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PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Hohlbohren von Glasplatten, dadurch gekennzeichnet, dass mit einem Hohlbohrer mit wassergekühlten Schneidezähnen aus hartgepresstem Diamantpuder oder -pulver die Glasplatte (23) bis zu einer vorbestimmten Bohrtiefe (Tl ) angebohrt wird und dass danach der Rand des innerhalb des Bohrkreises liegenden Teils der Glasplatte von der nichtbearbeiteten Plattenseite her angeschlagen wird, um den dünnen, nicht mehr bearbeiteten ringförmigen Glasrest zu durchbrechen, so dass der herausgebohrte scheibenförmige Kern (28) aus der Glasplatte herausfällt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte Bohrtiefe (Tl) 0,5... 1 mm geringer als die Dicke (T) der Glasplatte ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an beiden Seiten der Glasplatte (23) Schutzkappen (24, 25) angebracht werden, welche den Raum um die herzustellende Bohrung dicht umschliessen, und dass der den Bohr knopf (1) enthaltenden Schutzkappe (24) Kühlwasser zugeführt wird, in das die Schneidezähne (2) eintauchen können.
4. Hohlbohrer zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Antriebsspindel (7), einen mit der Antriebsspindel drehbaren Bohrkopf (1) mit Schneidezähnen (2) aus hartgepresstem Diamantpuder oder -pulver an seinem vorderen Ende, und eine Anschlagvorrichtung (5, 5a), welche das Bohren über eine bestimmte Tiefe (Tl) hinaus verhindert.
5. Hohlbohrer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine innere Hülse (13) vorgesehen ist, an deren vorderem Ende der Bohrkopf(l) befestigt ist und welche auf der Antriebsspindel (7) verschiebbar und an dieser festklemmbar ist und dass eine äussere Hülse (20) auf die innere Hülse (13) aufgeschraubt ist, mit der ein Spannfutter (14) der inneren Hülse radial nach innen gegen die Antriebsspindel gepresst werden kann.
6. Hohlbohrer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagvorrichtung ein Anschlagteller (5) ist, der am vorderen Ende der Antriebsspindel (7) angebracht und innerhalb des Bohrkopfes (1) angeordnet ist.
7. Hohlbohrer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagvorrichtung ein Anschlagring (5a) ist, der auf der Aussenseite der zylindrischen Wandung des Bohrkopfes (1) verschiebbar und mit Schrauben daran fixierbar ist.
8. Hohlbohrer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zentrierstift (9) in einer vorne offenen Längsbohrung (8) der Antriebsspindel (7) verschiebbar und durch Federmittel (10) vorgespannt ist, so dass die Spitze des Zen trierstiftes normalerweise nach vorn über die Spitze der Schneidezähne (2) hinausragt und gegen die Federwirkung zurückgedrängt werden kann, bis sich die Spitze des Zentrierstiftes (9) in oder hinter der durch das vordere Ende der Anschlagvorrichtung (5, 5a) gebildeten Ebene befindet und dass der Zentrierstift (9) mit der Antriebsspindel (7) drehbar ist.
9. Hohlbohrer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet. dass die zylindrische Wandung des Bohrkopfes (1) wenigstens einen, nach vorne offenen achsialen Schlitz (3) aufweist.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Hohlbohren von Glasplatten und einen Hohlbohrer zur Durchführung des Verfahrens.
Nach einem herkömmlichen Verfahren zur Herstellung eines grossen Loches in einer Glasplatte wird zuerst mit einem Glasschneider ein Schnitt entlang des Lochumrisses in die Oberfläche der Glasplatte gemacht. Hierauf bohrt man eine Anzahl kleiner Löcher, um die Glasplatte längs der Schnittlinie und innerhalb derselben porös zu machen. Dann werden Teile des porösen Abschnittes von dessen Zentrum her nach aussen abgebrochen, um die Bruchstelle allmählich auszudehnen, bis der ganze poröse Abschnitt weggebrochen ist. Zur Vervollständigung wird schliesslich die Bruchkante geschliffen oder poliert. Bei diesem Verfahren können Sprünge ausserhalb des porösen Abschnittes entstehen oder kann die ganze Glasplatte zu Bruch gehen. Die Herstellung eines Loches auf diese Weise verlangt deshalb hohes fachmännisches Können und ist dabei ziemlich unrationell.
