DE1477730B2 - Tieflochbohrer zum bohren insbesondere metallischer werkstuecke - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Tieflochbohrer zum Bohren metallischer Werkstücke mit einem an einem hohlen Bohrerschaft befestigten Bohrkopf mit Spülmittelzuführ über einen zwischen dem Bohrerschaft und einem axial zu diesem angeordneten Rohr gebildeten Ringraum und mit Spülmittel- und Späneabfuhr durch das Innere des Bohrerschaftes.

Bei den bekannten Bohrern dieser Art tritt ein Teil des Spülmittels unter Mitnahme von Spänen, welche die Bohrlochwandung beschädigen können, durch den Zwischenraum zwischen dem Bohrerschaft und der Bohrlochwandung nach hinten aus, wenn die Eintrittsstelle des Bohrers in das Werkstück nicht mit einer besonderen Dichtung versehen ist. Außerdem kann die Rückströmung zum Entfernen der Späne zu schwach sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Rückströmung des Spülmittels von den Bohrerschneiden durch das Innere des Bohrers zu verstärken, und somit das Abführen der Späne durch das Innere des Bohrers sicherzustellen, ohne daß es erforderlich ist, eine Dichtung an der Eintrittsstelle des Bohrers in das Werkstück anzuordnen. Sie bezweckt ferner, auch bei relativ geringem Zuführdruck des Spülmittels — und somit mit einer relativ kleinen Spülmittelmenge — ein sicheres Abführen der Späne zu gewährleisten.

Das wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß im Bereich des schneidseitigen Endes des Bohrerschaftes eine Ableit- und Umlenkeinrichtung angeordnet ist, durch die ein Teil des Spülmittels in einer nach hinten gerichteten Strömung durch das Innere des Bohrerschaftes abströmt.

Die Ableit- und Umlenkeinrichtung kann aus als Löcher oder Schlitze ausgebildeten Durchtrittsöffnungen im Bohrerschaft bzw. bei Anordnung eines Innenrohres in letzterem und einem im Bohrstangeninnern in Abstand von diesen angeordneten ringförmigen Bund bestehen.

Die Ableit- und Umlenkeinrichtung kann auch aus in einem spitzen Winkel zur Schaftachse nach hinten und einwärts gerichteten, als Löcher oder Schlitze ausgebildeten Durchtrittsöflnungen bestehen.

Nach einem weiteren zweckmäßigen Merkmal der Erfindung sind die als Schlitze ausgebildeten Durchtrittsöffnungen durch den Ringspalt zwischen den ineinanderragenden konischen Enden eines zweiteilig ausgebildeten Innenrohres gebildet.

Die ineinandergreifenden Enden der beiden Teile des Innenrohres können an mehreren Stellen durch Löten oder Schweißen miteinander verbunden sein. Sie können auch durch eine mit Öffnungen versehene, in flache, ringförmige Eindrehungen der beiden Rohrteile eingebördelte Hülse in Abstand voneinander gehalten werden.

Zur Verstärkung der Ejektorwirkung können mehrere Ableit- und Umlenkvorrichtungen hintereinander angeordnet sein.

In der Beschreibung ist unter »nach vorn gerichtet« die axiale Vorschubrichtung des Bohrers und unter »nach rückwärts gerichtet« die entgegengesetzte Richtung zu verstehen.

Nachfolgend wird die Erfindung in Verbindung mit in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben, und zwar zeigt

F i g. 1 teilweise einen Längsschnitt und teilweise einen Aufriß eines rohrförmigen Bohrers mit einer erfindungsgemäßen Doppelwand,

F i g. 2 eine zweite Ausführungsform des in F i g. 1 eingekreisten Teils des Bohrers,

F i g. 3 eine dritte Ausführungsform des in F i g. 1 eingekreisten Teils des Bohrers,

F i g. 4 einen Querschnitt nach der Linie 4-4 in Fig. 1,

F i g. 5 eine zweite Ausführungsform einer Einzelheit des Bohrers in F i g. 1,

F i g. 6 einen teilweisen Längsschnitt einer zweiten Ausführungsform des Bohrers,

F i g. 7 einen Querschnitt nach der Linie 7-7 in Fig. 6,

F i g. 8 einen Längsschnitt einer abgeänderten Einzelheit des Bohrers in F i g. 1,

F i g. 9 einen teilweisen Längsschnitt einer weiteren Abänderungsform der gleichen Einzelheit wie in Fig. 11.

