CH622453A5 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Koordinaten-Bohr-vorrichtung für Bohrmaschinen, insbesondere Tischbohrmaschinen, mit einer Grundplatte zum Auflegen der Werkstücke, mit zueinander rechtwinklig verschiebbar angeordneten Anschlagelementen für das Positionieren der Werkstücke bezüglich eines festen Bohrzentrums in der Grundplatte, wobei die

Anschlagelemente parallel zu den Koordinatenachsen verschiebbar sind.

Bohrmaschinen ohne jede Hilfseinrichtung bedingen eine Vorbereitung der zu bohrenden Werkstücke durch Messen, Anreissen und Ankörnen. Die Lage der Bohrlöcher ist vorausgehend zu bestimmen. Ohne diese Voroperationen lässt sich eine gewöhnliche Bohrmaschine nicht verwenden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe der Schaffung einer Bohrvorrichtung zugrunde, welche erlaubt, ohne jegliche Vorbereitung der Werkstücke zu arbeiten. Das Messen, Anreissen und Ankörnen sollen entfallen. Abgesehen von der Zeiteinsparung soll hierbei die Positionierung der Bohrungen genauer erfolgen, so dass weniger Ausschuss entsteht.

Weil in der Werkstattpraxis, trotz sorgfältigem Anreissen und Ankörnen, oft Fehlbohrungen auftreten, wurde im Sinne der Aufgabe nach einer Bohrhilfe gesucht, die ein direktes Bohren, bei sicherer Einhaltung mittlerer Lagetoleranzen, gestattet. Das das Festspannen der Werkstücke in einer Vorrichtung ebenfalls einen wesentlichen Zeitaufwand erfordert, wurde angestrebt, das Aufspannen der Werkstücke zu umgehen. Es sollte eine Bohrhilfe geschaffen werden, die ein direktes Positionieren der Bohrlöcher im Werkstück ermöglicht, ohne Vorbehandlung desselben, unter Verzicht auf Einstellungen und Toleranzen von Hundertstelsmillimetern, jedoch für mittlere Genauigkeitsansprüche, wie sie beim Anbringen von Gewinde-Kernlöchern und Schrauben-Durch-gangsbohrungen gegeben sind. Ausserdem sollten auch Wellenlagerungsbohrungen für Zahnradgetriebe ausführbar sein.

Die Bohrhilfe soll zahlreichen Forderungen entsprechen und trotzdem so einfach und preiswert sein, dass sie jeder mechanischen Werkstatt, Handwerksbetrieben, Entwicklungslaboratorien, sogar Heimarbeitswerkstätten usw. erschwinglich wird. Eine leichte Einstellung auf gegebene Masse und eine möglichst schnelle Arbeitsweise sind Hauptanforderungen.

Für Bohrarbeiten mit feinen Masstoleranzen in der Lage der Bohrungen sind besondere Koordinaten-Bohrmaschinen gebräuchlich oder es werden Kreuztische (Koordinaten-Bohrtische) verwendet.

Für allgemeine Bohrarbeiten mit mittleren Lagetoleranzen der Bohrungen gab es bisher keine Zusatzeinrichtung, insbesondere auch keine für Tischbohrmaschinen.

Die Vorrichtung, welche diese Bedingungen erfüllt, zeichnet sich aus durch den Wortlaut des Anspruches 1.

Von den bekannten Lehrenbohrmaschinen, Bohrvorrichtungen und Kreuztischen unterscheidet sich diese Vorrichtung wesentlich, d.h. sie hat mit solchen wenig gemeinsam. Deshalb ist sie auch nicht imstande, Präzisions-Koordinatenbohrma-schinen zu ersetzen. Sie soll vielmehr das Arbeiten mit Säulen-und Tischbohrmaschinen erleichtern, den Verwendungsbereich solcher Maschinen erweitern.

Die Erfindung wird anschliessend beispielsweise anhand von Figuren erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Tischbohrmaschine, mit auf dieser befestigter Koordinaten-Bohrvorrich-tung,

Fig. 2 eine Koordinaten-Bohrvorrichtung in Aufsicht, Fig. 3 einen Schnitt gemäss Linie III-III durch die Bohrvorrichtung nach Fig. 2,

Fig. 4 eine Aufsicht auf den Anschlagwinkel der Vorrichtung, mit Noniusblock,

Fig. 5 eine Aufsicht auf den Noniusblock,

Fig. 6 einen Schnitt gemäss Linie VI-VI durch den Noniusblock nach Fig. 5,

Fig. 7 eine Aufsicht auf den Kreuzschieber der Bohrvorrichtung nach Fig. 2,

Fig. 8 einen Schnitt durch die Anordnung zum Nullen der Bohrmaschine nach Fig. 1,

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Fig. 9 einen Prüf-Halbzapfen, in Grund- und Aufriss,

Fig. 10-20 einige Beispiele von Werkstücken verschiedenster Grundrissformen und ihre Positionierung in der Koordinaten -Bohrvorrichtung, schematisch,

Fig. 21 einen Ausschnitt aus Fig. 2, mit berechnungstechnischen Angaben,

Fig. 22 die Hauptabmessungen einer Bohrmaschine im Grundriss.

Die in den Fig. 1—9 und 22 dargestellte Koordinaten-Bohrvorrichtung lässt sich auf Tischbohrmaschinen normaler Bauart befestigen. In den Fig. 2 und 22 sind die wesentlichsten und massgebenden Hauptabmessungen mit grossen Buchstaben bezeichnet. Es bedeuten:

A = Ausladung der Bohrmaschine, Abstand von Säulenachse zur Bohrerachse B = Ausladung des Säulenfusses, halbe Säulenfusstiefe C = ganze Fusstiefe D = Säulenfussbreite E = Durchmesser der Säule F = nutzbare Ausladung der Bohrmaschine G = auf der Tischfläche verfügbare Ausladung H = Mass von der Bohrstelle zum Ende der Aufspannfläche J = Breite der Aufspann-T-Nuten K = Mittenabstand der T-Nuten L = nutzbare Breite der Aufspannfläche M = Restmass, ergibt die Breite der Stege der Platte N = verfügbare Stegtiefe der Koordinaten-Bohrvorrichtung O = Abstand vom Säulenfuss bis zur rohen Frontseite P = rohe Breite des Bohrmaschinentisches Z = Bohr-Zentrum

Diese durch die Bohrmaschine gegebenen Masse bestimmen die Abmessungen der Grundplatte.

