DE4104350A1 - Ultraschall-maschine und ultraschall-bearbeitungsverfahren - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung sind eine Ultraschall-Maschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und ein Verfahren zur gleichzeitigen Rotations- und Ultraschallbearbeitung von Werkstücken.

Zur Ultraschallbearbeitung harter Materialien, wie Keramik und Glas, werden üblicherweise Bearbeitungswerkzeuge verwen­ det, die auf einer Hauptwelle einen mit einem piezoelektri­ schen Wandler gekoppelten Bearbeitungskopf tragen. Die japa­ nische Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 64-56 941 beschreibt ein solches Bearbeitungswerkzeug, das einen Bearbeitungskopf mit einem piezoelektrischen Wandler und einem Gehäuse umfaßt. Das Gehäuse ist mit dem Bearbeitungskopf über ein Lager mit großem Durchmesser verbunden, das den Bearbeitungskopf um­ schließt. An der Außenwandung des Bearbeitungskopfes sind Schleifringe angebracht, um den piezoelektrischen Wandler des drehbaren Bearbeitungskopfes mit einer Spannungsquelle zu verbinden. Als Gegenstück dazu sind auf der inneren Oberflä­ che des Gehäuses im gleitenden Kontakt mit den Schleifringen Bürsten angeordnet. Die Bürsten sind über Kabel mit der Span­ nungsquelle verbunden. Mit einem solchen herkömmlichen Bear­ beitungswerkzeug kann jedoch wegen der Schwierigkeit, den Be­ arbeitungskopf mit hoher Geschwindigkeit rotieren zu lassen, ein gelegentlich zur Bearbeitung von Werkstücken zweckmäßiges Bearbeitungsverfahren nicht angewandt werden. Das liegt daran, daß das zwischen dem Bearbeitungskopf und dem Gehäuse vorgesehene Lager mit großem Durchmesser für Rotation mit ho­ her Geschwindigkeit ungeeignet ist. Dieses Ungeeignetsein kann nicht - wie das bei der Hauptwelle der Fall ist - durch die Anwendung verschiedener Schmiermittel abgestellt werden, da der Bearbeitungskopf von geringer Größe ist. Die ständig mit den Gleitringen in Kontakt stehenden Bürsten behindern eine Rotation mit hoher Geschwindigkeit zusätzlich. Wenn der Durchmesser des Werkzeugs nicht größer als 1 mm ist, ermög­ licht die langsame Drehbewegung keine ausreichend schnelle Bewegung der Mantelfläche des Werkzeuges. Dies hat verschie­ dene Probleme zur Folge, darunter niedrige Bearbeitungseffi­ zienz und kurze Lebensdauer des Werkzeuges.

In einem Verfahren der Ultraschallbearbeitung harter, spröder Materialien, wie Keramik oder Glas, wird zum Bohren oder Polieren eine mit einem Schleifkörper, wie Diamant, ausgerüstete Ultraschall-Maschine verwendet. Genauer gesagt, wird die Hauptwelle durch einen Motor in Drehbewegung versetzt, während gleichzeitig ein piezoelektrischer Wandler Ultraschallschwingungen ausführt. Dann wird die Spitze des Werkzeugs auf das Werkstück gedrückt. Dies bewirkt, daß das Werkzeug in Richtung auf das Werkstück hin schwingt und gleichzeitig auf der Oberfläche des Werkstücks rotiert, wo­ durch es sich in das Werkstück bohrt.

In diesem Verfahren der Ultraschallbearbeitung wird jedoch die Steifigkeit des Werkzeuges zu gering, wenn dessen Durch­ messer sehr klein ist, z. B. nicht größer als 1 mm. In der Anfangsphase der Bearbeitung, wenn es noch kein Führungsloch gibt, neigt die Spitze des Werkzeugs zum Verbiegen und Rut­ schen, was zu einer exzentrischen Rotation auf der Oberfläche des Werkstücks ohne Erzeugung einer Bohrung führt. Dieses Problem kann sogar dazu führen, daß der Schleifkörper vom Werkzeug abbricht. Bei diesem Verfahren ist daher das Bohren um so schwieriger und die Lebensdauer des Werkzeugs um so kürzer, je geringer der Durchmesser des Werkzeugs ist.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, zur Lösung der genannten Probleme eine Ultraschall-Maschine, bei der der Bearbeitungskopf sich mit hoher Geschwindigkeit dreht, sowie ein Ultraschall-Bearbeitungsverfahren zu schaffen, mit dem Werkstücke effektiv gebohrt werden können und bei dem die Le­ bensdauer des Werkzeugs verlängert wird.

Eine erfindungsgemäße Ultraschall-Maschine hat eine in einem Gehäuse drehbar gelagerte Hauptwelle, einen an einem Ende der Hauptwelle angebrachten Bearbeitungskopf, einen am Bearbei­ tungskopf angebrachten piezoelektrischen Wandler zur Erzeu­ gung von Ultraschallschwingungen eines Werkzeugs, wobei ent­ weder auf der Mantelfläche des Bearbeitungskopfes oder der Hauptwelle Schleifringe zur Stromaufnahme, in gleitendem Kon­ takt mit den Schleifringen mit einer Spannungsquelle verbun­ dene Bürsten, und eine Bürstentrenneinrichtung zum Trennen der Bürsten von den Schleifringen vorhanden sind. Die Bürsten und die Bürstentrenneinrichtung sind innerhalb des Gehäuses der Hauptwelle angeordnet.

Mit einer derart konstruierten Ultraschall-Maschine wird eine Ultraschall-Bearbeitung so ausgeführt, daß die im Gehäuse an­ geordneten Bürsten in gleitenden Kontakt mit den am Bearbei­ tungskopf oder der Mantelfläche der Hauptwelle angeordneten Schleifringen gebracht werden, wodurch der Ultraschallwandler des Bearbeitungskopfes mit der Spannungsquelle verbunden wird. Die gleitend mit den Schleifringen sich berührenden Bürsten werden, wenn nötig, von diesen getrennt. Da der Bear­ beitungskopf kein Gehäuse hat, ist kein Lager großen Durch­ messers zur Abstützung nötig. Die Ultraschall-Maschine gemäß der vorliegenden Erfindung ist damit frei von den Haupthin­ dernissen für eine Hochgeschwindigkeitsrotation. Auf diese Weise wird Hochgeschwindigkeitsrotation erreicht.

