WO2010051938A1 - Verfahren zur durchführung von tiefbohrungen und spandetektor dafür - Google Patents

Verfahren zur durchführung von tiefbohrungen und spandetektor dafür Download PDF

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WO2010051938A1
WO2010051938A1 PCT/EP2009/007745 EP2009007745W WO2010051938A1 WO 2010051938 A1 WO2010051938 A1 WO 2010051938A1 EP 2009007745 W EP2009007745 W EP 2009007745W WO 2010051938 A1 WO2010051938 A1 WO 2010051938A1
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WO
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chips
borne sound
cooling lubricant
baffle element
signal
Prior art date
Application number
PCT/EP2009/007745
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English (en)
French (fr)
Inventor
Fritz Klocke
Guido Wirtz
Sascha Kamps
Original Assignee
Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B41/00—Boring or drilling machines or devices specially adapted for particular work; Accessories specially adapted therefor
    • B23B41/02—Boring or drilling machines or devices specially adapted for particular work; Accessories specially adapted therefor for boring deep holes; Trepanning, e.g. of gun or rifle barrels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B49/00—Measuring or gauging equipment on boring machines for positioning or guiding the drill; Devices for indicating failure of drills during boring; Centering devices for holes to be bored
    • B23B49/001—Devices for detecting or indicating failure of drills
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B2260/00—Details of constructional elements
    • B23B2260/128—Sensors

Definitions

  • the invention relates to a method for performing deep drilling, in particular with a single-lip drill, in which cooling lubricant, in particular through the interior of a drill, for example a Einlippenbohrers, is supplied to the drill head and the cooling lubricant as a liquid jet along with chips that are removed from the bottom of the hole, emerges from the borehole.
  • the invention further relates to a spand detector of a drilling device, in particular a single-lip drilling device.
  • a deep bore essentially means such a bore whose bore depth exceeds the diameter of the bore by at least three times, as can be seen from VDI Guidelines 3208 to 3210.
  • the object of the invention is therefore to provide a method and a spand detector with which very sensitive and, above all, a swarf accumulation can be detected in deep wells in order to then be able to take timely action to avoid a drill breakage.
  • this is achieved in a generic, initially mentioned method in that the liquid jet impinges with the chips on a baffle element and in this baffle element by the impinging liquid and the chips structure-borne sound waves are generated, which propagate in the baffle element and secured by at least one of the baffle element Structure-borne sound sensor detected and converted into an electrical signal, in particular wherein a drilling device for driving the drill, in particular Einlippenbohrers, controlled and / or regulated in response to this signal.
  • This method can be performed, for example, by a spandetector, a drilling, in particular a Einlippenbohrvorraum comprising a baffle element with a recess through which a drill, in particular Einlippenbohrer, can be passed, with an impact area for drilling chips mitracedes cooling lubricant around the recess is arranged, wherein at the baffle element at a distance from the recess, a structure-borne sound sensor is mounted, with the structure-borne sound waves detectable and in a electrical signal can be converted, which can be generated by the impacting chips and the cooling lubricant in the baffle element.
  • the invention makes use of the fact that in deep drilling on the one hand due to the depth of the hole and the low discharge soff voltage between the drill and the bore wall, a highly directed jet of cooling lubricant is formed, which is strongly directed from the borehole or the remaining cross section between the drill and borehole wall emerges and entrains the boring chips removed from the bottom of the hole.
  • the coolant lubricant jet together with the entrained boring chips essentially describes a circular path on the impact element, since the rotation of the drill rotates the effective outlet cross section about the axis of rotation of the drill. It is therefore particularly advantageous to provide the baffle element with a bore through which the used drill, in particular single-lip drill, is passed during drilling, so that the area around this recess can form an impact area for the cooling lubricant jet and continuously during the drilling process, the cooling lubricant jet together with the chips can hit the baffle plate.
  • the cooling lubricant jet only with its liquid portions and on the other hand, the entrained, relatively harder chips when hitting the surface of the impact element in this generate by the impulse transmission structure-borne sound waves in the baffle plate in Propagate essentially in all directions and in particular as transversal structure-borne sound waves. Accordingly, it is provided according to the invention to provide a structure-borne sound sensor at a distance from the impact area, by means of which the structure-borne sound waves generated by the liquid portions as well as by the chips to absorb and convert into an electrical signal, in particular for what commercially available structure-borne noise sensors, such as available from the company Kistler.
  • the momentum of the liquid components is transferred to the impact element over a comparatively long time interval, whereas the momentum of the chips due to the Strength in a very short time interval, whereby the structure-borne noise, which is generated by chips on the one hand a broader frequency spectrum and higher overall frequencies than the structure-borne sound, which is generated by the liquid.
  • a structure-borne sound sensor having a high sensitivity in the structure-borne sound frequency range up to 500 kilohertz and form the method and apparatus such that the impacting chips in the baffle, in particular transverse structure-borne sound waves with a frequency at least predominantly in one area from 200 kilohertz to 500 kilohertz and / or produced by the impacting cooling lubricant in the impact element, in particular transversal structure-borne sound waves in a frequency range less than or equal to 150 kilohertz.
  • this can be achieved if a plate made of ceramic or glass is particularly preferably used as the impact element.
  • the above-mentioned plate materials frequency ranges of each body acoustic waves generated by the chips and the lubricant can be achieved, which are sufficiently far apart to make a sufficient discrimination in the electrical signal.
  • the materials of the baffle element and to select the structure-borne sound sensor to be selected such that by the impact of the chips, in particular with a relatively high probability a structure-borne sound signal component in a first frequency range and by the cooling fluid structure-borne sound waves in a second frequency range , Especially in the range of smaller frequencies, is achieved to make in the course of signal processing of the signals provided by the structure-borne sound sensor, a filtering of frequency components to be able to filter out the frequency components of the first frequency range, which is due to the chips, from the total signal and in this case preferably frequency components which are arranged in the second region and are due to the cooling lubricant, can be suppressed.
  • this can be achieved by bandpass filtering, which sufficiently discriminates the two frequency ranges and allows those frequencies of the first range to pass.
  • bandpass filtering which sufficiently discriminates the two frequency ranges and allows those frequencies of the first range to pass.
  • it can therefore be provided to filter frequency components of less than 200 kilohertz and preferably also greater than 500 kilohertz from the electrical signal of the structure-borne sound sensor and to suppress or discard it, in other words in the intermediate frequency range of 200 to 500 kilohertz the signal the following signal processing available to provide.
  • a sampling rate for example with a sampling rate of several 10 kilohertz, more preferably of 60 kilohertz.
  • the chip repetition frequency information can be obtained on whether a continuous and sufficient chip removal is achieved from the bore. Decreases the chip repetition frequency, this may be due, for example, that announces a chip accumulation, so that depending on this information, a device for driving the drill, in particular the Einlippenbohrers, can be controlled or regulated accordingly, can be stopped if necessary.
  • it can generally be provided, depending on the electrical signal which the structure-borne noise sensor makes available and / or information determined therefrom, to control or regulate a drilling device and, in particular, to stop the drilling device or the latter when the stored limit values are exceeded or undershot Reduce speed.
  • a frequency distribution can be created with regard to the span mass and / or amplitude of the recorded signal and / or the chip frequency or chip-to-chip time, for example from this statistical information, resulting for example from a test well, limit values to provide for the comparison of the recorded signals or information derived therefrom in future drilling and to control or stop a drilling device from these then stored values resulting from this statistical information.
  • the determination of the span mass of each individual chip, which impinges on a baffle element, can take place, for example, from the height of the signal peaks, since chips with a higher mass generate a higher electrical signal, ie essentially a structure-borne noise with a higher amplitude than chips with a smaller one Dimensions.
  • An actual assignment of the real mass to the height of the signal is concretely possible by a comparative measurement or calibration measurement.
  • the speed of the cooling lubricant or the chips on the baffle element is determined from the known flow of the cooling lubricant, which is given by the drilling device and the known outlet cross section, the cooling lubricant together with the chips between the Drill, in particular single-lip drill and the bore wall is available.
  • the structure-borne sound sensor is mounted on the surface of the baffle element, in particular at a sufficient distance from the impact surface of the chips to a direct Avoiding impact of chips on the structure-borne noise sensor, wherein it may also be provided to shield the structure-borne sound sensor by a protective element, which protects the structure-borne sound sensor both against directly incident chips and from impinging cooling lubricant.
  • a spand detector according to the invention which essentially comprises the baffle element, in particular a baffle plate and the structure-borne sound sensor arranged thereon, to be arranged in the chip space between the workpiece and clamping sleeve, in particular between a drill bushing and clamping sleeve.
  • the baffle element in particular a baffle plate and the structure-borne sound sensor arranged thereon
  • it may in principle also be provided in one embodiment, not to form a baffle element by a separate element to be inserted, but by a wall of the chip space, which is already present in a drilling device.
  • An electronics for performing, for example, the above-mentioned filtering, possibly also reinforcements, the sampling as well as storage and possibly also the statistical evaluation, may be arranged downstream of the structure-borne sound sensor of the spand detector and be realized for example in a data processing system. It is possible here to detect and process the input signal of the structure-borne sound sensor, for example in time slots, with this electronic system, and to directly provide this signal or information obtained therefrom for controlling or regulating a drilling device and in particular a single-lip drilling device. so as to be able to perform a control or regulation as a function of these signals or information.
  • FIG. 2 shows an exemplary signal representation of the electrical signals which are obtained in carrying out the method.
  • FIG. 3 shows a statistical distribution of the chip-to-chip time or of the
  • Span advertisefrequenz Figure 4 shows a statistical distribution of the signal amplitudes and thus the
  • FIG. 1 shows an overview of a device comprising a spandex detector according to the invention, wherein it can be seen that a single-lip drill 2 is clamped in a clamping sleeve 1 of a drilling device otherwise not shown, in which direction deep drilling oil 3 or generally cooling lubricant passes through the Clamping sleeve and is supplied through the interior of the single-lip drill 2 to the drill head 4.
  • the cooling lubricant can emerge at the outlet opening in the drill head and thus contribute to adequate lubrication and cooling of the drilling base and the single-lip drill 2.
  • the cooling lubricant 3 Guided by the bead-shaped depression 5 shown on the surface of the single-lip drill 2, the cooling lubricant 3 can emerge together with chips 6 and leave the bore in the workpiece 7.
  • the single-lip drill 2 is attached by a tapping bushing 8 to the workpiece 7 to guide the drill 2 at the first tapping.
  • a tapping bushing 8 it is also possible here to first set a pilot hole and then only the drilling process with a single-lip drill continue.
  • the tapping bush 8 shown here can also be omitted.
  • an impact element 9 is arranged around the single-lip drill 2 in the chip box 14 shown here, which has a bore 10 through which the single-lip drill 2 passes.
  • the sectional view of FIG. 1a schematically shows the impact of chips and cooling lubricant in a substantially circular area 9a of the impact element 9, which is arranged around the single-lip drill 2.
  • a respective pulse is transmitted to the baffle element 9, which may be formed, for example ceramic or glass, so that in the baffle structure-borne sound waves arise, which spread out by the arrows in Figure 1a.
  • the structure-borne noise thereupon reaches a structure-born sound sensor 11, which is fastened to the impact element, in particular on its surface, at a distance from the impact region 9a and converts the received structure-borne noise into an electrical signal.
  • a structure-born sound sensor 11 which is fastened to the impact element, in particular on its surface, at a distance from the impact region 9a and converts the received structure-borne noise into an electrical signal.
  • the electrical signal from the structure-borne noise sensor 11 can be removed and, for. be supplied with a data processing system to a further processing / evaluation, such as the filtering described in the general part of the description, optionally amplification of statistical evaluations and control or regulation of the drilling device.
  • a splash guard 12 is provided, which prevents both cooling lubricant and shavings 6 from striking the structure-borne sound sensor 11 directly, thereby possibly distorting the measurement result.
  • the spand detector which is formed here essentially by the flat impact element 9 (baffle plate) and the structure-borne noise sensor 11 arranged thereon, can be here, for example, by means of a Fastening plates 13 may be arranged in the so-called chip box 14 of a deep drilling device.
  • the inventive method and the apparatus shown here for carrying out this method has the particular advantage that due to the impulse transmission, which is the basis of the method and the concomitant structure-borne sound generation, a highly sensitive method is provided with the chips of very small masses can be detected and Thus, especially small holes of diameters smaller than 4mm can be continuously monitored.
  • the method also has the advantage, using the device shown here, that not only the chip-to-chip times can be monitored, but also, in particular, the chip masses themselves by a prior calibration, as described in the general part to unfavorable To be able to recognize chip forms / chip masses during the drilling process and thus to avoid an impending swarf accumulation.
  • the method thus contributes in conjunction with the device to perform safe deep drilling and thus to achieve a high surface quality of the Bohrwandungen, as announcing Schenk jams can be reliably detected and avoided.
  • the signal level is monitored as a measure of the Spanmasse and when exceeding and / or falling below a stored limit, the device in response to be controlled / regulated.
  • FIG. 2 shows an overview of the electrical signal which is provided by the structure-borne sound sensor and which corresponds to the respective structure-borne sound waves generated by the chips or the cooling lubricant. It can be seen here that on a background noise, which is given essentially by the lubricant liquid, significant signal peaks are apparent from different heights, these signal peaks representing respective incident chips and the consequent structure-borne sound signals. The different heights match different strong amplitudes of structure-borne noise and thus different transmitted pulses, so far as it is immediate, since the speed of the chips in the cooling lubricant is constant, the mass of the chips.
  • the spacing of the chips here represents the span-to-span time or the chip frequency and, moreover, can also provide information about imminent chip jams.
  • FIG. 3 shows, by way of example, an evaluation of the span-to-span time and its time distribution in a histogram. Also from such a histogram information about the Bohrgüte can be obtained, or also comparative values can be determined and stored, which are based on a later drilling process for the purpose of control / regulation, for example by determining maximum and / or Minumun and / or Average.
  • FIG. 4 also shows a statistical distribution and thus a histogram of the resulting amplitudes in the structure-borne sound signals. This histogram thus represents, as it were, the distribution of chips produced during the drilling process. Also from this comparison values can be determined and stored, which are used as a basis for a later drilling process for the purpose of control / regulation, for example by determining the maximum and / or minimum and / or mean value.
  • the histograms can provide the basis for threshold values which can be used as the basis for controlling or regulating a drilling device. For example, from the signal peak or generally from the distribution of the chip-to-chip time, as can be seen in Figure 3, a mean desired chip separation time are derived in order then to be able to infer a chip accumulation when exceeding a so-defined chip following time ,

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchführung von Tiefbohrungen mit einem Einlippenbohrer (2), bei welchem Kühlschmierstoff (3) durch das Innere eines Einlippenbohrers (2) zu dessen Bohrkopf (4) zugeführt wird und der Kühlschmierstoff (3) als Flüssigkeitsstrahl zusammen mit Spänen (6), die vom Bohrlochgrund abgetragen werden, aus dem Bohrloch austritt, bei dem der Flüssigkeitsstrahl mit den Spänen (6) auf ein Prallelement (9) auftrifft und in diesem Prallelement (9) durch die auftreffende Flüssigkeit und die Späne (6) Körperschallwellen erzeugt werden, die sich im Prallelement (9) ausbreiten und mittels wenigstens eines am Prallelement (9) befestigten Körperschallsensors (11) erfasst und in ein elektrisches Signal gewandelt werden, insbesondere wobei in Abhängigkeit dieses Signals eine Bohrvorrichtung zum Antrieb des Einlippenbohrers (2) gesteuert und/oder geregelt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Spandetektor einer Einlippenbohrvorrichtung, der ein Prallelement (9) mit einer Ausnehmung (10) umfasst, durch welche ein Einlippenbohrer (2) hindurchführbar ist, mit einem Auftreffbereich (9a) für Bohrspäne (6) mitführendes Kühlschmiermittel (3), der um die Ausnehmung (10) angeordnet ist, wobei an dem Prallelement (9) beabstandet zur Ausnehmung (10) ein Körperschallsensor (11) befestigt ist, mit dem Körperschallwellen erfassbar und in ein elektrisches Signal wandelbar sind, die durch auftreffende Späne (6) und Kühlschmiermittel (3) im Prallelement (9) erzeugbar sind.

Description

Verfahren zur Durchführung von Tiefbohrungen und Spandetektor dafür
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchführung von Tiefbohrungen, insbesondere mit einem Einlippenbohrer, bei welchem Kühlschmierstoff, insbesondere durch das Innere eines Bohrers, beispielsweise eines Einlippenbohrers, zu dessen Bohrkopf zugeführt wird und der Kühlschmierstoff als Flüssigkeitsstrahl zusammen mit Spänen, die vom Bohrlochgrund abgetragen werden, aus dem Bohrloch austritt. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Spandetektor einer Bohrvorrichtung, insbesondere einer Einlippenbohrvorrichtung.
Im Stand der Technik ist es bekannt, Bohrungen und hier insbesondere auch Tiefbohrungen mit dafür vorgesehenen Bohrern, wie beispielsweise Einlippenbohrern, zu erzeugen. Dabei wird unter einer Tiefbohrung im Wesentlichen eine solche Bohrung verstanden, deren Bohrungstiefe den Durchmesser der Bohrung um wenigstens das Dreifache übertrifft, wie es den VDI-Richtlinien 3208 bis 3210 zu entnehmen ist.
Es ist bei der Durchführung von Bohrungen grundsätzliches Ziel, die Zerspanungsleistung von Werkzeugen zu erhöhen. Beispielsweise kann dies geschehen durch die Steigerung des Zeitspanvolumens, somit also des zerspanten Materialvolumens pro Zeiteinheit. Hierdurch ergibt sich gleichsam die Notwendigkeit, für die Erhöhung der Zerspanungsleistung immer mehr zerspantes Material pro Zeiteinheit aus einer Bohrung herauszufordern und gegebenenfalls abzutransportieren.
Gerade in der eingangs genannten Tiefbohrtechnik stellt dies eine besondere Herausforderung dar, da die eingesetzten Tieflochbohrer, wie beispielsweise Einlippenbohrer, lediglich einen begrenzten Spanraum aufweisen. Hierbei ist weiterhin zu berücksichtigen, dass Tiefbohrungen, wie eingangs genannt, ein sehr großes Längen zu Durchmesser-Verhältnis aufweisen, so dass Späne, ausgehend von einem sehr tiefliegenden Bohrungsgrund, über die gesamte Länge der Bohrung aus einem Werkstück sicher herausgefördert werden müssen.
Sofern dies nicht gewährleistet werden kann, besteht die Gefahr eines Spänestaus innerhalb der Tieflochbohrung durch ein Verklemmen der durch den Bohrprozess fortwährend erzeugten Späne zwischen Bohrer und Bohrungswand. Hierdurch kann der Bohrer, insbesondere ein Einlippenbohrer, überlastet werden und brechen. Dies wird als besonders nachteilig empfunden, da neben den hohen Werkzeugkosten für den Ersatz eines Bohrers auch ein hoher Aufwand erfolgen muss, um den abgebrochenen Bohrer aus einer Bohrung zu entfernen.
Darüber hinaus entstehen durch das Verklemmen und der damit einhergehenden Quetschvorgänge Rauhheitsspitzen an der Bohrungswand, die gerade bei sicherheitskritischen Bauteilen, z.B. Turbinenelementen, einen Ausgangspunkt für Risse bilden können und somit hinsichtlich der Sicherheit eines herzustellenden Elementes als maßgeblich anzusehen sind.
Im Stand der Technik ist es bekannt, zum Schutz vor Spänestaus an Tiefbohrmaschinen einen Drucksensor in der Kühlschmiermittelzufuhr vorzusehen. Mittels eines solchen Drucksensors kann der Druck im Kühlschmiermittel überwacht werden, so dass die Möglichkeit besteht, bei einem Überschreiten eines zulässigen Höchstdrucks durch eine Verstopfung des Spanraums innerhalb eines definierten Zeitintervalls die Bearbeitung des Werkstücks durch die Maschine zu unterbrechen und beispielsweise eine Fehlermeldung auszugeben.
Derartige Maßnahmen haben sich jedoch als wenig sensitiv und insbesondere nicht als vorausschauend genug erwiesen, um erfolgreich eingesetzt werden zu können. Darüber hinaus ist eine derartige Messung des Drucks im Kühlschmierstoff zur Indikation eines Spänestaus auch schon aufgrund der räumlichen Distanz zwischen der Störstelle und der Sensorstelle sehr träge. Insbesondere bei kleinsten Bohrdurchmessern, beispielsweise unterhalb von 4 mm, reicht die Dynamik eines solchen Messsystems nicht aus, um noch eine wirksame Reaktion auf einen drohenden Bohrerbruch einleiten zu können.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren und auch einen Spandetektor bereitzustellen, mit welchem sehr sensitiv und vor allem auch frühzeitig ein Spänestau bei Tiefbohrungen erkannt werden kann, um sodann rechtzeitig Maßnahmen zur Vermeidung eines Bohrerbruchs einleiten zu können. Dabei ist es insbesondere auch Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und einen Spandetektor bereitzustellen, welche bei besonders kleinen Bohrungsdurchmessern von beispielsweise kleiner 4 mm eingesetzt werden können, welche also auch genügend sensitiv auf derart geringe Spanmassen reagieren, die bei diesen geringen Bohrungsdurchmessern entstehen.
Erfindungsgemäß wird dies bei einem gattungsgemäßen, eingangs genannten Verfahren dadurch erreicht, dass der Flüssigkeitsstrahl mit den Spänen auf ein Prallelement auftrifft und in diesem Prallelement durch die auftreffende Flüssigkeit und die Späne Körperschallwellen erzeugt werden, die sich im Prallelement ausbreiten und mittels wenigstens eines am Prallelement befestigten Körperschallsensors erfasst und in ein elektrisches Signal gewandelt werden, insbesondere wobei in Abhängigkeit dieses Signals eine Bohrvorrichtung zum Antrieb des Bohrers, insbesondere Einlippenbohrers, gesteuert und/oder geregelt wird.
Durchgeführt werden kann dieses Verfahren beispielsweise durch einen Spandetektor, einer Bohr-, insbesondere einer Einlippenbohrvorrichtung, der ein Prallelement mit einer Ausnehmung umfasst, durch welche ein Bohrer, insbesondere Einlippenbohrer, hindurchführbar ist, mit einem Auftreffbereich für Bohrspäne mitführendes Kühlschmiermittel, der um die Ausnehmung herum angeordnet ist, wobei an dem Prallelement beabstandet zur Ausnehmung ein Körperschallsensor befestigt ist, mit dem Körperschallwellen erfassbar und in ein elektrisches Signal wandelbar sind, die durch die auftreffenden Späne und das Kühlschmiermittel im Prallelement erzeugbar sind.
Die Erfindung macht sich hier zunutze, dass bei Tiefbohrverfahren zum einen aufgrund der Tiefe der Bohrung und der geringen Austrag soff nung zwischen Bohrer und Bohrungswandung ein stark gerichteter Strahl von Kühlschmiermittel entsteht, der aus dem Bohrloch bzw. dem verbleibenden Querschnitt zwischen Bohrer und Bohrlochwand stark gerichtet austritt und die vom Bohrungsgrund abgetragenen Bohrspäne mitführt.
In Ausbreitungsrichtung dieses Strahls ist es demnach erfindungsgemäß vorgesehen, eine Prallplatte anzuordnen, auf weiche dieser Kühlschmiermittelstrahl mit den mitgeführten Bohrspänen auftrifft. Dabei beschreibt der Kühlschmiermittelstrahl zusammen mit den mitgeführten Bohrspänen im Wesentlichen eine Kreisbahn auf dem Prallelement, da durch die Rotation des Bohrers der effektive Austrittsquerschnitt um die Rotationsachse des Bohrers mitrotiert wird. Es ist daher besonders vorteilhaft, das Prallelement mit einer Bohrung zu versehen, durch welche der benutzte Bohrer, insbesondere Einlippenbohrer, während des Bohrens hindurchgeführt wird, so dass der Bereich um diese Ausnehmung einen Auftreffbereich für den Kühlschmiermittelstrahl ausbilden kann und kontinuierlich während des Bohrprozesses der Kühlschmiermittelstrahl zusammen mit den Spänen auf die Prallplatte auftreffen kann.
Erfindungsgemäß ist es hier vorgesehen, den Effekt auszunutzen, dass zum einen der Kühlschmiermittelstrahl lediglich mit seinen Flüssigkeitsanteilen und zum anderen auch die mitgeführten, vergleichsweise härteren Späne beim Auftreffen auf die Oberfläche des Prallelements in diesem durch die Impulsübertragung Körperschallwellen erzeugen, die sich in der Prallplatte im Wesentlichen in alle Richtungen und insbesondere als transversale Körperschallwellen ausbreiten. Demnach ist es erfindungsgemäß vorgesehen, in einem Abstand von dem Auftreffbereich einen Körperschallsensor vorzusehen, mittels welchem die Körperschallwellen, die von den Flüssigkeitsanteilen sowie auch von den Spänen erzeugt werden, aufzunehmen und in ein elektrisches Signal zu wandeln, insbesondere wofür kommerziell erhältliche Körperschallsensoren, wie beispielsweise von der Firma Kistler zur Verfügung stehen.
Grundsätzlich wäre es ebenso denkbar, mittels eines Prallelements, auf weiche die Flüssigkeit des Schmiermittels sowie auch die Späne auftreffen, andersartige Signale elektrischer Art zu erzeugen, wie beispielsweise durch Beschleunigungs-, Weg- oder Lagesensoren, die an einem solchen Prallelement angeordnet sein können. Hier hat es sich jedoch gezeigt, dass die Sensitivität, insbesondere das Signal-Rausch-Verhältnis des Nutzsignals, welches durch die Späne erzeugt wird, bezüglich des Untergrundsignals, welches durch den Kühlschmiermittelstoff erzeugt wird, nicht ausreichend hoch ist, was im Wesentlichen damit begründet werden kann, dass die Masse der Späne im Vergleich zur Masse des Kühlschmierstoffstrahls nicht ausreichend ist, urn eine genügend große Auslenkung, Beschleunigung oder Lageänderung einer Prallplatte hervorzurufen, um diese Änderung signifikant mit einem entsprechend dafür vorgesehenen Sensor erfassen zu können.
