DE2333662A1

DE2333662A1 - Einspannvorrichtung fuer blechbohrer

Info

Publication number: DE2333662A1
Application number: DE19732333662
Authority: DE
Inventors: Guenter Rothenberger
Original assignee: EDWIN ROTHENBERGER SCHWEISSTEC
Current assignee: EDWIN ROTHENBERGER SCHWEISSTEC
Priority date: 1973-07-02
Filing date: 1973-07-02
Publication date: 1975-01-23
Also published as: FR2235748A1; FR2235748B1

Description

DIPL.-ING. HANS ZAPFE PATENTINGENIEUR

DIPL.-INO. HANS ZAPFC · PATENTINGENIEUR D Λ»ό9 NIEDERDORFELDEN · ·ΙRKENWEO 28

D 6369 NIEDERDORFELDEN. DEN 29. 6 i 1973 BIRKENWEG 25

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND TELEFON: BAD VILBEL 7381

BANKKONTO-NR. 10000 4154 RAIFFEiSENKASSE NIEDERDORFELDEN BANKLEITZAHL 5Ο669679

Meine Akte: 108/4

Ing. Edvin Rothenberger Schweißtechnik- und Industrie-Bedarf

6000 Frankfurt am Hain - 1 Heidelberger Straße 13

^H Einspannvorrichtung für Blechbohrer ⁿ

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einspannvorrichtung für Blechbohrer ait in einer Konusfläche liegenden Schneidkanten.

Blechbohrer, häufig auch als Blechschälbohrer bezeichnet, gehören zum Stande der Technik. Sie bestehen im allgemeinen aus einem schlanken Konus mit etwas stumpferer Spitze, wobei entlang zweier gegenüberliegender Hantellinien Spannuten

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in den Konus eingearbeitet sind. Hierdurch entstehen in symmetrischer Anordnung zwei Schneidkanten. Ein solcher Blechbohrer besitzt den Vorteil, daß mit ihm je nach der Eindringtiefe des Bohrers Löcher beliebigen Durchmessers gebohrt werden können, wobei der Durchmesser nach oben hin lediglich durch den maximalen Durchmesser des Konus begrenzt ist. Der Konus besitzt an seinem breiteren Ende einen zylindrischen Einspannzapfen für die Aufnahme in eine Antriebsvorrichtung.

Derartige Blechbohrer wurden bisher ähnlich wie die üblichen Spiralbohrer in das Bohrfutter einer normalen Bohrmaschine eingesetzt. Dabei ist jedoch der erzielte Durchmesser der Bohrung mehr oder weniger dem Zufall überlassen, da das Bedienungspersonal meist nach Augenmaß arbeitet. Hinzukommt, daß solche Blechbohrer die Tendenz haben, sich während des Bohrvorganges von selbst in das bearbeitete Blech hineinzuziehen. Durch diese Begleiterscheinung wird häufig der Versuch, Bohrungen genauen Durchmessers herzustellen, zunichte gemacht. Darüberhinaus macht die Handhabung der bekannten Blechbohrer deshalb Schwierigkeiten, weil Blechbohrer und Bohrfutter einen relativ großen Abstand von den Halteflächen oder Haltegriffen der Bohrmaschine haben, so daß ein exaktes Ansetzen der Bohrerspitze und ein Halten in der Anfangsposition sehr erschwert werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einspannvorrichtung anzugeben, mittels welcher Bohrungen eines vorherbestimmten Durchmessers bei zielsicherer Handhabung des Bohrers erreicht werden können.

Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt durch eine Einspannvorrichtung, die erfindungsgemäß gekennzeichnet ist durch eine Bohrwelle mit einer Aufnahmebohrung für

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den Blechbohrer» eine auf der Bohrwelle drehbar gelagerte Hülse und durch ein auf der Hülse längenverstellbares Gehäuse mit einer im Bereich der Schneidkanten liegenden Anschlagfläche für das zu bearbeitende Werkstück.

Die erfindungsgemäße Einspannvorrichtung wird in der Weise benutzt, daß Hülse und Gehäuse in eine solche Lage zueinander gebracht und festgestellt werden, daß die Anschlagfläche eine genau definierte, axiale Position zum Blechbohrer hat. Da die Eindringtiefe des Bohrers in Abhängigkeit vom Öffnungswinkel des Konus in einem bestimmten Verhältnis zum erzielten Lochdurchmesser steht, läßt sich leicht diejenige Einstellung von Hülse und Gehäuse finden, bei welcher der gewünschte Lochdurchmesser erreicht wird.

