DE2724266A1 - Tiefbohrwerkzeug - Google Patents

Tiefbohrwerkzeug

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Description

Die Erfindung betrifft ein Tiefbohrwerkzeug mit einem mit einem wenigstens eine Schneide tragenden Bohrkopf verbundenen, wenigstens zwei Hohlräume und wenigstens ein Rohr aufweisenden Schaft, wobei ein Druckmittel durch einen der Hohlräume zu einem Zerspanungsbereich zuführbar und mit den Spänen durch wenigstens ein Spanmaul und eine daran anschließende Durchbrechung in dem Bohrkopf und durch einen mit der oder den Durchbrechungen in Verbindung stehenden Hohlraum des Schaftes nach außen hin abführbar ist.
Der bis heute allgemein als optimal geltende, in allen Industriestaaten eingeführte, querschnittssymmetrisch rohrförmige Tiefbohrerschaft gemäß DT-PS 767 138 des Anmelders, der den herkömmlichen Tiefbohrerschaft mit eingewalzter äußerer Spanabführungslängsnut im Bereich von über 10 mm Bohrungsdurchmesser fast völlig verdrängt hat, führt das spänefördernde Druckmittel über den "BOZA" (Bohr-Öl-Zuführungs-Apparat) in
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FK/He
einen Ringraum zwisehen der Bohrungswand und der äußeren Oberfläche des Tiefbohrerschaftrohres dem Bohrkopf zu. Von hier aus strebt das Druckmittel unter Mitnahme der Bohrspäne durch ein Spanmaul und schließlich durch den abrupt erweiterten und deshalb die Druckmittel- so\\rie die Spanabführungsgeschwindigkeit herabsetzenden lichten Querschnitt des Tiefbohrerschaftes ins Freie. Je größer dabei die zu zerspanende Querschnittsfläche der Bohrung im Werkstück ist, desto größer ist der Ringraumquerschnitt auszulegen, um im Spanmaul ausreichende Druckmittelgeschv/indigkeit zu erzielen und damit die augenblickliche Abführung der anfallenden Späne aus dem kritischen Zerspanungsbereich zu gewährleisten. So gilt bei umlaufendem Werkstück und stehendem Bohrerschaft und auch bei umgekehrter oder gar gemischter Betriebsweise die Regel, diesen Ringraumquerschnitt. - bereits bei einer beabsichtigten Bohrungstiefe von 20 Kalibern - wegen des Druckabfalles im Druckmittel infolge ansteigender Reibung zwischen den relativ zueinander umlaufenden Wänden des Ringraumes und wegen der dadurch eintretenden Aufheizung des Druckmittels durch Wirbelbildung um etwa 25/6 größer zu halten als die Querschnittsfläche des Spanmaules. Daraus ergeben sich im Vergleich zu dem geforderten Bohrungsdurchmesser zwangsläufig verhältnismäßig geringe Durchmesser und Wandstärken des Bohrerschaftes. Dadurch sind auch der Knickungswiderstand, der Torsionswiderstand und insbesondere der Torsionsschwingungswiderstand des Bohrerschaftes verhältnismäßig gering, so daß man insbesondere dann, wenn Hartmetallschneiden hoher Standzeit eingesetzt v/erden sollen, mit verhältnismäßig geringen Spanstärken und/oder Schnittgeschv.'indigkeiten arbeiten muß. Darunter leidet naturgemäß die Wirtschaftlichkeit des Tiefbohrens .
Aus der DT-PS 1 477 730 ist ein Tiefbohrwerkzeug der eingangs erwähnten Art bekannt, bei dem der Schaft zwei konzentrische Rohre aufweist. Z^rischen den beiden Rohren besteht
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ein ringförmiger Hohlraum für die Zufuhr des Druckmittels. Durch das innere Rohr werden Druckmittel und Späne abgeführt. Zwar kann hier das äußere Schaftrohr verhältnismäßig dicht an die Bohrlochwand heranreichen, Jedoch muß die Querschnittsfläche des ringförmigen Hohlraums verhältnismäßig groß gehalten werden, um unerwünscht hohen Druckabfall des Druckmittels aufgrund von Reibung an den verhältnismäßig großen Wandflächen des ringförmigen Hohlraums zu vermeiden. Da ferner eine freie Mindestquerschnittsfläche des inneren Rohres im Hinblick auf sichere Späneabfuhr nicht unterschritten werden darf, begrenzt die erforderliche radiale Erstreckung des ringförmigen Hohlraums die Wandstärken und damit die Festigkeitseigenschaften der beiden Schaftrohre insbesondere bei größeren Bohrungstiefen bzw. Bohrrohrlängen in unerwünschter Weise.
Bei dem bekannten Tiefbohrwerkzeug gemäß der DT-PS 1 290 des Anmelders ist der Schaft wie bei der DT-PS 1 477 730 aufgebaut. Jedoch ist ein inneres Rohr als mit dem Außenrohr unter ! Torsionsvorspannung verbundenes Drallelement ausgebildet. Hier gelten bezüglich der Zuführung des Druckmittels die gleichen Beschränkungen wie bei der DT-PS 1 477 730.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Festigkeitseigenschaften des Schaftes und damit die Leistung des Tiefbohrwerkzeugs bei Gewährleistung ausreichender Druckmittelzufuhr zu steigern.