Ein erfindungsgemäßes Ultraschall-Bearbeitungsverfahren ent­ hält die Elemente des Rotierens eines Werkzeuges, an dessen Spitze ein Schleifkörper befestigt ist, um die Werkzeugachse und einer Ultraschallschwingung des Werkzeuges in axialer Richtung unter Andrücken der Spitze auf das Werkstück, wobei zum Beginn des Bohrvorganges das Werkzeug ohne Ultraschall­ schwingung rotiert und erst nachdem eine vorgegebene Boh­ rungstiefe erreicht ist, das Werkzeug zu Ultraschallschwin­ gungen angeregt wird.

In Funktion wird das Werkzeug mit einem Schleifkörper an der Spitze in axialer Richtung gedreht und gegen das Werkstück gepreßt, wodurch der Bohrvorgang eingeleitet wird. Nachdem durch die Drehung eine vorgegebene Bohrungstiefe erreicht wurde, wird das Werkzeug zum weiteren Bohren in das Werkstück in Ultraschallschwingungen versetzt.

Wie gesagt, wird das Werkzeug solange nicht in Ultraschall­ schwingungen versetzt, solange nicht durch die Drehbewegung eine vorgegebene Tiefe der Bohrung erreicht ist. Dies be­ wirkt, daß das Werkzeug um seine Achse rotiert, ohne zu rut­ schen oder eine exzentrische Rotation auf der Oberfläche des Werkstücks auszuführen. Der Bohrvorgang findet damit genau an einem Punkt statt. Sobald die Spitze des Werkzeugs eine vor­ gegebene Tiefe erreicht hat und in der Bohrung rotiert, kann die Spitze zum Weiterführen des Bohrvorganges in Ultraschall­ schwingungen versetzt werden, ohne daß die Spitze ausschlägt, da die Spitze tief genug in der Bohrung steckt.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 eine Querschnittsdarstellung die hauptsächlich den Bearbeitungskopf eines Bearbeitungswerkzeu­ ges einer ersten Ausführungsform zeigt,

Fig. 2 eine vergrößerte Querschnittsdarstellung, die den Mechanismus für die Zufuhr von Bearbei­ tungsflüssigkeit bei der ersten Ausführungsform zeigt,

Fig. 3A eine Querschnittsdarstellung des Bürstentrennme­ chanismus der ersten Ausführungsform,

Fig. 3B eine Querschnittsdarstellung des Bürstentrennme­ chanismus nach Fig. 3A entlang der Linie X-X,

Fig. 4 ein Flußdiagramm eines Ultraschall-Bearbeitungs­ verfahrens entsprechend einer zweiten Ausfüh­ rungsform,

Fig. 5 die Querschnittsdarstellung einer Ultraschall- Maschine entsprechend der zweiten Ausführungs­ form,

Fig. 6-8 graphische Darstellungen, die die Ergebnisse von Experimenten darstellen, die zum Nachweis der Vorteile der zweiten Ausführungsform durchge­ führt wurden.

In Fig. 1 ist eine erste Ausführungsform gezeigt. Eine Ultra­ schall-Maschine enthält eine Hauptwelle 1, einen Bearbei­ tungskopf 3 und einen Bürstentrennmechanismus 5. Die Haupt­ welle 1 ist mittels des Lagers 9 in einem Gehäuse 7 drehbar gelagert. Der obere Teil der Hauptwelle 1 ist mit der Haupt­ welle eines Motors mittels eines (nicht gezeigten) Riemen­ triebes verbunden. Das Lager 9 ist mit verschiedenen (nicht gezeigten) Schmiermechanismen versehen, die eine Hochge­ schwindigkeitsrotation der Hauptwelle 1 ermöglichen.

Der Bearbeitungskopf 3 ist austauschbar am unteren Ende der Hauptwelle 1 montiert. Der Bearbeitungskopf 3 hat ein zylin­ drisches Teil 13, das in seinem unteren bzw. oberen Abschnitt mit einem piezoelektrischen Wandler bzw. einem in der Hauptwelle fixierten konischen Schaft 15 versehen ist. Im zylindrischen Teil 13 befinden sich ein piezoelektrischer Wandler 11 und ein Horn 17 zur Verstärkung der Ultra­ schallschwingung befinden. An einem Ende des Horns 17 ist ein Werkzeug T angebracht.

Am oberen Ende des zylindrischen Teiles ist ein Flansch 19 gebildet, dessen Durchmesser größer als der des zylindrischen Teiles ist. Unmittelbar unterhalb des Flansches 19 ist ein ringförmiges Kunstharzfutter 21 angepaßt, das durch einen Be­ festigungsring 23 befestigt ist. An der Mantelfläche des ringförmigen Kunstharzfutters 21 sind zwei Schleifringe S an­ gepaßt. Die Schleifringe S sind über Zuleitungsdrähte 25 mit zwei Flächen des piezoelektrischen Wandlers 11 verbunden. Der konische Schaft 15 verjüngt sich zu seinem oberen Ende hin. Da der konische Schaft 15 eng in eine konische Bohrung eingepaßt ist, die eine ebenfalls sich nach oben verjüngende Gestalt hat, wird der Bearbeitungskopf 3 automatisch ausgerichtet. An der oberen Stirnfläche des konischen Schaf­ tes 15 ist ein Zugstift 31 mit einem Knauf 29 angebracht. Un­ terhalb des Knaufs 29 sind Kugeln 33 angeordnet, die mit dem Zugstift 31 in Eingriff gebracht oder von ihm getrennt werden können, so daß der Bearbeitungskopf 3 mit der Hauptwelle 1 in Eingriff gebracht oder von ihr entkoppelt werden kann. Auf eine genaue Erklärung der Konstruktion dieses bekannten Me­ chanismus wird hier verzichtet.

Zwischen dem Bearbeitungskopf 3 und der Hauptwelle 1 ist eine Zufuhreinrichtung für Bearbeitungsflüssigkeit von der Hauptwelle 1 zum Bearbeitungskopf 3 vorgesehen. Der Bearbeitungsflüssigkeits-Zufuhrmechanismus enthält einen Kanal 35 zum Abwärtsleiten von Bearbeitungsflüssigkeit. Wie in Fig. 2 gezeigt, ist der erste Kanal 35 mit einem im Bodenteil der Hauptwelle 1 angeordneten Ventil 37 verbunden. Wenn gegen die Kraft einer Feder 39 ein Kugelventil 41 von seinem Ventilsitz 43 gelöst wird, wird, wie in Fig. 2 gezeigt, der erste Kanal 35 geöffnet.

