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Die Erfindung betrifft eine Absaugvorrichtung einer Werkzeugmaschine zur Absaugung von losem Material, insbesondere Späne oder dergleichen, das mit wenigstens einem um eine Werkzeugachse rotierenden Werkzeug der Werkzeugmaschine von einem Werkstück abgetragen werden kann, mit wenigstens einem Absaugkanal, der sich zu wenigstens einem Arbeitsabschnitt des Werkzeugs öffnet, der in einen Sammelbereich abseits des wenigstens einen Arbeitsabschnitts mündet und der ein von dem wenigstens einen Arbeitsabschnitt weg strömendes Transportfluid führen kann.
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Ferner betrifft die Erfindung eine Werkzeugmaschine mit wenigstens einer Absaugvorrichtung, zur Absaugung von losem Material, insbesondere Späne und dergleichen, das mit einem um eine Werkzeugachse rotierenden Werkzeug der Werkzeugmaschine von einem Werkstück abgetragen werden kann, mit wenigstens einem Absaugkanal, der sich zu wenigstens einem Arbeitsabschnitt des wenigstens einen Werkzeugs öffnet, der in einen Sammelbereich abseits des wenigstens einen Arbeitsabschnitts mündet und der einen von dem wenigstens einen Arbeitsabschnitt weg strömendes Transportfluid ein führen kann.
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STAND DER TECHNIK
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Eine vom Markt her bekannte Bohrmaschine weist einen Antriebsmotor auf, der einen Bohrer um eine Bohrerachse rotierend antreibt. Mit einer Bohrspitze des Bohrers kann an einem entsprechenden Werkstück Material abgetragen werden. Dabei entstehen lose Späne, Staub und andere Partikel. Gesetzlich kann vorgeschrieben sein, dass die Konzentration an Staub, Partikeln und/oder Gefahrenstoffen an einem Arbeitsplatz bestimmte MAK-Werte (Maximale Arbeitsplatz Konzentrationswerte) nicht überschreiten darf. Aus diesem Grund kann das abgetragene Material an der Entstehungsstelle bohrernah mit einem separaten Staubsauger abgesaugt werden. Je nach Einsatzort ist hierzu ein weiterer Bediener erforderlich, um ein flexibles Saugrohr des Staubsaugers aufwändig auszurichten. Darüber hinaus sind halbstarre Absaugrohre bekannt, die manuell hinsichtlich eines Bearbeitungsorts ausgerichtet werden können. Diese können allerdings keine zuverlässige Absaugung insbesondere bei variierenden Bohrpositionen bieten.
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Daneben hinaus sind gekapselte Werkzeugmaschinen, sogenannte Bearbeitungszentren (BAZ) bekannt, bei denen sogenannte Bearbeitungsraum-Absaugungen Späne und dergleichen absaugen. Hierzu sind leistungsfähige Absaugsysteme notwendig, die bis zu 40% des Gesamtenergieverbrauchs der Werkzeugmaschine ausmachen können. Bodennahe Absaugsysteme können nur schwere Partikel absaugen, und können in der Luft enthaltene Feinstäube nicht aus dem Bearbeitungsraum entfernen.
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Im Bereich von Tieflochbohrwerkzeugen ist es üblich, entstehendes Spanmaterial durch einen hohlen Querschnitt der Spindel des Tieflochbohrers mittels Unterdruck abzusaugen. Hierzu sind allerdings aufwändige Werkzeugmaschinen und Einspannsysteme mit integriertem Absaugsystem notwendig.
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Insbesondere im Bereich der mobilen Spanbearbeitung mit handgeführten Werkzeugen ist der Einsatz sogenannter Absaugglocken bekannt, bei der ein Bohrwerkzeug in eine Hülse eines glockenförmigen Absauggehäuses gesteckt wird. Das Absauggehäuse weist einen Anschlussflansch für einen Luftabsauger auf. Derartige Absaugglocken können lediglich an ebenen und großflächigen Werkstückoberflächen eingesetzt werden, wobei die Sicht auf die Bohrstelle verdeckt bleibt, so dass keine präzise Werkzeugführung möglich ist. In beengten Bearbeitungsflächen und bei unebenen Werkstückoberflächen ist ein Einsatz derartiger Absaugglocken kaum möglich, wobei behelfsmäßig flexible Dichtelemente wie Gummilippen oder Borsten zum Abdichten gegenüber der Werkstückoberfläche eingesetzt werden können.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Absaugvorrichtung einer Werkzeugmaschine und eine Werkzeugmaschine der eingangs genannten Art zu gestalten, mit denen möglichst einfach eine möglichst effiziente Absaugung des abgetragenen Materials erfolgen kann. Außerdem soll die Absaugvorrichtung insbesondere im Bereich des wenigstens einen Arbeitsabschnitts möglichst platzsparend sein. Die Absaugvorrichtung soll möglichst einfach bedienbar sein.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der wenigstens eine Absaugkanal wenigstens abschnittsweise exzentrisch bezüglich der Werkzeugachse in und/oder an dem Werkzeug angeordnet ist.