Das durch den Feststellvorgang mit der Hülse vereinte Gehäuse läßt sich bei der Benutzung des-Blechbohrers von Hand festhalten, wobei sich die Bohrwelle im Innern der Hülse bzw, des Gehäuses drehen kann. Die führende Hand befindet sich somit in großer Nähe des Ansatzpunktes des Blechbohrers, so daß ein einwandfreies Ansetzen und Führen möglich sind. Nachdem der erste Durchbruch durch das Blech erzielt ist, gelangt die Anschlagfläche des Gehäuses rasch zur Anlage an das Werkstück. Da sich der Bohrer hiernach noch etwas weiterdreht, wird eine saubere Entgratung des Lochrandes erzielt. Die drehbare Hülse mit dem Gehäuse stellt somit eine vorteilhafte Kombination eines "Handgriffs" und eines Anschlags dar. Durch den Stillstand des Gehäuses wird nicht nur das Anfassen ermöglicht, sondern auch ein Verkratzen des Werkstücks vermieden.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes wird dadurch erreicht, daß die Hülse auf der Bohrwelle entgegen der Kraft einer Feder teleskopartig verschiebbar gelagert ist. Die Feder stützt sich dabei einerseits an der Bohrwelle, andererseits an der Hülse ab, so daß die Anschlagfläche sich nach de« Anlegen an das Werkstück noch um ein bestimmtes Maß in Richtung auf die Konusbasis bewegen kann. Die Hülse hat somit die zusätzliche Wirkung eines "Stoßdämpfers", der ein unkontrollierte Eindringen in das Blech verhindert. Der Federweg der Bit einer gewissen Vorspannung eingebauten Feder sollte etwa der halben Länge des Bohrers entsprechen.

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Bei Fortsetzung des Bohrvorganges wird die Feder zunehmend zusammengedrückt, wobei wegen der Vorspannung von Anfang an eine merkliche und kontinuierlich zunehmende Abstützkraft des Gehäuses auf dem Werkstück auftritt. Hierdurch werden ein übermäßig starkes Hineinziehen des Bohrers in das Blech und damit ein unsauberer Bohrvorgang sicher vermieden. Nach dem Zurücklegen des maximalen Federweges kommt das Eindringen des Blechbohrers zum Stillstand, so daß unkontrollierbare Durchmesserschwankungen ausgeschaltet werden. Die Auslegung der Feder, d.h. Federweg und Federkonstante, lassen sich durch einfaches Ausprobieren leicht feststellen. Es versteht sich, daß der Federweg bei der Einstellung der Anschlagfläche berücksichtigt werden muß, d.h. bei maximal entspannter Feder steht das Gehäuse etwas weiter über den Blechbohrer vor als dies dem endgül-tigen Lochdurchmesser bei zusammengedrückter Feder entspricht.

Die Verstellbarkeit von Hülse und Gehäuse zueinander kann auf verschiedene Weise erreicht werden. Besonders zweckmäßig ist es jedoch, Hülse und Gehäuse durch ein Feingewinde miteinander zu verbinden und auf der Hülse zusätzlich eine Kontermutter vorzusehen, die zur Feststellung der Lage von Hülse und Gehäuse dient. Hierdurch läßt sich eine millimetergenaue Justierung und zuverlässige Feststellung erreichen.

Es wurde bereits weiter oben ausgeführt, daß der Durchmesser der hergestellten Bohrung der Eindringtiefe des Blechbohrers in das Werkstück proportional ist. Eine genaue Einstellmöglichkeit der Anschlagfläche im Verhältnis zum Blechbohrer läßt sich gemäß der weiteren Erfindung in besonders einfacher Weise dadurch erreichen, daß eine Seite der Hülse parallel zur Hülsenachse eine Abflachung aufweist, die mit Markierungen für die Einstellung des gewünschten Bohrdurchmessers versehen ist. Die Markierungen können beispielsweise Zahlenangaben sein, welche den bei dieser Einstellung maximal erreichbaren Lochdurchmesser direkt angeben. Als Bezugslinie für die Markierungen wird zweckmäßig die dem Werkstück abgekehrte Kante der Kontermutter verwendet. Zum Zwecke einer Einstellung wird die Kante der Kontermutter mit der gewünschten Merkierung zur Deckung gebracht und das Gehäuse gegen die

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festgehaltene Kontermutter verschraubt.

