NL8104774A

NL8104774A - FLUID DRILL.

Info

Publication number: NL8104774A
Application number: NL8104774A
Authority: NL
Original assignee: Drabus Bv
Priority date: 1981-10-21
Filing date: 1981-10-21
Publication date: 1983-05-16
Also published as: FR2514676A1; JPH0232053B2; GB2107626A; JPS5884634A; DE3238978A1

Description

% 9' ».% 9 '».

VO 2479 -1-VO 2479 -1-

Titel: VloeiboorTitle: Liquid drill

De uitvinding heeft betrekking op een snel om zijn langsas roteerbare doom voor het uitsluitend door wrijvingswarmte en druk aanbrengen van een door een kraag omgeven gat in een metalen plaat of buiswand, welke doom bestaat uit een cilindrische asstomp voor het 5 inspannen van de doom, een verbrede kraag en een op deze kraag aan-sluitend werkzaam gedeelte met een de diameter van het gat bepalende breedte, waarbij het werkzame gedeelte nabij het onderuiteinde taps toeloopt.The invention relates to a doom which is rotatable about its longitudinal axis for the provision of a collar-surrounded hole in a metal plate or pipe wall exclusively by frictional heat and pressure, which doom consists of a cylindrical stub for clamping the doom, a widened collar and an active part adjoining this collar with a width determining the diameter of the hole, the active part being tapered near the bottom end.

Gereedschappen van dit type, doorgaans aangeduid met vloeiboren 10 zijn bekend uit het Duitse octrooi 23.59794. Bij deze bekende vloei- # · boor heeft behalve de asstomp voor het inspannen van het gereedschap ook de kraag een cilindrische vorm, terwijl het op de kraag aansluitend, werkzame gedeelte in doorsnede ongeveer driehoekig is, met afgeronde hoeken.Tools of this type, usually indicated with flow drills, are known from German patent 23.59794. In this known flow drill, in addition to the stub axle for clamping the tool, the collar also has a cylindrical shape, while the active part adjoining the collar is approximately triangular in diameter, with rounded corners.

15 Uit het Duitse octrooi 25.52665 is een soortgelijke vloeiboor bekend, waarbij de driehoekige hoofdvorm is verlaten en de omtrek van het werkzame gedeelte wordt bepaald door in dwarsdoorsnede gezien in elkaar overgaande bogen met verschillende kromtestraal.A similar flow drill is known from German patent 25.52665, in which the triangular main shape has been left and the circumference of the active part is determined by intersecting arcs of different radius of curvature viewed in cross section.

Vloeiboren van het bovengenoemde type worden vervaardigd uit 20 hard sinter materiaal, dat uitermate lastig bewerkbaar is en waarvan de vrij ingewikkelde vorm slechts door slijpen kan worden verkregen, uitgaande van cilindrisch stafmateriaal. Het vervaardigen van vloeiboren van nagenoeg dezelfde vorm vereist zeer veel vakmanschap en de slijp-bewerking is bovendien kostbaar.Liquid drills of the above-mentioned type are made of hard sinter material, which is extremely difficult to process and whose rather complicated shape can only be obtained by grinding, starting from cylindrical bar material. Manufacturing flow drills of almost the same shape requires a lot of craftsmanship and the grinding operation is also expensive.

25 De uitvinding beoogt een vloeiboor van het bovenomschreven type 4 te verschaffen, die aanzienlijk eenvoudiger en derhalve goedkoper te vervaardigen is. De vloeiboor volgens de uitvinding wordt daartoe gekenmerkt doordat de kraag en het werkzame dee! van de doom worden begrensd door twee evenwijdige platte vlakken, waarbij de dikte van het 30 werkzame dee! maximaal gelijk is aan 0,5 x de grootste breedte van dat werkzame deel, terwijl de overige grensvlakken daarvan zijn afgerond met een kromtestraal, die kleiner is dan de halve breedte van dat werkzame deel.The object of the invention is to provide a flow drill of the type 4 described above, which is considerably simpler and therefore cheaper to manufacture. The flow drill according to the invention is therefore characterized in that the collar and the active part of the doom are bounded by two parallel planes, the thickness of the active part maximum is equal to 0.5 x the largest width of that active part, while the other interfaces thereof are rounded with a radius of curvature, which is less than half the width of that active part.

