DE2553035C3 - Kernbohrwerkzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kernbohrwerkzeug mit innerer Kühlmittelzuführung und einer am Werkstück angreifenden zentrischen Führungsvorrichtung, die aus einem im Inneren des Werkzeugschaftes axial verschiebbar angeordneten Kolbe". Gesteht mit einem unter der Kraft einer Feder die Bohrschneiden axial in Bohrrichtung überragenden Zentrierzapfen, wobei die Federkraft abhängig von der axialen Stellung des Zentrierzapferis mittels einer Rast abschaltbar ist.

Aus der DE-PS 9 01 487 ist bereits ein Kernbohrwerkzeug bekannt geworden, bei dem ein axial verschiebbares Zentrierelement mit Führungszapfen gegen die Wirkung einer mittels einer Rast abschaltbaren Feder verschoben werden kann, wobei das Anschneiden unabhängig vom anstehenden Kühlmitteldruck möglich ist. Bei dieser bekannten Anordnung ist der Kern bei langen, tiefen Bohrungen nicht geführt, er wird dann auch, z. B. bei horizontaler Lage des Werkzeugs nicht ausgestoßen, so daß er u. U. auch das Werkzeug beschädigen kann. Außerdem wird der Kern bei langen Bohrungen nicht gut geführt.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht demgegenüber darin, bei Kernbohrwerkzeugen der eingangs genannten Art eine Verbesserung der Führung beim Anschneiden zu erhalten bei gleichzeitiger Führungsmöglichkeit auch beim Herstellen tieferer Bohrung.

Zu dem obengenannten Zweck ist gemäß der

Erfindung bei der neuen Anordnung vorgesehen, daß die Feder im Kolben mit diesem verschiebbar und unmittelbar auf den Zentrierzapfen wirkend angeordnet ist, wobei der Kolben zusätzlich durch den Druck des anstehenden Kühlmittels in Bohrrichtung beaufschlagt und nach druckabhängigem Oberwinden der unmittelbar zwischen Kolben und Schaftinneram angeordneten Rast entgegen der Bohrrichtung verschiebbar ist. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung wird die

ίο Feder nach Erreichen der eingestellten MaximUkraft und somit nach Überwinden eines »Druckpunktes« abgeschaltet, so daß nur noch der vom Kühlmittel her stammende Gegendruck wirkt, was den Vorteil mit sich bringt, daß der Kern bei langen Bohrungen immer

is geführt und auch immer ausgestoßen wird. Beim Erfindungsgegenstand kann die axiale Vorspannung des Zentrierelementes von den beim Anschneiden und im Verlaufe der weiteren Bohrung auftretenden unterschiedlichen Kräften abhängig gemacht werden und man kann insbesondere die beim Anschneiden notwendige erhöhte Vorspannung erreichen. Dabei muß man nicht von Anfang an den Druck im Kühlmittelsystem aufbauen, man kann durchaus auch ohne Kühlmittel anschneiden.

Dies ist z. B. dann erforderlich, wenn man an schrägen, konkaven oder konvexen Flächen anschneiden will. Die erhöhte Vorspannung bringt auch eine erhöhte Genauigkeit mjt sich, da wegen dtr angepaßten axialen Vorspannung das Werkzeug nicht ausweichen

so kann und deshalb die Zentrierung stets gleichbleibend gut ist. Bei einem anderen bekannten Werkzeug stützt sich zwar der zur Zentrierung dienende Führungszapfen am in den Hohlkörper eingedrückten Kühlmedium großflächig ab, eine zur Erzeugung des Gegendrucks

J5 dienende besondere Federkraft ist nicht vorgesehen. Dies bedeutet, daß die Kühlflüssigkeit unter einem relativ hohen Druck zugeführt werden muß, damit am Zentrierzapfen eine gewisse Vorspannung erreicht wird, und daß das Kühlmittel von Anfang an vorhanden und den entsprechenden Gegendruck am Führungszapfen erzeugen muß. Ein weiterer Nachteil der bekannten Anordnung besteht darin, daß der mit dem Kühlmittel erreichte axiale Gegendruck während des gesamten Bohrvorganges stets gleich bleibt. Dies bringt auch mit

■»5 sich, daß die Genauigkeit der hiermit erreichten Bohrung und ihre Gleichmäßigkeit noch zu wünschen übrig läßt.

Um in konstruktiv einfacher Weise zu erreichen, daß zuerst die Feder zusammengedrückt wird und sich erst

5« dann unter Überwindung des Druckpunktes der gesamte Führungskolben verschiebt, ist bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen, daß die Rast als am Führungskolben angeordneter, elastisch verformbarer Ring ausgebildet ist, der gegenüber dem Außendurchmesser des Führungskolbens vorsteht und in A-jsgangslage der Führungsvorrichtung an einem Innenkonus des Werkzeugschaftes anliegt. Dabei kann z. B. der elastische Ring am Führungskolben mit axialem Spiel angeordnet sein.

