DE521264C - High-speed precision drilling machine, especially for watch technology - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine schnelllaufende Vorrichtung zur feinmechanischen Bearbeitung von Metallen durch Bohren, Fräsen, Drehen u. dgl. unter Rotation des Werkzeuges, die insbesondere geeignet ist zur Erzeugung von zylindrischen oder kegelförmigen Bohrungen von kleinstem Durchmesser für Zwecke, für welche eine weit höhere absolute Genauigkeit als die mit Vorrichtungen bekannter Art erzielbare erforderlich ist. Die Vorrichtung nach der Erfindung ist gekennzeichnet durch die Kombination einer unmittelbar mit der Welle eines Motors von besonders hoher Umdrehungszahl verbundenen Bohrspindel mit einem Zentrierfutter, z. B. einem Achtschraubenfutter an sich bekannter Art.The invention relates to a high-speed device for precision mechanical Processing of metals by drilling, milling, turning and the like while rotating the Tool that is particularly suitable for producing cylindrical or conical Bores of the smallest diameter for purposes for which a far higher absolute accuracy than that with devices known type achievable is required. The device according to the invention is characterized by the combination one directly connected to the shaft of a motor with a particularly high number of revolutions Drilling spindle with a centering chuck, e.g. B. an eight-screw chuck known per se Art.

Es ist bekannt, bei Bohrvorrichtungen oder Drehbänken gewöhnlicher Art die Spindel des Bohrers oder die Welle der Drehbank unmittelbar mit der Welle einer Wasserturbine oder eines Elektromotors zu verbinden.It is known in drilling devices or lathes of the usual type, the spindle of the Drill or the shaft of the lathe directly with the shaft of a water turbine or to connect an electric motor.