Da eine derartige Bohrvorrichtung an jedes Bohrmaschinenfabrikat anpassbar sein soll und sie das Arbeiten an der Bohrmaschine nicht behindern darf und da sie ferner die Aussenkonturen der Aufspannfläche der Maschine nicht unzulässig überragen soll, ergeben sich die Aussenabmessungen der Grundplatte als jene eines Rechtecks der Breite P und der Tiefe N + O, wie dies Fig. 2 zeigt. Die Aussparung für den Säulenfuss in der Grundplatte lässt einen linken und einen rechten Vorsprung von je der Breite M und der Tiefe N an der Platte entstehen. Diese Vorsprünge oder Stege können zur Werkstück-Auflage nichts beitragen, sind also verlorene Flächen. Es liegt daher nahe, sie für die Funktionen der Vorrichtung auszunützen. Sie vergrössern die Längsseiten der rechtek-kigen Grundplatte, wodurch diese als Führungskante für einen als Parallel-Schieber verwendeten Winkel, DIN 875, dienen können. Der Kurze Schenkel des Winkels DIN 875 befindet sich daher immer in einer seine ganze Länge fassenden Führungsnut 2. Diese Nut 2 wird rechts von der linken Längsseite einer Grundplatte 1, einer einstellbaren Führungsleiste 3 und einer Traglasche 4 gebildet. Sofern ein unzulässiges Spiel auftreten sollte, sind fünf Sechskantschrauben 5 zu lösen, wonach sich die Führungsleiste 3 so eng an die Winkelführung 6, 9, bestehend aus einem Winkelprofil 6 und einem Gleitschuh 9, andrücken lässt, dass ein praktisch spielfreies Verschieben des Winkels DIN 875 möglich ist. Am serienmässig bezogenen Winkel DIN 875 werden vor dessen Einbau in die Vorrichtung noch die Teile 7, 8 und 9 angebracht. Die Gleitlasche 7 besteht vorzugsweise aus gezogenem Flach-Messing. Dies ergibt ein Gleiten von Messing auf Stahl, d.h. gute Gleiteigenschaften und hohe Verschleissfestigkeit. Die Werkstück-Auflagelasche 8 besteht aus Messing und gleitet auf der Platte 1. Der Gleitschuh 9 wird in Messing ausgeführt, so dass auch hier ein Gleiten von Messing auf Stahl stattfindet. Am Winkel DIN 875 ist ein Ordinaten- oder y-Massstab 10 mittels zweier Schrauben 11 befestigt. Der y-Massstab 10 liegt in einer Nut in der

Grundplatte 1 der Vorrichtung eingebettet, so dass die auf die Vorrichtung gelegten Werkstücke seine Oberseite nicht berühren können. Ausserhalb der Grundplatte 1 ist ein y-Nonius-block 12 angeordnet. Mittels einer seitlich angeordneten Hebelmutter 14 wird über eine normmässige Sechskantschraube 17 eine Klemmbacke 13 an den y-Massstab 10 gepresst. Infolge der seitlichen Anordnung der Hebelmutter 14 wird die Oberseite des y-Noniusblocks 12, die mit der Grundplatten-Oberfläche in einer Ebene liegt, nicht überragt. Es können daher auch sehr grossflächige Werkstücke aufgelegt werden. Der Winkel DIN 875 gleitet beim Verschieben nirgends unmittelbar auf der Grundplatte 1. Seine Beplankung, bestehend aus den Teilen 7, 8 und 9, schützt ihn daher vor Abnützung.

Wesentlich ist die Anordnung des Winkels DIN 875 auf der Grundplatte 1 : Spiralbohrer sind rechtsschneidend, sie drehen m. a. W. im Uhrzeigersinn. Die Werkstücke, die an einem Parallel-Anschlag PA anliegen, erfahren beim Bohren ein rechtsdrehendes Drehmoment Md. Dieses bewirkt eine entsprechende Belastung der linken Seite des Anschlages PA. Der Winkel DIN 875 wird daher nach hinten gedrückt. Aus diesem Grunde ist seine Führungseinrichtung mit den Teilen 1, 3, 4, 6 und 9 links vom Bohrzentrum Z angebracht, da, wo sich das Bohrdrehmoment auswirkt. Die auf die linke Seite von PA ausgeübte Kraft wird vom y-Massstab 10 aufgefangen. Der Massstab 10 soll auf Zug beansprucht werden. Es muss daher ebenfalls links vom Bohrzentrum Z liegen und soll möglichst nahe an den Teilen 6, 9 befestigt sein. Die rechte Seite des Winkels wird vom Bohr-Drehmoment nicht belastet. Sie bleibt praktisch entlastet. Die Kraft wird m. a. W. vom verstärkten Winkel DIN 875 aufgenommen und über den an ihm befestigten y-Massstab 10 nach dem y-Noniusblock 12 geleitet, der eine Klemmbacke 13 enthält, mit welcher der Parallel-Anschlag PA festklemmbar ist. Die Einstellung der y-Koordina-tenmasse erfolgt mittels einer y-Noniusskala 15. Diese ist ausserhalb der Grundplatte 1 angeordnet und daher gut ablesbar. Eine Tragleiste 42 trägt den Noniusblock 12. Sie schützt diesen zudem vor Beschädigungen durch aufgelegte Werkstük-ke. Da der Massstab 10 nur auf Zug beansprucht wird, kann sein Querschnitt klein dimensioniert sein, wodurch auch die Nut 2 in der Grundplatte 1 nicht sehr tief gefräst werden muss. Durch die vorliegende Konstruktion des y-Systems werden alle auftretenden Kräfte sicher beherrscht.

