DE202005000838U1 - Bohrvorrichtung - Google Patents

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    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B39/00General-purpose boring or drilling machines or devices; Sets of boring and/or drilling machines
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B25D11/10Means for driving the impulse member comprising a cam mechanism
    • B25D11/102Means for driving the impulse member comprising a cam mechanism the rotating axis of the cam member being coaxial with the axis of the tool
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    • E21B7/00Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/24Drilling using vibrating or oscillating means, e.g. out-of-balance masses

Abstract

Bohrvorrichtung mit einem Oszillatorgehäuse (10), an dem eine erste Lagerschale (30) angeordnet ist, mit einem gegen das Oszillatorgehäuse (10) drehbaren Oszillator (11), an dem eine zweite Lagerschale (32) angeordnet ist, bei der jeweils eine Oberfläche der Lagerschalen (30, 32), die gegeneinander gedrückt sind, als Lauffläche (31, 33) ausgestaltet ist, auf der ein Wälzkörper (34) abrollt, bei der eine Lauffläche (31, 33) nicht plan ist, sodass der Oszillator (11) bei einer Drehung der beiden Lagerschalen (30, 32) gegeneinander eine in Bohrrichtung (53) hin- und hergehende Bewegung ausführt, dadurch gekennzeichnet, dass die Lauffläche (31, 33) einer Lagerschale (30, 32) ein stetiges wellenförmiges Höhenprofil ohne planen Anteil aufweist.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung geht aus von einer Bohrvorrichtung nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs.
  • Die beim Bohren von Werkstücken entstehenden langen Bohrspäne können zu Verstopfungen sowohl im Bohrloch als auch im Bohrer und letztlich zu einem Werkzeugbruch führen. Das Problem tritt insbesondere beim Tiefbohren von lang spanenden Werkstoffen mit Einlippen-, Zweilippen- und BTA-Bohrern auf.
  • Bei einem Bohrerbruch vermindert sich nicht nur die Standzeit. Es muss damit gerechnet werden, dass die Bohrerperipherie, wie beispielsweise Bohrbuchsen und/oder Führungselemente, beschädigt werden können.
  • Kurze Späne und ein guter Spänetransport werden mit Sonderanschliften der Bohrer und Spanleitstufen erzielt. Spezielle Sonderanschliffe der Bohrer mit Spanbrechern sind kostenintensiv und vermindern die Anzahl der möglichen Nachschliffe. Der Hartmetallverschleiß ist erhöht. Beim Spiralbohren muss öfters entspänt werden, wodurch sich ebenfalls die Standzeit vermindert bzw. die Taktzeit verlängert.
  • Aus der DE 31 39 540 A1 ist eine Bohrmaschine mit intermittierender Rückholung der Bohrspindel bekannt geworden, bei welcher der Bohrer während des Bohrens zum Ausräumen der Späne aus der Bohrung und dem Bohrer intermittierend schnell ganz zurückgezogen und wieder schnell vorgebracht wird. Der Bohrer wird bei jedem Zurückziehen aus dem Schnitt genommen, wobei die Spandicke zu null wird und die Späne abbrechen. Bei der vorbekannten Vorgehensweise muss darauf geachtet werden, dass die Spitze des Bohrers nicht auf dem Boden des Bohrlochs aufschlägt. Andernfalls muss mit einer Beschädigung der Bohrerschneide oder sogar mit einem Bohrerbruch gerechnet werden. Bei jedem Zurückziehen des Bohrers entstehen in der Bohrung Stufen. Der Bohrer ist mit einer Innenspindel verbunden, die gegenüber einer Außenspindel in axialer Richtung verschiebbar ist. Sowohl die Außen- als auch die Innenspindel drehen sich mit einer vorgegebenen Drehfrequenz. Beide Spindeln führen eine Vorschubbewegung durch, der das intermittierende vollständige Zurückziehen des Bohrers aus der Bohrung überlagert ist.
