DE1552320A1

DE1552320A1 - Bohrwerkzeug

Info

Publication number: DE1552320A1
Application number: DE19661552320
Authority: DE
Inventors: William Halpern
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1965-05-13
Filing date: 1966-05-07
Publication date: 1969-10-09
Also published as: US3314314A; CH444618A; BE680946A; NL132764C; US3309945A; AT269595B; IL25771A; SE307050B; NL6606645A; GB1148746A

Description

William Halpern, Harrison, New York, USA Bohrwerkzeug

Die Erfindung "bezieht sioh auf ein Bohrwerkzeug zum Aufbohren von Ausnehmungen oder Bohrungen in Werkstücken mit einem an einer Bohrstange starr "befestigten Bohrstahl.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Schaffung verbesserter Bohrwerkzeuge od. dgl. zu ermöglichen. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sollen außerdem verbesserte Metallbearbeitungswerkzeuge geschaffen werden, welche sioh zur Ausbildung von Ausnehmungen unterschiedlicher Durchmesser und Tiefe bei überaus genauer Steuerung eignen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung von wirksam und zuverlässig arbeitenden Bohrwerkzeugen, die sich auch zur Vergrößerung bereits bestehender zylindrischer Bohrungen verhältnismäßig großer liefe eignen und bei deren Einsatz sich auch kleinste Toleranzen hinsichtlich der Anordnung, der Größe und der Oberflächenbeschaffenheit der Wandung der fertigen Ausnehmung einhalten lassen. Des weiteren sollen mit der Erfindung verbesserte Bohrwerkzeuge geschaffen werden, die insofern vielfältig einsetzbar sind, als mit einem

einzigen Werkzeug Ausnehmungen der unterschiedlichsten Durchmesser und Tiefen hergestellt werden können. Außerdem soll bei Verwendung der erfindungsgemäß ausgebildeten Werkzeuge der vorbeschriebenen Art die Möglichkeit bestehen, die Ausbildung der'Ausnehmungen jeweils mit großer Genauigkeit vorzunehmen, auch wenn die vorgeformte Ausnehmung hinsichtlich ihrer Anbringung oder Größe oder aber auch in Bezug auf ihren relauxven Achswinkel nicht genau stimmt.

Aufgabe der Erfindung ist es weiter, eine wirksame und zuverlässige Vorrichtung zu schaffen, mit deren Hilfe während des Bohrvorganges Kühlmittel an die gewünschten Stellen gebracht werden kann. Außerdem soll mit der Erfindung auch eine verbesserte Halterungsanordnung für das Werkzeug geschaffen werden, und schließlich sollen mit Hilfe der Erfindung auch solche Schwierigkeiten überwunden werden, die bei bestimmten Betriebsbedingungen bei den bisher bekannten Bohrwerkzeugen auftreten konnten.

Diese und weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung sind teilweise selbstverständlich und werden teilweise nachstehend noch im einzelnen verdeutlicht. Die Erfindung sei nachstehend unter Bezugnahme auf verschiedene in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigen;

9093At/08 1 S

Fig. 1 eine Perspektivansicht eines erfindungsgemäßen Bohrwerkzeuges;

.Fig. 1a eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, bei welcher der rechte Teil der Anordnung im Schnitt dargestellt ist;

Fig. 2 eine Seitenansicht des Bohrwerkzeuges nach Fig. i im Schnitt, wobei mit dem Werkzeug eine bereits in einem Werkstück bestehende Ausnehmung auf gebohrt wird;

Fig. 2a einen Schnitt nach der Linie 2a-2a der Fig. 1a} Fig. 3 eine Ansicht ähnlich dem unteren Abschnitt von Fig. 2, wobei sich jedoch das Werkzeug am Beginn des Bohrvorganges befindet;

Fig. 3a einen Schnitt nach der Linie 3a~3a der Fig. 1a; Fxg. 4 einen Schnitt nach Linie 4—4- in Fig. 2; Fig. 4-a einen Schnitt nach der Linie 4-a-4-a der Fig. 2a; Fig. 5 einen Schnitt nach Linie 5-5 in Fig. 2; Fxg. 6 einen Schnitt nach Linie 6-6 in Fig. 2;

Fig. V eine Ansicht des mittleren Teiles der Fig. 6 in vergrößerter Darstellung*

Fig. Λ zeigt ein Bohrwerkzeug 2 mit einer Bohrstange 4-, dxe au iureiu oberen Ende 6 mit einem Drehantrieb fest verbunden ist, wenn ein feststehendes Werkstück zu bearbeiten ist, oder aber selbst feststeht, wenn das Werkstück als

