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Einrichtung zur Schwingungsdämpfung an Bohrstangen
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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Schwingungsdämpfung an
Bohrstangen oder Bohrwerkzeugschäften, für die Metallbearbeitung, bestehend aus
zylinderförmigen, in axialen Bohrungen der bohrstange mit radialen Bewegungespiel
eingesetzten Dämpfungsmassen.
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Unter bestimmten Bearbeitungsbedingungen treten an Bohrstangen und
an Ausbohrwerkzeugen Schwingungen auf, die sich auf das Bearbeitungsergebnis negativ
auswirken. Solche Schwingungserscheinungen entstehen besonders an Bohrstangen die
ein Länge/Durchmesser-Verhältnis größer als 5 haben. Dabei kann es sich um Sohratangen
in einstückiger Ausführung und auch in zusammengesetzter Baukastenausführung handeln.
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Es sind bereits Bohrstangen und Bohrwerkzeugsysteme bekannt, die Einrichtungen
zur Schwingungsdämpfung haben. So ist beispielsweise in der DD-PS 15 88 64 ein Bohrwerkzeugsystem
beschrieben, bei dem der Dämpfungsmechanismus aus einer in einer axialen Bohrung
eines Bohrstangenzwischenstückes angeordneten zylindrischen Hilfemasse besteht,
die zwischen zwei hochelastischen scheiben eingespannt ist, die sich jeweils an
einer starren Scheibe abstützen, Diese onstruktion hat den Nachteil, daß sie nur
bei Bohrstangenzwischenstücken verwendet werden kann, die einen relativ großen Durchmesser
haben, um die Stellschraube mit der Druckfeder unterzubringen, die zur Einstellung
der axialen Abstützkraft der Hilfsmasse vorgesehen sind. Ein weiterer Nachteil besteht
darin, daß das 3ohrstangenzwischenstücI< um die Länge der Dämpfungamasse vergrößert
werden muß, Das bedeutet aber, daß für jeden Bearbeitungsfall ein besonderes Zwischenstück
erforderlich ist, weil sonst bei bestimmten Bohrtiefen
der Einsatz
eines Zwischen nicht ausreicht oder der Einsatz von zwei Zwischenstücken ZU einer
unnötigten Verlägerung der Bohrstange führt.
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Hinzu kommt noch, daß die Dämpfungsmasse hinter dem Aufnahmeschaft
des Werkzeuges angebracht ist, was sich ungünstig auf die Wirksamkeit der Schweigungsdämpfung
auswirkt.
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In der DE-OS 24 34 196 ist ein schwingungsdämpfender Helter für Werkzeuge,
insbesondere Bohrstangen beschrieben, dessen Schaft mit mehreren Längsbohrungen
versehen ist, in denen sich mehrere zylinderförn ge Gewichtestücke befinden. Die
gewichtddtücke haben in der Bohrung axiales und radiales Bewegungsspiel und sollen
um woseitlichen reibungsfrei gejeneinander verschweJoar sein. Die Anordnung von
mehreren verhältnismäßig großen Gewicilt5stücicen st axialem und radialer Bewegungsspie
in Längsbohrungen eines Bohrstangenschaftes hat den Nachteil, daß in mehreren bereichen
der primären Werkzeugschwinungen, wie beispielsweise beim Auftreten von Torsionsschwingungen
in kurzer Folge und mit großer Amplitude, phasenverschobene Gekundärschwingungen
susgelöst werden. Dadurch kommt es infolge des Rückpralls der Gewichtsstücke an
der Bohrungenwand und auch durch Verkantung eines Gewichtskörpers, wenn das axiale
Bewegungspiel such auf eine Berührungstelle konzentriert, zu Schwingungsüberlagerungen
mit stellenweise größeren Amplituden als die der Schwingungserregung.
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Es ist das Ziel der Erfindung die Nachteile der bekannten Bohrstangen
mit Schwingungsdämpfung zu beseitigen, um bessere Bearbeitungsegebnisse bezüglich
der Lagegenauigkeit und Oberflächenqualität der mit Bohrstangen bearbeiteten Bohrungen
zu erreichen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von dem Prinzip
der Schwingungsdämpfung durch in längsbohrungen angeordnete Dämpfungsmassen, die
Form und Anordnung der Dümpfunrjs-massen zu verbessern. Jiese ufgabe wird erfindungsgemäüß
dadurch gelöst, daß die
Dämpfunssmassen die Form von zylindrischen
Dämpfungsscheiben haben, die in der axialen Bohrung zwischen zviei elastischen Ringen
an den Stirnseiten der aus den zylindrischen Dämpfungsscheiben gebildeten Säulen
durch eine Klemmschraube gegenüber einer im Grund der Bohrung eingelegten Abstützecheibe
axial spielfrei und entsprechend dem Federweg der elastischen Ringe federnd gelagert
sind.
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ei Bohrstangen in geteilter Ausführung ist es zweckmäßig, daß mehrere
Bohrungen zur Aufnahme von Dämpfung scheiben konzentrisch zur Längsachse der Bohrstange
angeordnet sind, 3ei Bohrstangen in einstückiger Ausführung ist es zweckmäßig, daß
nur eine Bohrung zur ,aufnahme von Dämpfung scheiben in der Längsachse der Bohrstange
angeordnet ist.
