DE2704174A1 - Bohrstange - Google Patents

Description

Patentanwälte * if, Dr-Ing. Wilhelm Rcichel DipL-Ing. Wolignng Reichel 8674

6 Frankfurt a M. 1 ====

Parkstraße 13

RONALD WILLIAM NEW, Stoke Page's, England

Bohrstange

Die Erfindung betrifft eine frei ausladende Bohrstange zum genauen Ausarbeiten oder Nacharbeiten von Bohrungen, insbesondere von Bohrungen mit nicht gleichmäßigem Durchmesser in ihrer Längsrichtung, zum Beispiel von abgesetzten und konischen Bohrungen.

Bei der Herstellung langer Bohrungen treten Schwierigkeiten auf, da mit zunehmender Länge der Bohrstange (für einen gegebenen Querschnitt) die Bohrstange anfälliger wird für das Auftreten von Ratterschwingungen. Daher sind Bohrstangen mit Durchmessern im Bereich von 25 mm bis 40 mm in dieser Hinsicht unbefriedigend, wenn ihr Ausladungsverhältnis - das ist das Verhältnis der freien Länge der Bohrstange zu ihrem Durchmesser - den Wert 5:1 übersteigt.

Bei einem bekannten Vorschlag zur Steigerung des zulässigen maximalen Ausladungsverhältnisses wurde eine Bohrstange mit einem Wolframkarbidschaft verwendet, dessen Elastizitätsmodul etwa dreimal größer als der von Stahl ist, wodurch sich eine Bohrstange von viel höherer Steifigkeit ergibt als mit den zuvor bekannten

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Stahlschäften. Diese Konstruktion ist teuer und kann das maximale Ausladungsverhältnis auch nur auf 7:1 erhöhen. Ferner ist eine solche Bohrstange spröde und daher zerbrechlich und kann somit nur eine kurze Lebensdauer bzw. Standzeit unter praktischen Werkstattbedingungen erwarten lassen.

Eine andere Anordnung hat R.S. Hahn in einer Abhandlung angegeben mit dem Titel "Design of Lanchester Damper for Elimination of metal-cutting chatter" (Ausbildung des Lanchester-Dämpfers zwecks Vermeidung von Ratterschwingungen bei der Metallbearbeitung), veröffentlicht in A.S.M.E. 1951 Seite 331. Dieser Aufsatz beschreibt die Einbeziehung in eine Bohrstange an ihrem vorderen Ende, einer zylindrischen Masse, die mit Spiel in einem geschlossenen Hohlraum im Innern der Stange angeordnet ist. Der Spielraum enthält ein Gas, etwa Luft. Bei Schwingungszuständen wirkte die Anordnung als ein viskoser Lanchester-Dämpfer, und wenn der Spielraum zwischen der Masse und der Innenwand des Hohlraums richtig gewählt war, wirkte sie der Ausbildung von Ratterschwingungen erfolgreich entgegen bei Bohrstangen mit einem Ausladungsverhältnis bis hinauf zu etwa 7:1.

Weitere Entwicklungen von Bohrstangen mit dem von Hahn vorgeschlagenen Dämpfer sind besprochen in Aufsätzen von T.H.J. Au und R.W. New, veröffentlicht in Int. J. Prod. Res. 1974, Vol. No. 2 Seite 247 - 261 sowie von K.W. Ng und R.W. New, verlesen auf der 3* Internationalen Konferenz über Entwicklungsforschung in Amherst, Mass./USA im August 1975. Beide Abhandlungen sind veröffentlicht durch Taylor & Francis Limited, 10-14 Macklin Street, London WC2B 5NF, England. Insbesondere sehen die Entwicklungen einen Schrumpfsitz bzw. Preßsitz für die Verbindung zwischen einem äußeren HUlsenteil der Bohrstange und einem Kernteil oder Spund der Stange im Bereich neben der Wurzel bzw. dea Fußende der Stange vor, wobei der Schrumpf- oder Festsitz gewählt ist, um eine weitere Dämpfung zu erreichen, die offenbar auf Reibung zurückgeht, die von sehr kleinen Relativbewegungen

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zwischen der Hülse und dem Kern bzw. Spund unter mittleren und schweren Schnittbeanspruchungen herrührt.

