DE19926247B4 - Diamantkronenbohrer - Google Patents

Abstract

Diamantkronenbohrer für aus harten und plastischen Materialien bestehende. Verbundbauteile, insbesondere solche. aus abwechselnd aufeinanderfolgenden Faserverbund- und Keramikschichten, mit einem zentralen, sich zur kronenseitigen Bohrer-Stirnfläche öffnenden Spül- und Kühlmittelkanal, dadurch gekennzeichnet, daß der Spül- und Kühlmittelkanal (14) im Bereich des kronenseitigen Bohrerendes radial zur Mantelfläche des Bohrers (2) hin halbseitig geöffnet und axial in Richtung der Bohrer-Stirnfläche (12) konvergent ausgebildet ist.

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf einen Diamantkronenbohrer nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
• Es ist bekannt, daß das Bohren extrem harter Keramikwerkstoffe allein mit Diamantkronenbohrern möglich ist, die einen zentralen, sich zur diamantbesetzten Stirnfläche des Bohrers öffnenden Zufuhrkanal für ein Spül-, Kühl- und Schmiermittel aufweisen, um so den Diamantbesatz während des Bearbeitungsvorgangs wiksam vor mechanischen und vor allem thermischen Überlastungen zu schützen. Werden derartige Bohrer zur Bearbeitung von Verbundplatten eingesetzt, bei denen die Keramikschichten in ein Faserverbundmaterial eingebettet sind, so durchdringt die Diamantkrone zwar das Faserverbundmaterial, jedoch setzt sich der Faserverbundkern in dem zentralen Zufuhrkanal des Bohrers fest, was zu einer Unterbrechung der zwingend notwendigen Spül- und Kühlmittelzufuhr zur Diamantschnittfläche und dadurch zum sofortigen Ausfall des Bohrers beim Auftreffen auf die Keramikschicht führt.
• Aus der EP, 158 616 B1 und der US, 4,595,321 A sind ferner reine Faserverbund- bzw. Holzbohrer mit stirnseitigen Schnittkanten und einer zentralen, zylindrischen oder konisch erweiterten Sacklochbohrung bekannt, welche mit einer seitlichen Auswurföffnung für den Faserverbund- oder Holzkern versehen ist. Derartige Bohrer, die ausschließlich für vergleichsweise weiche Materialien verwendbar sind und ohne Schnittflächenspülung und -kühlung auskommen, sind nicht Gegenstand der Erfindung.
• Aufgabe der Erfindung ist es, einen Diamantkronenbohrer für Verbundbauteile der eingangs genannten Art so auszubilden, daß ohne Unterbrechung des Bearbeitungsvorgangs eine wirksame Schnittflächenspülung und -kühlung des Diamantbesatzes erzielt wird.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Diamantkronenbohrer gelöst.
• Erfindungsgemäß wird durch die Schmier- und Kühlmittelversorgung der Diamantkrone in Verbindung mit der konischen Gestaltung und halbseitigen Öffnung des Spül- und Kühlmittelkanals im Bereich des kronenseitigen Bohrerendes sichergestellt, daß beim sukzessiven Durchdringen der weichen und danach extrem harten Bauteilschichten ein Strömungsmittelpfad zwischen Bohrkern und Kanalwänden freigehalten wird und der Bohrkern in die seitliche Kanalöffnung auswandert, so daß die für das Verbohren der harten Bauteilschichten zwingend erforderliche, zentrale Schnittflächenspülung und -kühlung erhalten bleibt und dadurch der Diamantbesatz wirksam gegen örtliche Überlastungen geschützt wird, mit dem besonderen Effekt, daß durch den anhaltenden Spül- und Kühhnittelfluß ein selbsttätiger seitlicher Auswurf des Bohrkerns ohne die Gefahr eines Verklemmens an den Kanalwänden gewährleistet wird, so daß der Bohrer nach Fertigstellung des Bohrlochs ohne Unterbrechung des Bearbeitungsprozesses für die nächste Bauteilbohrung einsatzbereit ist.
• In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung erstreckt sich der Diamantbesatz des Bohrers gemäß Anspruch 2 vorzugsweise über die kronenseitige Stirnfläche hinaus in den konvergenten Kanalabschnitt. Hierdurch wird vor allem in Anwendungsfällen, wo der Bohrkern aus einem plastischen Material ausgeschnitten ist, das sich aufgrund seiner Eigenelastizität im Spül- und Kühlmittelkanal aufweitet, überschüssiges Bohrkernmaterial an den konvergenten Kanalwänden abgetragen und ausgespült und so ein unzulässiger Haftkontakt des Bohrkerns in diesem kritischen Kanalabschnitt mit Sicherheit unterbunden.
• Im Hinblick auf eine zwängungsfreie Schnittführung im Bereich der Bohrlochlaibung ist das stirnseitige Bohrerende gemäß Anspruch 3 zweckmäßigerweise auch auf der Außenfläche des Bohrerschafts mit einer Diamantbeschichtung versehen.
• Für einen ungestörten Auswurf des Bohrkerns hat es sich als besonders zweckmäßig erwiesen, daß die Axiallänge der seitlichen Kanalöffnung gemäß Anspruch 4 mindestens der doppelten Bauteildicke entspricht. Aus dem gleichen Grund und um die Spül- und Kühmittelversorgung der Diamantkrone weiter zu verbessern, erstreckt sich die seitliche Kanalöffnung in besonders bevorzugter Weise gemäß Anspruch 5 in Axialrichtung durchgehend bis zur kronenseitigen Bohrer-Stirnfläche.
• Die Erfindung wird nunmehr anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen in stark schematisierter Darstellung:
• 1 einen Diamantkronenbohrer nach der Erfindung in der Frontansicht zusammen mit einer Schnittdarstellung einer zugehörigen Verbundplatte;
• 2 den Bohrer gemäß 1 in der Seitenansicht; und
• 3 die Aufsicht der stirnseitigen Schnittfläche des Bohrers gemäß 1.
• Der in den Fig. gezeigte Diamantkronenbohrer 2 ist zum Verbohren einer Verbundplatte 4 konzipiert, die abwechselnd aus plastischen und extrem harten Matenalien geschichtet ist, also z.B. aus äußeren Glasfaser-Verbundschichten 6 mit einem hohen Faseranteil und einer dazwischenliegenden Keramikschicht 8 besteht, und enthält einen Bohrerschaft 10, der in Axialrichtung von einem zentralen, sich zur Stirnfläche 12 des Bohrers 2 hin öffnenden Innenkanal 14 durchsetzt ist, welcher in Pfeilrichtung B (2) von einem Spül-, Kühl- und Schmiermittel durchströmt wird. Im Endbereich ist der Bohrerschaft 10 nur noch als Halbrohr gestaltet, also durchgehend bis zur Stirnfläche 12 halbseitig geöffnet, wobei die Axiallänge 1 der seitlichen Austrittsöffnung 16 mindestens der doppelten Verbundplattendicke entspricht. Ferner ist der Spül- und Kühlmittelkanal 14 im stirnseitigen Auslaß bereich konisch vejüngt ausgebildet, wobei der Konuswinkel des konvergenten Kanalabschnitts bei etwa 2 bis 3° liegt. Der Bohrerschaft 10 ist nicht nur auf der Stirnfläche 12 diamantbesetzt, sondern zusätzlich erstreckt sich die Diamantkrone auch längs des konischen Kanalabschnitts über die Innen- und Außenflächen des Bohrerschafts 10.
• Beim Verbohren der Verbundplatte 4 wandert der Bohrkern in den Kühlmittelkanal 14, wobei jedoch ein Kühlmittelspalt zwischen dem Bohrkern und den Kanalwänden freigehalten bleibt. Soweit der Bohrkern Faserverbundmaterial enthält, das sich im Kühlmittelkanal 14 aufgrund seiner Eigenelastizität ausdehnt, wird das überschüssige Faserverbundmaterial von den diamantbesetzten, konischen Kanalwänden abgetragen. Hierdurch wird, unterstützt durch die halbseitige, sich bis zur Bohrer-Stirnfläche 12 erstreckende Kanalöffnung 16, die zum Verbohren der Verbundplatte 4 zwingend benötigte, zentrale Spül- und Kühlmittelversorgung der Diamantkrone 18 aufrechterhalten und ein Festklemmen des Bohrkerns an den Kanalwänden wirksam verhindert, wobei der Diamantbesatz 18 auf der Außenfläche des Bohrerschafts 10 für einen Hiterschnitt an der Bohrlochlaibung sorgt. Mit zunehmender Bohrlochtiefe neigt sich der Bohrkern zur offenen Seite des Bohrerschafts 10 und wird am Ende des Bohrvorgangs unter der Fliehkraftwirkung der Rotationsbewegung selbsttätig ausgeworfen, so daß der Bohrer 2 ohne Unterbrechung des Fertigungsprozesses für eine erneute Bauteilbohrung zur Verfügung steht.