Das Abszissen- oder x-System befindet sich ausserhalb der Grundplatte 1. Auf zwei als verlängerte Platten-Unterlagen gestalteten Auslegern 34,35 ist eine Führungsschiene 22 des Abszissensystems aufgeschraubt. Auf der Schiene 22 ist ein Kreuzschieber 21 in y-Richtung verschiebbar. Die abschliessend erläuterten Anwendungsbeispiele illustrieren die Notwendigkeit dieser Verschiebbarkeit. Ohne sie wäre der Verwendungsbereich der KOBO derart eingeschränkt, dass nur sehr wenige Sonderfälle bearbeitbar wären. Der Schieber 21 enthält oberseitig eine in x-Richtung gelegte Führungsnut, in der der x-Massstab verschiebbar ist. Zum Einstellen der x-Masse werden zwei normmässige Rändermuttern 27 gelöst, wodurch der x-Massstab 20 freigegeben wird. Nach erfolgter Masseinstellung werden die Muttern 27 wieder festgezogen. Der Massstab 29 wird von einer Klemmlasche 26 fixiert. Der Kreuzschieber 21 trägt nebst dem Massstab 20 noch eine Noniuslasche 23. Diese ist nach dem Lösen zweier Schrauben 24 seitlich verschiebbar, um die Justierung des Systems zu ermöglichen. Auf der Oberseite des Schiebers 21 befindet sich auch ein Kugelgriff 28. Dieser dient zum Verschieben des x-Systems in y-Richtung. Der Kreuzschieber 21 wird unterseitig durch eine Schliessplatte 30 auf der Führungsschiene 22 gehalten. Die Platte 30 erhöht zudem die Festigkeit und Genauigkeit des Schiebers 21. Der Kreuzschieber 21 darf in x-Richtung, d.h. seitlich zur Schiene 22, keinerlei Spiel zeigen; denn auch das geringste Spiel würde die Einstellgenauigkeit

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des x-Systems beeinträchtigen. Um dies zu verhüten, ist eine selbsttätige Spiel- und Abnützungskompensation im Kreuzschieber 21 angeordnet. Sie besteht aus einer Gleitleiste 31 und zwei Druckfedern 32, die sich rechts an zwei Einstellschrauben 33 abstützen, so dass ihre Spannkraft sich auf die Gleitliste 31 auswirkt. Über diese wird daher der Kreuzschieber 21 stets an die linke Seite der Führungsschiene 22 ge-presst, wodurch der Schieber 21 nach rechts immer fest angeschlagen bleibt. Dies ist Bedingung, da die Werkstücke beim Bohren ja auch nach rechts angeschlagen werden. Infolge dieser Spielkompensation lässt sich der Schieber 21 nur mit einem gewissen Kraftaufwand auf seiner Schiene 22 verrücken. Dies ist kein Nachteil, denn dadurch wird ein unabsichtliches Verschieben ausgeschlossen.

Zudem bringt es den Vorteil, dass vor dem Verschieben in y-Richtung kein Klemmorgan gelöst werden muss. Die Grundplatte 1 kann bezüglich der Bohrmaschinensäule symmetrisch oder, falls notwendig, auch asymmetrisch ausgeführt werden.

Wie die Figuren zeigen, sind die Hauptabmessungen der KOBO teilweise den Hauptmassen der Bohrmaschine anzugleichen. Dies gilt insbesonders für die Masse A, B, C, D und K (Fig. 2, 22). Man ist daher nicht frei in der Wahl, zumindest nicht in der Wahl der Ordinatenmasse (y-Mass) der Vorrichtung. Die wichtigsten Masse der Bohrmaschine, der diese Vorrichtung anzupassen ist, sind:

a) die Ausladung A des Kopfteils der Bohrmaschine,

b) die halbe Säulenfusstiefe B,

c) die Säulenfussbreite D.

Für den Benützer dürfte das Mass y-max, das grösstmögli-che, einstellbare Ordinatenmass, entscheidend sein.

Anders verhält es sich bei der vorliegenden Vorrichtung mit den Abszissenmassen (x-Massen). In x-Richtung besteht grosse Freiheit bei der Wahl von x-max anstelle der gezeichneten Ausleger 34, 35, die ein gewisses x-max zulassen, können längere Ausleger und ein verlängerter Massstab 20 montiert werden, wodurch der Verwendungsbereich der Vorrichtung in Abszissenrichtung beliebig erweitert werden kann.

Das Bohrzentrum Z besteht aus einer von unten in die Grundplatte 1 eingebauten Flanschbüchse 36 und einer gehärteten Schutz-Rondelle 37. Die Zentrumsbohrung der Flanschbüchse 36 richtet sich nach dem verlangten, grössten Bohrerdurchmesser d. Zur Sicherheit wird die Bohrung der Büchse 36 grösser vorgesehen, um ein Anlaufen der Bohrer an der Büchsenbohrung zu verhindern. Für diese Bohrung sollen nur Normdurchmesser verwendet werden. Die Schutzrondelle 37 verhindert ein unabsichtliches Anbohren der Tischplatte der Bohrmaschine. Ein Kanal 38 in der Büchse 36 dient der Zufuhr von Blasluft, um allenfalls in der Bohrung der Büchse 36 liegenbleibende Späne nach oben ausblasen zu können. Als Zubehörteil kommen noch einige Einsatzbüchsen zur Anwendung, wenn kleine Bohrungen herzustellen sind.

