DE3112316A1 - "verfahren zum aussenken von bohrungen in einer platte aus glas- oder kohlenstoffaserverstaerktem material" - Google Patents

Description

AERITLIA Societä Aerospaziale

Italiana ρ.A.,

Piazzale V, Tecchio 51/A

Neapel/Italien

"Verfahren zum Aussenkon von Bohrungen in einer Platte aus glas- oder kohlenstoffaser verstärktem Material"

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aussenken von Bohrungen, die in einer Platte aus einem Material angeordnet sind, das durch Kohlenstoff- oder Glasfasern verstärkt ist, wobei es möglich ist, ausgesenkte Bohrungen zu erhalten, wie sie für luftfahrttechnische Zwecke erforderlich sind, und zwar im wesentlichen frei von Fehlern und mit stark verringerten Be arbe i tungs zeiten.

Für luftfahrttechnische Anwendungszwecke ist es bekannt, Bauteile zu verwenden, die aus verschiedenen Platten aus kohlenstoff- und/oder glasfaserverstärkten Materialien und anderen metallischen Materialien hergestellt sind, die miteinander durch Verbindungselemente verbunden werden, die in entsprechende Bohrungen in den Platten eingesetzt werden. Zur Aufnahme der Köpfe dieser Verbindungselemente müssen die entsprechenden Bohrungen geeignete Aussehkungen mit einer im wesentlichen konischen Fläche aufweisen, so daß sie einen Sitz für den Kopf des Verbindungselementes selbst bilden.

Besondere Schwierigkeiten treten beim Aussenken von Bohrungen auf, die in glas- oder kohlenstoffaserverstärkten Materialien angeordnet sind, da die Eigenschaften dieser Materialien bekannterweise dazu führen, daß die aus konventionellen Materialien hergestellten Werkzeuge beträchtlich verschleißen und an den Kanten der Aussenkung kurze Fasern

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ausbrechen (Delaminierungen).

Das Aussenken wird gewöhnlich durchgeführt, indem Material von der Platte mittels eines drehbaren Werkzeugs entfernt wird, das mit entsprechenden Schneidkanten versehen ist. Das Werkzeug, das in einer manuell gehaltenen Bohrmaschine oder an einem beweglichen Kopf eines an einem Ständer befestigten Bohrers montiert ist, besteht gewöhnlich aus Wolframkarbid oder ist mit Kronen oder Einsätzen aus diesem Material versehen, an dem die Schneidkanten ausgebildet sind.

Bei einer anderen Methode wird das Werkzeug von einem geeignet geformten Schleifrad gebildet, dessen Oberfläche mit Diamantstaub bedeckt ist.

Mit Aussenkungen versehene Bohrungen, die mit diesen bekannten Methoden erhalten werden, besitzen verschiedene Nachteile.

Vor allem bei der erstgenannten Methode werden häufig kurze Fasern des Plattenmaterials, in dem die Bohrung ausgebildet ist, losgelöst, so daß die Kante vollkommen unregelmäßig ist. Wenn dagegen die zweite Methode verwendet wird, ist die Oberfläche der erhaltenen Aussenkung unregelmäßig und rauh und besitzt beträchtliche Riefen. Der Verschleiß der Werkzeuge ist insbesondere bei der erstgenannten Methode besonders hoch.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Aussenken einer Bohrung in einer Platte aus kohlenstoff- oder glasfaserverstärktem Material zu schaffen, das die oben genannten Nachteile vermeidet, und zu glatten, durchgehenden Aussenkungskanten und -flächen führt.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitsgang des Entfernens von Material von der Platte mit Hilfe eines drehbaren Werkzeugs vorgenommen wird, daß mit wenigstens einer Schneidkante versehen ist, die durch eine Diamantkrone gebildet wird, wobei die Schneidkante im wesentlichen längs einer Mantellinie

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einer konischen Fläche angeordnet ist, deren Achse mit der Drehachse des Werkzeugs zusammenfällt.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Abbildungen näher erläutert.

Fig. 1 und 2 zeigen zwei orthogonale Seitenansichten

eines Werkzeugs, das bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet wird,

Fig. 3 ist eine Ansicht von unten des Werkzeugs

von Fig. 1,

Fig. 4 ist ein Schnitt längs der Linie IV-IV

von Fig. 1 ,

Fig. 5 ist eine schematische Seitenansicht,

die die fundamentale Arbeitsweise des erlndungsgemäßen Verfahrens mit dem Werkzeug der Fig. 1 bis 4 darstellt,

Fig. 6 zeigt eine Bohrung mit kegeliger Aussenkung, Wie sie mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erhalten wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist zum Aussenken einer Bohrung geeignet, wie sie in Fig. 5 mit der Bezugsziffer 1 bezeichnet ist, die in einer Platte aus irgendeiner Art von durch Glas- oder Kohlenstoffasern verstärktem Material gebildet ist. Derartige Platten dienen als Bauteile in der Luftfahrtindustrie, und die Verbindung zwischen verschiedenen Platten wird mit Hilfe von geeigneten Verbindungstdlen erreicht, die in Bohrungen eingesetzt werden, die in den Platten hergestellt sind.

Das erfindungsgemäße Verfahren besteht im wesentlichen in einem Schritt, mit dem Material von der Platte mit HIfe eines drehbaren Werkzeugs, wie es in den Fig. 1 bis 4 dargestellt ist, entfernt wird,das mit wenigstens einer Schneid-

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kante versehen ist, die in Form einer Diamantkrone ausgebildet und im wesentlichen längs der Mantellinie einer konischen Fläche angeordnet ist, deren Achse mit der Rotationsachse des Werkzeugs zusammenfällt. Es wurde gefunden, daß dann, wenn das Entfernen von Material in der angegebenen Weise vorgenommen wird, nichtnur eine kegelige Aussenkung gebildet wird, die sehr gu^! ϊ Eigenschaften in bezug auf Form und Abmessungen aufweist, sondern auch dis zur Durchführung dieses Arbeitsgangs verwendete Werkzeug wesentlich weniger verschlissen wird, wodurch eine hohe Produktivität erhalten wird.

Die Drehzahl des Werkzeugs kann in einem weiten Bereich variieren, wobei trotzdem in jedom Fall gänzlich zufriedenstellende Resultate erzielt werden. Es wurde gefunden, daß die Drehzahl zwischen 5oo und 18 ooo U/min liegen kann.

Der Arbeitsgang kann unter Verwendung eines manuell steuerbaren Bohrers vorgenommen werden, an dem das Werkzeug montiert ist, wobei sich der Vorteil einer stark reduzierten Bearbeitungszeit ergibt, wobei keine komplexen Maschinen oder Ausrüstungen erforderlich sind, während eine beträchtliche Flexibilität auf der Arbeitsfläche erreicht wird.

Während des vorgenannten Arbeitsvorgangs wird das Werkzeug durch einen Stift geführt, der in die Bohrung eingesetzt werden kann, die ausgesenkt werden soll.

Ein zur Durchführung dieses Arbeitsgangs geeignetes Werkzeug ist in den Fig. 1 bis 4 dargestellt. Es besitzt einen im wesentlichen zylindrischen Körper 3, der mit einem Zapfen 4 versehen ist, der beispielsweise durch Verschrauben an einer Spindel einer manuell gehaltenen Bohrmaschine befestigt v/erden kann. Der untere Teil des Körpers 3 des Werkzeugs wird durch eine im wesentlichen konische Fläche 5 begrenzt und besitzt eine schraubenlinienförmige Nut 6 eines Typs, wie er an konventionellen Aussenkungswerkzeugen ausgebildet ist.

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Das Werkzeug ist mit oinem Paar von Diamantkronen 7 versehen, von deinen jede eine im wesentlichen geradlinige Schneidkante 8 besitzt, die in bezug auf die Achse des Werkzeugs derart orientiert ist, daß sie auf einer Mantellinie einer konischen, koaxial zu der Achse des Werkzeugs angeordneten Fläche liegt. Die Lage der Kante 8 ist klar aus der Seitenansicht der Fig. 1 ersichtlich, während ihre Form im Schnitt aus Fig. 4 ersichtlich ist.

Der Diamant der Krone 7 ist üblicherweise ein normaler polychristalliner industrieller Diamant.

Jede der beiden Kronen 7 wird gemäß der dargestellten Ausführungsform des Werkzeugs durch eine entsprechende Wolframkarbidplatte 1o getragen, die die Kräfte aufnimmt, die auf die Diamantkrone 7 während des BearbeitungsVorgangs übertragen werden, und diese auf den Körper 3 des Werkzeugs überträgt. Zu diesem Zweck sind jede der Kronen 7 und die zugehörige Wolframkarbidplatte 1o durch Sintern miteinander verbunden. Die auf diese Weise erhaltene Anordnung sitzt in einer entsprechenden Ausnehmung 11 (Fig. 4) des Körpers 3, wobei die Befestigung in üblicher Weise, beispielsweise durch Verschweißen der Platte 1o mit dem Körper 3 selbst, erhalten werden kann.

Bei der dargestellten Ausführungsform sind zwei um etwa 18o zueinander versetzte Diamantkronen 7 vorgesehen, jedoch kann die Zahl der Kronen 7 auch eine andere sein. Der Körper 3 des Werkzeugs ist darüberhinaus mit einer zentralen Bohrung 12 versehen, die zur Aufnahme eines im wesentlichen zylindrischen Stiftes 13 dient, der einen Durchmesser aufweist, der geringfügig kleiner als derjenige der Bohrung 1 ist, die ausgesenkt werden soll, während die Verbindung des Stiftes 13 mit dem Körper 3 beisDielsweise über einen festspannenden Gewindestift vorgenommen werden kann, der in eine entsprechende Gewindebohrung 14 im Körper 3 eingesetzt wird, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist.

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In Fig. 5 ist das Werkzeug in Arbeitsstellung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren dargestellt. Hierbei wird zunächst der Stift 13 in die Bohrung 1 eingesetzt, wodurch eine perfekte Führung des Werkzeugs in bezug auf die Bohrung

1 sichergestellt wird, wonach nachfolgend die Schneidkanten 8 der Diamantkronen 7 in Kontakt mit dem Material der Platte

2 gebracht werden, νährend das Werkzeug mit einer Drehzahl, die in dem oben angegebenen Bereich liegt, angetrieben wird. Auf diese Weise wird einekonische Aussenkung 15 erhalten, die am Ende des Arbeitsvorgangs die in Fig. 6 dargestellte Form aufweist. Es wurde gefunden, daß diese Aussenkung eine konisch: Oberfläche 16 mit geringer Rauheit und gänzlichem Fehlen von Kratzern und Beschädigungen besitzt. Darüborhinaus tritt an der Kante 17 der Aussenkung selbst keine; Abtrennung von Fasern des Materials der Platte 2 auf, vielmehr ist die Kante 17 gänzlich glatt und durchgehend. Die Toleranzen bezüglich Form und Abmessungen der Aussenkung, die auf diese Weise erhalten wird, sind sehr genau.

Ferner wurde festgestellt, daß mit einem Werkzeug mehrere tausend Aussenkungen hergestellt werden können, bevor ein Schärfen der Schneidkanten 8 erforderlich wird. Folglich ist die mit dem beschriebenen Verfahren beschriebene Produktivität sehr hoch.

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Claims (9)

1. AERITALIA Societa Aerospaziale
   Italiana p.Α., Neaoel

   Ansprüche

   Verfahren zum Aussenken einer Bohrung in einer Platte aus einem Material, das durch Kohlenstoff«oder Glasfasern verstärkt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Entfernen von Material von der Platte in einem Arbeitsgang mittels eines drehbaren Werkzeugs vorgenommen wird, das mit wenigstens einer Schneidkante versehen ist, die von einer Diamantkrone gebildet wird, wobei die Schneidkante im wesentlichen entlang einer Mantellinie einer konischen Fläche angeordnet ist, deren Achse mit der Drehachse des Werkzeugs zusammenfällt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl des Werkzeugs zwischen 5oo und 18 ooo U/min liegt.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitsgang mit Hilfe eines manuell gesteuerten Bohrers vorgenommen wird, auf dem das Werkzeug montiert ist.
4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Diamantkrone von einer Wolframkarbidplatte getragen wird.
5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug mit einem zylindrischen Zapfen versehen ist, der koaxial zu der Drehachse des Werkzeugs angeordnet und mit einem vorbestimmten Radialspiel in die auszusenkende Bohrung einsenkbar ist.

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6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug zwei Diamantkronen aufweist, die mit entsprechenden Schneidkanten versehen sind, die auf dem Werkzeug angeordnet und im wesentlichen um 18o° zueinarider versetzt sind.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug ein konisches Aussenkungswerkzeug ist, das mit Ausnehmungen versehen ist, die die Diamantkronen aufnehmen, wobei Einrichtungen zum Befestigen der Kronen in den Ausnehmungen vorgesehen sind.
8. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jede Krone an der zugeordneten Wolframkarbidplatte durch Sintern befestigt ist, wobei die Wolframkarbidplatte in der zugeordneten Ausnehmung durch Schweißen befestigt ist.
9. 9. Werkzeug zur Herstellung von kegeligen Aussenkungen in einer Platte aus einem Material, das durch Kohlenstoff— oder Glasfasern verstärkt ist, dadurch gekennzeichnet, daß es nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgebildet ist.

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