  • Um die Bohrspäne zu brechen, ist in der DE 24 36 340 A1 vorgeschlagen worden, der kontinuierlichen Vorschubbewegung des Werkzeugs eine in axialer Richtung hin- und hergehende Bewegung des Bohrers zu überlagern. Zwischen dem Bohrer und der Bohrspindel ist eine Kupplung vorgesehen, die zwei gegeneinander in axialer Richtung verschiebbare, mittels einer Feder gegeneinander gedrückte Kupplungsteile enthält, deren eine Oberfläche jeweils als Lauffläche ausgestaltet ist. Zwischen den Kupplungsteilen ist ein drehbar gelagerter koaxialer Zwischenring angeordnet, der sowohl gegen die Lauffläche des ersten als auch gegen die Lauffläche des zweiten Kupplungsteils mit gleichmäßig über die Lauffläche verteilten Wälzkörpern abgestützt ist. Eine Laufbahn eines Kupplungsteils enthält in der an sich planen Oberfläche Ausnehmungen, sodass eine Nockenbahn entsteht, wobei die Anzahl der Ausnehmungen der Zahl der Wälzkörper oder einem ganzzahligen Vielfachen davon entspricht. Weiterhin ist vorgesehen, dass die Länge der Lauffläche im Bereich jeder Ausnehmung etwa der Länge der Lauffläche im Bereich der zwischen den Ausnehmungen vorhandenen erhabenen planen Stellen entspricht und dass der Bohrer wenigstens ein Schneidenpaar aufweist, dessen Schneiden um ein ungerades Vielfaches des diesen Laufbahnbereichen entsprechenden Drehwinkels gegeneinander versetzt sind. Dadurch wird bei einer gleichmäßigen Verteilung von Ausnehmungen in der Lauffläche und den zwischen den Ausnehmungen vorhandenen erhabenen planen Stellen erreicht, dass die eine Schneide eines Schneidenpaars stets an der Stelle im Werkstück zum Einsatz kommt, an der die jeweils andere Schneide des Paares nicht zum Einsatz kommt. Die Schneiden werden gleichzeitig gehoben und gesenkt, wobei sich kurze Späne ergeben, da die Schneiden immer wieder aus dem Schnitt genommen werden.
  • In der US 5,342,152 sind ein Bohrverfahren und eine Bohrvorrichtung beschrieben, bei denen einer Vorschubbewegung eines Bohrers eine kontinuierliche, in Bohrrichtung vor- und zurückgehende, das heißt oszillierende Bewegung mit vorgebbarem Oszillationshub überlagert wird. Der Bohrer wird periodisch aus dem Schnitt genommen, um die Spandicke periodisch auf null zu verringern, damit ein sicherer Spanbruch erfolgt.
  • Die oszillierende Bewegung wird innerhalb der Bohrspindel erzeugt. Vorgesehen ist eine erste kreisförmige Lauffläche, die mit der Bohrspindel rotiert. Auf der Lauffläche rollt eine Kugel ab, die mit einer zweiten kreisförmigen Lauffläche zusammenwirkt, die in Bezug auf die Bohrrichtung geneigt werden kann.
  • Der Neigungswinkel β wird mit zwei gegeneinander verdrehbaren Scheiben eingestellt. Die Scheiben weisen jeweils eine erste Oberfläche, die senkrecht auf der Bohrrichtung steht, und eine zweite Oberfläche auf, die gegenüber der Bohrrichtung um einen Winkel β geneigt ist. Durch Verdrehen der beiden Scheiben gegeneinander um jeweils einen Winkel β von maximal 180 Grad kann die Neigung der zweiten Lauffläche um einen Winkel von 2 × β geneigt werden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bohrvorrichtung anzugeben, bei der eine in Bohrrichtung oszillierende Bewegung des Bohrers mit vorgebbarem Oszillationshub mit einfachen Mitteln realisierbar ist.
  • Die Aufgabe wird durch die im unabhängigen Anspruch angegebenen Merkmale gelöst.
