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Der Erfindung befasst sich mit einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Bildung einer Oberflächenstruktur an den Wandungen von Bohrungen, die nach dem Einbringen der Bohrung zum Schutz gegen Korrosion mit einem Überzug versehen werden.
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Im Stand der Technik ist es bekannt, Bohrungen in Werkstücken nach dem Einbringen der Bohrungen die Wandungen der Bohrungen gegen Korrosion zu schützen. Üblich ist es, die Wandungen der Bohrungen mit einem Lack zu überziehen. Damit dieser Lack gut auf den zu lackierenden Oberflächen hält und einen dauerhaften Schutz gegen Korrosion bietet, ist es erforderlich, die Oberflächen vorzubehandeln. Dies kann in vielfältiger Weise realisiert sein.
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So ist es bekannt, die Oberfläche der Wandung der Bohrung vor der anschließenden Versiegelung mit einem Oberflächenüberzug in einem zusätzlichen Schritt aufzurauen. In diesem Zusammenhang ist bekannt, die Wandung der Bohrung mit einer rotierenden Stahlbrüste zu bearbeiten oder sandzustrahlen. Abgesehen von dem zusätzlichen Arbeitsschritt, welche die Wandung für die anschließende Versieglung vorbereitet, ist die Bearbeitung mittels Sandstrahlen von der Verfahrensführung sehr aufwendig und scheitert meist dann, wenn die Bohrungen einen kleinen Durchmesser haben oder Sacklochbohrungen bearbeitet werden müssen. Bei der Bearbeitung der Wandungen mit einer rotierenden Bürste, können zwar auch Bohrungen mit kleinen Durchmessern und auch Sacklochbohrungen bearbeitet werden. Allerdings führt eine derartige Bearbeitung oft nicht zu einer für die Wirkung der Oberflächenüberzugs erforderlichen Gleichmäßigkeit der Oberflächenbearbeitung.
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Neben diesen Verfahren ist es auch bekannt, in einem zusätzlichen Schritt, welcher entweder unmittelbar nach dem Bohren oder nach einer im letzten Absatz ausgeführten Oberflächenbearbeitung ausgeführt wird, einen Haftvermittler auf die Wandung aufzutragen. Dieser Haftvermittler soll sicherstellen, dass der anschließend aufgebrachte, schützende Oberflächenüberzug seine innige und dauerhafte Schutzwirkung entfaltet. Als nachteilig wird in diesem Zusammenhang erachtet, dass durch das Aufbringen des Haftvermittlers und dessen Abbindezeit ein kontinuierlichen Verfahrensablauf unterbrochen und entsprechende Lagerkapazität bereitgestellt werden muss.
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Aufgabe der Erfindung
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Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren anzugeben, welches die Nachteile im Stand der Technik überwindet.
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Darstellung der Erfindung
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Vorrichtungsmäßig wird diese Aufgabe mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst, Ein Verfahren zur Herstellung einer, eine Oberflächenstruktur habenden Bohrung wird in Anspruch 5 angegeben. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung finden sich in den Ansprüchen 2, 3, 4, 6 und 7.
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Grundlegender Gedanke der Erfindung ist es, zeitgleich mit dem Einbringen einer Bohrung in ein Werkstück, der Wandung der Bohrung eine definierte Oberflächenstruktur zu geben, die die einzige Haftgrundlage für einen aufzubringenden Schutzlack bildet. Hierzu wird angegeben, dass der Bohrer einen Radius r1 aufweist, der im wesentlichen dem Radius rb der einzubringenden Bohrung entspricht, dass der Bohrer in axialem Abstand A zu den Enden des Schafts mindestens einen radialen Ansatz aufweist, dessen Radius r2 größer als der Radius r1 ist und dass der Ansatz 7 eine sich in Richtung der Drehachse DA und der Umfangsrichtung des Bohrers erstreckende Bearbeitungsfläche aufweist. Dieser Ansatz bzw. Ansätze bewirken, dass mit zunehmender Bohrtiefe des Bohrers in ein Werkstück, der oder die Ansätze dank ihres größeren Radius r2 mit ihren Bearbeitungsflächen mit der Wandung des vom Bohrer im Werkstück erzeugten Bohrlochs in reibenden Kontakt kommen und somit mit Einbringen der Bohrung zeitgleich eine definierte Strukturierung der Wandung bereitstellen, die als alleinige Haftgrundlage für einen später aufzubringenden Schutzlack dient.
