DE3138022A1

DE3138022A1 - Bohrwerkzeug sowie herstellungsverfahren und verwendung des bohrwerkzeugs

Info

Publication number: DE3138022A1
Application number: DE19813138022
Authority: DE
Inventors: David Charles Hemel Hempstead Hertfordshire Hammond
Original assignee: Individual
Current assignee: Bijur Lubricating Corp (eine Gesellschaft Ndges
Priority date: 1980-09-24
Filing date: 1981-09-24
Publication date: 1982-05-06
Also published as: FR2490519B1; FR2490519A1; JPS5789512A

Description

Dipl.-Ing. Manfred Bonsmann * .-⁵^ ^ : :■ ^ J Kaidepkfrphener straße 35 a

Patentanwalt "" ' '-* -*D-4Öäo-Mönchengladbach 1

Telefon (D 21 61) 1 21 14

Akte: 81 216

Bohrwerkzeug sowie Herstellungsverfahren und Verwendung des Bohrwerkzeugs

Die Erfindung "betrifft ein Bohrwerkzeug, insbesondere für die Herstellung von tiefen Bohrungen. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Herstellungsverfahren für derartige Bohrwerkzeuge sowie die Verwendung solcher Bohrwerkzeuge.

Bisher bestanden beträchtliche Probleme bei dem Bohren von Löchern mit größeren Tiefen als dem Fünffachen des Lochdurchmessers. Unterhalb dieses Wertes können relativ bekannte und preiswerte Bohrer, wie etwa Spiralbohrer, ohne den Einsatz teurer Technologie und ohne Verlangsamung des Bohrvorganges verwendet werden.

Bis zu einer dem Fünffachen des Durchmessers entsprechenden Bohrtiefe kann ein Loch schnell mit einem normalen Spiralbohrer gebohrt werden. Übersteigt aber die Tiefe das Fünffache des Durchmessers, so ist es infolge des erzeugten Bohrkleins erforderlich, den Bohrer zur Entfernung des Bohrkleins aus den Kanälen des Spiralbohrers herauszunehmen. Ein derartiges Bohren erfolgt somit "schrittweise".

Für derartige Spiralbohrer ist bereits eine Ölzufuhr vorgeschlagen worden, derart, daß zum Zwecke eines Pumpens von Kühlflüssigkeit zu den Schneidenden über die Länge der Werkzeuge eine nutenförmige bzw. geriffelte Ölstrecke vorgesehen ist. Diese Maßnahme trägt jedoch nicht dem Nachteil der Anordnung hinsichtlich des fasrigen Bohrkleins Rechnung, und der Bohrvorgang muß wiederum schrittweise erfolgen.

Die übliche Methode zum Bohren von tiefen Löchern besteht im Einsatz von Tiefbohrern. Diese Tiefbohrer weisen in der Regel ein hohles Stahlrohr mit einem daran befestigten Schneidkopf aus Wolframkarbid auf. Ein Kühl-Schmiermittel wird unter hohem Druck (bis zu 70 kg/cm ) durch das Zentrum des Bohrers zu der einzigen Kante der Schneidspitze geleitet, und mit diesem hohen Druck wird das Bohrklein zerstückelt und mittels einer hierzu vorgesehenen Auskehlung an der Außenseite des Bohrers abgeleitet. Die Bohrwirkung dieser Bohrer ist gut und bewirkt infolge der Wolframkarbidspitze mit Polierkissen eine hohe Oberflächengüte der Bohrung. Tiefbohrer können jedoch bei üblichen Dreh- oder Bohrmaschinen nicht eingesetzt werden, da hierzu eine spezielle Vorrichtung erforderlich ist. Insbesondere besteht das Erfordernis, eine Einrichtung für die Zuführung des Kühlmittels unter hohem Druck vorzusehen und wegen des hohen Druckes, mit dem das Bohrklein ausgespült wird, die Notwendigkeit, den Maschinenbereich vollständig zu umschließen. Weiterhin sind die Herstellungskosten für den Tiefbohrer selbst infolge der relativ großen Schwierigkeit bei der Herstellung der nierenförmigen Konfiguration des Schneidendes und des Rohres des Tiefbohrers hoch.

