DE10034776A1 - Vorrichtung zum Erzeugen von Tieflochbohrungen in Werkkstücken mit konvexer Oberfläche - Google Patents
Vorrichtung zum Erzeugen von Tieflochbohrungen in Werkkstücken mit konvexer OberflächeInfo
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Abstract
Der Bohrer (14) erstreckt sich durch eine Bohrbuchse (22) zum Führen des Bohrers. Die Bohrbuchse (22) wird gegen das Werkstück (10) gedrückt, schließt jedoch nicht bündig mit dem Werkstück ab, sondern weist eine geradlinige Stützkante (28) auf, die den Scheitel der Rundung des Werkstücks übergreift. Auf diese Weise wird verhindert, dass die Bohrbuchse an einer Rundung der Werkstückoberfläche abgeleitet.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen von Tief
lochbohrungen in metallischen Werkstücken mit konvexer Oberflä
che und insbesondere eine Vorrichtung, bei der ein langge
streckter Bohrer von einer Bohrbuchse geführt ist.
Als Tieflochbohrungen werden generell Bohrungen bezeichnet, de
ren Tiefe größer ist als etwa das 10-fache des Durchmessers.
Tieflochbohrungen bilden beispielsweise Ölkanäle, die in Kur
belwellen verlaufen, oder Kühlwasserkanäle in Zylinderköpfen.
Eine Werkzeugmaschine zur Herstellung von Tieflochbohrungen in
Kurbelwellen ist beispielsweise in DE 299 07 963 U1 beschrie
ben. Diese Vorrichtung weist langgestreckte Bohrer auf, die je
weils durch eine Bohrbuchse hindurchgehen, wobei die Bohrbuchse
selbständig geführt ist und an das Werkstück angesetzt werden
kann. Die Bohrbuchse wird dabei so weit vorgefahren, dass ihre
Stirnfläche gegen das Werkstück stößt. In Kurbelwellen verlau
fen die Ölkanäle jeweils schräg zur Hauptachse der Kurbelwelle
von einem Hauptlager zu den benachbarten Hublagern bzw. quer
durch die Hauptlager. Die Bohrungsenden befinden sich häufig
nicht auf dem Scheitelpunkt der jeweiligen Lager sondern seit
lich davon. Die Bohrungen verlaufen unter komplexen Raumwinkeln
zur Hauptachse des Werkstücks.
Das Tieflochbohren erfolgt unter Verwendung von Schneidflüssig
keit, die unter hohem Druck von etwa 80 bar zugeführt wird. Die
Schneidflüssigkeit fließt durch einen Längskanal im Innern des
Bohrers, tritt an der Bohrspitze aus und strömt dann zusammen
mit den Bohrspänen in einem Außenkanal zurück. Die Bohrbuchse
ist so ausgebildet, dass sie mit der Oberfläche des Werkstücks
bündig und unter vollflächigem Kontakt abschließt, so dass die
außen am Bohrer zurückströmende Bohrflüssigkeit durch die Bohr
buchse hindurch zurückgeleitet wird. Im Stand der Technik wird
für jede Bohrung eine eigene Bohrbuchse benutzt, deren Stirn
seite räumlich so geformt ist, dass sie sich an die Oberfläche
des Werkstücks anschmiegt. Da bei Kurbelwellen die Ölkanäle un
terschiedliche Winkel haben und an unterschiedlichen Stellen
der Lager austreten, ist häufig für jeden Ölkanal eine, andere
Bohrbuchse erforderlich. Dies stellt einen erheblichen Aufwand
dar und erfordert einen häufigen Bohrbuchsenwechsel.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Bohrvorrichtung
mit Bohrbuchse zu schaffen, die unabhängig von der Form des
Werkstücks einsetzbar ist, so dass unterschiedliche Werkstücke
bzw. unterschiedliche Bohrungen unter Verwendung derselben
Bohrbuchse erzeugt werden können.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den im
Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Hiernach ist die Bohrbuchse
nicht an das Werkstück angepasst, sondern sie weist eine im We
sentlichen gerade Stützkante auf, mit der sie auf der konvexen
Oberfläche des Werkstückes abgestützt ist. Es wird also bewusst
auf eine vollflächige und abdichtende Abstützung am Bohrungs
rand verzichtet und es wird akzeptiert, dass am Übergang zwi
schen Bohrbuchse und Werkstück Bohrflüssigkeit seitlich entwei
chen kann. Durch die im Wesentlichen gerade Stützkante wird er
reicht, dass die Bohrbuchse mit der Stützkante stets am Schei
tel der Oberfläche des Werkstücks zur Anlage kommt, auch dann,
wenn die Bohrung seitlich von dem Scheitel erzeugt wird. Es
wird also vermieden, dass zwei Rundungen oder Schrägflächen von
Werkstück und Bohrbuchse gegeneinander gedrückt werden, die
aufgrund ihrer Schrägen aufeinander gleiten und abrutschen wür
den. Vorzugsweise wird die Vorrichtung zur Erzeugung von Boh
rungen in zylindrischen Oberflächen benutzt. Dann verläuft die
Stützkante schräg oder rechtwinklig zur Längsachse des Werk
stücks und liegt dabei auf der Scheitellinie des Werkstücks
auf. Dabei besteht nicht die Gefahr des Abgleitens. Der Schei
tel ist derjenige Punkt der Querschnittsebene des Rohres, der
parallel zur Bohrbuchsenachse am weitesten zur Bohrbuchse hin
vorsteht.
Bohrbuchsen enthalten normalerweise eine verschleißfeste Büchse
am stirnseitigen Ende. Üblicherweise steht die Büchse geringfü
gig vor, so dass sie dasjenige Teil bildet, das der Oberfläche
des Werkstücks angepasst sein muss. Die verschleißfeste Büchse
besteht aus verschleißfestem Stahl oder Hartmetall. Bei der er
findungsgemäßen Vorrichtung braucht die Büchse nicht über die
Bohrbuchse hinaus vorzustehen sondern sie kann vollständig in
der Bohrbuchse versenkt sein. Die verschleißfeste Büchse
braucht ebenfalls nicht auf das Werkstück abgestimmt zu sein.
Die Funktionalität der Büchse ist auf das Führen des Bohrers
reduziert. Eine Dichtfunktion hat die Büchse nicht.
Die Erfindung ermöglicht es, eine einzige Bohrbuchse für unter
schiedliche Winkel und unterschiedliche Werkstückoberflächen zu
verwenden.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist die
Stützkante durch eine ebene Seitenfläche der Bohrbuchse be
grenzt. Die ebene Seitenfläche erleichtert die Herstellung ei
ner geradlinigen Stützkante am stirnseitigen Ende.
Das dem Werkstück zugewandte Ende der Bohrbüchse kann teilweise
als ebene Stirnfläche oder teilweise als zurückweichende
Schrägfläche ausgebildet sein, wobei die Stützkante die ebene
Stirnfläche begrenzt. Durch die zurückweichende Schrägfläche
wird die Öffnung für das Austreten der zurückgespülten Bohr
flüssigkeit vergrößert. Dadurch, dass die Bohrflüssigkeit vor
dem Erreichen der Bohrbuchse ins Freie austritt, wird erreicht,
dass die in der Bohrflüssigkeit enthaltenen Späne nicht in die
Bohrbuchse gelangen und hierin auch keinen Verschleiß verursa
chen. Dadurch wird die Lebensdauer der Bohrbuchse vergrößert.
Zweckmäßigerweise sind zwei parallele Stützkanten vorgesehen,
die zu beiden Seiten der Längsbohrung der Bohrbuchse verlaufen.
Damit kann die Bohrbuchse wahlweise nach rechts oder links
schräg gestellt werden und im übrigen ihre Ausrichtung beibe
halten.
Die Stützkante ist vorzugsweise abgerundet oder abgeschrägt. Es
entsteht ein im Wesentlichen punktförmiger Kontakt zwischen
Bohrbuchse und Werkstückoberfläche. Dieser Kontakt reicht für
eine stabile Führung und Verschiebesicherheit aus, insbesondere
wegen des Umstandes, dass der Berührungspunkt auf dem Scheitel
des Werkstücks liegt und ein Abgleiten entlang einer Schrägflä
che nicht möglich ist.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Aus
führungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung des Erzeugens eines
Ölkanals in einer Kurbelwelle,
Fig. 2 einen Querschnitt durch den Schaft des Bohrers ent
lang der Linie II-II von Fig. 1,
Fig. 3 einen vergrößerten Maßstab einer Ansicht von Fig. 1
in Ausrichtung des Pfeils III und
Fig. 4 eine perspektivische Darstellung der Bohrbuchse.
Als Werkstück 10 ist im vorliegenden Fall eine Kurbelwelle vor
gesehen, die Hauptlager 11 und davon abgesetzte Hublager 12
aufweist. Zwischen einem Hublager 12 und einem Hauptlager 11
soll ein Ölkanal 13 gebohrt werden. Dieser verläuft in der Kur
belwelle unter einem Raumwinkel, d. h. er hat eine Komponente
in axialer Richtung und er verläuft seitlich neben den Achsen
von Hublager 12 und Hauptlager 11 (s. Fig. 3).
