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Die
Erfindung geht aus von einer Bohrvorrichtung nach der Gattung des
unabhängigen
Anspruchs.
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Die
beim Bohren von Werkstücken
entstehenden langen Bohrspäne
können
zu Verstopfungen sowohl im Bohrloch als auch im Bohrer und letztlich zu
einem Werkzeugbruch führen.
Das Problem tritt insbesondere beim Tiefbohren von lang spanenden Werkstoffen
mit Einlippen-, Zweilippen- und BTA-Bohrern auf.
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Bei
einem Bohrerbruch vermindert sich nicht nur die Standzeit. Es muss
damit gerechnet werden, dass die Bohrerperipherie, wie beispielsweise
Bohrbuchsen und/oder Führungselemente,
beschädigt werden
können.
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Kurze
Späne und
ein guter Spänetransport werden
mit Sonderanschliffen der Bohrer und Spanleitstufen erzielt. Spezielle
Sonderanschliffe der Bohrer mit Spanbrechern sind kostenintensiv
und vermindern die Anzahl der möglichen
Nachschliffe. Der Hartmetallverschleiß ist erhöht. Beim Spiralbohren muss öfters entspänt werden,
wodurch sich ebenfalls die Standzeit vermindert bzw. die Taktzeit
verlängert.
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Aus
der
DE 31 39 540 A1 ist
eine Bohrmaschine mit intermittierender Rückholung der Bohrspindel bekannt
geworden, bei welcher der Bohrer während des Bohrers zum Ausräumen der
Späne aus
der Bohrung und dem Bohrer intermittierend schnell ganz zurückgezogen
und wieder schnell vorgebracht wird. Der Bohrer wird bei jedem Zurückziehen
aus dem Schnitt genommen, wobei die Spandicke zu null wird und die
Späne abbrechen.
Bei der vorbekannten Vorgehensweise muss darauf geachtet werden,
dass die Spitze des Bohrers nicht auf dem Boden des Bohrlochs aufschlägt. Andernfalls muss
mit einer Beschädigung
der Bohrerschneide oder sogar mit einem Bohrerbruch gerechnet werden.
Bei jedem Zurückziehen
des Bohrers entstehen in der Bohrung Stufen. Der Bohrer ist mit
einer Innenspindel verbunden, die gegenüber einer Außenspindel
in axialer Richtung verschiebbar ist. Sowohl die Außen- als
auch die Innenspindel drehen sich mit einer vorgegebenen Drehfrequenz.
Beide Spindeln führen
eine Vorschubbewegung durch, der das intermittierende vollständige Zurückziehen
des Bohrers aus der Bohrung überlagert
ist.
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Um
die Bohrspäne
zu brechen, ist in der
DE 24
36 340 A1 vorgeschlagen worden, der kontinuierlichen Vorschubbewegung
des Werkzeugs eine in axialer Richtung hin- und hergehende Bewegung
des Bohrers zu überlagern.
Zwischen dem Bohrer und der Bohrspindel ist eine Kupplung vorgesehen,
die zwei gegeneinander in axialer Richtung verschiebbare, mittels
einer Feder gegeneinander gedrückte Kupplungsteile
enthält,
deren eine Oberfläche
jeweils als Lauffläche
ausgestaltet ist. Zwischen den Kupplungsteilen ist ein drehbar gelagerter
koaxialer Zwischenring angeordnet, der sowohl gegen die Lauffläche des
ersten als auch gegen die Lauffläche
des zweiten Kupplungsteils mit gleichmäßig über die Lauffläche verteilten
Wälzkörpern abgestützt ist.
Eine Laufbahn eines Kupplungsteils enthält in der an sich planen Oberfläche Ausnehmungen,
sodass eine Nockenbahn entsteht, wobei die Anzahl der Ausnehmungen
der Zahl der Wälzkörper oder
einem ganzzahligen Vielfachen davon entspricht. Weiterhin ist vorgesehen,
dass die Länge
der Lauffläche
im Bereich jeder Ausnehmung etwa der Länge der Lauffläche im Bereich
der zwischen den Ausnehmungen vorhandenen erhabenen planen Stellen
entspricht und dass der Bohrer wenigstens ein Schneidenpaar aufweist, dessen
Schneiden um ein ungerades Vielfaches des diesen Laufbahnbereichen
entsprechenden Drehwinkels gegeneinander versetzt sind. Dadurch
wird bei einer gleichmäßigen Verteilung
von Ausnehmungen in der Lauffläche
und den zwischen den Ausnehmungen vorhandenen erhabenen planen Stellen
erreicht, dass die eine Schneide eines Schneidenpaars stets an der
Stelle im Werkstück zum
Einsatz kommt, an der die jeweils andere Schneide des Paares nicht
zum Einsatz kommt. Die Schneiden werden gleichzeitig gehoben und
gesenkt, wobei sich kurze Späne
ergeben, da die Schneiden immer wieder aus dem Schnitt genommen
werden.