Die Erfindung bezweckt in erster Linie die Schaffung einer Bohrstange, die ein erhöhtes Ausladungsverhältnis erhalten kann, während sie denselben Widerstand gegen Schwingen und Rattern besitzt.

Gegenstand der Erfindung ist eine Bohrstange mit einem rohrförmigen Schaft, der am hinteren Ende für seine Befestigung und am vorderen Ende für die Anbringung eines Schneidwerkzeugs eingerichtet ist und der wenigstens in seinem hinteren Bereich einen festsitzenden Kern oder Spund enthält und neben der Werkzeughalterung einen geschlossenen Hohlraum aufweist, in dem eine Dämpfermasse mit einem dämpfenden Spielraum zwischen der Masse und der Innenwand des Hohlraums angeordnet ist. Eine derartige Bohrstange ist nach einem Grundgedanken der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß der Kern bzw. Spund einen wesentlich größeren, vorzugsweise um das Zweifache größeren Elastizitätsmodul als der Schaft besitzt.

Vorzugsweise ist das vordere Ende des Kerns von dem hinteren Ende des Hohlraums durch einen hohlen Zwischenraum des Schafts getrennt, wodurch die wirksame Masse des vorderen Teils der Bohrstange herabgesetzt wird, ohne daß ihre Steifigkeit nennenswert vermindert wird.

Der Kern braucht nicht eine homogene Einheit zu sein, sondern kann aus einer Mehrzahl von Bestandteilen mit einer massiven zylindrischen Seele gefertigt sein, wobei die äußeren Bestandteile weiter nach vorn ragen als der Innenteil oder die Innenteile.

Die vorliegende Erfindung hat ferner, gemäß einem andern Grundgedanken, eine Bohrstange zum Gegenstand, deren Schaft aa hinteren Ende für seine Befestigung und am vorderen Ende für die

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Anbringung eines Schneidwerkzeugs eingerichtet ist sowie neben und hinter dem Schneidwerkzeug mit einer Dämpferanordnung versehen ist, die aus einem geschlossenen Hohlraum in der Stange und einer darin mit Spielraum um sich herum enthaltenen Dämpfermasse besteht. Diese Bohrstange ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß sich vor dem Schneidwerkzeug eine zweite Dämpferanordnung befindet, die ebenfalls aus einem geschlossenen Hohlraum und einer darin mit Spielraum um sich herum enthaltenen Dämpfermasse besteht.

Der zweite Hohlraum vor dem Schneidwerkzeug kann sich im Innern einer Kapsel befinden, die lösbar am vorderen Ende der Bohrstange angebracht ist, damit die zweite Dämpferanordnung abgenommen werden kann, sobald mit der Bohrstange eine Bohrung, etwa eine Sackbohrung bearbeitet werden soll, mit der die Kapsel sonst kollidieren würde.

Die Bohrstange kann einen rohrförmigen Schaft mit einem Kern oder Spund aufweisen, der wenigstens im hinteren Abschnitt des. rohrförmigen Schafts mit Haftsitz eingesetzt ist. Ferner kann der Kern dann einen Elastizitätsmodul besitzen, der wesentlich größer als der des rohrförmigen Schafts ist, im Einklang mit dem obigen ersten Grundgedanken der Erfindung.

Somit können beide Grundgedanken der Erfindung vorteilhaft in dieselbe Bohrstange einbezogen werden.

Vorzugsweise ist ein Abschnitt des Schafts neben der hinteren Wand des ersten Hohlraums hohl und rohrförmig.

