Werkzeughalter 44 über ein Befestigungselement 74 in der in der vorstehend erwähnten Patentanmeldung beschriebenen Weise befestigt ist. Das Werkzeugaggregat umfaßt auch einen Anschlag 75 sowie eine Stellschraube 77, die nicht erfindungswesentlich sind. Gegenüber der Sägezahnfläche 72 ist ein Werkzeugspanner 70 mit einer langen nach innen ragenden Nabenfläche 76 in einem Hohlraum 78 des Gehäuses 58 angeordnet, die eine ebene Fläche 80 besitzt, in welcher eine schräge Keilnut 82 mit einem in ihr angeordneten Keil 84 ausgeformt ist, wobei dieser Keil 84 an einem Stellglied 86 befestigt ist, welches einen normal in der Sechskantaufnahme 38 montierten Normkegelschaft 88 (der durch ein herkömmliches mit den Gewindegängen 89 in Eingriff stehenden motorbetätigtes Aufnahmegewinde befestigt sein kann) sowie einen sich längs erstreckenden Körper 9o von im allgemeinen kreisförmigem Querschnitt, der mit einem Endteil von halbkreisförmigem Querschnitt mit einer ebenen Fläche 92 versehen ist, die gleitend mit der Fläche 80 der Nabenfläche 76 in Verbindung steht. Der Keil 84 ist starr in einem in der Fläche 80 ausgearbeiteten Schlitz 94 befestigt. Die relative Drehung zwischen Stellglied und Gehäuse 58 zu verhindern, ist der Körper 9o mit einem Längsschlitz 96 versehen, in welchem eine am Gehäuse 58 befestigte Führung 98 gleitbar angeordnet ist. Der Körper 9o ist zum Kegelschaft 88 mit Hilfe einer an diesem ausgebildeten Nabenfläche loo konzentrisch gelagert, und die Bauteile sind durch einen Befestigungsbolzen 1o2 zusammengekuppelt, der am Punkt 104 mit dem Körper 9o verschraubt ist. Der Bolzen 1o2 wird durch eine Einstellschraube 1o6 verriegelt. Der Kopf kann in herkömmlicher Weise über einen Schmiernippel 1o8, ein überdruckventil 11o und die zugeordneten Leitungen geschmiert werden. Um genügend Raum für die verschiedenen Teile zu schaffen, ist der Werkzeugspanner am Punkt 112 hinterdreht, und das Ende des Stellgliedkörpers 9o ist an den Punkten 114 und 116 abgefast.
Der Betrieb der Einrichtung läßt sich leicht überblicken. Bei Betätigung des Spindelantriebs drehen sich die Pinole 26 und Spindelstange 18 zusammen mit der Drehzahl, die in die Steuerung hineinprogrammiert wurde#. Eine Drehung der Pinole 26 bewirkt eine Drehung des gesamten Quervorschubkopfes mit dem zugeordneten Schneidwerkzeug 48. Eine Betätigung des Spindeltriebs für die Z-Achse bewirkt andererseits, daß sich die Spindelstange 18 gegenüber der Pinole 26 und dem Gehäuse des Quervorschubkopfes bewegt, um zu veranlassen, daß sich das Stellglied 86 gegenüber dem Gehäuse 58 und dem Werkzeugspanner 70 in Längsrichtung bewegt.
Diese Relativbewegung bewirkt, daß der Keil 84 und der Stellgliedkörper 9o den Werkzeugspanner 70 in radialer Richtung wie eine Kurve durch Einwirkung des Keils auf den Schlitz 82 in der Nabenfläche 76 des Werkzeugspanners steuern. In Figur 3 ist die Spindelstange in ihrer äußersten linken Lage dargestellt, in welcher der Werkzeughalter in seiner maximalen Radius stellung ist, d.h. an seinem untersten Punkt. Eine Betätigung des Spindeltriebs für die Z-Achse für eine Rechtsbewegung der Spindelstange, beispielsweise um den Weg d, bewirkt, daß das Stellglied um denselben Weg verfahren wird, worauf wiederum der Werkzeughalter radial nach innen oder aufwärts (siehe Zeichnung) nach Maßgabe der Neigung des Kurvenkeils 84 nockengesteuert wird, bis er die Stelle seines minimalen Radius erreicht, die durch gestrichelte Linien a in Figur 3 und b in Figur 2 dargestellt ist.