Zum Zwecke des Hersteilens kleiner Bohrungen mit einem relativ großen Blechbohrer ist es erforderlich, das Gehäuse gegenüber dem Blechbohrer um ein erhebliches Haß vorzuziehen, daß eine Sichtbehinderung der Bohrerspitze durch das Gehäuse eintritt. Um das genaue Aufsetzen der Bohrerspitze zu erleichtern, wird daher weiterhin vorgeschlagen, daß das Gehäuse in der Nähe der Anschlagfläche mit durchgehenden Ausnehmungen versehen ist. Diese Ausnehmungen dienen nicht nur als Sichtlöcher für das Aufsetzen der Bohrerspitze, sondern auch zur Spanabführung von dem Augenblick an, in den die Anschlagfläche das Werkstück praktisch erreicht hat.

Um zuverhindern, d?ß das Gehäuse auf dem bearbeiteten Werkstück Spuren hinterläßt, wird es zweckmäßig an der Anschlagfläche mit einer Kappe aus flexiblem Werkstoff versehen. Ausreichend flexibel ist bereits eine Kappe aus Polyamid, die sich auch durch eine hohe Festigkeit gegenüber Schlag, Stoß und Ab-rieb auszeichnet. Diese Maßnahme hat eine besondere Bedeutung deswegen, weil Blechbohrer der beschriebenen Art häufig für das Bohren von Löchern in Karosserieteilen, beispielsweise für die Herstellung von Antennenlöchern verwendet werden.

Um den Blechbohrer zuverlässig gegen eine Verdrehung gegenüber der Bohrwelle zu sichern, empfiehlt es sich, die Bohrwelle auf der Seite der Aufnahmebohrung mit in der Stirnfläche angeordneten Mitnehmern zu versehen, welche in die Spannuten des Blechbohrers eingreifen. Als Mitnehmer kommen bevorzugt Kerbstifte in Frage, die in achsparallele Bohrungen der Bohrwelle eingeschlagen werden. Zur Befestigung und Übertragung des erforderlichen Drehmoments genügt in diesem Falle eine versenkt

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angeordnete Innensechskantschraube, so daß eine drehsichere Einspannung des Blechbohrers auf kleinstem Raum innerhalb des Gehäuses möglich ist. Die beschriebene Einspannvorrichtung wird in üblicher Weise in Bohrfutter von Bohrmaschinen eingesetzt. Um zuverlässig auch große Drehmomente von der Bohrmaschine auf den Blechbohrer übertragen zu können, empfiehlt es sich, das dem Blechbohrer abgewandte Ende der Bohrwelle mit einem Außensechskant zu versehen.

Die Lagerung der Bohrwelle innerhalb der Hülse wird zweckmäßigerweise durch Zylinderrollenlager bewirkt, die nicht nur eine gedrängte Bauweise erlauben, sondern gleichzeitig auch noch ohne zusätzliche Haßnahmen die Führung bei der teleskopartigen Verschiebung zwischen Hülse und Bohrwelle übernehmen.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist noch darin zugehen, daß das bei maximal entspannter Feder mindestens teilweise über den Blechbohrer vorragende Gehäuse nicht nur zum Schutz des Blechbohrers beim Hinlegen der Bohrmaschine, sondern vor allem auch zum Schütze der Bedienungsperson bei der Benutzung des Blechbohrers dient. Blechbohrer der beschriebenen Art können dadurch besonders gefährlich werden, daß sie lange und scharfe, relativ freiliegende Schneidkanten aufweisen, die sich auch leicht in Kleidungsstücken verfangen können. Die erfindungsgemäße Einspannvorrichtung hat sich als ganz besonders vorteilhaft bei der Verwendung im Flugzeugbau zum Ausbohren von Blindnieten erwiesen. Hierbei muß besonders streng darauf geachtet werden, daß sich der Blechbohrer nicht unbeabsichtigt zu tief in das zu bearbeitende Blech hineinzieht, da bereits eine geringfügig zu groß gewordene Öffnung zu kostspieligem Ausschuß führt*

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Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes und seine Wirkungsweise seien nachfolgend anhand der Figuren 1 bis 4 näher beschrieben.