Das waagrecht schraffierte, mit I und II bezeichnete Flächenstück der Platte 1 liegt mindestens 2 mm tiefer als die nichtschraffierte Hauptfläche der Grundplatte 1. Der Zweck dieser vertieften, den ersten und zweiten Quadranten des Koordinatensystems umfassenden Zone besteht darin, die am Werkstück entstehenden, nach unten gerichteten, brauigen Lochränder nicht auf der Platte 1 aufsetzen zu lassen, weil sonst die horizontale Auflage des Werkstückes gestört würde. Ohne diese Vertiefung in der Auflage müsste das Werkstück nach jeder Bohrung entgratet, also abgehoben werden, was grossen Zeitaufwand erfordert. Dank der Vertiefung im ersten und zweiten Quadranten kann kontinuierlich gebohrt werden.

Erst nach Ausführung aller Bohrungen wird das Werkstück entgratet. Die Vertiefung braucht nur den ersten und zweiten Quadranten zu erfassen, denn die Werkstücke werden von Z nach ±x und xy verschoben, so dass die Bohrlochränder sich stets nur im ersten und zweiten Quadranten befinden. Damit die Werkstücke trotz der Vertiefung auf der vollen Anschlaglänge von PA gestützt sind, befindet sich unterseitig am Schenkel PA eine etwa 5 mm vorstehende Auflagelasche 8, deren Oberseite mit der Auflagefläche der Platte 1 in einer Ebene liegt. Das Werkstück ist daher stets auf seiner vollen Anlagelänge gestützt. Diese Massnahmen, Vertiefung im ersten und zweiten Quadranten und Auflagelasche 8 am Winkel, sind wichtige Einzelheiten der Vorrichtung. Diese Vorrichtung wird, je nach gegebenen T-Nuten der Bohrmaschine, mit zwei oder vier Senkschrauben 39 und der gleichen Anzahl rechtek-kiger Sondermuttern 40 aus Flachstahl, den T-Nuten ange-passt, auf dem Tisch der Bohrmaschine befestigt. Dabei soll der Schaftdurchmesser der Senkschrauben 39 kleiner sein als die Nutenbreite J der T-Nuten, um eine geringe seitliche Einstellbarkeit zu erhalten, was beim Zentrieren der Vorrichtung erwünscht ist.

Zum Einrichten, d.h. zur Nullmass-Einstellungin der Bohrmaschine, dienen ein Suchstift 45 und eine in die Flanschbüchse 36 (Bohrzentrum Z) einzusetzende Zentrierbüchse 46. Ein Suchstift 45 wird in einem Dreibackenfutter 44 der Bohrmaschine eingespannt und die Zentrierbüchse 46 ins Bohrzentrum Z eingesetzt. Hierauf ist die Säulenklemmung der Bohrmaschine zu lösen, wodurch der Kopf derselben frei schwenkbar wird. Die Schrauben 39 sind gelockert, die Vorrichtung kann daher in Richtung der Nuten und auch quer dazu etwas verschoben werden. Nun wird die Vorrichtung so gerichtet, dass der Suchstift 45 mittels des Bohrvorschubs der Maschine ganz in die Zentrierbüchse 46 eingefahren werden kann (Fig. 8). In dieser Stellung von Suchstift 45 und Vorrichtung wird zuerst die Säulenklemmung der Bohrmaschine festgezogen und gleich danach die Senkschrauben 39 der Vorrichtung angezogen. Die Nullung ist perfekt, wenn der Suchstift 45 sich anschliessend mehrmals widerstandslos in die Zentrierbüchse 46 ein- und ausfahren lässt. Der ganze Nullungsvorgang beansprucht höchstens vier Minuten Zeit. Danach ist die Vorrichtung einsatzbereit.

Nach Ausspannung des Suchstiftes 45 aus dem Bohrfutter 44 der Maschine können zunächst passende Zentrierbohrer oder solche mit Radius eingespannt und das Werkstück mit lauter Zentrierbohrungen versehen werden. Dieses Vorgehen ist bei hohen Genauigkeitsemforderungen zu empfehlen. Hernach sind im zweiten Arbeitsgang die Fertigmassbohrer einzusetzen. Bei weniger hohen Genauigkeitsansprüchen, kurz eingespannten und mit der Spiralbohrerschleifm aschine geschliffenen Bohrern, kann auch direkt mit den Fertigmassbohrern gearbeitet werden. Im ersteren Fall kann das Nachbohren auf Fertigdurchmesser mit oder ohne Wiederholung der Koordina-ten-Einstellung erfolgen, je nach Genauigkeitsbedarf und Geschicklichkeit der Bedienungskraft.

Als Zubehörteil wird ein Justierzapfen 47, ein sog. Halbzapfen, mitgeliefert (Fig. 9). Das Zentrum dieses Halbzapfens liegt in der Ebene der Anschlagfläche 48 des Zapfens oder, anders ausgedrückt: Die Anschlagfläche 48 liegt in der Mittelebene des Zapfens. Sie enthält also den Nullpunkt, das Zentrum (Anschlagfläche 48 = Null —Ebene!).

Zur Prüfung oder Justierung beider Systeme, des x~ und y-Systems, wird der Halbzapfen 47 in das Bohrzentrum Z eingesetzt. Er ist darin drehbar, so dass die Anschlagfläche 48 einmal in die Richtung der x-Achse, dann in die Richtung der y-Achse gedreht werden kann.

Zur Prüfung oder Justierung des x-Systems ist die Anschlagfläche 48 in die y-Richtung zu stellen. Nun wird die Anschlagseite des x-Massstabs 20 an der Zapfenfläche 48 angeschlagen. Dabei muss an der x-Nonius-Skala 25 die genaue Null-Ablesung sichtbar sein. Sollte dies nicht der Fall sein, sind die Schrauben 24 der Noniuslasche 23 zu losen und die Lasche 23 ist so zu verschieben, dass die Null-Anzeige

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hergestellt wird. Danach sind die Schrauben 24 wiederum anzuziehen.