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In
der
US 5,342,152 A sind
ein Bohrverfahren und eine Bohrvorrichtung beschrieben, bei denen einer
Vorschubbewegung eines Bohrers eine kontinuierliche, in Bohrrichtung
vor- und zurückgehende, das
heißt
oszillierende Bewegung, mit vorgebbarem Oszillationshub überlagert
wird. Der Bohrer wird periodisch aus dem Schnitt genommen, um die
Spandicke periodisch auf null zu verringern, damit ein sicherer
Spanbruch erfolgt.
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Die
oszillierende Bewegung wird innerhalb der Bohrspindel erzeugt. Vorgesehen
ist eine erste kreisförmige
Lauffläche,
die mit der Bohrspindel rotiert. Auf der Lauffläche rollt eine Kugel ab, die
mit einer zweiten kreisförmigen
Lauffläche
zusammenwirkt, die in Bezug auf die Bohrrichtung geneigt werden
kann.
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Der
Neigungswinkel β wird
mit zwei gegeneinander verdrehbaren Scheiben eingestellt. Die Scheiben
weisen jeweils eine erste Oberfläche,
die senkrecht auf der Bohrrichtung steht, und eine zweite Oberfläche auf,
die gegenüber
der Bohrrichtung um einen Winkel β geneigt
ist. Durch Verdrehen der beiden Scheiben gegeneinander um jeweils
einen Winkel β von
maximal 180 Grad kann die Neigung der zweiten Lauffläche um einen
Winkel von 2 × β geneigt
werden.
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In
der
DE 10 2005 002 462.9 (nicht
vorveröffentlicht)
ist eine Bohrvorrichtung beschrieben, die ein Oszillatorgehäuse und
einen gegen das Oszillatorgehäuse
drehbaren Oszillator enthält.
Am Oszillatorgehäuse
ist ein erstes und am Oszillator ein zweites Lager angeordnet. Die
Oberflächen
der gegeneinander gedrückten
Lager sind jeweils als Lauffläche
ausgestaltet, auf denen ein Wälzkörper abrollt. Die
Lauffläche
eines Lagers weist ein stetiges wellenförmiges Höhenprofil ohne planen Anteil
auf, sodass der Oszillator bei einer Drehung der beiden Lager gegeneinander
eine in Bohrrichtung gerichtete kontinuierliche, stetig verlaufende,
oszillierende, das heißt hin-
und hergehende Bewegung ausführt.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bohrvorrichtung anzugeben,
bei der eine in Bohrrichtung oszillierende Bewegung des Bohrers mit
vorgebbarem Oszillationshub mit einfachen Mitteln realisierbar ist.
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Die
Aufgabe wird durch die im unabhängigen Anspruch
angegebenen Merkmale gelöst.
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Vorteile der
Erfindung
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Die
erfindungsgemäße Bohrvorrichtung
enthält
ein Oszillatorgehäuse
und einen gegen das Oszillatorgehäuse drehbaren Oszillator. Am
Oszillatorgehäuse
ist ein erster Lagerteil, beispielsweise eine Lagerhälfte oder
ein Lagerring oder dergleichen und am Oszillator ein zweiter Lagerteil,
beispielsweise eine Lagerhälfte
oder ein Lagerring oder dergleichen angeordnet. Die gegeneinander
gedrückten
Lagerteile enthalten jeweils Laufflächen, auf denen ein Wälzkörper abrollt.
Die der Lauffläche
wenigstens eines Lagerteils gegenüberliegende Oberfläche weist
wenigstens eine Teilfläche
auf, deren Normale bezogen auf die Bohrrichtung eine Neigung aufweist,
sodass der wenigstens eine Lagerteil beim Abrollen des Wälzkörpers eine
Nickbewegung und der Oszillator infolge der Nickbewegung eine in
Bohrrichtung hin- und hergehende Bewegung ausführen.