  • Vorteile der Erfindung
  • Die erfindungsgemäße Bohrvorrichtung enthält ein Oszillatorgehäuse und einen gegen das Oszillatorgehäuse drehbaren Oszillator. Am Oszillatorgehäuse ist eine erste und am Oszillator eine zweite Lagerschale angeordnet. Die Oberflächen der gegeneinander gedrückten Lagerschalen sind jeweils als Lauffläche ausgestaltet, auf der ein Wälzkörper abrollt. Die Lauffläche einer Lagerschale weist ein stetiges wellenförmiges Höhenprofil ohne planen Anteil auf, sodass der Oszillator bei einer Drehung der beiden Lagerschalen gegeneinander eine in Bohrrichtung gerichtete kontinuierliche, stetig verlaufende, oszillierende, das heißt hin- und hergehende Bewegung ausführt.
  • Die erfindungsgemäße Bohrvorrichtung ermöglicht das Betreiben eines Bohrers mit einer vorgebbaren Drehfrequenz und mit einem vorgebbaren Vorschub pro Umdrehung des Bohrers, der die in Bohrrichtung gerichtete, kontinuierliche, stetig verlaufende, oszillierende Bewegung mit vorgebbarem Oszillationshub überlagert werden kann. Der Oszillationshub hängt von der Amplitude des Höhenprofils ab. Durch die Ausgestaltung des Höhenprofils als ein stetiges wellenförmiges Höhenprofil ohne planen Anteil wird ein harmonischer Verlauf der oszillierenden Bewegung erzielt. Die Spandicke steigt kontinuierlich an und nimmt kontinuierlich ab. Ruckartige Bewegungen des Bohrers und das damit einhergehende Risiko einer Beschädigung zumindest der Bohrerschneiden werden vermieden. Die Einsatzzeit des Bohrers und der weiteren Bauteile erhöht sich.
  • Mit der erfindungsgemäßen Bohrvorrichtung kann die Spanform derart beeinflusst werden, dass ein Spanbruch gewährleistet ist, bei dem kurze Späne entstehen, die leicht abtransportiert werden können. Die erfindungsgemäße Bohrvorrichtung ermöglicht die Herstellung von präzisen Bohrungen, insbesondere von präzisen Tiefenbohrungen, bei denen ein hohes Verhältnis von Bohrtiefe bezogen auf den Bohrdurchmesser vorliegt, ohne eine Gefährdung des Bohrwerkzeugs. Eingesetzt werden können das Einlippen-Bohren, das Zweilippen-Bohren, das BTA-Bohren sowie das Ejector-Bohren.
  • Beim Einlippen- und Zweilippen-Bohren wird das Kühlmittel in einem innerhalb des Bohrers angeordneten Kühlmittelkanal nach vorne und über eine Sicke im Bohrer zurücktransportiert. Beim Rücktransport werden gleichzeitig die Bohrspäne abtransportiert. Beim BTA-Bohren ist der Kühlmittelfluss umgekehrt. Allein bereits durch den Strömungsdruck des Kühlmittels können die entstehenden Späne abbrechen. Gegebenenfalls brechen auch solche Späne ab, die nur eine geringe Dickenänderung aufweisen.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Bohrvorrichtung ergeben sich aus abhängigen Ansprüchen.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass mehr als eine Schwingung des wellenförmigen Höhenprofils bezogen auf eine Abwicklung des Umfangs der Lagerschale vorgesehen ist. Besonders vorteilhaft ist die Vorgabe von zwei Schwingungen des wellenförmigen Höhenprofils. Mit dieser Maßnahme wird genau ein Oszillationshub, das heißt genau eine hin- und hergehende Bewegung bei jeder Umdrehung des Bohrers erhalten.
  • Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die Amplitude des Höhenprofils gezielt vorgegeben ist. Die Amplitude legt den Oszillationshub fest, der dadurch in vorteilhafter Weise an den vorgebbaren Vorschub pro Umdrehung des Bohrers bzw. des Oszillators angepasst werden kann. Gemäß einer vorteilhafte Ausgestaltung wird die Amplitude des Höhenprofils derart festgelegt, dass die Spandicke minimal gleich null wird. Mit dieser Maßnahme wird erreicht, dass der Bohrer im Schnitt bleibt.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Bohrvorrichtung sieht vor, dass diejenige Lagerschale, deren Lauffläche das Höhenprofil aufweist, austauschbar ausgestaltet ist. Die Austauschbarkeit ermöglicht die Vorgabe von unterschiedlichen Oszillationshüben. Die Austauschbarkeit ermöglicht weiterhin die Festlegung der Anzahl der Hübe pro Umdrehung des Bohrers.
  • Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Höhenprofil der Lauffläche derjenigen Lagerschale zugeordnet ist, die im Oszillatorgehäuse angeordnet ist. Insbesondere in Verbindung mit der Maßnahme, dass eine Fixiereinrichtung zum Festklemmen der Lagerschale vorgesehen ist, ergibt sich der wesentliche Vorteil, dass die Fixiereinrichtung am Oszillatorgehäuse, das heißt an einem nicht drehenden Teil angeordnet werden kann.
  • Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass das Oszillatorgehäuse eine Drehmomentabstützung aufweist, die eine Drehbewegung des Oszillatorgehäuses verhindert. Die Drehmomentabstützung enthält vorzugsweise eine Führung zur Aufnahme eines Stifts oder Stabs, an welchem das Oszillatorgehäuse bei einer Vorschubbewegung des Bohrers entlang gleitet.
  • Die erfindungsgemäße Bohrvorrichtung mit dem Oszillatorgehäuse und dem Oszillator kann als Vorsatzteil einer Bohrmaschine ausgestaltet sein. Alternativ kann die erfindungsgemäße Bohrvorrichtung als Flansch-Ausführung ausgestaltet sein, die beispielsweise mit einem Spindelkasten einer Bohrmaschine verschraubt werden kann.
  • Weitere vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Bohrvorrichtung ergeben sich aus weiteren abhängigen Ansprüchen und aus der folgenden Beschreibung.
  • Zeichnung
  • 1 zeigt ein vereinfachtes Schnittbild durch eine erfindungsgemäße Bohrvorrichtung, 2 zeigt ein vereinfachtes Schnittbild durch eine erfindungsgemäße Bohrvorrichtung gemäß einer alternativen Ausgestaltung, 3 zeigt einen Querschnitt durch eine Abwicklung einer Lagerschale und 4 zeigt ein Spandicken-Diagramm.
  • 1 zeigt ein Oszillatorgehäuse 10, das einen Oszillator 11 umschließt. Das Oszillatorgehäuse 10 ist mit ersten Schrauben 12a, 12b mit einem Lagerdeckel 13 eines Spindelkastens 14 verschraubt. Der Spindelkasten 14 ist mit einem Spindellager 15 gegen einen Spindelflansch 16 abgestützt, der einen Kühlmittelkanal 17 enthält. Ein Oszillatorträger 18 ist mit zweiten Schrauben 19a, 19b mit dem Spindelflansch 16 verschraubt.
  • Am Oszillatorgehäuse 10 ist eine erste Lagerschale 30 angeordnet, die eine Lauffläche 31 aufweist. Am Oszillator 11 ist eine zweite Lagerschale 32 angeordnet, die ebenfalls eine Lauffläche 33 aufweist. Auf den Laufflächen 31, 33 rollt ein Wälzkörper 34 ab. Der Oszillator 11 ist gegen den Oszillatorträger 18 mit wenigstens einer Feder 40a, 40b abgestützt. Der Oszillator 11 steht weiterhin über wenigstens eine Mitnahme-Passfeder 41a, 41b, die in einer Oszillatorbuchse 42 gleitet, mit dem Oszillatorträger 18 in Wirkverbindung.
  • Im Oszillatorgehäuse 10 ist eine Fixiereinrichtung 43 angeordnet, die eine Schraube 44 enthält. Das vordere Ende der Schraube 44 liegt am Außenumfang der ersten Lagerschale 30 an.
  • Der Oszillator 11 ist gegen das Oszillatorgehäuse 10 im vorderen Bereich mit einem Nadellager 46 abgestützt. Der vordere Bereich des Oszillatorgehäuses 11 ist mit einem Simmerring 47 abgedichtet.