Diese Aufgabe ist nach der Erfindung dadurch gelöst, daß ein Innenraum des Rohres durch ein Scheideelement in wenigstens zwei Hohlräume unterteilt ist, wobei Seitenkanten oder Seitenflächen des Scheideelements mit einer Innenwand des Rohres in Berührung stehen und wobei wenigstens einer der Hohlräume der Zufuhr des Druckmittels dient und ein anderer der Hohlräume den Hohlraum für die Abfuhr des Druckmittels und der Späne bildet. Dadurch läßt sich die Größe der
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Wandflächen des oder der Hohlräume für die Zufuhr des Druckmittels und damit der Druckabfall des Druckmittels erheblich verringern. Die Wandstärke des Schaftrohres kann vergrößert werden. Daraus ergibt sich eine vorteilhafte Erhöhung des Knickungs- und Torsionswiderstandes des Schaftes. Man kann die Bohrleistung durch Erhöhung der Spanquerschnitte und/oder der Schnittgeschwindigkeiten entsprechend erhöhen. Es ergeben sich auch verbesserte Werkzeugstandzeiten. Vorteilhaft ist ferner, daß bei zunehmendem Durchmesser und weiter bei zunehmender Wandstärke des Schaftrohres die Neigung des Tiefbohrwerkzeugs zum Mittenverlauf im Werkstück entsprechend schwindet und auf die Anwendung überlanger Bohrköpfe oder überlanger Führungsleisten an den Bohrköpfen sowie überlanger Anbohrbuchsen verzichtet v/erden kann. Vorteilhaft ist weiterhin, daß durch Gestaltung und Anordnung des Scheideelements innerhalb des Innenraums des Schaftrohres eine praktisch beliebige Aufteilung der freien Querschnittsfläche des Schaftrohres nach den jeweiligen Betriebsbedingungen stattfinden kann. Insbesondere können Größe und Form der Querschnittsfläche des Hohlraums für die Abfuhr des Druckmittels und der Späne nach der Geometrie der anfallenden Späne ausgerichtet werden. Die relative Größe der Querschnitts flächen der einzelnen Hohlräume des Schaftes kann ferner verhältnismäßig einfach auf minimalen Druckmittelverbrauch ausgelegt v/erden, wodurch sich eine fühlbare Kostensenkung im Betrieb ergibt. Vorzugsweise v/eist das Schaftrohr eine kreisringförmige Querschnittsfläche auf. Form und Größe der Querschnittsfläche des Scheideelements sind grundsätzlich frei wählbar. Das Druckmittel kann aus Gasen oder Flüssigkeiten oder aus einem Gemisch aus beiden bestehen und erfüllt in an sich bekannter Weise die Aufgaben des Kühlens, Schmierens und Späneförderns. Im Folgenden umfaßt der Begriff "Seitenflächen" auch Seitenkanten von verhältnismäßig geringer Berührungsfläche mit dem Rohr.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung stehen die Seitenflächen des Scheideelements in zumindest annähernd druckmitteldichter Berührung mit der Innenwand des Rohres. Dadurch ist es möglich, den gesamten Druckmittelstrom dem Zerspanungsbereich zuzuleiten.
Nach einer anderen Aus führungs form der Erfindung v/eist jede Seitenfläche auf ihrer gesamten Länge ein mit der Innenwand des Rohres zusammenwirkendes elastisches Dichtelement auf. Die Dichtelemente können z.B. aus ölbeständigem Gummi oder Kunststoff, z.B. Polyvinylchlorid oder Polyamid oder Polypropylen, bestehen. Die Dichtelemente können z.B. als in die Seitenflächen eingebettete Dichtstreifen oder durch Einpressen eines zunächst fließfähigen Dichtungsmaterials in Längsnuten der Seitenflächen hergestellt sein. Eine zusätzliche Dichtanpressung der Dichtelenente an die Innenwand des Rohres ergibt sich durch den Differenzdruck des Druckmittels auf der Zufuhr- und Abfuhrseite des zugehörigen Drallelementr.. Diese elastischen Dichtelemente dämpfen ferner in vorteilhafter Weise torsionsschwingungen des Tiefbohrwerkzeugs und die durch solche Schwingungen hervorgerufenen Geräusche.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Dichtelement als Dichtungsschlauch ausgebildet, dessen Innenraum mit einem Druckmittel beaufschlagbar ist. So läßt sich eine gesteuerte Dichtwirkung durch Steuerung der Beaufschlagung des Dichtungsschlauches mit Druckmittel erreichen.
