DE102006017403A1

DE102006017403A1 - Numerically controlled cleaning tool for e.g. tapped blind hole, has tool shaft, elongation tube and cleaning head, where cleaning head is rotatably dipped with extension and fluid inlet into bore hole

Info

Publication number: DE102006017403A1
Application number: DE102006017403A
Authority: DE
Inventors: Karl Bauch
Original assignee: NC AUTOMATION GmbH; NC-AUTOMATION GmbH
Current assignee: NC AUTOMATION GmbH; NC-AUTOMATION GmbH
Priority date: 2006-04-13
Filing date: 2006-04-13
Publication date: 2007-10-18

Abstract

The tool has a tool shaft (1), an elongation tube (2) and a cleaning head (3), where the cleaning head is rotatably dipped with an extension (4) and a fluid inlet into a borehole. The tool shaft, the elongated tube and the cleaning head are connected in a torsion-proof manner. The extension has a triangular cross section with the bore hole for supplying fluid into a tip of the extension, where edges of the triangular cross section are provided with chamfers. The head and/or the extension are made of light metal, spring steel or plastic.

Description

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zur automatischen Reinigung von Bohrungen bzw. zur automatischen Entfernung von Spänen aus vorzugsweise kleinen Bohrungen, insbesondere Sacklochgewindebohrungen, mittels NC-Maschinen, in deren Spindeln diese Werkzeuge eingesetzt sind.The The invention relates to a tool for automatic cleaning of Holes or for automatic removal of chips preferably small bores, in particular blind hole drilled holes, using NC machines, in whose spindles these tools are used are.

Zum Reinigen von Oberflächen mit Hilfe von Fluiden in Bearbeitungszentren werden bisher Werkzeuge der Firma Lang – entsprechend der Patentschrift DE 198 20 105 – oder Werkzeuge der Firma NC-Automation mit der Bezeichnung CleanStar oder CleanJet eingesetzt. Die Ausführung und Funktionsweise dieser Werkzeuge ist unter www.nc-automation.de zu finden. Bekannt ist auch das Entspanen von Bohrungen entsprechend der Offenlegungsschrift 29 05 578, bei der mit Hilfe eines magnetischen Stabes die Späne ausgebracht werden. Dieses Verfahren ist zum einen auf feromagnetische Werkstoffe beschränkt, zum anderen besteht die Gefahr, das Werkstück zu magnetisieren und damit für Späneanhaftungen besonders empfindlich zu machen. Zusätzlich bekannt ist die Patentschrift DD 276 246 A1 , bei der mit Hilfe eines Fluidstrahles die Späne ausgebracht werden sollen. Des Weiteren gibt es Waschanlagen, die zum Teil mit rotierenden Düsen und hohem Druck die Werkstücke abreinigen. Allen bisherigen Lösungen ist es nicht gelungen, insbesondere aus kleinen Sacklochbohrungen bzw. Gewindebohrungen Späneknäuel oder Späneansammlungen zuverlässig maschinell auszubringen. Die naheliegendste Lösung des Problems, die Späne mit dem Bohrer herauszuholen, scheitert daran, dass die Spannuten der Bohrer nicht genügend Raum bieten, die Späneknäuel oder Späneansammlungen auszutransportieren. Lose in der Bohrung befindliche Späne führen beim erneuten Eintauchen des Werkzeuges, insbesondere bei Hartmetallwerkzeugen, häufig zum Bruch des Werkzeuges, da die Späne nicht durchschnitten, sondern aufgrund ihrer Beweglichkeit in der Bohrung durchgedrückt werden müssen.For cleaning surfaces by means of fluids in machining centers so far tools of the company Lang - according to the patent DE 198 20 105 - or tools used by NC-Automation with the name CleanStar or CleanJet. The design and function of these tools can be found at www.nc-automation.de. Also known is the flushing of holes according to the published patent application 29 05 578, in which by means of a magnetic rod, the chips are applied. On the one hand, this method is limited to feromagnetic materials, on the other hand, there is a risk of magnetizing the workpiece and thus making it particularly sensitive to chip adhesions. Additionally known is the patent DD 276 246 A1 in which the chips are to be discharged with the aid of a fluid jet. There are also washing systems, some of which clean the workpieces with rotating nozzles and high pressure. All previous solutions, it has not been possible, especially from small blind holes or threaded holes chip balls or chip accumulations reliable machine deploy. The most obvious solution to the problem of removing the chips with the drill fails because the flutes of the drills do not provide enough space to transport the chip clusters or chip accumulations. Loose chips located in the bore lead during re-immersion of the tool, especially in carbide tools, often to break the tool, since the chips do not cut through, but must be pushed through because of their mobility in the hole.

Die bisher praktizierte manuelle Entfernung dieser Späne verursacht erhebliche Kosten und gefährdet zum Teil die Gesundheit des Personals.The previously practiced manual removal of these chips caused significant costs and at risk partly the health of the staff.

Der Erfindung liegt deswegen die Aufgabe zugrunde, ein Werkzeug zu schaffen, das es der NC-Maschine erlaubt, diese Bohrungen schnell, zuverlässig und preiswert von Spänen zu befreien.Of the Invention is therefore based on the object to provide a tool which allows the NC machine to perform these holes quickly, reliably and safely cheap from chips to free.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das nachfolgend beschriebene NC-Reinigungswerkzeug für Bohrungen mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 bewältigt. Die nachfolgenden Ansprüche zeigen Weiterbildungen des Werkzeuges auf. Basis des Werkzeuges sind Werkzeugaufnahmen und Rohre, wie beim CleanJet-Reinigungswerkzeug bereits verwendet. Statt der üblichen Düsen wird ein tortierter Fortsatz mit zentraler oder dezentraler Fluidzuführung aufgesetzt. Das so geschaffene Reinigungswerkzeug lässt sich leicht auf unterschiedliche Längen und Bohrungsdurchmesser anpassen. Der tortierte Fortsatz ist mit geringstmöglicher Wandstärke ausgeführt, damit der Querschnitt zum Ausbringen der Späne möglichst groß bleibt. Zur Unterstützung werden bei einer Variante des Werkzeuges die Späne zusätzlich durch das im tortierten Fortsatz eingeleitete Fluid ausgespült. Die gleichzeitige Drehbewegung des Werkzeuges, entsprechend der Spindeldrehzahl, schraubt die Späne nach außen. Dabei ist zu beachten, dass bei Rechtsgewinden nach links tortierte Fortsätze bei gleichzeitig links rotierender Spindel eingesetzt werden, um die Späne entsprechend der Gewindesteigung auszudrehen. Bei den Querschnitten haben sich ein dreieckiger und ein möglichst flacher rechteckiger Querschnitt als vorteilhaft gezeigt. Der Dreiecksquerschnitt wird am besten mit Hilfe einer zentrischen Bohrung ausgeführt, durch die das Fluid mit möglichst hohem Druck eingeleitet wird. Für flache, rechteckige Querschnitte bieten sich je nach Durchmesser eine oder mehrere nebeneinander liegende Bohrungen an. Um den Querschnitt für die auszudrehenden Späne möglichst groß zu gestalten und die Angriffskanten vorteilhaft in Eingriff zu bringen, ist der Rechteckquerschnitt an den Ecken, wie in 4 dargestellt, ausgespart. Alternativ oder ergänzend zur zentralen Zuführung des Fluids in die Bohrung dient die dezentrale ein- oder mehrseitige Fluidzuführung entlang des tortierten Fortsatzes, wie in 6 dargestellt. Die dezentralen Fluidbohrungen dienen zur Entfernung der Späneknäuel vom tortierten Fortsatz. Der in die Bohrung eingeführte Fortsatz ist beispielsweise aus Federstahl hergestellt. Die Herstellung aus anderen Materialien, wie Leichtmetalle oder Kunststoffe, wird nicht ausgeschlossen. Die Herstellung der Fortsätze erfolgt zweckmäßigerweise dadurch, dass nach dem Einbringen der Bohrungen die Außenkontur hergestellt wird und erst zum Schluss das Verdrehen des Fortsatzes zur Erzeugung des Links- oder Rechtsdralles geschieht. Nicht dargestellt sind Fortsätze in kegeliger oder kugeliger Ausformung, die sich verschiedenen Bohrungsquerschnitten anpassen können und mit mehreren Bohrungen, die an unterschiedlichen Positionen enden, versehen sind.This object is achieved by the below-described NC cleaning tool for drilling with the features of claim 1. The following claims show developments of the tool. The tool is based on tool holders and tubes, as already used in the CleanJet cleaning tool. Instead of the usual nozzles, a tortured extension with central or decentralized fluid supply is placed. The cleaning tool thus created can be easily adapted to different lengths and bore diameter. The tortured extension is designed with the lowest possible wall thickness, so that the cross section for discharging the chips remains as large as possible. In support of a variant of the tool, the chips are additionally rinsed by the fluid introduced in the tortured extension. The simultaneous rotation of the tool, according to the spindle speed, screws the chips outwards. It should be noted that in the case of right-hand threads, lugs that are tortated to the left are used with the spindle also rotating to the left, in order to unscrew the chips in accordance with the thread pitch. In the cross sections, a triangular and as flat as possible rectangular cross-section have shown to be advantageous. The triangular cross-section is best carried out by means of a centric bore, through which the fluid is introduced at the highest possible pressure. For flat, rectangular cross-sections, there are one or more adjacent holes depending on the diameter. In order to make the cross section for the chips to be ejected as large as possible and to advantageously bring the engagement edges into engagement, the rectangular cross section at the corners, as in FIG 4 shown, omitted. As an alternative or in addition to the central supply of the fluid into the bore, the decentralized one-sided or multi-sided fluid supply is used along the tortuous extension, as in FIG 6 shown. The decentralized fluid holes are used to remove the chips from the tortured extension. The introduced into the bore extension is made for example of spring steel. The production of other materials, such as light metals or plastics, is not excluded. The preparation of the extensions is advantageously carried out in that after the introduction of the holes, the outer contour is made and only at the end, the rotation of the extension to generate the left or right twist happens. Not shown are extensions in a conical or spherical shape, which can adapt to different bore cross-sections and are provided with a plurality of holes that terminate at different positions.

Eine weitere Ausführung des Fortsatzes ist in 7 dargestellt und zeigt einen stark tortierten Fortsatz, der als Wendel ausgebildet ist. Dieser Fortsatz lässt sich aufgrund seiner guten Federeigenschaft und seiner Fähigkeit, sich auf unterschiedliche Durchmesser anzupassen, gut zur Reinigung unterschiedlicher Bohrungsdurchmesser verwenden. Beim Eindrehen dieser Wendel legt dieser sich an der Außenwandung der Bohrung bzw. Gewindebohrung an und umhüllt bzw. umschlingt dabei den Späneknäuel oder die Späneansammlung. Nachdem die Späne entsprechend umhüllt sind, lassen sie sich mit dem Werkzeug aus der Bohrung ziehen. Anschließend werden durch Spülen der Wendel die Späne in den Maschinenraum bzw. in den Späneabtransport bewegt. An der Drehrichtung der mit Links- oder Rechtssteigung versehenen Wendel liegt es, die eingeschlossenen Späne festzuklemmen oder freizugeben. In einer besonderen Ausführung der Wendel ist diese aus einem Rohr hergestellt, durch das zusätzlich Fluid eingeleitet wird. Bereits während des Eindrehens und Ausziehens der Späne ist je nach Einsatzfall Unterstützung durch geschickte Fluideinleitung gegeben.Another embodiment of the extension is in 7 shown and shows a heavily tortured extension, which is designed as a helix. This extension is well-suited for cleaning different bore diameters due to its good spring characteristics and its ability to adapt to different diameters. When screwing this coil this applies to the outer wall of the hole or threaded hole and wrapped or wrapped around the chip or accumulation of chips. after the Shavings are wrapped accordingly, they can be pulled out of the hole with the tool. Then, by rinsing the coil, the chips are moved into the machine room or into the chip removal. In the direction of rotation of the left or right-handed helix is to clamp the trapped chips or release. In a particular embodiment of the helix, this is made of a tube through which additional fluid is introduced. Depending on the application, support is provided by skillful introduction of fluid already during the screwing in and out of the chips.

Die Erfindung ist an Hand folgender Figuren dargestellt:The The invention is illustrated by the following figures:

1 zeigt die Seitenansicht auf einem kegeligen Werkzeugschaft mit Verlängerung und dem tortierten Fortsatz. 1 shows the side view on a tapered tool shank with extension and the tortured extension.

2 zeigt einen Schnitt durch eine Ausführung des Reinigungsfortsatzes. 2 shows a section through an embodiment of the cleaning process.

3 zeigt die Draufsicht auf den Fortsatz, wie in 2 dargestellt. 3 shows the top view of the extension, as in 2 shown.

4 zeigt eine weitere Querschnittsvariante des nicht tortierten Fortsatzes. 4 shows a further cross-sectional variant of the non-tortured extension.

5 zeigt eine zusätzliche Querschnittsvariante eines nicht tortierten Fortsatzes für Bohrungen größer als 3 mm. 5 shows an additional cross-sectional variant of a non-tortured extension for holes greater than 3 mm.

6 zeigt einen Fortsatz für besonders kleine Bohrungen ohne zentraler Fluidzuführung. 6 shows an extension for very small holes without central fluid supply.

7 zeigt einen Fortsatz, der als Wendel ausgebildet ist. 7 shows an extension which is formed as a helix.

Die in 1 dargestellte Ausführung des Reinigungswerkzeuges zeigt den flexiblen Einsatz im unterschiedlichen Werkzeugschaft (1) mit im Durchmesser und Länge austauschbaren Verlängerungsrohren (2), an deren Spitze der Reinigungskopf (3) mit dem tortierten Fortsatz (4) aufgesetzt ist. Die dargestellte Schlüsselfläche (9) dient zum Lösen oder Aufschrauben des Reinigungskopfes (3) vom Verlängerungsrohr (2). Um möglichst gute Strömungsverhältnisse zu realisieren, ist im Reinigungskopf (3) der Übergang von der dicken Zuflussbohrung in die zentrische Fluidbohrung (5) mittels eines Zuflusskegels (7) gelöst. Zur stabilen Anbindung des Fortsatzes (4) an den Reinigungskopf (3) ist ein Übergangsradius (8) als Versteifung realisiert. Das Tortieren des Fortsatzes (4), wie z. B. in 3 dargestellt, wirkt wie ein dreigängiges Gewinde, das sowohl Späne als auch Verunreinigungen und Fluidrückstände aus der Bohrung befördert bzw. bei umgekehrter Drehrichtung in die Bohrung eindrückt. In 2 ist ein weiterer Querschnitt des Fortsatzes (4) an einem Reinigungskopf (3) dargestellt, an dem die Kanten des rechteckigen Querschnittes durch Radienausnehmungen gekappt sind. Der in 5 dargestellte Querschnitt des Fortsatzes (4) verdeutlicht die Anordnung mehrerer zentrischer Fluidbohrungen (5) nebeneinander. Das Ende dieses Fortsatzes (4) kann ebenso wie die anderen Enden angespitzt sein, damit auch bei geringen Positionsabweichungen das sichere Einführen des Werkzeuges in die Bohrung gewährleistet ist. Bei sehr kleinen Bohrungen von z. B. 2 mm ⌀ empfiehlt sich ein sehr dünner Querschnitt des Fortsatzes (4), indem es wenig zweckmäßig ist, Bohrungen für die zentrale Fluidzuführung einzubringen. Die Unterstützung des Fluides zur Reinigung erfolgt in diesem Fall durch eine dezentrale Fluidbohrung (10), die zum einen während des Reinigungsvorganges das Fluid entlang der Wendel (11) in die Bohrung leitet und zum anderen den Fortsatz (4) nach dem Ausziehen aus der Bohrung von den Spänen befreit. Für alle Reinigungsköpfe (3) gilt, dass neben den zentrischen Fluidbohrungen (5) auch dezentrale Fluidbohrungen (10) angeordnet sein können. Der in 7 dargestellte Fortsatz (4) ist ein als Wendel (11) geformter Federdraht mit der Fähigkeit, sich bei entgegen der Wendelsteigung gewählter Drehrichtung an unterschiedliche Bohrungsdurchmesser anzupassen. Optional ist die Wendel (11) zur leichteren Einführung in die Bohrungen mit einer konisch verlaufenden Endung ausgeführt.In the 1 illustrated embodiment of the cleaning tool shows the flexible use in different tool shank ( 1 ) with diameter and length replaceable extension tubes ( 2 ), at the top of the cleaning head ( 3 ) with the tortured appendage ( 4 ) is attached. The illustrated key area ( 9 ) is used for loosening or screwing the cleaning head ( 3 ) from the extension tube ( 2 ). In order to realize the best possible flow conditions, is in the cleaning head ( 3 ) the transition from the thick inflow bore into the centric fluid bore ( 5 ) by means of an inflow cone ( 7 ) solved. For stable connection of the extension ( 4 ) to the cleaning head ( 3 ) is a transition radius ( 8th ) realized as stiffening. The torturing of the extension ( 4 ), such. In 3 shown acts like a three-start thread, which conveys both chips and impurities and fluid residues from the bore or pushes in the opposite direction of rotation in the bore. In 2 is another cross section of the extension ( 4 ) on a cleaning head ( 3 ) is shown, on which the edges of the rectangular cross-section are cut by Radienausnehmungen. The in 5 illustrated cross section of the extension ( 4 ) illustrates the arrangement of several centric fluid bores ( 5 ) next to each other. The end of this extension ( 4 ) can be sharpened as well as the other ends, so that even with small position deviations, the safe insertion of the tool is ensured in the hole. For very small holes of z. B. 2 mm ⌀ is recommended a very thin cross-section of the extension ( 4 ), by making it less convenient to introduce holes for the central fluid supply. The support of the fluid for cleaning in this case by a decentralized fluid bore ( 10 On the one hand during the cleaning process, the fluid along the coil ( 11 ) into the bore and on the other the extension ( 4 ) removed from the chips after pulling out of the hole. For all cleaning heads ( 3 ), that in addition to the centric fluid bores ( 5 ) also decentralized fluid wells ( 10 ) can be arranged. The in 7 illustrated extension ( 4 ) is a helix ( 11 ) formed spring wire with the ability to adapt in opposite to the helical pitch selected direction of rotation to different bore diameters. Optionally, the helix ( 11 ) for easier insertion into the holes with a tapered extension.

11: Werkzeugschaft-WeldonaufnahmeTool shank Weldonaufnahme
22: Verlängerungsrohrextension tube
33: Reinigungskopfcleaning head
44: Fortsatzextension
55: zentrische Fluidbohrungcentric fluid bore
66: Anschlussgewindeconnecting thread
77: Zuflusskegelinflow cone
88th: ÜbergangsradiusTransition radius
99: Schlüsselflächekey area
1010: dezentrale Fluidbohrungdecentralized fluid bore
1111: Wendelspiral

Claims

NC cleaning tool for bores, in particular for blind hole bores, characterized in that the tool is made of modular tool shank ( 1 ), Extension tube ( 2 ) and cleaning head ( 3 ), with its tortured extension ( 4 ) and optionally with rotary fluid preferably dipping into the bore.

NC cleaning tool for bores according to claim 1, characterized in that the connections between tool shank ( 1 ) and extension tube ( 2 ) and cleaning head ( 3 ) in both Directions are carried out rotationally secured.

NC cleaning tool for bores according to claim 1 and 2, characterized in that the tortuous extension ( 4 ) has a triangular cross section with bore for supplying a fluid into the tip of the extension ( 4 ) having.

NC cleaning tool for bores according to claim 1 and 2, characterized in that the tortuous extension ( 4 ) has a rectangular cross-section.

NC cleaning tool for bores according to claim 1, 2 and 4, characterized in that the edges of the rectangular Cross-section rounded or beveled.

NC cleaning tool for bores according to claim 1 and 2, characterized in that the extension ( 4 ) has a round cross section and as a helix ( 11 ) is executed.

NC cleaning tool for bores according to claim 1, 2, 4, 5 and 6, characterized in that at least one bore for the central supply of a fluid into the tip of the extension ( 4 ) in the subsequently tortured appendage ( 4 ) runs.

NC cleaning tool for bores according to claims 1 to 7, characterized in that the extensions tortiert right and / or left are.

NC cleaning tool for bores according to at least one of claims 1 to 8, characterized in that the cleaning head ( 3 ) and / or the extension ( 4 ) is made of spring steel.

NC cleaning tool for bores according to at least one of claims 1 to 8, characterized in that the cleaning head ( 3 ) and / or the extension ( 4 ) is made of a light metal.

NC cleaning tool for bores according to at least one of claims 1 to 8, characterized in that the cleaning head ( 3 ) and / or the extension ( 4 ) is made of a plastic.