In F i g. 1 ist ein Bohrer gezeigt, der auf ein Werkstück 100 einwirkt. Der Bohrerschaft besteht aus einer Hülse 10 und einem Rohr 11, das an seinem vorderen Ende die Bohrerspitze 12 trägt. Das vordere Ende der Bohrerspitze wird durch eine Anzahl Schneideinsätze 13 gebildet. Konzentrisch im Rohr 11 befindet sich ein Innenrohr 14, das eine dünnere Wand als das Außenrohr hat, so daß beide Rohre einen ringförmigen Raum 15 zwischen sich einschließen. Das hintere Ende des Innenrohrs 14 liegt dicht gegen die Hülse 10 an. Eine die Hülse 10 umgebende ringförmige Außenhülse 16 hat eine Bohrung 17 für die Zufuhr von Spülmittel zum Bohrer. Die Außenhülse 16 weist an ihrer Innenseite eine ringförmige Ausnehmung auf, die an beiden Seiten von Dichtungen 19 und 20 umgeben ist. Die Hülse 10 weist eine Öffnung 21 auf, die die Ausnehmung 18 mit dem hinteren Teil des Raums 15 verbindet. Die beschriebene Vorrichtung ermöglicht eine Drehung des Bohrers innerhalb der Hülse 16 bei ständiger Zufuhr von Spülmittel durch die Bohrung 17 zum Raum 15, wie durch den Pfeil 28 angegeben.

Der vordere Teil des Innenrohres 14 liegt gegen den abgeflachten Teil eines ringförmigen Bunds 22 aus verhältnismäßig dünnem Blech an, der mit einem nach rückwärts geneigten Flansch in die Innenseite des Rohres 14 hineinragt.

Der vorderste Teil der Wand des Rohres 14 weist Schlitze 23 auf, die durch nach vorn gerichtete überstehende Teile 24 der Wand voneinander getrennt sind. Die Teile 24 liegen gegen den Ring 22 an, so daß die Öffnungen 23 Längsschlitze des Rings bilden. Im Außenrohr 11 befinden sich Bohrungen 26 durch die Wand der Bohrerspitze. Diese Bohrungen sind von einem Flansch 27 umgeben, der vom Außenrohr 11 in Richtung der Bohrerachse 25 vorsteht.

Das Spülmittel wird am rückwärtigen Ende des Ringraumes 15 zugeführt, wie durch den Pfeil 28 angegeben. Wenn die Spülmittelströmung das vordere Ende des Raumes 15 erreicht, wird sie in zwei Zweige unterteilt, wie durch den Pfeil 29 angegeben, der sich bei 29 a, 29 b verzweigt. Ein Teil der Strömung wird umgelenkt und tritt durch die Öffnungen 23 hindurch und wird durch den Flansch am Ring 22 nach rückwärts gerichtet. Die restliche Strömung nimmt ihren Weg zu den Schneidkanten längs des Pfeils 29 b und wird durch den Flansch 27 nach vorn zu den Schneideinsätzen und zu den Schneidkanten gerichtet, wie durch die Pfeile 30 angegeben. Die Strömung längs der Pfeile 30 kehrt innerhalb des Bohrers nach rückwärts um und vereinigt sich mit

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der Strömung, die am Ring 22 nach rückwärts aus- und nach rückwärts geneigt ist. Um das Rohr und

gestoßen wird. Auf diese Weise wird die gesamte den Ring in der gewünschten Stellung zu halten, ist

nach rückwärts gerichtete Strömung durch die Ejek- eine Hülse 150 darumgelegt. Diese Hülse ist mit

torwirkung der umgelenkten Strömung längs des ihren Endkanten 151 und 152 in flachen ringförmi-

Pfeils 29 α verstärkt. Die nach rückwärts gerichtete 5 gen Ausnehmungen um das Rohr und den Ring

Wirkung der umgelenkten Strömung vermindert den herum versenkt, so daß sie ein Widerlager bilden,

Druck des Spülmittels am vorderen Ende des Boh- welches den Abstand zwischen Rohr 147 und Ring

rers und daher die Neigung zum Lecken zwischen 148 und damit die Breite des Schlitzes 149 bestimmt,

dem Bohrer und der Wand der Bohrung. Diese nach In der Hülse befinden sich dem Schlitz 149 entspre-

rückwärts gerichtete Wirkung verbessert ferner die io chende Öffnungen 153 für den Durchtritt von Spül-

Spanabführung innerhalb des Bohrers. mittel. Sie ist zweckmäßig mit dem Rohr und dem

Das Spülmittel fließt innerhalb des Bohrers zu Ring verlötet.

dessen hinterem Schaftteil, wo es nach außen, bei- Es ist wichtig, daß die Seiten der in F i g. 3, 8

spielsweise durch eine nicht gezeigte Hülsenanord- und 9 gezeigten Schlitze einander in Richtung des

nung, abgeleitet wird, die der Vorrichtung 16 bis 20 15 Schlitzes sich etwas überlappen, um die erforderliche

ähnlich ist. Nachdem die Späne vom Spülmittel ge- Führung der Strömung zu erzielen. Die Neigung des

trennt worden sind, kann das Spülmittel wieder durch Schlitzes in bezug auf die Bohrerachse soll vorzugs-

den Bohrer in Umlauf gesetzt werden. weise innerhalb des Bereiches 5 bis 45° sein. Um

Das Spülmittel dient zur Schmierung, Kühlung Strömungswirbel zu vermeiden, ist eine Neigung von

und Spanabführung. Je nachdem, welches dieser 20 8 bis 15° vorteilhaft.