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Vorteilhaft ist es, wenn dabei die Bearbeitungsfläche des oder der Ansätze strukturiert ausgebildet ist. Unter strukturierten Bearbeitungsflächen werden solche verstanden, die eine Grundfläche und aus dieser Grundfläche in Richtung der zu bearbeitenden Wand heraustretenden Vorsprüngen gebildet ist. Geeignete Vorsprünge können kleine Kegel oder Spitzen sein. In diesem Zusammenhang haben sich auch schraubenförmige Vorsprünge als vorteilhafte Ausbildungen erwiesen. Im Hinblick auf einen geringen Verschleiß haben sich gerändelt ausgebildete Bearbeitungsflächen als sehr vorteilhaft erwiesen.
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Auch wenn ein reibender Kontakt zwischen der Wandung und dem oder den Ansätzen schon eine gute Strukturierung der Wandungsfläche erzeugt, ist es im Hinblicke auf eine definierte Oberflächenstrukturierung an der Wandungsfläche der Bohrung vorteilhaft, wenn die Bearbeitungsfläche des entsprechenden Ansatzes von der Umfangsfläche einer Scheibe gebildet ist, die drehbar auf einer parallel zur Drehachse DA des Bohrers angeordneten Achse gelagert ist. Außerdem wird durch das Abrollen der Scheibe an der Wandung der Bohrung der Verschleiß der Bearbeitungsfläche gegenüber einem nicht drehenden, also fest dem Bohrer verbundenen Ansatz deutlich reduziert. Ferner kann bei der Verwendung von (mit-) drehenden Scheiben der Krafteinsatz zum Antrieb des Bohrers etwas reduziert werden.
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Schiefstellungen des Bohrers müssen nicht befürchtet werden, wenn der Bohrer zwei, einander gegenüberliegende oder drei, sternförmig zueinander angeordnete Ansätze aufweist.
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Der Herstellungsaufwand von Bohrungen, die später mit einem die Bohrung schützenden Schutzlack überzogen werden sollen, ist deutlich reduziert, wenn zeitgleich mit dem Vortrieb des Bohrers in ein Werkstück auch eine Oberflächenstruktur die Wandung der erzeugten Bohrung eingedrückt, eingeprägt oder eingeritzt wird.
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Die Qualität der in der Wandung der Bohrung erzeugten Oberflächenstruktur ist weiter verbessert, wenn beim Herausfahren des Bohrers aus der erzeugten Bohrung die Drehrichtung DR des Bohrers, welche während des Vortriebs gültig war, umgekehrt wird. Durch die drehende Bewegung des Bohrers auch beim Herausfahren des Bohrers aus den erzeugten Bohrloch, wird sichergestellt, dass die Wandung der Bohrung zweimal von den am Bohrer angebrachten Ansätzen reibend überstrichen bzw. überrollt wird, was zu einer deutlich verbesserten Oberflächenstruktur an der Wandung der Bohrung führt.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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Es zeigen:
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1 eine Kombination aus Bohrer und Werkstück,
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2 einen Bohrer in perspektivischer Darstellung, und
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3a, 3b jeweils einen Bohrer in Draufsicht.
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Weg zum Ausführen der Erfindung
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Die Erfindung soll nun anhand der Figuren näher beschrieben werden.
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Der in 1 gezeigte Bohrer 1 wird im wesentlichen von einem Schaft 2 und Schneiden 3 gebildet, wobei im vorliegend beschriebenen Ausführungsbeispiel die Schneiden 3 radial zur Drehachse DA an einer von Schaft 2 bereitgestellten Stirnfläche 4 angeordnet sind.
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Der Schaft 2 hat einen Radius r1. Wird ein solcher in Drehung DR befindlicher Bohrer 1 in Pfeilrichtung P auf ein Werkstück 5 abgesenkt, führt dies in dem Werkstück 5 zu einer Bohrung 6 mit einem lichten Durchmesser von 2 × r1 bzw. 2 × rb.
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In axialem Abstand A zum unteren Ende des Bohrers 1 ist ein radialer Ansatz 7 vorgesehen, dessen Radius r2 gegenüber dem Radius r1 des Schaftes 2 leicht vergrößert ist.
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Wie auch der Darstellung gemäß 2 entnehmbar ist, wird dieser Ansatz 7 im wesentlichen von einer Scheibe 9, die auf einer parallel zur Drehachse DA des Bohrers 1 angeordneten Achse 10 drehbar gelagert ist. Die Umfangsfläche 11 dieser Scheibe 9 stellt gleichzeitig die Bearbeitungsfläche 12 im Sinne der Anmeldung dar und ist, wie in diesem Zusammenhang insbesondere 2 veranschaulicht, mit einer gerändelten Struktur versehen.
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Wird zum Einbringen einer Bohrung 6 ein oberhalb eines Werkstücks 5 angeordneter Bohrer 1 in Drehung DR um seine Längsachse versetzt und zu seinem Vortrieb in Pfeilrichtung P auf das Werkstück 5 abgesenkt, beginnen die Schneiden 3 mit dem Materialabtrag und treiben eine Bohrung 6 mit dem Durchmesser von 2 × r2 bzw. 2 × rb in das Werkstück 5 vor. Erreicht mit zunehmender Bohrtiefe in Vorschubrichtung die Scheibe 9 den oberen Rand 12 der erzeugten Bohrung 6, wird die Scheibe 9 in Drehung versetzt und trotz des gegenüber dem Radius r1 bzw. rb der Bohrung 6 größeren Abstands (r2) ihrer Umfangs- bzw. Bearbeitungsfläche 11, 12, zur Drehachse DA des Bohrers 1 in die Bohrung 6 eingezogen und überträgt dabei durch den Kontakt der Umfangs- bzw. Bearbeitungsfläche 11, 12 mit der Wandung 14 der Bohrung 6 ihre in diesem Ausführungsbeispiel gerändelte Struktur auf die Wandung 14. Für eine Bohrung 6 ist die durch den Kontakt zwischen der Wandung 14 der Bohrung 6 und der Bearbeitungsfläche 12 der Scheibe 9 erzeugte Strukturierung der Wandungsfläche 15 in 1 durch eine gekreuzte Schraffierung angedeutet.
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Nur der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, dass zum Erzeugen der Bohrung 6 im Werkstück 5 der Bohrer 1 in Pfeilrichtung DR gedreht wurde und dass nach Fertigstellung der Bohrung 6 der Bohrer 1 erst dann aus der erzeugten Bohrung 6 herausgefahren bzw. herausgedreht wurde, nachdem die Drehrichtung DR des Bohrers 6, die während des Vortriebs Gültigkeit hatte, umgekehrt worden ist. Dieses Herausdrehen des Bohrers 6 entgegen der Drehrichtung DR, die während des Einbringens der Bohrung 6 maßgeblich war, hat zur Folge, dass die Scheibe 9 bzw. deren Umfangs- bzw. Bearbeitungsfläche 11, 12 auch beim Herausdrehen des Bohrers 1 mit der Wandung 14 der Bohrung 6 in Kontakt kommt und so die gewünschte Strukturierung der Wandungsfläche 15 der Bohrung 6 weiter ausbildet und verbessert.
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Mit der zeitgleich mit dem Bohren erzeugten Strukturierung der Wandungsflächen 15 der Bohrung 6 wird ein Haftgrund bereitgestellt, auf dem ein Schutzlack (in den Figuren nicht gezeigt) direkt, d.h. ohne weitere Bearbeitungsschritte der Wandungsflächen 15, aufgebracht werden kann.
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In 3a ist ein Bohrer 1 gezeigt, der zwei, einander gegenüberliegende von Scheiben 9 gebildete Ansätze 7, 7‘ der in den 1 und 2 beschriebenen Art zeigt.
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Der Bohrer 1 gemäß 3b weist drei Ansätze 7, 7‘, 7‘‘ auf, die sternförmig zueinander angeordnet sind. Im Gegensatz zu den Ansätzen 7 bzw. 7‘ der 1 bis 3 werden die Ansätze 7, 7‘, 7‘‘ gemäß 3b nicht von drehbar am Schaft 2 festgelegten Scheiben 9, sondern allein von am Schaft 2 ausgebildeten Vorsprüngen 16 gebildet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Bohrer
- 2
- Schaft
- 3
- Schneiden
- 4
- Stirnfläche
- 5
- Werkstück
- 6
- Bohrung
- 7
- Ansatz
- 8
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- 9
- Scheibe
- 10
- Achse
- 11
- Umfangsfläche
- 12
- Bearbeitungsfläche
- 13
- Rand
- 14
- Wandung
- 15
- Wandungsfläche