Der Erfindung liegt die Aufgabe" zugrunde, ein Bohrwerkzeug zur Herstellung von tiefen Löchern vorzuschlagen, bei dem einige oder alle der vorgenannten Nachteile vermieden oder wesentlich verringert sind.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist ein Bohrwerkzeug zur Erstellung von tiefen Löchern dadurch gekennzeichnet, daß ein einstückiges Hohlrohr vorgesehen ist, und an einem Ende des einstückigen Hohlrohres ein Schneidende angebracht ist, und das Bohrwerkzeug eine durch das besagte Schneidende begrenzte Öffnung zur Bildung eines Auslasses von dem einstückigen Hohlrohr aufweist, zur Entfernung des Bohrkleins eine durch das besagte einstückige Hohlrohr begrenzte Auskehlung über 180° oder mehr vorgesehen ist.

Entsprechend einem zweiten Aspekt der Erfindung ist ein Ver-

fahren zur Herstellung eines Bohrwerkzeugs für tiefe Löcher vorgesehen, welches durch folgende Verfahrensstufen gekennzeichnet ist: Pressen eines zylindrischen oder im wesentlichen zylindrischen Rohres in die gewünschte Form, Anbringen eines Halters an einem Ende besagten Rohres und Anbringung
eines Schneidendes an dem anderen Ende besagten Rohres.

Entsprechend einem dritten Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Bohren von tiefen Löchern vorgesehen, bei dem das Bohren des Loches mit einem Bohrwerkzeug erfolgt, welches ein hohles, einstückiges Rohr und ein an einem Ende des Rohres
angebrachtes Schneidende aufweist, und bei dem das Schneidende zur Bildung eines Auslasses von dem einstückigen Hohlrohr mit einer Öffnung versehen ist, und das Hohlrohr eine
Auskehlung über 180° oder mehr zur Entfernung des Bohrkleins aufweist, und bei dem dem Hohlrohr ein nebeiförmiges Schmier-/ Kühlmittel bei niedrigem Druck zugeführt wird.

Die Erfindung wird nachfolgend im einzelnen anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bohrwerkzeugs;

Fig. 2 einen Längsschnitt durch Fig. 1;

Fig. 3 eine Schnittdarstellung ähnlich Fig. 2 für ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem ein Bohrwerkzeug für größere Durchmesser ein Innenrohr aufweist;

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV in Fig..2;
Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie V-V in Fig. 3;

Fig. 6 eine schematische Darstellung eines Einsatzes eines erfindungsgemäßen Bohrwerkzeugs in einem typischen
Einspindeldrehautomaten.

Wie aus Fig. 1 und Fig. 2 ersichtlich^ weist das Bohrwerkzeug zum Bohren tiefer Löcher ein Hohlrohr 1 auf? das sicV von einem Halter 2 zu einem Schneidende 3 erstreckt, welches am Ende des Rohres 1 in geeigneter Weise befestigt ist.

Das Rohr hat einen D-förmigen Querschnitt, derart, daß sich die Flachseite 4 des Rohres 1 in etwa in Achsenlängsrichtung des herzustellenden Loches erstreckt. Die Schneidkante 5 und die Oberfläche 6 des Schneidelementes liegen genau auf der Mittellinie des Durchmessers. Das Schneidende 3 weist in üblicher V/eise Polierkissen (burnishing pads) auf. Wie aus der Schnittdarstellung ersichtlich, ist das Schneidende 3 mit einem Längskanal 7 versehen, der im Vergleich zu dem freien Innenraum 8 des Rohres 1 einen verringerten Durchmesser und eine düsenartige Gestaltung aufweist, durch den Kühl- und Schmierfluidj, üblicherweise in Form von Nebel, strömen kann. Es ist außerdem ersichtlich, daß der D-förmige Teil des Rohres sich bis in die Nähe des Halters 2 erstreckt und an diesem Punkt in einen keilförmigen Querschnitt übergeht.

Bei der Herstellung des Bohrwerkzeuges wird das Hohlrohr in geeigneter Weise aus einem Chrom-Molybdän-Stahlrohr nut Kreisquerschnitt erstellt. Die genaue gewünschte Form wird · irch einen Preßvorgang unter Einsatz geeigneter Werkzeuge erzeugt. Die D-förmige Gestaltung kann auf diese Weise so hergestellt werden, daß die Flachseite des D auf der ursprünglichen Rohrachse liegt. Das ursprüngliche Rohr kann an einem Ende aufrechterhalten bleiben, so daß eine leichte Befestigung des Rohres in dem Halter 2 möglich ist. Auf diese Welse werden Zentrierprobleme verringert oder ausgeschaltet. Am anderen Ende des Rohres 1 wird ein Endstück aus Wolframkarbid befestigt. Die Anbringung des Endstückes 3 und des Halters 2 am Rohr 1 erfolgt vorzugsweise durch Hartlöten.

Das Pressen des Stahlrohres ermöglicht eine einfache und preiswerte Herstellungsmethode unter Verwendung eines Standardrohres und vermeidet die Notwendigkeit eines Walzens oder einer anderweitigen Formgebung des Rohres mit anschließenden Defekten, welche bei einer solchen Bearbeitung entstehen kön-

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nen und welche korrigiert werden müssen. Es ist außerdem zu bemerken, daß hierdurch eine Materialersparnis auftritt, da der Bohrabschnitt infolge der aufgrund des Preßvorganges auftretenden Neuverteilung des Materials einen größeren Durehmesser als das Ursprungsrohr aufweist.

Es können auch andere Werkstoffe verwendet werden. Die obengenannten Werkstoffe stellen lediglich Beispiele für Materialien dar, zu denen auch rostfreier Stahl gehört.

Die vorbeschriebene Konstruktion ist für kleine oder mittlere Rohrdurchmesser geeignet. Bei Bohrungen mit größerem Durchmesser sind die Abmessungen des Kanals in dem Rohr 1 für die gewünschte Nebelströmung ohne Kondensation zu der gewünschten kleinen Düsenbohrung oder Passage 7 in dem Schneidende 3 zu groß. In einem solchen Bohrwerkzeug ist ein inneres Flüssigkeitsträgerrohr 9 vorgesehen, wie in Fig. 3 und Fig. 5 dargestellt. Dieses Flüssigkeitsträgerrohr 9 ist an einem Ende in geeigneter Weise in den Halter 2 eingelassen und mit seinem anderen Ende an dem Schneidende hartverlötet oder verschweißt.

Das Bohrwerkzeug kann an vielen Arten von Drehmaschinen oder Bohreinrichtungen eingesetzt werden. Ein geeigneter Verwendungszweck für dieses Bohrwerkzeug ist in Fig. 6 dargestellt.

Vorstehend beschriebene Bohrwerkzeuge können beispielsweise unabgestützt über eine Länge von bis zu dreißig Mal größer als ihrem Durchmesser oder mit Abstützeinrichtung ohne theoretisches Limit eingesetzt werden. Der zugeführte Kühlmittel-Schmiermittelnebel kann in geeigneter Weise mit Wasser vermischtes lösliches Bohröl aufweisen. Vorzugsweise wird eine Vernebelungseinrichtung eingesetzt, die beispielsweise in den Kanal einen Einlaßnebel liefert. Dieser Nebel kann aus einer Mischung von 7 bis 10 Teilen Wasser mit einem Teil löslichen Extremdrucköls bestehen und kann bei jedem Druck zwi-

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sehen etwa 1 kg/cm bis zu etwa 5,5 kg/cm eingesetzt werden, obwohl auch höhere Drücke möglich sind. Es wurde gefunden, daß zwischen 3 und 3»5 kg/cm optimale Ergebnisse erzielbar

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sind«, Normale Durchmesser des Bohrwerkzeuges liegen in der Größenordnung von 3 nun bis 35 mm.