909841/011 S bad

solches zu seiner Bearbeitung in eine Drehbewegung versetzt wird. Am unteren Ende der Bohrstange 4 ist das eigentliche Bohrwerkzeug mit einem Bohrstahl 10 angebracht (siehe auch Fig. 4). Der Bohrstahl ist in einem Querschlitz der Bohrstange 4 befestigt und unter Zuhilfenahme einer Stellschraube 14 genau in der gewünschten Stellung festgeklemmt. Der Bohrstahl 10 besitzt eine Schneidkante 11, die bei 15 mit einem Spitzenradius versehen ist. An der unteren Stirnseite 15 der Bohrstange 4 befindet sich ein endseitig schneidender Schneidkörper 16 mit einem rechteckig ausgebildeten Schaft 18, welcher bündig in einem Schlitz der Bohrstange sitzt. Der eigentliche Schneidenteil 22 enthält eine Schneidkante 23, die mit ihm entweder fest verbunden oder einstückig ausgebildet ist. Der endseitig schneidende Schneidkörper 16 wird durch eine Kopfschraube 24 festgehalten, die entsprechend der Darstellung der Pig. 4 durch eine Mittelbohrung 26 den Schaft 18 durchgreift und in eine Axialbohrung 28 der Bohrstange 4 eingeschraubt ist.

Auf das untere Ende der Bohrstange 4 ist ein dieses umgebender Zentrierteil 30 aufgesetzt, dessen unteres Ende zu einer kegelstumpfförmigen Mantelfläche 32 konisch zusammenläuft. Dieser Zentrierteil 30 besteht aus einer Stahlhülse und zwei Einsätzen 29 und 31 aus hartem Schneidwerkstoff (Karbide), die unter Zuhilfenahme von Schrauben 33 starr

909841/0115

an der Hülse 27 "befestigt sind und welche die eigentlichen kegelstumpfförmigen Flächen 32 "bilden. Der Zentrierteil ist im allgemeinen zylindrisch und besitzt eine gleichmäßige Wandungsstärke. Er ist rechts (Fig. 3) mit einem

Schlitz 34· versehen, der sich vom unteren Ende bis oberhalb des Bohrstückes 10 erstreckt_} während links ein Schlitz 36 vorgesehen ist, der von unten bis ganz nach oben verläuft. Des weiteren ist eine Ausnehmung 35 vorgesehen, durch die ein Schraubenzieher eingeführt werden kann, um die Stellschraube 14 zu drehen. Die Schlitze 34 und ermöglichen eine freie axiale Bewegung des Stirnkegelteiles gegenüber dem Bohrstahl 10. Der Schlitz 36 wirkt im Zuge des Bohrvorganges als Spannut für die beim Bohren anfallenden Späne, die dadurch nach oben austreten können.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 ist die Bohrstange 4 rohrförmig ausgebildet und besitzt eine zylindrische Axialbohrung 40, in der sich eine Schraubenfeder 42 befindet, die mit ihrem unteren Ende auf einem Bodeneinsatz 44 aufliegt. An ihrem oberen Ende wird die Feder 42 durch eine verstellbare Schraube 46 unter Druck gehalten, die eine zum Ansatz eines Schraubenschlüssels dienende Ausnehmung aufweist. Durch eine quer verlaufend· Ausnehmung in dem Bodeneinsatz 44 ist ein Verbindungastift 5$ hindurohgeführt,

S09S41/0·t6

dessen Enden formschlüssig in radiale Ausnehmungen 52 in den einander gegenüberliegenden Seitenwandungen des Stirnkegelteiles eingreifen. Die Bohrstange weist Schlitze 54 auf, welche eine freie Bewegung des Verbindungsstiftes 50 axial zur Bohrstange ermöglichen. Infolgedessen wird die nach unten gerichtete Druckkraft der Feder 42 über den Bodeneinsatz 44 und den Verbindungsstift 50 auf das Stirnkegelteil übertragen. Das Stirnkegelteil läßt sich dabei innerhalb der durch die Schlitze 54 gegebenen Grenzen durch die und entgegen der Wirkung der Seder 42 axial zur Bohrstange 4 bewegen. Wird, wie nachstehend noch im einzelnen beschrieben, die Bohrstange axial nach unten in Richtung auf eine in einem Werkstück befindliche Ausnehmung (entsprechend der Darstellung der Fig. 4) bewegt und dabei die nach unten gerichtete Bewegung des Stirnkegelteiles durch Anschlag desselben an der Oberseite der Ausnehmung beendet, so kann sich infolgedessen die Bohrstange immer noch weiter nach unten bewegen. Dadurch wird der kegelstumpfförmige Mantel 32 des Stirnkegelteiles unter der erhöhten Druckwirkung der Feder 42 in den oberen Teil der Ausnehmung eingeschoben.

Die Bohrstange 4 dient gleichzeitig auch dazu, ein Kühlmittel in den Schneidbereich des Bohrstückes zu bringen. Zu diesem Zweck ist im oberen Teil der Bohrstange eine mit Gewinde

909841/QI16

versehene öffnung 80 vorgesehen, in die ein Nippel 82 eingeschraubt ist* Dieser Nippel ist über ein Rohr oder eine Leitung mit einer Kühlmittelquelle verbunden. Für den Fall, daß die Bohrstange eine Drehungs-bewegung durchführen soll, ist auch eine entsprechende Drehrichtung vorgesehen.