Bei einem numerisch gesteuerten Bohrwerk mit Bohrstange kann die volle Maschinenleistung an der Spindelstange über den Spindeltrieb für die Z-Achse aufgebracht werden, um dadurch das Schneidwerkzeug im Einstellungsbereich genau zu positionieren, und dieser Bereich kann leicht an jedem Punkt des Bearbeitungstaktes unter Verwendung der bereits vorhandenen numerisch gesteuerten Z-Achsenpositionierung für die Spindelstange verändert werden.
Anhand der Figur 2 erkennt man, daß eine Betätigung des Tischantriebs in negativer Richtung in der W-Achse 3 auf dem Tisch 12 der Maschine aufgespanntem Werkstück 40 dieses in Richtung des Quervorschubkopfes verfahren wird, bis das Schneidwerkzeug mit dem Werkstück in Eingriff steht und einen Bearbeitungsgang vollzieht. Erfindungsgemäß wird die Maschine so programmiert, daß die Bewegung des Schneidwerkzeuges und des Werkstücks in Vorschubrichtung durch die Bewegung des Tisches 12 in der W-Achse gesteuert wird, und die Stellung des Schneidwerkzeugs in radialer Richtung durch Betätigung der Spindelstange in der Z-Achse gesteuert wird. Die Schnittgeschwindigkeiten werden in herkömmlicher Weise gesteuert. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung ist es daher möglich, das Schneidwerkzeug gegenüber dem Werkzeug vorzuschieben und es auch unter Steuerung eines Stellgliedes, das für die Bearbeitungsgänge stark genug ist, in radialer Richtung zwangs zuführen.
Wegen der hervorragenden Möglichkeiten der erfindungsgemäßen Maschine können sonst schwierige (wenn nicht gar unmögliche) Profile und Formen mit einem Bohrwerk bearbeitet werden, von denen verschiedene Beispiele in den Figuren 1o bis 12 dargestellt sind. Figur 1o zeigt eine Profilbohrung , die im allgemeinen ähnlich der Bohrung 42 der Figur 2 ist. Die Bearbeitung von Formen dieser Art unter Verwendung von früheren Verfahren kann äußerst schwierig und zeitraubend sein. Andererseits ist die Bearbeitung dieses Profils mit der erfindungsgemäßen Einrichtung ein verhältnismäßig einfacher Arbeitsgang. Zunächst wird eine etwas untermaßige geradzylindrische Bohrung grob bearbeitet. Dann wird die Bohrung mit Hilfe der erfindungsgemäßen Einrichtung zu Ende bearbeitet. Um dies zu erreichen, wird die numerische Steuerung auf die Sollvorschübe und Drehzahlen nach der herkömmlichen Praxis programmiert sowie in Abhängigkeit vom Normverfahren, um die folgende Arbeitsfolge durchzuführen, während sich das Schneidwerkzeug oder der Fräser dreht. Die Spindelin stange wird/positiver Z-Richtung betätigt, damit das Schneidwerkzeug zum Punkt A zugestellt werde, und der Tisch wird in negativer Richtung W verfahren, bis die entsprechenden Teile die Stellung B erreichen, in welcher der Bearbeitungsgang begonnen wird. Zwischen B und C wird die Spindelstange in negativer Richtung Z bewegt und der Tisch in negativer Richtung W. Zwischen C und D wird der Tisch in negativer Richtung W verfahren. Zwischen D und E bewegt sich der Tisch in negativer Richtung W, während die Spindelstange zuerst in positiver Richtung zugestellt und dann in negativer Richtung nach dem Programm bewegt wird, das das gewünschte Profil erzeugt. Zwischen E und F bewegt sich der Tisch in negativer Richtung W. Zwischen F und G bewegt sich der Tisch in negativer Richtung W und die Spindelstange wird in negativer Richtung Z zugestellt. Zwischen E und H wird der Tisch in negativer Richtung W verfahren. Zwischen H und I wird der Tisch in negativer Richtung W und die Spindelstange in positiver Richtung Z verfahren. Zwischen I und J bewegt sich der Tisch in negativer Richtung W. Zwischen J und K läuft der Tisch in negativer Richtung W, und die Spindelstange in negativer Richtung Z. Zwischen K und L bewegt sich der Tisch in negativer Richtung W, während die Spindelstange in negativer Richtung Z zugestellt wird. Damit ist der Bearbeitungsgang vollendet. Das Werkzeug kann im Eilgang jede gewünschte Kombination von Bewegungen des Tisches in positiver W-Richtung, und die Spindelstange in jeder erforderlichen Richtung zurückgefahren werden, um die bearbeitete Oberfläche beim Zurückfahren des Schneidwerkzeuges freizugeben, bis dieses seine Ausgangsstellung erreicht, worauf die Folge für das nächste Teil wiederholt werden kann. Bei der vorstehend beschriebenen Arbeitsfolge wird angenommen, daß die gesamte Schlichtgang in einem Durchlauf vollendet wird. Natürlich könnte er in beliebig viele Einzelgänge unterteilt werden.