Ziele vorherrschend ist und je nach den möglichen Die Öffnungen sollen so gleichmäßig als möglich

anderen Faktoren, die durch die Eigenschaft des um den Umfang des Rohres herum verteilt sein, um

Werkstückes bestimmt werden, können verschiedene eine homogene und gleichmäßige Strömung zu er-

Spülmittel verwendet werden. Manchmal ist eine halten.

Flüssigkeit geeignet, z. B. ein Öl. Ferner ist es mög- 25 Um die Ejektorwirkung zu verbessern, besonders lieh, Wasser zu verwenden, das mit einem Schmier- in langen Bohrern, können eine oder mehrere zusätzmittel eine Emulsion bildet. Wenn eine Flüssigkeit liehe Ejektorvorrichtungen längs des Bohrers vorverwendet wird, ist es vorzuziehen, daß die Flüssig- gesehen werden. In Fig. 5 ist dargestellt, wie ein keit das Umlauf system füllt, so daß das Innenrohr Rohr 14 in zwei Teile 14 a und 14 b unterteilt ist. mit Flüssigkeit gefüllt ist. In manchen Fällen ist Gas 30 deren benachbarte Enden abgeschrägt und so angeals Spülmittel zweckmäßig. Beispielsweise kann beim ordnet sind, daß ein nach rückwärts und innen geBohren von Gußeisen das Spülmittel Luft sein, das richteter Schlitz 33 zwischen ihnen vorhanden ist. ein Schmiermittel in feiner Zerstäubung enthält. Die Teile 14 α und 14 b können durch Punktschweißen

F i g. 2, 3, 8 und 9 zeigen verschiedene Ausfüh- oder Verlöten in Abständen um den Umfang herum

rungsformen der Vorrichtung zur Erzielung der nach 35 verbunden werden, wodurch Schlitze zwischen den

rückwärts gerichteten Ejektorwirkung, wobei F i g. 8 Verbindungen für die Strömung des Spülmittels ent-

und 9 Abänderungen zu F i g. 3 sind. In F i g. 2 ist stehen. Diese Strömung wird in zwei Teile unterteilt,

ein nach rückwärts gerichteter ringförmiger Bund 31 von denen der eine, 34 a, durch den Schlitz 33 nach

dargestellt, der mit der Bohrerspitze aus einem Stück rückwärts in das Rohr 14 a hindurchtritt, und der

besteht und die Strömung 29 a nach rückwärts auf 40 andere, 34 b, seinen Weg nach vorn zum vorderen

die gleiche Weise wie der ringförmige Bund 22 in Teil des Bohrers fortsetzt. Die in F i g. 5 gezeigte

Fig. 1 führt. In Fig. 3 wird die nach rückwärts Vorrichtung kann in der in Fig. 9 gezeigten Weise

gerichtete Strömung mit Hilfe einer oder mehrerer abgeändert werden.

nach rückwärts geneigter Öffnungen oder Schlitze 32 Der in F i g. 1 gezeigte Bohrer hat ein dickes

erzielt. 45 Außenrohr, das für das Erzielen des größtmöglichen

In Fig. 8, die eine Abänderung zu Fig. 3 dar- Trägheitsmoments des Bohrers und der geringststellt, zeigt das mit 14 bezeichnete Innenrohr einen möglichen Beanspruchung des Werkstoffs vorteilhaft gesonderten vorderen rohrförmigen Teil 142. Die ist. Manchmal kann es vorteilhaft sein, eine dicke benachbarten Enden des Rohres 141 und der Teil Innenwand und eine dünne Außenwand, wie in 142 sind längs Teilen 143 und 144 geringfügig 50 F i g. 6 gezeigt, vorzusehen. Das dünne Außenrohr 40 konisch ausgebildet, zwischen welchen ein ringförmi- ist um das dicke Innenrohr 41 herum mit einem ger Schlitz 145 vorhanden ist. In Abständen liegt der schmalen Raum 42 zwischen den Rohren angeordnet, äußere konische Teil 143 näher der Achse, wie im Das Spülmittel wird durch den Anschluß 43 zugerechten Teil der Figur gezeigt, so daß Berührungs- führt. In diesem Falle ist der Anschluß 43 fest am stellen 146 zwischen den Teilen 141 und 142 be- 55 Bohrer befestigt: das bedeutet, das sich nicht der stehen. Es sollen mindestens drei solche Berührungs- Bohrer, sondern das Werkstück 101 dreht. Es ist stellen vorhanden sein, wobei die Teile 141 und 142 natürlich gegebenenfalls auch möglich, den in F i g. 1 an den Berührungsstellen miteinander verlötet oder gezeigten drehbaren Anschluß 16 bis 20 am Bohrer verschweißt sind. nach F i g. 6 und die in F i g. 6 gezeigte stationäre

F i g. 9 zeigt als eine weitere Abänderung zu 60 Verbindung an dem in F i g. 1 gezeigten Bohrer zu

F i g. 3 das vordere Ende des mit 147 bezeichneten verwenden.