Am Grunde der Bohrung 4-0 besitzt der Bodeneinsatz 44 entsprechend der Darstellung in Fig. 2 und 3 Axialbohrungen 84- und 86, die miteinander in Verbindung stehen und somit einen Durchlaß durch den Bodeneinsatz bilden, wobei die Bohrung 86 etwas größer ausgebildet ist, so daß das Strömungsmittel um den Stift 50 herum strömen kann. Vom unteren Ende der Bohrung 40 verläuft eine Bohrungsverlängerung 88 nach unten, von der aus wiederum ein im Winkel dazu verlaufender halbzylindrischer Durchlaß 90 in einem nach unten und radial nach außen gerichteten Winkel entlang der Seite des Querschlitzes 12 für das Bohrstück 10 verläuft. Der Durchlaß 90 mündet an der Seite der Bohrstange unmittelbar oberhalb der Schrie ideüante 11 des Bu nr a L; aiii es 10. Das von der Oberseite der Bohrstange zur Bohrung 40 gebrachte Strömungsmittel fließt infolgedessen durch die Bohrungen 84- und 86 zum Grunde der Bohrung 4-0 und von dort durch die Bohrung 88 und den Durchlaß 90 zur Schneidkante 11. Während des in Fig. 2 dargestellten Bohrvorganges tritt das Kühlmittel unmittelbar vor der Schneidkante aus und strömt radial über den gesamten Schneidbereich

909841/0116

nach außen.

Bei der zum Zwecke der näheren Erläuterung dargestellten Ausführungsform wurde das Werkstück so vorgebohrt, daß eine verhältnismäßig kleine Ausnehmung 60 bereits besteht} der eigentliche erfindungsgemäß durchgeführte Arbeitsvorgang besteht nunmehr darin, daß das Metall derart aus dem Werkstück herausgeschnitten werden muß, daß eine größere Ausnehmung 62 entsteht. Dabei muß Jedoch unbedingt darauf geachtet .werden, daß die Ausnehmung 62 in genau der richtigen Größe und Anordnung angebracht wird und daß sich ihre Achse genau in Ausrichtung mit der Achse der Bohrstange 4 befindet. Zu diesem Zweck schneidet der Vorschneidkörper 16 eine Ausnehmung 66, deren Radius etwas größer ist als derjenige der Ausnehmung 60. Der Schneidkörper 16 wird dabei durch die Bohrstange festgehalten, so daß die Ausnehmung 66 mit großer Genauigkeit ausgebohrt wird.

Die Herstellung der Ausnehmung oder Bohrung 66 ist im einzelnen in Pig. 3 gezeigt, die das Werkzeug 2 bei Beginn seines Arbeit sganges darstellt. Zu diesem Zeitpunkt hat der Bohrstahl das Werkstück noch nicht erreicht und es gelangte lediglich der Schneidkörper 16 zur Wirkung. In Verlaufe des Arbeitsganges vergrößert sich jedoch die Tiefe der Ausnehmung 66} das untere Ende des Stirnkegelteiles 30 bewegt sich nach unten

909841/0016

und schiebt sich in den oberen Teil der Ausnehmung 66 ein, Dabei legt sich der kegelstumpfförmige Teil 32 gegen die Kante 68 im oberen Abschnitt der Ausnehmung 66 an.

Bei Weiterrührung des Arbeitsganges wird das Stirnkegelteil solange an einer weiteren nach unten gerichteten Bewegung gehindert* bis der Bohrstahl 10 die obere Fläche des Werkstückes erreicht. Dabei befindet sich die Feder 42 unter erhöhter Druckwirkung und hält das Stirnkegelteil an der Oberseite der Ausnehmung 66 an Ort und Stelle fest. Der kegelstumpfförmige Mantel 32 dreht sich frei auf der Kante 68« Hierauf beginnt der Bohrstahl 10 das Metall derart aus dem Werkstück herauszuschneiden, daß eine vergrößerte Ausnehmung gebildet wird. Durch den Schlitz 36 in dem sich drehenden Stirnkegelteil werden die anfallenden Späne nach oben gelenkt. Der sich gleichmäßig drehende Stirnkegelteil bewegt sich allmählich in dem Maße nach unten, in dem das Metall durch den Bohrstahl 10 herausgeschnitten wird, so daß der Stirnkegelteil im oberen Abschnitt der Ausnehmung 66 fest an Ort und Stelle verbleibt.

