DE19740855C2 - Einrichtung an einer Tiefbohrmaschine sowie Verfahren zum Tiefbohren - Google Patents

Description

Bei Tiefbohrmaschinen wird der beim Bohren entstehende Bohr­ span durch eine Nut des Bohrers mit Hilfe von Bohröl nach außen befördert. Es hat sich nun herausgestellt, daß bei sehr tiefen Löchern unter Umständen ein zusammenhängender Bohrspan das Tiefbohren erschwert.

Es ist in einer nicht veröffentlichten Patentanmeldung vor­ geschlagen worden, den hohlen Schaft des Bohrers so herzu­ stellen, daß die durch eine Sicke des Schaftes gebildete Nut nicht geradlinig, sondern schraubenlinienförmig verläuft. Bei einem solchen Bohrer treten kleinere Späne auf, und der Geräuschpegel verringert sich.

Es ist bereits eine Tiefbohrmaschine bekannt (JP 8-215909 A), bei der der Durchgang, durch den die Bohrspäne aus der Bohrung herausbefördert werden, mit Ultraschall erregt wird. Dadurch wird das Herausbefördern der Späne erleichtert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu schaffen, wie der Bohrspan beim Tiefbohren schon während des Bohrens zerkleinert werden kann, so daß er sich leichter aus dem Bohrloch herausbefördern läßt.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung eine Einrich­ tung mit den im Patentanspruch 1 genannten Merkmalen vor, sowie ein Verfahren nach Patentanspruch 12 vor.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteran­ sprüchen, deren Wortlaut ebenso wie der Wortlaut der Zusam­ menfassung durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht wird.

Durch die von der Erfindung vorgeschlagene Vibrationseinrich­ tung wird etwas Ähnliches erreicht wie bei dem Schaft mit der gewendelten Nut. Es wird nämlich der Bewegung des Bohrers eine Vibration überlagert, die zum leichteren Brechen des Bohrspans führt. Kleinere Bohrspäne lassen sich leichter aus dem Bohrloch heraus befördern. Darüber hinaus kann mit einem höheren Vorschub gearbeitet werden, und der Geräuschpegel ist niedriger. Es hat sich herausgestellt, daß diese Vibrations­ einrichtung bei unterschiedlichen Bohrerdurchmessern pro­ blemlos arbeitet. Die Vibrationseinrichtung ist eine passive Einrichtung. Es werden also keine zusätzlichen Einrichtungen zum Erzeugen der Vibrationen benötigt. Diese werden vielmehr beim Bohrvorgang selbst durch Unregelmäßigkeiten im Vorschub, Schläge, Stöße o. dgl. erzeugt bzw. ausgelöst.

Insbesondere kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, daß die Vibrationseinrichtung zur Erzeugung von kombinierten Vibra­ tionen in Dreh- und axialer Richtung ausgebildet ist.

Die Erfindung schlägt vor, daß die Vibrationseinrichtung zwischen dem Schaft der Einrichtung und der Werkzeugaufnahme der Einrichtung wirksam sein kann. Insbesondere kann vorgese­ hen sein, daß die Vibrationseinrichtung auch zwischen dem Schaft und der Werkzeugaufnahme der Einrichtung angeordnet ist. Es wird also eine Vibration der Werkzeugaufnahme gegen­ über dem Schaft der Einrichtung erzeugt.

Insbesondere kann in Weiterbildung der Erfindung die Vibrati­ onseinrichtung derart ausgebildet sein, daß sie eine begrenz­ te Bewegung zwischen dem Schaft und der Werkzeugaufnahme gegen die Wirkung einer Feder zuläßt.

Es kann dabei vorgesehen sein, daß die Feder eine Vorspannung aufweist, die relativ hoch eingestellt ist, damit tatsächlich die Vibrationen auch ausgelöst werden können.

Insbesondere kann vorgesehen sein, daß die Vorspannung der Feder an der Einrichtung einstellbar ist.

Als Feder kann jede Art von Feder verwendet werden, die die nötige hohe Vorspannung erzeugen kann. Beispielsweise kann es sich bei der Feder um eine Drehfeder handeln, aber auch eine in axialer Richtung wirkende Feder kann verwendet werden. Möglich sind ebenfalls Federelemente aus Gummi, Tellerfeder­ pakete, auch hydraulische Federelemente.