Figβ 6 zeigt eine geeignete Vorrichtung für die Verwendung eines Bohrwerkzeuges gemäß der Erfindung. Die Figur zeigt eine schematische Darstellung einer Revolverschlittenanordnung an einem einspindligem Drehautomaten.

Bei dieser Drehmaschine wird das Werkstück 28 drehbar angeordnet, während das Bohrwerkzeug 21 stationär bleibt. Für die Installation des Bohrwerkzeugs 21 ist ein gesonderter Werkzeughalter 22 vorgesehen, der für den Schmiermittel-Kühlmittelnebel einen geeigneten Kanal 23 zur Herstellung einer Verbindung mit dem Kanal innerhalb des Bohrwerkzeuges 21 aufweist. Weiterhin ist an dem Werkzeughalter 22 eine geeignete Ablenkeinrichtung 24 für die Aufnahme und das Ablenken des zuströmenden Schmier-Kühlmittels und insbesondere des durch den Bohrvorgang entstehenden Bohrkleins angebracht. Um dem Bohrwerkzeug, wie erwähnt, Nebel zuzuführen, ist eine Druckeinheit 25 vorgesehen, welche die Luft/Kühlmittelmischung als Spray liefert. Der Sprayausgang, der unter Druck steht, wird durch ein Steuerventil 21 gesteuert, durch welches die Zufuhr von Luft/Ölnebel durch eine gesonderte Zuführungsleitung 27 zu dem Werkzeughalter gesteuert wird.

Mit der gezeigten Anordnung kann das Bohrwerkzeug zum Bohren relativ tiefer Löcher in dem Werkstück 28 mit relativ hoher Geschwindigkeit eingesetzt werden, ohne daß ein SchrittVorgang erforderlich wäre, wobei ein angemessenes Kühlen bzw. Schmieren durch den Luft/Ölnebel erfolgt„ Das Öl wird während des Bohrvorganges in weitem Umfang wirksam genutzt. Dies führt dazu, daß keine großen Mengen von wiederkehrender Flüssigkeit anfallen und der Vorgang relativ sauber gehalten wird. Der Luft/Ölnebel weist jedoch einen ausreichenden Druck auf, um das Bohrklein durch den für die Entfernung des Bohrkleins vorgesehenen relativ weiten Kanal zu zwingen.

Während die in Fig. 6 dargestellte Drehmaschine mit einem stationären Bohrwerkzeug und einem sich drehenden Werkstück arbeitet, ist es natürlich auch möglich, ein sich drehendes Bohrwerkzeug und ein stationäres Werkzeug vorzusehen.

Aus Vorstehendem ist ersichtlich, daß erfindungsgemäß ein Bohrwerkzeug vorgesehen ist, welches in herkömmlichen Drehmaschinen oder ähnlichen Bohrmaschinen mit einem Minimum an Adaptionsvorrichtungen eingesetzt werden kann, ohne daß es erforderlich wäre, eine aufwendige technologische Einrichtung oder eine Hoch-Schmiermittelzufuhr vorzusehen.

Die Herstellungsmethode für das Bohrwerkzeug "besteht in Einern besonders einfachen und preiswerten Verfahren.

Es versteht sich, daß im Rahmen der vorstehend beschriebenen Erfindung verschiedene Abwandlungen und Anpassungen möglich sind.

Leerseite

Claims

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Dipl.-Ing. Manfred Bonsmann *.:·.:..; · *..; i^ajdejikiriphener Straße 35 a