Bei dieser Ausführungaform der Erfindung weist die Kegelform der Mantelfläche. 32 eiaen Winkel von 4-5° auf, so daß dies© Mantelfläche^ mit cter zylindrischen Außenfläche der Bohrstange und der Seitenwandungsfläche der Ausnehmung 66 einen Winkel

- ίο -

von 22 1/2° einschließt. Der Stirnicegelteil wirkt als eine Art Ringkeil, der durch die Jeder 4-2 mit ausreichender Kraft nach unten gedrückt wird, um die Arbeitsbedingungen nach Tig. 2 und 4 zu gewährleisten, wobei die Bohrvorrichtung genau in der Mitte der Ausnehmung 64- und auf dem obersten Rand 68 der Ausnehmung 66 fest aufsitzt. Die Schneidkante 11 des Bohrstahles 10 schneidet das Metall von der Kante 68 ab. Es ist somit stets eine feste Abstützung in genau radialer Ausrichtung im Bereich der Schneidkante gegeben. Durch diese Anordnung ist eine Sicherung gegen seitliche Verschiebungen und andere Auswirkungen gegeben, die möglicherweise zu Erschütterungen, Rattern oder anderen nicht wünschenswerten Betriebsbedingungen führen könnten. Durch diese Art der Halterung werden viele der bei den bisher bekannten Bohrwerkzeugen auftretenden Schwierigkeiten ausgeräumt, bei denen die Halterung an oder oberhalb der oberen Fläche des Werkstückes vorgenommen wird. Bei den bisher bekannten Vorrichtungen dieser Art konnten zwar mit dem Werkzeug während der ersten Bohrphase durchaus annehmbare Ergebnisse erzielt werden, oecLooh bestand stets die Gefahr, daß sich die Schwierigkeiten mit zunehmender liefe der Bohrung entwickelten und erhöhten.

Es wurde vorstehend bereits angegeben, daß da β von dem Bohrstück 10 abgehobenen Späne nach oben geführt werden

und am oberen Ende der fertigen Bohrung austreten. Die Schneidkante 11 liegt in Drehrichtung etwas vor der Radiuslinie, zu der sie parallel verläuft, was zur Folge hat, daß eine in Bezug auf die Bohrachse radial nach innen wirkende Druckkoinponente auftritt und die anfallenden Späne radial nach außen abgelenkt werden.

Die Schneidkante 23 des Vorschneidkörpers 16 läuft gegenüber der Radiuslinie, zu der sie parallel ist, nach. Diese Anordnung geht insbesondere aus E¹Xg. 7 deutlich hervor. Zum Zwecke der Definition sei angegeben, daß die Schneidkante 23 in einen Winkel in einer Größenordnung von etwa 5° zum Radius 90 steht, der sich mit dem äußeren Ende der Schneidkante schneidet. Die an der Schneidkante 23 anfallenden Späne werden leicht radial abgelenkt, so daß sie radial nach innen in die Ausnehmung 60 und entsprechend der Darstellung der Fig. 4 nach unten gelangen. Auf diese Weise werden die Späne entfernt, ohne daß irgendwelche Schwierigkeiten auftreten, wie dies sonst anderweitig häufig der Fall iüt. Die Schneidkante 23 erzeugt auch eine Kraft-Komponente, welche bestrebt ist, sie selber radial nach außen zu drücken, was sur Folge hat, daß die Schneidkante selbst nicht bestrebt ist, nach innen abzulenken und nur eine außerordentlich dünne Schicht des Metalls abzuheben.

Selbst wenn die Ausnehmung 62 also nicht gerade ist und wesentlich von der in der Zeichnung dargestellten richtigen und konzentrischen Anordnung abweicht, so gleicht doch der Vorschneidekörper 22 alle Ungenauigkeiten aus, so daß schließlich eine ganz genau richtige Ausnehmung 66 erhalten wird. Ein weiteres Merkmal, das unter bestimmten Betriebsbedingungen von wesentlicher Bedeutung sein kann, besteht darin, daß die Bohrstähle 10 und 16 die Schneidkräfte an einander diametral gegenüberliegenden Seiten, der Achse und mit unterschiedlichen Radien zur Wirkung bringen.

Im Verlaufe der in Pig. 5 dargestellten anfänglichen Arbeitsphase wird der Bohrstahl 16 von der starren Bohrstange gehalten. Diese Halterung reicht zur Gewährleistung eines hohen Grades an Genauigkeit im oberen Bereich der Ausnehmung aus. Im Zuge der Weiterführung des Arbeitsganges bewegt sich der ßtirnkegelteil in die in den Pig. 2 und 4 gezeigte Stellung, wodurch die vorstehend beschriebene Halterung erzielt wird, mit deren Hilfe die Bohrstange in genau axialer Ausrichtung gehalten wird. Wenn also die Ausnehmung 66 tiefer ist als der axiale Abstand zwischen der Schneidkante 11 und der Kante 68 in Pig. 2, so ist für den Bohrstahl 16" mit einem sehr kurzen Abstand davon eine Halterung gefeeben.

90.984 1/Og t 5

~ 13 -

Diese Halterung wird um so wichtiger, je weiter sich das ■ Bohrstück 16 in die Ausnehmungen einschiebt, wo die Gefahr besteht, daß die vorstehend beschriebenen Ungenauigkeiten auftreten.