8104774 -----------------------ι--------------------------- -----,--------- - -2.-8104774 ----------------------- ι ------------------------- - -----, --------- - -2.-

Bij voorkeur bedraagt de dikts van het werkzame dee! maximaal 1/3 van de grootste breedte daarvan.Preferably, the thickness of the active part is maximum 1/3 of its greatest width.

Tot nu toe werd aangenomen dat de vorm van de vloeiboor zelf-centrerend moest. zijn, hetgeen betekent dat ten minste drie zijranden 5 van de vloeiboor in aanraking. zouden moeten zijn met de wand van het te boren gat zodat de hoofdvorm van de vloeiboor in doorsnede driehoekig zou moeten zijn. Verrassenderwijze is gebleken dat de verwachte ' centreermoeilijkheden bij een plat uitgevoerde vloeiboor niet optreden. Men kan bij het vervaardigen van vloeiboren derhalve uitgaan van een 10 vlakke plaat. hard sinter materiaaT, waarvan men slechts de zijranden c.q. de onderrand van de kraag hoeft. bij te slijpen om deze delen de gewenste afronding te geven. Dit Tevert een zeer aanzienlijke besparing op aan materiaaT en bewerkingskosten. De aldus verkregen kostenbesparing bedraagt ten minste 30¾^ De platte vloeiboor kan dan op een daartoe 15 geschikte wijze worden vastgezet in. een cilindrische asstomp voor het inspannen van de vloeiboor in een roteerbare boorkop.Until now, it was believed that the shape of the flow drill should be self-centering. meaning that at least three side edges 5 of the flow drill are in contact. should be with the wall of the hole to be drilled so that the main shape of the flow drill should be triangular in cross section. Surprisingly, it has been found that the expected centering difficulties do not occur with a flathead drill bit. It is therefore possible to start from a flat plate in the manufacture of flow drills. hard sinter material, of which one only needs the side edges or the bottom edge of the collar. grinding to give these parts the desired rounding. This provides a very significant saving in material and machining costs. The cost savings thus obtained are at least 30 °. The flat flow drill can then be secured in a suitable manner. a cylindrical stub for clamping the flow drill in a rotatable chuck.

Op zichzelf z.ijn vloeiboren met platte zijvlakken bekend uit het Franse octrooischrift 1.189.384, zij het dat deze bekende vloeiboren niet zijn voorzien van een kraag. Het werkzame gedeelte van deze bekende 20 vloeiboor is in doorsnede een vierkant, waarvan de diagonaal gelijk is aan de diameter van het te vervaardigen gat, zodat er geen sprake is van een platte vloeiboor in de zin van deze aanvrage.Flow drills with flat side surfaces are known per se from French patent specification 1,189,384, although these known flow drills are not provided with a collar. The active part of this known flow drill is in cross section a square, the diagonal of which is equal to the diameter of the hole to be produced, so that there is no question of a flat flow drill within the meaning of this application.

De met een platte vloeiboor verkregen voordelen kunnen nog aanzienlijk worden vergroot door de vloeiboor uit twee verschillende 25 materialen samen te stellen. De onderrand van de kraag en de zijranden van het werkzame doorngedeelte bestaan in dat geval bij voorkeur uit stroken hard sintermetaal, welke zijn bevestigd op een T-vormig 1ijk van een ander materiaaT. De randstroken uit hard sintermetaal kunnen dan bijvoorbeeld door middel van soldeerverbindingen zijn verbonden 30 met de platte vlakken van het T-vormige doornlijf, zij kunnen ook door lijmen zijn verbonden met de zijranden resp. de onderrand van dit uit ander materiaaT'bestaande doornlijf.The advantages obtained with a flat flow drill can be considerably increased by assembling the flow drill from two different materials. In that case, the bottom edge of the collar and the side edges of the active mandrel portion preferably consist of strips of hard sintered metal, which are mounted on a T-shaped embankment of another material. The hard sintered metal edge strips can then, for example, be connected to the flat surfaces of the T-shaped mandrel by means of solder joints, or they can also be connected to the side edges by gluing. the bottom edge of this other material.

De hardmetalen stroken op de zijranden van het doornlijf kunnen ook door opdampen worden aangebracht. In dat geval worden niet slechts 35 de zijranden van het doornlijf, maar het gehele oppervlak van een laag hardmetaal voorzien.The carbide strips on the side edges of the mandrel can also be applied by vapor deposition. In that case, not only the side edges of the mandrel, but the entire surface are provided with a layer of carbide.

