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Optisches Testobjekt für die Prüfung von Spiralbohrern Für die Spitzen
von Spiralbohrern sollen mÖglichst folgende Genauigkeitsanforderungen erfüllt sein
r. Die Querschneide soll bei Spiralbohrern sehr genau zentriert sein, d. h. die
Längsachre des Spiralbohrers senkrecht schneiden. Bis zu einem Durchmesser von to
mm darf die Dezentrierung der Querschneide o,o2 bis 0,03 mm nicht überschreiten;
2. die Hauptschneiden des Bohrers sollen symmetrisch zur Längsachse des Bohrers
liegen; 3. die Längen der Hauptschneiden sollen möglichst einander gleich sein;
4. die Hauptschneiden sollen einen von dem zu bohrenden Material abhängigen Spitzenwinkel
miteinander einschließen, z. B. den am häufigsten vorkommenden Winkel von 40, 116
oder 70°; 5. die Hauptschneiden sollen einander parallel und im gleichen Abstand
von der Bohrerlängsachse verlaufen.
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Zur Prüfung der Einhaltung dieser Genauigkeitsvorschriften an neuen
oder nachgeschliffenen
Spiralbohrern dienen bekannte Meß- und Prüfmaschinen,
die jedoch wegen ihrer komplizierten und kostspieligen Präzisionsbauweise .hoher
Empfindlichkeit für den Werkstattgebrauch nicht in Betracht kommen.
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So arbeitet eine Ausführung einer solchen Maschine mit einer verstellbaren
Metallehre und mißt im Lichtspaltverfahren die Winkel und den gegenseitigen Abstand
der Bohrerschneiden. Die bekannten Meßgeräte oder -maschinen dieser Art sind auch
aus dem Grund für den Werkstattgebrauch ungeeignet, weil sie ein mit höchster Präzision
ausgeführtes räumliches Testobjekt zum Vergleich mit dem zu prüfenden Spiralbohrer
benötigen.
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Für - den Werkstattgebrauch sind sogenannte Prüflupen bekannt, bei
denen ein optisches Testobjekt, z. B. eine geätzte Glasplatte, mittels einer optischen
Beobachtungsvorrichtung mit der Seitenansicht der Hauptschneiden und/oder mit der
Stirnansicht der Querschneide verglichen wird. Für die qualitative Prüfung der Qu,rschneide,
nämlich für die Prüfung der Mittenlage der Spitze, ist ein Testobjekt bekannt, bei
dem (ähnlich wie in - Fig. 6 bis 8 der weiter unten 'be3chriebenen Zeichnungen)
zwei parallele Gerade als Strichmarken vorgesehen sind, und in Stirnansicht geprüft
wird, ob die Querschneide in der Mitte zwischen den beiden Geraden liegt. Die dabei
benutzte Prüflupe hat eine um 9o° schwenkbare Beobachtungsvorrichtung, welche die
Betrachtung des Spiralbohrers auch in Seitenansicht gestattet. Für die dann erfolgende
Prüfung der Hauptschneiden ist ein optisches Testobjekt bekannt, bei dem (an sich
ähnlich wie in den weiter unten beschriebenen Fig. 5, 9 und io) in Form von Strichmarken
mehrere Paare von zur Mittellinie geneigten Geraden vorgesehen sind, von denen jedes
Paar in einem der wahlweise gewünschten Spitzenwinkel zueinander steht.
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Bei diesen und anderen mit Prüflupe arbeitenden bekannten Einrichtungen
bzw. Testobjekten ist praktisch nur eine qualitative Prüfung einerseits, ob die
Querschneide dezentriert ist oder nicht, andererseits, ob der vorgeschriebene Spitzenwinkel
innegehalten ist oder nicht, durchführbar. Die bekannten Einrichtungen erlauben
aber praktisch nicht, quantitativ abzuschätzen, wieviel die Längen der Hauptschneiden
voneinander abweichen oder wieviel die etwaige Dezentrierung der Querschneide beträgt.