μ Hierbei ergibt sich der Vorteil, daß bei einfachster Konstruktion der elastische Ring zwischen dem Führungskolben und dem Schaft nur mit einer ganz bestimmten Druckkraft einpreßbar ist, die etwa gleich der maximalen Druckkraft der verwendeten Feder ist,

f>^r> während die zur Überwindung der anschließend erfolgenden Reibung zwischen Ring und Schaft erforderliche Kraft kleiner als der Druck der Kühlmittelflüssigkeit ist. Der Ring dient dabei gleichzeitig zur

Reinigung der Innenwandung des Werkzeugschaftes,

Konstruktiv besonders vorteilhaft, ist es, wenn der Führungskolben axial von mindestens einem Kühlmittelkanal durchsetzt ist, der an seinem den Bohrschneiden zugewandten Ende eine Düse besitzt,

Die Erfindung ist an Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben and erläutert Es zeigt

Fig. 1 eine teilweise in Längsrichtung geschnittene Ansicht eines erfindungsgemäßen Werkzeugs zum ι ο Bohren von Kemiöchern und

Fig.2 den von der zentrischen Führungsvorrichtung auf ein Werkstück beim Bohren ausgeübten Druck in Abhängigkeit vom Weg in qualitativer graphischer Darstellung.

Das erfindungsgemäße Werkzeug 11 zum Bohren von Kernlöchern ist dreiteilig ausgebildet und weist einen in ein nicht dargestelltes Bohrfutter einspannbaren Schaft 12, ein Verlängerungsstück 13 und einen Werkzeugkopf in Form eines Bohrkopfes 14 auf. Das Werkzeug 11 ist derart ausgebildet, daß auf den Schaft 12 in jeweils gleicher Weise entweder der Bohrkopf 14 allein aufsteckbar bzw. befestigbar ist oder dai Verlängerungsstück 13, auf welches dann in ebenfalls derselben Weise der Bohrkopf 14 aufgesteckt bzw. befestigt wird. Es können dabei auch unterschiedlich lange Verlängerungsstücke 13 verwendet werden, je nachdem welche Tiefe bzw. Länge das zu schaffende Bohrloch im betreffenden Werkstück besitzen soll. Der Bohrkopf 14 kann durch einen anderen Werkzeugkopf, beispielsweise einen Ausdrehkopf, einen Reibkopf, einen Rollkopf od. dgl. ausgetauscht werden, so daß die mittels des Bohrkopfes 14 hergestellte Bohrung hinsichtlich der Güte der Innenwandung fertig bearbeitet werden kann. Innerhalb des Bohrkopfes 14 ist eine J5 zentrische Führungsvorrichtung 15 angeordnet, das entweder im vorderen Ende des Schaftes 12 oder im Verlängerungsstück 13 axial verschiebbar gelagert eingesetzt ist.

Der Schaft 12 wird entsprechend der verwendeten Werkzeugmaschine gewählt, z. B. Morsekegel, Steilkegel, Zylinderschaft usw. An das konische Ende 17 des gezeichneten Ausführungsbeispiels schließt sich ein hohlzylindrisches Teil 18 an, das mit einer oder mehreren radial gestuften Bohrungen 19 versehen ist. Im Bereich der radialen Bohrungen 19 ist der hohlzylindrische Teil 18 von einem Kühlmittel-Zuführring 21 umgeben, der etwa mittig eine innere kanalartige Ringnut 22 besitzt, die mit der Erweiterung der gestuften Bohrung 19 einen geschlossenen Ringkanal so bildet und in die an einer oder mehreren Stellen eine Gewindebohrung 23 mündet, in die ein Schlauch od. dgl. zur Kühlmittelzuführung einschraubbar ist. Als Kühlmittel kann ein flüssiges Medium, beispielsweise Ol oder Bohrölemulsion od. dgl, oder ein gasförmiges Medium, wie Luft, verwendet werden. Der feststehende Zuführring 21, gegenüber dim sich der koaxiale Schaft 12 im Betrieb verdreht, liegt an einem Ringbund 24 am hohlzylindrischen Teil 18 an und ist durch einen Anlaufring 26 und einen Sicherungsring 27 an seiner dem Ringbund 24 abgewandten Stirn gehalten und beidseitig durch Dichtungsringe 28,29 abgedichtet.