An den Bohrstangen der Erfindung kann eine Mehrzahl von Werkzeugen angebracht werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend beschrieben und in den Zeichnungen dargestellt. In diesen zeigen:

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Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Bohrstange,

Fig. 1a eine Einzelheit am vorderen Ende der Bohrstange der Fig. 1 in größerem Maßstab und

Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 und 5 der Fig. 1 entsprechende Darstellungen von weiteren Ausführungsformen und

Fig. 4 einen Querschnitt derselben nach der Linie IV-IV in Fig. 3;

Fig. 6 graphische Darstellungen des Schwingungsverhaltens der Ausführungsformen der Fig. 1-4;

Fig. 7 und 9 Seitenansichten von zwei" weiteren Bohrstangen der Erfindung und

Fig. 8 und 10 in größerem Maßstab Teile von Längsschnitten der Bohrstangen der Fig. 7 und 9.

Gemäß Fig. 1 hat die Bohrstange 100 einen Schaft 1, der ein hohles zylindrisches Stahlrohr 2, vorzugsweise mit einem Durchmesser von 38 mm aufweist, das einen ringförmigen Befestigungsflansch mit Bolzenlöchern 4 (Fig. 2) trägt, der aus einem Stück mit dem Rohr 2 besteht und gleichachsig mit diesem sowie mit einem Befestigungszapfen 5 ist. Der Zapfen 5 paßt festsitzend in eine Bohrung einer Werkzeugsäule (nicht dargestellt) an einer Werkzeugmaschine, wobei der Flansch 3 an eine Fläche dieser Säule fest anzuschrauben ist.

Das Rohr 2 ist aus der Stahlsorte En 9 oder En 24 unter Temperaturbedingungen für Warmbehandlung und Härtung hergestellt.

Neben und hinter dem vorderen Ende der Bohrstange ist eine Dämpferanordnung 6 vorgesehen, die eine zylindrische Hülse 7 mit einer Stirnwand 8 und einer Seitenwand 9 aufweist, in der eine zylindrische Dämpfenaasse 10 angeordnet ist. Die Dämpfermasse

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10 ist aus "Schwerlegierung" gefertigt, wie sie von der Firma Osram G.E.C. Limited in East Lane, Wembley, Middlesex/England auf den Markt gebracht wird unter der Bezeichnung "Heavy Alloy· und zum Beispiel eine Wolfram-Nickel-Kupfer-Legierung mit einer Dichte von 16,8 g/cnr oder eine Wolfram-Nickel-Eisen-Legierung mit einer Dichte von 18 g/cm sein kann. Die Dämpfermasse 10 ist 76,2 mm lang und hat einen Durchmesser von 27 mm, mit einem Spiel zwischen der Masse 10 und der Seitenwand 9 von etwa 0,10 bis 0,13 mm. Die genaue Wahl von Länge und Durchmesser der Dämpfermasse ist nicht kritisch, doch sind beste Resultate erzielt worden mit einem Spiel im Bereich von 0,107 bis 0,122 mm für die in Fig. 1 dargestellte Bohrstange. Bei einem Spiel von weniger als 0,107 mm läßt die Funktion bzw*, das Betriebsverhalten mit abnehmendem Spiel schnell nach, während es bei einem größeren Spiel als 0,107 mm nicht so schnell abfällt.

In allen Fällen verschiedener Stangenabmessungen, Ausladungsverhältnisse und Dämpfergrößen ist jedoch das optimale Spiel gewöhnlich am besten zu bestimmen durch Verwendung einer Vibrationstesteinrichtung, um die verschiedenen Kombinationen zu ermitteln, die ein minimales Ansprechen auf Vibrationskräfte ergeben.

Das vordere Ende der Hülse 7 ist durch einen Werkzeughalter (Fig. 1) in der Form eines Stahlstopfens 14 verschlossen, der einen im Durchmesser verjüngten Fortsatz 15 aufweist, der in das offene Ende der Hülse 7 hineinpaßt.