Es ist auch bekannt, an Vorrichtungen für feinmechanische Zwecke, bei denen z. B. ein zum Bohren eines Loches bestimmter Bohrer durch eine Antriebswelle in Umdrehung versetzt wird, die umlaufenden bearbeitenden, oder zu bearbeitenden Teile gegen die Antriebswelle durch sogenannte Achtschraubenfutter zu zentrieren. Die hierdurch erzielte Genauigkeit ist eine befriedigende für feinmechanische Arbeiten gewöhnlicher Art, bei denen Maßabweichungen von 0,02 bis 0,03 mm noch innerhalb der zulässigen Grenzen liegen. Für höhere Genauigkeitsansprüche, wie sie neuerdings in vielen Fällen gestellt werden müssen, z. B. bei Herstellung feinster Bohrungen in der Uhrentechnik sowie bei Herstellung von Düsen zum Verspinnen von Fäden aus Kunstmassen, z. B. Kunstseidefäden u. dgl., haben sich aber diese bekannten Vorrichtungen je weniger brauchbar erwiesen, je geringer der Durchmesser der Arbeitsfläche des Werkstückes ist und je geringer demgemäß die Maßabweichungen in absolutem Maße sein dürfen, selbst falls die relative Genauigkeit nur in den für xArbeitsflächen von größerem Durchmesser mit den bekannten Vorrichtungen erreichbaren Grenzen gehalten werden soll. Zunächst ist hier zu beachten, daß schon absolute Abweichungen der oben angegebenen Größenordnung, d. h. von 0,02 bis 0,03 mm, die z. B. bei einem Lochdurchmesser von. o, 5 mm einen Betrag von nur etwa S % des Lochdurchmessers ausmachen, bei Löchern von nur 0,05 mm Durchmesser, wie sie für die oben genannten Zwecke, z. B. bei Herstellung von Spinndüsen, benötigt werden, eine relative Abweichung von etwa 5° % des Lochdurchmessers darstellen, eine Abweichung, die natürlich schon an sich ganz unzulässig ist. Die erzielbare Genauigkeit wird aber in den in Frage stehenden Fällen, wie die Versuche gezeigt haben, in besonders hohem Maße noch dadurch beeinträchtigt, daß bei abnehmendem Durchmesser der Arbeitsfläche, z. B. eines Bohrloches die Geschwindigkeit, mit der die Angriffskante des eigentlichen Werkzeuges an der Außenfläche des Werkstückes vorbeigeführt wird, im gleichen Verhältnis verringert wird. Bei solchen äußerst geringen Durchmessern, wie sie z. B. bei Bohrungen der oben erwähnten Art in Betracht kommen, von einer Größenordnung von etwa 0,1 bis 0,05 mm und darunter, werden nun die Umfangsgeschwindigkeiten der Bohrer bei Bohr-It is also known to devices for precision mechanical purposes in which, for. B. a Drills designed for drilling a hole, set in rotation by a drive shaft the rotating parts to be machined or machined against the drive shaft to be centered by so-called eight-screw chucks. The accuracy achieved in this way is a satisfactory one for precision mechanical work of the usual kind in which dimensional deviations from 0.02 to 0.03 mm are still within the permissible limits. For higher accuracy requirements, as they have recently been made in many cases, z. B. in the manufacture of the finest holes in watch technology and in the manufacture of Nozzles for spinning threads made of synthetic materials, e.g. B. rayon threads and the like but the less useful these known devices proved, the less the The diameter of the working surface of the workpiece is and accordingly the smaller the Dimensional deviations may be in absolute terms, even if the relative accuracy only in those for x work surfaces of larger diameter with the known devices achievable limits should be kept. First of all, it should be noted here that already absolute deviations of the order of magnitude given above, i.e. H. from 0.02 to 0.03 mm, the z. B. with a hole diameter of. o.5 mm an amount of only about S% of the Make up the hole diameter, with holes as small as 0.05 mm in diameter, as they are for the above purposes, e.g. B. in the manufacture of spinnerets, are required, a represent a relative deviation of about 5% of the hole diameter, a deviation that is of course quite inadmissible in and of itself. The achievable accuracy is in the in the cases in question, as the tests have shown, to a particularly high degree still affected by the fact that with decreasing diameter of the work surface, z. B. of a borehole is the speed with which the attack edge of the actual tool is passed on the outer surface of the workpiece, reduced in the same ratio will. With such extremely small diameters, as z. B. come into consideration for bores of the type mentioned above, of the order of magnitude of about 0.1 to 0.05 mm and below, the peripheral speeds are now the drill for drilling

vorrichtungen der gebräuchlichen Art mit Umdrehungszahlen bis zu etwa 2000 pro Minute so gering, daß eine ausreichende Bohrwirkung nur durch verhältnismäßig starkes Aufdrücken, z.B. des Bohrers auf das Werkstück, erzielt werden kann, was schon wegen der äußerst geringen Dicke und entsprechend hohen Biegsamkeit der umlaufenden Teile eine weitere Erhöhung der seitlichen Abweichungen zur Folge hat. So erklärt es sich nunmehr, weshalb es bisher trotz des vorliegenden dringenden Bedürfnisses nicht möglich war, z.B. Löcher von den bezeichneten geringen Durchmessern, bei denen naturgemäß auch hohe Ansprüche an die relative Genauigkeit gestellt werden müssen, durch Bohren herzustellen, sondern weshalb man sich begnügen mußte, solche Löcher auf anderem Wege, z. B. durch Stechen, zu erizeugen. devices of the usual type with speeds of up to about 2000 per minute so small that a sufficient drilling effect can only be achieved through relatively strong pressure, e.g. the drill on the workpiece, can be achieved, which is already due to the extremely small thickness and accordingly high flexibility of the rotating parts results in a further increase in the lateral deviations. This is how it is explained now, which is why it has so far not been possible despite the urgent need was, e.g. holes of the designated small diameters, where naturally also high demands must be made on the relative accuracy to produce by drilling, but why one had to be satisfied with such holes in other ways, e.g. B. by pricking to erizeugen.