Anschliessend wird der Halbzapfen 47 so gedreht, dass seine Anschlagebene 48 in x-Richtung zu liegen kommt. Die Klemmung des y-Massstabs 10 wird mittels der Hebelmutter 14 gelöst. Der Massstab 10 wird ganz ausgezogen, bis die Anschlagfläche des Winkels PA fest an der Zapfenfläche 48 anliegt. Dabei muss an der y-Noniusskala 15 die genaue Null-Ablesung erscheinen. Sollte die Null-Ablesung nicht erscheinen, so sind die vier Befestigungsschrauben 16 des Noniusblocks 12 zu lösen und der Block so zu verschieben, dass die genaue Null-Ablesung erfolgt. In dieser Stellung sind die vier Schrauben 16 wieder festzuziehen. Die Neu-Justierung beider Systeme dauert nicht länger als 4 Minuten.

In der Führungsnut 2 sammeln sich Späne. Deshalb sind die Leisten 3 und 42 so geformt, dass sie einen in Pfeilrichtung offenen Kanal 41 zur Späneabfuhr bilden. Beim Verschieben des Winkels DIN 875 werden die Späne durch den unter 45 Grad angeordneten Kanal 41 ausgeschoben.

Diese universelle, auf Tischbohrmaschinen verwendbare Bohrvorrichtung mit Koordinateneinstellung für das Werkstück ist eine den Gegebenheiten der Bohrmaschine bestmöglich angepasste Konstruktion, wobei die freie Bohrhöhe wenig Einbusse erleidet. Bei der erläuterten Bohrvorrichtung wird die freie Bohrhöhe nur um etwa 30 mm reduziert. Weil Tischbohrmaschinen eine feste Ausladung haben und der Bohrer in der Mitte des Maschinentisches arbeiten soll, ergab sich als Grundforderung für die Konstruktion, dass der Koordinaten-Nullpunkt eine feste Lage in der Vorrichtung haben und im Bohrzentrum liegen muss. Daraus folgt, dass zum Einstellen des Werkstückes auf die Koordinatenmasse das Stück in der Bohrvorrichtung zu verschieben ist.

Dies wird nun beispielsweise anhand der Fig. 10-19 erläutert.

Bei allen in der Folge erläuterten Beispielen sind die Teile der Vorrichtung entsprechend den Teilen der Fig. 2-9 bezeichnet.

Fig. 10 zeigt das Anbringen einer Zentrumsbohrung in einer Kreisscheibe. Bei einwandfreier Justierung der Bohrvorrichtung ergibt sich ein sprungfreier Rundlauf der Scheibe. Mittels einer Rundlaufprüfung kann demnach die Genauigkeit der Bohrvorrichtung nachgewiesen werden.

Fig. 11 stellt die Vorrichtung beim Anbringen einer Zentrumsbohrung in einem Werkstück mit der Kontur eines regulären Sechsecks dar.

Analog zeigen das Positionieren zum Anbringen

- der Zentrumsbohrung in der Kontur eines regulären Fünfecks, die Fig. 12,

- einer Bohrung mit gegebenen Koordinaten xlt ya in einem Werkstück mit vorspringender Ecke, die Fig. 13,

- der Zentrumsbohrung in der Kontur eines regulären Siebenecks, die Fig. 14,

- einer Bohrung mit den Koordinaten xt, yi in einem spitzwinkligen Werkstück, dessen spitzer Winkel an der Basis liegt, die Fig. 15. Die beiden Anschläge PA und Mx bilden eine geschlossene, rechtwinklige Ecke,

- einer Bohrung in einem Werkstück mit Kreisabschnitt-Grundrissform, wobei die Anschläge PA und Mx ebenfalls eine geschlossene, rechtwinklige Ecke bilden, die Fig. 16,

- einer Zentrumsbohrung in einem Werkstück der Grundrissform eines abgeflachten Kreises, die Fig. 17,

- der Zentrumsbohrung in der Kontur eines gleichseitigen Dreiecks, die Fig. 18,

- der Zentrumsbohrung in der Kontur einer Ellipse, die

Fig. 19. Hier ist es nötig, eine Richtmarke anzubringen, z.B. die grosse Achse der Ellipse anzureissen,

- einer Bohrung mit den Koordinaten Xj, yi in einem Werkstück elliptischer Grundrissform, die Fig. 20. Dazu ist eine sog. Ellipsen-Aufnahme erforderlich, die dem Werkstück angepasst ist. Letzteres benötigt hier keine Richtmarken.

Fig. 15 stellt einen besonderen Fall dar: Das Positionieren eines spitzwinkligen Werkstückes, dessen spitzer Winkel a an der als Anschlagseite dienenden Längsseite (Basis) liegt. Diese Positionierung ist nur möglich, wenn der Abszissenmassstab 20 über die x-Achse hinaus nach +y parallel verschiebbar ist und mit dem Parallel-Anschlag PA in Berührung gebracht werden kann. Die beiden Teile PA und 20 bilden dabei eine geschlossene, rechtwinklige Ecke. Dieser Fall ist der schwierigste aller denkbaren, weil von einer messerscharfen Ecke aus positioniert wird.

Die in Fig. 11, 12, 13 und 14 gezeigten Beispiele beweisen, dass in der erläuterten Bohrvorrichtung alle denkbaren Werkstück-Umrissformen positionierbar sind. Dazu genügen nur zwei Teile: Ein parallel zur x-Achse in y-Richtung verschiebbarer Linien-Anschlag PA, und ein in x- und y-Richtung parallel verschiebbarer Abszissenmassstab 20, als Punkt-Anschlag. Eine fehlende Verschiebbarkeit des Abszissenmassstabes 20 in y-Richtung bewirkt, dass der Verwendungsbereich der Vorrichtung auf Werkstücke mit einer rechtwinkligen Ecke beschränkt bleibt. Eine solche Vorrichtung kann nicht als Universal-Bohrvorrichtung bezeichnet werden.