Mach einer Ausführungsform der Erfindung ist wenigstens ein Dichtungsschlauch an seinem bohrkopfseitigen Ende an einen eine V.rand des Rohres durchdringenden und im Bereich von Führungsleisten des Bohrkopfes mündenden Schmierkanal angeschlossen, wobei das Druckmittel ein Schmiermittel ist. Als Schmiermittel könnten z.B. Bohrölemulsionen oder
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konzentriertes Tiefbohröl verwendet werden. In jedem Fall läßt sich dadurch die für eine ausreichende Schmierung erforderliche Bohrölmenge auf ein Minimum herabsetzen es entfällt die sonst übliche Apparatur zur Beimischung von Bohröl zu dem Spülmedium.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist das Scheideelement als Trennwand ausgebildet. Diese Ausbildung ist einfach, kostengünstig und dennoch für alle Betriebsfälle ausreichend steif. Erfindungsgemäß kann das Scheideelement auch als quer zu einer Längsachse des Tiefbohrwerkzeugs durchgev/ölbte Trennwand ausgebildet sein. Durch Wahl' des Grades der Durchwölbung ergibt sich eine Änderung der relativen Größen der Querschnittsflächen von Zufuhr- und Abfuhrhohlraum. Eine geringe Durchwölbung empfiehlt sich z.B. bei Bruchspänen, während eine größere Durchwölbung bei kürzeren Spanlocken oder langen Wendelspänen empfehlenswert ist.
Eine in allen Betriebszuständen gut definierte Lage des Scheideelementes gegenüber dem Rohr ergibt sich, wenn erfindungsgemäß die Seitenflächen des Scheideelements und/ oder die Dichtelemente der Seitenflächen an diametral gegenüberliegenden Bereichen der Innenwand des Rohres anliegen. Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung können die Seitenflächen des Scheideelernents und/oder die Dichtelemente der Seitenflächen auch an Bereichen der Innenwand des Rohres anliegen, die, ausgehend von dem Hohlraum für die Zufuhr des Druckmittels, jenseits der größten lichten Weite des Rohres angeordnet sind. In diesem Fall wird zur Abdichtung die Dichtanpressung durch den Differenzdruck des Druckmittels auf das Scheideelement ausgenutzt.
Nach der Erfindung ist es zweckmäßig, eine konvexe Ober-
Eine völlig ungehinderte Abfuhr des Druckmittels und der Späne ergibt sich, wenn nach der Erfindung' das bohrkopfseitige Ende des Scheideelements relativ zu dem Rohr derart angeordnet ist, daß die Durchbrechung des Bohrkopfes mit ihrer vollen Austrittsquerschnittsfläche in den Hohlraum für die Abfuhr des Druckmittels und der Späne mündet. ·
Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung umschließt das Scheideelement den Hohlraum für die Abfuhr des Druckmittels und der Späne und steht mit wenigstens zwei Seitenflächen und/oder Dichtelementen der Seitenflächen mit der Innenwand des Rohres in Berührung. Eine Druckmittelabdichtung der Zufuhrhohlräume gegenüber dem Abfuhrhohlraum ist hier nicht mehr nötig.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung sind die Seitenwände des Scheideeleraents druckmitteldicht mit der Innenwand des Rohres verbunden, z.B. verschweißt oder verklebt. Dadurch ergibt sich eine beim Feinbohren erwünschte Versteifung des Schaftes. Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind Anzahl und Umfangsverteilung der Seitenflächen des Scheideelements gleich Anzahl und Umfangsverteilung der Schneiden des Bohrkopfes. Man erhält dann günstige symmetrische Zufuhr- und Abfuhrverhältnisse an dem Tiefbohrwerkzeug.
Günstige Abfuhrverhältnisse ergeben sich, \^enn erfindungsgemäß die Querschnittsfläche des Hohlraums für die Abfuhr des Druckmittels und der Späne gleich der oder nur wenig größer als die größte Guerschnittsfläche des Spanmauls oder der Spanmäuler ist.
Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist der Bohrkopf mit dem Rohr längs einer mit Gewinde versehenen kegelstumpfförmigen Fläche verschraubt. Gegenüber der aus der DT-AS 1 752 024 des Anmelders an sich bekannten zylindrischen
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Schraubverbindung bringt die erfindungsgemäße kegelige Verschraubung die Vorteile der schnelleren und positionsgenaueren Verbindung zwischen Bohrkopf und Rohr. Insbesondere läßt sich die optimale relative Drehstellung zwischen Bohrkopf und Rohr leicht und schnell erreichen. Der Flankenwinkel des erfindungsgemäßen Gewindes kann z.B. 90° betragen. Ein solches Gewinde ist verhältnismäßig leicht durch Wirbeln herstellbar. Das Gewinde kann aber auch den üblichen Flankenwinkel von 60° aufweisen. Es kann z.B. metrisches oder auch Zollgewinde eingesetzt werden. Die beim Tiefbohren auftretenden Kraftkomponenten lassen sich leichter und sicherer zwischen Bohrkopf und Schaft übertragen.
Nach einer v/eiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Gewinde vielgängig. Dadurch ergibt sich eine verhältnismäßig große Steigung der Gewindegänge, wodurch Überbeanspruchungen und Beschädigungen des Gewindes vermieden werden können. Ferner wird dadurch die fluchtende Ausrichtung der Austrittsöffnungen der Durchbrechungen in den Bohrköpfen mit den Eintrittsöffnungen der Hohlräume für die Abfuhr der Späne und des Druckmittels erleichtert. Es kann z.B. ein 18-gängiges oder ein 36gängiges Gewinde eingesetzt \verden. Vorteilhaft ist es, wenn die Ganganzahl durch Drei teilbar ist.
Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist das Scheideelement als mit dem Rohr unter Torsionsvorspannung verbundenes Drallelement ausgebildet. Dabei kann z.B. besonderes Augenmerk auf günstig aufeinander abgestimmte Torsionseigenschaften von Rohr und Drallelement gerichtet werden. Bei der Herstellung der Torsionsvorspannung wird das Rohr durch das Drallelement elastisch verkürzt. Dabei verkürzt sich auch das Drallelement elastisch. Ein derart torsionsvorgespannter Schaft er-fährt im Bohrbetrieb eine wünschenswerte Längenänderung. Dies hat zur Folge, daß die Schneiden auch dann sicher im Schnitt bleiben und nicht vor dem Bohrspiegel herumtanzen, wenn gelegentlich der gesamte Schaft durch
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plötzlich erhöhten Schnittdruck, z.B. aufgrund von Inhomogenitäten im Werkstoff des Werkstücks, stark tordiert wird. Dann nämlich längt sich der Schaft infolge einer teilweisen Aufhebung seiner Torsionsvorspannung elastisch, so daß die Schneiden in Schneidberührung mit dem Bohrspiegel gehalten v/erden.
Ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Tiefbohrwerkzeugs ist gekennzeichnet durch folgende Schritte:
a) Das Drallelement wird, ausgehend von seinem bohrkopfseitigen Ende, in Richtung der auf das Tiefbohrwerkzeug wirkenden Schnittkraft verdrallt hergestellt,
b) das verdrallte Drallelement wird in das Rohr eingebracht und an seinem einen, vorzugsweise dem bohrkopfseitigen Ende gegenüber dem übrigen Tiefbohrv/erkzeug festgelegt und
c) das andere Ende des verdrallten Dralleleoents und das übrige Tiefbohrwerkzeug werden bis zum Erreichen der gewünschter. Torsionsvorspannung in Richtung der Verdrallung des Drallelements relativ zueinander verdreht und in diesem Zustand aneinander befestigt.
Das verdrallte Drallelement kann z.B. gemäß der Erfindung dadurch hergestellt v/erden, daß ein Rohr längs wenigstens zweier Schraubenlinien, z.B. durch Wirbeln, aufgetrennt wird. Man erhält dann wenigstens zwei schraubenartig verdrallte Drallelemente. Ein nach diesem Verfahren hergestellter Schaft v/eist aufgrund der Ausgangsverdrallung des Drallelements im Bohrbetrieb eine besonders ausgeprägte Längenänderungs\/irkung auf. Dadurch v/erden der Tiefbohrvorgang verbessert und die Standzeit der Schneiden erhöht.
In Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden im Anschluß an Schritt (c) die Seitenwände des Drallelements druckmitteldicht mit der Innenwand des Rohres verbunden, z.B. verschweißt oder verklebt. Dadurch Airird das auf Torsion vorgespannte System in diesem Zustand fixiert, wodurch sich eine bein Feinbohren erwünschte Versteifung des Schaftes ergibt.
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In den Zeichnungen sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht eines Teils eines Tiefbohrwerkzeugs mit Drallelement,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch den vorderen Teil des Tiefbohrwerkzeugs gemäß Fig. 1 in vergrößerter Darstellung,
Fig. 3 die Schnittansicht gemäß Linie III-III in Fig. 2,
Fig. U einen Querschnitt durch den Schaft des Tiefbohrwerkzeugs gemäß Fig. 1 in vergrößerter Darstellung,
Fig. 5 einen Querschnitt durch einen abgeänderten Schaft,
Fig. 6 einen Querschnitt durch einen wiederum abgeänderten Schaft mit Schweißvorrichtung,
Fig. 7 einen Querschnitt durch einen weiteren Schaft vor Aufbringung der Torsionsvorspannung,
Fig. 8 den Querschnitt nach Fig. 7 nach Aufbringung der Torsionsvorspannung,
Fig. 9 die Schnittansicht nach Linie IX - IX in Fig. 1,
Fig. 10 einen Querschnitt durch einen weiteren Schaft eines Tiefbohrwerkzeugs mit drei Schneiden, Fig. 11 einen Querschnitt durch einen weiteren Schaft
eines Tiefbohrwerkzeugs mit Dichtungsschläuchen und
Fig. 12 einen Querschnitt durch einen weiteren Schaft eines Tiefbohrwerkzeugs mit einem Dichtungsschlauch.
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In Fig. 1 weist ein Tiefbohrwerkzeug 20 einen Bohrkopf 23 mit einer Schneide 24 und zwei Stützleisten 26 und 27 (Fig. 3) auf. Der Bohrkopf 23 ist über ein konisches Gewinde 30 (Fig. 2) mit einem Rohr 33 eines Schaftes 35 verbunden.
Innerhalb des Rohres 33 ist ein als Trennwand ausgebildetes Drallelement 37 angeordnet, dessen hinteres Ende aus dem Rohr 33 herausragt und eine Öffnung 39 trägt. Das in Fig. 1 linke Ende des Drallelements 37 ist an dem linken Ende des Rohres 33 befestigt. Zur Erzeugung einer Torsionsvorspannung zwischen dem Rohr 33 und dem Drallelement 37 wird das Rohr 33 in nicht dargestellter Weise an seinem in Fig. 1 rechten Ende eingespannt und sodann mit einem in die Öffnung 39 eingeführten Werkzeug Torsion in der gewünschten Größe aufgebracht. In. dem tordierten Zustand wird zwischen die eine Seite des Drallelements 37 und eine Innenwand 40 des Rohres 33 ein Paßstück 41 eingeführt und, z.B. durch Löten, befestigt. Auf diese Weise wird die in dem Schaft erzeugte Torsionsvorspannung "eingefroren". Anschließend kann das über das Rohr 33 in Fig. 1 nach rechts hinausragende Ende des Drallelements 37 abgetrennt werden.