Pig. 1a zeigt ein Bohrwerkzeug 2 mit einer Bohrstange 4¹, in der sich eine Axialbohrung 40' über deren gesamte Länge erstreckt. Das untere Ende der Bohrung 40' ist mit einem Gewinde versehen und in dieses ist ein Schraubeinsatz 9¹ eingeschraubt ι der das Ende der Bohrung 40 · verschließt und so ein fest zusammenhängendes Gebilde herstellt. Am unteren Ende der Bohrstange 4¹ ist die Bohrvorrichtung mit einem Bohrstahl 10' angebracht (siehe auch IFig. 2a), der in einem Querschlitz 12' der Bohrstange gehalten istj der Schraubeinsatz 9¹ ist unter Zuhilfenahme einer Stellschraube 14' in der gewünschten genauer bestimmten Stellung gehalten. Der Bohrstahl 10' besitzt eine Schneidkante, die mit einem Spitzenradius versehen ist. An der unteren Stirnseite 15' der Bohrstange 4¹ ist ein endseitig schneidender Yorschneidkörper 16 mit einem rechteckigen. Stabteil 18' gehalten, der seinerseits formschlüssig in einem Schlitz 20' in der Bohrstange sitzt und endseitig ein Schneidteil mit einer Schneidkante aufweist. Der endseitig schneidende Verschneidkörper 16· wird an Ort und Stell© durch eine Kppfschraube 24* festgeklemmt, die entsprechend der Darstellung der Sig· la durch

eine riittelbohrung in den Stangenteil 18* hindurchgeführt und in eine im Ende des Schraubstopfens y¹ ausgebildete Axialbohrung eingeschraubt ist.

Auf das untere Ende der Bohrstange 4' ist ein dieses umschließender zylindrischer Stirnkegelteil 30' aufgesetzt, dessen unterer Teil derart konisch ausgebildet ist, daß eine kegelstumpfförmige Halterungsanordnung 32' entsteht.

Der Stirnkegelteil 30'besteht aus einer zylindrischen Stahlhülse 27' mit gleichmäßigen radialen Abmessungen, wenn man einmal davon absieht, daß sie an ihrem unteren Ende kegelstumpfförmig ausgebildet ist. Eine große Zahl von langgestreckten Hartwerkstoffeinsätζen 29' (Karbide) ist formschlüssig in Schlitze in dem kegelstumpfförmigen Hantel eingesetzt und dort befestigt. Die einzelnen Einsatzstücke 29' besitzen jeweils eine konvexe Fläche, die ein Segment eines Zylinders darstellt» Diese Flächen konvergieren nach unten und bilden somit eine Halterung um einen Kegelstumpf mit bestimmten Innen- und Außenradien. Der Stirnkegelteil besitzt zwei einander diametral gegenüberliegende Schlitze 34· und 36' (Siehe Fig. 3a), wobei der Schlitz 34' vom Grunde des Kegels nach oben und kurz über den Bohrstahl 10' hinaus verläuft, während sich der Schlitz 36' über die gesamte Länge des Kegels erstreckt» Diese Schlitze ermöglichen

eine freie vertikale Bewegung des Stirnkegelteiles in Bezug auf das Bohrstück und der Schlitz 36' bewirkt gleichzeitig auch eine Führung für die anfallenden Späne, die somit vom Werkstück nach oben geleitet werden und nach oben austreten.

Iu der die Bohrstange durchlaufenden Bohrung 40' (Fig. 1a) ist eine Spiraldruckfeder 42' vorgesehen, deren unteres Ende auf dem Einsatz bzw. Kolben 44' aufliegt, während sie an ihrem oberen Ende durch ein (nicht gezeigtes) verstellbares Schraubstück unter Druck gehalten wird, das oben in die Bohrung 40· eingeschraubt ist. Durch eine Querausnehmung in dem Kolben 44· ist ein Verbindungsstift 50' durchgeführt, dessen linkes Ende mit einem Kopf versehen ist, während er an seinem rechten Ende ein Gewinde besitzt, und mit diesem in eine entsprechende Gewindebohrung in den Stirnkegelteil 30' eingeschraubt ist. In der Bohrstange sind außerdem Schlitze 5^' ausgebildet, in denen der Stift 50' und damit der Einsatz 44', der Stift 50' und der Stirnicegelteil gegenü-ber der Bohrstange axial verschiebbar sind. Diese Bauteile sind jedoch hier in ihrer Ruhestellung gezeigt, in die sie unter der Wirkung der Feder gedrückt werden.