Der Stopfen 14 wird durch einen Kranz von Schrauben 16 (Fig. 1a) festgehalten, die durch angesenkte Löcher 17 des Stopfens hindurch in mit Innengewinde versehene Löcher 17' an der Vorderseite einer Lippe 12 der Hülse 7 eingeschraubt sind. Eine Dichtungsscheibe 18 ist zwischen dem Stopfen 14 und dem vorderen

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offenen Ende der Hülse 7 eingepreßt, um das Eindringen von Feuchtigkeit und OeI zu verhindern. Für ein befriedigendes Arbeiten der Dämpferanordnung 6 ist es wesentlich, daß die Innenflächen desselben sauber und trocken sind, wenn der Zusammenbau erfolgt, und daß danach keine Feuchtigkeit und kein OeI in den Hohlraum eintreten kann. Der Stopfen 14 besitzt eine Bohrung 19, in die ein Schneidwerkzeug 20 mit einer Schneidspitze 21 durch gebräuchliche Mittel eingespannt ist.

Ein massiver zylindrischer Kern oder Spund 22 (Fig. 1) aus Wolframkarbid ist mit Preß sitz in den hinteren Abschnitt des Rohrs 2 eingepaßt, unter Freihalten eines hohlen Zwischenraums 23 in dem Rohr 2, wobei der Kern so eingesetzt ist, daß er an seinem hinteren Ende am festesten sitzt.

Durch den hohlen Zwischenraum 23 zwischen den vorderen Ende des Kerns 22 und der Dämpferanordnung 6 wird die wirksame Masse der Bohrstange 100 an ihrem freien Ende vermindert und dadurch die Wirksamkeit der Dämpf er anordnung 6 gesteigert. Obwohl der hohle Zwischenraum 23 die Wirkung hat, die wirksame Masse der Bohrstange am freien Ende wesentlich herabzusetzen, gibt der Kern 22 die Gewähr, daß die Bohrstange steif genug ist, um eine gute geometrische Form der Bohrung zu erhalten. Zusätzlich zur Dämpfung der Dämpferanordnung erfolgt eine weitere Dämpfung an der Grenzfläche des vorderen Teils des Kerns 22 und des Rohrs 2, besonders bei einer starken Schnittbelastung. Ein zweckmäßiger Festsitz oder Schrumpfsitz zwischen dem Rohr und dem Kern wird dadurch erhalten, daß der Kerndurchmesser um etwa 0,01 bis 0,015 mm größer als der Innendurchmesser der Hülse ausgeführt wird und das Rohr auf etwa 200⁰C erhitzt und nach Einsetzen des Kerns wieder abgekühlt wird.

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Im allgemeinen gibt es eine optimale Länge für den Kern 22; wenn der Kern diese Länge überschreitet, wird die wirksame Hasse des vorderen Teils der Bohrstange erhöht und dadurch die Wirksamkeit der Dämpferanordnung 6 herabgesetzt, während wenn die Länge des Kerns 22 kleiner als die optimale Länge ist, die statische Steifheit gegen seitliche Ablenkung herabgesetzt wird, wie auch die Reibungsdämpfung zwischen dem Kern 22 und dem Rohr 2. Der Kern 22 hat einen Durchmesser von 30,2 mm und erstreckt sich über das 0,5 bis 0,6-fache der gesamten wirksamen Stangenlänge von 381 mm. Die Länge, mit der sich der Kern über den Befestigungsflansch nach vorn erstreckt, beträgt 221 mm. Der Kern ist jedoch nach hinten um einen Betrag zu verlängern, der vorzugsweise nicht kleiner als der Durchmesser der Bohrstange ist.

Als Material für den Kern wird Wolframkarbid bevorzugt, weil sein Elastizitätsmodul etwa dreimal so groß wie derjenige des Rohrs ist. Andere Werkstoffe, die wirtschaftlicher sind, können für den Kern verwendet werden, vorausgesetzt, daß der Kern einen größeren Elastizitätsmodul als die Hülse besitzt, obwohl die Verbesserung des Betriebsvex'haltens nicht so gut wie mit einem Kern aus Wolframkarbid ist.