Das Paßstück 41 stellt eine Begrenzungsfläche für einen Hohlraum 43 (Fig. 2) des Schaftes dar. Der Hohlraum 43 ist durch zur Festigkeitssteigerung in axialer Richtung gegeneinander versetzte Bohrungen 45 in dem Rohr 33 mit einem Ringraum 47 einer Beschickungsfaust 50 für Druckmittel verbunden, das in Richtung eines Pfeiles 51 zugeführt wird. Die Beschickungsfaust 50 weist Dichtungsringe 53 und 54 auf, die eine Abdichtung gegenüber dem Rohr 33 bewirken.
In Fig. 2 ist zur Verdeutlichung der Darstellung das Tief bohrwerkzeug 20 geringfügig von einem Bohrspiegel 57 eines Bohrlochs 59 zurückgezogen. An die Schneide 24 grenzt ein Spanmaul 60, das über eine Durchbrechung 61 in dem Bohr-
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kopf 23 mit einem weitere η Hohlraum 63 in dem Rohr 33 in Verbindung steht.
Das Drallelement 37 ist als durchgewölbte Trennwand ausgebildet und an seinem in den Fig. 1 und 2 linken Ende über ein Paßstück 65 an der Innenwand 40 des Rohres 33» z.B. durch Löten, befestigt. Das Paßstück 65 bildet mit einer Fläche 67 die vordere stirnseitige Begrenzung des Hohlraums 43 für die Zufuhr des Druckmittels. Der Hohlraum 43 steht über Bohrungen 70 und 71 ( Fig. 3) in dem Rohr 33 in ständiger Verbindung mit einem Ringraum 75, der zwischen einer Bohrlochwand 77 einerseits und Außenwänden 78 und des Bohrkopfes 23 und des Rohres 33 definiert ist. Am in Fig. 2 rechten Ende des Ringraumes 75 ist die Außenwand des Rohres 33 mit einem Labyrinth 80 ausgestattet, das nur eine verhältnismäßig geringe Druckmittelleckmenge axial nach rechts in Fig. 2 abströmen läßt und dadurch eine ausreichende Schmierung zwischen Rohr 33 und Bohrlochwand 77 auch bei verhältnismäßig tiefen Bohrungen 59 gewährleistet. Der überwiegende Anteil des Druckmittels strömt in Fig. 2 in dem Ringraum 75 nach links zu einem Zerspanungsbereich an der Schneide 24 und expandiert dabei unter wünschenswerter erheblicher Abkühlung. Das expandierende Druckmittel erfaßt die Späne und treibt sie durch das Spanmaul 60, die Durchbrechung 61 und den Hohlraum 63 hindurch, bis Druckmittel und Späne den Schaft 35 an seinem in Fig. 1 rechten Ende verlassen.
In Fig. 3 zeigt ein Pfeil 85 die Drehrichtung eines Werkstücks 87 gegenüber dem Tiefbohrwerkzeug 20 an. Das als durchgewölbte Trennwand ausgebildete Drallelement 37 weist Seitenflächen 90 und 91 auf, die jeweils mit einer Längsnut 93 und 94 versehen sind. In jeder Längsnut 93 und 94 befindet sich ein mit der Innenwand 40 des Rohres 33 zusammenwirkendes elastisches Dichtelement 96 und 97. Die Seitenflächen 90 und 91 liegen an diametral gegenüberliegenden Bereichen an der
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Innenwand 40 an.
Fig. 4 zeigt Bohrungen 100 und 101 in dem Rohr 33, die j jeweils mit einer der Längsnuten 93 und 94 in Verbindung stehen. Durch die Bohrungen 100 und 101 wird fließfähige Dichtmasse eingepreßt, bis die Längsnuten 93 und 94 unter Bildung der Dichtelemente 96 und 97 ausgefüllt sind. Anschließend werden die Bohrungen 100 und 101 durch in Fig. nicht dargestellte Stifte druckmitteldicht verschlossen.
In Fig. 5 liegt ein als durchgewälbte Trennwand ausgebildetes Drallelement 105 mit Seitenflächen 106 und 107 an j Bereichen der Innenwand 40 des Rohres 33 an, die, ausgehend j von dem HohVaum 43 für die Zufuhr des Druckmittels, jenseits j der durch eine gestrichelte Durchmesserlinie 109 angedeuteten größten lichten Weite des Rohres 33 angeordnet sind. Entweder können die Seitenflächen 106 und 107 mit der Innenwand 40 fest verbunden, z.B. verschweißt, sein oder es sind Dichtelemente entsprechend den Dichtelementen 96 und 97 in den vorangegangenen Fig. vorgesehen. In dem letzteren Fall bewirkt das Druckmittel in dem Hohlraum 43 eine ausreichende Dichtanpressung der Seitenflächen 106 und 107 an die Innenwand 40 des Rohres 33, da der Druck in dem Hohlraum 63 geringer als der Druck in dem Hohlraum 43 ist.