Claims (5)

1. Diamantkronenbohrer für aus harten und plastischen Materialien bestehende. Verbundbauteile, insbesondere solche. aus abwechselnd aufeinanderfolgenden Faserverbund- und Keramikschichten, mit einem zentralen, sich zur kronenseitigen Bohrer-Stirnfläche öffnenden Spül- und Kühlmittelkanal, dadurch gekennzeichnet, daß der Spül- und Kühlmittelkanal (14) im Bereich des kronenseitigen Bohrerendes radial zur Mantelfläche des Bohrers (2) hin halbseitig geöffnet und axial in Richtung der Bohrer-Stirnfläche (12) konvergent ausgebildet ist.
2. Diamantkronenbohrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Diamantbesatz (18) des Bohrers (2) über die kronenseitige Stirnfläche (12) hinaus in den konvergenten Kanalabschnitt erstreckt.
3. Diamantkronenbohrer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der kronenseitige Endabschnitt des Bohrers (2) zusätzlich zur Stirnfläche (12) auch auf der Außenseite diamantbesetzt ist.
4. Diamantkronenbohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Axiallänge der seitlichen Kanalöffnung (16) mindestens der doppelten Bauteildicke entspricht.
5. Diamantkronenbohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die seitliche Kanalöffnung (16) in Axialrichtung durchgehend bis zur konenseitigen Bohrer-Stirnfläche (12) erstreckt.