Zudem ist dieses Verfahren nur für die Herstellung relativ grosser Löcher, nicht aber für kleinere Löcher anwendbar.
Anstelle dieses Verfahrens wurden Versuche mit Hohlbohrern gemacht. Wenn jedoch im Betrieb der Hohlbohrer in eine Tiefe bis kurz vor dem Durchstoss der Glasplatte vorgedrungen ist, übt er auf die sehr dünne noch verbleibende Glaspartie einen solchen Druck aus, dass ein plötzlicher Durchbruch erfolgt. Die damit verbundene schroffe Belastungsänderung kann Sprünge in der Glasplatte verursachen, oder es können grössere angebrochene Teile in der Bohrung zurückbleiben, was die Fertigstellung der Bohrung erschwert.
Glas ist sehr hart und kann nur mit Diamant bearbeitet werden. Da jedoch Diamant gegen hohe Temperaturen nicht widerstandsfähig ist, werden die bei einem Hohlbohrer benützten Diamantzähne während der Rotation des Hohlbohrers durch die infolge der Reibung zwischen den Zähnen und dem Glas erzeugte Wärme ausgeglüht. Das Hohlbohren von Glasplatten erforderte deshalb Lösungen für das Problem der Reibungswärme und Entwicklungen für sichere und genaue Verfahren dafür.
In Anbetracht dieser Sachlage ist es das Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und Ausführungsmittel zum Hohlbohren von Glasplatten anzugeben, welche geeignet sind, ohne fachmännisches Können auf einfache und sichere Weise Bohrungen verschiedenen Durchmessers mit sauberen Schnittkanten und unter Vermeidung von Sprüngen in Glasplatten herzustellen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand der Zeichnung näher beschrieben. In der Zeichnung bedeuten:
Fig. 1 Seitenansicht eines Hohlbohrers gemäss einer ersten Ausführungsform, teilweise im Längsschnitt,
Fig. 2 Seitenansicht einer inneren Hülse des Hohlbohrers nach Fig. 1;
Fig. 3 Seitenansicht, teilweise Längsschnitt des Hohlbohrers gemäss der ersten Ausführungsform im Betrieb;
Fig. 4 Seitenansicht, teilweise Längsschnitt eines Hohlbohrers gemäss einer zweiten Ausführungsform;
Fig. 5 Schnittbild des Hohlbohrers in einer Arbeitsphase, zur Veranschaulichung des erfindungsgemässen Verfahrens;
Fig. 6 Schema der optischen Lichtbrechung beim Messen der Dicke einer Glasplatte gemäss der Erfindung.
Die Konstruktion des Hohlbohrers nach der Erfindung wird an der ersten Ausführungsform gemäss Fig. 1 erläutert.
Ein hohlzylindrischer Bohrkopf 1 hat an seinem Vorderende Schneidezähne 2 aus hartgepresstem Diamantpuder oder -pulver, die in vorzugsweise regulären Abständen im stirnseitigen Ende des Bohrkopfes eingebettet sind. In der Wandung des Bohrkopfes 1 können ein oder mehrere Achsialschlitze 3 vorgesehen sein, die an ihrem vorderen Ende offen und vorzugsweise in gleichmässigen Abständen angeordnet sind. Durch die Schlitze 3 kann beim Bohren das abgetragene Material entweichen. Ausserdem ermöglichen die Schlitze 3 eine Messung der Dicke der Glasplatte in der spä
ter beschriebenen Weise. Für diesen Zweck muss die Länge der Schlitze 3 grösser sein als die Dicke der zu bohrenden Glasplatte.
Innerhalb des Bohrkopfes 1 befindet sich als achsialer Anschlag ein Anschlagsteller 5, dessen Durchmesser etwas kleiner ist als der Innendurchmesser des Bohrkopfes und der z. B. mit einer zentralen Gewindebohrung 6 am vorderen, mit Gewinde versehenen Ende einer Antriebsspindel 7 befestigt ist.