Insbesondere kann in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, daß die begrenzte Bewegbarkeit zwischen dem Schaft und der Werkzeugaufnahme längs eines Weges erfolgt, der durch eine Zwangsführung vorgegeben ist. Auf diese Weise läßt sich beispielsweise das genaue Verhältnis zwischen bei der Vibra­ tion zurückgelegter Drehung und Axialverschiebung festlegen.

Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, daß die Zwangsfüh­ rung eine Kugelrollspindel aufweist, was dazu führt, daß nur sehr geringe Reibungsverluste auftreten.

Bei dem von der Erfindung vorgeschlagenen Verfahren wird während des Bohrens der schraubenlinienförmigen Bewegung des Bohrers eine Vibration überlagert, die in Dreh- und/oder in axialer Richtung wirkt, vorzugsweise in einer kombinierten Dreh- und Axialrichtung. Die Erfindung sieht vor, daß die Vibrationseinrichtung durch Stöße, Schläge oder sonstige Unregelmäßigkeiten beim Bohren ausgelöst werden kann.

In Weiterbildung kann die Vibration zwischen dem Schaft und der Werkzeugaufnahme erzeugt werden.

Die von der Erfindung vorgeschlagene Einrichtung kann in einer Tiefbohrmaschine selbst verwirklicht werden. Sie kann aber auch als getrennter Adapter ausgebildet werden, der sich nachträglich an einer bereits vorhandenen Tiefbohrmaschine anbringen läßt.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sowie anhand der Zeichnung. Hierbei zeigt die einzige Zeichnungsfigur einen schematischen Längsschnitt durch eine Einrichtung, die an einer Tiefbohrma­ schine angebracht werden kann und die Erfindung verwirklicht.

Das in der Zeichnung im Längsschnitt dargestellte Adapterele­ ment enthält ein äußeres Gehäuse 1, das an seiner in der Figur rechten Seite mit einer Tiefbohrmaschine verbunden werden kann. Zu diesem Zweck enthält das Gehäuse eine Spindelaufnahme 2. Das Gehäuse 1 bildet zusammen mit der Spindel­ aufnahme 2 den Schaft des Adapterelements. Die Spindel der Tiefbohrmaschine treibt über die Spindelaufnahme 2 das Gehäuse 1 an. Dem Gehäuse wird beim Bohren ein Vorschub und eine Drehbewegung übertragen.

Das Gehäuse 1 ist innen hohl und weist eine etwa zylindrische Innenöffnung auf, die von der der Aufnahme 2 für die Spindel der Tiefbohrmaschine entgegengesetzten Seite her zugänglich ist.

An der Innenseite des Gehäuses 1 ist eine Mutter 3 festge­ legt, die an ihrer Innenseite ein Kugelumlaufgewinde auf­ weist. Mit dieser Mutter 3 steht eine Spindel 4 in Eingriff, die in dem Teil, in dem sie mit der Mutter 3 zusammenwirkt, als Kugelrollspindel ausgebildet ist. In der Figur sind die Nuten 5 für die Kugeln angedeutet.

Das aus dem Gehäuse 1 herausragende Ende 6 der Spindel 4 ist als Aufnahme für den Schaft 7 eines Tiefbohrers ausgebildet. Der Schaft 7 wird in dieser Aufnahme beispielsweise durch eine schräg verlaufende Madenschraube 8 festgelegt.

Auf der in das Innere des Gehäuses gerichteten Seite der Muster 3 ist auf die Spindel 4 eine Mutter 9 aufgeschraubt, die sich mit der Spindel 4 mitdreht. In die von der Mutter 3 abgewandte Stirnseite 10 der Mutter 9 ist in eine dort vorhandene axiale Öffnung 11 ein Ende 12 einer Drehfeder 13 eingehängt. Die Drehfeder 13 erstreckt sich in mehreren Windungen um die Spindel 4 herum und ist mit ihrem gegenüber­ liegenden Ende 14 in eine axiale Öffnung 15 einer Scheibe 16 eingehängt. Die Scheibe 16 umgibt die Spindel 4 und greift mit mindestens einem Zapfen 17 in eine exzentrische axiale Bohrung 18 des Gehäuses 1 ein. Dadurch ist die Scheibe 16 mit dem Gehäuse 1 drehfest verbunden. Die Feder 13 beaufschlagt die Spindel 4 in ihrer durch die Gewinde der Mutter 3 und der Spindel 4 bestimmten Zwangsführung in die dargestellte Stellung. In dieser Stellung liegt eine axiale Schulter 19 der Spindel 4 an einer Stirnfläche 20 eines Hülsenelements 21 an. Die Position dieses Hülsenelements 21 und damit der Anschlagfläche 20 kann durch eine Klemmutter 22 verstellt werden, die auf ein Gewinde 23 an der Außenseite des Gehäuses 1 aufgeschraubt ist.