Der Einsatz 9¹ zeigt einen einen Hohlraum 59 * umschließenden

9098^1/081S

oberen Plansch 41'. Der Kolben 44' besitzt ein leonisch zulaufendes unteres Ende, das auf der Oberseite des Flansches aufsitzt. Infolgedessen wirkt der Kolben 44' als eine Art Ventil, welches den Hohlraum 39' nach oben hin verschließt und damit die Kühlmittelzufuhr zu den Öffnungen d'er Bohrungen 97' und 87' unterbricht. Während des Betriebes erfolgt die Zufuhr von Kühlmittel durch eine Strömungsmittelkupplung an der Oberseite der Bohrstange. Das Kühlmittel gelangt dann von der Unterseite der Bohrung 40' zum Werkstück, wenn an diesem ein Bohrvorgang durchgeführt wird. Von dem Hohlraum 39' (Fig. 2a und 4a) verlaufen radial nach außen durch den Flansch 41' des Einsatzes 9' und die Wandung der Bohrstange drei Bohrungen 87'. Von dort nach unten sind entlang der, Innenwandung des Stirnkegelteiles 30' drei halbzylindrische Schlitze 89' angeordnet. Die Schlitze 89' führen zu zwei bogenförmig ausgebildeten Kammern 91'ι die unterhalb der Schultern 93' ausgebildet sind. Radial nach außen und von dem größeren Teil der Kammern 91' zwischen den einzelnen Einsätzen 29' nach unten verlaufend sind jeweils Kühlmittelauslässe 95' vorgesehen. Von dem Speicherraum 39' gelangt somit das Kühlmittel über die Bohrungen 87', die Schlitze 89·, die Kammern 91' und die Durchlässe 95 ^l von oberhalb des Einsatzes 9' in der Bohrung 40' zu dem Bereich der Einsätze und fließt von dort aus zu dem Vorschneidkörper 16'

90 9 841/0815

Des weiteren, verläuft eine senkrechte Bohrung 97' (Fig. 1a und 2a) von dem Hohlraum 39' nach unten durch den Einsatz 9' u&d stellt eine Verbindung mit einer horizontalen Bohrung 99' her_t die sioh durch den Einsatz und die Wandung der Bohrstange 4¹ hindurch erstreckt und das Kühlmittel unmittelbar vor die Schneidkante des Schneidkörpers 10' führt. Die Auslaßöffnung der Bohrung 99' läßt sich durch die Bewegung des Stirnkegelteiles öffnen und schließen,,

Wenn sich der Kolben 44 ·, wie vorstehend angegeben, in seiner Ruhestellung befindet, drückt die Feder 42' den Kolben gegen die Oberseite des Einsatzes 9% so daß es den Hohlraum nach oben hin verschließt und damit die Kühlmittelzufuhr zu den Bohrungen 97' und 87' unterbricht. Wird jedooh der Stirnkegelteil der Stange 4' gegenüber aus dieser Btthestellung bewegt, so werden Kolben 44* und Einsatz 9¹ auseinander bewegt und dadurch die Öffnungen der Bohrungen 97^l ^ⁿ⁽* ⁸?' freigegeben.

Durchmesser der Bohrung 40' und. der Außendurohmesger Kolbens 44^! sind derart bemessen:* daß das Kühlmittel

dem Kolben und: dei? Bohrungawandung nach unten gelangen kann» Wercktn also- die Öffnungen der Bohrungen 97* und $7* freigeg&ksn» so gelangt dap an der Oberseite Bohrung 40,' $;|ntr$%ende Kühliaittel· du3?oh di^ Bohrungen

und wie wesi?«nfn<| bes$hr4tb«p, su

den jeweiligen Arbeitsbereichen.

Dieses Werkzeug wird dazu verwendet, eine Ausnehmung in einem Werkstück von einer Weite entsprechend dem Abrichtstück 16' auf eine Weite entsprechend dem Bohrstahl 10' zn vergrößern. Während sich das Werkzeug in Richtung.auf das Werkstück zu bewegt, v/ird es so genau wie nur möglich mit der Ausnehmung zur Ausrichtung gebracht» Der Vorschneidkörper ermöglicht Jedoch Veränderungen in der Größe der ursprünglichen Ausnehmung und in der Genauigkeit der Ausrichtung der Ausnehmungsachse zur Achse der Bohrstange 4¹, Der Vorscbneidkörper 16· gelangt zunächst am Werkstück zur Anlage und erzeugt dort eine Ausnehmung mit dem vorbestimmten richtigen Durchmesser und genau richtig liegender Achse» Der Radius dieser Ausnehmung ist mindestens so groß wie der Mindestradius des Kegelstumpfes der Außenflächen der !Einsätze 29'. Während also der Vorschneidkörper die Bohrung im- Werkstück erzeugt, bewegt sich der Kegelteil nach unten und die Außenflächen der Einsätze 29' gelangen an der oberen Kante der Ausnehmung oder Bohrung zur Anlage. Die einzelnen !Einsätze gelangen dabei jeweils zu einem punktförmigen Kontakt mit dem Werkstück,* indem die konvexe Außenfläche des Einsatzes Jeweils an der entsprechenden Stelle der oberen Kante der

9098U/Ot15

Ausnehmung oder Bohrung zur Anlage kommt. Auf diese Weise wird erreicht, daß der Kegelteil fest aufliegt und durch die Feder 42 gegen das'Werkstück gedruckt wird. Im weiteren Verlauf des Arbeitsganges bleibt der Kegelteil fest gegen das Ende der Ausnehmung oder Bohrung angedrückt und die Bohrstange bewegt sich weiter in die Bohrung oder Ausnehmung hinein. Zu demjenigen Zeitpunkt, in dem das Bohrstück 10' jedoch das Werkstück erreicht, beginnt es das Werkstück um die Bohrung herum auszuschneiden, auf welcher der Kegelteil aufliegt. Wenn dann anschließend der Bohrstahl das Werkstück um die Ausnehmung oder Bohrung herum ausschneidet, li%t der Kegelteil auf der von dem Vorschneidkörper erzeugten Ausnehmung oder Bohrung auf und wird durch die Steifigkeit der Bohrstange und durch die Spannung der leder 42' fest an Ort und Stelle gehalten.

