DE1130255B

DE1130255B - Verfahren und Vorrichtung zur Steigerung der Bohrgeschwindigkeit von Bearbeitungsmaschinen, insbesondere von Ultraschallbohrmaschinen

Info

Publication number: DE1130255B
Application number: DEL28062A
Authority: DE
Inventors: August Giegerich; Roland Sievers
Original assignee: DR LEHFELDT AND CO GmbH
Current assignee: DR LEHFELDT AND CO GmbH
Priority date: 1957-07-12
Filing date: 1957-07-12
Publication date: 1962-05-24

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Steigerung der Bohrgeschwindigkeit von Bearbeitungsmaschinen, insbesondere von Ultraschallbohrmaschinen Es ist bekannt, mit Hilfe von mit Ultraschallfrequenz schwingenden Werkzeugen Bohrungen beliebigen Querschnitts in sehr harte Materialien einzubringen. Das an einem sich gegebenenfalls verjüngenden Rüssel sitzende Bohrwerkzeug aus weichem Material vom gewünschten Querschnitt schwingt longitudinal unter Zugabe einer Schleifmittelsuspension mit einer Frequenz von z. B. 20 kHz. Das harte Korn des Schleifmittels setzt sich im weicheren Material des Bohrwerkzeuges mehr oder weniger fest und bearbeitet das Werkstück, das aus möglichst hartem und sprödem Material bestehen soll.
Hierbei ergibt sich die Schwierigkeit, daß die Bohrgeschwindigkeit mit der Bohrtiefe langsam abnimmt, da beim Eindringen des Bohrwerkzeuges infolge der sehr feinen Passung des zwischen Bohrwerkzeug und Werkstück entstehenden Spaltes der Transport neuen Schleifmittels an die Arbeitsstelle trotz des durch das Bohrverfahren selbst in gewissem Umfang erzeugten Unterdruckes nur ungenügend gelingt, so daß abgenutzte Schleifmittelkörner nicht in hinreichendem Maße abtransportiert und durch neue ersetzt werden können. Dieser Übelstand macht sich um so mehr bemerkbar, je tiefer die einzubringende Bohrung oder je unzulänglicher die zu versorgenden Arbeitsstellen sind. Er tritt aber nicht nur bei tiefen Bohrungen, sondern auch bei solchen von größerer Arbeitsfläche auf, weil die letzteren die zentralen Partien nicht hinreichend mit Schleifmittelsuspension versorgt werden können.
Diese Nachteile werden erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß die Schleifmittelsuspension an der Bohrstelle unabhängig von dem durch das Bohrverfahren selbst erzeugten Unterdruck in den von Werkstück und Bohrwerkzeug gebildeten Spalt hineingesogen wird. Zu diesem Zwecke können im Bohrrüssel ein oder mehrere Saugkanäle nicht zu großen Querschnitts vorgesehen sein, die auf einer Seite an der Stirnfläche des Werkzeugs und auf der anderen Seite in einen Saugstutzen münden, der vorzugsweise im Schwingungsknoten des Rüssels angebracht ist.
Handelt es sich um die Ausarbeitung von Durchgangslöchern im Werkstück, wie beispielsweise bei Schnittwerkzeugen, so kann die Schleifmittelsuspension auch über eine im Werktisch angebrachte Bohrung nach unten hin abgesaugt werden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist in die Absaugleitung eine Schleifmittelfangvorrichtung eingebaut. Ist in an sich bekannter Weise ein Schleifmittelkreislauf vorgesehen, weist die Schleifmittelfangvorrichtung vorteilhafterweise ein schwimmergesteuertes Ventil auf, das die Rückführung des in der Fangvorrichtung angesammelten Schleifmittels nach Erreichen einer bestmmten einstellbaren Menge über eine gewichtsbelastete Ausfallklappe auslöst.
Das Verfahren nach der Erfindung erhöht die Bohrgeschwindigkeit auf etwa das Vier- bis Fünffache. Es verbessert hierdurch die Wirtschaftlichkeit des Ultraschallbohrverfahrens außerordentlich und macht das Ultraschallbohren von Hartmetall in großem Umfange möglich.
In der Zeichnung zeigen zur Erläuterung der Anwendungsmöglichkeiten Fig. 1 und 2 als Ausführungsbeispiele zwei Bohrvorrichtungen mit Werkstück im Schnitt. Entsprechend Fig. 1 ist an das untere Ende des sich verjüngenden Rüssels 1 das Bohrwerkzeug 2 beliebigen Querschnittes hart angelötet. Mit 3 ist das zu bearbeitende Werkstück bezeichnet, in das bereits das in Pfeilrichtung mit Ultraschallfrequenz auf- und abwärtsschwingende Werkzeug die Vertiefung 4 eingearbeitet hat. Durch eine oder mehrere Düsen S wird der Bohrrüssel 1 mit Schleifmittelsuspension 6 berieselt, die am Rüssel und Bohrwerkzeug herablaufend durch den von Werkstück und Bohrwerkzeug gebildeten feinen Spalt hindurch zur Arbeitsstelle, der Stirnfläche des Werkzeuges 2, gelangt. Bei dem bisher üblichen Betrieb bewirken die Ultraschallschwingungen selbst den Abtransport der verbrauchten und den Zutritt der neuen Schleifmittelkömer, da das Werkzeug in gewissem Sinne eine Pumpwirkung ausübt. Jedoch ist keine ausgesprochene Richtwirkung vorhanden, so daß der Wirkungsgrad dieses Transportmechanismus außerordentlich schlecht ist. Mit dem Verfahren nach der Erfindung wird nun dieser Austauschvorgang ganz erheblich gesteigert, indem eine mit dem Absaugschlauch 9 an einem im Schwingungsknoten des Rüssels 1 angelöteten Stutzen 8 angeschlossene Pumpe über- einen oder mehrere im Bohrrüssel angebrachte Kanäle 7 eine Saugwirkung im Inneren des Rüssels und an seiner Stirnfläche ausübt. Hierdurch wird der Zutritt der von außen herangebrachten Schleifmittelsuspension an die Arbeitsstelle außerordentlich gefördert.
Das Schleifmittel gelangt von dort durch den Schlauch 9 in die Schleifmittelfangvorrichtung 11, die dazu dient, das abgesaugte Schleifmittel zu sammeln und schubweise erneut in Umlauf zu setzen. Zu diesem Zwecke ist an ihrem Absaugstutzen 12 eine (nicht dargestellte) Pumpe angesetzt, deren Säugwirkung durch den Schlauch 9 an die Bohrung 4 übertragen wird. Im Betrieb strömt durch den Stutzen 13 infolge dieser Saugwirkung so lange Schleifmittelsuspension in die Fangvorrichtung ein, bis der Schwimmer 14 das Ventil 15 öffnet. In diesem Augenblick tritt Luft ein, und der Unterdruck im gesamten System bricht zusammen. Jetzt öffnet das Gewicht der Schleifmittelsuspension die bisher durch das Gegengewicht 16 und den Unterdruck geschlossen gehaltene Klappe 17. Unter dieser Klappe befinden sich ein (nicht gezeichneter) Trichter und ein Abflußrohr. Durch letzteres gelangt die Suspension in üblicher Weise in eine (nicht gezeichnete) Schleuderpumpe, die sie wieder nach oben zu den Düsen 5 drückt. Nach der Entleerung des Gefäßes 11 schließt das Gegengewicht 16 die Klappe 17 wieder von selbst, und die Saugwirkung und der gesamte Vorgang beginnen von neuem.
In Fig. 2 ist eine ähnliche Anordnung dargestellt, wobei die Bezugszeichen die gleiche Bedeutung besitzen wie in Fig. 1. Die Suspension wird hier nicht durch den Bohrrüssel 1, sondern durch ein im Werkstück befindliches Durchgangsloch 7' abgesaugt. Das Werkstück liegt hierbei dicht auf dem Werktisch 10' auf, und zwar mit dem Durchgangsloch 7' unmittelbar über dem Absaugloch 8' im Tisch, durch das die Schleifmittelsuspension in die Absaugleitung 9' und dann ebenfalls in die Schleifnrittelfangvorrichtung 11 gelangt, die in Fig. 2 nicht nochmals dargestellt ist. Das neue Verfahren ist in gleicher Weise auch zur Steigerung der Arbeitsgeschwindigkeit anderer Arbeitsmaschinen als der Ultraschallbohrmaschine anwendbar. Die Erfindung soll daher nicht auf die Kombination mit dem Ultraschallbohrverfahren beschränkt sein.