Oberhalb des Flansches 19 des Bearbeitungskopfes 3 ist ande­ rerseits zum Anheben des Kugelventils 41 ein Betätigungsstift 45 vorgesehen. Längs der Achse des Betätigungsstiftes 45 ist ein zweiter Kanal 47 gebildet. Wenn der Bearbeitungskopf 3 in die Hauptwelle 1 eingepaßt wird, hebt der Betätigungsstift 45 das Kugelventil 41 an und öffnet damit das Ventil 37, wodurch eine Verbindung zwischen dem ersten Kanal 35 und dem zweiten Kanal 47 des Betätigungsstiftes 45 hergestellt wird. Der zweite Kanal 47 steht mit einem dritten Kanal 49 in Verbin­ dung, der sich vom Flansch 19 bis zum Boden des zylindrischen Teils 13 erstreckt. Der dritte Kanal 49 steht mit einem vierten Kanal 51 in Verbindung, der an der Außenfläche des Horns 17 am Boden des zylindrischen Teils 13 eine Öffnung hat. Der vierte Kanal 51 erstreckt sich bis zu dem Punkt, an dem das Werkzeug T befestigt ist, und steht in Verbindung mit dem Bearbeitungsflüssigkeitszufuhrkanal 53. Damit fließt die der Hauptwelle 1 zugeführte Bearbeitungsflüssigkeit von oben durch den ersten Kanal 35, das Ventil 37, den zweiten Kanal 47 des Betätigungsstiftes 45, den dritten Kanal 49 und den vierten Kanal 51 und strömt aus dem Bearbeitungsflüssigkeits­ zufuhrkanal 53 aus.

Unter nochmaliger besonderer Bezugnahme auf Fig. 1 wird im folgenden der Bürstentrennmechanismus 5 erläutert, der die Bürsten B in gleitenden Kontakt mit den Schleifringen S bringt und sie davon trennt. Der Bürstentrennmechanismus 5 ist auf einem ringförmigen Halter 55 montiert, der am Boden des Gehäuses 7 befestigt ist. Die Struktur des Bürstentrenn­ mechanismus ist genauer in der vergrößerten Querschnittsdar­ stellung der Fig. 3A und einer weiteren vergrößerten Quer­ schnittsdarstellung entlang der Linie X-X der Fig. 3B ge­ zeigt.

Der Bürstentrennmechanismus 5 enthält einen Zylinder 59, einen Gleitblock 61, ein Paar Bürsten B und einen Luftzylin­ der 63. Der Zylinder 59 hat kreisförmigen Querschnitt und ist als Fortsatz 57 des Halters 55 ausgebildet. Der Gleitblock 61 ist gleitfähig im Zylinder 59 angebracht. Im Boden des Gleit­ blocks 61 ist eine Führungsnut 65 in axialer Richtung des Zy­ linders 59 gebildet. Ein am Zylinder 59 befestigter Führungs­ stift 67 greift in die Führungsnut 65 ein. Daher gleitet der Gleitblock 61, ohne sich im Zylinder 59 zu drehen.

Das Paar Bürsten B wird von einem Ende des Gleitblocks 61 ge­ tragen und liegt dem Paar Schleifringe S gegenüber. Jede Bür­ ste B ist durch ein Kabel 69 mit einer Steuereinheit 71 zur Erzeugung elektrischer Signale zur Ansteuerung des piezoelek­ trischen Wandlers 11 verbunden. Zwischen den Bürsten B und dem Gleitblock 61 sind Federn 73 angeordnet, die die Bürsten B auf die Schleifringe S drücken. Eine Kolbenstange 74 des Luftzylinders 63 ist mit dem Gleitblock 61 verbunden, so daß durch sie der Gleitblock 61 bewegt wird.

Im folgenden wird unter Rückbezug auf Fig. 1 die Luftver­ schlußeinrichtung des Halters 55 gezeigt, an dem der Bearbei­ tungskopf 3 angebracht ist. Die Luftverschlußeinrichtung ent­ hält Düsen 75 und 77, Luftleitnuten 79 und 81, einen Luftka­ nal 83, einen Anschluß 85 und eine Austrittsöffnung 87. Die Düsen 75 und 77 sind im oberen und im unteren Teil des Hal­ ters 55 angeordnet. Die Düsen 75 und 77 sind im wesentlichen auf derselben horizontalen Linie wie der Flansch 19 des Be­ arbeitungskopfes 3 bzw. der Haltering 23 angeordnet. Die Luftleitnuten 79 und 81 sind mit den Düsen 75 und 77 verbun­ den und den Halter 55 umgebend ausgebildet. Durch den Luftka­ nal 83 wird von außen Luft zu den Düsen 75 und 77 geschickt. Der Anschluß 85 schickt die Luft von außen in den Kanal 83. An den Anschluß 85 ist ein Luftkompressor (nicht gezeigt) an­ geschlossen. Die Austrittsöffnung 87 ist an der oberen Fläche des Halters 55 eingearbeitet. Daher strömt die vom Luftkom­ pressor gelieferte Luft durch die Düsen 75 und 77 im oberen und unteren Teil des Halters 55, umströmt durch die Luftleit­ nuten 79 und 81 den Halter 55 und strömt aus dem ringförmigen Spalt zwischen dem Bearbeitungskopf 3 und dem Halter 55 und der Austrittsöffnung 87, auf diese Weise einen Luftverschluß bildend.

Beim Betrieb des oben erklärten Bearbeitungswerkzeuges der ersten Ausführungsform wird eine Rotation der Hauptwelle 1 in Gang gesetzt, nachdem der Bearbeitungskopf 3 an der Haupt­ welle 1 befestigt wurde. Dann bringt der Bürstentrennmecha­ nismus 5 die Bürsten B in gleitenden Kontakt mit den Schleifringen S. Wenn die Steuereinheit 71 an den Ultra­ schallwandler 11 elektrische Signale übermittelt, führt das Werkzeug T Rotation und Ultraschallschwingungen gleichzeitig aus. Damit wird eine Ultraschallbearbeitung ausgeführt.

Dadurch, daß es kein Lager mit großem Durchmesser gibt, das eine Verlangsamung der Rotation verursacht, wird eine hohe Rotationsgeschwindigkeit erreicht. Damit wird, wenn der Durchmesser des Werkzeuges T klein ist, durch die Rotation des Werkzeuges T mit hoher Geschwindigkeit eine zur Bearbei­ tung hinreichend schnelle Rotation seines Umfanges erreicht.