Wenn sich der Kolben 44' und der Stirnkegelteil 30' in der Ruhestellung befinden, wird die Kühlmittelzufuhr dadurch unterbrochen, daß sich der Kolben 44' an den Einsatz anlegt. Wenn jedoch das Stirnkegelteil an dem Werkstück zur Anlage gelangt, so wird es gegen eine nach unten gerichtete Bewegung festgehalten. Folglich wird durch die nach unten gerichtete Bewegung der Bohrstange der Einsatz 9' nach unten und damit vom Kolben 44' weg verschoben. Dadurch

9098U/0816

sich nach oben der Abstand zwischen dem Kolben 44' und dem Einsatz 9¹ und es wird auf diese Weise erreicht, daß die öffnungen der Bohrungen 87' und 97' in äer vorstehend beschriebenen Weise freigegeben 'werden. Das Kühlmittel kann somit durch die entsprechenden Bohrungen und Durchlässe in den Bereich des Einsatzes 29' und auch aur Schneidkante des Bohrstückes 1O¹ und des Abrichtstückes 16' gelangen, wie dies im einzelnen vorstehend beschrieben wurde»

Es hat sich gezeigt, daß es sich hierbei um eine sehr zufriedenstellende Anordnung für die Kühlmittelzufuhr während des gesamten Schneidvorganges und auch zur Halterung des Stirnkegelteiies handelt. Die Arbeitsgänge lassen sich hierbei mit verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit durchführen, ohne daß die Gefahr eines Festfressens der einzelnen !eile besteht. Die Angaben "aufwärts" und "abwärts" sowie alle damit im Zusammenhang gemachten Angaben beziehen sich auf den praktischen Einsatz des Werkzeuges in dem Fall, in dem die Bohrstange senkrecht steht. Selbstverständlich kann jedoch die Bohrstange auch eine andere Stellung einnehmen, ohne daß sich an der vorstehend beschriebenen Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung etwas ändert.

Da hinsichtlich der mechanischen Ausgestaltung der vorstehend

909841/0816

beschriebenen erfindungsgemäßen Einrichtung noch zahlreiche Änderungen vorgenommen werden können, ohne daß dies den Rahmen der Erfindung überschreitet, sind selbstverständlich sämtliche vorstehend beschriebenen und in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen der Erfindiäing lediglich als den Erfindungsgedanken nicht einschränkende Ausführungsbeispiele zu betrachten.

909841/0815

Claims

Patentansprüche :

1. Bohrwerkzeug zum Aufbohren von Ausnehmungen oder Bohrungen in Werkstücken mit einem an einer Bohrstange starr befestigten', etwa radial ausgerichteten Bohr stahl, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Bohrstange (4,4') im Bereich des BohrStahles (10,1O¹) ein Zentrierteil (30,3O¹) mit endseitig konischer Mantelfläche (32) gegen den in Bohrrichtung wirkenden Druck einer Anpreßkraft axial verschiebbar befestigt ist.

2. Bohrwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zentrierteil (3O₁30') die Bohrstange (4) hülsenförmig umgibt.

3. Bohrwerkzeug nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Konus des Zentrierteiles (30,3O¹) koaxial zur Bohrstangenachse verläuft.

4. Bohrwerkzeug nach Anspruch 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel des Zentrierteiles (3Ο»3Ο') mit in axialer Richtung verlaufenden, schlitzförmigen Ausnehmungen (34,36) versehen ist, von denen eine als Durchtritt für den Bohrstahl (10,1O¹) und eine als Spannute dient.

5. Bohrwerkzeug nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrstahl (10,10') in einer die Bohrstange (4,4') diametral durchsetzenden Ausnehmung (12)

909841/0815

durch Klemmung befestigt ist.

6. Bohrwerkzeug nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Mindestdurchmesser der konischen Mantelfläche (32) des Zentrierteiles (3Q»3O') kleiner und derjKöchstdurchmesser größer sind als der Durchmesser der aufzubohrenden Ausnehmung (60).

7. Bohrwerkzeug nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der auf das Zentrierteil (3Q»3Q') in Bohrrichtung wirkende Anpreßdruck durch eine in einer Axialbohrung (40) der Bohrstange (4) angeordnete Schraubenfeder (42) hervorgerufen ist, die durch radial in Axialschlitzen (54-) die Bohrstange durchgreifende Arme (50) mechanisch mit dem Zentrierteil (30,3°^l) verbunden ist. '

8. Bohrwerkzeug nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die konische Mantelfläche (32) als gesondertes Bauteil mit dem Zentrierteil verbunden ist und aus zwei Halbschalen (29,31) aus hartem Werkstoff (Karbid) besteht.