In Figur 11 ist eine weitere Verfeinerung der Erfindung gezeigt, wonach ein horizontales Bohrwerk zum Strehlen eines Innengewindes mit einem Spitzstichel oder Spitz stahl verwendet wird.
Zur Durchführung dieses Arbeitsganges wird die Maschine in der nachstehend aufgeführten Folge programmiert, wobei die Vorschübe und Drehzahlen in Übereinstimmung mit der herkömmlichen Praxis eingegeben werden. Es sei angenommen t daß die Bewegungsbahn der Linie A bis B für das Frei arbeiten des Werkstücks durch die Werkzeugspitze geht. Das Werkstück wird zuerst auf beliebige Weise in die Ausgangsstellung A gefahren. Der erste Durchgang beim Strehlen der Gewinde 112 wird durch Betätigung der Spindelstange in positiver Z-Richtung und des Tisches in negativer W-Richtung ausgelöst, damit sich das Werkzeug von A nach C bewege, worauf die Radialbewegung aufhört, und der Tisch weiter in negativer W-Richtung verfahren wird, um den ersten Durchgang oder Schnitt des Gewindeschneidvorganges auszulösen, wobei sich das Werkzeug vom Punkt C zum Punkt D bewegt. Die Bewegung des Werkzeugs vom Punkt A aus wird in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Kodiergerätes 52 an einer bestimmten Winkelstellung des Schneidwerkzeuges eingeleitet. Bei Erreichen des Punktes D wird das Werkzeug im Eilgang zurückgefahren, indem die Spindelstange in negativer Z-Richtung verfahren wird, wobei das Werkzeug durch Betätigung des Tisches in positiver W-Richtung im Eilgang in seine Ausgangsstellung A zurückkehrt. Der zweite Durchgang wird durch Verfahren der Spindelstange in positiver Z-Richtung und des Tisches in negativer W-Richtung von A nach E durchgeführt (wobei das Schneidwerkzeug in der gleichen Winkelstellung und mit demselben Vorschub beginnt wie zuvor); der zweite Durchgang erfolgt durch unmittelbares Verfahren des Tisches in negativer Richtung W, damit sich das Werkzeug von E nach F bewege, worauf es wie vorher zum Punkt B zurückgefahren wird und der Zyklus für einen dritten Durchgang zwischen G und H und einen vierten Durchgang zwischen I und J wiederholt wird. Für jeden Durchgang startet die Werkzeugspitze am Punkt A, und die Zustellung zum Werkstück wird in derselben durch das Kodiergerät 52 bestimmten Winkelstellung des Werkzeugs eingeleitet. Kegelgewinde können einfach durch Neuprogrammierung der Steuerung bearbeitet werden, wodurch sich eine Bewegung der gewünschten Kegelrichtung ergibt.
Der Weg von A nach I ist geneigt, um das Werkzeug in die Flanke des Gewindes bei jedem nachfolgenden Durchgang herabfahren zu lassen, und die Anzahl von Schnittgängen wird nach der üblichen Praxis bestimmt. Bei Beendigung des Gewindestrehlens wird das Werkzeug in der üblichen Weise zurückgefahren.
Außer der Profilbearbeitung von Bohrungen können das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Anlage auch zur Formung von Außenprofilen verwendet werden. Nützliche Anwendungen sind z.B. dort gegeben, wo das Werkzeug zu groß ist, um auf einer Drehmaschine gedreht zu werden, wie z.B. die in Figur 12 gezeigte Anwendung, wo das Werkstück 40 zu groß ist, um gedreht zu werden, aus welchem jedoch eine integrale Nabenfläche 114 herausgearbeitet werden soll. Um ein Profil dieser Art zu formen, muß lediglich ein anderer Werkzeughalter oder -spanner 46' mit einer Verlängerung 116 eingesetzt werden, welche das Schneidwerkzeug 48 hält, so daß es nach innen zur Drehachse hin arbeitet.