  • Der Oszillator 11 nimmt den Bohrer 50 auf, der mit einer Bohrer-Arretierung 51 arretiert wird. Der Oszillator 11 kann zusammen mit dem Bohrer 50 eine in Bohrrichtung 53 oszillierende, das heißt in Bohrrichtung 53 hin- und hergehende Bewegung 54 ausführen.
  • 2 zeigt eine alternative Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Bohrvorrichtung. Diejenigen in 2 gezeigten Teile, die mit den in 1 gezeigten Teilen übereinstimmen, tragen dieselben Bezugszeichen.
  • Anstelle des in 1 gezeigten Oszillatorträgers 18 ist eine Oszillatorwelle 60 vorgesehen, auf der das Oszillatorgehäuse 10 mit dem Spindellager 15 sowie mit einem zweiten Spindellager 61 abgestützt ist. Die Position des Spindellagers 15 ist mit einem Seegerring 62 fixiert. Die wenigstens eine Tellerfeder 40a, 40b ist gegen eine Druckscheibe 63 abgestützt.
  • Das Oszillatorgehäuse 10 weist eine Drehmomentabstützung 70 auf, die eine Durchführung 71 aufweist.
  • 3 zeigt einen Querschnitt durch eine Abwicklung der ersten Lagerschale 30 mit der Laufbahn 31. Die Laufbahn 31 weist ein stetiges wellenförmiges Höhenprofil 65 ohne planen Anteil auf. Die maximale Differenz zwischen Wellentälern und Wellenbergen des Höhenprofils 65 in Bohrrichtung 53 entspricht einer vorgegebenen Amplitude 66. Der Abwicklung ist ein Drehwinkel w des Bohrers 50 zugeordnet. Im gezeigten Ausführungsbeispiel entsprechen einem vollständigen Durchlaufen des Höhenprofils 65 zwei Umdrehungen des Bohrers 50, entsprechend einem Drehwinkel w von 720 Grad. Das Ende des einen Zyklus bei 720 Grad ist identisch mit dem Beginn eines neuen Zyklus bei 0 Grad.
  • 4 zeigt ein Spandicken-Diagramm, bei welchem die Spandicke D in Abhängigkeit vom Drehwinkel w des Bohrers 50 dargestellt ist. Eingetragen ist der Vorschub S des Bohrers 50 sowie ein Oszillationshub H. Die Spanform 80 weist eine minimale Spandicke Dmin sowie eine maximale Spandicke Dmax auf.
  • Die erfindungsgemäße Bohrvorrichtung arbeitet folgendermaßen:
  • 1 zeigt eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Bohrvorrichtung in einer Flansch-Ausführung, bei welcher das Oszillatorgehäuse 10 mit den ersten Schrauben 12a, 12b, beispielsweise M6 × 60, mit dem Lagerdeckel 13, beispielsweise T30, des Spindelkastens 14, beispielsweise T30-1000, verschraubt ist. Weiterhin ist der Oszillatorträger 18 mit den zweiten Schrauben 19a, 19b, beispielsweise M8 × 25, mit dem Spindelflansch 16, beispielsweise T30, verschraubt, der gegen den Spindelkasten 14 mit dem Spindellager 15, beispielsweise B7205C.TPA.P4.UL, abgestützt ist.
  • Die Drehbewegung eines nicht näher gezeigten Antriebs wird vom Spindelflansch 16 mittels der zweiten Schrauben 19a, 19b auf den Oszillatorträger 18 übertragen. Die Drehbewegung wird weiterhin mittels der wenigstens einen Mitnahme-Passfeder 41a, 41b, vom Oszillatorträger 18 auf den Oszillator 11 übertragen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind zwei Mitnahme-Passfedern 41a, 41b vorgesehen. Anstelle der Passfeder kann am Oszillator 11 eine Innenverzahnung und auf dem Oszillatorträger 18 eine Außenverzahnung aufgebracht werden, welche die Drehbewegung übertragen.
  • Der Drehbewegung wird die kontinuierliche oszillierende Bewegung 54 überlagert. Die Mitnahme-Passfedern 41a, 41b können in der Oszillatorbuchse 42 in Bohrrichtung 53 gleiten. Sofern die Innenverzahnung und Außenverzahnung vorgesehen sind, gleitet die Innenverzahnung gegenüber der Außenverzahnung in Bohrrichtung 53.
  • Der Bohrer 50 ist im Oszillator 11 mit der Bohrer-Arretierung 51, beispielsweise einem Gewindestift M8 × 8, festgeklemmt. Der Oszillator 11 ist gegen das Oszillatorgehäuse 10 mit dem wenigstens einen Nadellager 46 am vorderen Ende abgestützt. Eine Abdichtung wird mit dem Simmerring 47 erreicht.
  • Die oszillierende Bewegung 54 wird mit der dem Oszillatorgehäuse 10 zugeordneten ersten Lagerschale 30, dem Wälzkörper 34, der dem Oszillator 11 zugeordneten zweiten Lagerschale 33 und durch eine spezielle Ausgestaltung der Laufbahn 31 der ersten Lagerschale 30 oder der Laufbahn 33 der zweiten Lagerschale 32 erreicht. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die spezielle Ausgestaltung der Laufbahn 31 der ersten Lagerschale 30 zugrunde gelegt. Der Wälzkörper 34 ist vorzugsweise eine Kugel. Die erste und zweite Lagerschale 30, 32 und die Kugel 34 können aus einem Axialkugellager, beispielsweise FAG 51205, hergestellt werden.
  • Die Laufbahn 31 der ersten Lagerschale 30 weist das in 3 näher gezeigte stetige wellenförmige Höhenprofil 65 ohne planen Anteil auf. Durch das Abrollen des Wälzkörpers 34 auf dem Höhenprofil 65 der Lauffläche 31 der ersten Lagerschale 30 führt der Wälzkörper 34 gleichzeitig eine in Bohrrichtung 53 hin- und hergehende Bewegung mit einem Oszillationshub N durch, welcher der vorgegebenen Amplitude 66 entspricht. Die oszillierende Bewegung des Wälzkörpers 34 beim Abrollen auf der Lauffläche 31 der ersten Lagerschale 30 wird auf die Lauffläche 33 der zweiten Lagerschale 32 übertragen, die mit der wenigstens einen Feder 40a, 40b gegen den Wälzkörper 34 gedrückt wird. Der mit der zweiten Lagerschale 32 verbundene Oszillator 11 führt demnach die oszillierende Bewegung 54 mit dem der Amplitude 66 entsprechenden Oszillationshub H durch.
  • Ein Oszillationshub H ist abgeschlossen, wenn der Wälzkörper 34 eine vollständige Schwingung des Höhenprofils 65 abgerollt ist. Der Bohrer 50 ist jeweils am weitesten in ein nicht näher gezeigtes Werkstück eingedrungen, wenn der Wälzkörper 34 die Wellentäler erreicht. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Cosinus-ähnliches wellenförmiges Höhenprofil 65 gezeigt, bei dem bei einem Drehwinkel w von null und 360 Grad ein Wellenberg auftritt. Der im Drehwinkelbereich um 720 Grad auftretende Wellenberg ist identisch mit dem im Drehwinkelbereich von 0 Grad auftretenden Wellenberg.
  • Ein Zyklus ist abgeschlossen, wenn der Wälzkörper 34 vollständig auf der Laufbahn 31 abgerollt ist. Ein derartiger Zyklus ist stets abgeschlossen, wenn die zweite Lagerschale 32 gegenüber der ersten Lagerschale 31 zwei Umdrehungen weiter gedreht hat. Wenn demnach, wie in 3 beispielhaft dargestellt, die Laufbahn 31 der ersten Lagerschale 30 ein Höhenprofil 65 mit zwei Schwingungen aufweist, tritt pro Umdrehung des Oszillators 11 bzw. des im Oszillator 11 arretierten Bohrers 50 genau ein Oszillationshub H auf.
  • Dieser spezielle Fall ist dem in 4 gezeigten Spandicken-Diagramm zugrunde gelegt. Ein Oszillationshub H ist demnach nach einem Drehwinkel w von 360 Grad abgeschlossen.
  • Die Anzahl der Hübe pro Umdrehung des Bohrers 50 kann durch die Anzahl der Schwingungen des Höhenprofils 65 und der Oszillationshub H mit der Amplitude 66 des Höhenprofils 65 festgelegt werden. Vorzugsweise ist daher die das Höhenprofil 65 aufweisende Lagerschale 30, 32 austauschbar ausgestaltet, um eine Anpassung sowohl der Anzahl der Hübe pro Umdrehung als auch eine Anpassung des Oszillationshubs H an das zu bearbeitende Werkstück vornehmen zu können. Bei einem Vorschub eines beispielsweise zweischneidigen Bohrers 50 von beispielsweise 0,3 mm pro Umdrehung wird ein Oszillationshub H, welcher der Amplitude 66 entspricht, von 0,15 mm benötigt, um auf eine Spandicke D von wenigstens näherungsweise null zu kommen.
  • Zur Fixierung der Lagerschale 30, 32 ist vorzugsweise die Fixiereinrichtung 43 vorgesehen, die beispielsweise als Schraube 44, vorzugsweise als Rändelschraube, realisiert ist. Die Schraube 44 greift vorteilhafterweise am Außenumfang der Lagerschale 30, 32 an und verklemmt die Lagerschale 30, 32 mit dem Oszillatorgehäuse 10. Die wenigstens eine Tellerfeder 40a, 40b, beispielsweise Durchmesser 32/ Durchmesser 16/ 0,8 br., sorgt dafür, dass die zweite Lagerschale 32 stets gegen den Wälzkörper 34 und damit gegen die erste Lagerschale 30 gedrückt wird.
  • Bevorzugt wird die erste Lagerschale 30 austauschbar ausgestaltet, die dem Oszillatorgehäuse 10 zugeordnet ist. Die Anordnung der Fixiereinrichtung 43 im Oszillatorgehäuse 10 weist den Vorteil auf, dass der Oszillator 11, dem die zweite Lagerschale 32 zugeordnet ist, weitgehend rotationssymmetrisch realisiert werden kann, sodass der Oszillator 11 hinsichtlich Unwucht leicht optimiert werden kann.
  • 2 zeigt eine alternative Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Bohrvorrichtung als Vorsatz-Ausführung. Bei diesem Ausführungsbeispiel übernehmen das bereits in 1 gezeigte Spindellager 15 sowie das zweite Spindellager 61 die radiale Führung der Oszillatorwelle 60. Die Fixierung der Position der Spindellager 15, 61 übernimmt der Seegerring 62, beispielsweise Durchmesser 23,5 × 1,2A, wobei der eine gezeigte Seegerring 62 durch einen weiteren, nicht gezeigten Seegerring am anderen Ende der Spindellager 15, 61 angeordnet werden kann.
  • Anstelle des einen gezeigten Nadellagers 46 zu Abstützung des Oszillators 11 können weitere, nicht näher gezeigte Nadellager zu Abstützung des Oszillators 11 vorgesehen sein.
  • Durch die Ausgestaltung als Vorsatz-Ausführung ist die Anordnung der Drehmomentabstützung 70 zweckmäßig, damit das Oszillatorgehäuse 10 hinsichtlich einer Drehbewegung fixiert werden kann. Da das Oszillatorgehäuse 10 in Bohrrichtung 53 entsprechend dem Vorschub S bewegt wird, ist vorzugsweise die Durchführung 71 vorgesehen, in der ein Stab oder Stift geführt werden kann, an welchem das Oszillatorgehäuse 10 bei der Vorschubbewegung entlang gleitet.
  • Das in 4 gezeigte Spandicken-Diagramm zeigt den Zusammenhang zwischen der Spandicke D und dem Drehwinkel w des Bohrers 50. Eingetragen ist der Vorschub S, dem der Oszillationshub N überlagert wird. Durch eine geeignete Abstimmung des Vorschubs S und des Oszillationshubs H können die maximale Spandicke Dmax und die minimale Spandicke Dmin vorgegeben werden.
  • Die erfindungsgemäße Bohrvorrichtung ermöglicht die Vorgabe der minimalen Spandicke Dmin von null bis zum maximalen Wert Dmax, der einem Oszillationshub H von null entspricht. Ab einer minimalen Spandicke Dmin von null geht der Bohrer 50 aus dem Schnitt. Sofern dies im Hinblick auf eine gleichmäßige Belastung des Bohrers 50 nicht erwünscht ist, kann eine minimale Spandicke Dmin größer null vorgegeben werden. Auch in diesem Fall kann ein Abbrechen der Späne nach jedem Oszillationshub H in Abhängigkeit vom Material des Werkstücks aufgrund des Drucks eines im Kühlmittelkanal 17 fließenden Kühlmittels erreicht werden.

Claims (16)

  1. Bohrvorrichtung mit einem Oszillatorgehäuse (10), an dem eine erste Lagerschale (30) angeordnet ist, mit einem gegen das Oszillatorgehäuse (10) drehbaren Oszillator (11), an dem eine zweite Lagerschale (32) angeordnet ist, bei der jeweils eine Oberfläche der Lagerschalen (30, 32), die gegeneinander gedrückt sind, als Lauffläche (31, 33) ausgestaltet ist, auf der ein Wälzkörper (34) abrollt, bei der eine Lauffläche (31, 33) nicht plan ist, sodass der Oszillator (11) bei einer Drehung der beiden Lagerschalen (30, 32) gegeneinander eine in Bohrrichtung (53) hin- und hergehende Bewegung ausführt, dadurch gekennzeichnet, dass die Lauffläche (31, 33) einer Lagerschale (30, 32) ein stetiges wellenförmiges Höhenprofil ohne planen Anteil aufweist.
  2. Bohrvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehr als eine Schwingung des Höhenprofils (65) bezogen auf eine Abwicklung der Lauffläche (31, 33) der Lagerschale (30, 32) vorgesehen ist.
  3. Bohrvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Schwingungen des Höhenprofils (65) vorgesehen sind.
  4. Bohrvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude (66) des Höhenprofils (65) gezielt vorgegeben ist.
  5. Bohrvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude (66) des Höhenprofils (65) in Abhängigkeit vom vorgesehenen Vorschub (S) des Oszillatorgehäuses (10) pro Umdrehung des Oszillators (11) vorgegeben ist.
  6. Bohrvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude (66) des Höhenprofils (65) in Abhängigkeit vom vorgesehenen Vorschub (S) des Oszillatorgehäuses (10) pro Umdrehung des Oszillators (11) derart vorgegeben ist, dass die Spandicke (D) minimal gleich null wird.
  7. Bohrvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerschale (30, 32), deren Lauffläche (31, 33) das Höhenprofil (65) aufweist, austauschbar ist.
  8. Bohrvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Höhenprofil (65) der Lauffläche (31) der ersten Lagerschale (30) zugeordnet ist.
  9. Bohrvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fixiereinrichtung (43) zum Festklemmen derjenigen Lagerschale (30, 32) vorgesehen ist, deren Lauffläche (31, 33) das Höhenprofil (65) aufweist.
  10. Bohrvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixiereinrichtung (43) als Schraube (44), vorzugsweise als Rändelschraube ausgestaltet ist.
  11. Bohrvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wälzkörper (34) eine Kugel ist.
  12. Bohrvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Lagerschalen (30, 32) mit wenigstens einer Feder (40a, 40b) gegeneinander gedrückt werden.
  13. Bohrvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Oszillatorgehäuse (10) eine Drehmoment-Abstützung (70) aufweist.
  14. Bohrvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmoment-Abstützung (70) eine Durchführung (71) enthält.
  15. Bohrvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Oszillatorgehäuse (10) und der Oszillator (11) als Flansch-Ausführung realisiert sind.
  16. Bohrvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Oszillatorgehäuse (10) und der Oszillator (11) als Vorsatz-Ausführung realisiert sind.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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