Es zeigen:

Figur 1 eine Seitenansicht eines herkömmlichen Blechbohrers, Figur 2 einen Querschnitt durch den Gegenstand

gemäß Figur 1 längs der Linie II-II,

ytei !weisen Figur 3 einen 'Längsschnitt durch eine erfindungs-*

gemäße Einspannvorrichtung für den Gegenstand gemäß Figur 1 in den Augenblick, in dem die Anschlagfläche das zu bearbeitende Werkstück gerade berührt hat und

,teilweisen Figur 4 einen*Längsschnitt durch den Gegenstand

gemäß Figur 3 am Ende des Bohrvorganges.

In Figur 1 ist mit Io ein Blechbohrer bezeichnet, der aus einem schlanken, konischen Bohrkörper 11 mit etwas stumpfere«, spitzen Teil 12 besteht. Entlang zwei diametral gegenüberliegenden Mantellinien des Bohrkörpers 11 sind zwei Spannuten 13 eingearbeitet, durch welche im Bohrkörper 11 zwei Schneidkanten 14 gebildet werden. Es ist erkennbar, daß der erzielte Lochdurchmesser von der jeweils erreichten Eindringtiefe des Bohrkörpers 11 abhängt. Zum Zwecke des Einspannens weist der Bohrkörper 11 einen zylindrischen Ansatz 15 auf. In Figur 2 sind gleiche Teile wie in Figur 1 mit gleichen Bezugszeichen versehen, so daß sich ein näheres Eingehen hierauf erübrigt. Als Werkstoff wird ein Hochleistungs-Schnellstahl verwendet.

In Figur 3 ist ein Blechbohrer Io gemäß Figur 1 in eine Bohrwelle 16 eingesetzt, die zu diesen Zweck eine Auf-

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nahmebohrung 17 für den Ansatz 15 des Blechbohrers besitzt. Die Bohrwelle weist im Bereich der Aufnahmebohrung 17 einen flanschförmig verstärkten Band 18 auf, in dem sich ein radiales Gewinde 19 für eine in der Figur nicht dargestellte Feststellschraube befindet. In dem Rand 19 sind ferner an. zwei diametral gegenüberliegenden Stellen der Stirnfläche Mitnehmer 2o in Form von Kerbstiften angeordnet. An dem dem Blechbohrer abgekehrten Ende weist die Bohrwelle 16 ein Außensechskant 21 zum Einspannen in ein Bohrfutter auf.

Auf der Bohrwelle 16 ist verdrehbar zu dieser mittels zweier Zylinderrollenlager 22 eine koaxiale Hülse 23 gelagert, die ein Außengewinde 24 aufweist. Zwischen dem Zylinderrollenlager 22 und einem in die Bohrwelle 16 eingesetzten Sicherungsring 25 befindet sich eine unter Druckvorspannung stehende Feder 26, welche die Tendenz hat, die Hülse 23 nach unten, und die Bohrwelle 16 nach oben zu drücken, wobei der Rand 18 an der Hülse 23 zur Anlage kommt. Die Bohrwelle 16 ist über eine merkliche Distanz gegenüber der Hülse 23 entgegen der Kraft der Feder 26 teleskopisch verschiebbar.

Mit dem Außengewinde 24 der Hülse 23 wirkt ein Gehäuse 27 zusammen, das ein entsprechendes Innengewinde aufweist. Durch Verdrehen von Gehäuse 27 und Hülse 23 gegeneinander kann das Gehäuse 27 mehr oder weniger nach unten oder oben verstellt werden. Die beizubehaltende Lage wird durch eine Kontermutter 28 erreicht, die ebenfalls mit dem Gewinde 24 zusammenwirkt. Das dem Werkstück (Blech) zugewandte Ende des Gehäuses 27 stellt seine Anschlagsfläche 3o dar. Das Gehäuse 27 ist an dieser Stelle mit einer Kappe 31 aus einem flexiblen Werkstoff (Polyamid) versehen und besitzt einen nach innen über das Gehäuse 27 überstehenden Rand Gehäuse 27 und Kappe 31 sind in der Nähe der Anschlag-

*) unteren Α0988Λ/0 16Β

fläche 3o ait durchgehenden Ausnehmungen 33 versehen, die sowohl als Sichtlöcher als auch als Spanabführungsbohrungen dienen.