Darüber hinaus kann, wenn die Bürsten B von den Schleifringen S zur Verringerung der zwischen ihnen bestehenden Reibung ge­ trennt werden, eine noch höhere Rotationsgeschwindigkeit er­ wartet werden. Beispielsweise kann anfangs durch ein extrem schnell rotierendes Werkzeug an dem Punkt, an dem das Werkstück zu bohren ist, vor der Ausführung des Ultraschallbohrens zuerst ein flaches Führungsloch ausgebildet werden. Mit diesem einzigartigen Bohrverfahren werden hohe Genauigkeit und kürzere Bearbeitungszeit erreicht.

Wie oben erklärt, wird eine hohe Rotationsgeschwindigkeit da­ durch ermöglicht, daß für den Bearbeitungskopf 3 kein Lager mit großem Durchmesser verwendet wird und die Bürsten im Be­ arbeitungwerkzeug der vorliegenden Ausführungsform von den Schleifringen S trennbar sind. Auf diese Weise kann aus einem großen Bereich von Rotationsgeschwindigkeiten die für einen speziellen Bearbeitungszweck angemessene Rotationsgeschwin­ digkeit ausgewählt werden, was zu einer größeren Vielfalt von Bearbeitungsverfahren führt. Das der Charakteristik des Werkzeuges und/oder Werkstückes am ehesten angemessene Bear­ beitungsverfahren kann angewendet werden.

Weiterhin wird die Bearbeitungsflüssigkeit von der Hauptwelle 1 direkt zum Bearbeitungskopf zugeführt. Damit behindert die Zufuhr der Bearbeitungsflüssigkeit nicht die Rotation des Be­ arbeitungskopfes. Der Luftverschluß, der durch seine gleich­ zeitige Funktion als Luftlagerung keine Reibung verursacht, trägt ebenfalls zu einer großen Rotationsgeschwindigkeit bei.

Das den Stand der Technik darstellende Bearbeitungswerkzeug nach der japanischen Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 64-56941 führt zuerst Bearbeitungsflüssigkeit zwischen dem Bearbei­ tungskopf und dem über ein Lager mit großem Durchmesser rund um den Bearbeitungskopf angebrachten Gehäuse zu und ermög­ licht damit den Fluß der Bearbeitungsflüssigkeit von außen ins Innere des rotierenden Bearbeitungskopfes. Dadurch bremst der Flüssigkeitswiderstand die Rotation des Bearbeitungs­ kopfes ab. In der vorliegenden Ausführungsform gibt es einen solchen, die Rotationsgeschwindigkeit beeinträchtigenden Flüssigkeitswiderstand nicht.

Eine Abwandlung der bevorzugten Ausführungsform der erfin­ dungsgemäßen Lösung kann z. B. darin bestehen, daß die Gleitringe auf der Hauptwelle angebracht sind, d. h. der Ul­ traschallwandler des Bearbeitungskopfes ist mit den Schleifringen verbunden, wenn der Bearbeitungskopf in der Hauptwelle befestigt ist.

Zum Anschluß eines automatischen Werkzeugwechslers kann an der Bodenfläche des Bearbeitungskopfes eine Eingriffsnut aus­ gebildet sein, so daß die Werkzeuge automatisch gewechselt werden können.

Im folgenden wird eine Ultraschall-Maschine einer zweiten Ausführungsform unter besonderer Bezugnahme auf die Fig. 4 bis 8 erklärt. Unter Bezugnahme zuerst auf Fig. 5 enthält eine Ultraschall-Maschine 100 einen Werkzeughalter 113, einen Motor 104, eine Hauptwelle 101, einen Ultraschallwandler 111, ein Ultraschallhorn 117, ein Werkzeug 112 und einen Ultra­ schallgenerator 114.

Die Ultraschall-Maschine 100 ist darüber hinaus mit einem (nicht gezeigten) Werkstückhalter versehen, auf dem ein (nicht gezeigtes) Werkstück plaziert wird. Der Werkstückhal­ ter ist mit einem in horizontaler Richtung verschiebbaren Bett (nicht gezeigt) versehen. Auf der Rückseite des Bettes ist eine (nicht gezeigte) Säule angeordnet, durch die der Werkzeughalter 113 vertikal bewegbar gehalten wird. Am Werkzeughalter 113 ist zum Einstellen der vertikalen Stellung des Werkzeughalters 113 eine Vertikalpositions-Steuereinheit vorgesehen.

Außerdem ist am Werkzeughalter 113 eine durch Lager 109a und 109b drehbar gelagerte Hauptwelle 101 angebracht. Die Haupt­ welle 101 ist außerdem mit der Ausgangsrolle 119 des Motors 104 durch einen Riemen 118 verbunden. Der Motor 104 ist mit einer Drehfrequenzsteuerung 104a zum Einstellen der Rotati­ onsgeschwindigkeit versehen. Am Oberteil der Hauptwelle 101 sind zwei Schleifringe S′ angepaßt. An die Schleifringe S′ ist ein Paar von Zuleitungsdrähten 111a des piezoelektrischen Wandlers 111 angelötet. Ein Paar Bürsten B′ ist gegenüber den Schleifringen S′ angeordnet. Die Bürsten B′ sind in einem Bürstenblock 105 angebracht, der mit dem Kolben 128 eines Luftzylinders 163 verbunden ist. Der Luftzylinder 163 ist an einer Befestigungsplatte 99 befestigt. Der Luftzylinder 163 ist über eine Leitung 164a mit einem pneumatischen Richtungs­ steuerventil 164 verbunden. Die Befestigungsplatte 99 wird vom Werkstückhalter 113 gehalten. Auf der Halteplatte 99 ist längs des Kolbens 128 ein Führungsteil 130 angeordnet. Das Führungsteil 130 haltert den Bürstenblock 105 beweglich ge­ genüber den Schleifringen S′. Die Bürsten B′ können damit durch Steuern des pneumatischen Richtungssteuerventils 164 über einen Richtungswechsel der Luftzufuhr zum Luftzylinder 163 in Kontakt mit den Schleifringen S′ gebracht oder von diesen getrennt werden.

In der generell zylindrischen Hauptwelle 101 ist ein Ultra­ schallhorn 117 kombiniert mit dem piezoelektrischen Wandler 111, der aus elektrostriktiven Elementen zusammengesetzt ist, angebracht. Das Ultraschallhorn 117 ist an seinem Ende mit einem Polierwerkzeug 112 versehen. An der Spitze des Werk­ zeugs 112 ist ein Schleifkörper 112a für Schleifarbeiten be­ festigt.