8104774 * .- > -3-8104774 * .-> -3-

Bij het vervaardigen van gaten met grotere diameter, bijvoorbeeld groter dan 15 mm kan het nodig zijn ter verhoging van de stijfheid de kraag en het werkzame deel van de doom te vormen uit drie onderling verbonden in stervorm aangebrachte lijfdelen, die elk de vorm hebben van 5 een over de middenlijn gedeeld T-vormig doornlijf, terwijl op de zij-randen resp. de onderrand daarvan randstroken uit hard sintermetaal zijn bevestigd.In the manufacture of holes of larger diameter, for example larger than 15 mm, it may be necessary to increase the stiffness to form the collar and the active part of the doom from three interconnected star-shaped bodies, each of which has the shape of 5 a T-shaped thorn divided along the centerline, while on the side edges resp. the lower edge of which are attached hard sintered metal strips.

• De platte vloeiboor kan in plaats van een kraag worden voorzien van draadgangen ter breedte van het daarop aansluitende doorngedeelte.• The flat flow drill bit can be fitted with threaded holes in the width of the adjacent mandrel section instead of a collar.

10 Met een dergelijke vloeiboor kan men in een bewerking het gat boren en daarin schroefdraad aanbrengen.With such a flow drill, the hole can be drilled in one operation and threaded therein.

Uitvoeringsvormen van de vloeiboor volgens de uitvinding worden aan de hand van de tekening nader toegelicht. Hierin toont: fig. 1 een vlakke vloeiboor volgens de uitvinding; 15 fig. 2 een doorsnede volgens de 1ijn ΙΙ-ΙΓ in fig. 1; fig. 3-4 doorsneden overeenkomstig fig. 2, waarbij de randstroken op andere wijze op het lijf van de doom zijn bevestigd; fig. 5 - doorsnede overeenkomstig fig. 2, waarbij een hard-metalen laag op een doornlijf is opgedampt; 2D fig. 6 - een aanzicht in perspectief van een stervormige doom volgens de uitvinding; fig. 7 een doorsnede volgens de 1ijn VII-VII van fig. 5; en fig. 8 - een vloeiboor tevens geschikt voor het inrollen van schroefdraad.Embodiments of the flow drill according to the invention are further elucidated with reference to the drawing. Herein: fig. 1 shows a flat flow drill according to the invention; Fig. 2 shows a section according to the line ΙΙ-ΙΓ in fig. 1; Figures 3-4 are sectional views according to Figure 2, the edge strips being otherwise attached to the body of the doom; FIG. 5 - section according to FIG. 2, in which a hard metal layer is deposited on a mandrel; 2D fig. 6 - a perspective view of a star-shaped doom according to the invention; Fig. 7 is a section according to the line VII-VII of Fig. 5; and fig. 8 - a flow drill also suitable for rolling up screw threads.

25 In fig. 1 is een platte doom of vloeiboor 1 weergegeven, bestaande uit een cilindervormige asstomp 2, waaraan een T-vormig doornlijf 3 is bevestigd. Dit lijf 3 bestaat uit een brede kraag 4 en een daarop aansluitend werkzaam gedeelte 5, waarvan de onderzijde 6 een tapse vorm bezit. Met uitzondering· van de asstomp 2 zou het Vijf 3 uit hard- 30 metaal kunnen zijn vervaardigd. In fig. 1 is een bij voorkeur toege-paste uitvoeringsvorm weergegeven, waarbij het lijf 3 bestaat uit een materiaal, dat slechts voldoende stijf behoeft te zijn, terwijl de onderrand van de kraag 4 is voorzien van hardmetalen stroken 8 en de zijkanten van het lijf 3 zijn voorzien van hardmetalen stroken 7.Fig. 1 shows a flat doom or flow drill 1, consisting of a cylindrical shaft stub 2, to which a T-shaped mandrel 3 is attached. This body 3 consists of a wide collar 4 and a subsequent active part 5, the underside of which 6 has a tapered shape. With the exception of shaft stub 2, the Vijf 3 could be made of hard metal. Fig. 1 shows a preferred embodiment, in which the body 3 consists of a material which only needs to be sufficiently rigid, while the bottom edge of the collar 4 is provided with carbide strips 8 and the sides of the body 3 are provided with carbide strips 7.