Solche Werkzeughalter oder -spanner sind marktgängig, und ein Beispiel ist allgemein in Figur 12 gezeigt. Die Programmierung der numerischen Steuerung zur Durchführung der Arbeitsfolge erfolgt nach den vorstehend beschriebenen Maßgaben, mit Ausnahme, daß das Schneidwerkzeug sich radial nach innen anstatt radial nach außen bewegt, um mit dem Werkstoff zur Bearbeitung in Eingriff zu kommen. Weitere Anwendungen der Erfindung liegen für den Fachmann zweifellos nahe.
Was die Auslegung des Quervorschubkopfes anbelangt, so können auch andere mechanische Vorrichtungen verwendet werden, um die Axialbewegung der Spindelstange in eine Radialbewegung des Schneidwerkzeuges umzusetzen. Beispielsweise kann anstelle eines Keiles und Schlitzes der Kopf mit Zahnstange und Trieb, Zapfen und Nocke oder Winkelhebel ausgestattet werden, um die gewünschten Bewegungen zu vollziehen.
Außer den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen und Verfanrensbeispielen sind noch weitere möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Claims

Bohrwerk Patentansprüche 1. Verfahren zum Bearbeiten eines Profils auf einem Werkstück mit einem Spitzmeißel, dadurch gekennzeichnet, daß (1) das Werkzeug für die Drehung um eine feste Achse sowie zur Durchführung einer Radialbewegung quer zu dieser Achse eingespannt wird, daß (2) das Werkstück an das Werkzeug herangefahren wird,ferner dadurch, daß (3) die Stellung des Werkstücks abgetastet wird, daß (4) die Radialstellung des Werkzeugs gegenüber der Achse abgegriffen wird, sodann dadurch, daß (5) die Bewegung des Werkstücks und die Radialbewegung des Werkzeugs gesteuert werden, und zwar (a) in Abhängigkeit von den abgegriffenen Stellungen und (b) in einem vorgegebenen Verhältnis zueinander.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück auf einer zu dieser Achse parallelen Bahn an das Werkzeug herangefahren wird.
3. Verfahren nach Anbruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Radialbewegung des Werkzeugs gleichzeitig mit der Bewegung des Werkstücks erfolgt.
4. Verfahren zur Bearbeitung des Profils eines Werkstücks mit einem Spitzmeißel, dadurch gekennzeichnet, daß (1) das Werkzeug für Drehbewegungen um eine feste Achse sowie für eine Radialbewegung quer zu dieser Achse eingespannt wird, daß (2) das Werkstück an das Werkzeug herangefahren wird, daß (3) die Stellung des Werkstücks abgetastet wird, ferner dadurch, daß (4) die Winkelstellung des Werkzeugs abgegriffen wird, daß (5) die Radialstellung des Werkzeugs gegenüber der Achse abgetastet wird und schließlich dadurch, daß (6) die Bewegung des Werkstücks und die Radialbewegung des Werkzeugs gesteuert werden, und zwar (a) in Abhängigkeit von den abgetasteten Stellungen und (b) in einem bestimmten Verhältnis zueinander.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Radialbewegung des Werkzeugs gleichzeitig mit der Bewegung des Werkstücks erfolgt.
6. Verfahren zur Bearbeitung des Profils eines Werkstücks mit einem Spitzmeißel unter Verwendung eines Horizontalbohrers mit einer numerisch gesteuerten axial verfahrbaren Spindelstange, dadurch gekennzeichnet, daß (1) das Werkzeug zur Durchführung von Drehbewegungen um die Bewegungsachse der Spindelstange sowie zur Durchführung von Radialbewegungen quer zu dieser Achse eingespannt wird, daß (2) das Werkzeug in Abhängigkeit von der Axialbewegung der Spindelstange radial bewegt wird, ferner dadurch, daß (3) das Werkstück an das Werkzeug herangefahren wird und schließlich dadurch, daß (4) die Bewegung des Werkstücks und die Axialbewegung der Spindelstange in einem bestimmten Verhältnis zueinander gesteuert werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug axial in einer festen Stellung gehalten wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Werkstück und Werkzeug gleichzeitig bewegt werden.
