DE4312937A1 - Auslenkbare Lagerung einer Bohrstange an der Arbeitsspindel einer Feinbohrmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine auslenkbare Lagerung einer ei­ nen Drehmeißel tragenden Bohrstange an der Arbeitsspindel einer Feinbohrmaschine zur Erzeugung unrunder Bohrungen.

Durch eine solche Lagerung sollen beliebig unrunde Bohrun­ gen herstellbar sein. Zu diesem Zweck muß die Auslenkung im Arbeitsbetrieb der Bohrstange reaktionsschnell sein.

Zur Erzielung äußerst genauer Bohrungsgeometrien soll das freie Ende der Bohrstange in der Achse der Arbeitsspindel zusätzlich gelagert sein. Eine solche Lagerung ist allge­ mein als Reitstocklagerung der Bohrstange bekannt.

Eine grundsätzliche Lösung des vorstehenden Aufgabenkomple­ xes wird durch eine Ausbildung der Lagereinrichtung nach den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht.

Zweckmäßige Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteran­ sprüche.

Die Lösung des zweiten Teils der erfindungsgemäßen Aufgabe, nämlich die Lagerung des freien Endes der Bohrstange, be­ ruht auf den kinematischen Eigenschaften eines trapezförmi­ gen Gelenkrahmens, nach denen es möglich ist, die daran be­ festigte Bohrstange so zu verschwenken, daß ihr freies Ende in der Rotationsachse der Arbeitsspindel in einem Fixpunkt gelagert bleiben kann. Diese Eigenschaft ist zumindest für geringe Schwenkwinkel der Bohrstange, auf welche es erfin­ dungsgemäß allein ankommt, garantiert. Unter geringem Schwenkwinkel werden dabei solche Winkel verstanden, die durch eine Verschiebung der betreffenden Gelenkpunkte des Gelenkrahmens um weniger als etwa 1 mm erzeugt werden.

In der Zeichnung sind eine Prinzipdarstellung sowie ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt: Es zeigt

Fig. 1 das Prinzip eines erfindungsgemäßen, durch einen Piezo-Motor verschwenkbaren Gelenk­ rahmens als Bohrstangen-Lagereinrichtung,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Gelenk­ rahmens an einer Arbeitsspindel mit aufge­ setzter Bohrstange,

Fig. 3 eine Ansicht einer speziellen Ausbildung eines Gelenkrahmens.

Eine Bohrstange 1 ist über einen Gelenkrahmen 2 gelenkig an der Arbeitsspindel 3 einer Feinbohrmaschine gelagert.

Die Bohrstange 1 ist an ihrem freien Ende in einem Reit­ stock 4 innerhalb der Rotationsachse der Arbeitsspindel 3 gegengelagert.

Der Gelenkrahmen 2 ist durch einen Piezo-Motor 5 gegenüber der Arbeitsspindel 3 verschwenkbar.

Der Gelenkrahmen 2 besteht im wesentlichen aus vier Rahmen­ teilen, die durch vier Gelenke 6 in einer Ebene verschwenk­ bar miteinander verbunden sind. Die Gelenke 6 befinden sich dabei auf den Eckpunkten eines Trapezes. Die einzelnen Ge­ lenkrahmenteile bilden dabei die Trapezseiten des durch die Gelenke 6 bestimmten Trapezes. Die Trapezbasisseite 7 ist fest mit der Arbeitsspindel 3 verbunden. Die Bohrstange 1 ist fest mit der kurzen, der langen Trapezbasisseite paral­ lel gegenüberliegenden Seite 8 verbunden.

Der Piezo-Motor 5 stützt sich an seinem einen Ende an einer fest mit der Trapezbasisseite 7 verbundenen Stütze 9 ab. An seinem anderen Ende ist er an eine der beiden kurzen Tra­ pezseiten 10 angelenkt. Durch Ausdehnung und Kontraktion zwischen den Anlenkpunkten bewirkt der Piezo-Motor 5 eine Verschwenkung des Gelenkrahmens 2.