Die Antriebsspindel 7 weist eine an ihrem vorderen Ende offene Bohrung 8 auf. Ein Zentrierstift 9 mit sehr harter Spitze ist in der Bohrung 8 verschiebbar und durch eine Druckfeder 10 nach vorne vorgespannt. Der Zentrierstift 9 besitzt eine Keilbahn 11, die mit einem Keil 12 zusammenarbeitet, der von der Antriebsspindel 7 radial nach innen ragt, so dass der Zentrierstift 9 zusammen mit der Antriebsspindel 7 gedreht wird. Die Lagen des Keils 12 und der beiden Enden der Keilbahn 11 sind so gewählt, dass der Zentrierstift 9 normalerweise bzw. bei Nichtgebrauch des Hohlbohrers unter der Einwirkung der Druckfeder 10 nach vorne über die Spitzen der Schneidezähne 2 hinausragt und beim Bohrvorgang entgegen der Federkraft so weit zurückgedrängt werden kann, bis seine Spitze in oder hinter die Ebene zu liegen kommt, welche das vordere Ende des Anschlagstellers 5 bildet.
AufderAntriebsspindel 7 ist eine innere Hülse 13 verschiebbar gelagert. Deren Hinterteil ist gemäss Fig. 2 durch Achsialschlitze unterteilt und bildet ein Spannfutter 14. Der Mittelteil der Hülse 13 ist mit einem Aussengewinde 15 versehen. Der Vorderteil 16, der von einem Flansch 17 ausgeht und ein Aussengewinde besitzt, ist in eine zentrale Bohrung 4 des Bohrkopfes 1 eingesetzt, so dass der Flansch 17 der Hülse 13 an der Rückseite des Bohrkopfes 1 anliegt. Mit einer auf den Vorderteil 16 aufgeschraubten Mutter 18 ist die Hülse 13 am Bohrkopf 1 befestigt. Das Spannfutter 14 der Hülse 13 ist an der Aussenseite seiner hinteren Enden 19 konisch ausgebildet.
Eine äussere Hülse 20 mit einem Innengewinde an der Vorderseite und einem inneren Konus 21 an der Hinterseite ist auf das Aussengewinde 15 der inneren Hülse 13 aufgeschraubt. Auf den Hinterteil der Antriebsspindel 7 ist eine Mutter 22 aufgeschraubt, welche mit einer Schulter am hinteren Ende der äusseren Hülse 20 anliegt und eine Rückwärtsbewegung derselben verhindert.
Der Hohlbohrer gemäss der zweiten Ausführungsform nach Fig. 4 unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 3 konstruktiv einzig dadurch, dass er anstelle des Anschlagtellers 5 einen Anschlagring 5a aufweist, der auf der Aussenseite der zylindrischen Wandung des Bohrkopfes 1 verschiebbar und mit Schrauben an demselben fixierbar ist.
Die Vorteinstellung der Hohlbohrerteile geschieht folgendermassen:
Gemäss Fig. 5a wird eine vorbestimmte Bohrtiefe Tl zwischen den Spitzen der Schneidezähne und dem vorderen Ende des Anschlagtellers 5 (Fig. 3) bzw. des Anschlagringes 5a (Fig. 4) so eingestellt, dass ihr Wert gleich ist der Dicke T der Glasplatte weniger 0,5 bis 1 mm, also Tl =T-(0,5...l mm).
Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 geschieht dies einfach durch Fixieren des Anschlagringes 5a mit Hilfe der Schrauben in der gewünschten Lage.
Bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 3 wird die Einstellung wie folgt vorgenommen: Zuerst werden die Mutter 22 und die äussere Hülse 20 nach hinten losgeschraubt, so dass sich die Konusteile 19 und 21 der Hülsen 13 und 20 voneinander lösen. Danach werden die Antriebsspindel 7 und die innere Hülse 13 gegeneinander verschoben und so eingestellt, dass der Abstand zwischen den Spitzen der Schneidezähne 2 und dem vorderen Ende des Anschlagtellers 5 gleich Tl ist. Die äussere Hülse 20 wird dann nach vorn gedreht, so dass die Konusteile 19 und 21 der beiden Hülsen aneinanderstossen. Dies wird fortgesetzt, um das Spannfutter 14 der inneren Hülse 13 radial einwärts an die Antriebsspindel 7 zu drücken und so mit dieser zu verspannen.