9. Verfahren zur Bearbeitung des Profils eines Werkstücks mit einem Spitzmeißel unter Verwendung eines Bohrwerks mit einer numerisch gesteuerten, axial verfahrbaren Spindelstange und einem numerisch gesteuerten Werkstückspanntisch, der an die Spindelstange heran-und von ihr weggefahren wird, dadurch gekennzeichnet, daß (1) das Werkstück auf den Tisch aufgespannt wird, daß (2) das Werkzeug zur Durchführung von#Drehbewegungen um die Bewegungsachse der Spindelstange sowie zur Durchführung von Radialbewegungen quer zu dieser Achse eingespannt wird, daß (3) das Werkzeug in Abhängigkeit von der Axialbewegung der Spindelstange radial bewegt wird, ferner dadurch, daß (4) Spanntisch und Werkstück gleichzeitig an das Werkzeug herangefahren werden und schließlich dadurch, daß (5) die Bewegungen des Werkstückspanntisches, des Werkstückes und die Axialbewegung der Spindelstange in einem bestimmten Verhältnis zueinander gesteuert werden, um das Profil am Werkstück herauszuarbeiten.
lo. Werkzeugmaschine mit einer drehbaren Spindel, die ein freies Ende besitzt und längs ihrer Drehachse beweglich ist, ferner mit einem Spindelantrieb, um die Spindel in Drehung zu versetzen, mit einem Spindelstellglied, um die Spindel in dieser Achse zu bewegen, ferner mit einem auf einer Bahn beweglichen Werkstückspanntisch und einem Tischantrieb, um den Tisch in dieser Bahn zu bewegen, dadurchgekennzeichnet, daß eine Vorrichtung zur Erzeugung numerisch gesteuerter Profile vorgesehen ist, die folgende Bauteile umfaßt: (1) einen am freien Ende der Spindel (18) montierten Spindelkopf (16), der folgende Bausteine umfaßt (a) eine Einrichtung (46) zum Einspannen eines Spitzmeißels (48), so daß sich dieses Werkzeug (48) mit der Spindel (18) dreht, (b) eine Vorrichtung (44), welche eine Axialbewegung des an ihr eingespannten Werkzeugs (48) verhindert, (c) eine Vorrichtung (44)zur Bewegung des Werkzeugs (48) auf dem Kopf (16) gegenüber der Achse radial nach außen direkt in Abhängigkeit von der Axialbewegung der Spindel (18,26) in einer Richtung und zur Bewegung des Werkzeugs (48) radial nach innen gegenüber der Achse in direkter Abhängigkeit von der Axialbewegung der Spindel (18,26) in der Gegenrichtung sowie (2) eine numerische Steuerung (20), die so programmiert ist, daß das Spindelstellglied (32) und der Tischantrieb unter einem bestimmten Verhältnis zusammenwirken, um ein Profil an einem auf dem Tisch (12) aufgespannten Werkstück (40) herauszuarbeiten, wenn sich die Spindel (18 ,26) dreht.
11. Werkzeugmaschine mit ein#er drehbaren Spindel, die ein freies Ende besitzt und längs ihrer Drehachse beweglich ist, mit einem Spindelantrieb zur Drehung der Spindel sowie mit einem Spindelstellglied zur Bewegung der Spindel längs ihrer Drehachse, ferner mit einem längs einer Bahn beweglichen Werkzeugspanntisch und einem Tischantrieb, um den Tisch auf dieser Bahn zu bewegen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung zum Strehlen numerisch gesteuerter Gewinde vorgesehen ist, die folgende Bausteine umfaßt: (1) einen am freien Ende der Spindel (18) montierten Spindelkopf (16), der folgende Bauteile umfaßt (a) eine Einrichtung (46) zum Einspannen eines Spitzmeißels (48), so daß sich dieser mit der Spindel (18,26) dreht und (b) eine Vorrichtung (44) zur Bewegung des Werkzeugs (48) am Kopf (16) gegenüber der Drehachse radial nach außen in direkter Abhängigkeit von der Axialbewegung der Spindel (18) in einer Richtung sowie zur Bewegung des Werkzeugs (48) radial nach innen gegenüber der Drehachse in direkter Abhängigkeit von der Axialbewegung der Spindel (18) in der Gegenrichtung, (2) eine Lagemeßeinrichtung (50,51,52,54,56) zur Messung des Winkels der Spindel (18,26) unter allen Betriebsbedingungen, (3) eine numerische Steuerung (20), die so programmiert ist, daß der Tischantrieb unter einem bestimmten Verhältnis mit der Lagemeßeinrichtung (50,52,54,56) zusammenwirkt, um ein Profil aus einem auf dem Tisch (12) aufgespannten Werkstück (40) herauszuarbeiten, wenn sich die Spindel (18,26) dreht.
12. Werkzeugmaschine mit einer drehbaren Spindel, die ein freies Ende besitzt, und längs ihrer Drehachse beweglich ist, mit einem Spindelantrieb zur Drehung der Spindel sowie mit einem Spindelstellglied, um die Spindel längs ihrer Drehachse zu verfahren, mit einem längs einer Bahn beweglichen Werkstückspanntisch sowie einem Tischantrieb, zum#rfahren des Tisches längs der Bahn, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur numerisch gesteuerten Erzeugung von Kegelgewinden vorgesehen ist, die folgende Bausteine umfaßt: (1) einen am freien Ende der Spindel (18) montierten Spindelkopf, der folgende Bauteile umfaßt, (a) eine Einrichtung (46) zum Einspannen eines Spitzmeißels (48), sodaß dieses Werkzeug (48) sich mit der Spindel (18,26) dreht, (b) eine Vorrichtung (44) zur Bewegung des Werkzeugs (48) im Kopf (16) radial nach außen gegenüber der Drehachse in direkter Abhängigkeit von der Axialbewegung der Spindel (18) in einer Richtung sowie zum Verfahren des Werkzeugs (48) radial nach innen gegenüber der Drehachse in direkter Abhängigkeit von der Axialbewegung der Spindel (18) in der Gegenrichtung, (2) eine Lagemeßvorrichtung (50,51,52,54,56) zur Messung der Winkelstellung der Spindel (18,26) unter allen Betriebsbedingungen und (3) eine numerische Steuerung (20), die so programmiert ist, daß das Spindelstellglied (32) und der Tischantrieb unter einem bestimmten Verhältnis zusammenwirken sowie auch mit der Winkelstellung der Spindel (18,26), um ein Profil aus einem auf dem Tisch (12) aufgespannten Werkstück (40) herauszuarbeiten, wenn sich die Spindel (18,26) dreht.
13. Werkzeugmaschine mit einer drehbaren, werkzeugspannenden Spindel, die aus einer axial feststehenden hohlen Pinole besteht, welche eine axial bewegliche innere Spindelstange in Drehbewegungen versetzt, ferner mit einem Spindelantrieb zur Drehung des Spindelaggregats auf seiner Achse, mit einer Spindelvorschubeinrichtung, zur Bewegung der inneren Spindelstange auf dieser Achse, sowie mit einem längs einer zu dieser Achse parallelen Bahn beweglichen Werkzeugspanntisch, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen zur numerisch gesteuerten Erzeugung von Drehteilen oder von Teilen mit veränderlichen Querschnitten über ihre Länge Vorgesehen sind und folgende Bausteine umfassen: (1) einen auf der Fläche der axial festen Pinole (26) montierten Werkzeugspannkopf (46), der folgende Bauteile umfaßt (a) eine Einrichtung (46) zum Einspannen eines Spitzmeißels (48) so daß dieses Werkzeug (48) sich mit der Pinole (26) dreht, (b) eine Einrichtung (44) zum Verfahren des Werkzeugs (48) im Kopf (46) radial nach außen in über der Drehachse direkter Abhängigkeit von der Axialbewegung der inneren Spindelstange (18) in einer Richtung sowie zum Verfahren des Werkzeugs (48) radial nach innen gegenüber der Drehachse in direkter Abhängigkeit von der Axialbewegung der inneren Spindelstange (18) in der Gegenrichtung (2) numerisch gesteuerte Vorrichtung (20), die so programmiert werden kann, daß die Vorschubeinrichtung (32) für die innere Spindelstange (18) sowie der Tischantrieb unter einem bestimmten Verhältnis zusammenwirken und Rotationsteile von veränderlichem Querschnitt (42) an einem auf dem Tisch (12) aufgespannten Werkstück (40) zu bearbeiten, wenn sich das Spindelaggregat (18,26) dreht.
14. Spindelkopf für ein Horizontalbohrwerk mit einer in einer axial festen,drehbaren Pinole gelagerten, axial beweglichen Spindelstange, dadurch gekennzeichnet, daß er folgende Bausteine umfaßt: (a) ein an der Pinole (26) befestigtes Gehäuse (58), (b) einen am Gehäuse (58) angebrachten Werkzeugspanner (70), um ein Werkzeug (48) zu Ausführungen von Radialbewegungen gegenüber der Drehachse der Pinole (26) einzuspannen und (c) ein Stellglied (86) im Gehäuse (58), um die Spindelstange (18) mit dem Werkzeugspanner (70) zu verbinden, sowie dadurch, daß das Stellglied (86) die Axialbewegung der Spindelstange (18) in eine Radialbewegung des Werkzeugs (48) umsetzt.
15. Spindelkopf nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindelstange (18) numerisch gesteuert wird (20).