Fig. 6 zeigt ein als ebene Trennwand ausgebildetes Scheideelement 110, dessen Seitenflächen 112 und 113 über in axialer Richtung durchgehende Schweißnähte 115 und 116 mit der Innenwand 40 des Rohres 33 verbunden sind. Die Schweißnähte 115 und 116 werden durch radartige Widerstandsschweißelektroden 118 und 119 hergestellt, die längs Mantellinien des Rohres 33 an diametral gegenüberliegenden Stellen abrollen.
Die Fig. 7 und 8 stellen im wesentlichen jeweils einen
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Querschnitt durch das Tiefbohrwerkzeug 20 durch dessen in Fig. 1 rechtes Ende mit Blickrichtung auf den Bohrkopf 23 dar.
Fig. 7 zeigt dabei den Zustand, in welchem das Drallelement 37 in das Rohr 33 eingeschoben, mit den Dichtelementen 96 und 97 versehen und bohrkopfseitig durch das Paßstück 65 gegenüber dem Rohr 33 festgelegt ist. Dies ist also der Zustand, in dem eine Torsionsvorspannung auf das System Rohr 33 und Drallelement 37 noch nicht aufgebracht ist. Zur Verdeutlichung ist in Fig. 7 ferner eine Schnittkraft 125 eingetragen, die im Bohrbetrieb auf die Schneide 24 und damit auf das Tiefbohrwerkzeug 20 wirkt.
Fig. 8 zeigt den Zustand, in dem die erwähnte Torsionsvorspannung aufgebracht und durch das am rechten Ende in Fig. 1 angedeutete Paßstück 41 fixiert ist. Aufgrund der in Richtung der Schnittkraft 125 auf das in Flg. 1 rechte Ende des Drallelements 37 ausgeübten Torsion hat sich in Fig. 8 das Drallelement 37 auf seiner gesamten Länge um einen Winkel 127 verdrallt. Gleichzeitig hat sich das Rohr 33 gemäß Fig. 8 ebenfalls im Gegenuhrzeigersinn auf seiner gesamten axialen Länge um einen in Fig. 8 nicht eingetragenen Winkel verdrallt, der kleiner als der Winkel 127 ist, weil bei dem in Fig. 8 gezeichneten Wandstärkenverhältnis zwischen dem Rohr 33 und dem Drallelement 37 das Widerstandsmoment gegen Torsion bei dem Rohr 33 größer als bei dem Drallelement 37 ist.
Fig. 9 stellt die Schnittansicht nach Linie IX-IX in Flg. 1 dar und verdeutlicht die Konstruktion der Beschickungs f aust 50. Das Drallelement 37 teilt einen Innenraum 130 des Rohres 33 in den sichelförmigen Hohlraum 43 und den ellipsenähnlichen restlichen Hohlraum 63. Wird aus technologischen Gründen ein anderes Verhältnis der Hohlräume 43 und 63 zueinander gewünscht, kann auch ein Drallelement 37* von geringerer Durchwölbung als das Drallelement 37
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eingesetzt werden.
Fig. 10 zeigt ein Tiefbohrwerkzeug 135 mit drei gleichmäßig über den Umfang verteilten Schneiden 137, 138 und 139. Es handelt sich um ein Kernbohrwerkzeug, bei dem in der Mitte zwischen den Schneiden 137, 138 und 139 beim Tiefbohren ein Kern 140 stehen bleibt. Jeder Schneide 137, 138 und 139 ist in einem Bohrkopf 143 eine Führungsleiste 144 und ein Spanmaul 145, 146 und 147 zugeordnet. Ein Drallelement 150 ist als sogenanntes K-Profilrohr ausgebildet und liegt mit drei Seitenflächen 152, 153 und 154 an der Innenwand 40 des Rohres 33 an. Dadurch sind zwischen der Innenwand 40 und dem Drallelement 150 drei Hohlräume 156, 157 und 158 für die Zufuhr von Druckmittel geschaffen, während für die Abfuhr des Druckmittels und der Späne ein Hohlraum 160 zwischen einer Innenkontur des Drallelements 150 und dem Kern 140 zur Verfügung steht.
Drallelement 150 und Rohr 33 sind in der gleichen Weise gegeneinander auf Torsion vorgespannt wie Drallelement 37 und Rohr 33 bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 8.
Fig. 11 zeigt ein Tiefbohrwerkzeug 170 im Querschnitt durc einen Schaft 171. Der Schaft 171 weist ein Rohr 173 und ein durchgewölbtes Scheideelement 174 auf, das mit Seitenflächen 176 und 177 an diametral gegenüberliegenden Stellen einer Innenwand 179 des Rohres 173 anliegt. Das Scheideelement 174 unterteilt einen Innenraum des Rohres 173 in einen Hohlraum 180 für die Zufuhr eines Druckmittels und einen Hohlraum 181 für die Abfuhr des Druckmittels und der Späne. Das Scheideelement 174 ist in Fig. 11 nicht um seine Längsachse verdrallt, könnte jedoch auch verdrallt und damit als Drallelement ausgebildet sein.
