DE19851847A1

DE19851847A1 - Bohrwerkzeuganordnung

Info

Publication number: DE19851847A1
Application number: DE1998151847
Authority: DE
Inventors: John C Endsley; Michael H Hinrichsen
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1997-11-12
Filing date: 1998-11-10
Publication date: 1999-05-20
Also published as: JPH11216606A; US5957630A

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Bohrwerk zeug, wie es typischerweise dazu verwendet wird, um tiefe Löcher zu bohren. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Bohrwerkzeuganordnung, die Führungen aufweist, um sicherzustellen, daß das Bohrwerkzeug die Bohrung in einer geraden Linie fortsetzt, selbst wenn sich der Außendurchmesser des Schneidwerkzeugs in seiner Größe infolge von Abrieb oder infolge von Wiederschärfen ver ringert.

Bohrwerkzeuge sind bereits bekannt. Viele dieser Bohr werkzeuge besitzen ein Schneidwerkzeug angeordnet an einem Ende des Bohrwerkzeugs, um ein Loch in ein Ma terial, wie beispielsweise Stahl, Aluminium oder Guß eisen, zu bohren. Bei langen Bohrlöchern hat das Bohr werkzeug die Tendenz zu "wandern", also nicht in einer geraden Linie zu schneiden. Dies kann man darauf zurück führen, daß das zu schneidende oder zu bohrende Material unterschiedliche Zähigkeiten und Härten besitzt, was dem Bohrwerkzeug gestattet, den Pfad des geringsten Wider standes zu nehmen. Vielfach wird das zu bohrende Loch partiell durch den Gußprozeß oder den Schmiedeprozeß de finiert, um ein durch einen Kern vorbestimmtes Loch zu bilden. Diese kerngebildeten Löcher sind nicht immer an der richtigen Stelle angeordnet oder es gibt unterbroche ne Oberflächen, die das Schneidwerkzeug schneiden muß. In diesen Situationen kann das Schneidwerkzeug "wandern", d. h. es schneidet nicht auf einer geraden Linie, insbeson dere dann, wenn die Bohrstange lang ist. Um dieses "Wan dern" des Schneidwerkzeugs zu vermeiden, ist es bekannt, am vorderen Ende des Bohrwerkzeugs ein Pilotelement vor zusehen, das in einem Pilotloch positioniert ist. Wenn sich das Pilotelement im Pilotloch befindet, so wird das Schneidwerkzeug in seiner richtigen Lage gehalten. Ferner ist es bereits bekannt, gesonderte Bohranordnungen vorzu sehen, die am Bohrwerkzeug hinter dem Schneidwerkzeug an geordnet sind. Diese ermöglichen auch, das Schneidwerk zeug richtig ausgerichtet zu halten. Diese Lageranordnun gen sind normalerweise sehr platzgreifend und sind auch gesonderte Elemente, die am Bohrwerkzeug angebracht wer den müssen. Es ist ferner bekannt, individuelle Führungen innerhalb der Bohranordnung vorzusehen, die ersetzt wer den können. Zudem können Federn oder andere elastische Glieder hinter den individuellen Führungen der Lageran ordnung angeordnet werden, um zu gestatten, daß das La gerglied in die Löcher unterschiedlicher Größen paßt und/oder den Abrieb des Schneidwerkzeugs kompensiert. Da diese bekannten Lagerglieder schmal sind, sind sie dann nicht praktikabel, wenn Löcher gebohrt werden, die durch Hohlräume unterbrochen werden, wie dies dann der Fall ist, wenn durch einen Kern vorgesehene Löcher in einem Ventilkörper für einen Ventilkolben gebohrt werden. Es ist ferner bekannt, ein Bohrwerkzeug zu verwenden, wel ches an einer Bohrstange angebracht ist, und zwar mit starr angebrachten Führungen zur Vergrößerung der zuvor bearbeiteten Löcher.

Die vorliegende Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, die Probleme des Standes der Technik, insbesondere die oben genannten, zu lösen.

