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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abstützen langer Werkzeuge, insbesondere
Bohrstangen, die für
die Innenbearbeitung von Durchgangsbohrungen an Werkstücken vorgesehen
sind, wobei die Werkzeuge mit ihrem einen Ende von einem Werkzeugträger und
mit ihrem anderen Ende in einer Führungsbuchse eines Gegenlagers
aufgenommen werden.
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Bei
der Innenbearbeitung von langen Durchgangsbohrungen in Werkstücken wird üblicherweise das
Werkzeug, z.B. eine Bohrstange, vor dem Beginn der Bearbeitung in
axialer Richtung durch die Bohrungen des Werkstückes hindurchbewegt. Das Werkzeug
ist dabei an einem Werkzeugträger,
z.B. einer Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine, befestigt, und
das Werkstück
ist auf einer Unterlage, z.B. einem Arbeitstisch, aufgespannt.
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Auf
Grund der großen
axialen Länge
und der beim Bearbeitungsvorgang auftretenden Querkräfte ergeben
sich am Werkzeug Durchbiegungen und Schwingungen, wodurch die erforderliche
Steifigkeit nicht mehr vorhanden ist. Um eine möglichst fehlerfreie Bearbeitung
zu erzielen, wird das Werkzeug deshalb mit seinem freien Ende von
einem Stütz- oder Gegenlager
aufgenommen und dort in einer passgenauen Führungsbuchse gelagert.
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Bekannt
ist beispielsweise aus
DE
203 10 828 U1 eine Vorrichtung, die für das zweite Ende einer langen
Bohrstange eine Stützvorrichtung
vorsieht, die in Axialrichtung entlang einer Führungsbahn verlagerbar ist.
Mit dieser Festlegung auf eine einzige Bewegungsmöglichkeit
in axialer Richtung wird die Bohrstange zwar stabilisiert und es
ist eine Bearbeitung mit einer entsprechenden Genauigkeit bei der
Innenbearbeitung rohrförmiger
Werkstücke möglich. Für eine Bearbeitung
von Werkstücken
mit mehreren, parallel zu der Achse des Werkzeugträgers verlaufenden
Durchgangsbohrungen ist diese Vorrichtung nicht einsetzbar.
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Um
in eine weitere Durchgangsbohrung des Werkstückes eingreifen zu können, müssen das Werkzeug
und das Gegenlager in radialer Richtung verschoben werden. Dabei
ist eine genaue Positionierung der in dem Gegenlager angeordneten,
das Werkzeug aufnehmenden Führungsbuchse
notwendig, um die gewünschte
koaxiale Ausrichtung des Werkzeuges und damit eine gute Bearbeitungsqualität zu erhalten.
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Das
kann z.B. durch zwei Schlitten erreicht werden, die jeweils eine
Linearbewegung des Gegenlagers in vertikaler bzw. horizontaler Richtung – quer zur
Axialrichtung des Werkzeuges – durchführen.
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Eine
derartige Anordnung bedeutet aber eine relativ umständliche
und platzaufwändige
Lösung
mit einem großen
gerätetechnischen
Aufwand.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zum Abstützen langer
Werkzeuge, insbesondere Bohrstangen, zu schaffen, die bei geringem
gerätetechnischen
Aufwand und Platzbedarf eine genaue Positionierung der das Werkzeug
aufnehmenden Führungsbuchse
des Gegenlagers ermöglicht.
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Erfindungsgemäß weist
bei einer Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1 das Gegenlager zwei unterschiedliche Durchmesser
besitzende Exzenterscheiben auf, die um parallel zu der Werkzeugträgerachse
verlaufende Achsen drehbar angeordnet sind, wobei die einen kleineren
Durchmesser besitzende, in der größeren Exzenterscheibe drehbeweglich
gelagerte Exzenterscheibe die Führungsbuchse
drehfest aufnimmt, und die Exzenterscheiben sowie diesen zugeordnete
separate Drehantriebe und rotatorische Messsysteme innerhalb eines
gemeinsamen Gehäuses
angeordnet sind.
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Das
gemeinsame Gehäuse
der Exzenterscheiben, Drehantriebe und rotatorischen Messsysteme
ist dabei mit dem Werkstück
auf einer gemeinsamen Unterlage angeordnet. Es kann aber auch auf einer
von der Unterlage des Werkstücks
getrennten Unterlage angeordnet sein.