Die Hülse 23 weist auf einer Seite parallel zu ihrer Achse eine Abflachung 34 auf, die mit einer Reihe von Markierungen versehen ist. Diese dienen zur Einstellung des gewünschten Bohrdurchmessers, und zwar in der Weise, daß die verjüngte, obere Kante 35 der Kontermutter 28 als Bezugslinie für die Markierung dient. Der Zusammenhang zwischen den Markierungen auf der Abflachung 34 und dem erreichbaren Bohrungsdurchmesser läßt sich leicht aufgrund einer Rechnung oder Eichung herstellen.

Die Einspannvorrichtung wird in der Weise benutzt, daß der Blechbohrer Io zunächst an einer markierten Stelle angesetzt wird. Diese relative Lage ist durch die gestrichelt dargestellte Position des Werkstücks 29* wiedergegeben. Die in eine Bohrmaschine eingespannte Vorrichtung wird nunmehr unter leichtem Druck gegen das Werkstück gepreßt, wobei sich der Blechbohrer Io in das Blech lineinarbeitet, bis die in Figur 3 ausgezogen dargestellte Position des Werkstückes 29 erreicht ist, bei der die Anschlagfläche 3o gerade eben zur Auflage gekommen ist. Bei weiterer Betätigung der Vorrichtung dringt der Blechbohrer Io zunehmend weiter in das Werkstück 29 ein, wobei die Feder 26 in gleichem Maße zusammengepreßt wird. Die maximal mögliche Zusammenpressung wird entweder durch Anlegen der Federwindungen selbst oder durch besondere Anschläge zwischen Hülse 23 und Bohrwelle 16 erreicht.

Die nach Zurücklegen des maximalen Federwegs erreichte Position ist in Figur 4 dargestellt. Es ist- erkennbar, daß die Feder 26 praktisch vollständig zusammengepreßt ist, und daß sich der Rand 18 um das Haß "H" von der

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- Io -

Unterkante der Hülse 23 entfernt hat. Um ein entsprechendes Haß ist der Blechbohrer Io veiter in das Werkstück 29 eingedrungen und hat hierbei den endgültigen, gewünschten Bohrungsdurchmesser erzeugt. Nach dem Abheben von Einspannvorrichtung und Blechbohrer wird die Hülse 23 unter der Wirkung der Feder 26 in Verhältnis zur Bohrwelle 16 wieder in diejenige Lage zurückgeführt, die in Figur 3 dargestellt ist. Bei dieser Stellung bildet die Hülse 23 einen wirksamen Schutz vor Verletzungen des Bedienungspersonals und vor einer Beschädigung des Blechbohrers Io beim Ablegen der Bohrmaschine.

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Claims

ANSPRÜCHE

inspannvorrichtung für Blechbohrer mit in einer Konusfläche liegenden Schneidkanten, gekennzeichnet durch eine Bohrwelle (16) mit einer Aufnahmebohrung (17) für den Blechbohrer (10), eine auf der Bohrwelle drehbar gelagerte Hülse (23) und durch ein auf der Hülse längenverstellbares Gehäuse (27) mit einer im Bereich der Schneidkanten (14) liegenden Anschlagfläche (30) für das zu bearbeitende Werkstück (29).
2. Einspannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Hülse (23) auf der Bohrwelle (16) entgegen der Kraft einer Feder (26) teleskopartig verschiebbar gelagert ist.
3. Einspannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß Hülse (23) und Gehäuse (27) durch ein Feingewinde (24) miteinander verbunden sind, und daß eine Kontermutter (28) zur Feststellung der Lage von Hülse und Gehäuse zusätzlich auf der Hülse angeordnet ist,
4. Einspannvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Seite der Hülse (23) parallel zur Hülsenachse eine Abflachung (34) aufweist, die mit Markierungen für die Einstellung des gewünschten Bohrdurchmessers verdien ist.
5. Einspannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Gehäuse (27) in der Nähe der Anschlagfläche (3O) mit durchgehenden Ausnehmungen (33) versehen ist.
6. Einspannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Gehäuse (27) an der Anschlagfläche (30) mit einer Kappe (31) aus flexiblem Werkstoff überzogen ist.

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7. Einspannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrwelle (16) auf der Seite der Aufnahmebohrung (17) mit in der Stirnfläche angeordneten Mitnehmern (2o) versehen ist, welche in die Spannuten (13) des Blechbohrers (lo) eingreifen«
8. Einspannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrwelle (16) an den dem Blechbohrer (lo) abgewandten Ende mit einem Außensechskant (21) versehen ist.
9. Einspannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (23) auf der Bohrwelle (16) mittels Zylinderrollenlagern (22) gelagert ist.

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