In jeder der Seitenflächen 176 und 177 ist eine Längsnut 183 und 184 vorgesehen, in die jeweils ein Schlauch 186 und 187 aus ölbeständigem Gummi eingebracht ist. Ein Innenraum des Schlauches 186 kann mit einem Druckmittel beaufschlagt und
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dadurch die Dichtanpressung des Schlauches 186 zwiechen der Innenwand 179 und der Längsnut 183 gesteuert werden.
Der Schaft 171 trägt einen Bohrkopf 190, der eine Schneide 191, ein Spanmaul 193 und Stützleisten 195 und 196 I aufweist. Die Stützleisten 195 und 196 stehen im Betrieb in j
Berührung mit einer in Fig. 11 nicht dargestellten Bohrloch- j wand. Es ist zweckmäßig, für eine Schmierung dieser Stütz- j leisten zu sorgen. Dazu ist der Schlauch 187 an seinem bohrkopf seitigen Ende mit einem eine Wand 197 des Rohres 173 durch dringenden Schmierkanal 198 verbunden. Der Schmierkanal 198 mündet mit einer nicht im einzelnen dargestellten kalibrierten Auslaßöffnung kurz vor der Stützleiste 196, so daß durch einen Innenraum des Schlauches 187 gedrücktes Schmiermittel in den Bereich der Stützleisten 195 und 196 gerät und dort selbsttätig verteilt wird. Der Schmiermitteldruck im Inneren des Schlauches 187 bewirkt ferner eine über den aufgegebenen Druck steuerbare Dichtanpressung des Schlauches 187 an die Innenwand 179 des Rohres 173 und an die Längsnut 184.
Fig. 12 zeigt ein anderes Tiefbohrwerkzeug 200 mit einem Schaft 201, der außer dem Rohr 173 ein als K-Profilrohr ausgebildetes Scheideelement 203 aufweist. Das Scheideelement 203 liegt mit verhältnismäßig schmalen Seitenkanten bzw. Seitenflächen 205, 206 und 207 an der Innenwand 179 des Rohres 173 an und unterteilt einen Innenraum des Rohres 173 in Hohlräume 210, 211 und 212 für die Zufuhr des Druckmittels und einen Hohlraum 215 im Inneren des Scheideelements 203 für die Abfuhr des Druckmittels und der Späne.
Auch in diesem Fall ist das Scheideelement 203 nicht verdrallt, besteht also keine Torsionsvorspannung zwischen dem Scheideelement 203 und dem Rohr 173 des Schaftes 201. Alternativ könnte analog Fig. 10 auch der Schaft 201 eine Torsionsvorspannung erhalten.
In dem Hohlraum 211 ist ein Schlauch 220 aus ölbeständigem Gummi verlegt, der an seinem bohrkopfseitigen Ende mit
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dem Schmierkanal 198 verbunden und mit einem Schmiermittel beaufschlagbar ist. Der Schlauch 220 führt bis zum hinteren Ende des Schaftes 201 und ist dort an eine nicht dargestellte Schmiermittelleitung angeschlossen.
Patentanwälte Dipl.-Ing. Horst Rose Pjfil.-lng. Pater Kosal
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Claims (22)

  1. DIPL-ING. HORST RdSE DfPL-INu. PETER KOSEL
    PATENTANWÄLTE 272A266
    3353 Bad Gandershelm, 27. M SI 1977
    Postfach 129
    Hohenhöfen 5
    Telefon: (05382) 2842
    Telegramm-Adresse: Siedpatent Badgandershelm
    Unsere Akten-Nr. 171 6/i 1
    Karl Burgsmüller
    Gesuch vom
    27. Mai 1977.
    Patentansprüche
    Tiefbohrwerkzeug mit einem mit einem wenigstens eine Schneide tragenden Bohrkopf verbundenen, wenigstens zwei Hohlräume und wenigstens ein Rohr aufweisenden Schaft, wobei ein Druckmittel durch einen der Hohlräume zu einem Zerspanungsbereich zuführbar und mit den Spänen durch wenigstens ein Spanmaul und eine daran anschließende Durchbrechung in dem Bohrkopf und durch einen mit der oder den Durchbrechungen in Verbindung stehenden Hohlraum des Schaftes nach außen hin abführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Innenraum (130) des Rohres (33) durch ein Scheideelement (110;174;203) in wenigstens zwei Hohlräume (43,63;180,181;210,211,212,215) unterteilt ist) wobei Seitenkanten oder Seitenflächen (112, 113;176,177;2O5,2O6,2O7) des Scheideelements mit einer Innenwand (40;179) des Rohres (33;173) in Berührung stehen, und wobei wenigstens einer (43;180;210,211,212) der Hohlräume der Zufuhr des Druckmittels dient und ein anderer (63;181;215) der Hohlräume den Hohlraum für die Abfuhr des Druckmittels und der Späne bildet.
    809848/0463
    Bankkonto: Norddeutsche Landesbank. Filial· Bad Gandershelm, Kto.-Nr.22.11S.970 · Postscheckkonto: Hannover 66715 »70
  2. 2. Tiefbohrwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenflächen des Scheideelements in zumindest annähernd druckmitteldichter Berührung mit der Innenwand (40) des Rohres (33) stehen.
  3. 3. Tiefbohrwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Seitenfläche (176,177) auf ihrer gesamten Länge ein mit der Innenwand (179) des Rohres (173) zusammenwirkendes elastisches Dichtelement (186,187) aufweist.