Es wurde nun gefunden, daß es möglich ist, die genannten Fehlerquellen dadurch zu vermeiden, daß man die Umdrehungszahlen der umlauf enden arbeitenden Teile, z. B. eines umlaufenden Bohrers, weit über das bei Bohrmaschinen oder Drehbänken mit Riemenantrieb gebräuchliche Maß, z.B. bis auf 20 000 Umdrehungen pro Minute und darüber erhöht und zu diesem. Zweck die die umlaufenden Teile antreibende Welle unmittelbar durch den Rotor eines geeignetein Motors von genügend hoher Umdrehungszahl antreiben läßt, z. B. durch den Rotor eines Elektromotors, vorzugsweise aber durch den einer Wasser-, Preßluft- oder Dampfturbine beliebiger Bauart, wobei auch bei so hohen Umdrehungszahlen eine durch Riemenantrieb nicht erreichbare Erschütterungsfreiheit des Laufes erreicht und somit die Zentrierung mit der gewünschten äußerst hohen Genauigkeit ermöglicht wird.It has now been found that it is possible to eliminate the sources of error mentioned avoid that the number of revolutions of the rotating working parts, z. B. one rotating drill, far beyond that of drills or lathes with belt drives Usual measure, e.g. up to 20,000 revolutions per minute and above increased and to this. Purpose the shaft driving the rotating parts directly through the rotor of a suitable one Motor can be driven by a sufficiently high number of revolutions, e.g. B. by the rotor of an electric motor, but preferably by that of a water, compressed air or steam turbine of any type, even with so high revolutions, a lack of vibration that cannot be achieved with a belt drive of the barrel and thus the centering with the desired extremely high Accuracy is made possible.

In der Zeichnung ist eine Vorrichtuinig! nach der Erfindung in einer beispielsweisen Ausführungsform dargestellt, und zwar in Abb. ι teils in einer Seitenansicht, teils im. Schnitt und in Abb. 2 in einer Aufsicht nach Wegnahme eines Teiles des Oberteils der Turbine, Abb. 3 zeigt das Ende der Antriebswelle mit aufgesetztem. Achtschraubenfutter, Überwurfmutter und eingesetztem Bohrer im Längsschnitt und Abb. 4 einen Querschnitt nach A-B der Abb. 3.There is a device in the drawing! Shown according to the invention in an exemplary embodiment, namely in Fig. ι partly in a side view, partly in. Section and in Fig. 2 in a plan view after removing part of the upper part of the turbine, Fig. 3 shows the end of the drive shaft with the attached. Eight screw chuck, union nut and inserted drill in longitudinal section and Fig. 4 a cross section according to AB in Fig. 3.

In der Zeichnung ist 1 das Unterteil einer Wasserturbine, welches in dem zur Befesti.-gung der Vorrichtung bestimmten Halter 3 fest angebracht ist, 2 ist das abnehmbare Oberteil der Wasserturbine mit den Wasserzu- und -ableitungen 13 und 26. Zum Anklemmen der Vorrichtung, z.B. an einer Gleitschiene von geeignetem Querschnitt, ist der Halter 3 am anderen Ende in Form zweier, eine Öffnung 4 umschließender, federnder Arme 5 und 6 ausgebildet, welche durch die mit Hebelgriff versehene Schraube 7 gegeneinander angezogen werden können.In the drawing, 1 is the lower part of a water turbine, which is used in the for fastening The holder 3 is fixed to the device and 2 is detachable Upper part of the water turbine with the water supply and drainage lines 13 and 26. For clamping the device, e.g. on a slide rail of suitable cross-section, the holder 3 is at the other end in the form of two, an opening 4 enclosing, resilient arms 5 and 6 formed which through the provided with a lever handle screw 7 can be tightened against each other.