Es zeigt sich jedoch demgegenüber bei der Zugrundelegung einer Körperschallerfassung der besondere Vorteil, dass sich die mitgetragenen Späne von der Kühlflüssigkeit durch ihre Materialeigenschaften, nämlich ihre besondere Festigkeit /Härte im Vergleich zur Flüssigkeit unterscheiden und hierdurch signifikante Unterschiede bei der Erzeugung von Körperschall, einerseits durch die Späne und andererseits durch die Kühlschmiermittelflüssigkeit, entstehen, die zu einem genügend hohen Signalrauschverhältnis zwischen dem Körperschall beitragen, der durch die Späne einerseits und andererseits durch das Kühlschmiermittel erzeugt wird. So wird nämlich der Impuls der Flüssigkeitsanteile aufgrund der fluiden Eigenschaften über ein vergleichsweise langes Zeitintervall auf das Prallelement übertragen, hingegen der Impuls der Späne aufgrund der Festigkeit in einem sehr kurzen Zeitintervall, wodurch der Körperschall, der von Spänen erzeugt wird zum einen ein breiteres Frequenzspektrum und insgesamt höhere Frequenzen umfasst als der Körperschall, der von der Flüssigkeit erzeugt wird.
Es ist dabei erfindungsgemäß besonders bevorzugt vorgesehen, einen Körperschallsensor zu verwenden, der eine hohe Sensitivität im Körperschallfrequenzbereich bis zu 500 Kilohertz aufweist und das Verfahren und die Vorrichtung derart auszubilden, dass die auftreffenden Späne im Prallelement insbesondere transversale Körperschallwellen mit einer Frequenz zumindest überwiegend in einem Bereich von 200 Kilohertz bis 500 Kilohertz erzeugen und/oder durch den auftreffenden Kühlschmierstoff im Prallelement, insbesondere transversale Körperschallwellen in einem Frequenzbereich kleiner gleich 150 Kilohertz erzeugt werden.
Beispielsweise kann dies erzielt werden, wenn als Prallelement besonders bevorzugt eine Platte aus Keramik oder Glas eingesetzt wird. Bei dieser entsprechenden Kombination einerseits der metallischen Späne und des Kühlschmierstoffs sowie andererseits der eingangs genannten Plattenmaterialien können Frequenzbereiche der jeweils erzeugten Körperschallwellen durch die Späne und des Schmierstoffs erzielt werden, die genügend weit auseinanderliegen, um eine ausreichende Diskriminierung im elektrischen Signal vornehmen zu können.
So ist es allgemein gemäß der Erfindung bevorzugt vorgesehen, insbesondere die Materialien des Prallelementes sowie den auszuwählenden Körperschallsensor derart zu wählen, dass durch das Auftreffen der Späne insbesondere mit einer vergleichsweise hohen Wahrscheinlichkeit ein Körperschallwellensignalanteil in einem ersten Frequenzbereich und durch den Kühlschmierstoff Körperschallwellen in eine zweiten Frequenzbereich, insbesondere im Bereich kleinerer Frequenzen, erreicht wird, um im Zuge einer Signalverarbeitung der zur Verfügung gestellten Signale des Körperschallsensors eine Filterung von Frequenzanteilen vornehmen zu können, mit der die Frequenzanteile des ersten Frequenzbereichs, welcher auf die Späne zurückzuführen ist, ausgefiltert werden kann aus dem Gesamtsignal und hierbei bevorzugt Frequenzanteile, die in dem zweiten Bereich angeordnet sind und auf den Kühlschmierstoff zurückzuführen sind, unterdrückt werden können.
Beispielsweise kann dies durch eine Bandpassfilterung erzielt werden, welche die beiden Frequenzbereiche ausreichend diskriminiert und diejenigen Frequenzen des ersten Bereichs passieren lässt. Bei der hier beschriebenen bevorzugten Ausführung kann es demnach vorgesehen sein, aus dem elektrischen Signal des Körperschallsensors Frequenzanteile kleiner 200 Kilohertz und bevorzugt auch größer 500 Kilohertz auszufiltern und zu unterdrücken bzw. zu verwerfen, insoweit also in dem zwischenliegenden Frequenzbereich von 200 bis 500 Kilohertz das Signal der weiteren folgenden Signalverarbeitung zur Verfügung zu stellen.
Dabei kann es in der weiteren Verarbeitung vorgesehen sein, das elektrische Signal gleichzurichten, zu mittein und kontinuierlich mit einer Abtastrate zu erfassen, beispielsweise mit einer Abtastrate von mehreren 10 Kilohertz, besonders bevorzugt von 60 Kilohertz. Es besteht dabei erfindungsgemäß und vorteilhaft die Möglichkeit, aus der Höhe der Signalspitzen die Masse der auftreffenden Späne zu ermitteln und/oder aus dem zeitlichen Abstand der Signalspitzen die Spanfolgefrequenz bzw. Span-zu-Span-Zeit zu ermitteln.
So kann beispielsweise durch Beobachtung der Spanfolgefrequenz eine Information darüber gewonnen werden, ob ein kontinuierlicher und ausreichender Späneabtransport aus der Bohrung erzielt wird. Verringert sich die Spanfolgefrequenz, kann dies beispielsweise darauf zurückzuführen sein, dass sich ein Spänestau ankündigt, so dass in Abhängigkeit dieser Information eine Vorrichtung zum Antrieb des Bohrers, insbesondere des Einlippenbohrers, entsprechend gesteuert bzw. geregelt werden kann, gegebenenfalls gestoppt werden kann. Insbesondere kann es allgemein vorgesehen sein, in Abhängigkeit des elektrischen Signals, welches der Körperschallsensor zur Verfügung stellt und/oder daraus ermittelter Informationen, eine Bohrvorrichtung zu steuern oder zu regeln und insbesondere bei einem Über- oder Unterschreiten von gespeicherten Grenzwerten die Bohrvorrichtung zu stoppen oder deren Geschwindigkeit zu reduzieren. Es besteht so während des Bohrvorgangs die Möglichkeit, den Späneabtransport elektronisch zu überwachen und bei eventuellen, sich abzeichnenden Fehlern oder problematischen Situationen aktiven Eingriff zu nehmen und die Bohrvorrichtung derart zu regeln oder zu stoppen, dass eine Gefahrensituation, insbesondere ein Bohrerbruch, vermieden wird.
Es kann in einer Weiterbildung des Verfahrens auch vorgesehen sein, die von dem Körperschallsensor erfassten Signale oder auch daraus ermittelter Informationen zu speichern und/oder statistisch auszuwerten, wobei eine solche Auswertung sowohl bereits während als auch besonders bevorzugt im Anschluss an eine Bohrung durchgeführt werden kann. Beispielsweise kann in der statistischen Auswertung eine Häufigkeitsverteilung erstellt werden bezüglich der Spanmasse und/oder Amplitude des aufgenommenen Signals und/oder der Spanfrequenz bzw. Span-zu-Span-Zeit, um beispielsweise aus diesen statistischen Informationen, die beispielsweise aus einer Probebohrung resultieren, Grenzwerte für den Vergleich der aufgenommenen Signale oder daraus abgeleiteter Informationen bei zukünftigen Bohrungen bereitstellen zu können und anhand dieser sodann gespeicherten Werte, die aus diesen statistischen Informationen resultieren, eine Bohrvorrichtung zu steuern oder zu regeln bzw. zu stoppen.
Die Ermittlung der Spanmasse eines jeden einzelnen Spans, welcher auf ein Prallelement auftrifft, kann dabei beispielsweise aus der Höhe der Signalspitzen erfolgen, da Späne mit einer höheren Masse ein höheres elektrisches Signal, d.h. im Wesentlichen einen Körperschall mit höherer Amplitude erzeugen als Späne mit einer kleineren Masse. Eine tatsächliche Zuordnung der realen Masse zur Höhe des Signals ist dabei konkret durch eine Vergleichsmessung bzw. Eichmessung möglich.
Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Geschwindigkeit des Kühlschmiermittels bzw. auch der Späne auf dem Prallelement ermittelt wird aus dem an sich bekannten Durchfluss des Kühlschmiermittels, der durch die Bohrvorrichtung gegeben ist und dem bekannten Austrittsquerschnitt, der dem Kühlschmiermittel zusammen mit den Spänen zwischen dem Bohrer, insbesondere Einlippenbohrer und der Bohrungswandung zur Verfügung steht.
Bei einem Einlippenbohrer ergibt sich diese insbesondere aus dem Querschnitt der Sickenfläche, die sich über die gesamte Bohrlänge eines Einlippenbohrers auf dessen Oberfläche erstreckt. In Kenntnis der so berechneten Geschwindigkeit sowohl des Kühlschmiermittels als auch der damit mitgeführten Späne als auch einer Information über das gesamte, während einer Bohrung abgetragene Material, welches aus dem Bohrungsquerschnitt und der Bohrungstiefe anhand der Materialdichte ermittelt werden kann, besteht insoweit eine Eichungsmöglichkeit als dass während der gesamten Bohrzeit das elektrische Signal, welches auf die Späne zurückzuführen ist, aufintegriert wird und somit ein Signal für die während dieser Zeit übertragenen Impulse repräsentiert.
Da die Gesamtmasse und weiterhin aus der eingangs genannten ermittelten Information über die Geschwindigkeit die Höhe des Gesamtimpulses bekannt ist, der mit den Spänen übertragen wurde, kann somit aus dem Integral eines einzelnen Pulses und somit im Wesentlichen aus der Information seiner Höhe, da dessen Abfallzeit grundsätzlich bekannt ist, eine Information über den Impuls des jeweiligen auftreffenden Spans erhalten werden und damit aufgrund der bekannten Geschwindigkeit auch seiner Masse. Es besteht somit während des Bohrverfahrens die Möglichkeit, die Massen der einzelnen Späne zu registrieren und der eingangs genannten statistischen Auswertung zu unterziehen.
Um weiterhin zu erzielen, dass ein sauberes Signal am Körperschallsensor abgegriffen werden kann, kann es in einer bevorzugten Weiterbildung eines Spandetektors vorgesehen sein, dass der Körperschallsensor auf der Oberfläche des Prallelementes montiert ist, insbesondere in einem genügenden Abstand zur Auftrefffläche der Späne, um ein direktes Auftreffen von Spänen auf den Körperschallsensor zu vermeiden, wobei es weiterhin auch vorgesehen sein kann, den Körperschallsensor durch ein Schutzelement abzuschirmen, welches den Körperschallsensor sowohl vor direkt auftreffenden Spänen als auch vor auftreffenden Kühlschmiermittel schützt.
Bevorzugt ist es weiterhin vorgesehen, einen erfindungsgemäßen Spandetektor, der im Wesentlichen das Prallelement, insbesondere eine Prallplatte und den daran angeordneten Körperschallsensor umfasst, im Spanraum zwischen Werkstück und Spannhülse, insbesondere zwischen einer Bohrbuchse und Spannhülse, anzuordnen. Hierbei kann es grundsätzlich in einer Ausführungsform auch vorgesehen sein, ein Prallelement nicht durch ein separates einzusetzendes Element auszubilden, sondern durch eine Wandung des Spanraums, die ohnehin in einer Bohrvorrichtung vorhanden ist.
Eine Elektronik zur Durchführung beispielsweise der eingangs genannten Filterungen, gegebenenfalls auch Verstärkungen, der Abtastung sowie auch Speicherung und gegebenenfalls auch der statistischen Auswertung, kann dem Körperschallsensor des Spandetektors nachgeordnet sein und beispielsweise in einer Datenverarbeitungsanlage realisiert sein. Es besteht hier die Möglichkeit, mit dieser Elektronik das Eingangssignal des Körperschallsensors, z.B. in Zeitschlitzen zu erfassen und aufzubereiten und hierbei unmittelbar dieses Signal oder daraus gewonnene Informationen bereitzustellen für eine Steuerung oder Regelung einer Bohrvorrichtung und insbesondere einer Einlippenbohrvorrichtung, um somit eine Steuerung oder Regelung in Abhängigkeit dieser Signale oder Informationen durchführen zu können.
Bevorzugte Ausführungen der Erfindung sind in den Figuren dargestellt. Es zeigen:
Figur 1 eine Bohrvorrichtung mit einem Spandetektor der erfindungsgemäßen Art zur Durchführung des Verfahrens Figur 2 eine beispielhafte Signaldarstellung der elektrischen Signale, die bei der Durchführung des Verfahrens gewonnen werden Figur 3 eine statistische Verteilung der Span-zu-Span-Zeit bzw. der
Spanfolgefrequenz Figur 4 eine statistische Verteilung der Signalamplituden und damit der
Impulse bzw. Massen der erfassten Späne
Die Figur 1 zeigt in der Übersicht eine Vorrichtung, umfassend einen erfindungsgemäßen Spandetektor, wobei hier zu erkennen ist, dass in einer Spannhülse 1 einer ansonsten nicht weiter gezeigten Bohrvorrichtung, ein Einlippenbohrer 2 eingespannt ist, wobei in Pfeilrichtung Tiefbohröl 3 bzw. allgemein Kühlschmiermittel durch die Spannhülse und durch das Innere des Einlippenbohrers 2 zu dessen Bohrkopf 4 zugeführt wird. Das Kühlschmiermittel kann an der Austrittsöffnung im Bohrkopf austreten und somit für eine ausreichende Schmierung und Kühlung des Bohrgrundes und des Einlippenbohrers 2 beitragen. Geführt über die auf der Oberfläche des Einlippenbohrers 2 dargestellte sickenförmige Vertiefung 5 kann das Kühlschmiermittel 3 zusammen mit Spänen 6 austreten und die Bohrung im Werkstück 7 verlassen.
Dabei ist hier eine Ausführung gezeigt, bei der der Einlippenbohrer 2 durch eine Anbohrbuchse 8 an das Werkstück 7 angesetzt wird, um den Bohrer 2 zu führen beim ersten Anbohren. Alternativ ist es hier ebenso möglich, zunächst eine Pilotbohrung zu setzen und dann erst den Bohrvorgang mit einem Einlippenbohrer fortzuführen. In einem solchen Fall kann die hier dargestellte Anbohrbuchse 8 auch entfallen.
Erfindungsgemäß ist es hier vorgesehen, dass um den Einlippenbohrer 2 in dem hiergezeigten Spänekasten 14 ein Prallelement 9 angeordnet ist, welches eine Bohrung 10 aufweist, durch die der Einlippenbohrer 2 hindurchgeführt ist. Die Ausschnittsdarstellung Figur 1a zeigt dabei schematisch das Auftreffen von Spänen und Kühlschmiermittel in einem im Wesentlichen kreisförmigen Bereich 9a des Prallelementes 9, der um den Einlippenbohrer 2 herum angeordnet ist. Durch das Auftreffen sowohl des Kühlschmiermittels 3 als auch der Späne 6, die mit diesem mitgeführt werden, wird ein jeweiliger Impuls auf das Prallelement 9 übertragen, welches beispielsweise keramisch oder aus Glas ausgebildet sein kann, so dass in dem Prallelement Körperschallwellen entstehen, die sich wie durch die Pfeile in der Figur 1a dargestellt ausbreiten.
Der Körperschall erreicht daraufhin einen Körperschallsensor 11 , der in einem Abstand zu der Auftreffregion 9a an dem Prallelement, insbesondere auf dessen Oberfläche befestigt ist und den empfangenen Körperschall in ein elektrisches Signal wandelt. Beispielsweise durch einen Kabelanschluss, welcher hier nicht näher dargestellt ist, kann das elektrische Signal vom Körperschallsensor 11 abgenommen und z.B. mit einer Datenverarbeitungsanlage einer weiteren Aufbereitung / Auswertung zugeführt werden, wie beispielsweise der im allgemeinen Teil der Beschreibung beschriebenen Filterung, gegebenenfalls Verstärkung statistischer Auswertungen sowie Steuerung oder Regelung der Bohrvorrichtung.
Es ist hier weiterhin erkennbar, dass ein Spritzschutz 12 vorgesehen ist, der verhindert, dass sowohl Kühlschmiermittel als auch Späne 6 auf direktem Wege an den Körperschallsensor 11 anschlagen und hierdurch gegebenenfalls das Messergebnis verfälschen. Der Spandetektor, der hier im Wesentlichen durch das flächige Prallelement 9 (Prallplatte) und den daran angeordneten Körperschallsensor 11 ausgebildet ist, kann hier beispielsweise mittels eines Befestigungsbleches 13 in dem sogenannten Spänekasten 14 einer Tiefbohrvorrichtung angeordnet sein.
Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die hier dargestellte Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens hat den besonderen Vorteil, dass aufgrund der Impulsübertragung, die dem Verfahren zugrunde liegt und der damit einhergehenden Körperschallerzeugung, ein hochempfindliches Verfahren bereitgestellt wird, mit dem auch Späne kleinster Massen detektiert werden können und somit auch besonders kleine Bohrungen von Durchmessern kleiner 4mm kontinuierlich überwacht werden können.
Das Verfahren hat unter Einsatz der hier dargestellten Vorrichtung darüber hinaus auch den Vorteil, dass nicht nur die Span-zu-Span-Zeiten überwacht werden können, sondern insbesondere auch die Spanmassen selbst durch eine vorherige Kalibrierung, wie im allgemeinen Teil beschrieben, um auch ungünstige Spanformen / Spanmassen während des Bohrprozesses erkennen zu können und so einen sich ankündigenden Spänestau zu vermeiden. Das Verfahren trägt somit in Verbindung mit der Vorrichtung dazu bei, sichere Tiefbohrungen durchzuführen und damit eine hohe Oberflächenqualität der Bohrwandungen zu erzielen, da sich ankündigende Spänestaus sicher erkannt und vermieden werden können. So kann z.B. die Signalhöhe als Maß für die Spanmasse überwacht werden und bei einem Überschreiten und/oder Unterschreiten eines gespeicherten Grenzwertes die Vorrichtung in Abhängigkeit hiervon gesteuert / geregelt werden.
Die Figur 2 zeigt in der Übersicht das elektrische Signal, welches durch den Körperschallsensor bereitgestellt wird und welches den jeweiligen Körperschallwellen entspricht, die durch die Späne bzw. das Kühlschmiermittel erzeugt werden. Erkennbar ist hier, dass auf einem Untergrundrauschen, welches im Wesentlichen durch die Schmiermittelflüssigkeit gegeben ist, sich deutliche Signalspitzen abzeichnen von unterschiedlicher Höhe, wobei diese Signalspitzen jeweiligen auftreffenden Spänen und die damit einhergehenden Körperschallsignale repräsentieren. Die verschiedenen Höhen entsprechen dabei verschieden starken Amplituden des Körperschalls und damit unterschiedlichen übertragenen Impulsen, insoweit also unmittelbar, da die Geschwindigkeit der Späne im Kühlschmiermittel konstant ist, die Masse der Späne. Der Abstand der Späne repräsentiert hier die Span-zu-Span-Zeit bzw. die Spanfrequenz und kann darüber hinaus ebenso Aufschluss geben über sich ankündigende Spänestaus.
Figur 3 zeigt beispielhaft eine Auswertung der Span-zu-Span-Zeit und deren zeitliche Verteilung in einem Histogramm. Auch aus einem solchen Histogramm kann eine Information über die Bohrgüte gewonnen werden, bzw. können auch Vergleichwerte ermittelt und gespeichert werden, die einem späteren Bohrprozess zum Zweck der Steuerung / Regelung zugrunde gelegt werden, beipielsweise durch Ermittelung von Maximum und/oder Minumun und/oder Mittelwert.
Figur 4 zeigt darüber hinaus eine statistische Verteilung und damit ein Histogramm der entstehenden Amplituden bei den Körperschallsignalen. Dieses Histogramm repräsentiert damit gleichsam die Verteilung der Spänemassen, die während des Bohrprozesses entstanden sind. Auch hieraus können Vergleichwerte ermittelt und gespeichert werden, die einem späteren Bohrprozess zum Zweck der Steuerung / Regelung zugrunde gelegt werden, beipielsweise durch Ermittelung von Maximum und/oder Minumun und/oder Mittelwert.
Die Histogramme, wie sie beispielsweise den Figuren 3 und 4 zu entnehmen sind, können dabei die Grundlage bieten für Schwellwerte, die einer Steuerung oder Regelung einer Bohrvorrichtung zugrunde gelegt werden können. Beispielsweise kann aus der Signalspitze oder allgemein aus der Verteilung der Span-zu-Span- Zeit, wie sie in der Figur 3 erkennbar ist, eine mittlere gewünschte Spanfolgezeit abgeleitet werden, um sodann bei einem Überschreiten einer so festgelegten Spanfolgezeit auf einen Spänestau rückschließen zu können.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Durchführung von Tiefbohrungen mit einem Einlippenbohrer (2), bei welchem Kühlschmierstoff (3) durch das Innere eines Einlippenbohrers (2) zu dessen Bohrkopf (4) zugeführt wird und der Kühlschmierstoff (3) als Flüssigkeitsstrahl zusammen mit Spänen (6), die vom Bohrlochgrund abgetragen werden, aus dem Bohrloch austritt, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitsstrahl mit den Spänen (6) auf ein Prallelement (9) auftrifft und in diesem Prallelement (9) durch die auftreffende Flüssigkeit und die Späne (6) Körperschallwellen erzeugt werden, die sich im Prallelement (9) ausbreiten und mittels wenigstens eines am Prallelement (9) befestigten Körperschallsensors (11) erfasst und in ein elektrisches Signal gewandelt werden, insbesondere wobei in Abhängigkeit dieses Signals eine Bohrvorrichtung zum Antrieb des Einlippenbohrers (2) gesteuert und/oder geregelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass durch das Auftreffen der Späne (6) Körperschall zumindest überwiegend in einem ersten Frequenzbereich und durch den Kühlschmierstoff (3) Körperschall zumindest überwiegend in einem zweiten Frequenzbereich, insbesondere im Bereich kleinerer Frequenzen, erzeugt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch die auftreffenden Späne (6) im Prallelement (9) insbesondere transversale Körperschallwellen mit einer Frequenz zumindest überwiegend in einem Bereich von 200 kHz bis 500 kHz erzeugt werden und/oder durch den auftreffenden Kühlschierstoff (3) im Prallelement (9) insbesondere transversale Körperschallwellen in einem Frequenzbereich kleiner gleich 150 kHz erzeugt werden.
4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem elektrischen Signal des Körperschallsensors (11) als Nutzsignal die Frequenzanteile in dem ersten Frequenzbereich verwendet werden, insbesondere Frequenzen kleiner 200 KHz, bevorzugt auch größer 500 kHz ausgefiltert und verworfen werden.
5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Signal gleichgerichtet, gemittelt und kontinuierlich, insbesondere mit einer Abtastrate von mehreren 10 kHz, bevorzugt 60 kHz, erfasst wird.
6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Höhe der Peaks im elektrischen Signal die Masse der auftreffenden Späne (6) ermittelt wird und/oder aus dem zeitlichen Abstand der Peaks die Spanfolgefrequenz ermittelt wird.
7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit des elektrischen Signals und/oder daraus ermittelter Informationen eine Bohrvorrichtung gesteuert und/oder geregelt wird, insbesondere bei Über-/Unterschreiten von gespeicherten Grenzwerten die Bohrvorrichtung gestoppt wird.
8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das die von dem Körperschallsensor (11) erfassten Signale gespeichert und statistisch ausgewertet werden, insbesondere im Anschluß an eine Bohrung.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der statistischen Auswertung Häufigkeitsverteilungen bzgl. der Spanmasse und/oder Amplitude des Signals und/oder der Spanfrequenz/Span-zu-Span- Zeit erstellt werden.
10. Spandetektor einer Einlippenbohrvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass er ein Prallelement (9) mit einer Ausnehmung (10) umfasst, durch welche ein Einlippenbohrer (2) hindurchführbar ist, mit einem Auftreffbereich (9a) für Bohrspäne (6) mitführendes Kühlschmiermittel (3), der um die Ausnehmung (10) angeordnet ist, wobei an dem Prallelement (9) beabstandet zur Ausnehmung (10) ein Körperschallsensor (11) befestigt ist, mit dem Körperschallwellen erfassbar und in ein elektrisches Signal wandelbar sind, die durch auftreffende Späne (6) und Kühlschmiermittel (3) im Prallelement (9) erzeugbar sind.
11. Spandetektor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das
Prallelement (9) als eine Platte aus Keramik oder Glas ausgebildet ist.
12. Spandetektor nach einem der vorherigen Ansprüche 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Körperschallsensor (11) auf der Oberfläche des Prallelementes (9) montiert ist, insbesondere wobei der Körperschallsensor (11) durch ein Schutzelement (12) von Kühlschmiermittel (3) und/oder Spänen (6) abgeschirmt ist.
13. Spandetektor nach einem der vorherigen Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass er im Spanraum (14) zwischen Werkstück (7) und Spannhülse (1), insbesondere zwischen einer Bohrbuchse (8) und Spannhülse (1) angeordnet ist.
14. Spandetektor nach einem der vorherigen Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Prallelement (9) durch eine Wandung des Spanraumes (14) ausgebildet ist.
15. Spandetektor nach einem der vorherigen Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass dem Körperschallsensor (11 ) eine Elektronik zur Verarbeitung des aufgenommenen Signals nachgeordnet ist, insbesondere die ein Eingangssignal / eine Eingangsinformation bereitstellt für eine Steuerung / Regelung einer Einlippenbohrvorrichtung in Abhängigkeit dieses Eingangssignals / dieser Eingangsinformationen und/oder mit der statistische Auswertungen durchführbar sind.
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