Wie die Fig. 2-7 zeigen, sind alle Einstell- und Arbeitsteile der Vorrichtung funktionsgerecht angeordnet. Sehr wesentlich ist die Lage des Ordinaten-Noniusblocks 12 an der linken Plattenseite: Der Arbeiter wird nicht behindert, und zum Einstellen der Ordinatenmasse genügt eine kleine Kopfdrehung nach links. Zudem sind weniger Ordinaten-Masseinstellungen als Abszissen-Einstellungen vorzunehmen, was in der meist länglichen Werkstückform begründet ist.

Je nach Bohrdurchmesser, Material des Werkstückes, Bohrervorschub je Umdrehung, Drehzahl und Schliffgüte des Bohrers entsteht, wie schon gezeigt, ein mehr oder weniger wirksames Bohr-Drehmoment Md, als rechtsdrehendes Moment. In Fig. 21 ist Rd der Drehradius des Momentes Md. Dieser ist abhängig von der Lage der Bohrung im Werkstück: Je kleiner das Ordinatenmass yx und je grösser die nach -x überstehende Länge a desto geringer wird die Kraft auf den Anschlagschenkel PA. Je grösser der Winkel cp, desto mehr Belastung erfährt der Parallel-Anschlag PA. Wenn dieser Winkel sich einem rechten nähert, also bei sehr kleinem Uberstand a und grossem Ordinatenmass yi, ist das Bohrdrehmoment rechts des Bohrzentrums Z mittels eines Anschlags 50 abzufangen (Fig. 21).

Wie Fig. 21 zeigt, ist nur der links der y-Achse, d.h. links vom Punkt Bj liegende Teil des Parallel-Anschlages PA vom Bohr-Drehmoment Md belastet; der rechts von Bt liegende Teil wird nicht belastet. In Fig. 21 ist der Überstand a gleich der Ordinate yu so dass der Winkel cp = 45° wird. Die Kraft Fi, senkrecht zu Rd, ergibt sich aus dem Bohr-Drehmoment Md:

Fi = Md:Rd

Die Kraft F2, senkrecht auf den Parallel-Anschlag PA, ist eine Funktion des Winkels cp :

_ _ F! Md t"2

cos<jf Rd ■ cosf

Im vorliegenden Fall, cp = 45°, ist cose/ = cos 45° = 0,707

und

Bei cp = 75° wird: F2 = 3,86. Fi und bei cp = 90°, wäre F2 = oo gross, weil cos 90° = 0. Bei cp = 0° wird: F2 = Fi, da cos 0° = 1. Dieser Fall kann praktisch nicht eintreten, da hierbei

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der Durchmesser des Bohrers gleich Null sein müsste. Von Q aus nach rechts, also in +x-Richtung, wirkt die Komponente F6:

F6 = Fi-cos (90° -ç) = Fi-sinçr

Bei grossem Winkel ç kann diese Kraft erheblich werden; da jedoch <f meist kleiner als 45° bleibt, ist sie weniger wichtig. Im Grenzfall, bei (f = 90°, wird: F6 = Fi, F2 = unendlich. Wie Fig. 21 zeigt, ist die gezeichnete Lage des Winkels DIN 875 von Bedeutung; denn nur bei dieser Anordnung sind die im Winkel entstehenden Biegemomente tragbar und nur so ist der wirksame Hebelarm, die Strecke Ci-Dl5 klein. Bei gegensinniger Lage des Winkels wäre die Strecke Ci-Dt sehr gross; der Winkel würde ungünstig belastet. Die Kraft F6 wird im Punkt Di vom Führungsteil dem Winkelprofil 6 auf die linke Kante der Grundplatte 1 übertragen. Dieser Punkt des Winkels ist der am stärksten belastete, denn ausser F6 wirkt noch die Kraft F3 auf den Punkt Di, indem dieser den Drehpunkt der statischen Momente F2 • (Cj-Di) und F4 • f darstellt, wobei:

F Md / CiDt [ Md

3 Rd • cos<p \ f ) Rd • sinrp i

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Weil die Strecke Ci-Di = c-a meist kleiner bleibt als die Führungslänge f des Winkelprofils 6, bleiben die Seitenkräfte F3 und F4 kleiner als F2, so dass die Teile 1, 3, 6, 9 nur geringe Querkräfte aufnehmen müssen. Die Kraft F5, Zug im Ordina-tenmassstab 10, ist höchstens gleich F2, in Wirklichkeit eher kleiner. Wesentliche Kräfte Fi und F2 entstehen nur bei grossen Bohrdurchmessern d, harten Materialien des Bohrgutes, schlecht geschliffenen Bohrern und kurzem Überstand a, weil hierbei der Winkel cp gross wird. Bei kurzem Überstand a befindet sich der grössere Längenanteil des Werkstückes rechts des Bohrzentrums Z. In diesem Fall ist das Werkstück rechts von Z von Hand festzuhalten oder, bei grossem Bohrdurchmesser, der Anschlag 50 aufzusetzen, der die Kraft F7 abfängt. Ohne diesen Anschlag 50 könnten erhebliche Seitenkräfte auf den Bohrer entstehen; denn die Kraft F2 tritt ausser im Punkt Ci auch in Z auf, gleich gross, aber entgegengesetzt gerichtet. Die Bedeutung der gezeichneten Winkellage ist somit hinreichend begründet. Die gezeichnete Lage der Winkelführung, links der y-Achse, ist ein wesentliches Kennzeichen. Dank dieser Winkellage ergeben sich zugleich die günstigsten Lagen des Ordinaten-Noniusblocks 12 und der y-Noniusskala 15, mit, wie schon erwähnt, bester Ablesbarkeit. Durch die Verwendung eines genormten Werkstattwinkels, DIN 875, als Parallelführorgan für das Werkstück ergeben sich konstruktive und herstellungsmässige Vorteile. Da der Winkel DIN 875 in der Bohrvorrichtung nicht als Kontrollwerkzeug, sondern als belastetes und bewegliches Teil verwendet wird, muss er dieser Verwendung durch Anbringung von Verstärkungs- und Laufteilen angepasst werden.

Diese Universal-Koordinaten-Bohrvorrichtung ist vorwiegend als freibohrende, d. h. ohne Bohrerführung arbeitende Vorrichtung gedacht. Das Werkstück wird dabei mit der linken Hand an die Anschläge angedrückt. Die rechte Hand bedient den Bohrervorschub. Es wird hierbei bei hohen Genauigkeitsanforderungen zunächst mit passenden Zentrierbohrern gearbeitet. Nachdem alle Bohrungen so vorgebohrt worden sind, werden die entsprechenden Fertigmassbohrer eingesetzt. Trotz dieser zweistufigen Arbeitsweise werden, aus folgenden Gründen, beachtliche Leistungen erreicht:

1. Das Festspannen der Werkstücke entfällt.

2. Der Wechsel von Bohrbüchsen entfällt ebenfalls.

3. Das direkte Einstellen der Koordinatenmasse, ohne Handräder und Spindeln, erfordert wenig Zeit.

4. Das Entgraten nach jeder Einzelbohrung entfällt.

5. Die beiden Nonien liegen horizontal und ausserhalb des Werkstückes, sind also gut ablesbar.

6. Jede Werkstück-Umrissform ist positionierbar.

7. Freier Durchgang der Werkstücke in x-Richtung, bis zum Höchstmass x-max.

Die Vorrichtung ist für Einzelanfertigungen von Teilen ebensogut verwendbar wie für Serienfertigungen, wobei, wenn nötig, mit Zubehören gearbeitet wird. Um das zweistufige Bohren zu vermeiden, kann ein Bohrbüchsenträger montiert werden, der das Bohren mit Fertigmassbohrern ermöglicht. Als weitere Massnahme kann der Abszissenmassstab durch einen Positionierstab mit in gegebenen Abständen angeordneten Stiftlöchern ersetzt werden, so dass keine Masse mehr abzulesen sind. Der Stab wird einfach von Loch zu Loch verschoben und mittels Steckstift fixiert. Schnellste Arbeitsweise und engste Abstandstoleranzen der Bohrlöcher kennzeichnen dieses Vorgehen. Zur Ausführung von zentrischen Bohrungen in zylindrischen, runden Werkstücken und Querbohrungen durch deren Achse dient ein besonderes Nullpunkt-Prisma, das nach Koordinaten eingestellt wird. Sollen die Querbohrungen zudem noch winkelversetzt sein, wird eine Pendeluhr am Werkstück festgespannt, ebenfalls ein Zubehör der Bohrvorrichtung. Eine weitere Zusatzeinrichtung dient zum Bohren in runde, kegelförmige Werkstücke, wobei die Bohrungsachse durch die Drehachse des Kegels läuft. Zum Bohren in Hochkant gestellte Werkstücke dient ein besonderer Hochkant-Aufspannwinkel, der ebenfalls nach Koordinaten eingestellt, wird. Als letztes Zubehör ist noch eine Kreisteileinrichtung vorgesehen, in einfachster Konzeption, die auf der Vorrichtung aufgesetzt und bei der mittels des x-Massstabes der Lochkreis-Radius eingestellt wird. Als Teilscheibe wird bei dieser Einrichtung ein serienmässiges Zahnrad verwendet.

Eine derartig beschriebene Bohrvorrichtung erfüllt folgende Anforderungen:

1. Es können nicht nur Werkstücke mit mindestens .einem rechten Winkel in der Umrissform positionierbar sein, sondern auch schiefwinklige Stücke und solche mit vorspringenden Ecken (Spitzen). Es genügt mithin zum Positionieren auch nur eine gerade Umrisslinie oder eine ebene Anschlagfläche und eine beliebig gegebene Kante oder gar Ecke (Anschlag z.B. an einer geraden Seite des Werkstückes und einem Eckpunkt).

2. Das Werkstück muss nicht festgespannt werden. Der Arbeiter kann es beim Bohren mit der linken Hand gegen zwei Anschläge halten.

3. Die Einrichtung arbeitet ohne Bohrer-Führungsbüchsen.

4. Es ist ein direktes Einstellen der Koordinatenmasse ohne Gewindespindeln möglich, um eine möglichst zeitsparende Arbeitsweise zu erhalten.

5. Die Positioniergenauigkeit beträgt V20 mm.

6. Die Höhenfreiheit der Tischbohrmaschine (Abstand von der Bohrerspitze zur Aufspannfläche) wird durch das Anbringen der Bohrvorrichtung nur minimal reduziert.

7. Der Quer-Vorschub der Vorrichtung (y-Koordinate) kommt der freien Ausladung der Maschine möglichst nahe.

8. Die Ablesung der Koordinaten-Masse erfolgt direkt mittels Nonien.

9. Die Vorrichtung ist jedem Bohrmaschinen-Fabrikat anpassbar.

10. Die Vorrichtung behindert das Arbeiten an der Bohrmaschine nicht, sie überragt die Aussenkonturen der Aufspannfläche der Maschine nicht unzulässig.

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11. Die Vorrichtung enthält einfachste Führungsorgane (Parallelführung!), die gut sichtbar, leicht auswechselbar und möglichst abnützungssicher sind.

12. Die Vorrichtung bleibt auch bei robuster Behandlung stets verwendbar.

13. Die Anwendung der Vorrichtung setzt minimale Fachkenntnisse des Arbeiters voraus.

14. Die Vorrichtung ist preiswert und auch von einer Werkstatt mittleren technischen Standes herstellbar.

15. Die Eichung der Vorrichtung (Einstellen der Null-Masse) ist von jedem Verwender selbständig ausführbar.

16. Die Vorrichtung weist ein Minimum an beweglichen Teilen auf.

17. Die Zentrierung der Vorrichtung in der Bohrmaschine kann innert kurzer Zeit und ohne besondere Kniffe oder Ausführung von Messungen erfolgen.