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Die
wenigstens eine Teilfläche
des wenigstens eines Lagers der erfindungsgemäßen Bohrvorrichtung, deren
Normale bezüglich
der Bohrrichtung geneigt ist, kann besonders einfach durch ein Anschrägen derjenigen
Oberfläche
des Lagerteils hergestellt werden, die der Lauffläche gegenüberliegt.
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Die
erfindungsgemäße Bohrvorrichtung
ermöglicht
das Betreiben eines Bohrers mit einer vorgebbaren Drehfrequenz und
mit einem vorgebbaren Vorschub pro Umdrehung des Bohrers, welcher
der in Bohrrichtung gerichteten oszillierenden Bewegung mit vorgebbarem
Oszillationshub überlagert
werden kann. Der Oszillationshub hängt von der Neigung der wenigstens
einen Teilfläche
ab. Die Spandicke kann kontinuierlich ansteigen und abnehmen. Ruckartige Bewegungen
des Bohrers und das damit einhergehende Risiko einer Beschädigung zumindest
der Bohrerschneiden werden vermieden. Die Einsatzzeit des Bohrers
und der weiteren Bauteile erhöht
sich.
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Mit
der erfindungsgemäßen Bohrvorrichtung kann
die Spanform derart beeinflusst werden, dass ein Spanbruch gewährleistet
ist, bei dem kurze Späne
entstehen, die leicht abtransportiert werden können. Die erfindungsgemäße Bohrvorrichtung
ermöglicht
die Herstellung von präzisen
Bohrungen, insbesondere von präzisen
Tiefenbohrungen, bei denen ein hohes Verhältnis von Bohrtiefe bezogen
auf den Bohrdurchmesser vorliegt, ohne eine Gefährdung des Bohrwerkzeugs. Eingesetzt
werden können
das Einlippen-Bohren, das Zweilippen-Bohren, das BTA-Bohren sowie
das Ejector-Bohren.
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Beim
Einlippen- und Zweilippen-Bohren wird das Kühlmittel in einem innerhalb
des Bohrers angeordneten Kühlmittelkanal
nach vorne und über
eine Sicke im Bohrer zurücktransportiert.
Beim Rücktransport
werden gleichzeitig die Bohrspäne
abbtransportiert. Beim BTA-Bohren ist der Kühlmittelfluss umgekehrt. Allein
bereits durch den Strömungsdruck
des Kühlmittels
können
die entstehenden Späne
abbrechen. Gegebenenfalls brechen auch solche Späne ab, die nur eine geringe
Dickenänderung
aufweisen.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Bohrvorrichtung
ergeben sich aus abhängigen
Ansprüchen.
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Eine
Ausgestaltung sieht wenigstens zwei Teilflächen vor. Insbesondere kann
vorgesehen sein, dass die beiden Teilflächen symmetrisch bezogen auf
den Durchmesser der Lagerteile angeordnet sind. Mit der Anzahl von
Teilflächen
kann eine variable Anzahl von Hüben
während
einer Umdrehung des Bohrers vorgegeben werden. Vorzugsweise sind zwei
Teilflächen
vorgesehen, die genau einen Hub pro Umdrehung des Bohrers ergeben.
Vorteilhafterweise sind die beiden Teilflächen derart gegeneinander geneigt,
dass die Normalen jeweils auf gegenüberliegenden Seiten bezogen
auf die Bohrrichtung liegen.
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Eine
Ausgestaltung sieht vor, dass die wenigstens eine Teilfläche eben
ist. Mit dieser Maßnahme
wird eine kontinuierliche sinusförmige
hin- und hergehende Bewegung des Bohrers erzielt.
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Eine
Ausgestaltung sieht vor, dass die Neigung der Normalen in Abhängigkeit
vom vorgesehenen Vorschub des Oszillatorgehäuses pro Umdrehung des Oszillators
vorgegeben ist. Mit dieser Maßnahme
kann die Amplitude eines Hubs, entsprechend einer hin- und hergehenden
Bewegung, in Bezug auf die Vorschubgeschwindigkeit festgelegt werden.