Das Verlängerungsstück 13, der Schaft und der Werkzeugkopf besitzen an den einander zugewandten Stirnflächen jeweils eine Hirth-Verzahnung. Am Beispiel des hohlzylindrischen Verlängerungsstücks 13 ist eine als Hirth-Verzahnbng 32 ausgebildete Plankerbverzahnung dargestellt, die an dessen beiden Stirnflächen 31, 3 Γ vorgesehen ist, außerdem auch nach an der Stirnfläche 34 des hohUylindrischen Schaftteils 18 und an der Stirnfläche 35 des Bohrkopfes vorhanden ist, so daß die einzelnen Elemente 12, 13, 14 zentrierend und drehfest miteinander lösbar verbindbar sind.

Zur axialen Verbindung der einzelnen Elemente 12, 13, 14 miteinander sind identisch ausgebildete Anzugsschraubhülsen 38,38' vorgesehen, durch die Hirth-Verzahnungen 32 aneinander gehalten werden. Die Schraubhülsen 38, 38' besitzen ein Rechts- und ein Linksgewinde 39, 40, die durch eine äußere Ringnut 43 getrennt sind.

Im Bereich ihres mit der Hirth-Verzahnung 32 versehenen Endes besitzt der hohlzylindrische Teil 18 des Schaftes 12 ein einen größeren Durchmesser als die Innenwandung 37 aufweisendes Innengewinde, in welches die Anzugsschraubhülse 38 mit ihrem beispielsweise Rechtsgewinde 39 eingeschraubt ist Auf das andere Ende der Schraubhülse 38 mit einem gegenläufigen Gewinde 40 ist das Verlängerungsstück 13 mittels eines entsprechenden Innengewindes aufgeschraubt, dessen Innendurchmesser ebenfalls g.-3ßer ist als der Durchmesser der Innenwandung 37', dereu Durchmesser wiederum dem der Innenwandung 37 entspricht. An seinem anderen Ende besitzt das Verlängerungsstück 13 ein entsprechendes rechtsgängiges Innengewinde, in das die andere Anzugsschraubhülse 38 mit ihrem Rechtsgewinde 39' eingeschraubt ist. Auf das Linksgewinde 40' der Schraubhülse 38' ist der Bohrkopf 14 mit einem entsprechenden Innengewinde aufgeschraubt. Die Schraubhülsen 38 besitzen eine innere axiale Nut 44 für ein Werkzeug zum Festziehen.

Die im Verlängerungsstück 13 axial verschiebbar gelagerte zenirische Führungsvorrichtung 15 besitzt einen über den Bohrkopf 14 hinausragenden mit einer Spitze 45 versehenen Zentrierzapfen 46, der in einem topfförmigen Zentrierkolben 47 axial verschiebbar gelagert ist. Innerhalb des Zentrierkolbens 47 sind eine Vielzahl von axial neben- bzw. übereinander angeordneten Tellerfedern 48 angeordnet, die sich einerseits am Boden 49 des Kolbens 47 und andererseits an einem Bund 51 des Zentrierzapfens 46 abstützen. Das der Spitze 45 abgewandte Ende des Zentrierzapfens 46 ragt durch den Boden 49 des Kolbens 47 und ist dort mittels eines Sicherungsringes 52 unter der Druckwirkung der Tellerfedern 48 axial gehalten. Zwischen Bund 51 und dem vorderen Ende des Zapfens 46 ist ein Gewindeteil 53 zum Hantieren mit einem Werkzeug vorgesehen. Der topfförmige Zentrierkolben 47 besitzt an seinem hinteren und im Bereich seines vorderen Endes je einen Führungsbund 56, der am Umfang mit sechs gleichmäßig verteilt angeordneten axialen Nuten 57 versehen ist und der an der Innenwandung 37' oder 37 des Verlängerungsstücks 13 bzw. des Schaftes 12 gleitet, je nachdc η in welchen Hohlkörper das Zentrierelement 15 eingesetzt ist. An seinem vorderen Ende besitzt der Zentrierkolben 47 eine Stufe 58, über die mit radialem Spiel ein elastischer Ring 59 geschoben ist, der axial einerseits über einen Haltering 61 von einem Sprengring 62 und andererseits am Bund 56 gehalten ist. Der Ring 59 überragt die Außenfläche des Bundes 56 und liegt in Ruhelage an einer konisch sich nach innen verjüngenden Fläche 63' bzw. 63 des Verlängerungsstückes 13 oder des Schaftes 12 an. Der Zentrierkolben 47 besitzt ferner eine oder mehrere am Umfang verteilt angeordnete axiale Kühlmittelkanäle 64, die an ihrer dem Bohrkopf 14 zugewandten Mündung eine Düse 65 besitzt bzw. besitzen.

Erfolgt das Bohren eines Kernloches, so wird das Werkzeug 11 auf das betreffende Werkstück aufgesetzt, wobei der Zentrierzapfen 46 mit seiner Spitze 45 in eine zuvor eingeschlagene oder gebohrte Zentrierkörnung eingesetzt wird. Das Werkzeug 11 wird dann zum Werkstück hin verfahren und zwar so lange, bis der Bohrkopf 14 auf dem Werkstück aufsitzt; dabei hat sich der Zentrierzapfen 46 entgegen der Wirkung der Tellerfedern 48 etwas in den Zentrierkolben 47 hineinverschoben. Die Tellerfedern 48 sind so gewählt, daß der vom Zentrierzapfen 46 auf das Werkstück ausgeübte Druck ρ mit dessen Verschiebeweg 5 progressiv zunimmt, wie dies an Hand der graphischen Darstellung in Fig. la qualitativ dargestellt ist. Auf diese Weise übt die zentrischc Führungsvorrichtung 15 beim Anschneiden, d. h. zu Beginn des Bohrvorganges, auf das Werkstück einen gewissen Druck aus, so daß sofort ein sicheres Zentrieren gewährleistet ist. Während des Anschneidens wird zunächst der Zentrierzapfen entgegen der Wirkung der Tellerfedern 48 noch weiter nach innen verschoben, wobei der Druck progressiv bis zu einem Maximalwert Pm ansteigt. Erst bei Erreichen dieses maximalen Drucks Pm ist es möglich, unter Überwindung einer Rast bzw. eines Druckpunktes den Zentrierkolben 47 innerhalb de Verlängerungsstücks 13 oder des hohlzylindrischer Teils 18 des Schaftes 12 zu verschieben, und zwai dadurch, daß der elastische Ring 59 über die konisch« ·> Fläche 63 bzw. 63' hinweg zwischen die Stufe 58 de; Zentrierkolbens 47 und die Innenwandung 37 bzw. 37 des betreffenden Hohlkörpers gedrückt wird. Dies is nach dem Anschneiden, also zu einem Zeitpunk erreicht, an dem keine derart hohen Vorspannkräfte zui

ίο sicheren Zentrierung mehr notwendig sind. Da dei elastische Ring 59 nunmehr an der Innenwandung 37 37' des betreffenden Hohlkörpers gleiten kann, -ind dei Zentrierkolben 47 sich gegen den Druck \ de: anstehenden Kühlmediums bewegt, der geringer ist all

Γ) die Kraft der zusammengedrückten Tellerfcdcrn 48 sinkt die Vorspannung bis nahezu auf den Anfangswer Pa ab, und bleibt während des gesamten Bohrvorgange; aufgrund des konstanten Druck? bei der Kühlmittclzu fuhr ebenfalls konstant.

Man kann auch statt eines Kühlmittelkanals in" Führungskolben Nuten am Führungskolben vorsehen mit deren Hilfe das Kühlmittel an die Schneider herangeführt werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Kernbohrwerkzeug mit innerer Kühlmittelzuführung und einer am Werkstück angreifenden zentrischen Führungsvorrichtung, die aus einem im Inneren des Werkzeugschaftes axial verschiebbar angeordneten Kolben besteht mit einem unter der Kraft einer Feder die Bohrschneiden axial in Bohrrichtung überragenden Zentrierzapfen, wobei die Federkraft abhängig von der axialen Stellung des Zentrierzapfens mittels einer Rast abschaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (48) im Kolben (47) mit diesem verschiebbar und unmittelbar auf den Zentrierzapfen (46) wirkend angeordnet ist, wobei der Kolben (47) zusätzlich durch den Druck des anstehenden Kühlmittels in Bohrrichtung beaufschlagt und nach druckabhängigem Oberwinden der unmittelbar zwischen Kolben und Schaftinnerem angeordneten Rast (59) entgegen der Bohrrichtung verschiebbar ist.

2. Werkzeug nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Rast als am Führungskolben (47) angeordneter, elastisch verformbarer Ring (59) ausgebildet ist, der gegenüber dem Außendurchmesser des Führungskolbens (47) vorsteht und in Ausgangslage der Führungsvorrichtung an einem Innenkonus (63) des Werkzeugschaftes (13, 18) anliegt

3. Werkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der elastische Ring (59) am Führungskolben mit axialem Spiel angeordnet ist.

4. Werkzeug nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet daß der Führungskolben (47) axial von mindestens einem K.ühlmit:-;lkanal (64) durchsetzt ist, der an seinem den. Bohrschneiden (67—69) zugewandten Ende eine Düse(65) '*ssitzt.