Auf diese Weise wird der Anschlagteller 5 in der eingestellten Lage in bezug auf den Bohrkopf 1 fixiert und der Bohrkopf 1 mit der Antriebsspindel 7 für die Drehbewegung gekuppelt. Schliesslich wird die Mutter 22 nach vorn an das hintere Ende der äusseren Hülse 20 herangedreht, um den Zusammenhalt der zusammengebauten Teile zu.sichern.
Der beschriebene Hohlbohrer wird wie folgt gehandhabt:
Der Zentrierstift 9 wird auf den Körnerpunkt angesetzt, der zuvor auf der Glasplatte 23 angebracht wird, um ein Verlaufen des Hohlbohrers zu vermeiden.
Wie in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist, sind an beiden Seiten der Glasplatte Schutzkappen 24 und 25 vorgesehen, welche den Raum um die herzustellende Bohrung hermetisch abschliessen. Die Schutzkappen sind mit Dichtungsmitteln 30, z. B. herkömmlichen Saugrinnen, an der Glasplatte befestigt.
Der Schutzkappe 24 wird eine geeignete Menge Wasser zugeführt, in das der Bohrkopf 1 eintaucht, so dass die Schneidezähne 2 gekühlt werden, wenn sie das Wasser passieren, damit die wärmeempfindlichen Diamantzähne durch die Reibung am Glas nicht überhitzt werden.
Der Hohlbohrer wird nun in Drehung versetzt und gegen die Glasplatte gedrückt. Der Zentrierstift 9 wird entgegen der Federkraft in bezug auf den Bohrkopf 1 zurückgedrängt, während die Schneidezähne die Glasplatte zu bearbeiten beginnen, wie aus den Fig. 3 und 4 hervorgeht. Wenn der Bohrvorgang soweit fortgeschritten ist und die Spitzen der Schneidezähne 2 die vorbestimmte Bohrtiefe T1 erreichen (Fig. 5a), stösst der Anschlagteller 5 oder der Anschlagring 5a an der Oberfläche der Glasplatte an, womit ein weiteres Vordringen des Hohlbohrers verhindert wird.
Nach dem Stillsetzen und Zurückziehen des Hohlbohrers wird der innerhalb des Bohrkreises liegende Teil der Glasplatte am Rand in Richtung der Pfeile 27 (Fig. 5b) leicht angeschlagen, um den dünnen, nicht mehr bearbeiteten ringförmigen Glasteil zu durchbrechen, so dass der herausgebohrte scheibenförmige Kern 28 aus der Glasplatte 23 herausfällt. Die Randpartie der so erzielten Bohrung 29 hat noch scharfe und rohe Bruchstellen, die durch Schleifen oder Polieren mit einem Schleifstein entfernt werden, um im Endzustand eine glatte Oberfläche zu erzielen (Fig. 5c).
Der Bohrvorgang wird also durch den auf der Glasoberfläche anstossenden Anschlagteller 5 bzw. -ring 5a gestoppt, kurz (0,5...1 mm) bevor die Glasplatte durchbohrt ist. Man vermeidet damit Risse oder Sprünge im Glas und grobe Glasplitter rund um die Bohrung, wie sie entstehen können bei Verwendung eines herkömmlichen Hohlbohrers, der das Glas fast gänzlich durchbohrt. Nach dem neuen Verfahren kann man auf genaue, sichere und einfache Weise Bohrungen in Glas wirtschaftlicher herstellen als dies ein Fachmann von Hand mit einem Glaschneider in herkömmlicherweise tun kann. Ferner lassen sich auch Bohrungen in Glasplatten, welche Armierungen enthalten, leicht und genau herstellen, was sonst sehr schwierig ist.
Die Dicke von 0,5... 1 mm des unbearbeitet verbleibenden Materials ist ein experimenteller Wert, der sich als vorteilhaft erwiesen hat, damit die den Kern der Bohrung bildende Glasscheibe 28 von der Glasplatte 23 (Fig. 5b) getrennt wird. ohne Sprünge in der Glasplatte 23 zu verursachen, und damit die Fertigbearbeitung (Schleifen) der Bohrung leicht vorgenommen werden kann.