9. Bohrwerkzeug nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die konische Mantelfläche (32) zur Herstellung eines ρunktförmigen Kontaktes mit dem Rand (68) der aufzubohrenden Ausnehmung (60) mit einer Vielzahl wulstförmiger Erhebungen (29') versehen

909841/0815

ist, deren Längsachsen im wesentlichen in Mantelflächenlängsrichtung verlaufen und die in Mantelumfangsrichtung mit Abstand nebeneinander angeordnet sind.

10. Bohrwerkzeug nach^Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die wulstförmigen Erhebungen (29') sich über die gesamte Länge des Kegelmantels (32) erstrecken.

11. Bohrwerkzeug nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der wulstförmigen Erhebungen (29) in Richtung des sich schließenden Kegelmantels des Zentrierteiles (30') abnimmt.

12. Bohrwerkzeug nach Anspruch 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die wulstförmigen Erhebungen (29) aus einem harten Werkstoff bestehen und als gesonderte Bauteile in den Kegelmantel des Zentrierteiles (30') eingesetzt sind.

13. Bohrwerkzeug nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Axialbohrung der Bohrstange (4·,4') als Zuleitung für ein Kühlmittel ausgebildet ist und daß im Bereichdes Zentrierteiles (30,3O¹) Radialbohrungen zum Austritt des Kühlmittels angeordnet sind.

9098A1/081S

14. Bohrwerkzeug nach-einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Zentrierteil (30,3O¹) mit DurchtrittaÖffnungen für daa aus der Bohrstange austretende Kühlmittel veraehen ist.

15· Bohrwerkzeug nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, r daß die in dem Zentrierteil (30,3O¹) angeordneten Durchtrittsöffnungen von einem gemeinsamen, auf der Innenfläche des Zentrierteiles angeordneten Ringkanal (91') ausgehen.

16_n Bohrwerkzeug nach einem oder mehreren der vorher- ^K. gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Durchtrittsöffnung (90,99') oberhalb der Bohrstahlschneide (11,11') in den den Bohrstahl umgebenden Axialschlitz (36) des Zentrierteiles (30,30') mündet.

17. Bohrwerkzeug nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die im Zentrierteil (3O') angeordneten Durchtrittsöffnungen (95') für das Kühlmittel in Umfangsrichtung zwischen den wulstförmigen Erhebungen (29^r) angeordnet sind.

18. Bohrwerkzeug nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die im Zentrierteil (30') angeordneten Durchtrittsöffnungen für das Kühlmittel oberhalb des Randes (68) der aufzubohrenden Ausnehmung (60) angeordnet sind.

90 9841/0815

19. Bohrwerkzeug nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Axialverschiebung zwischen Zentrierteil (3O»3O') und Bohrstange (4,4') den Kühlmittelzufluß steuert, indem die Bohrstange mit dem Ventilsitz (9»9') und der Zentrierteil mit dem Ventilkörper (44,44') eines Kühlmitteldurchlaßventile s fest verbunden sind.

20. Bohrwerkzeug nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmitteldurchlaßventil in der Axialbohrung (40,4O¹) der Bohrstange (4,4') angeordnet ist.

21. Bohrwerkzeug nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper durch die Schraubenfeder (42,42') in Schließrichtung beaufschlagt ist.

22. Bohrwerkzeug nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am stirnseitigen Ende der Bohrstange ein Vorschneidkörper (16',22) befestigt ist, dessen maximaler Radialabstand zur Bohrstangenachse großer ist als der Radius der aufzubohrenden Ausnehmung (60) und kleiner als der Radius der durch den eigentlichen Bohrstahl (10,10') erzeugten Fertigbohrung.

23. Bohrwerkzeug nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorschneidkörper (16,16') in Bohrrichtung vor dem Zentrierteil (30,30') angeordnet ist.

90 98 4 1/081 δ

24-. Bohrwerkzeug nach Anspruch 22 und 23, dadurch gekennzeichnet, daß der maximale Radialabstand des Vorschneidkörpers (16,16') von der Bohrstangenachse größer ist als der Mindestradius der konischen Mantelfläche (32) des Zentrierteiles (30,3O¹) bzw. des die wulstförmigen Erhebungen (29) des Zentrierteiles (30,3O¹) einhüllenden Mantels,, und kleiner ist als der Maximalradius der konischen Mantelfläche des Zentrierteiles bzw. des die wulstförmigen Er*- hebungen des Zentrierteiles einhüllenden Mantels.

25. Bohrwerkzeug nach Anspruch 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneide (23) des Vorschneidkörpers (16) mit dem durch seine Schneidspitze gelegten Radius einen Winkel einschließt derart, daß die vom Vorschneidkörper abgehobenen Späne in Richtung auf die Bohrstangenachse gelenkt werden.

909841/0815

Leersei te