Claims

PATENTANSPRÜCHE; 1. Verfahren zur Steigerung der Bohrgeschwindigkeit von Bearbeitungsmaschinen, vorzugsweise von Ultraschallbohrmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß die Scbleifmittelsuspension an der Bohrstelle (4), unabhängig von dem durch das Bohrverfahren selbst erzeugten Unterdruck, in den vom Werkstück (3) und Bohrwerkzeug (2) gebildeten Spalt hineingesogen wird.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet; daß der Bohrrüssel (1) eine oder mehrere an der Stirnfläche des Bohrwerkzeugs (2) mündende Schicifmittelkanäle (7) aufweist, durch die hindurch die Schleifmittelsuspension über einen im Schwingungsknoten des Bohrrüssels angebrachten Stutzen (8) abgesaugt wird. 3: Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bei Durchgangslöchern; dadurch gekennzeichnet, daß der Werktisch (10') mit einer Bohrung (8') zum Absaugen der Schleifmittelsuspension versehen ist. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Absaugleitung (9 bzw. 9') eine Schleifmittelfangvorriehtung (11) eingebaut ist. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4 mit Schleifmittelkreislauf, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifmittelfangvorrichtung (11) ein schwirnmergesteuertes Ventil (15) aufweist, das die Rückführung des in der Fangvorrichtung angesammelten Schleifmittels nach Erreichen einer bestimmten einstellbaren Menge über eine gewichtsbelastete Ausfallklappe (17) auslöst. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 592 390, 803 815; Zeitschrift »Technische Rundschau«, Nr.19, Bern 1955, S.17; Zeitschrift »Metalworking Production«, 24. August 1956; S.1333.