18. Die Vorbereitungszeit (Einrichtezeit) ist relativ zur Bearbeitungszeit (Bohrzeit) minimal.

19. Die bearbeitbare, grösste Werkstück-Höhe ist nicht von der Vorrichtung, sondern nur von der verwendeten Bohrmaschine bestimmt.

20. Die Vorrichtung ist mit wenigen Handgriffen und von einer Person allein in kurzer Zeit auf die Bohrmaschine montierbar.

21. Das Anbringen der Vorrichtung auf einer Bohrmaschine ist ohne jede Vorbereitung oder Änderung der Maschine möglich; es müssen dafür nur die im Maschinentisch vorhandenen T-Nuten, Löcher und Schlitzlöcher benützt werden.

22. Die Vorrichtung ist nach einer Baukasten-Konzeption gestaltet, so, dass an ihr nachträglich einzelne Teile gegen gleiche Teile mit erweiterten Hauptmassen ausgetauscht werden können, um den Massbereich zu vergrössern oder zu verringern.

23. Es ist die Möglichkeit enthalten, für oft wiederkehrende Arbeiten Zusatz-Tragorgane anzubringen, die ein mechanisches oder pneumatisches Festspannen der Werkstücke und/oder in Fällen erhöhter Genauigkeitsforderungen auch die Verwendung von Bohrerführungsbüchsen gestatten.

24. Diese Baukasten-Konzeption ermöglicht in Fällen extre-s mer Genauigkeitsforderungen notfalls auch das Einsetzen von Endmassen.

Verwendungsmöglichkeiten der Bohrvorrichtung:

1. Bohren von Verbindungslaschen im Maschinen- und io Apparatebau. Die Laschen haben Rechteck-Umrissform, die Löcher liegen alle auf einer Geraden (einfachster Fall).

Bohren von Loch-Abstandslehren.

Bohren von Flachstäben, Profilstäben und Platten zu Lehrmodellen und Metallbaukasten.

Bohren von Wänden zu Zahnradgetrieben.

Anbringen von Doppelbohrungen in Hohlprofilen, U-Pro-filen, Vierkantrohren.

6. Bohren von Leichtmetallprofilen, z. B. für den Metallfen-20 sterbau.

7. Bohren von Aufnahmeplatten für Pneumatikzylinder.

8. Bohren von Frontplatten und Paneelen zu elektrischen Geräten.

9. Bohren der Wände für Uhrwerke und Kleinmotoren. 25 10. Bohren rechtwinkliger Gehäusedeckel.

11. Anbringen zickzackförmig angeordneter Bohrungen in Platten und Leisten.

12. Anbringen von rechtwinklig orientierten Bohrungen in parallelogrammförmigen und trapezförmigen Werkstük-

30 ken.

Anbringen von Bohrungen in Polygon-Werkstücken. Ausführung zentrischer Querbohrungen in runden Wellen oder geradzahligen Polygonprofilen, Vierkant-, Sechskant-, Achtkantstäben.

35 15. Direkte Reproduktion des Bohrungsnetzes eines gegebenen Werkstückes, ohne dass eine Zeichnung desselben vorliegt, und Ausführung beliebig vieler Kopien.

13.

14.

13 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

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1. Koordinaten-Bohrvorrichtung für Bohrmaschinen, insbesondere Tischbohrmaschinen, mit einer Grundplatte zum Auflegen der Werkstücke, mit zueinander rechtwinklig verschiebbar angeordneten Anschlagelementen für das Positionieren der Werkstücke bezüglich eines festen Bohrzentrums in der Grundplatte, wobei die Anschlagelemente parallel zu den Koordinatenachsen verschiebbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagelemente mit Massstäben wirkverbunden sind und das Bohrzentrum deren Koordinaten- und Messnullpunkt bildet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abszissenmassstab (Mx, 20) als Anschlagelement ausgebildet ist, insbesondere die parallel zur Ordinatenachse verlaufende, dem Bohrzentrum (Z) zugekehrte Endfläche.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Anschlagelement (PA) in einer ausserhalb der Grundplatte (1) liegenden Führungsnut (2) geführt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass einer der beiden Anschläge (PA, Mx), vorzugsweise der den Ordinatenwert bestimmende (PA), nur in einer Richtung, der andere Anschlag (Mx) dagegen in Richtung beider Koordinaten verschiebbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Anschlag (PA) als Winkel, vorzugsweise als verstärkter Normwinkel, ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte (1) eine Nut (2) zur Aufnahme des ordi-natenparallelen Schenkels des Winkels (PA, 6, 7, 8, 9) aufweist, und dass die Nut (2), entsprechend der vorgesehenen Drehrichtung des Bohrers, für rechtsdrehende Bohrer im zweiten Quadranten (I), für linksdrehende Bohrer im ersten Quadranten (II) des Koordinatensystems liegt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Anlageflächen der Anschlagelemente (PA, Mx, 20) so verschiebbar sind, dass sie zusammen eine geschlossene, rechtwinklige Ecke bilden können.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (2) durchgehend offen ist, um das selbsttätige Ausstossen angefallener Bohrspäne zu ermöglichen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der Auflagefläche der Grundplatte (1), z.B. der den ersten und zweiten Quadranten des Koordinatensystems umfassende Flächenteil, vertieft angelegt ist, um die nach unten vorstehenden Bohrlochränder frei herausragen zu lassen, so dass sie die genaue Auflage des Werkstückes nicht behindern.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen auf der Grundplatte (1) montierbaren, das Bohr-Drehmoment teilweise aufnehmenden Anschlag (50).

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der zur Abszissenachse parallele Anschlag (PA) eine unter diesem vorspringende, in der Werkstückauflagefläche der Grundplatte (1) liegende Stützfläche aufweist, die im ersten (I) und zweiten Quadranten (II) liegt und der Stützung des Werkstückes dient.