Das in der Figur dargestellte Adapterelement arbeitet wie folgt. Die Spindel der Tiefbohrmaschine treibt über die Aufnahme 2 das Gehäuse 1 an. Die kräftige Feder 13 sorgt dafür, daß die Aufnahme 6 und damit der Schaft 7 des Tief­ bohrwerkzeugs drehfest mit dem Gehäuse 1 verbunden sind. Tritt nun während des Bohrens ein axialer Schlag, ein Stoß oder dgl. auf, so wird durch den Gewindeeingriff zwischen der drehfest mit dem Gehäuse 1 verbundenen Mutter 3 und dem als Kugelrollspindel ausgebildeten Teil der Spindel 4 ermöglicht, daß die Aufnahme 6 und damit der Werkzeugschaft 7 etwas gegenüber der Drehbewegung des Gehäuses 1 zurückbleiben. Dadurch wird die Feder 13 zusätzlich gespannt, worauf sich eine Gegenkraft bildet, die den Schaft 7 des Werkzeugs dann etwas schneller drehantreibt, bis die Spindel 4 wieder in ihrer Anschlagstellung liegt.

Diese kurze Rück- und Vordrehung des Werkzeugschaftes 7 kann sich mehrfach wiederholen und bildet eine Vibration, die zum Zerkleinern des Bohrspans dient. Durch die Zerkleinerung des Bohrspans kann nicht nur mit größerem Vorschub gearbeitet werden, sondern ergibt sich auch eine Verringerung des Geräuschpegels.

In der dargestellten Ausführungsform dient als Feder eine Drehfeder, die also ein Rückdrehmoment erzeugt. Es ist auch denkbar, eine axial wirkende Feder, beispielsweise ein Tellerfederpaket, zu verwenden.

Claims (14)

1. Einrichtung an einer Tiefbohrmaschine, mit

• 1. 1.1 einem Schaft (1, 2) zur Verbindung mit dem Antrieb der Tiefbohrmaschine,
• 2. 1.2 einer Aufnahme zur Befestigung eines Tiefbohr­ werkzeugs, die
  • 1. 1.2.1 mit dem Schaft (2, 1) verbunden ist, sowie mit
• 3. 1.3 einer Vibrationseinrichtung, die
  • 1. 1.2.1 zur Erzeugung von Vibrationen des Werkzeugs in Dreh- und/oder axialer Richtung ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vibrationseinrichtung eine passive Ein­ richtung ist, die durch Stöße oder Schläge beim Bohren ausgelöst werden kann.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, bei dem die Vibrationsein­ richtung zur Erzeugung von kombinierten Vibrationen in Dreh- und axialer Richtung ausgebildet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Vibra­ tionseinrichtung zwischen dem Schaft (1, 2) und der Werkzeugaufnahme der Einrichtung wirksam ist.

4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Vibrationseinrichtung zwischen dem Schaft (1, 2) und der Werkzeugaufnahme der Einrichtung angeordnet ist.

5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Vibrationseinrichtung derart ausgebildet ist, daß sie eine begrenzte Bewegung zwischen dem Schaft (1, 2) und der Werkzeugaufnahme gegen die Wirkung einer Feder (13) zuläßt.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, bei der die Feder (13) eine Vorspannung aufweist.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, bei der die Vorspannung der Feder (13) einstellbar ist.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, bei der die Feder eine Drehfeder (13) ist.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, bei der die Feder (13) eine axiale Feder ist.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, bei der die Bewegbarkeit zwischen dem Schaft (1, 2) und der Werkzeugaufnahme längs eines Weges erfolgt, der durch eine Zwangsführung vorgegeben ist.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, bei der die Zwangsführung eine Kugelrollspindel aufweist.

12. Verfahren zum Tiefbohren, bei dem

• 1. 12.1 während des Bohrens der schraubenförmigen Bewegung des Bohrers eine Vibration überlagert wird, die
• 2. 12.2 in Dreh- und/oder in axialer Richtung wirkt, dadurch gekennzeichnet, dass die Vibrationen durch beim Tiefbohren entstehende Stöße, Schläge ausgelöst werden.

13. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem die Vibration in einer kombinierten Dreh- und Axialrichtung erfolgt.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, bei dem die Werk­ zeugaufnahme gegenüber dem Schaft der Tiefbohrmaschine vibriert wird.