35 De hardmetalen stroken 7 moeten ongeveer in het midden een knik vertonen om de afgeschuinde rand van het lijf 3 te kunnen volgen. De stroken 7 8104774 1 ·' "*J 1‘ -- —* —' ' \· ' : Λ:··’· ; · -4- ' . .The carbide strips 7 must have a kink approximately in the middle to be able to follow the beveled edge of the body 3. The strips 7 8104774 1 · "" * J 1 "- - * - '' \ · ': Λ: ··’ ·; -4- ".

· kunnen in de weergegeven vonn passend op een doornlijf 3 worden gefabriceerd. Nadat de stroken 7 en 8 op de onder- resp. zijranden van het doornlijf zijn aangebracht kan daaraan door slijpen de gewenste afrondingsstraal worden gegeven.· Can be manufactured on a mandrel 3 in the form shown. After strips 7 and 8 on the bottom and side edges of the mandrel can be provided with the desired rounding radius by grinding.

5 De hardmetalen stroken 7 en 8 kunnen door middel van lijmen op de onder- c,q. zijranden. van.het lijf 3 worden aangebracht. In fig. 2 is met verwijzingsc.jjfers 12 een Tijmlaag tussen de hardmetaalstrook ! - en. het.werkzame Tijfgedeelte 5 weergegeven.5 The carbide strips 7 and 8 can be glued to parts c, q. side edges. of the body 3. In Fig. 2, reference numerals 12 show a Thyme layer between the carbide strip! - and. The active Tive section 5 is shown.

. De hardmetalen stroken .7.kunnen ook op andere wijze met het 10 werkzame lijfgedeelte. 5 worden verbonden zoals weergegeven op fig. 3.. The tungsten carbide strips can also work with the active body part in another way. 5 are connected as shown in FIG. 3.

De plat uitgevoerde hardmetaalstroken 7' worden daarbij op de platte vlakken van. het Tijf. gesoldeerd, waarbij. men een soldeermethode moet toepassen die de soldeerverbinding tegen hoge temperaturen bestand doet : zijn.The flat carbide strips 7 'are formed on the flat surfaces of the. the Tijf. soldered, where. one must use a soldering method which makes the solder joint resistant to high temperatures.

15 ; In fig. 4 is nog een andere wijze van. verbinding tussen de hard- metaalstroken 7‘ en het werkzame Tijfgedeelte 5l weergegeven. De zij-: randen van het werkzame gedeelte 5.' zijn voorzien van gaffelvormige ; randen,. waarin de stroken 7r zijn vastgezet-15; In Fig. 4, yet another manner of. connection between the hard metal strips 7 en and the active Tif portion 5l is shown. The side edges of the active part 5. " are provided with fork-shaped; edges ,. in which strips 7r are fixed-

De hierboven weergegeven vloeiboren zijn aTTe geschikt voor het 20 aanbrengen van gaten tot ongeveer 15 mm.(bijvoorbeeld .treksterkte boven.The flow drills shown above are also suitable for making holes up to approximately 15 mm (for example, tensile strength above.

2 120-ikg/mm. 1 Bijigrotere diameters c.q. zeer hard materiaal is een grotere stijfheid van het vToeiboorgereedschap vereist. Deze grotere stijfheid kan worden verkregen door half T-vormige lijfdelen 10, ('zie fig. 5) langs een zijrand met elkaar te verbinden zodat een stervormig 25 doornlijf ontstaat, op de zijranden waarvan weer op de bovenweergegeven wijze hardmetaalstroken kunnen worden aangebracht.2 120 µg / mm. 1 Larger diameters or very hard material require greater rigidity of the Power Drilling Tool. This greater stiffness can be obtained by joining semi-T-shaped body parts 10 (see Fig. 5) together along a side edge, so that a star-shaped mandrel is formed, on the side edges of which carbide strips can again be applied in the manner shown above.

Tenslotte wordt er nog op gewezen dat de hardmetalen strook, aangebracht aan.de onderrand van de kraag 4 op zodanige wijze kan zijn uitgevoerd dat de om het boorgat te vormen kraag is voorzien van een 30 uitsparing, een en ander op de wijze zoals beschreven in het Duitse octrooi 28.02229.Finally, it is pointed out that the carbide strip, arranged on the bottom edge of the collar 4, can be designed in such a way that the collar to be formed in the borehole is provided with a recess, all this in the manner as described in German patent 28.02229.

In plaats van voorgefabriceerde hardmetalen stroken 7, 8, die op een doornlijf van een ander materiaal worden aangebracht, zoals weergegeven in de fig. 1-4, kan men onder toepassing van het C.V.D.Instead of prefabricated carbide strips 7, 8, which are applied to a mandrel of another material, as shown in Figs. 1-4, using C.V.D.

35 proces (chemical vapor deposition) dampvormige carbiden doen neerslaan op een drager 5" (zie fig. 5). De drager 5" wordt over het gehele 8104774 ; - . '* -5- oppervlafc faedekt met een laag carbiden 11 waarvan slechts de werkzarne zijranden behoeven te worden geslepen om de vloeiboor de juiste vonn te geven.'Chemical vapor deposition process depositing vaporous carbides on a support 5 "(see FIG. 5). The support 5" is spread over the entire 8104774; -. "* -5- surface coated with a layer of carbides 11 of which only the working side edges need to be ground to give the flow drill the correct shape."

Vloeiboren met een kraag worden toegepast om het bovenvlak van 5 de om het te boren gat gevormde kraag te vlakken, zodat dit bovenvlak als afdichtvlak kan dienen. In een tweede bewerking wordt schroefdraad in het geboorde. gat getapt of gerold. Platte vloeiboren lenen zich uitstekend voor het in §en bewerking maken van het gat en het daarin r '! aanbrengen van schroefdraad. De kraag op de vloeiboor moet dan achterwege 10 blijven omdat het vlakken van het bovenvlak van de om de het gat gevormde kraag; niet tegelijk met het tappen van draad kan plaatsvinden.Flow drills with a collar are used to flatten the top surface of the collar formed around the hole to be drilled, so that this top surface can serve as a sealing surface. In a second operation, screw threads are drilled. hole tapped or rolled. Flat flow drills are ideal for making the hole in and machining it. threading. The collar on the flow drill must then be omitted because the planar surface of the collar formed around the hole; cannot take place simultaneously with tapping thread.

Γη fig. 8 is een- vloeiboor van dit type weergegeven. Aan een asstomp 2 is een plat lijf 3 aangebracht, dat aan de onderzijde taps toeloopt. Op dit lijf zijn hardmetalen stroken 7 bevestigd op een 15 wijze als weergegeven in een der fig. 1?4. Uiteraard kan ook de in fig.Fig. 8 shows a flow drill of this type. A flat body 3 is arranged on an axle stub 2, which tapers at the bottom. Tungsten carbide strips 7 are mounted on this body in a manner as shown in one of the figures 1 - 4. Of course, the method shown in fig.

5 weergegeven uitvoeringsvorm worden toegepast.- Door slijpen worden de hardmetaalstroken 7 aan de bovenzijde voorzien van draadgangen 13 voor het inrollen van schroefdraad. Het op de draadgangen 13 aansluitende deel 12 is in benedenwaartse richting enigermate taps uitgevoerd, bij 20 voorkeur ongeveer 3°. Dit vergemakkelijkt het inrollen van schroefdraad na het vormen van het boorgat. Ook wanneer de vloeiboor niet van draadgangen 13 is voorzien wordt het werkzarne doorngedeelte 3° taps toelopend uitgevoerd om het terugtrekken van de doom uit het boorgat te vergemakkelijken.The embodiment shown in Fig. 5 is used. By grinding, the carbide strips 7 are provided at the top with thread paths 13 for rolling up screw threads. The part 12 connecting to the thread runs 13 is slightly tapered downwards, preferably about 3 °. This facilitates thread rolling in after borehole formation. Even if the flow drill is not provided with threads 13, the working mandrel portion is tapered 3 ° to facilitate withdrawal of the doom from the borehole.

UYOU

\ 8104774\ 8104774

Claims

Tool according to claims 1-2, characterized in that the doom consists of a T-shaped body (5 "), which is covered over its entire surface with a layer of carbides (11).

7. Tool according to claim 3, characterized in that the collar (4) and the active mandrel portion (5) consist of three interconnected star-shaped body parts (10) each of which has the shape of a | divided T-shaped mandrel (3) along the center line, while on the side resp edges resp. the lower edge thereof hard sintered metal strips (7,8) are attached. 8104774 r '. . ** * "·. · ..» r;: · ·· "-" -r- "" Tool according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the collar (4) is replaced by one of threads (13) provided with a doom section the width of the working section of the mandrel section which is suitable for this purpose, such that the drilling of a hole and the insertion of screw thread therein can take place in one and the same operation. * t. '> βΚ * 8104774