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Erfindungsgemäß ist der wenigstens eine Absaugkanal platzsparend wenigstens teilweise in und/oder an dem Werkzeug angeordnet. Ein separat zu handhabender Absaugkanal, wie dies insbesondere bei dem aus dem Stand der Technik bekannten Staubsauger der Fall ist, ist so nicht erforderlich. Der wenigstens eine Absaugkanal wird automatisch mit dem Werkzeug zur Entstehungsstelle des abgetragenen Materials geführt. Die Entstehungsstelle ist die Stelle des Werkstücks, an dem der wenigstens eine Arbeitsabschnitt des Werkzeugs das Material abträgt. Der wenigstens eine Arbeitsabschnitt kann hierzu wenigstens eine Schneide oder ein andersartiges zum Abtragen des Materials geeignetes Element aufweisen oder sein. Ein separates Mitführen des wenigstens einen Absaugkanals ist bei dem Werkzeug mit integriertem Absaugkanal nicht erforderlich.
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Mit dem wenigstens einen Absaugkanal kann das abgetragene Material von der Entstehungsstelle zu dem Sammelbereich entfernt von der Entstehungsstelle und dem wenigstens einen Arbeitsabschnitt befördert werden. In dem Sammelbereich kann das abgetragene Material gesammelt werden. Der Sammelbereich kann ein Zwischensammelbereich für das abgetragene Material sein. Aus dem Zwischensammelbereich kann das abgetragene Material mittels entsprechender Förderleitungen in einem entsprechenden Endsammelbereich befördert werden. Alternativ kann der Sammelbereich auch ein Endsammelbereich sein. Aus dem Endsammelbereich kann das abgetragene Material bei entsprechenden Wartungsarbeiten oder Reinigungsarbeiten entfernt werden.
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Bei dem Transportfluid kann es sich um gasförmiges Fluid, insbesondere Luft, bevorzugt Umgebungsluft und/oder Pressluft, und/oder flüssiges Fluid, insbesondere Öl und/oder Wasser, handeln. Das Transportfluid kann zusätzlich als Kühlmittel insbesondere für den wenigstens einen Arbeitsabschnitt und/oder das Werkstück zumindest mit wirken. Alternativ kann ein entsprechendes Kühlmittel als Transportfluid für das abgetragene Material zumindest mit wirken.
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Die Absaugvorrichtung kann vorteilhafterweise wenigstens eine Saugpumpe, insbesondere mit einem Motor, zum Absaugen des abgetragene Materials und des Transportfluids aufweisen oder mit einer derartigen verbunden sein. Die wenigstens eine Saugpumpe kann mit der Werkzeugmaschine verbunden oder in diese integriert sein. Alternativ kann die wenigstens eine Saugpumpe separat von der Werkzeugmaschine angeordnet sein.
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Die wenigstens eine Saugpumpe kann mittels wenigstens einer insbesondere flexiblen Absaugleitung, insbesondere einem Absaugschlauch und/oder einem Absaugrohr, direkt oder indirekt, trennbar oder untrennbar mit den wenigstens einen Absaugkanal verbunden sein. Die wenigstens eine Absaugleitung kann zumindest mit einem dem wenigstens einen Absaugkanal zugewandten Ende auf der Seite der Werkzeugmaschine befestigt sein.
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Die wenigstens eine insbesondere flexible Absaugleitung kann einfach automatisch nachgeführt werden. Es ist keine zusätzliche Justierung oder Handhabung der wenigstens einen Absaugleitung und/oder der Saugpumpe erforderlich. Die Saugpumpe kann stationär angeordnet sein.
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Aufgrund der wenigstens abschnittsweise exzentrischen Anordnung des wenigstens einen Absaugkanals kann die Rotation des Werkzeugs die Beförderung des abgetragenen Materials verbessern. Auf diese Weise kann das abgetragene Material besser und effizienter von der Entstehungsstelle weg befördert werden.
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Die wenigstens abschnittsweise exzentrische Anordnung erlaubt darüber hinaus, dass wenigstens ein weiterer Kanal, insbesondere ein Kühlmittelkanal, in dem Werkzeug angeordnet werden kann.
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Durch die Anordnung des wenigstens einen Absaugkanals in und/oder an dem Werkzeug kann vermieden werden, dass an den Werkzeug Störkonturen entstehen. Unter einer Störkontur kann eine Kontur verstanden werden, welche geeignet ist, eine Sicht eines Bedieners der Werkzeugmaschine auf den Arbeitsabschnitt des Werkzeugs und/oder das Werkstück und/oder eine Bewegungsfreiheit zumindest in Bezug auf den Arbeitsabschnitt zu behindern oder einzuschränken.
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Bei der Werkzeugmaschine kann es sich um eine mobile, insbesondere tragbare Werkzeugmaschine, insbesondere eine Handmaschine, oder eine insbesondere stationäre Fertigungsmaschine, insbesondere eine automatisierte Fertigungsmaschine, oder dergleichen handeln.
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Die Werkzeugmaschine kann eine Bohrmaschine, Drehmaschine, Fräsmaschine oder eine andersartige materialabtragende Werkzeugmaschine sein.
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Die Absaugvorrichtung kann wenigstens teilweise fest oder abnehmbar mit einem Gehäuseteil und/oder einem Antriebsteil der Werkzeugmaschine verbunden sein. Zum Werkzeugwechsel kann die Absaugvorrichtung wenigstens teilweise an der Werkzeugmaschine verbleiben oder wenigstens teilweise von dieser getrennt werden.
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Vorteilhafterweise kann das rotierende Werkzeug ein so genanntes Drehwerkzeug sein, das bei seiner Verwendung mit der Werkzeugmaschine um die Werkzeugachse rotierend bewegt werden kann. Das Werkzeug kann vorteilhafterweise ein Bohrer, ein Fräser, eine Reibahle, ein Senker oder ein andersartiges Material abtragendes Spanwerkzeug sein.