Die Hauptwelle 101 ist mit einer Durchgangsbohrung 181 verse­ hen. Der Durchmesser der Bohrung 181 ist am unteren Ende der Hauptwelle 101 vergrößert, um eine Aussparung 182 zu bilden. Das Ultraschallhorn 117 hat einen Stützflansch 184. Während der piezoelektrische Wandler 111 an der Oberseite des Ultra­ schallhorns 117 befestigt ist, ist das Werkzeug 112 entfern­ bar an der Unterseite befestigt. Der untere Teil des Ultra­ schallhorns 117 verjüngt sich, um die Ultraschallschwingung zu verstärken. Der Stützflansch 184 ist am Schwingungsknoten der durch den piezoelektrischen Wandler 111 bewirkten, axial gerichteten Ultraschallschwingung ausgebildet, wenn das Werk­ zeug 112 am Ultraschallhorn 117 befestigt ist. Das Ultra­ schallhorn 117 mit dem angebrachten piezoelektrischen Wandler 111 wird in seine Stellung in der Hauptwelle 101 gebracht. Damit ist eine äußere Oberfläche 117a des Ultraschallhorns 117, an dem der piezoelektrische Wandler 111 angebracht ist, in gleitendem Kontakt mit der Bohrung 181, und der Stütz­ flansch 184 ist in gleitendem Eingriff mit der Aussparung 182. Eine Stützflanschhalteplatte 185 drückt aufwärts und fi­ xiert über zwei Stahlringe 186 und 187 den Stützflansch 184. Die Flanschhalteplatte 185 ist an der Unterfläche der Haupt­ welle 101 mit (nicht gezeigten) Bolzen gefestigt.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf Fig. 4 ein Verfahren zur Ultraschallbearbeitung erklärt. Zuerst wird in einem Schritt S100 bestimmt, ob auf dem auf dem Werkstückhalter an­ geordneten Werkstück in einem Anfangsschritt ein Führungsloch erzeugt wird. Wenn JA, wird das pneumatische Richtungssteuer­ ventil 164 angesteuert, um ein Zurückziehen des Kolbens 128 des Luftzylinders 163 zu bewirken. Dies bewirkt die Trennung der Bürsten B′ von den Schleifringen S′. Damit wird die vom Ultraschallgenerator 114 erzeugte Spannung nicht an den pie­ zoelektrischen Wandler 111 angelegt, also die Ultraschall­ schwingung unterbrochen. Damit kann, da die Bürsten B′ und die Schleifringe S′ voneinander getrennt werden, Abnutzung und Reibung zwischen ihnen verhindert werden.

Danach wird im Schritt S120 auf dem Werkstück eine Hochge­ schwindigkeitsrotationsbearbeitung ausgeführt. Die Drehfre­ quenzsteuerung 104a des Motors 104 wird so eingestellt, daß sich der Motor 104 mit hoher Geschwindigkeit dreht. Dann wird die Vertikalpositions-Steuereinheit 113a angesteuert, um den Werkzeughalter 113 abzusenken. Der Werkzeughalter 113 wird abgesenkt, bis die Spitze des Werkzeuges 112 eine 0,3-0,4 mm tiefe Bohrung im Werkstück erzeugt hat.

Wenn die Anfangsbearbeitung nicht von den Schritten S100- S120 ausgeführt wird, wird im Verfahren vom Schritt S100 zum Schritt S130 gegangen. Wird der Anfangsschritt ausgeführt, wird das Verfahren nach Schritt S120 mit Schritt S130 fortgesetzt. Im Schritt S130 wird bestimmt, ob eine Ul­ traschallbearbeitung ausgeführt wird. Wenn NEIN, endet das Verfahren. Wenn JA, wird das pneumatische Richtungssteuerven­ til 164 so angesteuert, daß im Schritt S140 der Kolben 128 des Luftzylinders 163 nach vorn bewegt wird. Das bringt die Bürsten B′ in Kontakt mit den Schleifringen S′, so daß die Ausgangsspannung des Ultraschallgenerators 114 an den piezo­ elektrischen Wandler 111 angelegt wird. Danach beginnt der piezoelektrische Wandler 111, das Werkzeug 112 in Ultra­ schallschwingungen zu versetzen.

Jetzt wird im Schritt S150 auf dem Werkstück eine Ultraschallbearbeitung ausgeführt. Nachdem die Drehfrequenzsteuerung 104a so eingestellt wurde, daß der Motor 104 sich mit niedriger Geschwindigkeit dreht, wird die Vertikalpositions-Steuereinheit 113a bedient, um den Werkzeughalter 113 abzusenken. Das Absenken des Werkzeughalters 113 wird fortgesetzt, bis die Spitze des Werkzeuges 112 die vorgegebene Bohrungstiefe erreicht hat. Nachdem im Schritt S150 die Ultraschallbearbeitung beendet wurde, wird der Werkzeughalter 113 angehoben und die Drehbewegung des Motors 104 beendet. Dann ist eine Bohrung einer vorgegebenen Tiefe gebildet.

Es folgen experimentelle Werte für die Ultraschallbearbeitung der vorliegenden Ausführungsform. Die graphische Darstellung in Fig. 6 zeigt experimentelle Werte zum Vergleich zweier verschiedener Bearbeitungsmethoden durch die Anzahl von 0,3 mm tiefen Bohrungen, die erzeugt wurden, bevor die Werkzeuge so abgegenutzt waren, daß damit keine weiteren Bohrungen ausführbar waren. Bei dem ersten der beiden Verfahren wurde mit einem Werkzeug 112 mit einem Durchmesser D von 0,3 mm bei einer Drehfrequenz von 100 U/min und einer Ultraschallschwingung von 40 kHz Aluminiumoxid ohne Führungsloch bearbeitet. Beim zweiten Verfahren wurde die Rotationsgeschwindigkeit bei 8000 U/min eingestellt, und es wurde keine Ultraschallschwingung angelegt, die anderen Bedingungen waren die gleichen wie beim ersten Verfahren. In den graphischen Darstellungen zeigt US-EIN an, daß an das Werkzeug 112 eine Ultraschallschwingung angelegt wurde, während US-AUS anzeigt, daß keine Ultraschallschwingung angelegt wurde. Die Ergebnisse zeigen, daß beim zweiten Verfahren, bei dem eine Ultraschallschwingung benutzt wurde, eine weit größere Anzahl von Bohrungen erzeugt werden könnte als mit dem ersten Verfahren.

Die graphische Darstellung von Fig. 7 zeigt die Ergebnisse eines Experiments, bei dem identische Werkzeuge 0,4 mm tiefe Bohrungen in Siliciumcarbid ohne Führungsloch und ohne Anle­ gen von Ultraschallschwingungen mit drei verschiedenen Rota­ tionsgeschwindigkeiten erzeugten, bis die Werkzeuge zu abge­ nutzt waren, um weitere Bohrungen herzustellen. Die drei Ro­ tationsgeschwindigkeiten waren 2000 U/min, 4000 U/min und 8000 U/min. Die Werkzeuge hatten 1 mm Durchmesser und trugen einen Schleifkörper mit der Körnung Nr. 200. Die Werkzeuge wurden mit einem Vorschub von 0,5 mm/min bewegt. Die experimentellen Werte zeigen, daß, wenn keine Ultraschallschwingung angelegt wurde, der Bearbeitungswiderstand um so geringer war und um so mehr Bohrungen erzeugt wurden, je höher die Rotationsge­ schwindigkeit der Werkzeuge war. Mit wachsender Rotationsge­ schwindigkeit wächst also die Standfestigkeit der Werkzeuge 112.

Die graphische Darstellung in Fig. 8 zeigt die Ergebnisse ei­ nes Experiments, bei dem unter gleichzeitigem Anlegen einer Ultraschallschwingung von 20 kHz identische Werkzeuge 2 mm tiefe Bohrungen in Siliciumnitrid (Si₃N₄) erzeugten. Die Werkzeuge wurden mit drei verschiedenen Rotationsgeschwindig­ keiten (1000 U/min, 2000 U/min und 8000 U/min) und mit zwei verschiedenen Vorschubgeschwindigkeiten (2 mm/min und 1 mm/min) betrieben, bis die Werkzeuge zu abgenutzt waren, um weitere Bohrungen auszuführen. Wenn das Werkzeug mit einer Drehgeschwindigkeit von 1000 U/min betrieben wurde, wurde der Vorschub auf 2 mm/min eingestellt. Wenn das Werkzeug dagegen mit 2000 U/min oder 8000 U/min gedreht wurde, wurde der Vor­ schub auf 1 mm/min eingestellt. Die Werkzeuge hatten 0,5 mm Durchmesser und trugen einen Schleifkörper Nr. 325. Dieses Experiment wurde durchgeführt, nachdem im Siliciumnitrid Führungslöcher gebildet waren. Die Darstellung enthält auch experimentelle Werte für Bearbeitungsverfahren, die ohne Ultraschallschwingung ausgeführt wurden. Die Rotationsgeschwindigkeiten waren 2000 U/min und 8000 U/min, wobei für beide Rotationsgeschwindigkeiten der Vorschub auf 1 mm/min eingestellt wurde und die übrigen Bedingungen die gleichen wie oben waren. Die Ergebnisse zeigen, daß, wenn vorher Führungslöcher erzeugt wurden, die Verfahren unter Anwendung von Ultraschallschwingung mehr Löcher erzeugten als die Verfahren ohne Ultraschallschwingung. Die experimentellen Werte zeigen weiter, daß, wenn die Werkzeuge in Ultraschallschwingung versetzt wurden, die Standfestigkeit sich mit abnehmender Rotationsgeschwindigkeit erhöhte.

Wie mit den angegebenen experimentellen Werten gezeigt, sollte bei der anfänglichen Herstellung von Führungslöchern das Werkzeug 112 nicht in Ultraschallschwingung versetzt wer­ den, und nachdem das Führungsloch ausschließlich durch Rota­ tion des Werkzeuges mit der höchstmöglichen Geschwindigkeit erzeugt wurde, Ultraschallschwingung an das Werkzeug 112 an­ gelegt werden. Außerdem sollte, wenn mit Ultraschall gearbeitet wird, das Werkzeug 112 langsamer rotieren, als während des Erzeugens der Führungslöcher. Auf diese Weise wird die Standfestigkeit des Werkzeugs 112 erhöht.

Nach dem Ultraschall-Bearbeitungsverfahren der vorliegenden Ausführungsform wird das Werkzeug 112 mit hoher Geschwindig­ keit gedreht, während die an den piezoelektrischen Wandler 111 Strom anlegenden Schleifringe S′ von den Bürsten B′ ge­ trennt sind. Das Werkzeug 112 rotiert, ohne Ultraschall­ schwingungen auszuführen, verbiegt sich weder noch rutscht es auf der Oberfläche des Werkstücks und führt daher auch keine exzentrische Drehbewegung aus. Infolgedessen wird exakt an einem vorgegebenen Punkt des Werkstücks eine Bohrung ausge­ führt.

Zudem wirkt die Spitze des mit einem Schleifkörper 112a ver­ sehenen Werkzeugs 112 auf das Werkstück in einem rechten Win­ kel ein, was für das Werkzeug 112 optimale Arbeitsbedingungen schafft.

Da die Schleifringe S′ von den Bürsten B′ getrennt sind, um die zwischen ihnen bestehende Reibung auszuschalten, erhöht sich deren Standfestigkeit. Die Trennbarkeit trägt auch zu einer Reduzierung des Rotationswiderstandes bei. Die Rotati­ onsgeschwindigkeit des Werkzeugs 112 kann auf diese Weise ma­ ximiert werden. Mit der oben gezeigten Konstruktion kann die Umfangsgeschwindigkeit des sehr dünnen Werkzeuges 112, bei­ spielsweise mit einem Durchmesser von 0,5 mm, 1000 m/min er­ reichen, was als angemessene Geschwindigkeit für ein Werkzeug 112 mit einem Schleifkörper 112a anzusehen ist. Die vorlie­ gende Ausführungsform eröffnet somit den Vorteil, daß die Standfestigkeit des dünnen Werkzeugs 112 und die Effizienz des Bohrens sich erhöhen.

Weiterhin wirken die Dreh- und die Ultraschall-Bewegung des Werkzeugs 112 gut zusammen, so daß ein hocheffizientes Ultra­ schallbohren ermöglicht wird und sich die Standzeit des Werk­ zeuge 112 erhöht.

Abweichend von der dargestellten Ausführungsform kann der Luftzylinder 163 durch ein Stellglied, wie einen Motor oder ein Solenoid, als Einrichtung zur Bewegung der Bürsten B′ er­ setzt werden. Obgleich in der dargestellten Ausführungsform das Drehmoment auf die Hauptwelle 101 durch Riemen 118 über­ tragen wird, kann der Motor 104 oberhalb der Hauptwelle 101 so installiert werden, daß der Motor 104 und die Hauptwelle 101 durch eine Kupplung miteinander verbunden sind, was gene­ rell als Einbaumotor-Anordnung bekannt ist. Das würde die Ro­ tationsgeschwindigkeit des Werkzeugs 112 weiter erhöhen.

Die von Hand ausgeführten Schritte der Ultraschallbearbei­ tung, wie sie im Flußdiagramm der Fig. 4 gezeigt sind, können durch eine Steuereinheit, wie einen Mikrocomputer, automa­ tisch gesteuert werden.

Durch die erfindungsgemäße Lösung wird, da kein Lager mit großem Durchmesser verwendet wird und die Bürsten von den Schleifringen entfernbar sind, eine hohe Rotationsgeschwin­ digkeit ermöglicht. Damit hat die erfindungsgemäße Lösung den Vorteil, daß aus einem breiten Bereich von Rotationsgeschwin­ digkeiten die für einen speziellen Zweck geeignete Rotations­ geschwindigkeit ausgewählt werden kann, was zu einer größeren Spannweite von Bearbeitungsverfahren führt.

Im erfindungsgemäßen Ultraschall-Bearbeitungsverfahren rutscht die Spitze des Werkzeuges nicht und vollführt keine exzentrische Drehbewegung, da in der Anfangsstufe der Bear­ beitung keine Ultraschallschwingung an das Werkzeug angelegt wird. Das Werkstück wird exakt an einem vorgegebenen Punkt gebohrt.

In der Anfangsstufe des Bohrvorganges verbiegt sich das Werk­ zeug nicht, rutscht nicht und rotiert nicht exzentrisch auf der Oberfläche des Werkstücks, was die Abnützung des Schleif­ körpers erhöht, ohne im Werkstück effizient eine Bohrung zu erzeugen. Dadurch werden sowohl Bearbeitungseffizienz als auch die Standfestigkeit des Werkzeugs erhöht. Weiterhin wir­ ken, wenn eine Bohrung einer vorgegebenen Tiefe erzeugt ist, Ultraschallschwingung und Rotation zusammen, um eine hochef­ fiziente Bearbeitung duchzuführen. Mit der vorliegenden Er­ findung werden sowohl Standfestigkeit des Werkzeugs als auch die Bearbeitungsmöglichkeiten verbessert.

Claims (13)

1. Ultraschall-Maschine (100) mit einer drehbar in einem Ge­ häuse (7) gelagerten Hauptwelle (1; 101), einem an einem Ende der Hauptwelle angebrachten Bearbeitungskopf (3) und einem mit einer Spannungsquelle elektrisch verbundenen piezoelektrischen Wandler (11; 111) am Bearbeitungskopf (3) zum Versetzen eines Werkzeuges (T; 112) in Ultraschallschwingung, gekennzeichnet durch eine Schleifringeinrichtung mit einer auf einem Ring (S; S′) gleitenden Bürste (B; B′) zur Herstellung eines beweglichen elektrischen Kontaktes in einer elektrischen Verbindung zwischen einer Spannungsquelle und dem piezoelektrischen Wandler (11; 111) und eine Bürstentrenneinrichtung (5; 105) zum wahlweisen Trennen des Kontaktes zwischen der Bürste und dem Ring.

2. Bohrmaschine zum genauen Bohren von Löchern in die Ober­ fläche von Werkstücken, enthaltend

• a) ein für Bewegungen zur Oberfläche eines zu bohrenden Werkstückes hin und von dieser weg vorgesehenen Gehäuse (7),
• b) eine im Gehäuse drehbar gelagerte Hauptwelle (1; 101),
• c) einen konzentrisch von einem Ende der Hauptwelle getrage­ nen und mit dieser rotierenden zylindrischen Bearbeitungskopf (3),
• d) ein konzentrisch vom Bearbeitungsende des Bearbeitungs­ kopfes getragenes und mit diesem rotierendes Werkzeug (T; 112),
• e) eine piezoelektrische Wandlereinrichtung (11; 111) am Be­ arbeitungskopf zur Erzeugung longitudinaler Ultraschall­ schwingungen des Werkzeugs und
• f) eine Kontakttrenneinrichtung (5; 105) zum wahlweisen Her­ stellen und Trennen eines gleitenden mechanisch-elektrischen Kontaktes, über den an den piezoelektrischen Wandler Spannung angelegt wird, wodurch das Werkzeug selektiv mit hoher Ge­ schwindigkeit ohne longitudinale Schwingung und ohne über­ flüssige Schleifreibung am Bearbeitungskopf gedreht werden kann.

3. Bohrmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakttrenneinrichtung enthält:

• a) eine Schleifringeinrichtung mit einer Bürste (B; B′), die auf einem Ring (S; S′) gleitet zum Herstellen eines beweglichen elektrischen Kontaktes in der elektrischen Verbindung einer Spannungsquelle mit dem piezoelektrischen Wandler (11; 111), und
• b) eine Bürstentrenneinrichtung (5; 105) zum wahlweisen Un­ terbrechen des Kontaktes zwischen der Bürste und dem Ring.

4. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schleifringeinrichtung einen zylindrischen Schleifring (S; S′), der konzentrisch den Bearbeitungskopf (3) umschließt, und eine gegenüber dem Schleifring angeord­ nete Bürste (B; B′) enthält.

5. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch

• a) einen beweglichen Bürstenhalter (105), der die Bürste (B; B′) für eine radiale Bewegung zwischen einer ersten Position mit der Bürste in gleitendem Kontakt mit dem Schleifring (S; S′) und einer zweiten Position mit vom Schleifring zurückgezogener Bürste trägt und
• b) ein Stellglied (128, 163) zum Bewegen des Bürstenhalters zwischen der ersten und der zweiten Position.

6. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Führungseinrichtung (65, 67) zur genauen und re­ produzierbaren Führung des Bürstenhalters zwischen seiner er­ sten und seiner zweiten Position.

7. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine den Bearbeitungskopf (3) umgebende Luftlagerein­ richtung zur Reduzierung der Reibung am Bearbeitungskopf, wo­ durch der Bearbeitungskopf mit höherer Geschwindigkeit ge­ dreht werden kann.

8. Ultraschall-Bearbeitungsverfahren mit den Schritten

• a) Drehen eines Werkzeuges, an dessen Spitze ein Schleifkör­ per befestigt ist, um seine Längsachse,
• b) Andrücken der Spitze des Werkzeuges während der Drehung auf die Oberfläche eines zu bearbeitenden Werkstückes, um einen Bohrvorgang am Werkstück einzuleiten, ohne Ultraschall­ schwingung des Werkzeugs, und
• c) Nachdem eine vorgegebene Tiefe der Bohrung erreicht wurde, Versetzen des Werkzeugs in Ultraschallschwingung entlang seiner Längsachse bei gleichzeitigem Drehen und Anpressen auf die Oberfläche des Werkstücks, bis eine Bohrung der gewünschten Tiefe erzeugt wurde.

9. Ultraschall-Bearbeitungsverfahren zum genauen Herstellen kleiner Bohrungen in harten Materialien, insbesondere in Keramik, mit den Schritten:

• a) Versetzen eines Bohrwerkzeuges, an dessen Spitze ein Schleifkörper befestigt ist, in Drehbewegung um seine Längsachse mit hoher Geschwindigkeit ohne Versetzen des Werk­ zeugs in Ultraschallschwingung,
• b) Andrücken der Spitze des Werkzeuges während der Drehbewe­ gung auf die Oberfläche eines zu bearbeitenden Werkstückes, um mit hoher Genauigkeit ohne Lateralbewegung des Werkzeugs einen Bohrvorgang auf dem Werkstück einzuleiten, und
• c) nach Erreichen einer vorgegebenen Bohrungstiefe Versetzen des Werkzeugs in Ultraschallschwingung entlang der Längsachse bei gleichzeitiger Drehung der Spitze mit reduzierter Rotati­ onsgeschwindigkeit und Anpressen auf die Oberfläche des Werk­ stücks, bis eine Bohrung gewünschter Tiefe erzeugt ist.

10. Verfahren zum Herstellen und zum Betrieb einer Ultra­ schall-Maschine mit einer in einem Gehäuse (7) drehbar gela­ gerten Haupwelle (1; 101), einem an einem Ende der Hauptwelle angebrachten Bearbeitungskopf (3) und einem mit einer Span­ nungsquelle elektrisch verbundenen piezoelektrischen Wandler (11; 111) zur Erzeugung von Ultraschallschwingung eines am Bearbeitungskopf (3) befestigten Werkzeuges (T; 112) mit den Schritten

• a) Anbringen einer Schleifringeinrichtung mit einer Bürste (B; B′), die auf einem Ring (S; S′) gleitet zum Vorsehen eines beweglichen elektrischen Kontaktes in der elektrischen Verbindung der Spannungsquelle mit dem piezoelektrischen Wandler (11; 111),
• b) Anbringen einer Bürstentrenneinrichtung zum wahlweisen Trennen des Kontaktes zwischen der Bürste und dem Ring,
• c) Betätigen der Bürstentrenneinrichtung zur Trennung des elektrischen Kontakts zwischen der Bürste und dem Ring,
• d) Versetzen der Hauptwelle in Drehung, um damit das am Bear­ beitungskopf befestigte Werkzeug, an dessen Spitze ein Schleifkörper befestigt ist, um seine Längsachse zu drehen,
• e) Andrücken der Spitze des Werkzeuges während der Drehbewe­ gung auf die Oberfläche eines zu bearbeitenden Werkstückes, um ohne Ultraschallschwingung des Werkzeuges zum Einleiten eines Bohrvorganges auf dem Werkstück und
• f) nach Erreichen einer vorgegebenen Bohrungstiefe Betätigen der Bürstentrenneinrichtung zur Herstellung eines elektri­ schen Kontaktes zwischen der Bürste und dem Ring, wodurch Ul­ traschallschwingung des Werkzeuges entlang seiner Längsachse einsetzt, während die Spitze sich dreht und auf die Oberflä­ che des Werkstücks gedrückt wird, bis eine Bohrung einer ge­ wünschten Tiefe erzeugt ist.

11. Verfahren zur Herstellung und zum Betrieb einer Ultra­ schallmaschine zum genauen Bohren kleiner Löcher in harte Materialien, wobei die Ultraschallmaschine eine in einem Ge­ häuse (7) drehbar gelagerte Hauptwelle (1; 101), einen an einem Ende der Hauptwelle befestigten Bearbeitungskopf (3) und einen mit einer Spannungsquelle elektrisch verbundenen piezoelektrischen Wandler (11; 111) zur Erzeugung von Ultra­ schallschwingung eines Werkzeugs (T; 112) am Bearbeitungskopf umfaßt, mit den Schritten

• a) Anbringen einer Schleifringeinrichtung mit einer Bürste (B; B′), die auf einem Ring (S; S′) gleitet, um einen beweg­ lichen elektrischen Kontakt in der elektrischen Verbindung einer Spannungsquelle mit dem piezoelektrischen Wandler (11; 111) herzustellen,
• b) Anbringen einer Bürstentrenneinrichtung zum wahlweisen Trennen des Kontaktes zwischen der Bürste und dem Ring,
• c) Betätigen der Bürstentrenneinrichtung zur Trennung des elektrischen Kontakts zwischen der Bürste und dem Ring,
• d) Versetzen der Hauptwelle in Drehung, um damit das am Bear­ beitungskopf befestigte Werkzeug, an dessen Spitze ein Schleifkörper befestigt ist, um seine Längsachse zu drehen,
• e) Andrücken der Spitze des Werkzeuges während der Drehbewe­ gung auf die Oberfläche eines zu bearbeitenden Werkstückes, um ohne Ultraschallschwingung des Werkzeuges einen Bohrvor­ gang auf dem Werkstück einzuleiten, und
• f) nach Erreichen einer vorgegebenen Bohrungstiefe Verringe­ rung der Rotationsgeschwindigkeit der Hauptwelle und Betäti­ gung der Bürstentrenneinrichtung zur Herstellung eines elek­ trischen Kontaktes zwischen der Bürste und dem Ring, wodurch das Werkzeug in Ultraschallschwingung entlang seiner Längsachse versetzt wird, unter Drehen der Spitze und Andrüc­ ken auf die Oberfläche des Werkstücks, bis eine Bohrung einer gewünschten Tiefe erzeugt ist.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeich­ net, daß eine Führungseinrichtung (65, 67) den Bürstenhalter (105) der Bürstentrenneinrichtung radial zum Bearbeitungskopf hin oder von diesem weg zwischen einer ersten und einer zwei­ ten Position bewegt.

13. Maschine nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (128, 163) ein mit dem Bürstenhalter (105) verbundenes pneumatisches Stellglied ist.