Die Fig. 6 illustriert eine Methode, wie mit Hilfe des Hohlbohrers gemäss der ersten Ausführungsform nach Fig. 1 die Dicke der Glasplatte annähernd ermittelt werden kann. Zuerst werden die Mutter 22 und die äussere Hülse 20 nach hinten losgeschraubt, so dass die Klemmwirkung der inneren Hülse 13 aufgehoben wird. Die Spitze der Schneidezähne 2 und der Anschlagteller 5 werden mit der Glasoberfläche in Kontakt gebracht. Man betrachtet nun die Oberfläche der Glasplatte ausserhalb des Bohrkopfes 1 unter einem Winkel von 45 in Richtung auf einen gegebenen Punkt A am Umfang des Anschlagtellers 5 durch einen der achsialen Schlitze 3 in der Bohrkopfwandung, wobei der Augenabstand zum Punkt A wenigstens etwa 30 cm betragen soll.
Der Punkt A wird bei einem Punkt B an der Rückseite der Glasplatte 23 reflektiert und erscheint als schwächeres Bild bei einem Punkt C an der Oberseite der Glasplatte 23. Man markiert nun die Oberseite der Glasplatte beim Punkt C und schiebt den Anschlagteller 5 zurück (aufwärts in Fig. 6), bis das stärkere Bild des jetzt nach Al verschobenen Punktes A an der Oberseite der Glasplatte 23 mit dem markierten Punkt C zusammenfällt. Dann ist der Abstand x zwischen dem vorderen Ende des Anschlagtellers 5 und der Spitze der Schneidezähne 2 ungefähr 1,07mal so gross wie die Dicke T der Glasplatte 23. Dieses Ergebnis lässt sich folgendermassen berechnen.
Wenn der Brechungsindex von Glas in bezug auf Luft 1,5 beträgt, so gilt nach dem Brechungsgesetz die Formel sini 1 1,5. (1) sin r
Aus Fig. 6 lässt sich folgende Gleichung ableiten: 2T tgr = x tgi tgr sin r cosi 2T cosi x = 2T = = 2T .
. -- = (2) tgi sin i cos r 1,5 cos r
Bei genügend grossem Augenabstand zum Punkt A (Fig. 6) ist der Winkel i ungefähr 45. Dann ist:
EMI3.1
In Gleichung (2) eingesetzt ergibt sich:
EMI3.2
Aus Gleichung (1) folgt: sin i sin 45 0,707 1,5 = sin r sin r sin r r ¯ 28 l0'.
Durch Einsetzen in Gleichung (3) ergibt sich:
EMI3.3
Wenn also beispielsweise die Dicke T der Glasplatte 1 cm ist, dann ist x ungefähr 1,07 cm oder um etwa 0,7 mm grös ser als T.
Zum Bohren einer Glasplatte, deren Dicke mit der beschriebenen Methode ermittelt wurde und danach beispielsweise 1 cm beträgt, ist es also notwendig, den Anschlagteller 5 in einer Lage zu fixieren, die etwa 1,7 mm vor dem Punkt Al liegt, damit der Anschlagteller 5 für eine Bohrtiefe T1 = T -1 mm eingestellt ist, da T1 =T-l mm 1¯1 x-0,7 mm-l mm=x-1,7mm.
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PATENT CLAIMS
1. A method for hollow drilling of glass plates, characterized in that with a hollow drill with water-cooled cutting teeth made of hard-pressed diamond powder or powder, the glass plate (23) is drilled to a predetermined drilling depth (Tl) and then the edge of the part lying within the drilling circle the glass plate is struck from the unprocessed plate side in order to break through the thin, no longer machined annular glass residue, so that the drilled disc-shaped core (28) falls out of the glass plate.
2. The method according to claim 1, characterized in that the predetermined drilling depth (Tl) is 0.5 ... 1 mm less than the thickness (T) of the glass plate.
3. The method according to claim 1, characterized in that on both sides of the glass plate (23) protective caps (24, 25) are attached, which tightly enclose the space around the bore to be produced, and that the protective cap (1) containing the drill button (1) 24) Cooling water is fed into which the incisors (2) can dip.