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Bei den Werkstücken, die mit der Werkzeugmaschine bearbeitet werden können, kann es sich um mobile oder immobile Werkstücke handeln. Die Werkstücke können Rohmaterial, Halbzeug oder fertige oder halbfertige Bauteile sein oder aufweisen. Bei den Werkstücken kann es sich auch um Teile von Bauwerken, insbesondere Wände oder Decken, handeln. Mit der Werkzeugmaschine können auch natürliche Werkstücke, insbesondere Steine, Felsen, Holz oder dergleichen, bearbeitet werden.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kann der wenigstens eine Absaugkanal wenigstens abschnittsweise schräg zu einer Rotationsrichtung des rotierenden Werkzeugs verlaufen. Durch den schrägen Verlauf kann die Beförderung des abgetragenen Materials in dem wenigstens einen Absaugkanal beeinflusst werden. Die schräg verlaufenden Abschnitte des wenigstens einen Absaugkanals können so orientiert sein, dass das abgetragene Material aufgrund seiner trägen Masse bei der Rotation des Werkzeugs besser in dem wenigstens einen Absaugkanal befördert werden kann.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann der wenigstens eine Absaugkanal wenigstens abschnittsweise einen schraubenartigen oder wendelartigen Verlauf haben. Auf diese Weise kann das abgetragene Material gleichmäßig in dem wenigstens einen Absaugkanal befördert werden.
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Vorteilhafterweise kann der schraubenartige Verlauf des wenigstens einen Absaugkanals dem Verlauf eines Schraubgewindes entsprechen, welches sich in Rotationsrichtung des Werkzeugs in das wenigstens eine Werkstück hineinschrauben würde. Auf diese Weise kann das abgetragene Material insbesondere wegen seiner trägen Masse bei der Rotation des Werkzeuges besser von dem wenigstens einen Arbeitsabschnitt weg befördert werden.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann der wenigstens eine Absaugkanal in/an einer radial äußeren Umfangsseite des Werkzeugs gebildet und bezüglich der Werkzeugachse radial außen von wenigstens einem Hülsenabschnitt begrenzt sein. Durch die Anordnung des wenigstens einen Absaugkanals radial außen können entsprechende Kräfte bei der Rotation des Werkzeugs in Bezug auf die Beförderung des abgetragenen Materials besser wirken.
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Vorteilhafterweise kann der wenigstens eine Hülsenabschnitt insbesondere mit dem Werkzeug mitrotieren. Auf diese Weise können störende Turbulenzen in etwaigen Bereichen zwischen dem wenigstens einen Hülsenabschnitt und dem wenigstens einen Absaugkanal verringert werden.
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Vorteilhafterweise kann der wenigstens eine Absaugkanal wenigstens abschnittsweise von wenigstens einer Nut in der radial äußeren Umfangsseite des Werkzeugs wenigstens mitgebildet sein. Bei der wenigstens einen Nut kann es sich um eine Spannut des Werkzeugs handeln. In der Spannut können Späne, welche von dem Werkstück abgetragen werden, befördert werden. Die wenigstens eine Nut kann bei einem Standardwerkzeug ohnehin vorhanden sein. Sie kann durch den entsprechenden wenigstens einen Hülsenabschnitt nach außen begrenzt werden. Auf diese Weise kann das Standardwerkzeug einfach mithilfe des wenigstens einen Hülsenabschnitts zu einem erfindungsgemäßen Werkzeug umgerüstet werden.
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Durch die Absaugung über die wenigstens eine Nut kann die Erfassungsrate für abgetragenes Material und somit die Effizienz der Absaugung erhöht werden. Außerdem kann auf diese Weise der Energieaufwand bei dem Betrieb der Absaugvorrichtung und/oder der Werkzeugmaschine verringert werden.
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Der wenigstens eine Hülsenabschnitt kann vorteilhafterweise die wenigstens eine Nut des Werkzeugs bis zu einem Nutauslauf abdecken. Auf diese Weise kann der wenigstens eine Absaugkanal von dem wenigstens einen Arbeitsabschnitt bis zu dem Nutauslauf umfangsmäßig geschlossen sein. Stromabwärts des Nutauslaufs kann das abgetragene Material gesammelt und/oder abgesaugt werden. Der wenigstens eine Hülsenabschnitt kann die Absaugung bis zur Werkzeugspitze, also dem wenigstens einen Arbeitsabschnitt, verlängern.
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Der Nutauslauf kann sich vorteilhafterweise bezüglich der Werkzeugachse axial neben einem Werkzeugschaft befinden. Der Bereich, in dem sich die wenigstens eine Nut und der Nutauslauf befinden, kann als Förderabschnitt des wenigstens einen Werkzeugs bezeichnet werden. Mit dem Werkzeugschaft kann das Werkzeug in einem entsprechenden Werkzeughalter oder Werkzeugfutter befestigt werden.
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Der wenigstens eine Hülsenabschnitt kann vorteilhafterweise in/an dem Werkzeug befestigt, insbesondere integriert, sein. Auf diese Weise kann der wenigstens eine Hülsenabschnitt gemeinsam mit dem Werkzeug ausgetauscht werden. Außerdem kann so der wenigstens eine Hülsenabschnitt gemeinsam mit dem Werkzeug rotierend angetrieben werden.
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Vorteilhafterweise kann der Hülsenabschnitt drehfest mit dem Werkzeug verbunden und entlang der Werkzeugachse längsverschieblich gegenüber dem Werkzeug sein. Somit dreht sich der Hülsenabschnitt mit dem Werkzeug und kann beim Eintauchen des Werkzeugs in eine Werkstückoberfläche teleskopisch zurückweichen, um eine hohe Einstichtiefe des Werkzeugs in die Werkstückoberfläche zu erreichen.
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Insbesondere im Fall, wenn der Durchmesser des Arbeitsabschnitts des Werkzeugs gleich oder kleiner als der Durchmesser des Hülsenabschnitts ist, kann, um einen Abrieb oder Beschädigung einer einer Bearbeitungsstelle benachbarten Werkstückoberfläche zu vermeiden, am axialen Ende des Arbeitsabschnitts benachbartes Hülsenabschnittsende ein axial frei drehbarer Kontaktring oder aufgeweiteter Hülsenendabschnitt am Hülsenabschnittsende umfassen. Der frei drehbare Kontaktring bzw. der frei drehbare und aufgeweitete Hülsenendabschnitt kann auf der Werkstückoberfläche ruhend aufsetzen, während sich der Hülsenabschnitt mit dem Werkzeug dreht. Alternativ kann der Hülsenabschnitt drehfrei mit dem Werkzeug verbunden sein, um zumindest beim Berühren der Werkstückoberfläche ruhend aufzusetzen. Der Hülsenendabschnitt kann halbkugelschalenförmig oder als Halbellipsoid aufgeweitet ausgeformt sein, um ein zuverlässiges Auffangen aller Späne und Partikel zu ermöglichen, wobei ein derartiger aufgeweiteter Hülsenendabschnitt drehfrei mit dem Hülsenabschnitt verbunden sein kann, um die Werkstückoberfläche beim Aufsetzen
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Der wenigstens eine Hülsenabschnitt kann vorteilhafterweise als separates Teil mittels einer materialschlüssigen und/oder formschlüssigen und/oder kraftschlüssigen Verbindung, insbesondere einer Schrumpfverbindung, einer Klebeverbindung, einer Schweißverbindung, eine Lötverbindungen, einer Klemmverbindung, einer Rastverbindung, einer Steckverbindung und/oder mittels wenigstens einem Verbindungselement, insbesondere einem Spannelement, bevorzugt einem Spannring mit einer Spannschraube, oder einer Kombination unterschiedlicher Verbindungen an dem Werkzeug befestigt sein. Das wenigstens eine Verbindungselement kann zusätzlich als Dichtungselement, insbesondere über eine Labyrinthdichtung, wirken.
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Vorteilhafterweise kann ein Stirnrand des wenigstens eine Hülsenabschnitts im Bereich des wenigstens einen Arbeitsabschnitts gerade sein. Alternativ kann ein Endabschnitt des wenigstens einen Hülsenabschnitts des wenigstens einen Arbeitsabschnitts mit entsprechenden Konturen, insbesondere Flügeln, ausgestattet sein. Die Konturen können vorteilhafterweise mit der Eingangsseite des wenigstens einen Absaugkanals zusammenwirken. Auf diese Weise kann das abgetragene Material besser erfasst und abgesaugt werden. Vorteilhafterweise können die Flügel zu der etwaigen wenigstens einen Nut hin gebogen sein.
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Der wenigstens eine Arbeitsabschnitt kann vorteilhafterweise wenigstens eine Schneide aufweisen und der wenigstens eine Hülsenabschnitt kann in Form und/oder Verlauf an die wenigstens einen Schneide angepasst sein.
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Vorteilhafterweise kann das Werkzeug monolithisch sein mit wenigstens einem im Werkzeugkörper integrierten Absaugkanal. Auf diese Weise kann auf separate Bauteile, insbesondere wenigstens einen Hülsenabschnitt, verzichtet werden.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann ein größter radial äußerer Durchmesser des Werkzeugs im Bereich des wenigstens einen Arbeitsabschnitts wenigstens so groß sein wie ein größter radial äußerer Durchmesser in einem Bereich, insbesondere einem Förderabschnitt, axial bezüglich der Werkzeugachse hinter dem wenigstens einen Arbeitsabschnitt. Auf diese Weise kann das Werkzeug in dem wenigstens einen Arbeitsabschnitt einen vergrößerten Durchmesser haben. So kann sich das Werkzeug und/oder gegebenenfalls der wenigstens eine Hülsenabschnitt im Bereich außerhalb des wenigstens einen Arbeitsabschnitts, insbesondere im Förderabschnitt, möglichst frei in einer Bearbeitungsstelle, insbesondere einer Bohrung, des Werkstücks, welche durch das Werkzeug bearbeitet wird, bewegen. Die Bearbeitungsstelle kann durch den größeren Querschnitt des wenigstens einen Arbeitsabschnitts realisiert werden. Somit kann der Hülsenabschnitt drehfest und axial längsfest mit dem Werkzeug verbunden und beispielsweise monolithisch ausgebildet sein. Der Hülsenabschnitt kann mit dem Werkzeug in einen herausgearbeiteten Vertiefungsbereich einer Werkstückoberfläche eintauchen. Somit weist das Hülsenabschnitt einen geringeren Durchmesser als ein Bohrkopf auf und kann in ein entstehendes Bohrloch eintauchen.
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Vorteilhafterweise kann das Werkzeug im Bereich außerhalb des wenigstens einen Arbeitsabschnitts, insbesondere im Förderabschnitt, einen abgesetzten Durchmesser, insbesondere neben einer Stufe, aufweisen.
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Der abgesetzte Durchmesser zuzüglich einer Wandstärke des etwaigen wenigstens einen Hülsenabschnitts kann vorteilhafterweise höchstens so groß sein wie der größte Außendurchmesser des wenigstens einen Arbeitsabschnitts.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann der wenigstens eine Absaugkanal bezüglich des Fluidstroms stromabwärts in wenigstens eine Absaugkammer als Sammelkammer münden. In der wenigstens einen Absaugkammer, die als Sammelkammer dient, kann das abgesaugte Material gesammelt oder zumindest zwischengesammelt werden. Die wenigstens eine Absaugkammer kann den Sammelbereich abseits des wenigstens einen Arbeitsabschnitts wenigstens mit bilden.
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Von der wenigstens einen Absaugkammer kann gegebenenfalls die wenigstens eine insbesondere flexible Absaugleitung weg, insbesondere zu der etwaigen Saugpumpe, führen.
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Durch die wenigstens eine Absaugleitung kann das Transportfluid aus der Absaugkammer / Sammelkammer abgesaugt werden. Je nach Ausgestaltung der Absaugvorrichtung kann mit den Transportfluid auch das abgetragene Material aus der Absaugkammer abgesaugt werden. Die wenigstens eine Absaugkammer kann in Ihrer Funktion als Sammelkammer als Verbindungsstück oder Verteilerstück zwischen dem wenigstens einen Absaugkanal und der wenigstens einen Absaugleitung dienen. Die Absaugleitung kann bevorzugt radial von der bevorzugt zylindrischen Absaugkammer abzweigen und kann durch einen Schnellwechselverschluss, z.B. Bajonettverschluss an einen radial ausgerichteten Anschlussflansch einer Absaugkammerwandung angeschlossen werden.
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Vorteilhafterweise kann die wenigstens eine Absaugkammer in einem Absauggehäuse realisiert sein. Das wenigstens eine Absauggehäuse kann wenigstens einen entsprechenden Anschluss für den wenigstens einen Absaugkanal und gegebenenfalls wenigstens einen entsprechenden Anschluss für die wenigstens eine Absaugleitung aufweisen. Der Anschluss kann ein werkzeugfrei lösbarer Anschluss für eine bevorzugt flexible Absaugleitung sein, insbesondere Schnapp-Rast Anschluss, Bajonettanschluss, Gewindeanschluss oder dergleichen.
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Vorteilhafterweise kann das wenigstens eine Absauggehäuse fest oder lösbar mit der Werkzeugmaschine, insbesondere einem Gehäuseteil und/oder einem Antriebsteil der Werkzeugmaschine, verbunden sein. Hierzu kann insbesondere eine Haltehülse oder Haltearme verwendet werden.
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Das wenigstens eine Absauggehäuse kann vorteilhafterweise ringförmig oder als Hohlzylinder realisiert sein. Das wenigstens eine ringförmige Absauggehäuse kann vorteilhafterweise koaxial zur Werkzeugachse angeordnet sein. Das wenigstens eine Absauggehäuse kann vorteilhafterweise das Werkzeug wenigstens abschnittsweise umschließen. Das wenigstens eine Absauggehäuse kann vorteilhafterweise eine Halteeinrichtung, insbesondere ein Werkzeugfutter, für das rotierende Werkzeug umschließen. Die Halteeinrichtung kann mit dem wenigstens einen Antriebsteil der Werkzeugmaschine drehbar verbunden sein.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann das Werkzeug und/oder der wenigstens eine Absaugkanal und/oder gegebenenfalls der wenigstens eine Hülsenabschnitt relativ zu dem wenigstens einen Sammelbereich um die wenigstens eine Werkzeugachse drehbar angeordnet sein. Auf diese Weise kann sich das Werkzeug und/oder der wenigstens eine Absaugkanal und/oder gegebenenfalls der wenigstens eine Hülsenabschnitt unabhängig von dem wenigstens einen Sammelbereich, insbesondere der wenigstens einen Absaugkammer, gegebenenfalls dem wenigstens einen Absauggehäuse, drehen.
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Der wenigstens eine Sammelbereich kann drehfest mit der Werkzeugmaschine verbunden sein. Er muss sich so nicht mit dem Werkzeug drehen. So kann die etwaige wenigstens eine Absaugleitung einfach mit dem wenigstens einen Sammelbereich verbunden sein. Die wenigstens eine Absaugleitung muss beim Rotieren des Werkzeugs nicht mitgedreht oder mitgeführt werden. So kann der Montageaufwand und der Bauteileaufwand verringert werden. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann das Werkzeug und gegebenenfalls der wenigstens eine Hülsenabschnitt auf einer dem wenigstens einen Arbeitsabschnitt abgewandten Seite zu einer oder durch eine Werkzeugöffnung eines Absauggehäuses in den Sammelbereich führen. Auf diese Weise kann sich der wenigstens eine Absaugkanal in den Sammelbereich öffnen. Eine Fluidverbindung zwischen dem wenigstens einen Absaugkanal und dem Sammelbereich kann so einfach realisiert werden. Die Werkzeugöffnung kann eine Rotation des Werkzeugs, des wenigstens einen Absaugkanals und gegebenenfalls des wenigstens einen Hülsenabschnitts relativ zu dem Sammelbereich einfach ermöglichen.
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Vorteilhafterweise kann der Hülsenabschnitt gegenüber dem Sammelbereich durch eine Dichteinrichtung abgedichtet sein, wobei das Werkzeug und/oder der Hülsenabschnitt 36 axialverschieblich gegenüber dem Sammelbereich ausgebildet sein können. Vorteilhafterweise kann die wenigstens eine Werkzeugöffnung mittels wenigstens einer Dichteinrichtung, insbesondere wenigstens einem Wellendichtring und/oder eine Labyrinthdichtung, abgedichtet sein. Auf diese Weise kann vermieden werden, dass abgetragenes Material aus dem Sammelbereich in die Umgebung gelangen kann. Außerdem kann so ein Unterdruck zum Absaugen in dem wenigstens einen Absaugkanal und dem Sammelbereich verbessert werden. Durch die axiale Längsverschieblichkeit des Werkzeugs und/oder der Hülse gegenüber dem Sammelbereich können diese in den vorzugsweise zylinderförmigen Sammelbereich hinein und herausgeschoben werden, um verschiedene Bohrtiefen erreichen zu können. Alternativ kann ein Spalt zwischen Hülsenabschnitt und Sammelbereich verbleiben, so dass keine Abdichtung zwischen Hülsenabschnitt und Sammelbereich besteht. Durch den Spalt können umherfliegende Späne aus der Umgebungsluft am Übergangsbereich zwischen Hülsenabschnitt und Sammelbereich abgesaugt werden.
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Alternativ kann zwischen der wenigstens einen Werkzeugöffnung und dem Werkzeug und gegebenenfalls dem wenigstens einen Hülsenabschnitt ein Spalt, insbesondere ein Ringspalt, realisiert sein. Dieser kann zur zusätzlichen Absaugung um das Werkzeug verwendet werden. So kann auch ein Durchsatz an Transportfluid durch den wenigstens einen Absaugkanal erhöht werden. Insgesamt kann so die Effizienz der Absaugung des abgetragenen Materials verbessert werden. Der Spalt kann vorteilhafterweise zu dem wenigstens einen Absaugkanal gehören oder mit diesem verbunden sein.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann das Werkzeug wenigstens einen Kühlmittelkanal für Kühlmittel aufweisen, der zu dem wenigstens einen Arbeitsabschnitt führen kann. Mittels dem wenigstens einen Kühlmittelkanal kann das Kühlmittel zu dem wenigstens einem Arbeitsabschnitt geführt werden. Der wenigstens eine Kühlmittelkanal kann bezüglich der Werkzeugachse radial innenliegend zu dem wenigstens einen Absaugkanal angeordnet sein. Eine zentrale Durchführung einer Spindel des Werkzeugs kann als Kühlmittelkanal genutzt werden. Der wenigstens eine Absaugkanal kann zu dem wenigstens einen Kühlmittelkanal exzentrisch angeordnet sein.
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Der wenigstens eine Kühlmittelkanal kann sich vorteilhafterweise im Bereich des wenigstens einen Arbeitsabschnitts öffnen. Auf diese Weise kann Kühlmittel zu dem wenigstens einen Arbeitsabschnitt und/oder dem Werkstück befördert werden. Mit dem Kühlmittel kann der wenigstens eine Arbeitsabschnitt und/oder das Werkstück bei der Bearbeitung gekühlt werden. Außerdem kann das Kühlmittel zusätzlich als Transportfluid zur Bindung und/oder Förderung des abgetragenen Materials verwendet werden. Das Kühlmittel kann mit dem abgetragenen Material durch den wenigstens einen Absaugkanal abgesaugt werden.
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Bei dem Kühlmittel kann es sich um ein gasförmiges Fluid, insbesondere Luft, bevorzugt Umgebungsluft oder Pressluft, und/oder ein flüssiges Fluid, insbesondere Öl oder Wasser, handeln.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß ferner durch die Werkzeugmaschine dadurch gelöst, dass der wenigstens eine Absaugkanal wenigstens abschnittsweise exzentrisch bezüglich der Werkzeugachse in und/oder an dem wenigstens einen Werkzeug angeordnet ist.
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Die oben im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Absaugvorrichtung und deren vorteilhaften Ausführungsformen aufgezeigten Vorteile und Merkmale gelten für die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine und deren vorteilhaften Ausführungsformen entsprechend und umgekehrt.
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Die einzelnen Merkmale können selbstverständlich untereinander kombiniert werden, wobei sich weitere vorteilhafte Wirkungen einstellen können, die über die Summe der Einzelwirkungen hinausgehen.
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ZEICHNUNGEN
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der vorliegenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Es zeigen:
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1 eine Bohrmaschine mit einer Absaugvorrichtung zum Absaugen von an einem Werkstück abgetragenem Material gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
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2 eine seitliche Detailansicht eines Bohrers mit einer Absaughülse der Absaugvorrichtung aus der 1 im Bereich einer Bohrspitze;
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3 eine Schrägansicht des Bohrers mit Absaughülse aus der 2;
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4 eine Vorderansicht des Bohrers mit Absaughülse aus den 2 und 3;
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5 eine Handbohrmaschine mit einer Absaugvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
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6 eine Detailansicht eines Absauggehäuses der Absaugvorrichtung aus der 5;
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7 eine Seitenansicht eines Bohrers mit einer im Längsschnitt dargestellten Absaughülse gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
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In den Figuren sind gleiche oder gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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In der 1 ist eine Bohrmaschine 10 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel gezeigt. Die Bohrmaschine 10 dient zum Bohren von Löchern in Werkstücke. In der 1 ist beispielhaft ein Werkstück 12 angedeutet. Die Bohrmaschine 10 ist als Industriebohrmaschine ausgeführt.
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Die Bohrmaschine 10 umfasst eine Absaugvorrichtung 13 zum Absaugen von beim Bohren von dem Werkstück 12 abgetragenem Material, beispielsweise Spänen, Partikeln oder Staub. Ferner umfasst die Bohrmaschine 10 ein Bohrmaschinengehäuse 14, in dem ein hier nicht weiter interessierender Antriebsmotor angeordnet ist.
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An dem Bohrmaschinengehäuse 14 ist ein Bohrfutter 16 angeordnet, welches mittels dem Antriebsmotor um eine Werkzeugachse 18 rotierend antreibbar ist. In dem Bohrfutter 16 ist ein Bohrerschaft 20 eines Bohrers 22 gehalten. Der Bohrer 22 ist austauschbar und drehfest in dem Bohrfutter 16 angeordnet. Der Bohrer 22 ist koaxial zur Werkzeugachse 18 und um diese rotierend mittels dem Antriebsmotor über das Bohrfutter 16 angetrieben.
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Wenn im Folgenden von „axial“, „koaxial“, „radial“, „umfangsmäßig“, „exzentrisch“ oder dergleichen die Rede ist, so bezieht sich dies, sofern nicht anders erläutert, auf die Werkzeugachse 18.
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An seiner dem Bohrfutter 16 abgewandten Bohrspitze weist der Bohrer 22 einen Arbeitsabschnitt 24 auf, der in den 2, 3 und 4 im Detail gezeigt ist. Der Arbeitsabschnitt 24 dient der Bearbeitung des Werkstücks 12, also dem Bohren eines Loches. Der Arbeitsabschnitt 24 umfasst eine koaxiale Zentrierspitze 26 und zwei etwa radial verlaufende Schneiden 28. In der radial äußeren Umfangsseite des Bohrers 22 sind zwei Spannuten 22 exzentrisch angeordnet. Die Spannuten 22 führen von dem Arbeitsabschnitt 24 jeweils etwa schraubenartig oder wendelartig bis zum Bohrerschaft 20. Zum Arbeitsabschnitt 24 hin öffnen sich die Spannuten 22.
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Im Bereich der Schneiden 28 hat der Arbeitsabschnitt 24 des Bohrers 22 einen Außendurchmesser 32, welcher größer ist als der Außendurchmesser 34 in einem Förderabschnitt 35 des Bohrers 22. Der Förderabschnitt 35 befindet sich axial zwischen dem Arbeitsabschnitt 24 und dem Bohrerschaft 20.
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Auf dem Bohrer 22 ist drehfest eine koaxiale Absaughülse 36 angeordnet. Der Außendurchmesser 38 der Absaughülse 36 ist etwas kleiner als der größte Außendurchmesser 32 des Arbeitsabschnitts 24. Ein Innendurchmesser der Absaughülse 36 ist fast gleich einem Außendurchmesser 34 des Bohrers 22 in dem Förderabschnitt 35, wobei die Absaughülse 36 mit dem Bohrer 22 beispielsweise mittels Schrumpfverbindung, Klebeverbindung oder mittels eines Spannelementes drehfest verbunden werden kann. Zwischen der radial äußeren Umfangsseite des Bohrers 22 und der radial inneren Umfangsseite der Absaughülse 36 kann beispielsweise bei Verbindung mittels Spannelement oder Klebeverbindung ein geringfügiger Ringspalt verbleiben.
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Die Absaughülse 36 erstreckt sich in eine Absaugkammer 42 im Inneren eines Absauggehäuses 44. Das Absauggehäuse 44 hat die Form eines koaxialen Hohlzylinders. Die Absaugkammer 42 umgibt den Förderabschnitt 35 und das dortige Ende der Absaughülse 36. Das Absauggehäuse 44 ist mittels einer koaxialen Haltehülse 46 fest mit dem Bohrmaschinengehäuse 14 verbunden. Der Bohrer 22 führt durch koaxiale Bohreröffnungen 48 in Stirnwänden des Absauggehäuses 44. Auf der dem Arbeitsabschnitt 24 zugewandten Stirnseite führt die Absaughülse 36 durch die dortige hülsenzugewandte Bohreröffnung 48. Die hülsenzugewandte Bohreröffnung 48 ist mittels einem gehäuseseitigen Wellendichtring 50 gegen die radial äußere Umfangsseite der Absaughülse 36 abgedichtet.
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Umfangseitig führt ein flexibler Absaugschlauch 52 aus der Absaugkammer 42 des Absauggehäuses 44 heraus zu einem Sauger 54. Der Sauger 54 beinhaltet eine hier nicht weiter interessierende Saugpumpe, entsprechende Filter und Sammelbehälter für das abgesaugte Material. Der Absaugschlauch 52 ist ausreichend flexibel und lang, so dass der Sauger 54 getrennt von der restlichen Bohrmaschine 10 platziert sein kann.
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Ferner verlaufen im Inneren des Bohrers 22 zwei Kühlmittelkanäle 56, welche in den 3 und 4 gezeigt sind. Die Kühlmittelkanäle 56 münden in den Arbeitsabschnitt 24 und sind zum Werkstück 12 hin offen. Mit ihren dem Arbeitsabschnitt 24 abgewandten, in den Figuren nicht gezeigten Enden sind die Kühlmittelkanäle 56 mit einem Kühlmittelzulauf verbunden. Über den Kühlmittelzulauf kann den Kühlmittelkanälen 56 Pressluft zugeführt werden. Mit der Pressluft können der Bohrer 22, im Besonderen der Arbeitsabschnitt 24, und das Werkstück 12 während der Bearbeitung gekühlt werden.
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Zum Bohren eines Loches in das Werkstück 12 wird der Sauger 54 gestartet. Mit dem Sauger 54 wird Umgebungsluft von dem Arbeitsabschnitt 24 durch den Ringspalt und die Spannuten 30, die Absaugkammer 42 und den Absaugschlauch 52 weg gesaugt. Der Ringspalt und die Spannuten 30 bilden dabei einen zusammenhängenden Absaugkanal 58 der Absaugvorrichtung 13.
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Bei einer alternativen, nicht gezeigten Ausführungsform kann die radial innere Umfangsseite der Absaughülse 36 an der radial äußeren Umfangsseite des Förderabschnitt 35 des Bohrers 22 fest anliegen, so dass kein Ringspalt vorgesehen ist. Entsprechende Absaugkanäle 58 werden dort ausschließlich durch die Spannuten 30 gebildet.
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Der Antriebsmotor der Bohrmaschine 10 wird gestartet. Der Sauger 54 kann auch nach oder gleichzeitig mit dem Antriebsmotor gestartet werden. Ferner wird die Pressluftzufuhr zu den Kühlmittelkanälen 56 gestartet. Auch die Pressluftzufuhr kann zu einem anderen Zeitpunkt gestartet werden. Mit dem Antriebsmotor werden das Bohrfutter 16, der Bohrerschaft 20 und der Bohrer 22 rotierend angetrieben. Mit dem Bohrer 22 dreht sich die Ansaughülse 36 in Bohrdrehrichtung, in der 1 angedeutet durch einen Pfeil 60, um die Werkzeugachse 18. Der Bohrer 22 und die Absaughülse 36 drehen sich innerhalb des Absauggehäuses 44.
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Die Bohrmaschine 10 wird zu dem Werkstück 12 geführt. Die Schneiden 28 des Arbeitsabschnitts 24 tragen beim Bohren Material, beispielsweise Späne, Partikel und Staub, von dem Werkstück 12 ab. Das abgetragene Material wird mit dem abgesaugten Luftstrom in die Mündungen des Absaugkanals 58 gesaugt. Der Luftstrom dient als Transportfluid zur Beförderung des abgetragenen Materials. Der Luftstrom ist in der 1 angedeutet durch Pfeile 62. Die Rotation des Bohrerschaftes 20 in Kombination mit dem schraubenartigen Verlauf der Spannuten 30 unterstützt den Transport des abgetragenem Materials innerhalb der Spannuten 30. Die Pressluft aus den Kühlmittelkanälen 56 kühlt den Arbeitsabschnitt 24 und das Werkstück 12 und unterstützt den Absaugvorgang.
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Das abgetragene Material wird in dem Absaugkanal 58 zur Absaugkammer 42 befördert und von dort, angedeutet durch einen Pfeil 64, durch den Absaugschlauch 52 in den Sauger 54 gesaugt und dort gesammelt.
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In den 5 und 6 ist eine Bohrmaschine 10 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel gezeigt. Die 5 stellt eine Seitendarstellung des zweiten Ausführungsbeispiels mit Bohrer 10 und 6 eine Detaildarstellung als Blick durch einen Absaugstutzen des Absauggehäuses 44, an dem ein Absaugschlauch 52 anschließbar ist, in das Innere der Absaugkammer 42. Diejenigen Elemente, die zu denen des ersten Ausführungsbeispiels aus den 1 bis 4 ähnlich sind, sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel ist die Bohrmaschine 10 hier als Handbohrmaschine ausgestaltet.
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Beim zweiten Ausführungsbeispiel ist die Absaughülse 36 mittels Schrumpfverbindung fest mit dem Bohrer 22 verbunden. Mittels eines Wellendichtrings 50 ist die Absaughülse 36 gegenüber dem Absauggehäuse 44 abgedichtet.
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In der 7 ist ein Bohrer 22 mit einer Absaughülse 36 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel gezeigt. Die Absaughülse 36 ist mittels eines Befestigungsrings 66 mit Spannschraube mit dem Bohrer 22 verbunden. Somit kann die Absaughülse 36 einen geringfügigen Spalt gegenüber der Oberfläche des Bohrers 22 aufweisen, durch den ebenfalls Späne abgesaugt werden können. Der Befestigungsring 66 wirkt zusätzlich als Dichtung zum Abdichten der Absaughülse 36 zu der dem Bohrer 22 zugewandten Bohreröffnung 48 des Absauggehäuses 44.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Bohrmaschine
- 12
- Werkstück
- 13
- Absaugvorrichtung
- 14
- Bohrmaschinengehäuse
- 16
- Bohrfutter
- 18
- Werkzeugachse
- 20
- Bohrerschaft
- 22
- Bohrer
- 24
- Arbeitsabschnitt
- 26
- Zentrierspitze
- 28
- Schneiden
- 30
- Spannuten
- 32
- Außendurchmesser Arbeitsabschnitt 24
- 34
- Außendurchmesser Förderabschnitt 35
- 35
- Förderabschnitt
- 36
- Absaughülse
- 38
- Außendurchmesser Absaughülse 36
- 42
- Sammelbereich / Absaugkammer
- 44
- Absauggehäuse
- 46
- Haltehülse
- 48
- Bohreröffnungen
- 50
- Wellendichtring
- 52
- Absaugschlauch
- 54
- Sauger
- 56
- Kühlmittelkanäle
- 58
- Absaugkanal
- 60
- Bohrdrehrichtung
- 62
- Luftstrom
- 64
- Förderrichtung
- 66
- Befestigungsring