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Die Erfindung schafft hier durch geeignete Gestaltung des Testobjektes
Abhilfe, und zwar in erster Linie für die quantitative Prüfung der Hauptschneiden
dadurch, daß das Testobjekt zur Mittellinie. parallele Gerade in größerer Anzahl
und in solchem Abstand voneinander aufweist, daß die Anzahl der eine Hauptsohneide
schneidenden Geraden einen quantitativen Vergleich der Länge der Hauptschneiden
miteinander ergibt. -Ferner kann gemäß der Erfindung ein optisches Testobjekt für
solchePrüflupenprüfungvonSpiralbohrern, und zwar für die Querschneidenprüfung mittels
einer auf die Stirnansicht der Querschneide gerichteten Prüflupe, mindestens zwei
zur Sollinie der Querschneide parallele Gerade unterschiedlichen Abstandes von der
Mittellinie aufweisen, deren Abstand von der Sollinie verschieden ist und eine quantitative
Abschätzung der etwaigen Dezentrierung der Querschneide und/oder der Symmetrie und
des Abstandes der Hauptschneiden zur Bohrerachse gestattet. An Stelle der bekannten
nur zwei parallelen Geraden treten also mindestens drei parallele Geraden mit unterschiedlichem
vorgegebenem Abstand von der mittleren Geraden.
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Ein Testobjekt gemäß der Erfindung kann z. B. in einer Prüflupe der
genannten bekannten Art geprüft werden, die den Vorzug hat, sowohl für die Querschneidenprüfung
als auch für die Hauptschneidenprüfung eingerichtet zu sein. Dabei können statt
einer einzigen schwenkbaren Beobachtungsvorrichtung zwei mit dem Gerät in fester
Lage in zueinander senkrechten Beobachtungsrichtungen verbundene Beobachtungsvorrichtungen
vorgesehen sein, die der Halterung für den Bohrer feststehend zugeordnet sind und
dessen Beobachtung, sei es in Stirnansicht der Querschneide, sei es in Seitenansicht
der Hauptschneiden mit den genannten zugehörigen Testobjekten, gestatten. Eine solche
abgeänderte Prüflupe bildet indessen keinen Gegenstand der Erfindung und wird nur
zu deren Erläuterung nachstehend beschrieben.
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In der Zeichnung sind Ausführungsformen dieser Prüflupe und der zugehörigen
erfindungsgemäßen optischen Testobjekte .beispielsweise dargestellt, und zwar zeigt
Fig. i im Schnitt eine geeignete Ausführungsform einer Prüflupe für die Testobjekte
im Zusammenbau,' Fig. z einen Schnitt nach -der Linie II-II der Fig. i, Fig.
3 einen Schnitt nach der Linie III-III der Fig. i, Fig. q. schematisch eine Draufsicht
auf die Testplatte eines Testobjektes zur Querschneidenprüfung, Fig. 5 schematisch
in Draufsicht die Testplatte eines Testobjektes für die Prüfung der Hauptschneiden,
Fig. 6 ein Prüfbild für den Fall der Anwendung einer Testplatte nach Fig. q. bei
dezentrierter Querschneide, Fig. 7 ein Prüfbild ähnlich Fig. 6 für den Fall größerer
Dezentrierung -der Querschneide, Fig. 8 ein Prüfbild ähnlich Fig. 6 für den Fall
richtig zentrierter Lage der Querschneide, Fig. 9 ein Prüfbild für den Fall der
Anwendung einer Testplatte nach Fig.5, wenn die Hauptschneiden im Winkel richtig
angeschliffen und gleich lang sind, und Fig. io ein Fig. 9 ähnliches Prüfbild für
den Fall; daß die Hauptschneiden im' Spitzenwinkel falsch angeschliffen und ungleich
lang sind.
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Gemäß Fig. i besitzt die. Prüflupe ein Auflageprisma i für den zu
prüfenden Spiralbohrer, der bei 2 in den Prismenhohlraum so eingelegt wird,
daß
seine Spitze nahe einem auswechselbaren Schutzglas 13 der Beobachtungsvorrichtung
für die Querschneidenprüfung sitzt.
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Das Prisma r ist mittels Kopfschrauben ,4 am Rahmen 5 der Prüflupe
befestigt und kann Bohrer der verschiedensten Durchmessergröße aufnehmen. Das rechte
Ende 5" des Geräterahmens trägt die als Ganzes mit 6 bezeichnete Beobachtungsvorrichtung,
dessen Hauptteil ein Okulartubus 7 für die Längsverschiebung der beweglichen Okularteile
8 und 9 ist. Die Linsenfassung 8 führt die Okularlinse io, während die Okularkappe
9 eine Schutzscheibe i i gegen die Okularfassung 8 drückt und eine Durchblicköffnung
12 aufweist.
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Das Vorderende des zylindrischen Tubus 7 führt hinter der äußeren
Öffnung 3 und hinter einer Schutzplatte 13 das Testobjekt in Form einer Testplatte
14, wie sie in größerem Maßstab in Fig. 4 dargestellt ist. Die Schutzplatte 13 wird
von einem auf die Führungsbuchse 15 abnehmbar aufgesetzten Scheibenring 16 gehalten,
der zugleich die Testplatte 14 gegen das Stirnende der Tubusbuchse 7 drückt.