Die in Fig. 3 und k gezeigte Bohrstange 101 gleicht derjenigen nach Fig. 1 und 2 mit der Ausnahme, daß eine zweite Dämpferanordnung 24 lösbar am vorderen Ende der Bohrstange angebracht ist und der Kern 22a aus Stahl oder Wolframkarbid bestehen kann.

Die zweite Dämpferanordnung 24 (Fig. 3) ist abnehmbar, um die Bohrstange zum Bearbeiten einer Bohrung, etwa einer Blindbohrung, verwenden zu können, mit der die zweite Dämpferanordnung sonst kollidieren würde.

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Diese Dämpferanordnung 24 besteht in einer zylindrischen Kapsel 25» die eine zylindrische Dämpfermasse 26 aus Schwerlegierung enthält, wobei der Spielraum 27 zwischen der Dämpfermasse und der Innenseite der Kapsel von derselben Größenordnung wie der für die Masse 10 (Fig. 1) ist und einen optimalen Wert hat, der durch Versuch und Rechnung bestimmt werden kann. Vorzugsweise hat die Masse 26 eine Länge von dem gleichen oder einundeinhalbfachen Wert wie ihr Durchmesser.

Die Kapsel 25 hat eine zylindrische Seitenwand 28 aus Stahl und eine damit zusammenhängende hintere Stirnwand 29 aus Stahl, von der ein äußerer Gewindezapfen 30 axial nach hinten vorspringt, der in ein Gewindeloch 31 an der Vorderseite eines Stahlstopfens 32 eingreift.

Der Stahlstopfen 32 gleicht in Form und Funktion dem Stahlstopfen 14 der Bohrstange 100 in Fig. 1 mit der Ausnahme, daß er einen im Durchmesser verjüngten vorderen Fortsatz 33 aufweist, in dem das Gewindeloch 31 ausgebohrt ist. Wenn die Kapsel 25 angesetzt ist, liegt ihre Rückseite an der Vorderseite des Stahlstopfens 32 an.

Die Kapsel 25 ist an ihrem vorderen Ende geschlossen und abgedichtet durch eine Stahlscheibe 34, die einen mit Innengewinde versehenen Rand 35 aufweist, der sich rückwärts erstreckt und das mit Außengewinde versehene vordere Ende der Seitenwand 28 umgibt.

Die Dämpferanordnung 24 ist so ausgebildet, daß sie den Dämpfer 6 beim Dämpfen der Vibrationen erster Art der Bohrstange unterstützt, vor allem bei der Vornahme von Fertig- bzw. Schlichtbearbeitungen .

Bei der Durchführung von groben oder Schruppbearbeitungen und bei mittleren Schnittstärken an hochfesten Stählen (wie sie für

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Gasturbinenwellen verwendet werden), hat sich gezeigt, daß die Bohrstange in einer zweiten Art mit einer Frequenz, die ein mehrfaches der Frequenz erster Art ist, und in einer Schwingungsform im zentralen Bereich der Bohrstange vibrieren kann.

Die zweite Dämpferanordnung 24 kann so ausgebildet sein, daß ihr maximaler Dämpfungsbereich wirksam ist, um diese Schwingungen zweiter Art hintanzuhalten. Da die zweite Dämpferanordnung leicht lösbar ist, können zwei alternativ verwendbare Anordnungen vorgesehen sein, die eine für die sekundäre Art bei groben und mittleren Schnitten und die andere für die primäre Art bei feinen oder Schlichtschnitten.

Die in Fig. 5 gezeigte Bohrstange 102 gleicht derjenigen der Fig. 3 und 4 mit der Ausnahme, daß sie einen massiven, aus einem Stück bestehenden Stahlschaft 36 aufweist, der am vorderen Ende eine Aussparung zur Aufnahme der Dämpferanordnung 10b besitzt.

Die Aussparung im Schaft 36 hat eine größere Länge als die Dämpferanordnung 10b, so daß ein hohler rohrförmiger Zwischenraum zwischen der Dämpferanordnung 10b und dem massiven Teil des Schafts verbleibt.

Die graphische Darstellung in Fig. 6 zeigt durch Computer oder Rechnung ermittelte Kurven des Verhältnisses der Kernlänge 1, zur Länge der Ausladung I₁ der Bohrstange in Abhängigkeit von bzw. in Zuordnung zu dem Ansprechen auf Vibrationen in Mikrometer je Krafteinheit für verschiedene Bohrstangen mit einem Ausladungsverhältnis von 10:1, wobei die Ausladungslänge 381 mm und der Durchmesser 38 mm beträgt. Die Kurven A und B stellen das Ansprechen einer Bohrstange gemäß Fig. 3, doch mit einem Stahlkern dar, wobei Kurve A sich auf eine Bohrstange bei abge-. nommener vorderer Dämpferanordnung und Kurve B auf eine Bohrstange mit beiden Dämpferanordnungen bezieht.

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Versuche wurden durchgeführt mit Kernlängen von vom 0,26- und 0,5-fachen der Ausladungslänge der Bohrstange und als Ergebnisse die Punkte al und a2 sowie b1 und b2 erhalten, die alle auf den Kurven A und B liegen.

Die Kurven C und D stellen das errechnete Ansprechen einer Bohrstange gemäß Fig. 3 dar, mit einer bzw. zwei Dämpferanordnungen und einem Wolframkarbid-Kern, wobei Versuche mit einer Kernlänge durchgeführt wurden, die gleich 0,58 der Ausladungslänge der Bohrstange betrug und die Punkte c1 und d1 ergab.

Für ein befriedigendes Verhalten einer Bohrstange im Betrieb sollte das Ansprechen auf Vibrationen je Krafteinheit, wie in Fig. 6 eingetragen, kleiner als etwa 5,0 Mikrometer (mü) sein.

Die graphische Darstellung zeigt deutlich, daß eine Bohrstange mit zwei Dämpferanordnungen ein besseres Ansprechen als eine Bohrstange mit nur einer Dämpferanordnung ergibt und daß eine Bohrstange mit einem Wolframkarbid-Kern besser als eine solche mit Stahlkern ist.

Die in Fig. 7 und 8 gezeigte Bohrstange gleicht in der Ausbildung derjenigen der Fig. 3 und 4, aber unterscheidet sich von dieser darin, daß die Hülse 7c der ersten Dämpferanordnung dvrch einen Kragen 51 verlängert ist, dessen freier Rand 52 einen Anschlag bildet, um die Lage des vorderen Endes des Kerns 22c während des Aufschrumpfvorgangs beim Zusammenbau der Bohrstange genau festzulegen.

Die Hülse 7c ist mit Festsitz am vorderen Ende des Rohrs 2c angeordnet und mit diesem verschweißt.

Außerdem ist der Stopfen 32c, der als Halter für das Werkzeug 20c dient, im vorderen Ende der Hülse 7c mittels eines Splintstifts 53 befestigt, der diametral gegenüberliegende Löcher im

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vorderen Ende der Hülse 7c sowie einen Fortsatz 54 des Stopfens 32c durchdringt. Der Fortsatz 54 hat eine Nut 55, die einen O-Ring 56 aufnimmt, der den die Dämpfermasse enthaltenden Hohlraum gegen das Eindringen von Wasser, OeI und anderen Verschmutzungen abdichtet. Weitere Steifigkeit und Abdichtung sind dadurch zu erzielen, daß der Splintstift mit Treibsitz eingepaßt und ein Epoxyharz oder eine andere Dichtungsmasse zwischen den verschiedenen Oberflächen verwendet wird. (Der Fortsatz 54 kann zwischen seiner Auflagefläche und der Nut 55 schwach gerieft sein, um einen besseren Sitz in der Lippe der Hülse 7c zu erzielen).

In gleicher Weise kann die Abschlußkappe 34c der zweiten Dämpferanordnung 24c durch eine Scheibe 57 und durch Epoxyharz abgedichtet sein.

Als weitere Alternativ© kann der Stopfen 54 mit Schraubengewinde versehen sein, das in ein entsprechendes Gewinde in der Hülse 7c eingreift.