Eine Weiterbildung dieser Ausgestaltung sieht vor, dass die Neigung
der Normalen in Abhängigkeit vom
vorgesehenen Vorschub des Oszillatorgehäuses pro Umdrehung des Oszillators
derart vorgegeben ist, dass die Spandicke minimal gleich null wird. Mit
dieser Maßnahme
wird erreicht, dass der Bohrer stets im Schnitt bleibt.
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Eine
andere Ausgestaltung sieht wenigstens eine Teilfläche vor,
deren Normale mit der Bohrrichtung übereinstimmt. Dadurch kann
erreicht werden, dass der dem Vorschub überlagerte Hub über einen vorgegebenen
Drehwinkel des Bohrers zu null gemacht werden kann.
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Eine
Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Bohrvorrichtung
sieht vor, dass derjenige Lagerteil, welcher die wenigstens eine
Teilfläche
aufweist, austauschbar ausgestaltet ist. Die Austauschbarkeit ermöglicht die
Vorgabe von unterschiedlichen Hüben. Die
Austauschbarkeit ermöglicht
weiterhin die Festlegung der Anzahl der Hübe pro Umdrehung des Bohrers.
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Eine
Ausgestaltung sieht vor, dass derjenige Lagerteil, welcher die wenigstens
eine Teilfläche
aufweist, im Oszillatorgehäuse
angeordnet ist. Insbesondere in Verbindung mit der Maßnahme,
dass der Lagerteil wenigstens eine Ausnehmung aufweist, in welche
ein Dorn zum Verhindern eines Mitdrehens des Lagers eingreift, ermöglicht es,
den Dorn am Oszillatorgehäuse,
das heißt,
an einem nicht drehenden Teil vorzusehen. Dadurch führt der
Lagerteil keine Drehbewegung, sondern nur die Nickbewegung durch.
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Eine
weitere Ausgestaltung sieht vor, dass das Oszillatorgehäuse eine
Drehmomentabstützung aufweist,
die eine Drehbewegung des Oszillatorgehäuses verhindert. Die Drehmomentabstützung enthält vorzugsweise
eine Führung
zur Aufnahme eines Stifts oder Stabs, an welchem das Oszillatorgehäuse bei
einer Vorschubbewegung des Bohrers entlang gleitet.
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Die
erfindungsgemäße Bohrvorrichtung
mit dem Oszillatorgehäuse
und dem Oszillator kann als Vorsatzteil einer Bohrmaschine ausgestaltet
sein. Alternativ kann die erfindungsgemäße Bohrvorrichtung als Flansch-Ausführung ausgestaltet
sein, die beispielsweise mit einem Spindelkasten einer Bohrmaschine
verschraubt werden kann.
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Weitere
vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Bohrvorrichtung
ergeben sich aus weiteren abhängigen
Ansprüchen
und aus der folgenden Beschreibung.
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Zeichnung
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1 zeigt
ein vereinfachtes Schnittbild durch eine erfindungsgemäße Bohrvorrichtung, 2 zeigt
ein vereinfachtes Schnittbild durch eine erfindungsgemäße Bohrvorrichtung
gemäß einer
alternativen Ausgestaltung, 3 zeigt
ein Schnitt durch ein Lager, 4a zeigt
eine Draufsicht eines Lagers von unten, 4b zeigt
einen Schnitt entlang der Schnittlinie A-A' des in 4a gezeigten
Lagers und 5 zeigt ein Spandicken-Diagramm.
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1 zeigt
ein Oszillatorgehäuse 10,
das einen Oszillator 11 umschließt. Das Oszillatorgehäuse 10 ist
mit ersten Schrauben 12a, 12b mit einem Lagerdeckel 13 eines
Spindelkastens 14 verschraubt. Der Spindelkasten 14 ist
mit einem Spindellager 15 gegen einen Spindelflansch 16 abgestützt, der
einen Kühlmittelkanal 17 enthält. Ein
Oszillatorträger 18 ist mit
zweiten Schrauben 19a, 19b mit dem Spindelflansch 16 verschraubt.
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Am
Oszillatorgehäuse 10 ist
ein erster Lagerteil 30 in Form einer Lagerhälfte oder
eines Lagerteils oder dergleichen angeordnet, der eine Lauffläche 31 aufweist.