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Im Mittelteil des Rahmens oder Trägers 5, 5a ist eine der Beobachtungsvorrichtung
6 ähnliche, als Ganzes mit 17 bezeichnete Beobachtungsvorrichtung angebracht. Diese
setzt sich zusammen aus einem Okulartubus 18 und einem darin verschiebbaren Rohr
i9, das die Okularlinse 2o an seinem äußeren Ende trägt, auf die eine Okularkappe
2i aufgesetzt ist.
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Das andere Ende dieser Beobachtungsvorrichtung trägt eine Linsenfassung
22 für die Testplatte 23, die im größeren Maßstab in Fig. 5 gezeigt ist.
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Die Testplatte nach Fig. 4 zeigt z. B. als Einätzung auf der Platte
14 drei parallele Linien, und zwar liegt eine Gerade 25 im Abstand von o;o5 und
eine Gerade 26 im Abstand von o,1 mm von der Mittellinie 24.
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Fig. 5 zeigt für die Testplatte 23 eine Schar von in an sich bekannter
Weise paarweise symmetrisch im Winkel aneinander zugeordneter Geraden. Das Paar
der Geraden 27 schließt miteinander einen Winkel von- 70°, das Paar der Geraden
28 einen Winkel von 116° und das Paar der Geraden 29 einen Winkel von 14o° ein.
Die Geraden liegen symmetrisch zu einer senkrechten Mittellinie 30, an die sich
links und rechts parallele Geraden. im gleichen Abstand von 0,5 mm aneinander
anschließen.
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Fig. 6 zeigt das durch die Beobachtungsvorrichtung 6 ersichtliche
Bild des Spiralbohrerkopfes mit der Querschneide 31 dezentriert, d. h. falsch angeschliffen,
zwischen den Geraden 24 und 25 liegend, d. h. mit .einer als ungefähr o,o2 mm zu
schätzenden Dezentrierung. Die Hauptschneiden sind bei 32 und 33 erkennbar. .
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Fig.7 zeigt entsprechend Fig.6 eine stärkere Dezentrierung der Querschneide
31 nach der anderen Seite, d. h. zwischen den Linien 24 und 26, wobei die Dezentrierung
als ungefähr 0,05 mm betragend zu schätzen ist. Fig. 8 zeigt entsprechend
Fig. 7 und 6 einen richtigen Anschliff der Querschneide 31, derart, d.aß diese genau
auf der Mittellinie 24 liegt.
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Fig. 9 zeigt das durch die Beobachtungsvorrichtung 17 gewonnene Prüfbild
der Bohrerspitze im Vergleich mit einer Testplatte gemäß Fig. 5, und zwar für den
Fall richtigen Anschliffes, bei dem die Hauptschneiden 32, 33 den in diesem Fall
gewünschten Spitzenwinkel von 70° einschließen, d. h. genau zwischen den Geraden
27 und symmetrisch zueinander liegen.
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Demgegenüber zeigt Fig. io ein der Fig. 9 entsprechendes Prüfbild
für den Fall eines falschen Anschliffes. Hier ist die Hauptschneide 32 kürzer ausgefallen
als die Hauptschneide 33, und diese liegt nicht symmetrisch zu 32 und zur Mittellinie
3o, die außerdem exzentrisch zur Querschneide 31 liegt.
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a) Die Prüfung der. Querschneidenzentrierung erfolgt mit dem beschriebenen
Gerät auf folgende Weise: Der zu prüfende Spiralbohrer wird in das Prisma 2- .eingelegt
und mit seiner Spitze bis zur leichten Anlage gegen das Schutzglas 3 geschoben:
mittels der gerändelten Okularkappe g wird das Prüfbild durch Verschieben der Linsenfassung
8 im Tubus 7 scharf eingestellt.. Dabei enthält die Beobachtungsvorrichtung 6 eine
Testplatte 14 gemäß Fig. 4. Bei richtigem Anschliff muß die Querschneide 31, wie
in Fig. 8 gezeigt, auf der Mittellinie 24 liegen. Liegt die Querschneide aber gemäß
Fig. 6 in dem o,o5 mm Abstand wiedergebenden Bereich zwischen den Linien 24 und
25, so ist die Dezentrierung als 0,02 bis 0,03 mm zu schätzen. Dreht man
den Bohrer um i8o° und ergibt sich ein Testbild gemäß Fig. 7, d. h. eine Lage der
Querschneide 31 in dem einen Abstand von o,1 mm wiedergebenden Bereich zwischen
den Linien 24 und 26, so ist die Dezeiitrierung der Querschneide auf o,o5 mm zu
schätzen.
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Um eine exakte Beobachtung der Querschneide und Abschätzung ihrer
Dezentrierung zu ermöglichen, hält man in den vorgenannten Fällen die, Prüflupe
so gegen eine Lichtquelle, z. B. ein Fenster, daß die eine Hauptschneide 32 oder
33 mit ihrer Freifläche im Hellen liegt, während die andere Hauptschneide völlig
im Schatten liegt. Die scharfe Trennungslinie zwischen Licht und Schatten ist dann
die Querschneide.
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b) Prüfung des Spitzenwinkels der Hauptschneiden: Diese Prüfung geschieht
mittels der Beobachtungsvorrichtung 17 nach Einlegen des Bohrers in das Prisma 2,
ähnlich wie zu a). Jedoch wird der Bohrer im Prisma etwas zurückgeschoben und dann
mit den gemäß Fig. 5 dargestellten Spitzenwinkeln der Testplatte 23 verglichen.
Zuvor erfolgt die Scharfeinstellung des ebenso wie bei der Beobachtungsvorrichtung
6 telezentrisch gemachten Strahlenganges mittels der Okularkapp.e 2i und des Tubus
18, i9.
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Beim dann folgenden Vergleich der Hauptschneiden 32, 33 mit den Geradenpaaren
27, 28 oder 29 wird der Bohrer axial gedreht, und das dabei beobachtete größte Winkelprofil
ist der
Spitzenwinkel der Hauptschneide. Es ergeben sich bei der
Beobachtung - für falschen und richtigen Anschliff die für Fig.9 und zo bereits
beschriebenen Fälle.
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c) Prüfung der Haupts5hneiden auf gleiche Länge: Mit der Prüfung des
Spitzenwinkels zu b) erfolgt zugleich diese Prüfung. Wie ersichtlich, teilen die
senkrechten, zur Mittellinie 30 parallelen Geraden jede- der Hauptschneiden
in eine Anzahl von Intervallen. Ist die Anzahl dieser Intervalle bzw. die Unterteilung-
des Rxndiintervalls am Bohnerumfang für jede der Hauptschneiden gemäß Fig. 9 gleich
groß, so sind die Hauptschneiden gleich lang. Im anderen Fall der Eig. zo hingegen
ergibt die Anzahl der von einer der Hauptschneiden geschnittenen Intervalle und/oder
die Abschätzung der Aufteilung des Raudintervalls eine quantitative Abschätzung
der Hauptschneidenlänge. Bei Bohrern mit Durchmessern, die zwischen vollen Millimetern
liegen, kann .der Fehler schon allein. aus der Abschätzung der Aufteilung des Randintervalls
mindestens angenähertt ermittelt werden.
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d) Prüfung der symmetrischen Lage der Hauptschneiden in bezug auf
die Bohnerachse: Wie im Fäll a) wird hierzu der Bohrer im Prisma 2 angeordnet und
um seine Achse gedreht, bis die Hauptschneiden 32, 33 parallel zur Testlinie 24
stehen. Die beiden Hauptschneiden liegen dann symmetrisch zur Bohnerachse, wenn
beide den gleichen Abstand von der Testlinie haben. Der Abstand kann mit Hilfe der
Abstandslinien 25 und 26 quantitativ geschätzt werden.
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e) Prüfung der endlichen Breite der Querschneide: Ist die Querschneide
nicht scharf angeschliffen und besitzt sie eine unerwünschte endliche Breite, so
kann auch .diese wie folgt festgestellt werden: Man läßt den gemäß der Prüfung a)
angebrachten und mit der Beobachtungsvorrichtung 6 beobachteten Spiralbohrer in
einer der in Fig. 6, 7 oder 8 gezeigten Stellungen stehen und dreht die ganze Prüflupe
so, daß einmal die eine und das andere Mal die andere Freifläche im Schatten liegt.
Springt dabei die Trennungslinie zwischen Licht und Schatten, dann ist die Größe
des Sprunges die Breite der Querschneide.
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Für die vereinfachte Ausbildung des Gerätes sind die bei der vorstehenden
Ausführungsform beschriebenen -rein optischen Testobjekte bzw. optischen Platten
dieser Art gegenüber körperlich und mechanisch ausgeführten Testobjekten zu bevorzugen.
Indessen umfaßt die Erfindung auch solche Ausführungen der Prüflupe, bei denen an
Stelle solcher optischen Testobjekte körperliche bzw. mechanische Modelle des Testobjekteg
an sich bekannter Art verwenden und in geeigneter Weise angebracht werden.