  4. 4. Tiefbohrwerkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement als Dichtungsschlauch (186, 187) ausgebildet ist, dessen Irtnenraum mit einem Druckmittel beaufschlagbar ist.
  5. 5. Tiefbohrwerkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Dichtungsschlauch (187) oder wenigstens ein in einem (211) der Hohlräume für die Zufuhr des Druckmittels verlegter Schlauch (220) an seinem bohrkopfseitigen Ende an einen eine Wand (197) des Rohres (173) durchdringenden und im Bereich von Führungsleisten (195,196) des Bohrkopfes (19O) mündenden Schmierkanal (198) angeschlossen ist, und daß das Druckmittel ein Schmiermittel ist.
  6. 6. Tiefbohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Scheideelement als Trennwand ausgebildet ist.
  7. 7. Tiefbohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Scheideelement (174) als quer zu einer Längsachse des Tiefbohrwerkzeuge (170) durchgewölbte Trennwand ausgebildet ist.
  8. 8. Tiefbohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenflächen (176,177) des Scheideelements (174) und/oder die Dichtelemente (183,184) der Seitenflächen an diametral gegenüberliegenden Bereichen der Innenwand (179) des Rohres (173) anliegen.
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  9. 9. Tiefbohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenflächen des Scheideelements und/oder die Dichtelemente der Seitenflächen an Bereichen der Innenwand des Rohres anliegen, die, ausgehend von dem Hohlraum für die Zufuhr des Druckmittels, jenseits der größten lichten Weite des Rohres angeordnet sind.
  10. 10. Tiefbohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 7 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß eine konvexe Oberfläche des Scheideelements (174) dem Hohlraum (18O) für die Zufuhr des Druckmittels zugewandt ist.
  11. 11. Tiefbohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das bohrkopfseitige Ende des Scheideelements (174) relativ zu dem Rohr (173) derart angeordnet ist, daß die Durchbrechung des Bohrkopfes (190) mit ihrer vollen Austrittsquerschnittsfläche in den Hohlraum (181) für die Abfuhr des Druckmittels und der Späne mündet.
  12. 12. Tiefbohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Scheideelement (203) den Hohlraum (215) für die Abfuhr des Druckmittels und der Späne umschließt und mit wenigstens zwei Seitenflächen (205 bis 207) und/oder Dichtelementen der Seitenflächen mit der Innenwand (179) des Rohres (173) in Berührung steht.
  13. 13. Tiefbohrwerkzeug nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Scheideelement (203) als unrundes K-Profilrohr ausgebildet ist, das, jeweils durch seine Längsachse gemessen, überall die gleiche lichte Weite aufweist.
  14. 14. Tiefbohrwerkzeug nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß Anzahl und Umfangsverteilung der Seitenflächen des Scheideelements gleich Anzahl und Umfangsverteilung der Schneiden des Bohrkopfes sind.
  15. 15. Tiefbohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1,2 und bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände des Scheide elements druckmitteldicht mit der Innenwand des Rohres verbunden, z.B. verschweißt oder verklebt, sind.
    809840/0463
  16. 16. Tiefbohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche des Hohlraums (181;215) für die Abfuhr des Druckmittels und der Späne gleich der oder nur wenig größer als die größte Querschnittsfläche des Spanmauls (193) oder der Spanmäuler ist.
  17. 17. Tiefbohrwerkzeug, insbesondere nach einem xler Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrkopf (23;143) mit dem Rohr (33) längs einer mit Gewinde (30) versehenen kegelstumpfförmigen Fläche verschraubt ist.
  18. 18. Tiefbohrwerkzeug nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewinde (30) vielgängig ist.
  19. 19. Tiefbohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Scheideelement als mit dem Rohr (33) unter Torsionsvorspannung verbundenes Drallelement (37;37*;1O5;15O) ausgebildet ist.
  20. 20. Verfahren zur Herstellung eines Tiefbohrwerkzeugs nach Anspruch 19, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Schritte:
    (a) Das Drallelement wird, ausgehend von seinem bohrkopfseitigen Ende, in Richtung der auf das Tiefbohrwerkzeug wirkenden Schnittkraft verdrallt hergestellt,
    (b) das verdrallte Drallelement wird in das Rohr eingebracht und an seinem einen, vorzugsweise dem bohrkopfseitigen Ende gegenüber dem übrigen Tiefbohrwerkzeug festgelegt und
    (c) das andere Ende des verdrallten Drallelements und das übrige Tiefbohrwerkzeug werden bis zum Erreichen der gewünschten Torsionsvorspannung in Richtung der Verdrallung des Drallelements relativ zueinander verdreht und in diesem Zustand aneinander befestigt.
  21. 21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung der verdrallten Drallelemente ein Rohr längs wenigstens zweier Schraubenlinien, z.B. durch Wirbeln, aufgetrennt wird.
    809848/0 4 63
  22. 22. Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschluß an Schritt (c) die Seitenwände des Drallelements druckmitteldicht mit der Innenwand des Rohres verbunden, z.B. verschweißt oder verklebt,werden.
    Patentanwälte DipNng. Horst Rose Dlßl.-Ing. Peter Kosel
    809848/0463
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