Innenrohres in einem größeren Maßstab als die vor- Das Außenrohr 40 erstreckt sich bis zur Bohrerangehenden Figuren. Vor dem Rohr befindet sich ein spitze und an seinem vorderen Ende über einen Ring kurzer rohrförmiger Ring 148, der den gleichen mit radialen Bohrungen 44 in der Wand der Bohrer-Durchmesser wie das Rohr hat. Die benachbarten 65 spitze. Diese Bohrungen stehen mit Öffnungen 45 Enden des Rohres und des Ringes sind konisch aus- durch das vordere Ende des Innenrohres 41 in Vergebildet und im Abstand voneinander angeordnet, bindung. Die Öffnungen 45 sind durch Nasen so daß ein Schlitz 149 gebildet wird, der nach innen (F i g. 7) voneinander getrennt, die mit dem Rohr

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aus einem Stück bestehen. Die Nasen 46 liegen gegen einen Ring 47 an, dessen Innenkante nach rückwärts gebogen ist. Der Ring 47 ruht auf der Bohrerspitze auf.

Wenn die Strömung des Spülmittels, das am An-Schluß 43, wie durch den Pfeil 48 angegeben, zugeführt wird, das vordere Ende des Raumes 42 erreicht, wird ein Teil der Strömung längs des Pfeils 49 a umgelenkt, und die restliche Strömung setzt ihren Weg nach vorn längs des Pfeils 49 b fort. Der umgelenkte Teil der Strömung tritt durch die Öffnungen 44, 45 hindurch und wird durch den ringförmigen Bund 47 nach rückwärts umgelenkt. Die übrige Strömung nimmt ihren Weg zum Grund des Bohrlochs und kehrt um, worauf sie sich mit der nach rückwärts gerichteten Strömung aus dem ringförmigen Bund 47 vereinigt. Auf diese Weise wird die gleiche Ejektorwirkung, wie vorher in Verbindung mit F i g. 1 beschrieben, erzielt.

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Claims (7)

Patentansprüche:

1. Tieflochbohrer zum Bohren metallischer Werkstücke, mit einem an einem hohlen Bohrerschaft befestigten Bohrkopf mit Spülmittelzufuhr über einen zwischen dem Bohrerschaft und einem koaxial zu diesem angeordneten Rohr gebildeten Rohrraum und mit Spülmittel- und Späneabfuhr durch das Innere des Bohrerschaftes, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des schneidenseitigen Endes des Bohrerschaftes (11, 41) eine Ableit- und Umlenkeinrichtung angeordnet ist, durch die ein Teil des Spülmittels in einer nach hinten gerichteten Strömung durch das Innere des Bohrerschaftes abströmt.

2. Tieflochbohrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ableit- und Umlenkeinrichtung aus als Löcher oder Schlitze (23, 45) ausgebildeten Durchtrittsöffnungen im Bohrerschaft (11, 41) bzw. bei Anordnung eines Innenrohres (14) in letzterem und einem im Bohrstangeninneren in Abstand von diesen angeordneten ringförmigen Bund (22, 31, 47) besteht.

3. Tieflochbohrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ableit- und Umlenkeinrichtung aus in einem spitzen Winkel zur Schaftachse nach hinten und einwärts gerichteten, als Löcher oder Schlitze (33, 145, 149) ausgebildeten Durchtrittsöffnungen besteht.

4. Tieflochbohrer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die als Schlitze ausgebildeten Durchtrittsöffnungen (145, 149) durch den ringförmigen Spalt zwischen den ineinanderragenden konischen Enden eines zweiteilig ausgebildeten Innenrohres gebildet sind.

5. Tieflochbohrer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die ineinandergreifenden Enden der beiden Teile (141, 142) des Innenrohres an mehreren Stellen durch Löten oder Schweißen miteinander verbunden sind.

6. Tieflochbohrer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teile (147, 148) des Innenrohres durch eine mit Öffnungen (153) versehene, in flache ringförmige Eindrehungen der beiden Rohrteile eingebördelte Hülse (150) in Abstand voneinander gehalten werden.

7. Tieflochbohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Ableit- und Umlenkeinrichtungen für das Spülmittel hintereinander angeordnet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen