DE2534639C3

DE2534639C3 - Device for making small-diameter bores

Info

Publication number: DE2534639C3
Application number: DE2534639A
Authority: DE
Inventors: Rudolf 6000 Frankfurt Boullion
Original assignee: Messer Griesheim GmbH
Current assignee: Messer Griesheim GmbH
Priority date: 1975-08-02
Filing date: 1975-08-02
Publication date: 1978-09-14
Also published as: FR2320154B1; FR2320154A1; NL7608581A; DE2534639B2; SE7608633L; BE844803A; SE423050B; DE2534639A1; GB1549985A; CH595924A5; JPS5219390A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Bohrungen kleinen Durchmessers bis maximal etwa 1 mm mit eintr automatischen Einrichtung zur axialen Hin- und Herbewegung des Bohrers zwecks Ausspänen, die den Bohrer nach jedem Arbeitsbohrhub aus dem Bohrloch zum Auswerfen der Späne herauszieht und ihn in das Bohrloch bis zur Länge der zuvor erreichten Bohrtiefe wieder eingeführt, sowie mit einer Einrichtung zur Ausführung des Arbeitsbohrhubes, die in einem Zustellbereich von 0,1 — 0,3 mm/Arbeitsbohrhub einstellbar ist.The present invention relates to an apparatus for producing small-diameter bores up to a maximum of about 1 mm with an automatic device for the axial back and forth movement of the Drill for the purpose of chipping, which the drill after each working drilling stroke from the borehole to eject the Pulls out chips and reinserts it into the borehole to the length of the previously reached drilling depth, as well with a device for executing the working drilling stroke, which is in an infeed range of 0.1 - 0.3 mm / working drilling stroke is adjustable.

Bei der Herstellung von Sauerstoffausströmkanälen in den Schneidsauerstoffdüsen ist es erforderlich, diese Kanäle präzise zu fertigen, d. h. nicht nur genau zentrisch im Düsenkörper selbst vorzusehen, sondern darüber hinaus vor allem mit einer weitgehend glatten, riefenfreien Bohrungswandung. Eine saubere Bohrungswandung ist Voraussetzung für einen ruhigen Strö- mungsverlauf des Schneidsauerstoffstromes. Dadurch wird ein optimaler Brennschnitt erreicht.When producing oxygen outflow channels in the cutting oxygen nozzles, it is necessary to have them Manufacture channels precisely, d. H. not only to be provided exactly centrically in the nozzle body itself, but in addition, above all with a largely smooth, groove-free bore wall. A clean bore wall is a prerequisite for smooth flow mation curve of the cutting oxygen flow. This way, an optimal flame cut is achieved.

Die Herstellung solcher Kanäle bereitet in Düsen größerer Bauart keine sonderlichen Schwierigkeiten. Problematisch wird dies nur im unteren Größenbereich wi der Düsen, bei denen der Durchmesser der Kanäle bei 0,65; 0,8; 0,9; 1,0 mm liegt. Derartige Kanäle (Bohrungen) lassen sich auch bei höchster Präzision nur sehr schwer in dem gewünschten Maße und Umfang herstellen, wobei oft die Ausschußquote übcrdurch- >r, schnittlich hoch liegt.The production of such channels does not present any particular difficulties in larger nozzles. This only becomes problematic in the lower size range wi of the nozzles, in which the diameter of the channels at 0.65; 0.8; 0.9; 1.0 mm. Such channels (holes) can only be achieved with great difficulty to the desired extent and scope, even with the highest precision produce, whereby the reject rate often exceeds-> r, is on average high.

Das [!rennschneiden sehr dünner Bleche erfordert auch Düsen, deren Schneidsauerstoffbohrungsdurchmesser noch unter den oben angegebenen Werten (beispielsweise zwischen 0,2—0,6 mm 0) liegt, wobei die Länge einer solchen Bohrung, in Abhängigkeit vom Durchmesser zwischen 5 und 30 mm liegen kann. Die Schwierigkeit bei der Herstellung dieser kleinen Bohrungen liegt darin, daß das Verhältnis Bohrungslänge : Durchmesser sehr groß istRacing cutting of very thin sheet metal also requires nozzles whose cutting oxygen bore diameter is still below the values given above (for example between 0.2-0.6 mm 0), where the length of such a hole, depending on the diameter, can be between 5 and 30 mm. the Difficulty in making these small holes is that the ratio of the hole length : Diameter is very large

So können beispielsweise Diamantbohrer unter 1,0 mm Durchmesser (D) nur für Bohrtiefen ( = Bohrungslänge) bis zu 5 χ D eingesetzt werden und sind darüber hinaus nur für harte, spröde und abrasive Werkstoffe geeignetFor example, diamond drills with a diameter of less than 1.0 mm (D) can only be used for drilling depths (= drilling length) up to 5 χ D can be used and beyond that are only for hard, brittle and abrasive Materials suitable

Es ist eine halbautomatische Bohrmaschine entsprechend dem Oberbegriff des Hauptanspruches bekannt »Feinwerktechnik«, 1957, Heft 10, S. 373), mittels der Bohrungen zwischen 0,1 bis 4,0 mm Durchmesser hergestellt werden können. Bei dieser bekannten Maschine ist die Vorschubgeschwindigkeit des Bohrers zwischen 0,01 — 6,0 mm/sec einstellbar. Die Bohrtiefe für den Arbeitsbohrhub ist über eine Mikrometerschraube auf eine Genauigkeit von 0,02 mm einstellbar.A semi-automatic drilling machine according to the preamble of the main claim is known "Feinwerktechnik", 1957, issue 10, p. 373), by means of the bores between 0.1 and 4.0 mm in diameter can be produced. In this known machine, the feed rate of the drill is adjustable between 0.01 - 6.0 mm / sec. The drilling depth for the working drilling stroke is via a micrometer screw adjustable to an accuracy of 0.02 mm.

Diese bekannte Bohrmaschine findet vor allem Verwendung in der feinmechanischen Industrie und in der Uhrenindustrie. Insbesondere in der Uhrenindustrie werden dabei Bohrungen feinsten Durchmessers hergestellt, wobei aber die Bohrtiefe aufgrund der kleinen Bauteile sehr gering (d. h. nur wenige Millimeter) ist.This well-known drilling machine is mainly used in the precision engineering industry and in the watch industry. In the watch industry in particular, holes of the finest diameter are produced, but the drilling depth is very small (i.e. only a few millimeters) due to the small components.

Es ist darüber hinaus eine Bohrvorrichtung bekannt, DE-OS 22 52 971, mit welcher tiefere Löcher gebohrt werden können. Die dabei verwendeten Bohrer haben einen Durchmesser zwischen etwa 0,34 und 1,32 mm und eine Länge von 10 bis 15 cm. Um tiefe Löcher bohren zu können, ist aber bei dieser Vorrichtung eine zusätzliche und aufwendige Bohrerunterstützungseinrichtung erforderlich. There is also a drilling device known, DE-OS 22 52 971, with which deeper holes are drilled can be. The drills used have a diameter between about 0.34 and 1.32 mm and a length of 10 to 15 cm. In order to be able to drill deep holes, this device is an additional one and complex drill support equipment required.

Ausgehend von dem zuvor geschilderten Stand der Technik, ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zur Herstellung von Bohrungen kleinen Durchmessers gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches zu schaffen, mit der ohne zusätzliche Unterstützungseinrichtungen für den Bohrer Schneidsauerstoffbohrungen (= Sauerstoffausströmkanäle) in Schneiddüsenkörpern hergestellt werden können, welche darüber hinaus ohne Nachbearbeitung die für ein optimales Strömen des Schneidsauerstoffes die erforderliche Präzision aufweisen, so daß dadurch ein exakter Brennschnitt erzielbar ist.Based on the prior art described above, the object of the present invention is a Device for producing small diameter bores according to the preamble of the main claim to create with the cutting oxygen drilling without additional support facilities for the drill (= Oxygen outflow channels) can be produced in cutting nozzle bodies, which In addition, without post-processing, the necessary for an optimal flow of the cutting oxygen Have precision, so that an exact flame cut can be achieved.

Zur Lösung der genannten Aufgabe ist die Erfindung gekennzeichnet durch die Verwendung der Einrichtung zur Herstellung von Sauerstoffausströmkanälen in Schneidsauerstoffdüsen und dgl. Strömungskanälen ohne Nacharbeit der Oberfläche der Bohrlochwandungen dieser Kanäle, mit einer gebohrten Länge bis zum 50fachen des Durchmessers und der Maßgabe, daß als Einrichtung zum Ausführen des Arbeitsbohrhubes ein beim Stufenbohren bekannter Schrittmotor und in an sich bekannter Weise zum Vermeiden von Seitenabweichungen der Bohrerspitze aus der Drehachse des Bohrers über die zu bohrende Länge ein zum rotierenden Bohrer gegenläufiges Spannfutter für den Schneiddüsenkörper verwendet wird.To achieve the stated object, the invention is characterized by the use of the device for the production of oxygen outflow channels in cutting oxygen nozzles and similar flow channels without reworking the surface of the borehole walls of these channels, with a drilled length up to 50 times the diameter and the proviso that as a device for performing the Arbeitsbohrhubes stepping motor known in step drilling and in a manner known per se to avoid lateral deviations the drill tip from the axis of rotation of the drill over the length to be drilled to rotating drill counter-rotating chuck is used for the cutting nozzle body.

Zur weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Schrittmotor an einem zwecks Ausspänen hydraulisch hin- und herbewegbaren Führungsschlitten angebracht ist und an einem relativ zum Führungsschlitten verschiebbaren Bohrschlittcn angreift. For a further embodiment of the invention it is provided that the stepper motor on a purpose Machining is attached to a hydraulically reciprocating guide carriage and a relative to the Guide slide engages sliding Bohrschlittcn.

Mit Hilfe der Vorrichtung mit den als erfinderischUsing the device with the as inventive

beanspruchten Merkmalen ist es möglich, kleine Schneidsauerstoffbohrungen (Durchmesserbereich »D« beispielsweise 0,2 bis 1,0 mm) mit einer Bohrungslänge vcn' bis zu 50 χ D in einem Schneiddüsenkörper herzustellen, die eine riefenfreie Wandung aufweisen. Durch die Erfindung ist sichergestellt, daß trotz der großen Bohrtiefe der Bohrer während des Bohrvorganges nicht verläuft.claimed features, it is possible to make small cutting oxygen bores (diameter range »D« for example 0.2 to 1.0 mm) with a bore length vcn 'up to 50 χ D in a cutting nozzle body produce that have a score-free wall. The invention ensures that despite the large drilling depth the drill does not run during the drilling process.

Die nachstehende Beschreibung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung, welche in vereinfachter Darstellung eine Vorrichtung zur Herstellung der Schneidsauersisffbohrung in einem Schneiddüsenkörper zeigt, der weiteren Erläuterung.The following description is used in conjunction with the drawing, which is simplified Representation of a device for producing the cutting hole in a cutting nozzle body shows the further explanation.

Die Vorrichtung 10 weist auf der Oberseite des Grundgestelles 12 eine Längskulisse 14 auf, auf der ein Bearbeitungskopf 16 längsverschieblich angeordnet ist. Dieser Bearbeitungskopf kann in bezug auf einen Spindelstock 18 in seinem Abstand eingestellt werden, um so einen möglichst geringen Bearbeitungsweg für das Werkzeug zu erhalten.The device 10 has on the top of the base frame 12 a longitudinal link 14 on which a Processing head 16 is arranged to be longitudinally displaceable. This processing head can with respect to a Headstock 18 can be adjusted in its distance so as to minimize the machining path for to get the tool.

Der Spindelstock 18 ist auf einer an der Obeiseite des Grundgesteiis angeordneten Auflage 20 vorgesehen und kann — falls erforderlich — ebenfalls auf dieser in Längsrichtung (entsprechend dem Bearbeitungskopf 16) verschoben werden. Im Innern des Spindelkopfes ist die (nicht dargestellte) Lagerung des Spindeltriebes vorgesehen, an dessen äußerem Ende ein Spannfutter 22 zur Aufnahme des zu bearbeitenden Schneiddüsenkörpers 24 vorhanden ist.The headstock 18 is on one at the top of the Grundgesteiis arranged support 20 is provided and can - if necessary - also on this in Longitudinal direction (corresponding to the machining head 16) are shifted. Inside the spindle head is the (Not shown) storage of the spindle drive provided, at the outer end of a chuck 22 for Recording of the cutting nozzle body 24 to be processed is present.

Der Antrieb des das Spannfutter 22 tragenden Spindeltriebes erfolgt über einen eingebauten Elektromotor oder alternativ durch einen Riementrieb, vvobe· in diesem Fall der Elektromotor seitlich der Auflage 20 angeordnet ist. Die Art des Spindelantriebes ist konventionell und bedarf daher keiner näheren Erläuterung.The spindle drive carrying the chuck 22 is driven by a built-in electric motor or alternatively by a belt drive, in this case the electric motor on the side of the support 20 is arranged. The type of spindle drive is conventional and therefore does not require any further details Explanation.

Der von der Längskulisse 14 aufgenommene Bearbeitungskopf 16 trägt auf einer weiteren Auflage 26 einen Führungsschlitten 28. Dieser Schlitten ist mit einem hydraulischen Antrieb 30 verbunden, durch den dem Schlitten 28 auf der Auflage 26 eine Hin- und Herbewegung parallel zur Längsachse der Längskulisse 14 erteilt wird. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist seitlich des Führungsschlittens 28 eine Längsschiene 32 angeordnet, auf der zwei zueinander verstellbare Endanschläge 34, 34' verschiebbar sind. Diesen beiden im Abstand zueinander vorgesehenen Endanschlägen 34,34' ist ein an der Auflage 26 befestigter Umschalter 36 zugeordnet, welcher bei der Hin- und Herbewegung des Führungssehlittens abwechselnd von den beiden Endanschlägen 34 betätigt wird und dadurch die Bewegungsrichtung des Führungssehlittens entsprechend umkehrt.The machining head 16 received by the longitudinal link 14 carries a on a further support 26 Guide carriage 28. This carriage is connected to a hydraulic drive 30 through which the Carriage 28 on the support 26 a back and forth movement parallel to the longitudinal axis of the longitudinal link 14 is granted. As can be seen from the drawing, a longitudinal rail 32 is located on the side of the guide carriage 28 arranged on the two mutually adjustable end stops 34, 34 'are displaceable. These two End stops 34, 34 'provided at a distance from one another is a changeover switch attached to the support 26 36 assigned, which alternates between the two during the to-and-fro movement of the guide rail End stops 34 is actuated and thereby the direction of movement of the guide element accordingly reverses.

Unterhalb des Umschalters 36 ist ein Steuerhebel 38 vorgesehen, mittels dem die Geschwindigkeit der Hin- und Herbewegung des Führungssehlittens 28 geregelt werden kann.A control lever 38 is provided below the switch 36, by means of which the speed of the forward and reciprocation of the guide carriage 28 can be controlled.

Der Führungsschlitten 28 selbst dient zur Aufnahme und Führung des eigentlichen Werkzeugträgers, nämlich eines Bohrfutterschlittens 40. Der Bohrfutterschlitten 40 ist im Führungsschlitten 28 längsverschieblich angeordnet. Der Vorschub (Zustellung) des Bohrfutterschlittens erfolgt mittels eines Schrittschaltmotors 42, der an dem dem Spindelstock 18 abgewandten Ende des Bohrfutterschlillens befestigt ist. Der Bohrfutterschlitten ist aufgrund des Schrittschultmoiors 42 sehr feinfühlig verschiebbar, beispielsweise pro Schaltschritt (= Γ) um 0,05 mm. Dies entspricht einem Vorschub von 18 mm bei 360 Schaltschritten. Andere Einstellungen sind selbstverständlich ebenfalls möglich.
In dem oberen Teil des Bohrfutterschlittens 40 ist eine Bohrspindel 44 gelagert, die mit einem im Grundgestell 12 angeordneten pneumatischen Antriebsaggregat 46 in Verbindung steht. An dem dem Spindelstock 18 zugewandten Ende der Bohrspindel 44 ist ein Spannfutter 48 zur Aufnahme eines Bohrers 50 vorgesehen.
Die Vorrichtung arbeitet wie folgt:
Der zu bohrende Schneiddüsenkörper wird in das Spannfutter 22 des Spindelstockes 18 eingespannt und in Rotation gesetzt (Drehrichtung im Gegenuhrzeigersinn). Das Spannfutter 48 mit dem Bohrer 50 (beispielsweise Bohrer-0: 0,2 mm), wird dann zentrisch zum Schneiddüsenkörper 24 ausgerichtet und der pneumatische Antrieb 46 zur Betätigung des Bohrers eingeschaltet (Drehrichtung im Uhrzeigersinn).The guide slide 28 itself serves to receive and guide the actual tool carrier, namely a drill chuck slide 40. The drill chuck slide 40 is arranged in the guide slide 28 so as to be longitudinally displaceable. The feed (infeed) of the chuck slide takes place by means of a stepping motor 42 which is attached to the end of the chuck groove facing away from the headstock 18. The chuck slide can be moved very sensitively due to the step-by-step movement, for example by 0.05 mm per switching step (= Γ). This corresponds to a feed of 18 mm with 360 switching steps. Other settings are of course also possible.
A drilling spindle 44 is mounted in the upper part of the chuck slide 40 and is connected to a pneumatic drive unit 46 arranged in the base frame 12. At the end of the drilling spindle 44 facing the headstock 18, a chuck 48 for receiving a drill 50 is provided.
The device works as follows:
The cutting nozzle body to be drilled is clamped in the chuck 22 of the headstock 18 and set in rotation (counterclockwise direction of rotation). The chuck 48 with the drill 50 (for example drill 0: 0.2 mm) is then aligned centrically to the cutting nozzle body 24 and the pneumatic drive 46 is switched on to operate the drill (clockwise direction of rotation).

Über das Steuerpult 52 wird nun der Bohrvorgang eingeleitet.The drilling process is now initiated via the control panel 52.

Durch den hydraulischen Antrieb 30 wird der Führungsschlitten 28 hin- und herbewegt (Pendelbewegung). Dieser Hubweg wird durch die beiden Endanschlage 34, 34' begrenzt, durch die auch über den Umschalter 36 die jeweilige Umsteuerung de·: hydraulischen Antriebes 30 erfolgt. Während dieser Pendelbewegung wird der auf den Führungsschlitten 28 angeordnete Bohrfutterschlitten 40 relativ zu diesem verschoben und zwar über den Schrittschaltmotor 42, vorzugsweise am Ende einer jeden Vorwärtsbewegung des Führungssehlittens (Zustellung).The guide carriage 28 is moved back and forth (pendulum movement) by the hydraulic drive 30. This stroke is limited by the two end stops 34, 34 'through which the Changeover switch 36 the respective reversal de ·: hydraulic Drive 30 takes place. During this pendulum movement, the on the guide carriage 28 arranged chuck slide 40 moved relative to this via the stepping motor 42, preferably at the end of each forward movement of the guide rail (infeed).

Das Zustellungsmaß des Bohrfutterschlittens ist abhängig von der Anzahl der Schaltschritte des Motors 42 pro Vorschubstufe und kann beispielsweise 0,1 mm (2 Schaltschritte = 2°) betragen. Der Bohrer wird also bei jeder Vorwärtsbewegung des Führungsschlittens 28 um 0,1 mm in Bohrrichtung verschoben. Diese Bohrerzustellung erfolgt immer Schrittweise, nachdem derThe infeed dimension of the chuck slide depends on the number of switching steps of the motor 42 per feed stage and can be 0.1 mm (2 switching steps = 2 °), for example. So the drill is at each forward movement of the guide carriage 28 shifted by 0.1 mm in the drilling direction. This drill delivery always takes place gradually after the

•to Bohrer an seiner alten, durch den vorhergegangenen Bohrschritt erzielten Bohrtiefe angelangt ist. Durch den minimalen stufenweisen Bohrvorschub (0,1 mm pro Bohrvorschub) ist vorteilhaft sichergestellt, daß der Bohrer sich bei jedem Schnitt freischneiden kann und• to drill at his old one, through the previous one Drilling step reached drilling depth. Thanks to the minimal, step-by-step drilling feed rate (0.1 mm per Drilling feed) it is advantageously ensured that the drill can cut itself free with every cut and

•n daß weiterhin, bedingt durch diesen minimalen Bohrvorschub (Bohrerzustellung), nicht mehr Späne entstehen als die Spannuten aufnehmen können. Durch diese geringe Zustellung des Bohrers pro Bohrvorschub und auch bedingt durch die minimale Pendelkraft des Führungssehlittens wird der Bohrer beim Bohrvorgang nicht verformt, so daß dadurch ein Verlaufen des Bohrers vermieden wird. Weiterhin wird durch diese geringe Pendelkraft eine Bohrspandicke erreicht, die im Hundertstel-Bereich liegt.• n that still, due to this minimal drilling feed rate (Drill infeed), no more chips are produced than the chip flutes can accommodate. Through this low infeed of the drill per drilling feed and also due to the minimal pendulum force of the The drill bit is not deformed during the drilling process, so that the drill bit will run out of position Drill is avoided. Furthermore, a drilling chip thickness is achieved through this low pendulum force that in the Hundredths range is.

Je nach Größe und Länge der herzustellenden Schneidsauerstoffbohrung, erfolgt die Zustellung des Bohrers durch den Schrittschaltmotor in dem erforderlichen Maße und entsprechend auch die Einstellung der Pendelbewegung (Geschwindigkeit, Pendelweg) desDepending on the size and length of the cutting oxygen hole to be made, the infeed of the Drill by the stepper motor to the required extent and accordingly also the setting of the Pendulum movement (speed, pendulum path) of the

mi Führungssehlittens.mi leadership littens.

Nach jeder Zustellung und damit erfolgter Teilbohrung, wird der Bohrer durch den Führungsschlitten aus der Bohrung herausgefahren, wobei die Umschaltung der Vorwärtsbewegung des Führungssehlittens in dieAfter each infeed and thus partial drilling, the drill is taken out by the guide carriage moved out of the bore, with the switching of the forward movement of the guide seat in the

ι.". Rückwärtsbewegung durch den F.ndanschlag 34' erfolgt. Hierdurch kommen die Späne von den Spannuten frei.ι. ". Backward movement through the F.ndanschlag 34 'takes place. This releases the chips from the flutes.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Device for producing small diameter holes up to a maximum of 1 mm with a automatic device for the axial reciprocating movement of the drill for the purpose of chip removal, the pulls the drill out of the drill hole after each working drilling stroke to eject the chips and reinserts it into the borehole up to the length of the previously reached drilling depth, as well as with a Device for executing the working drilling stroke in an infeed range of 0.1 - 0.3 mm / working drilling stroke is adjustable, characterized by the use for the production of Oxygen outflow channels in cutting oxygen nozzles and the like. Flow channels without reworking the Surface of the borehole walls of these channels, with a drilled length up to 50 times the Diameter and the proviso that a device for performing the Arbeitsbohrhubes when Step drilling known stepper motor (42) and in a manner known per se to avoid lateral deviations the drill tip from the axis of rotation of the drill over the length to be drilled to rotating drill (50) counter-rotating chuck (22) used for the cutting nozzle body (24) will.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the stepping motor (42) on a purpose jo Chip removal hydraulically reciprocable guide carriage (28) is attached and on a engages drilling slide (40) which is displaceable relative to the guide slide (28).