Patentanwalt **^;° ° °"°° *** D-4050«WKJnchengladbach 1

Telefon (O 21 61) 1 21 14

Aktes 81 216

DAVID CHARLES HAMMOND

Duart, Bulstrode Laue, Felden,

Hemel Hemstead, Hertfordshire, England

Bohrwerkzeug sowie Herstellungsverfahren und Verwendung des Bohrwerkzeugs

Patentansprüche

Bohrwerkzeug zur Herstellung von tiefen Bohrungen, dadurch gekennzeichnet, daß ein einstückiges Hohlrohr (1) vorgesehen ist, und an einem Ende des einstückigen Hohlrohres (1) ein Schneidende (3) angebracht ist, und eine durch das Schneidende umschlossene Öffnung (7) vorgesehen ist, welche einen Auslaß von dem einstückigen Hohlrohr (1) bildet, und daß eine von dem einstückigen Hohlrohr (1) begrenzte Auskehlung von 180° oder mehr zur Entfernung des Bohrkleins vorgesehen ist.
2. Bohrwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Zufuhr von Schmiermittel und/oder Kühlmittel zu dem Schneidende (3) in dem einstückigen Rohr (1) ein Innenrohr (9) vorgesehen ist.
3. Bohrwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß an dem Schneidende (3) und der Schmiermittelzuführkanal (7) hierzu einen Auslaß für vernebeltes Schmiermittel/Kühlmittel aufweisen.
4. Bohrwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Niederdruck-Schmiermittel/Kühlmittel-ZuführungS' leitung zu dem Bohrwerkzeug vorgesehen ist.
5- Bohrwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zuführeinrichtung von Schmiermittel/Kühlmittel-Nebel zu dem Bohrwerkzeug vorgesehen ist.
6. Bohrwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das einstückige Hohlrohr (i) ein Rohr mit.D-förmigem Querschnitt aufweist, und sich die Flachseite des "D" etwa längs der Drehachse des Bohrwerkzeuges erstreckt. ' .
7.' Bohrwerkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß es sich "bei dem einstückigen Hohlrohr (1) um ein in "D"-Form gepreßtes Rohr mit Kreisquerschnitt handelt.
8. Verfahren zur Herstellung eines Bohrwerkzeugs, dadurch gekennzeichnet, daß folgende Verfahrensstufen vorgesehen

sind: Pressen eines zylindrischen oder im wesentlichen

zylindrischen Rohres in die gewünschte Form, Anbringung

eines Halters an einem Ende des Rohres sowie Anbringung

eines Schneidendes an dem anderen Ende des Rohres.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Rohr über den größeren Teil seiner Länge in eine "D"-förmige Gestalt umgeformt ist, wobei sich die Flachseite des "D" annähernd längs der Achse des verbleibenden Rohres erstreckt.
10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Anbringung des Halters (2) und des Schneidendes

(3) an das Rohr (1) ein Rohr (9) mit kleinerem Durchmesser in das in der beschriebenen Weise verformte Rohr eingeführt und ebenfalls mit dem Halter (2) und dem Schneidende (3) verbunden wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Rohr über den größeren Teil seiner Län-

Γ-:

ge in eine "D"-förmige Konfiguration umgeformt wird, wobei sich die Flachseite des "D" etwa längs der Achse des übrigen Teiles des Rohres erstreckt.

.
12. Verfahren nach Anspruch 85 dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr aus Chrom-Molybdänstahl hergestellt und durch Hartlöten mit einem Stahlhalter an einem Ende und einem Wolframkarbid-Schneidende am anderen Ende verbunden wird.
13. Verfahren zum Bohren tiefer Löcher, dadurch gekennzeichnet, daß das Loch mit einem Bohrwerkzeug gebohrt wird, welches ein hohles, einstückig ausgebildetes Rohr (1) und ein an einem Ende des Rohres befestigtes Schneidende (3) aufweists, und das Schneidende eine einen Auslaß von dem einstückigen Hohlrohr bildende Öffnung (7) aufweist, und das Hohlrohr eine Ausnehmung bis zu 180° oder mehr aufweist, und daß dem Hohlrohr ein vernebeltes Schmiermittel/Kühlmittel bei niedrigem Druck zugeführt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Nebel eine Mischung von lösbarem Bohröl und Wasser aufweist.
15» Verfahren nach Anspruch 13₉ dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung sieben bis zehn Teile V/asser auf einen Teil löslichen Hochdrucköls aufweist.
16. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Nebeldruck bei der Zuführung zwischen 1 kg/cm und

5,5 kg/cm liegt.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Nebeldruck bei der Zufuhr zwischen 3 und 3,5 kg/cm"" liegt.