Am Oszillator 11 ist ein zweiter Lagerteil 32 in
Form einer Lagerhälfte
oder eines Lagerteils oder dergleichen angeordnet, der ebenfalls
eine Lauffläche 33 aufweist.
Auf den Laufflächen 31, 33 rollt
ein Wälzkörper 34 ab.
Der Oszillator 11 ist gegen den Oszillatorträger 18 mit
wenigstens einer Feder 40a, 40b abgestützt. Der
Oszillator 11 steht weiterhin über wenigstens eine Mitnahme-Passfeder 41a, 41b,
die in einer Oszillatorbuchse 42 gleitet, mit dem Oszillatorträger 18 in
Wirkverbindung. Der erste Lagerteil 30 führt in Bezug
auf das Oszillatorgehäuse 10 eine Nickbewegung 43 durch.
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Der
Oszillator 11 ist gegen das Oszillatorgehäuse 10 im
vorderen Bereich mit einem Nadellager 46 abgestützt. Der
vordere Bereich des Oszillatorgehäuses 11 ist mit einem
Simmerring 47 abgedichtet.
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Der
Oszillator 11 nimmt den Bohrer 50 auf, der mit
einer Bohrer-Arretierung 51 arretiert wird. Der Oszillator 11 kann
zusammen mit dem Bohrer 50 eine in Bohrrichtung 53 oszillierende,
das heißt
in Bohrrichtung 53 hin- und hergehende Bewegung 54 ausführen.
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2 zeigt
eine alternative Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Bohrvorrichtung.
Diejenigen in 2 gezeigten Teile, die mit den
in 1 gezeigten Teilen übereinstimmen, tragen dieselben
Bezugszeichen.
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Anstelle
des in 1 gezeigten Oszillatorträgers 18 ist eine Oszillatorwelle 60 vorgesehen,
auf der das Oszillatorgehäuse 10 mit
dem Spindellager 15 sowie mit einem zweiten Spindellager 61 abgestützt ist.
Die Position des Spindellagers 15 ist mit einem Seegerring 62 fixiert.
Die wenigstens eine Tellerfeder 40a, 40b ist gegen
eine Druckscheibe 63 abgestützt.
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Das
Oszillatorgehäuse 10 weist
eine Drehmomentabstützung 70 auf,
die eine Durchführung 71 aufweist.
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3 zeigt
einen Querschnitt des ersten Lagerteils 30. Diejenigen
in 3 gezeigten Teile, die mit den in 1 und 2 gezeigten
Teilen übereinstimmen,
tragen jeweils dieselben Bezugszeichen. Die der Lauffläche 31 gegenüberliegende
Oberfläche des
Lagerteils 30 enthält
wenigstens eine Teilfläche 80,
deren Normale 81 eine Neigung n in Bezug auf die Bohrrichtung 53 aufweist.
Der erste Lagerteil 30 ist im Oszillatorgehäuse 10 zur
Durchführung
der Nickbewegung 43 gelagert und geführt.
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4a zeigt
eine Ansicht des ersten Lagerteils 30 von unten und 4b zeigt
einen Schnitt entlang der in 4a eingetragenen
Schnittlinie A-A'. Diejenigen
in den 4a und 4b gezeigten
Teile, die mit den in den vorangegangenen Figuren gezeigten Teilen übereinstimmen,
tragen jeweils wieder dieselben Bezugszeichen. Gezeigt sind eine
erste Teilfläche 80a,
eine zweite Teilfläche 80b sowie
eine dritte Teilfläche 80c des
Lagerteils 30. Die ersten beiden Teilflächen 80a, 80b sind
symmetrisch bezogen auf den Durchmesser des ersten Lagerteils 30 angeordnet.
Am Umfang des ersten Lagerteils 30 ist wenigstens eine
Ausnehmung 82a, 82b angeordnet, in welche wenigstens
ein Dorn 83 des Oszillatorgehäuses 10 eingreift.
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4b zeigt
ein Schnittbild entlang der Schnittlinie A-A' des in 4a gezeigten
ersten Lagerteils 30. Eine erste Normale 81a der
ersten Teilfläche 80a weist
eine erste Neigung na gegenüber
der Bohrrichtung 53 und eine zweite Normale 81b der zweiten
Teilfläche 80b eine
zweite Neigung nb gegenüber
der Bohrrichtung 53 auf. Die beiden Neigungen na, nb liegen
jeweils auf gegenüberliegenden Seiten
in Bezug auf die Bohrrichtung 53.
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5 zeigt
ein Spandicken-Diagramm, bei welchem die Spandicke D in Abhängigkeit
vom Drehwinkel w des Bohrers 50 dargestellt ist. Eingetragen sind
der Vorschub S des Bohrers 50 sowie ein Oszillationshub
H. Die Spanform 90 weist eine minimale Spandicke Dmin sowie
eine maximale Spandicke Dmax auf.
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Die
erfindungsgemäße Bohrvorrichtung
arbeitet folgendermaßen:
1 zeigt
eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Bohrvorrichtung in einer
Flansch-Ausführung, bei
welcher das Oszillatorgehäuse 10 mit
den ersten Schrauben 12a, 12b, beispielsweise
M6 × 60,
mit dem Lagerdeckel 13, beispielsweise T30, des Spindelkastens 14,
beispielsweise T30-1000, verschraubt ist. Weiterhin ist der Oszillatorträger 18 mit
den zweiten Schrauben 19a, 19b, beispielsweise
M8 × 25,
mit dem Spindelflansch 16, beispielsweise T30, verschraubt,
der gegen den Spindelkasten 14 mit dem Spindellager 15,
beispielsweise B7205C.TPA.P4.UL, abgestützt ist.
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Die
Drehbewegung eines nicht näher
gezeigten Antriebs wird vom Spindelflansch 16 mittels der
zweiten Schrauben 19a, 19b auf den Oszillatorträger 18 übertragen.
Die Drehbewegung wird weiterhin mittels der wenigstens einen Mitnahme-Passfeder 41a, 41b vom
Oszillatorträger 18 auf
den Oszillator 11 übertragen.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind
zwei Mitnahme-Passfedern 41a, 41b vorgesehen.
Anstelle der Passfeder 41a, 41b kann am Oszillator 11 eine
Innenverzahnung und auf dem Oszillatorträger 18 eine Außenverzahnung
aufgebracht werden, welche die Drehbewegung übertragen.
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Der
Drehbewegung wird die oszillierende Bewegung 54 überlagert,
die vorzugsweise kontinuierlich verläuft. Die Mitnahme-Passfedern 41a, 41b können in
der Oszillatorbuchse 42 in Bohrrichtung 53 gleiten.
Sofern die Innenverzahnung und Außenverzahnung vorgesehen sind,
gleitet die Innenverzahnung gegenüber der Außenverzahnung in Bohrrichtung 53.
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Der
Bohrer 50 ist im Oszillator 11 mit der Bohrer-Arretierung 51,
beispielsweise einem Gewindestift M8 × 8, festgeklemmt. Der Oszillator 11 ist
gegen das Oszillatorgehäuse 10 mit
dem wenigstens einen Nadellager 46 am vorderen Ende abgestützt. Eine
Abdichtung wird mit dem Simmerring 47 erreicht.
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Die
oszillierende Bewegung 54 wird mit dem dem Oszillatorgehäuse 10 zugeordneten
ersten Lagerteil 30, dem Wälzkörper 34, dem dem Oszillator 11 zugeordneten
zweiten Lagerteil 32 und durch die spezielle Ausgestaltung
der der Lauffläche 31, 33 wenigstens
eines Lagerteils 30, 32 gegenüberliegenden wenigstens einen
Teilfläche 80, 80a, 80b, 80c erreicht.
Dem gezeigten Ausführungsbeispiel
ist die spezielle Ausgestaltung der der Lauffläche 31 des ersten
Lagerteils 30 gegenüberliegenden
Teilfläche 80, 80a, 80b, 80c zugrunde
gelegt. Dadurch führt
der erste Lagerteil 30 die Nickbewegung 43 durch,
die eine hin- und hergehende Bewegung 54 des Oszillators 10 zur
Folge hat.
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Der
Wälzkörper 34 ist
vorzugsweise eine Kugel. Der erste und zweite Lagerteil 30, 32 und
die Kugel 34 können
aus einem Axialkugellager, beispielsweise FAG 51205, hergestellt
werden.
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In 3 ist
beispielhaft die Teilfläche 80 des ersten
Lagerteils 30, die der Lauffläche 31 gegenüberliegt,
speziell ausgestaltet. Bei diesem Ausführungsbeispiel entspricht die
Teilfläche 80 der
gesamten Fläche.