Bei den Ausführungsformen der Fig. 9 und 10 ist der rohrförmige Schaft der Bohrstange durch Ausbohren einer massiven Stange von beiden Enden aus gefertigt worden. Der größere Hohlraum für die Aufnahme des Kerns 22d wird durch ein Tiefbohrverfahren gewonnen unter Verwendung eines selbstspurenden Bohrers (zum Beispiel durch ein Kanonenrohr-Bohrverfahren), bei dem der Schneidkopf des Bohrgestänges durch die Seitenwand des soeben gebohrten Loches geführt wird.

Um den Kern 22d während des Schrumpfvorgangs beim Zusammenbau genau einzustellen, wird eine Abstandsbuchse 61 aus dünnwandigem Aluminiumrohr oder dergleichen, deren Länge mit der für den hohlen Zwischenraum 23 erforderlichen Länge übereinstimmt, in das Tiefbohrloch vor dem Einsetzen des Kerns 22d eingebracht.

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Die Buchse hat eine zu vernachlässigende Wirkung auf die effektive Masse der Bohrstange und verursacht höchstens eine äußerst minimale Zunahme in der Steifigkeit der Stange.

Die Außenseite der Bohrstange ist zylindrisch längs des ganzen Wurzel- bzw. Fußabschnitts und in einem gebräuchlichen Spannfutter befestigt, das es ermöglicht, die wirksame Länge der Bohrstange in einem gewissen Ausmaß einzustellen, falls erforderlich, durch bloßes Justieren der axialen Lage der Bohrstange in ihrem Futter. Dabei erstreckt sich der Wolframkarbid-Kern 22d nicht bis zum äußersten Ende der Stange. Stattdessen ist ein Stopfen 63 aus billigerem Material in das Ende der Bohrstange eingesetzt, um die radialen Spannkräfte aufzunehmen. Diese Anordnung ist wirksam, da dieses Ende des eingespannten Abschnitts der Stange nicht die Steifigkeit zu haben braucht, die am vorderen Ende des eingespannten Abschnitts erforderlich ist.

Es ist klar, daß die in Flg. 9 und 10 gezeigte Art der Befestigung mit Spannfutter auch bei den anderen Ausführungsformen angewendet werden kann und daß die Spannfutteranordnung gemäß Fig. 9 und 10 durch die für die anderen Ausführungsformen dargestellte Befestigung mit Flansch und Zapfen ersetzt werden kann.

Das vordere Ende der Bohrstange der Fig. 9 und 10 ist in derselben Weise ausgeführt wie dasjenige in Fig. 7 und 8. Wie im Fall der Ausführungsformen der Fig. 7 und 8 sind verschiedene Arten für die Befestigung des Werkzeughalters im vorderen Ende des rohrförmigen Schafts der Bohrstange möglich. So kann der Werkzeughalter am Führungsende des rohrförmigen Schafts mit einer Ringnaht angeschweißt werden, für die eine V-förmige Nut zwischen dem Schaft und dem Werkzeughalter ausgebildet wird. Bei diesem Verfahren ist ein hitzebeständiger Dichtungsring erforderlich.

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Ein weiterer Vorteil der oben beschriebenen Bohrstangen ist der, daß sie wirksam gedämpft sind über einen weiten Bereich von Vibrationsfrequenzen, im Gegensatz zu bekannten oder vorgeschlagenen Bohrstangen, die nur Schwingungen einer besonderen Frequenz dämpfen, auf die sie abgestimmt sind. Obwohl Rattern eine Resonanzerscheinung ist, ist die Frequenz der Ratterschwingungen nicht nur von den Eigenschaften der Bohrstange abhängig, sondern ebenso von einigen anderen Faktoren, wie den Schnittbedingungen und dem Material des Werkstoffs.

Beispiele anderer Werkstoffe, die sich für den Kern eignen, sind kohlefaserverstärktes zusammengesetztes Material, Gußeisen, Messing, Titan oder Aluminiumlegierungen.