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Die Schwingungsdämpfung kann dadurch erhöht werden, daß die zylindrischen
Dämpfungsscheiben eine beträchtlich größere Dichte (g = 15 g/cm3) als der Werkzeugkörper
haben. Eine besonders günstige Schwingungsdämpfung kann dadurch erreicht werden,
daß das radiale 3ewegungsspiel der zylindrischen Dämpfungsscheiben in den Bohrungen
zwischen 0,1 0,2 mm # liegt.
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Die zur Schwingungsdämpfung von Bohrstangen vorgeschlagenen mittel
werden normalerweise dann eingesetzt, wenn das Verhältnis von Auskraglänge der Bohrstange
oder des Werkzeugschaftes zu deren Durchmesser größer als 5 ist. Durch die beim
Zerspanungsprozeß an der Sohretange hervorgerufenen Schwingungen werden die in den
axial angeordneten Bohrungen mit axialer elastischer anlage verschraubten zylindrischen
Dämpfungsscheiben in Bewegung versetzt. Infolge ihres Trägheitsmomentes erfolgt
dies mit einer Verzögerung, die im günstigsten Falle um eine halbe Schwingungedauer
gegen die Erregerschwingung versetzt ist, wodurch die Dämpfungsmasse die Rückfederung
der Dohretange durch einen entgegengesetzt gerichteten Bewegungsimpuls dämpft.
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Der Dämpfungeeffekt ist um so größer je größer die Dichte der zylindrischen
Dämpfungsscheiben ist.
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Der Vorteil dieser aus zylindrischen ämpfungsscheiben
axial
spielfrei federnd zusammengesetzten Dämpfung masse besteht darin, daß sich die Scheiben
je nach Lage der Schwingungsknoten in den aus Verlängerungen und Reduzierstücken
zusammengesetzten 3ohrstangen radial unterschiedlich und untereinander mit ver schiedenen
Frequenzen bewegen können, was bei einstückigen und auch bei zu großen Dämpfungeelementen
nicht der Fall ist.
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Die erfindung soll nachstehend an zwei ,susführungsbeispielen näher
erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen: Fig. 1: eine Seitenansicht
einer Bohrstange, teilweise im Schnitt; Fig. 2: eine Seitenansicht eines äuebohrwerkzeuges
mit Verlängerungsschaft, teilweise im Schnitt; Fig. 3: eine Draufsicht zu Fig. 2
im Schnitt In der Bohrstange 1 nach Fig. 1 befindet sich eine in deren Längsachse
liegende Bohrung 2, die im 3ohrungs grund eine Abstützscheibe 3 aufweist auf der
ein elastischer Ring 5 liegt, durch den die Dämpfungemassen in der Form von mehreren
zylindrischen Dämpfungsscheiben 4 abgestützt werden und eine Säule bilden, an deren
anderer Stirnseite sich ebenfalls ein elastischer Ring 5 befindet, an dem eine Klemaschraube
6 angreift, mit der das axiale Bewegungsspiel zwischen den zylindrischen Dämpfung
scheiben 4 und den elastischen Ringen 5 durch Einschrauben in den Gewindeteil 7
der Bohrung 2 beseitigt wird, wobei auch eine leichte Vorspannung aufgebracht werden
kann.
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Die zylindrischen Dämpfungsscheiben 4 haben in der Bohrung 2 ein seitliches
bzw. radiales Bewegungsspiel 5 von 0,1-0,2 mm/. Der «3erIczeugteil der Dohretange
1 ist mit einer Hartmetall-Jendeschneidplatte 9 bestückt.
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Das in den Fig. 2 und 3 dargestellte Ausbohrwerkzeug ZU mit der Wendeschneidplatte
11 ist durch einen Einst eckzapfen 12 mittels einer Kugelschraube 13 mit einem Verlängerungsechaft
14 verbunden. In den Verlängerungeschaft
14 sind konzentrisch drei
Bohrungen 15 parallel zur Werkzeugachse eingebracht in denen sich die zylindrischen
Dämpfungescheiben 4 zwischen einer Abstützecheibe 3 und einem elastischen Ring 5
auf der einen Seite und einem elastischen Ring 5 und einer IClemmschraube 6 auf
der anderen Seite befinden, wie es zu der Fig. 1 bereits beschrieben worden ist.
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A u f s t e l l u n g der in der Erfindungsbeschreibung verwendeten
3ezu ezeichen 1 - Bohrstange 2 - Bohrung 3 - Abstützecheibe 4 - zylindrische Dämpfungescheibe
5 - elastischer Ring 6 - Klemmschraube 7 - Gewindeteil 8 - Bewegungsspiel 9 - Wendeschneidplatte
10 - Ausbohrwerkzeug 11 - Wendeschneidplatte 12 - Einsteckzapfen 13 - Kegelschraube
14 - Verlängerungsechaft 15 - Bohrung