Die Normale 81 der Teilfläche 80 ist gegenüber der
Bohrrichtung 53 um die Neigung n geneigt, die einem vorgegebenen
Winkel, beispielsweise 12 Grad, entspricht.
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Bei
einem Abrollen des Wälzkörpers 34 auf der
Lauffläche 31 wird
aufgrund des mit der wenigstens einen Feder 40a, 40b erzielten
Gegendrucks durch die Lauffläche 33 des
zweiten Lagerteils 32 den ersten Lagerteil 30 in
die Nickbewegung 43 versetzt, wobei eine vollständige Nickbewegung 43 bei einem
vollständigen
Umlauf des Wälzkörpers 34 abgeschlossen
ist. Dieser Vorgang ist nach zwei vollständigen Umdrehungen des zweiten
Lagers 32 gegenüber
dem ersten Lager 30 abgeschlossen. Der Oszillationshub
H wird durch die Neigung n vorgegeben. Die Teilfläche 80 ist
vorzugsweise als Ebene ausgebildet. Dadurch wird eine kontinuierliche
sinusförmige
hin- und hergehende Bewegung 53 des Oszillators 10 erreicht.
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Eine
ganz besonders vorteilhafte Ausgestaltung beispielsweise des ersten
Lagers 30 ist in den 4a und 4b gezeigt.
Vorgesehen sind die erste und zweite Teilfläche 80a, 80b,
die vorzugsweise symmetrisch bezogen auf den Durchmesser des ersten
Lagers 30 angeordnet sind. Die Normale 81a der ersten
Teilfläche 80a weist
gegenüber
der Bohrrichtung 53 die Neigung na und die Normale 81b der zweiten
Teilfläche 80b die
Neigung nb gegenüber
der Bohrrichtung 53 auf, wobei beide Neigungen na, nb vorzugsweise
betragsmäßig gleich
sind, einem vorgegebenen Winkel entsprechen und jeweils auf gegenüberliegenden
Seiten in Bezug auf die Bohrrichtung 53 liegen.
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Mit
dieser Maßnahme
wird eine Symmetrie der Nickbewegung 43 des beispielsweise
ersten Lagerteils 30 im Oszillatorgehäuse 10 erzielt. Bei
dieser Ausgestaltung ist eine vollständige hin- und hergehende Bewegung 54 des
Oszillators 10 bei einer halben Umdrehung des Wälzkörpers 34 abgeschlossen, bei
der den zweiten Lagerteil 32 eine vollständige Umdrehung
gegenüber
dem ersten Lagerteil 30 durchgeführt hat. Dieser spezielle Fall
ist dem in 5 gezeigten Spandicken-Diagramm
zugrunde gelegt. Eine vollständige
hin- und hergehende Bewegung 54 ist demnach nach einem
Drehwinkel w von 360 Grad abgeschlossen.
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Die
Anzahl der hin- und hergehenden Bewegung 54 pro Umdrehung
des Bohrers 50 kann durch die Anzahl der Teilflächen 80, 80a, 80b, 80c und
der Oszillationshub H mit der Neigung n, na, nb festgelegt werden.
Vorzugsweise ist daher der die wenigstens eine geneigte Teilfläche 80, 80a, 80b aufweisende
Lagerteil 30, 32 austauschbar ausgestaltet, um eine
Anpassung sowohl der Anzahl der hin- und hergehenden Bewegungen
pro Umdrehung als auch eine Anpassung des Oszillationshubs H an
das zu bearbeitende Werkstück
vornehmen zu können.
Bei einem Vorschub eines beispielsweise zweischneidigen Bohrers 50 von
beispielsweise 0,3 mm pro Umdrehung wird ein Oszillationshub H,
welcher der durch die Nickbewegung 43 erzielbaren Amplitude entspricht,
von 0,15 mm benötigt,
um auf eine minimale Spandicke Dmin von wenigstens näherungsweise
null zu kommen.
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Zur
Verhinderung eines unerwünschten
Mitdrehens des ersten Lagerteils 30 und/oder eines unerwünschten
Stillstands des zweiten Lagerteils 32 ist vorzugsweise
wenigstens die eine Ausnehmung 82a, 82b vorgesehen,
die vorzugsweise am Umfang des ersten und/oder zweiten Lagerteils 30, 32 angeordnet
ist. In die wenigstens eine Ausnehmung 82a, 82b kann
der Dorn 83 eingreifen, der am Oszillatorgehäuse 10 und/oder
am Oszillator 11 angeordnet ist. Das Mitdrehen oder der
Stillstand entsprechen einem Rutschen des ersten und/oder zweiten
Lagerteils 30, 32.
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Eine
weitere Ausgestaltung sieht eine Teilfläche 80c vor, deren
Normale n keine Neigung gegenüber
der Bohrrichtung 53 aufweist. Mit dieser Maßnahme wird
eine zumindest kurzzeitige Unterbrechung der hin- und hergehenden
Bewegung 54 des Bohrers 50 bewirkt. Die dritte
Teilfläche 80c ist
vorzugsweise genau zwischen der ersten und zweiten Teilfläche 80a, 80b angeordnet,
wodurch die hin- und hergehende Bewegung 54 des Bohrers 50 jeweils beim
maximalen Hub H angehalten wird. Bei dem in 5 gezeigten
Spandicken-Diagramm würden beim
maximalen Hub, entsprechend der maximalen Spandicke Dmax kurzzeitig
Geradenstücke
auftreten, deren Steigung von der Vorschubgeschwindigkeit abhängt.
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Die
wenigstens eine Tellerfeder 40a, 40b, beispielsweise
Durchmesser 32/Durchmesser 16/0,8 br., sorgt dafür, dass der zweite Lagerteil 32 stets
gegen den Wälzkörper 34 und
damit gegen den ersten Lagerteil 30 gedrückt wird.
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Bevorzugt
wird der erste Lagerteil 30 austauschbar ausgestaltet,
der dem Oszillatorgehäuse 10 zugeordnet
ist, um unterschiedliche Oszillationshübe H vorgeben zu können.
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2 zeigt
eine alternative Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Bohrvorrichtung als Vorsatz-Ausführung. Bei
diesem Ausführungsbeispiel übernehmen
das bereits in 1 gezeigte Spindellager 15 sowie
das zweite Spindellager 61 die radiale Führung der
Oszillatorwelle 60. Die Fixierung der Position der Spindellager 15, 61 übernimmt
der Seegerring 62, beispielsweise Durchmesser 23,5 × 1,2A, wobei
der eine gezeigte Seegerring 62 durch einen weiteren, nicht
gezeigten Seegerring am anderen Ende der Spindellager 15, 61 angeordnet
werden kann.
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Anstelle
des einen gezeigten Nadellagers 46 zu Abstützung des
Oszillators 11 können
weitere, nicht näher
gezeigte Nadellager zu Abstützung
des Oszillators 11 vorgesehen sein.
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Durch
die Ausgestaltung als Vorsatz-Ausführung ist die Anordnung der
Drehmomentabstützung 70 zweckmäßig, damit
das Oszillatorgehäuse 10 hinsichtlich
einer Drehbewegung fixiert werden kann. Da das Oszillatorgehäuse 10 in
Bohrrichtung 53 entsprechend dem Vorschub S bewegt wird,
ist vorzugsweise die Durchführung 71 vorgesehen,
in der ein Stab oder Stift geführt
werden kann, an welchem das Oszillatorgehäuse 10 bei der Vorschubbewegung
entlang gleitet.
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Das
in 5 gezeigte Spandicken-Diagramm zeigt den Zusammenhang
zwischen der Spandicke D und dem Drehwinkel w des Bohrers 50. Eingetragen
ist der Vorschub S, dem der Oszillationshub H überlagert wird. Durch eine
geeignete Abstimmung des Vorschubs S und des Oszillationshubs H können die
maximale Spandicke Dmax und die minimale Spandicke Dmin vorgegeben
werden. Ab einer minimalen Spandicke Dmin von null geht der Bohrer 50 aus
dem Schnitt. Sofern dies im Hinblick auf eine gleichmäßige Belastung
des Bohrers 50 nicht erwünscht ist, kann eine minimale
Spandicke Dmin größer null
vorgegeben werden. Auch in diesem Fall kann ein Abbrechen der Späne nach
jedem Oszillationshub H in Abhängigkeit
vom Material des Werkstücks
aufgrund des Drucks eines im Kühlmittelkanal 17 fließenden Kühlmittels
erreicht werden.