Bei dem Verschwenken des Gelenkrahmens 2 bewegen sich die Gelenke 6, die an der Trapezseite 8 liegen, mit der die Bohrstange 1 fest verbunden ist, zumindest bei einer nur geringfügigen Verschwenkung des Rahmens auf einem Kreis K1, dessen Mittelpunkt M durch den Schnittpunkt der Verlänge­ rungen der Trapezseiten 10 mit der Rotationsachse der Ar­ beitsspindel 3 liegt, wobei dieser Mittelpunkt M seine ra­ diale und axiale Lage zu der Arbeitsspindel 3, zumindest bei den erfindungsgemäß allein interessierenden geringen Verschwenkungen des Gelenkrahmens 2, nicht verändert. Da­ durch ist in diesem Mittelpunkt M eine Reitstocklagerung der Bohrstange 1 möglich. Ein neben dem Mittelpunkt M auf der Bohrstange 1 befestigter Drehmeißel 13 bewegt sich bei der Schwenkung der Bohrstange 1 auf einer Kreisbahn K2, was zu der gewünschten mit dem Drehmeißel vorzunehmenden Durch­ messer-Änderung bei der Feinbearbeitung einer Bohrung führt.

Wenn der Piezo-Motor 5 nur eine Zustellbewegung in einer Richtung ausführt, erfolgt die Rückführung in eine unver­ schwenkte Ausgangslage der Bohrstange 1 über eine Rückhol­ feder 11. Bei der Ausführung nach Fig. 3 ist der Gelenkrah­ men 2 ein einstückiges Teil. Dieses Teil ist beispielsweise aus Vollmaterial herausgearbeitet. Das Material selbst kann Stahl sein. Die Formgebung des Gelenkrahmens ist derart, daß die einzelnen Seitenteile 7, 8 und 10 jeweils für sich biegesteif sind, während sie an ihren gegenseitigen Über­ gängen im Sinne der Gelenke 6 elastisch verformbar sind. Diese elastische Verformbarkeit wird durch Einschnürungen 12 in den als Gelenke 6 dienenden Bereichen des Gelenkrah­ mens erreicht. Bei dieser Ausführung kann die in der Prin­ zipdarstellung nach Fig. 1 vorgesehene Rückholfeder 11 ent­ fallen, da der Rahmen in den Einschnürbereichen selbst ela­ stisch federnd ist.

Der Einsatz eines Piezo-Motors 5 hat den besonderen Vor­ teil, daß die Zustellbewegungen einerseits sehr schnell er­ folgen können und daß andererseits auch die zum Aufbringen der Schneidkräfte erforderlichen Zustellkräfte problemlos möglich sind. Durch die Verwendung eines elektrischen Stellgliedes ist eine Steuerung der Zustellbewegungen des Motors 5 nach einem elektronisch gespeicherten Programm für einen bestimmten Formverlauf der zu erzeugenden Bohrung möglich.

Claims (2)

1. Auslenkbare Lagerung einer einen Drehmeißel tragenden Bohrstange an der Arbeitsspindel einer Feinbohrmaschine zur Erzeugung unrunder Bohrungen, gekennzeichnet durch einen Gelenkrahmen (2) als Lagereinrichtung mit in den Ecken eines Trapezes liegenden Gelenken (6), die ein Verschwenken des Gelenkrahmens (2) in dessen Ebene er­ lauben, dessen Trapezbasisseite (7) fest mit der Ar­ beitsspindel (3) und dessen parallel gegenüber liegende kürzere Trapezseite (8) fest mit der axial mit der Ar­ beitsspindelachse fluchtenden Bohrstange (1) verbunden ist, wobei dieser Gelenkrahmen (2) durch einen an dem Trapezbasisseitenteil (7) befestigten Piezo-Motor (5) durch Anlenkung an eines der Trapezseitenteile (10) ge­ ringfügig verschwenkbar ist, wobei das freie Ende der Bohrstange (1) in der Achse der Arbeitsspindel (3) in einem festen Gegenlager (Reitstock 4) drehbar gelagert ist, das im Bereich des Schnittpunktes der Verlängerun­ gen der beiden übrigen Trapezseitenteile (10) mit der Spindelachse liegt.

2. Auslenkbare Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gelenkrahmen (2) einstückig mit in den Ecken als elastisch rückfedernde Gelenke (6) wirkenden Ein­ schnürungen (12) ausgebildet ist.