Die Wanddicke des rohrförmigen Abschnitts kann sich ändern zwischen dem Kern und der ersten Dämpferanordnung, zum Beispiel zur ersten Dämpferanordnung hin abnehmen. Im übrigen sind mannigfache Änderungen und Abwandlungen ohne erfinderisches Zutun im Rahmen der Erfindung denkbar.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   Bohrstange mit einem rohrförmigen Schaft, der an seinem hinteren Ende für seine Befestigung und am vorderen Ende für die Halterung eines Schneidwerkzeugs eingerichtet ist und der wenigstens im hinteren Abschnitt einen festsitzenden Kern enthält sowie neben der Werkzeughalterung einen geschlossenen Hohlraum aufweist, in dem eine Dämpfermasse mit einem dämpfenden Spielraum zwischen der Masse und der Innenwand des Hohlraums angeordnet ist,

   dadurch gekennzeichnet,

   daß der Kern (22) einen wesentlich größeren, vorzugsweise einen um das Zweifache größeren Elastizitätsmodul als der Schaft (2) besitzt.

   Bohrstange nach Anspruch 1,

   dadurch gekennzeichnet,

   daß das vordere Ende des Kerns (22) von dem hinteren

   Ende des Hohlraums durch einen hohlen Zwischenraum (23)

   des Schafts (2) getrennt 1st.

   Bohrstange nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

   daß der Kern (22) mit Festsitz, vorzugsweise durch Schrumpfen, in dem hohlen Schaft (2) angebracht ist.

   Bohrstange nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet,

   daß der Kern (22) aus Wolframkarbid gefertigt ist.

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   5. Bohrstange nach Anspruch 4,

   dadurch gekennzeichnet,

   daß der Schaft (2) aus Stahl gefertigt ist.

   6. Bohrstange nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,

   daß der Schaft (2) an seinem vorderen Ende offen ist und in der Öffnung die Dämpf er anordnung (6) im Abstand vom Kern (22) befestigt ist.

   7. Bohrstange nach Anspruch 6,

   dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung-(15-19) zur Halterung des Schneidwerkzeugs (20) an der Dämpferanordnung (6) befestigt ist.

   8. Bohrstange nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Halterungsvorrichtung (15) eine zweite Dämpferanordnung (24), das Werkzeug zwischen sich und der ersten Dämpferanordnung einschließend, vorgesehen ist, die eine zylindrische Dämpfermasse (26) aufweist, die in einem abgedichteten Hohlraum (28) mit einem ein Dämpfungsmittel enthaltenden Spielraum (27) zwischen der Masse und der Innenwand des Hohlraums enthalten ist.

   9. Bohrstange mit einem Schaft, der am hinteren Ende für seine Befestigung und am vorderen Ende für die Halterung eines Schneidwerkzeugs eingerichtet ist und der neben und hinter dem Schneidwerkzeug eine Dämpferanordnung aufweist, die in einem geschlossenen Hohlraum in der Stange und einer darin mit einem Spielraum um sich herum enthaltenen Dämpfermasse besteht, dadurch gekennzeichnet,

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   daß vor der Halterung für das Schneidwerkzeug eine zweite Dämpferanordnung (24) vorgesehen ist, die ebenfalls in einem geschlossenen Hohlraum und einer darin enthaltenen, von einem dämpfenden Spielraum (27) umgebenen Dämpfermasse (26) besteht.

   10. Bohrstange nach Anspruch 8 oder 9» dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Dämpferanordnung (24)die Form einer Kapsel (25) hat, die am vorderen Ende der Bohrstange (101) lösbar befestigt ist.

   11. Bohrstange nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Dämpfermasse und ihre betreffenden Hohlräume zylindrisch sind.

   12. Bohrstange nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet,

   daß die zweite Dämpferanordnung (24) im Hinblick auf die Dämpfung der zweiten Art von Schwingungen der Bohrstange dimensioniert ist.

   ReNeu/Pi.

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