Der Bohrer 14 weist einen langgestreckten Bohrschaft 15 auf,
dessen rückwärtiges Ende in einem Werkzeughalter 16 befestigt
ist, welcher in ein Spannfutter 17 der Werkzeugmaschine einge
setzt ist. Der Werkstückhalter 16 weist eine Greifrille 18 zum
Angreifen eines automatischen Werkzeugwechslers auf. Am vorderen
Ende des Schafts 15 befindet sich ein Bohreinsatz 19 aus
Hartmetall. Der Querschnitt des Schafts 15 ist in Fig. 2 darge
stellt. Der Schaft weist einen inneren längslaufenden Kanal 20
auf, durch den Bohrflüssigkeit, die der Werkzeugmaschine 17 zu
geführt wird, zum vorderen Ende des Schafts 15 strömt und dort
die Bohrspäne mitnimmt und dann in einem seitlich offenen äuße
ren Kanal 21, welcher sich ebenfalls in Längsrichtung des
Schafts 15 erstreckt, zurückströmt.
Zum Führen des Bohrers 14 dient die Bohrbuchse 22. Die Bohr
buchse 22 ist mit einem Greifring 23 mit Greifrille versehen
und sie kann von einer Bewegungsvorrichtung 24 unabhängig vom
Bohrer 14 bewegt werden. Die Bohrbuchse 22 weist einen längs
laufenden Kanal 14a auf, durch den der Schaft 15 hindurchführt.
Am vorderen Ende des Kanals 14a befindet sich eine verschleiß
feste Büchse 25 aus hochfestem Stahl oder Hartmetall. Die Büch
se 25 ist in der Bohrbuchse 22 vollständig versenkt und sie
schließt mit ihrem vorderen Ende bündig mit der Bohrbuchse ab,
wie insbesondere aus Fig. 4 zu ersehen ist.
Die Bohrbuchse 22 weist einen generell zylindrischen Schaft 26
auf, der an entgegengesetzten Seiten zwei ebene Seitenflächen
27 als Abflachungen aufweist. Die vorderen Enden der ebenen
Seitenflächen 27 bilden geradlinige Stützkanten 28, die paral
lel zueinander verlaufen. Die Stützkanten 28 begrenzen eine
ebene Stirnfläche 29, die senkrecht zur Achsrichtung des
Schafts 26 verläuft und die in eine Schrägfläche 30 übergeht,
welche von der Stirnfläche 29 aus kontinuierlich zurückweicht.
Die Schrägfläche 30 erstreckt sich über die Mittelachse der
Büchse 25 hinaus. Sie dient dazu, rückgespülte Bohrflüssigkeit
seitlich austreten zu lassen.
Die Stützkanten 28 sind im vorliegenden Fall abgerundet, d. h.
sie sind als Zylinderflächen ausgebildet. Im Einsatz liegen die
Stützkanten 28 gemäß Fig. 3 quer zu der Längsachse des Hubla
gers 12, dessen Oberfläche die konvexe Oberfläche 32 des zu be
arbeitenden Werkstücks bildet. Der Scheitel 31 des Werkstücks
ist der Punkt, der, bezogen auf die Längsachse der Bohrbuchse
22, der Bohrbuchse am nächsten liegt. Man erkennt, dass die
Stützkante 28 den Scheitel 31 kreuzt und dort punktförmig zur
Anlage kommt. Daher kann die Bohrbuchse nicht rechts oder links
vom Scheitel 31 abgleiten. Die Bohrung 13 verläuft dagegen
seitlich neben dem Scheitel 31. Während des Betriebes wird die
Bohrbuchse 22 mit einer Anpresskraft axial nach vorne gedrückt,
wobei die Stützkante 28 gegen den Scheitel 31 drückt.
Man erkennt, dass dieselbe Bohrbuchse 22 unverändert für unter
schiedliche Schrägbohrungen und unterschiedliche Werkstücke be
nutzt werden kann. Sie bildet somit eine Universalbohrbuchse.
Claims (5)
1. Vorrichtung zum Erzeugen von schrägen Tieflochbohrungen in
metallischen Werkstücken mit konvexer Oberfläche, mit einem
langgestreckten Bohrer (14), der einen inneren (20) und ei
nen äußeren längslaufenden Kanal (21) aufweist, und einer
Bohrbuchse (22), durch die der Bohrer (14) hindurchgeht und
die eine verschleißfeste Büchse (25) enthält,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Bohrbuchse (22) an ihrem dem Werkstück (10) zuge
wandten Ende mindestens eine geradlinige quer zur Bohrbuch
senachse verlaufende Stützkante (28) aufweist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
die Stützkante (28) eine ebene Seitenfläche (27) der Bohr
buchse (22) begrenzt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
dass das dem Werkstück (10) zugewandte Ende der Bohrbuchse
(22) teilweise als ebene Stirnfläche (29) und teilweise als
zurückweichende Schrägfläche (30) ausgebildet ist, wobei
die Stützkante (28) die ebene Stirnfläche (29) begrenzt.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekenn
zeichnet, dass zwei parallele Stützkanten (28) vorgesehen
sind.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekenn
zeichnet, dass die Stützkante (28) abgerundet oder abge
schrägt ist.
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