4. Hollow drill for performing the method according to claim 1, characterized by a drive spindle (7), a rotatable with the drive spindle drill head (1) with cutting teeth (2) made of hard-pressed diamond powder or powder at its front end, and a stop device (5, 5a), which prevents drilling beyond a certain depth (Tl).
5. Hollow drill according to claim 4, characterized in that an inner sleeve (13) is provided, at the front end of which the drill head (l) is fastened and which is displaceable on the drive spindle (7) and can be clamped thereon, and in that an outer sleeve (20) is screwed onto the inner sleeve (13) with which a chuck (14) of the inner sleeve can be pressed radially inwards against the drive spindle.
6. Hollow drill according to claim 4, characterized in that the stop device is a stop plate (5) which is attached to the front end of the drive spindle (7) and is arranged within the drill head (1).
7. Hollow drill according to claim 4, characterized in that the stop device is a stop ring (5a) which is displaceable on the outside of the cylindrical wall of the drill head (1) and can be fixed to it with screws.
8. Hollow drill according to claim 4, characterized in that a centering pin (9) in a front open longitudinal bore (8) of the drive spindle (7) is displaceable and biased by spring means (10), so that the tip of the Zen trier pin is normally forward the tip of the cutting teeth (2) protrudes and can be pushed back against the spring action until the tip of the centering pin (9) is in or behind the plane formed by the front end of the stop device (5, 5a) and that the centering pin (9) is rotatable with the drive spindle (7).
9. Hollow drill according to claim 4, characterized. that the cylindrical wall of the drill head (1) has at least one axial slot (3) which is open towards the front.
The invention relates to a method for hollow drilling of glass plates and a hollow drill for carrying out the method.
According to a conventional method for producing a large hole in a glass plate, a cut is first made with a glass cutter along the hole outline in the surface of the glass plate. A number of small holes are then drilled to make the glass plate porous along and within the cut line. Then, portions of the porous section are broken outward from the center thereof to gradually expand the break point until the entire porous section is broken away. Finally, the breaking edge is ground or polished to complete it. With this method, cracks can occur outside the porous section or the entire glass plate can break. The production of a hole in this way therefore requires a high level of professional skill and is rather inefficient.
In addition, this method can only be used for the production of relatively large holes, but not for smaller holes.
Instead of this method, tests were carried out with hollow drills. However, if during operation the hollow drill has penetrated to a depth shortly before the glass plate is pierced, it exerts such pressure on the very thin remaining glass section that there is a sudden breakthrough. The associated abrupt change in load can cause cracks in the glass plate, or larger, broken parts can remain in the bore, which complicates the completion of the bore.
Glass is very hard and can only be worked with diamond. However, since diamond is not resistant to high temperatures, the diamond teeth used in a hollow drill are annealed during the rotation of the hollow drill by the heat generated due to the friction between the teeth and the glass. Hollow drilling of glass plates therefore required solutions to the problem of frictional heat and developments for safe and precise processes therefor.
In view of this situation, the aim of the present invention is to provide a method and embodiment for the hollow drilling of glass plates which are suitable for producing bores of different diameters with clean cutting edges in a simple and safe manner without specialist skill and with avoidance of cracks in glass plates.
Preferred embodiments of the invention are described below with reference to the drawing. In the drawing:
1 side view of a hollow drill according to a first embodiment, partially in longitudinal section,
Fig. 2 side view of an inner sleeve of the hollow drill according to Fig. 1;
3 side view, partial longitudinal section of the hollow drill according to the first embodiment in operation;
4 side view, partial longitudinal section of a hollow drill according to a second embodiment;
5 sectional view of the hollow drill in a working phase, to illustrate the method according to the invention;
Fig. 6 scheme of optical light refraction when measuring the thickness of a glass plate according to the invention.
The construction of the hollow drill according to the invention is explained in the first embodiment according to FIG. 1.
A hollow cylindrical boring head 1 has at its front end cutting teeth 2 made of hard-pressed diamond powder or powder, which are embedded at preferably regular intervals in the front end of the boring head. In the wall of the drill head 1, one or more axial slots 3 can be provided, which are open at their front end and preferably arranged at regular intervals. The removed material can escape through the slots 3 during drilling. In addition, the slots 3 allow measurement of the thickness of the glass plate in the late
ter described manner. For this purpose, the length of the slots 3 must be greater than the thickness of the glass plate to be drilled.
Within the drill head 1 is an axial stop 5, the diameter of which is slightly smaller than the inner diameter of the drill head and the z. B. is fixed with a central threaded bore 6 on the front, threaded end of a drive spindle 7.
The drive spindle 7 has a bore 8 which is open at its front end. A centering pin 9 with a very hard tip is displaceable in the bore 8 and is biased forward by a compression spring 10. The centering pin 9 has a wedge path 11 which cooperates with a wedge 12 which projects radially inwards from the drive spindle 7, so that the centering pin 9 is rotated together with the drive spindle 7. The positions of the wedge 12 and the two ends of the wedge track 11 are selected so that the centering pin 9 normally or, when the hollow drill is not in use, projects forward over the tips of the cutting teeth 2 under the action of the compression spring 10 and so far during the drilling process against the spring force can be pushed back until its tip comes to lie in or behind the plane which forms the front end of the stop plate 5.
An inner sleeve 13 is slidably mounted on the drive spindle 7. The rear part is divided according to FIG. 2 by axial slots and forms a chuck 14. The central part of the sleeve 13 is provided with an external thread 15. The front part 16, which starts from a flange 17 and has an external thread, is inserted into a central bore 4 of the drill head 1, so that the flange 17 of the sleeve 13 bears against the rear of the drill head 1. The sleeve 13 is fastened to the drill head 1 with a nut 18 screwed onto the front part 16. The chuck 14 of the sleeve 13 is conical on the outside of its rear ends 19.
An outer sleeve 20 with an internal thread on the front and an inner cone 21 on the rear is screwed onto the external thread 15 of the inner sleeve 13. On the rear part of the drive spindle 7, a nut 22 is screwed, which rests with a shoulder on the rear end of the outer sleeve 20 and prevents the same from moving backward.
The construction of the hollow drill according to the second embodiment according to FIG. 4 differs from the first embodiment according to FIGS. 1 to 3 only in that, instead of the stop plate 5, it has a stop ring 5a which is displaceable on the outside of the cylindrical wall of the drill head 1 can be fixed to it with screws.
The pre-setting of the hollow drill parts is done as follows:
According to FIG. 5a, a predetermined drilling depth Tl between the tips of the cutting teeth and the front end of the stop plate 5 (FIG. 3) or the stop ring 5a (FIG. 4) is set so that its value is less than the thickness T of the glass plate 0.5 to 1 mm, i.e. Tl = T- (0.5 ... l mm).
In the embodiment according to FIG. 4, this is done simply by fixing the stop ring 5a in the desired position with the aid of the screws.
In the embodiment according to FIGS. 1 to 3, the setting is carried out as follows: First, the nut 22 and the outer sleeve 20 are unscrewed to the rear, so that the cone parts 19 and 21 of the sleeves 13 and 20 separate from one another. Thereafter, the drive spindle 7 and the inner sleeve 13 are moved against each other and adjusted so that the distance between the tips of the cutting teeth 2 and the front end of the stop plate 5 is equal to T1. The outer sleeve 20 is then rotated forward so that the cone parts 19 and 21 of the two sleeves abut one another. This continues in order to press the chuck 14 of the inner sleeve 13 radially inward against the drive spindle 7 and thus to clamp it with the latter.
In this way, the stop plate 5 is fixed in the set position with respect to the drill head 1 and the drill head 1 is coupled to the drive spindle 7 for the rotary movement. Finally, the nut 22 is turned forward to the rear end of the outer sleeve 20 in order to ensure the cohesion of the assembled parts.
The hollow drill described is handled as follows:
The centering pin 9 is placed on the punch point, which is previously attached to the glass plate 23 in order to prevent the hollow drill from running.
As shown in FIGS. 3 and 4, protective caps 24 and 25 are provided on both sides of the glass plate, which hermetically seal the space around the bore to be produced. The protective caps are sealed with sealants 30, e.g. B. conventional suction channels, attached to the glass plate.
A suitable amount of water is fed into the protective cap 24, into which the drill head 1 is immersed, so that the incisors 2 are cooled as they pass through the water, so that the heat-sensitive diamond teeth are not overheated by the friction on the glass.
The hollow drill is now rotated and pressed against the glass plate. The centering pin 9 is pushed back against the spring force with respect to the drill head 1, while the cutting teeth begin to process the glass plate, as can be seen from FIGS. 3 and 4. When the drilling process has progressed so far and the tips of the cutting teeth 2 reach the predetermined drilling depth T1 (FIG. 5a), the stop plate 5 or the stop ring 5a abuts the surface of the glass plate, thus preventing further advance of the hollow drill.
After the hollow drill has been stopped and withdrawn, the part of the glass plate lying within the drilling circle is gently struck at the edge in the direction of arrows 27 (FIG. 5b) in order to break through the thin, no longer machined annular glass part, so that the disk-shaped core 28 drilled out falls out of the glass plate 23. The edge part of the bore 29 thus obtained still has sharp and raw fractures, which are removed by grinding or polishing with a grindstone in order to achieve a smooth surface in the final state (FIG. 5c).
The drilling process is therefore stopped by the stop plate 5 or ring 5a abutting the glass surface, shortly (0.5 ... 1 mm) before the glass plate is pierced. This avoids cracks or cracks in the glass and coarse glass fragments around the hole, as can occur when using a conventional hollow drill that almost completely pierces the glass. With the new method, it is possible to produce holes in glass more precisely, safely and simply more economically than a person skilled in the art can do by hand with a glass cutter in the conventional way. Furthermore, holes in glass plates containing reinforcements can be easily and precisely made, which is otherwise very difficult.
The thickness of 0.5 ... 1 mm of the raw material remaining is an experimental value, which has proven to be advantageous in that the glass pane 28 forming the core of the bore is separated from the glass plate 23 (FIG. 5b). without causing cracks in the glass plate 23, and thus the finishing (grinding) of the bore can be carried out easily.
FIG. 6 illustrates a method of how the thickness of the glass plate can be approximately determined using the hollow drill according to the first embodiment according to FIG. 1. First, the nut 22 and the outer sleeve 20 are unscrewed to the rear so that the clamping action of the inner sleeve 13 is released. The tip of the incisors 2 and the stop plate 5 are brought into contact with the glass surface. Now consider the surface of the glass plate outside the drill head 1 at an angle of 45 in the direction of a given point A on the circumference of the stop plate 5 through one of the axial slots 3 in the drill head wall, the eye relief from point A should be at least about 30 cm .
Point A is reflected at point B on the back of glass plate 23 and appears as a weaker image at point C on the top of glass plate 23. Now mark the top of the glass plate at point C and push back stop plate 5 (upwards into Fig. 6) until the stronger image of the point A now moved to Al on the top of the glass plate 23 coincides with the marked point C. Then the distance x between the front end of the stop plate 5 and the tip of the cutting teeth 2 is approximately 1.07 times the thickness T of the glass plate 23. This result can be calculated as follows.
If the refractive index of glass in relation to air is 1.5, then the formula sini 1 1.5 applies according to the law of refraction. (1) sin r
The following equation can be derived from FIG. 6: 2T tgr = x tgi tgr sin r cosi 2T cosi x = 2T = = 2T.
. - = (2) tgi sin i cos r 1.5 cos r
With a sufficiently large eye relief from point A (FIG. 6), the angle i is approximately 45. Then:
EMI3.1
When used in equation (2):
EMI3.2
From equation (1) it follows: sin i sin 45 0.707 1.5 = sin r sin r sin r r ¯ 28 l0 '.
Substituting in equation (3) results in:
EMI3.3
For example, if the thickness T of the glass plate is 1 cm, then x is approximately 1.07 cm or approximately 0.7 mm larger than T.
To drill a glass plate, the thickness of which was determined using the described method and then amounts to 1 cm, for example, it is necessary to fix the stop plate 5 in a position that is about 1.7 mm in front of the point A1 so that the stop plate 5 is set for a drilling depth T1 = T -1 mm, since T1 = Tl mm 1¯1 x-0.7 mm-l mm = x-1.7mm.