Offenbarung der Erfindung

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Bohrwerkzeug anordnung vorgesehen, die dazu geeignet ist, ein Schneid werkzeug an einem Ende zu tragen, um ein Loch vorbestimm ter Größe in einem Glied zu schneiden oder zu bohren. Die Bohrwerkzeuganordnung weist eine sich längs erstreckende Bohrstange auf mit einer Vielzahl von Schlitzen auf, die darinnen um deren Umfang herum und entlang der sich längs erstreckenden Länge definiert sind. Jeder Schlitz der Vielzahl von Schlitzen besitzt eine Bodenoberfläche und entgegengesetzt liegende Seitenwände. Ein gehärtetes Füh rungsglied ist in jedem der entsprechenden Schlitze der Vielzahl von Schlitzen angeordnet, und ein elastisches Glied ist in jedem der entsprechenden Schlitze zwischen dem gehärteten Führungsglied und dem Boden des zugehöri gen Schlitzes angeordnet. Jedes der entsprechenden ela stischen Glieder ist mit der Bodenoberfläche des zugehö rigen Schlitzes und mit dem gehärteten Führungsglied ver bunden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines Ausfüh rungsbeispiels der Erfindung;

Fig. 2 ist ein Querschnitt längs Linie 2-2 der Fig. 1; und

Fig. 3 ist ein Teilschnitt längs Linie 3-3 der Fig. 1.

Bestes Verfahren zur Ausführung der Erfindung

Wie in den Zeichnungen gezeigt, weist eine Bohrwerkzeug anordnung 10 eine sich längs erstreckende Bohrstange 12 und ein Schneidwerkzeug 14 befestigt an einem Ende daran auf. Die Bohrwerkzeuganordnung 10 ist in ihrer Betriebs position beim Bohren eines Lochs in einem Glied 16, wie beispielsweise einem Ventilkörper, angeordnet darge stellt. Der Ventilkörper 16 definiert einen durch Verwen dung von Kernen vorgesehenen Durchlaß 18, wobei durch das Schneidwerkzeug 14 wegzubearbeitendes Material vorhanden ist, um eine bearbeitete Bohrung 20 zu definieren. Wie es bei Ventilkörpern typisch ist, werden Hohlräume 22 darin nen beabstandet voneinander entlang der Längsachse des durch einen Kern vorgesehenen Durchlasses 18 definiert. Jeder der ringförmigen Hohlräume 22 ist größer als der Kerndurchlaß 18. Infolgedessen tritt, wenn das Schneid werkzeug 14 den Kerndurchlaß 18 bearbeitet, das Schneid werkzeug 14 in die entsprechenden Ringöffnungen 22 ein und aus. Es ist bekannt, daß die longitudinale Länge der Ringhohlräume in unterschiedlichen Ventilkörpern sich mit den unterschiedlichen Ventilkonstruktionen ändert. Des halb ist der Außendurchmesser des Schneidwerkzeugs 14 vielfach völlig außer Kontakt mit der bearbeiteten Boh rung.

Eine Vielzahl von Schlitzen 26 ist in der Bohrstange 12 definiert, und zwar um den Umfang herum beabstandet und sich in der longitudinalen Länge der Bohrstange er streckend. Aus Gründen der Einfachheit der Darstellung sind nur vier Schlitze veranschaulicht, obwohl normaler weise mindestens sechs Schlitze verwendet werden. Man erkennt, daß die Anzahl der Schlitze 26 in der Bohrstange 12, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, geändert werden könnte.

Jeder der Schlitze 26 besitzt eine Bodenoberfläche 28 und entgegengesetzt liegende Seitenwände 30. Die longitudina le Länge jedes Schlitzes ist größer als der Durchmesser der Bohrstange, und jeder Schlitz 26 befindet sich an einer Stelle im allgemeinen benachbart zum Schneidwerk zeug 14. Vorzugsweise ist jeder der Schlitze 26 mehrere Male länger als der Durchmesser der Bohrstange 12. Die erforderliche Länge der entsprechenden Schlitze hängt im allgemeinen von der Länge des zu bohrenden Lochs ab und/oder der Länge der zu bearbeitenden unterbrochenen Ober flächen.

Ein elastisches Glied 32 ist in entsprechenden Schlitzen 26 angeordnet und befestigt. In dem vorliegenden Ausfüh rungsbeispiel sind die elastischen Glieder 32 mit der Bo denoberfläche 28 der entsprechenden Schlitze 26 verbunden bzw. verklebt und zwar enthalten zwischen den entgegen gesetzten Seitenwänden 30. Die elastischen Glieder 32 können aus verschiedenen Materialarten hergestellt sein, wie beispielsweise aus Gummi oder Polyurethan. Vorzugs weise sollte dann, wenn Gummi verwendet wird, die Duro meterhärte 50d oder größer sein, um die richtige Steif heit sicherzustellen.

Ein gehärtetes Führungsglied 34 ist in entsprechenden Schlitzen der Schlitze 26 angeordnet und an dem zugehö rigen elastischen Glied 32 befestigt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die entsprechenden gehärteten Führungsglieder 34 mit dem zugehörigen elastischen Glied 32 verbunden bzw. verklebt. Jedes der gehärteten Füh rungsglieder 34 erstreckt sich von dem zugehörigen Schlitz 26 nach außen und besitzt eine bogenförmige Ober fläche, die im wesentlichen der Oberfläche der bearbei teten Bohrung 20 entspricht. Obwohl die entsprechenden gehärteten Führungsglieder 34 als ein Stück dargestellt sind, erkennt man, daß sie aus mehreren Segmenten zu sammengesetzt sein könnten.

Ein Durchlaß 36 ist innerhalb der Bohrstange 12 entlang ihrer longitudinalen Länge definiert. Der Durchlaß 36 gestattet den Kühlmittelfluß zur Leitung durch die Bohr stange 12 zu einer Stelle benachbart zum Schneidwerkzeug 14. Zusätzliche Entlastungsnuten (nicht gezeigt) können entlang der longitudinalen Länge der Bohrstange 12 de finiert sein, und zwar zwischen den entsprechenden Schlitzen 26, um einen Flucht- oder Abführweg für das geschnittene Material und den Kühlmittelstrom vorzusehen.

Industrielle Anwendbarkeit

Während der Verwendung der Bohrstangenanordnung 10 gemäß den Zeichnungen, fängt das Schneidwerkzeug 14 an, den "Kern"-Durchlaß 18 des Gliedes 16 zu bearbeiten, um die bearbeitete Bohrung 20 zu erzeugen. Wenn man einen durch Kerne gebildeten Durchlaß bohrt oder wenn man ein langes Loch bohrt, so hat bekanntermaßen das Schneidwerkzeug 14 die Tendenz zu wandern oder dem Weg des geringsten Wider standes zu folgen und nicht ein gerades Loch zu bohren.

Wenn das Schneidwerkzeug 14 weiter in das Glied 16 hinein wandert, so treten die gehärteten Führungsglieder 34 in die bearbeitete Bohrung 20 ein. Bevor die gehärteten Füh rungsglieder 34 in die bearbeitete Bohrung 20 eintreten, ist der durch die gehärteten Führungsglieder 34 definier te Durchmesser größer als der Durchmesser der bearbeite ten Bohrung 20. Infolgedessen werden die gehärteten Füh rungsglieder 34 entgegen der Vorspannung der elastischen Glieder 32 nach innen gedrückt. Die Vorspannkräfte, er zeugt durch die elastischen Glieder 32, halten die Bohr stange 12 in konzentrischer Ausrichtung mit der bearbei teten Bohrung 20. Dadurch, daß die Bohrstange 12 konzent risch mit der bearbeiteten Bohrung 20 gehalten wird, wird das Schneidwerkzeug 14 auch konzentrisch mit der bearbei teten Bohrung 20 gehalten. Diese Ausrichtung stellt sicher, daß das Schneidwerkzeug 14 das Bohren des insbe sondere mit Kernen erzeugten Durchlasses 18 in einer ge raden Linie fortsetzt.

Die gehärteten Führungsglieder 34 können sich nach innen oder außen einstellen, wie dies benötigt wird, um die Än derung des effektiven Durchmessers des Schneidwerkzeugs 14 zu kompensieren, wobei das Schneidwerkzeug 14 noch immer konzentrisch mit der bearbeiteten Bohrung 20 ge halten wird. Die Änderungen des Außendurchmessers des Schneidwerkzeugs 14 können zurückgeführt werden auf den Abrieb durch Verwendung, durch erneutes Schärfen oder durch Ersetzen des Schneidwerkzeuges mit einem anderen Schneidwerkzeug mit einem etwas geringerem Durchmesser.

Da die gehärteten Führungsglieder 34 eine hinreichende sich in Längsrichtung erstreckende Länge besitzen, steht mindestens ein Teil von deren longitudinalen Länge stets in Berührung mit der bearbeiteten Bohrung 20, um sicher zustellen, daß das Schneidwerkzeug 14 ein gerades Loch bearbeitet.

Aus obigem ergibt sich, daß die vorliegende Erfindung eine Bohrwerkzeuganordnung 10 vorsieht, die sicherstellt, daß ein gebohrtes Loch geradlinig ausgebildet wird oder geradlinig bearbeitet wird, selbst wenn das zu bohrende Loch durch Hohlräume unterbrochen wird und/oder unter brochene Oberflächen aufweist. Zudem eliminiert die vor liegende Erfindung die Notwendigkeit, spezielle geson derte Elemente vorzusehen, um bei der Bearbeitung eines geraden Loches mitzuhelfen.

Ausgestaltungen der Erfindung liegen im Rahmen fachmänni schen Handelns.

Zusammenfassend sieht die Erfindung folgendes vor:
Eine Bohrwerkzeuganordnung besitzt ein an einem Ende da von angebrachtes Schneidwerkzeug und gestattet das Bohren von geraden Löchern durch ein Glied. Die Bohrwerkzeug anordnung weist eine Bohrstange auf mit integralen Füh rungsgliedern, die darauf angeordnet sind und nach dem Schneidwerkzeug folgen und den Kontakt mit der bearbeite ten Oberfläche, die gerade geschnitten oder bearbeitet wurde, aufrechterhalten, um das Schneidwerkzeug in der richtigen Ausrichtung zu halten. Um die fortgesetzte Ver wendung der Bohrstange dann aufrechtzuerhalten, nachdem der Außendurchmesser des Schneidwerkzeugs infolge Abriebs vermindert wurde, ist jedes der integralen Führungsglie der elastisch an der Bohrstange angebracht. Dies ge stattet, daß die Führungsglieder zur Aufrechterhaltung einer perfekten Passung mit der Pilotbohrung zusammen fällt oder zusammengeht. Dieses Zusammengehen nach innen der Führungsglieder ist wichtig, um den Lagerkontakt der Führungsglieder mit der Pilotbohrung aufrechtzuerhalten, wenn das durch das Schneidwerkzeug geschnittene Loch seine Größe infolge Abriebs vermindert oder wenn das Schneidwerkzeug wiedergeschärft oder durch ein unter schiedliches Schneidwerkzeug ersetzt wurde. Ein elasti sches Glied ist mit entsprechenden Schlitzen zwischen dem Boden des zugehörigen Schlitzes und dem Führungsglied angebracht bzw. verklebt, um die elastische Befestigung der gehärteten Führungsglieder an der Bohrstange vorzu sehen.

Claims

1. Bohrwerkzeuganordnung (10) geeignet zum Tragen eines Schneidwerkzeugs (14) an einem Ende und zum Schnei den eines Lochs vorbestimmter Größe in einem Glied, wobei die Bohrwerkzeuganordnung folgendes aufweist:
eine sich in Längsrichtung erstreckende Bohrstange (12) mit einer Vielzahl von darinnen definierten Schlitzen, und zwar um den Umfang herum entlang der longitudinalen Länge, wobei jeder der Schlitze eine Bodenoberfläche (28) und entgegengesetzt liegende Seitenwände (30) aufweist;
ein gehärtetes Führungsglied (34) angeordnet in jedem der entsprechenden Schlitze der Vielzahl von Schlitzen; und
ein elastisches Glied (32) angeordnet in jedem der entsprechenden Schlitze zwischen dem gehärteten Führungsglied und dem Boden (28) des zugehörigen Schlitzes, wobei jedes der entsprechenden elasti schen Glieder mit der Bodenoberfläche des zugehö rigen Schlitzes und mit dem zugehörigen gehärteten Führungsglied verbunden ist.

2. Bohrwerkzeuganordnung nach Anspruch 1, wobei die gehärteten Führungsglieder (34) an der Bohrstange (12) im allgemeinen benachbart zum Schneidwerkzeug (14) angeordnet sind.

3. Bohrwerkzeuganordnung nach Anspruch 2, wobei die Länge jedes der Führungsglieder größer ist als der Durchmesser der Bohrstange.

4. Bohrwerkzeuganordnung nach Anspruch 3, wobei die entsprechenden elastischen Glieder (32) jeweils mit der Bodenoberfläche des zugehörigen Schlitzes (26) und mit dem zugehörigen Führungsglied (34) verklebt sind.

5. Bohrwerkzeuganordnung nach Anspruch 4 mit einem Durchlaß (36) definiert innerhalb der Bohrstange entlang deren longitudinaler Länge.