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Die
Exzenterscheiben sind in der positionierten Endstellung der Führungsbuchse
an dem Gehäuse
arretierbar.
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Die
Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.
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Es
zeigen:
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1:
eine perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
in einer ersten Bearbeitungsstellung
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2:
eine perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
in einer zweiten Bearbeitungsstellung bei geöffnetem Gehäuse
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3:
eine Vorderansicht des Gegenlagers
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4:
eine Schnittdarstellung nach 3 In dem
hier gezeigten Ausführungsbeispiel
sollen die Innenflächen
der Durchgangsbohrungen 1.1 und 1.2 eines Werkstücks 1 einer
Feinbearbeitung unterzogen werden. Zu diesem Zweck ist das Werkstück 1 auf
einer Unterlage, z.B. einem Werkstücktisch 2, aufgespannt.
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Ein
Gegenlager 3, das eine achsparallel zu den Durchgangsbohrungen 1.1, 1.2 des
Werkstücks 1 angeordnete Führungsbuchse 4 aufweist,
befindet sich auf einer gemeinsamen Unterlage mit einem hier nicht
dargestellten Werkzeugträger,
der in an sich bekannter Art und Weise von einer Arbeitsspindel
einer Werkzeugmaschine gebildet wird. Dabei sind Arbeitsspindel
und Gegenlager 3 in axialer Richtung aufeinander zu bzw.
voneinander weg bewegbar. Die Arbeitsspindel nimmt ein als Bohrstange 5 ausgebildetes
Werkzeug auf, das für
die Feinbearbeitung der Innenflächen
der Durchgangsbohrungen 1.1, 1.2 vorgesehen ist.
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In
der in 1 gezeigten Anordnung befinden sich Werkstück 1 und
Gegenlager 3 auf einem gemeinsamen Werkstücktisch 2.
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Eine
weitere (nicht dargestellte) Ausführung sieht die Anordnung von
zu bearbeitendem Werkstück 1 und
Gegenlager 3 auf getrennten Unterlagen vor. Es können hierbei
sowohl unterschiedliche Werkstückträgervarianten
als auch verschiedene Werkstückzuführeinrichtungen
zum Einsatz kommen.
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Gemäß 1 befindet
sich die Bohrstange 5 in der Durchgangsbohrung 1.1 des
Werkstücks 1 und wird
mit ihrem freien Ende von der hydrostatisch gelagerten, einen geschlossenen
Boden aufweisenden Führungsbuchse 4 des
Gegenlagers 3 aufgenommen, in der sie drehbeweglich gelagert
ist. Die Führungsbuchse 4 wiederum
ist drehfest in einer ersten, einen Durchmesser D1 aufweisenden, Exzenterscheibe 6 angeordnet,
die in einer zweiten, einen größeren Durchmesser
D2 besitzenden Exzenterscheibe 7 drehbeweglich gelagert
ist. Die Achsen der Exzenterscheiben 6, 7 verlaufen
dabei parallel zu den Achsen der Durchgangsbohrungen 1.1, 1.2 und
dementsprechend auch zu der Werkzeugträgerachse A der die Bohrstange 5 aufnehmenden
Arbeitsspindel.
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In
einer in 3 gezeigten Ausgangsstellung
befinden sich der Mittelpunkt M1 der kleineren Exzenterscheibe 6,
der Mittelpunkt M2 der größeren Exzenterscheibe 7 sowie
der Mittelpunkt M3 der Führungsbuchse 4 auf
einer gemeinsamen, orthogonal zu der Werkzeugträgerachse A verlaufenden Achse. Während die
Entfernung von dem Mittelpunkt M3 der Führungsbuchse 4 zu
dem Mittelpunkt M2 der kleineren Exzenterscheibe 6 dem
Abstand a entspricht, beträgt
die Entfernung zwischen dem Mittelpunkt M3 der Führungsbuchse 4 und
dem Mittelpunkt M1 der größeren Exzenterscheibe 7 dem
zweifachen Abstand a.
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Jeder
Exzenterscheibe 6, 7 sind ein separater, über eine
NC-Steuerung bedienbarer, Drehantrieb 6.1 bzw. 7.1 und
ein (nicht dargestelltes) rotatorisches Messsystem zugeordnet. Ein
Gehäuse 8 umschließt die Exzenterscheiben 6, 7,
die Drehantriebe 6.1, 7.1 und die Messsysteme.
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Die
Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist folgende:
Das Werkstück 1 wird
auf dem Werkstücktisch 2 befestigt.
In Abhängigkeit
davon, welche der Durchgangsbohrungen 1.1, 1.2 bearbeitet
werden soll, erfolgt eine Ansteuerung der in dem Gegenlager 3 angeordneten
Drehantriebe 6.1, 7.1 der Exzenterscheiben 6, 7 dahingehend,
dass über
die NC-Steuerung in
an sich bekannter Weise eine Eingabe der von den Exzenterscheiben 6, 7 zu
absolvierenden Drehwinkel stattfindet. Dadurch wird die Führungsbuchse 4 in eine
Stellung bewegt, in der sie auf einer gemeinsamen Achse mit der
zu bearbeitenden Durchgangsbohrung 1.1 oder 1.2 und
damit auch mit der Werkzeugträgerachse
A der Bohrstange 5 liegt – die positionierte Endstellung.
Die Führungsbuchse 4 führt dabei
eine zwangsläufige
Bewegung in einer die Werkzeugträgerachse
A und die Achsen der Durchgangsbohrungen 1.1, 1.2 senkrecht
schneidenden Ebene durch.
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Befindet
sich nun die Führungsbuchse 4 beispielsweise
in einer mit der Durchgangsbohrung 1.1 des Werkstücks 1 fluchtenden
Stellung (1), wird die von der Arbeitsspindel
gehaltene Bohrstange 5 in an sich bekannter Weise durch
die Durchgangsbohrung 1.1 bewegt bis sie mit ihrem Ende
von der Führungsbuchse 4 aufgenommen
wird.
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Nun
kann die Bearbeitung der ersten Durchgangsbohrung 1.1 beginnen.
Durch die passgenaue Lagerung der Bohrstange 5 in der Führungsbuchse 4 des
Gegenlagers 3 können
bei der Bearbeitung wirkende Querkräfte aufgenommen werden.
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Nach
Beendigung der Bearbeitung wird die Bohrstange 5 wieder
aus der Durchgangsbohrung 1.1 herausgefahren.
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Soll
nun die zweite Durchgangsbohrung 1.2 bearbeitet werden,
erfolgt eine Verdrehung der Exzenterscheiben 6,7 über die
Drehantriebe 6.1 bzw. 7.1 dahingehend, dass die
Führungsbuchse 4 in
eine mit der Durchgangsbohrung 1.2 fluchtende Stellung bewegt
wird (2). Nun wird die Bearbeitung analog der weiter
oben beschriebenen Art und Weise durchgeführt.
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In
diesem Ausführungsbeispiel
wird die Bearbeitung eines Werkstücks 1 mit zwei Durchgangsbohrungen 1.1, 1.2 dargestellt.
Möglich
ist mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
aber eine Bearbeitung von weiteren Durchgangsbohrungen eines Werkstücks. Voraussetzung
dafür ist,
dass sich diese Bohrungen innerhalb einer Kreisfläche K (in 3 schraffiert
dargestellt) befinden, die von der Führungsbuchse 4 bei
ihrer zwangsläufigen,
durch die Drehbewegung der Drehantriebe 6.1, 7.1 hervorgerufenen
Bewegung überstreichbar
ist. Das bedeutet, dass jeder Punkt innerhalb der Kreisfläche K von
der Führungsbuchse 4 anfahrbar
ist. Durch die Drehbewegungen der Exzenterscheiben 6, 7 werden
somit zwei Linearbewegungen der Führungsbuchse 4 verwirklicht.
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Es
wird eine genaue Positionierung der das Werkzeug aufnehmenden Führungsbuchse 4 des Gegenlagers 3 ermöglicht.
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Die
Erfindung stellt eine mit einem relativ geringen gerätetechnischen
Aufwand und Platzbedarf zu verwirklichende Lösung dar, die flexibel an unterschiedlichen
Werkzeugmaschinen einsetzbar ist. Sie funktioniert zuverlässig und
ist kompakt, kühlmitteldicht
und spänegeschützt ausgeführt.
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Alle
Führungselemente
befinden sich innerhalb des Gehäuses
und sind dadurch gegen Verschmutzung geschützt.