Der mit Schaufeln 12 versehene Rotor der Turbine, welchem das Waser über den Anschlußstutzen 13 durch die Öffnung 14 zugeführt wird, ist befestigt auf einer Welle 10, welche in durch den Halter 3 unterhalb und oberhalb der Turbine gebildeten Lagern 8 und 9 gelagert ist und aus dem Lager 8 so weit nach unten heraustritt, daß hier das Achtschraubenfutter 15 mit den Schrauben 16 auf das Wellenende aufgesetzt werden kann. Mit dem Achtschraubenfutter ist nach der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform fest verbunden ein im oberen Teile mit Gewinde versehenes, im unteren Teile nach unten konisch zulaufendes Ansatzstück 25. Dieses ist zum großen Teil seiner Länge vom unteren Ende ab in einer durch seine Mittelachse hindurchgehenden Ebene 18 geschlitzt, wobei in an sich bekannter Art die so gebildete Anlagefläche der einen Backe 19 eben ausgebildet und die der anderen Backe 20 mit einer Aussparung 21 in Form eines Dreiecks zum Einlegen des einzuspannenden Bohrers voder Werkstückes 17 versehen ist, so daß ein Anliegen des eingespannten kreisrunden Bohrers oder Werkstückes nur an drei Punkten seines Umfanges erfolgt (s. Abb. 4). Zur Befestigung des Bohrers bzw. Werkstückes zwischen den Backen dient in an sich bekannter Weise eine Überwurfmutter 23, welche unten ein mit konischer Innenfläche versehenes Ansatzstück 24 trägt, so daß bei ihrem Anziehen die Backen 19 und 20 um den Hals des Bohrers oder Werkstückes 17 fest zusammengedrückt werden. Die Zentrierung des Bohrers oder Werkstückes erfolgt vorzugsweise mit Hilfe optischer Methoden.The rotor provided with blades 12 of Turbine, to which the water is fed via the connecting piece 13 through the opening 14 is attached to a shaft 10, which is in by the holder 3 below and bearings 8 formed above the turbine and 9 is mounted and protrudes so far down from the bearing 8 that here the Eight-screw chuck 15 with the screws 16 can be placed on the shaft end. With the eight-screw chuck, after the in The embodiment shown in the drawing is firmly connected in the upper part with a thread provided, in the lower part tapering downward extension piece 25. This is for a large part of its length from the lower end in a through its central axis slotted through plane 18, the so formed in a known manner The contact surface of one jaw 19 is flat and that of the other jaw 20 is also flat a recess 21 in the form of a triangle for inserting the drill to be clamped voder workpiece 17 is provided so that a The clamped circular drill or workpiece only touches three points its scope takes place (see Fig. 4). For fastening the drill or workpiece between the jaws are used in a manner known per se, a union nut 23, which is below a conical inner surface provided extension piece 24 carries so that when they are tightened the jaws 19 and 20 around the neck of the drill or workpiece 17 are firmly pressed together. Centering the drill or workpiece is preferably done with the help of optical methods.

Claims (1)

Patentanspruch:Claim: Schnellauf ende Präzisionsbohrmaschine, insbesondere für die Uhrentechnik, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrspindel unmittelbar mit der Welle eines Motors von sehr hoher Umdrehungszahl, insbesondere einer durch Wasser, Preßluft oder Dampf betriebenen Turbine, verbunden und das Bohrklemmfutter an der Bohrspindel durch ein Zentrierfutter, z. B. ein Achtschraubenfutter, befestigt ist, so daß die kleinsten Abweichungen im Rundlauf des Bohrers ausgeglichen werden können.High-speed precision drilling machine, especially for watch technology, as a result characterized in that the drill spindle is directly connected to the shaft of a motor of a very high number of revolutions, in particular one by water, compressed air or Steam powered turbine, connected and the drill clamping chuck on the drill spindle by a centering chuck, z. B. an eight screw chuck, is attached so that the smallest deviations in the concentricity of the drill can be compensated for. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings