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Die
Erfindung befaßt
sich mit einer Schleifscheibenanordnung, welche derart beschaffen
und ausgelegt ist, daß sie
zum Einsatz bei einer Präzisions-Spiralbohrerschleifvorrichtung
kommen kann.
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Es
gibt eine Anzahl von Bohrerschleifmaschinen, welche heutzutage erhältlich sind,
von denen einige Spiralbohrer auf eine nahezu der neuen Geometrie
entsprechende Bohrergestalt zuschleifen können. Bei vielen Maschinen
jedoch ist eine erfahrene Bedienungsperson erforderlich, und bei
anderen Maschinen können
nur standardisierte Bohrergeometrien bearbeitet werden.
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Die
amerikanischen Patente No. 4,916,866, Bernard et al, 4,485,596,
Bernard et al, 4,471,481, Bernard et al und 4,001,975, Bernard et
al. befassen sich mit Bohrerschleifmaschinen und Zubehör hierfür, wie Spiralbohrer
und Spannfutter oder dergleichen. In der amerikanischen Patentschrift
No. 5,499,546 von Christian et al, von welcher die Oberbegriffe
des Patentanspruchs 1 und des Anspruches 21 ausgeht, ist eine Auslegung
gezeigt, bei der man keine erfahrenen Bedienungspersonen benötigt, und bei
der man alle Abschätzungsarbeiten
beim Schleifen von Bohrern entfallen lassen kann.
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Historisch
gesehen sind übliche
Spiralbohrer sehr standardisierte Werkzeuge. Die Geometrie am Schneidenende
war eine standardisierte Geometrie, welche im allgemeinen von dem
Metall Cutting Tool Institute als günstigste Geometrie für alle Mehrzweckbohrbearbeitung
ausgewählt
wurde, und diese Geometrie umfaßt
eine Spitze mit 118°,
einen Hinterdrehwinkel von 6° bis
18° (in
Abhängigkeit
von dem Bohrerdurchmesser), und eine Schneidkante mit genauen Abmessungen
innerhalb von 0,004 inch. mit der Achse des Bohrers. Heutzutage
werden viele neue Bohrspitzengeometrien im allgemeinen für spezielle
und für
allgemeine Bohrbearbeitungen eingesetzt. Am bedeutendsten sind Abweichungen
zu der Standardspitze mit 118°,
wie die Spiralspitzen 118° "S" oder mit Spiralspitze, einer Scheitelspitze
mit 135° oder
eine Kombination von diesen beiden. Zusätzlich wird eine genauere Schneidkante
von bis zu 0,002 inch. mehr und mehr üblich. Diese neuen Gesichtspunkte
kommen mehr und mehr zum Einsatz, da man überlegene Schneidbearbeitungen,
Selbstzentrierungseigenschaften und ein überlegenes Vermögen erhält, genauere Öffnungen
zu erstellen. Heutzutage werden etwa 30% bis 40% aller Spiralbohrer,
die in U.S.A. hergestellt werden, mit wenigstens einer dieser Abänderungen
an der Spitze versehen. Bohrer mit der traditionellen Standardspitzengeometrie
oder den anderen vorstehend genannten Abänderungen lassen sich käuflich in
entsprechenden Eisenwarengeschäften
und bei Zulieferern für
Industriebetriebe durch Heimwerker, Hobbybastler, Automechaniker,
Bauhandwerker, Mühlenbauer
und Maschinenbauer erwerben.
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Stahlspiralbohrer
für hohe
Geschwindigkeiten und gute Qualität sind teuer. So beträgt beispielsweise
der durchschnittliche momentane Listenpreis für Abmessungen mit 1/8-inch.
mit einer traditionellen 118° Spitze
etwa $ 0,60, mit Abmessungen 6/16-inch. etwa $ 1,75 und mit Abmessungen
1,2-inch. etwa $ 4,00. Die Kosten für Bohrer mit speziell ausgelegten Bohrerspitzen
sind üblicherweise
etwa doppelt so teuer. Selbst wenn die Spiralbohrer relativ teuer
sind, wird nur ein geringer Prozentsatz der verkauften Spiralbohrer
jemals nachgeschliffen, da es sehr schwierig ist, selbst für erfahrene
Fachleute, die Schneidspitzen mittels Hand zu schärfen bzw.
nachzuschleifen, und die effizienteste oder gewünschte Geometrie zu erstellen.
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Im
allgemeinen tragen von Hand nachgeschliffene Bohrer Material auf
ineffiziente Weise ab, werden schnell erhitzt, verlieren ihre Schärfe und werden
bald weggeworfen.
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Daher
werfen tausende von Personen, welche Spiralbohrer einsetzen, pro
Tag eine Anzahl von Spiralbohrern mit geschätzten durchschnittlichen Kosten
in Höhe
von etwa $ 2 pro jeweiligem Bohrer weg. Dieser Verlust kann sich
auf $ 100 oder mehr pro Woche und Arbeiter belaufen.
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Hiervon
sind in der Größenordnung
von möglicherweise
nicht weniger als 95% aller Spiralbohrer betroffen, die mit Durchmesserabmessungen in
einem Bereich von 1/16 inch und ¾ inch hergestellt und eingesetzt
werden, wobei innerhalb dieses Bereiches diese Abmessungsunterteilungen
vorgesehen sind, die sich durch Buchstabenkennzeichnungen, Ziffernkennzeichnung
und Meterkennzeichnungen unterscheiden.
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Die
Erfindung zielt darauf ab, eine Schleifscheibenanordnung bereitzustellen,
welche eine Stahlschleifscheibe von der Motorwelle elektrisch isoliert,
an welcher sie mittels eines Direktantriebs fest angebracht ist.
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Aus
EP-A-0 445 568 ist eine Schleifscheibenanordnung bekannt, welche
folgendes aufweist:
eine elektrisch nicht leitende Nabe, welche
eine Mittelbohrung hat, welche durch wenigstens einen unteren Abschnitt
derselben geht, wobei die Bohrung derart bemessen ist, daß sie einen
Preßsitz
auf einer Motorwelle bildet, und die nicht leitende Nabe eine zylindrische
Umfangsfläche hat,
welche sich über wenigstens
einen Abschnitt der Längserstreckung der
Nabe erstreckt;
eine hohle, metallische, zylindrische Schleifscheibe, welche
ein abrasiv, abtragendes Medium hat, welches haftend mit einer Außenumfangsfläche desselben
verbunden ist, wobei die Metallscheibe fest mit der nicht leitenden
Nabe verbunden ist, und wobei eine Innenfläche der Scheibe zu der zylindrischen Umfangsfläche der
nicht leitenden Nabe paßt.
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Nach
der Erfindung zeichnet sich die Schleifscheibenanordnung dadurch
aus, daß die
Schleifscheibenanordnung zum Einsatz bei einer Bohrerschleifvorrichtung
bestimmt ist, und ferner wenigstens eine Kühlscheibe aufweist, welche
aus einem Material hergestellt ist, welches ein hohes Wärmeleitvermögen hat,
und die auf einer oberen Erstreckung der nicht leitenden Nabe befestigt
ist, um die Schleifscheibe in der entsprechenden Längsposition
auf der Nabe festzulegen, und um in innigem Kontakt mit der Nabe
zu stehen, so daß Wärme von
der Nabe zur Umgebung abgeführt
wird.
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Vorzugsweise
ist die elektrisch nicht leitende Nabe aus einem Hochtemperaturkunststoff
hergestellt.
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Gemäß bevorzugten
Ausführungsformen
ist die Kühlscheibe
aus Aluminium hergestellt und hat von dieser vorstehende Rippen.
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Zweckmäßigerweise
ist die metallische Scheibe aus Stahl hergestellt.
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Vorzugsweise
ist die Kühlscheibe
in Kontakt mit einer oberen Fläche
der elektrischen, nicht leitenden Nabe.
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Gemäß bevorzugten
Ausführungsformen
ist die Kühlscheibe
an der elektrisch nicht leitenden Nabe mittels eines Paars von Halteschrauben
festgelegt.
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Die
Schleifscheibe hat einige wesentliche Auslegungseinzelheiten, welche
dazu bestimmt sind, daß die
Schleif- bzw. Schärfvorrichtungen
die Erfordernisse nach UL (gemäß Labor
des Unterzeichners) und der dort vorgesehenen Auflistung erfüllt. Der
Körper
oder das Substrat der Schleifscheibe wird normalerweise von massivem
Stahl, einem elektrisch leitenden Metall gebildet. Die Motorwelle,
welche ebenfalls aus Stahl hergestellt ist, ist elektrisch von der
Schleifscheibe zu isolieren, um die Erfordernisse nach UL zu erfüllen. Die
Schleifscheibe umfaßt
daher eine zentrale Nabe, welche aus einem hochtemperaturfesten
Kunststoffmaterial hergestellt ist, und die einen diamantbesetzten
Stahlschleifring hat, welcher an einer oberen Umfangsposition angeordnet
ist, wobei das Schleifringteil fest mit der Kunststoffnabe mittels
einer kreisförmigen
Aluminiumguß-Kühlscheibe fest
verbunden ist. Die Kunststoffnabe hat eine zentrale Bohrung und
ist mittels Presssitz auf der Motorwelle aus Stahl festgelegt, so
daß die
Welle von dem aus Stahl bestehenden Schleifringteil elektrisch isoliert
ist.
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Die
hohe Geschwindigkeit, mit der der Motor betrieben wird, und der
Einsatz des Schleifrings mit kleinem Durchmesser führt zu der
Möglichkeit,
daß Wärme in einem
solchen Ausmaß erzeugt
wird, daß selbst
hochtemperaturbeständige
Kunststoffmaterialien zum Schmelzen kommen, so daß die mit
Rippen versehene Aluminium-Kühlscheibe
dazu dient, daß einerseits
der Schleifring an Ort und Stelle gehalten wird, und daß andererseits überschüssige Wärme abgeführt wird,
die beim Schleifvorgang entsteht.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Einzelheiten
der Erfindung und Vorteile derselben ergeben sich aus der nachstehenden
Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme
auf die beigefügte
Zeichnung, in welcher gleiche oder ähnliche Teile mit denselben Bezugszeichen
in den verschiedenen Ansichten versehen sind.
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1 ist
eine perspektivische Ansicht einer Bohrerschleifvorrichtung mit
einer Schleifscheibenanordnung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
nach der Erfindung.
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2 ist
eine perspektivische Teilansicht eines Bohrers, welcher eine Bohrerspitzengeometrie mit
geteilter Bohrerspitze hat, welche sich auf geeignete Weise mittels
der Bohrerschleifvorrichtung nach 1 zuschleifen
läßt.
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3 ist
eine perspektivische Teilansicht eines Bohrers, welcher eine Bohrerspitzengeometrie mit
spiralförmiger
Spitze hat, welche auf geeignete Weise mittels der Bohrerschleifvorrichtung
nach 1 zugeschliffen werden kann.
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4 ist
eine perspektivische Teilansicht eines Bohrers mit Karbidspitze,
welcher auf geeigneter Weise mit Hilfe der Bohrerschleifvorrichtung
nach 1 zugeschliffen werden kann.
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5 ist
eine perspektivische teilweise auseinander gezogene Ansicht der
Bohrerschleifvorrichtung nach der Erfindung und des Einspannfutters, welches
in Verbindung mit der Bohrerschleifvorrichtung gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform nach
der Erfindung zum Einsatz kommt.
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6.
ist eine Teilvorderansicht mit Teilausschnitt von der Bohrerschleifvorrichtung
nach Figur zur Verdeutlichung der Ausrichtöffnung.
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7A und 7B sind
Schnittansichten längs
der Linie 7-7 in 6.
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8 ist
eine Draufsicht mit Teilausschnitt von der Bohrerschleifvorrichtung
gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
nach der Erfindung.
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9 ist
eine Schnittansicht der Hauptschleiföffnung der Bohrerschleifvorrichtung,
wobei ein Einspannfutter einen dann gehaltenen Bohrer zeigt, welcher
in einer solchen Position dargestellt ist, daß dessen Spitze zugeschliffen
wird.
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10 ist
eine Schnittansicht einer Hauptschleiföffnung der Bohrerschleif vorrichtung
mit einem Befestigungseinspannfutter, welches einen Bohrer darin
hält, welcher
in einer Position gezeigt ist, in welcher der Bohrer von der Schleifscheibe
beabstandet ist.
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11 ist
eine Schnittansicht als Draufsicht auf die Bohrerschleifvorrichtung
und die Öffnung
zur Bearbeitung einer geteilten Bohrerspitze, wobei die Einschubposition
des Befestigungseinspannfutters und des Bohrers verdeutlicht sind.
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12 ist
eine Schnittansicht als eine Draufsicht auf die Bohrerschleifvorrichtung
von der Öffnung
zum Beschleifen eines Bohrers mit geteilter Spitze, wobei das Einspannfutter
und der Bohrer in einer solchen Position gezeigt sind, wenn der
Bohrer in Kontakt mit der Schleifscheibe gekommen ist.
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13 ist
eine perspektivische Ansicht eines Einspannfutters, welches in der
Bohrerschleifvorrichtung zum Einsatz kommt, und welches derart ausgelegt
ist, daß es
Bohrer mit kleinen Durchmessern aufnimmt.
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14 ist
eine Schnittansicht des Einspannfutters nach 13 längs der
Schnittlinie 14-14 in 13.
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15 ist
eine perspektivische Ansicht eines Einspannfutters, welches in Verbindung
mit einer Bohrerschleifvorrichtung zum Einsatz kommt, und welches
zur Aufnahme von Bohrern mit größerem Durchmesser
bestimmt ist.
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16 ist
eine Schnittansicht des Einspannfutters nach 15 längs der
Schnittlinie 16-16 in 15.
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17 ist
eine perspektivische auseinandergezogene Ansicht der Komponenten
der Bohrerschleifvorrichtung.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Unter
Bezugnahme auf 1 ist eine Bohrerschleifvorrichtung 10 von
der Seite und hinten aus gesehen dargestellt. Das Gehäuse 12 ist
in zwei Abschnitte unterteilt, und nimmt dann einen Elektromotor
und eine Schleifscheibenanordnung auf. Ferner hat das Gehäuse 12 Öffnungen,
welche mehrere Zugangsöffnungen
enthalten. Die Rückseite
des Gehäuses 12 hat
eine vorspringende Kante 14, und die vorspringende Kante
hat vorzugsweise zwei Öffnungen 16, 18,
welche derart bemessen sind, daß sie
die zwei Bohrerspannfutter 200, 300 (13 bis 16) aufnehmen
können,
die vorzugsweise bei der Bohrerschleifvorrichtung vorgesehen sind,
und einen Teil der Gesamtschleifanlage bilden.
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Der
Motor der Bohrerschleifvorrichtung 10 wird mittels elektrischer
Energie betrieben, welche vorzugsweise über eine übliche Verkabelungsleitung 20 zugeführt wird.
Der Motor wird mittels eines Schalters 22 ein- und ausgeschaltet.
Entlüftungsschlitze 24 sind
im Gehäuse 12 vorgesehen,
um zu ermöglichen,
daß Luft
zwischen dem Inneren des Gehäuses und
der Außenumgebung
des Gehäuses
ausgetauscht werden kann.
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Vor
der Erörterung
der Arbeitsweise der Bohrerschleifvorrichtung 10 sollen
die unterschiedlichen Bohrerspitzengeometrien näher erörtert werden, welche mit Hilfe
dieser Bohrerschleifvorrichtung in geeigneter Weise zugeschliffen
und geschärft
werden können.
Hierbei wird Bezug genommen auf die 2 bis 4. 2 verdeutlicht
eine Bohrerspitzengeometrie mit einer geteilten Bohrerspitze 400,
welche eine 135° Spitze
hat, welche von Schneidkanten 402, 404 an dem
Schneidende der beiden spiralförmigen Abschnitte
des Bohrers 406, 408 gebildet werden. Die Schneidkanten
sind ferner in einer Ebene geschliffen, die im wesentlichen parallel
zu der Längsachse
des Bohrers verläuft,
wodurch die Abschnitte der Schneidkanten an den beiden Nuten bzw.
Kehlen an der Spitze des Bohrers geteilt oder unterbrochen werden.
Die beschliffenen Flächen 410, 412 lassen sich
nachschleifen oder nachschärfen
in der Öffnung der
Bohrerschleifvorrichtung nach der Erfindung für eine geteilte Spitze.
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3 verdeutlicht
eine Bohrerspitzengeometrie eines Standardbohrers 500 mit
118°. 4 verdeutlicht
die Bohrerspitzengeometrie eines üblichen Bohrers 600 mit
Karbidspitze. Wie nachstehend noch näher erläutert werden wird, sind die
Einspannfutter, die Ausrichtöffnung,
die Zuschleiföffnung
und die Öffnungen
für die
geteilten Spitzen derart beschaffen und ausgelegt, daß alle drei
Bohrerarten und Bohrerspitzengeometrien aufgenommen werden können, und
daß diese
auf effiziente und genaue Weise an den Spitzen zugeschliffen werden
können, ohne
daß eine übermäßige Übung oder
Erfahrung im Umgang mit der Bohrerschleifvorrichtung erforderlich ist.
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Auf
die 5, 6, 7A und 7B wird
nachstehend bei der Beschreibung der Komponenten des Bohrerausrichtuntersystems
Bezug genommen. Die Ausrichtöffnung 26 umfaßt einen
Ausrichtöffnungseinspannhalter 28,
welcher drehbar mittels einer Öffnung 30 (17)
in dem Gehäuse 12 angeordnet
ist. Bei dieser dargestellten bevorzugten Ausführungsform kann der Einspannhalter 28 in
drei fest vorgegebene Positionen mittels eines Dreharms 32 gedreht
werden, welcher einen Vorsprung 33 (7A, 7B)
an der Rückseite
hat, so daß eine Zustellung
in einer Position erfolgen kann, die einem der drei gewünschten
Zähne 34 zugeordnet
ist, welche in dem Gehäuse 12 vorgesehen
sind. Die Position des Einspannhalters kann auf einfache Weise dadurch
verändert
werden, daß man
nur geringfügig
an dem Arm 32 nach vorne zieht, um den Vorsprung von der
Verzahnung zu lösen,
um dann den Arm in die gewünschte
Position zu verdrehen.
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Ein
als Anzeiger dienender Vorsprung 36 ist diametral gegenüberliegend
zu dem Einspannfutterhalterarm 32 angeordnet, und das Gehäuse 12 ist
mit Markierungen 38 versehen, wodurch der Anwender eine
visuelle Anzeige mit der korrekten Position des Spannfutterhalters 38 zum
Einsatz bezüglich
der Ausrichtung der drei unterschiedlichen Bohrerarten hat, zum
Beispiel der Bohrer 400, 500, 600, welche dann
zuzuschleifen sind. Wie dargestellt, sind die Markierungen 38 körperliche
Wiedergaben von einer 118°-Spitze,
einer geteilten Spitze mit 135° und
einem Bohrer mit Karbidspitzeneinsatz, welche integral im Gehäuse ausgebildet
sind. Auf diese Weise kann man tatsächlich die zu bearbeitende
Bohrerspitze mit der Markierung 38 vergleichen. Zusätzlich mit
der Ausrichtmarkierung 38 sind ebenfalls Spitzenwinkelangaben 40, 42 vorzugsweise
integral an dem Gehäuse 12 ausgeformt.
Diese Abmessungsangaben ermöglichen,
daß die
Bohrerspitze zu diesen Angaben zugewandt werden kann, und der Anwender dann
bestimmen kann, welche der Größenbestimmungen 40, 42 am
besten zu der Bohrerspitze paßt, und
man dann den numerischen Wert der Winkel der Bohrerspitze, welche
zuzuschleifen ist, ablesen kann (typischerweise 118° und 135°).
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Ein
Einspannhalter 28 hat darin eine im allgemeinen kreisförmige Öffnung 44 und
hat zwei diametral gegenüberliegende
Vorsprünge 46,
welche geradlinige parallele Einspannhalteflächen bilden, welche in die Öffnung 44 vorspringen.
Die Halteflächen 46 sind
derart bemessen, daß sie
zu den diametral gegenüberliegenden
flachen Teilen 202 in dem Einspannfutter 200 passen,
und das Einspannfutter 200 festzulegen, wenn dieses einmal
in die Ausrichtöffnung 26 relativ
zu dem Einspannhalter eingesetzt ist, so daß im wesentlichen eine relative Verdrehung
zwischen dem Spannfutter 200 und dem Spannfutterhalter 28 verhindert
wird. Wie sich aus der Zeichnung ersehen läßt, hält der Spannfutterhalter 28 das
Spannfutter in einer unterschiedlichen Ausrichtung in einer Drehrichtung
für die
jeweils unterschiedliche Arten von Bohrerspitzen fest, welche zuzuschleifen
sind. Hierdurch wird sichergestellt, daß jede Bohrerart in geeigneter
Weise derart angeordnet ist, daß der
Bohrer später
in die Hauptzuschleiföffnung
eingesetzt werden kann.
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Das
Spannfutter 200 ist mit zwei Sätzen von Nockenflächen versehen,
deren Aufgabe später
näher erläutert wird.
Diese sind beispielsweise dazu erforderlich, daß der Bohrer 400 in
geeigneter Weise in dem Spannfutter 200 positioniert und
festgelegt werden kann. Dies wird dadurch erreicht, daß der Bohrer 400 in
das Spannfutter 200 lose eingelegt wird, und daß dann das
Spannfutter in den Spannfutterhalter 28 vollständig derart
eingeführt
wird, daß die
gegenüberliegenden
Halteflächen 46 in
Eingriff mit den Abflachungen 200 in das Spannfutter kommen.
Wenn dies erfolgt ist, werden die Haltefedern 50 getrennt (siehe 7A),
um zu ermöglichen,
daß der
einzusetzende Bohrer 400 mittels Hand an dem offenen hinteren
Ende des Spannfutters an den Federn 50 vorbei in Kontakt
mit der Anlageplatte 52 eingeführt werden kann. Die Haltefedern
sind vorzugsweise aus einem sehr dünnen Edelstahl hergestellt,
und werden von Stützen 53 gehalten,
welche in das Gehäuse 12 derart
eingegossen sind, daß die
Haltefedern auf einfache Weise elastisch verformbar oder elastisch
zurückbiegbar
sind, um einen Zwischenraum mittels einer einfachen Hebebewegung
bereitzustellen. Der Hebel 54 hat Haltefederneingriffsansätze 56,
welche sich hinter den Haltefedern 50 (6)
erstrecken, und er kann um einen einteiligen Stift 58 gedreht
werden, welcher an dem Gehäuse 12 zwischen
den Ansätzen 56 und
einer Betätigungstaste 60 angebracht ist.
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Die
Haltefedern 50 sind derart eingebaut, daß sie im
Grundzustand in ihre Schließposition (6)
vorbelastet sind, und die Haltefedern 50 halten die Federeingriffsansätze 56 des
Hebels 54 zurück,
so daß erreicht
wird, daß die
Drucktaste 60 an dem Gehäuse 12 nach außen vorsteht.
Wenn die Drucktaste 60 niedergedrückt wird, bewirkt die Drehbewegung
des Hebels 54, daß sich
die Federeingriffsansätze 56 nach
außen
in Richtung auf den Spannhalter 28 bewegen, so daß die vorauslaufenden
Kanten 62 der Haltefedern 50 mit einem solchen Abstand
getrennt werden, daß der
Bohrer eingeführt werden
kann (7A). Wenn die Bohrerspitze in
Andrückkontakt
mit der Anlageplatte 52 kommt, wird die Drucktaste 60 frei
gegeben, und die Haltefedern 50 werden in den Kontaktzustand
mit den seitlichen Verlängerungen
des Bohrers federnd zurückbewegt.
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Das
Spannfutter 200 ist in dem Spannfutterhalter 28 derart
angeordnet, daß der
Bohrer 400 auf einfache Weise relativ zu dem Spannfutter 200 einfach
durch die Wirkung der Haltefedern 50 ausgerichtet ist. 7 verdeutlicht die geeignete Positionierung
oder Ausrichtung des Bohrers 400 in dem Spannfutter 200.
Im geeignet ausgerichteten Zustand arbeiten die vorauslaufenden
Kanten 62 der Haltefedern in dem Bohrer an der Nuten 420, 422 mit einem
minimal möglichen
Abstand zusammen. Wenn der Bohrer aus der in 7B gezeigten
Position durch die Bedienungsperson unter Einsatz der Einrichtung
verdreht wird, so nimmt die Bedienungsperson einen Widerstand wahr,
wenn der Bohrer versucht, sich von den vorauslaufenden Kanten 62 in
einem stärkeren
Maße zu
trennen.
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Die
typische Ausrichtung des Bohrers relativ zu dem Spannfutter macht
erforderlich, daß die Drucktaste 60 ausgelöst ist,
wenn die Bohrerspitze in Kontakt mit der Anlageplatte 52 kommt,
und wenn der Bohrer von Hand so verdreht wird, daß ein "Einrasten" bemerkbar ist, wenn
die Haltefedern den nächsten
Annäherungspunkt
oder den Punkt mit geringstern Abstand von den Bohrernuten erreicht
haben. Wenn der Bohrer sich in der Nähe der geeigneten Ausrichtung
befindet, und die Haltefedern entlastet werden, können die
Haltefedern selbst eine ausreichende Kraft erzeugen, um den Bohrer
in die geeignete Position zu drehen. Die geeignete Ausrichtung kann
vor dem Einspannen des Bohrers in dem Spannfutter dadurch überprüft werden,
daß man
geringfügig
versucht, den Bohrer in Uhrzeigerrichtung oder Gegenuhrzeigerrichtung
zu verdrehen, und daß man
dadurch bestätigt,
daß der
Bohrer in keine der Richtungen verdrehbar ist, es sei denn, daß man eine beträchtliche
Kraft aufbringt. Die geeignete Ausrichtung kann auch über ein
Fenster 64 im Gehäuse 12 überprüft werden,
welches ermöglicht,
daß der
Betrachter beobachten kann, ob bei der Verdrehung des Bohrers bewirkt
wird, daß die
vorauslaufenden Kanten 62 der Haltefedern 50 einen
konvergierenden Verlauf (wie gewünscht)
haben, oder voneinander weg verlaufen. Wenn man einmal die geeignete
Ausrichtposition erreicht hat, dann wird das Spannfutter 200 auf
die nachstehend noch näher
beschriebene Weise angezogen, um sicherzustellen, daß der Bohrer
in der geeigneten Position in dem Spannfutter festgelegt ist.
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Es
ist noch zu erwähnen,
daß die
Größe des bei
der Schleifbearbeitung des Bohrers abzutragenden Materials mit dem
vorgegebenen Abstand D (7B) zwischen
der Anlageplatte 52 und dem Spannfutter 200 bestimmt
ist, wenn das Spannfutter vollständig
in den Spannfutterhalter 28 eingesetzt ist. Wenn ein Bohrer
ungünstig
abgetragen oder gebrochen ist, so daß ein einziger Zuschleifvorgang
nicht zu einer vollständigen
Schleifbearbeitung der Bohrerspitze führt, kann die Schleifbearbeitung
mehrmals wiederholt werden ausgehend von dem Ausrichtschritt über die
Zustellung des Bohrers relativ zu dem Spannfutter und zur Bereitstellung
von neuen für
die Schleifbearbeitung zu bearbeitenden Flächen.
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Wenn
der Bohrer einmal in geeigneter Weise in dem Spannfutter ausgerichtet
ist, ist der Bohrer zur Schleifbearbeitung bereit und entsprechend
den Erfordernissen kann ein Nachschleifen einer geteilten Spitze
oder ein Zuschleifen einer geteilten Spitze vorgenommen werden.
Das Beschleifen des Bohrers erfolgt auf die nachstehend näher beschriebene
Weise einfach dadurch, daß das
Spannfutter in der Schleiföffnung
gedreht wird, und eine nach innen wirkende Druckkraft aufgebracht
wird, während
das Spannfutter zugleich eine Drehbewegung ausführt.
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8 ist
eine Draufsicht der Bohrerschleifvorrichtung 10 in Teilausschnitt
zur Verdeutlichung der insgesamten Anordnung der Hauptbohrerschleiföffnung 70,
der Öffnung 72 für eine geteilte
Spitze und der Schleifscheibe 74 innerhalb eines Zuschleifteils 76 des
Gehäuses 12.
Der Boden 78 des Zuschleifteils 76 dient zum Sammeln
des beim Schleifvorgang abgetragenen Materials und verhindert, daß dieses
in den Motor fällt.
Eine abnehmbare, einschnappbare Abdeckung 80 (5)
ermöglicht
einen leichten Zugang zu dem Zuschleifteil, um das Material auszuleeren
und um einen Zugang zu der Schleifscheibe 74 zu haben,
und zwar zum Zwecke der Wartung oder aus anderen Gründen. Wie
aus den 8 bis 12 und 17 zu
ersehen ist, sind die Hauptzuschleiföffnung 70 und die Öffnung 72 zum
Zuschleifen einer geteilten Spitze jeweils mit Hilfe von Öffnungen
in der oberen Öffnung
des Gehäuses 12 angebracht,
welche zu dem Zuschleifteil 76 führt.
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Die 8, 9 und 10 verdeutlichten die
Hauptzuschleiföffnung 70 und
das Zusammenwirken der Öffnung
im Spannfutter 200 beim Zuschleifen des Bohrers. Hierbei
ist auch zu sehen, wie man die geeignete Kontur der Schleifspitze
des Bohrers erzeugen kann. Weitere Komponenten des Spannfutters
werden ebenfalls unter Bezugnahme auf die 13 bis 16 verdeutlicht.
Ein als Nocke dienender Flansch 204 ist am Spannfutter 200 vorgesehen,
welcher bogenförmige
Nocken 206 hat, welche derart beschaffen und ausgelegt
sind, daß sie
mit einer Nockenachlaufeinrichtung 82 an der Hauptzuschleiföffnung 70 zusammen arbeiten.
Das Spannfutter 200 wird so weit wie möglich eingeführt, und
eine der Nocken 206 an dem als Nocken dienenden Flansch 204 kommt
in Kontakt mit der Nockennachlaufeinrichtung 82. Wie aus
den 9 und 10 in Gegenüberstellung zu ersehen ist,
erfolgt das Zusammenwirken von dem Nocken 206 und Nockenachlaufeinrichtung 82 beim
Verdrehen des Spannfutters 200 in der Zuschleiföffnung 70 derart,
daß das Spannfutter
und der darin gehaltene Bohrer zyklisch von einer am weitesten innenliegenden
Position zu einer am weitesten außenliegenden Position bewegt wird,
wobei die am weitesten außenliegende
Position in 10 geringfügig übertrieben dargestellt ist.
Obgleich damit, daß das
Spannfutter 200 in der Hauptzuschleiföffnung 70 gedreht
wird, und eine einwärts und
auswärts
axial gerichtete zyklische Bewegung von Spannfutter und Bohrer erfolgt,
arbeitet eine hin- und hergehende Umfangsnockenfläche 208 des
als Nocke dienenden Flansches 204 mit einer Nockennachlaufeinrichtung 84 an
einer Lippe 86 zusammen, welche von dem äußeren Öffnungsteil 88 nach
außen
verläuft.
Hierdurch erhält
man eine gewünschte Drehbewegung
des Bohrers 400 um eine durch die Stifte 90 bestimmte
Achse, welche von den Seiten der Spannfutteraufnahmehülse 92 vorstehen,
und die in Schlitzen in dem äußeren Öffnungsteil 88 angeordnet
sind. Wenn der Bohrer auf geeignete Weise in dem Spannfutter 200 an
der Ausrichtöffnung
ausgerichtet ist, wird bei der nach innen und außen gerichteten hin- und hergehenden
Bewegung die Kontur der Schneidspitze auf die gewünschte Gestalt
gebracht.
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Das äußere Öffnungsteil 800 ist
ferner derart verstellbar, daß Bohrer
mit Spitzenwinkeln von 118° und
135° aufgenommen
werden können,
und in geeigneter Weise der Schleifscheibe dargeboten werden können. Wie
am besten aus den 9 und 10 in
Verbindung mit den 5 und 17 zu ersehen
ist, ist das äußere Öffnungsteil 800 an
einem gekrümmten
Befestigungsflansch 96, welcher in einen zugeordneten gekrümmten Schlitz 98 im
Gehäuse 12 paßt. Der
Schlitz 98 ermöglicht
eine begrenzte Bewegung des Flansches 96 in demselben.
Das äußere Öffnungsteil 88 ist
mit einem Lösegriffteil 100 versehen,
welches einen Vorsprung 102 daran hat, welcher mit einem
der beiden Zähne 104 im
Gehäuse 10 zusammenarbeitet.
Wenn eine Veränderung
gegenüber
der vorhandenen Einstellung vorgenommen werden soll, wird das Griffteil 100 gezogen,
der Vorsprung 102 gibt den Zahn 104 frei, welcher
momentan in Eingriff ist, und das Griffteil 100 kann bewegt werden,
gegebenenfalls unterstützt
durch die Einwirkung einer Kraft auf die Lippe 86, um den
Flansch 96 in dem Schlitz 98 zu bewegen, wodurch
das äußere Öffnungsteil 88 und
die darin angeordnete Spannfuttereingriffshülse in eine andere Einstellposition
gebracht werden. Eine nach innen gerichtete Druckkraft auf das Griffteil
bewirkt, daß der
Vorsprung 102 in Eingriff mit dem Zahn 104 kommt,
welcher dieser weiteren Position zugeordnet ist. Wie beispielsweise aus 9 zu
ersehen ist, wird bei der Bewegung des Flansches 96 in
dem Schlitz 98 der Winkel verändert, unter dem die Öffnung und
damit das Spannfutter und der Bohrer relativ zu der Schleifscheibe
ausgerichtet sind.
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Eine
Spitzenverteilung oder ein Nachschleifen von geteilten Spitzenflächen wird
dadurch verwirklicht, daß das
Spannfutter und der Bohrer in eine gesonderte Öffnung 72 für eine geteilte
Spitze eingesetzt werden, nachdem das Hauptzuschleifen abgeschlossen
ist. Die Art und Weise, mit der das Spannfutter in Eingriff durch
die Öffnungshülse 110 für die geteilte
Spitze kommt, ist derart, daß die
zu beschleifende Fläche
selbst dann, wenn es sich um eine andere Fläche des Bohrers als jene handelt,
die in der Hauptschleiföffnung
vorgeschliffen worden ist, an derselben Schleiffläche auf
der Schleifscheibe zugewandt liegt.
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Die Öffnungshülse 110 ist
mit Vorsprüngen (nicht
gezeigt) ähnlich
jenen versehen, die in der Ausrichtöffnung vorgesehen sind, um
mit den Abflachungen 202 an einem Spannfutter zusammen
zu arbeiten, und das Spannfutter und den Bohrer der Öffnung 72 in
geeigneter Weise auszurichten. Die Hülse, welche aus einem relativ
dicken Teil aus einem federn nachgiebigen Material hergestellt ist,
ist in dem Gehäuse
an Stiften 112 angebracht, welche in Schlitzen (nicht gezeigt)
festgelegt sind, welche auf der inneren Fläche des Gehäuses 12 angeordnet
sind. Die Stifte der Öffnungshülse 110 sind
angebracht, um eine begrenzte Drehbewegung um eine Achse parallel
zu der Achse zuzulassen, um die sich die Schleifscheibe drehen kann.
Die Öffnungshülse 110 hat
einen zurückgebogenen
Schenkel 114, welcher integral mit der Hülse ausgebildet
ist, welcher aber mit einem etwas dünneren Querschnitt als der
Hülsenabschnitt
ausgelegt ist. Der Schenkel 114 verläuft nach außen und dann nach hinten und
hat eine so ausreichende Länge,
daß ein
Fuß 116 an
dem Ende des Schenkels in Kontakt mit der inneren Wand 13 des Gehäuses 12 gebildet
wird, so daß man
eine Anfangsvorbelastungskraft erhält, welche verhindert, daß ein in
die Hülse 110 eingesetzter
Bohrer die Schleifscheibe berührt.
Wenn das Spannfutter fest und vollständig sitzend in die Hülse eingesetzt
ist, kann die Bedienungsperson der Bohrerschleifvorrichtung eine
Kraft auf die Rückseite
des Spannfutters aufbringen, um die anfängliche Vorbelastungskraft
zu überwinden,
und die Fläche
des zu beschleifenden Bohrers in Kontakt mit der Schleifscheibe
zu drehen. Ein Anschlag 118 (17) auf
der gegenüberliegenden
Seite der Hülse
von dem Schenkel dient dazu, daß verhindert
wird, daß der
Bohrer in eine Position gedreht wird, in der die zu bearbeitende Oberfläche zu stark
zugeschliffen wird. Wenn einmal die erste Fläche zugeschliffen worden ist,
wird das Spannfutter herausgenommen, um 180° verdreht und wiederum in die
Hülse 110 eingesetzt,
so daß die gegenüberliegende
Fläche
spiegelbildlich zu der zuerst beschliffenen Fläche geschliffen werden kann.
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Unter
Bezugnahme auf die 13 bis 16 werden
die Spannfutter näher
beschrieben. Die Spannfutter 200, 300 unterscheiden
sich prinzipiell hinsichtlich den Abmessungen der Komponenten, sie
arbeiten aber im wesentlichen auf dieselbe Weise. Eines der Spannfutter
ist derart beschaffen und ausgelegt, daß Bohrer mit kleineren Durchmessern gehandhabt
werden können,
und das andere ist derart ausgelegt, daß Bohrer mit größerem Durchmesser
gehandhabt werden können.
Alle diese beiden Spannfutter können
Bohrer handhaben, welche Abmessungen in einem Bereich von 3/32 inch.
bis ¾ inch.
haben, wobei das Spannfutter 200 Bohrer aufnehmen kann,
welche Abmessungen in einem Bereich von 3/32 inch. bis ½ inch.
haben und das Spannfutter 300 Bohrer aufnehmen kann, die
Abmessungen in einem Bereich von ½ inch. bis ¾ inch. haben.
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Zusätzlich zu
den anderen zuvor erläuterten Einzelheiten,
wie den Abflachungen 200 und dem als Nocke dienenden Flansch 204 hat
das Spannfutter 200 einen Büchsenabschnitt 210,
Spannbacken 212, Spannbackenfedern 214 und einen Spannfutternasenabschnitt 216.
Die Spannbacken haben geneigte äußere Flächen 318,
die mit geneigten inneren Flächen 220 auf
der Innenfläche
des Büchsenteils 210 zusammenarbeiten,
um durch eine Schließbewegung
Bohrer mit unterschiedlichen Abmessungen dann festzuhalten. Die
Spannbacken sind mit einem Unterlagsring 222 für die Spannbackenfedern 214 verbunden.
Der Unterlagsring 222 geht in Richtung nach vorne durch
das Nasenstück,
wenn das Spannfutter um den Bohrer festgezogen wird, und in Richtung
nach hinten gezogen wird, wenn das Spannfutter den Bohrer frei gibt,
und zwar vermittels der Wirkung des Spannfutterendstücks 224.
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Das
Spannfutterendstück 224 hat
einen Hohlraum 225, welcher durch dasselbe verläuft, und der
im am Büchsenteil
angebrachten Zustand zu einem an der Rückseite offenen Spannfutter
führt,
welches ermöglicht,
daß der
dann zu haltende Bohrer von der Rückseite des Spannfutters her
gehandhabt werden kann, um den Bohrer bezüglich des Spannfutters bei
dem Einsatz der Bohrerschleifvorrichtung 10 auszurichten.
Der hintere äußere Abschnitt
der Büchse 210 ist
mit einem Gewinde versehen, welches mit einem nach innen weisenden
Satz von Gewindegängen
auf dem Endstück 224 zusammenarbeitet.
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Das
Spannfutter 300 hat auf ähnliche Weise Abflachungen 302 und
einen als Nocke dienenden Flansch 304. Ähnlich wie das Spannfutter 200 hat das
Spannfutter 300 einen Büchsenabschnitt 310, Spannbacken 312,
Spannbackenfedern 314 und einen Spannfutternasenabschnitt 316.
Die Spannbacken haben geneigte äußere Flächen 318,
welche mit geneigten inneren Flächen 320 auf
der Innenfläche
des Büchsenabschnitts 310 zusammenarbeiten, um
eine Schließbewegung
zum Festlegen von Bohrern mit unterschiedlichen Abmessungen auszuführen. Die
Spannbacken sind mit einem Unterlagsring 322 mittels den
Spannbackenfedern 314 in Wirkverbindung. Der Unterlagsring 322 wird
in Richtung zu dem Nasenstück
vorwärts
bewegt, wenn das Spannfutter um den Bohrer angezogen wird, und er
wird nach hinten gezogen, wenn das Spannfutter den Bohrer frei gibt,
und zwar vermittels der Wirkung des Spannfutterendstücks 324.
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Das
Spannfutterendstück 324 hat
einen Hohlraum 325, welcher durch dasselbe geht, und welcher
in dem in die Büchse
eingebauten Zustand dazu führt,
daß man
ein auf der Rückseite
offenes Spannfutter erhält,
welches ermöglicht,
daß der
dann aufzunehmende Bohrer von der Rückseite des Spannfutters her
gehandhabt werden kann, um den Bohrer bezüglich des Spannfutters bei
dem Einsatz der Bohrerschleifvorrichtung 10 auszurichten.
Der hintere äußere Abschnitt
der Büchse 310 ist
mit einem Gewinde versehen, um mit einem nach innen weisenden Satz
von Gewindegängen
auf dem Endstück 324 zusammen
zu arbeiten.
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Die
Bohrerschleifvorrichtung ermöglicht
ein schnelles Schleifen wie bei großen industriell eingesetzten
Schleifvorrichtungen, aber mit einer kompakten Auslegung unter Einsatz
eines kompakten Hochgeschwindigkeitsmotors 120 und einer
kleinen diamantbesetzten Schleifscheibenanordnung 130.
Industriell eingesetzte Bohrerschleifvorrichtungen benutzen wesentlich
größere Schleifscheiben
und drehen im allgemeinen wesentlich langsamer als die Drehzahl,
um die besten Schleifergebnisse zu erzielen. Bei der vorliegenden
Erfindung wird die Motordrehzahl in einer Größenordnung von 15.000 Umdrehungen
pro Minute (RPM) angenommen, bei der es sich um eine bevorzugte
Drehzahl bei der Bohrerschleifvorrichtung nach der Erfindung handelt.
Derartige Motoren sind im Handel erhältlich, aber Motoren mit diesen
Drehzahlen wurden bisher nicht bei Bohrerschleifvorrichtungen eingesetzt,
und es wurde auch nicht in Betracht gezogen, daß solche bei Bohrerschleifvorrichtungen
eingesetzt werden.
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Alternativ
kommen Ausführungsvarianten bei
der Bohrerschleifvorrichtung in Betracht, die keinen Motor als Teil
der Einheit haben, und bei denen die Schleifscheibenanordnung derart
ausgelegt ist, daß sie
mit einer externen Energiequelle, wie dem Motor eines weiteren angetriebenen
Werkzeugs oder einer gesonderten Energieversorgungsanlage verbunden
werden kann. Weitere Kostenersparnisse lassen sich hierdurch für Baufachleute,
Handwerker und Heimwerker erzielen, welche derartige weitere Energieversorgungseinrichtungen
besitzen.
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In
der Vergangenheit wurden bei Bohrerschleifvorrichtungen klein bemessenen
Schleifscheiben eingesetzt, bei denen es sich aber um Schleifscheiben
handelte, die übliche
abrasive Stoffe enthielten. Bei der Bohrerschleifvorrichtung nach
der Erfindung ist es aber erwünscht,
daß man
vergleichbare Bearbeitungsgeschwindigkeiten wie bei den mit wesentlich
größer ausgelegten
industriell eingesetzten Bohrerschleifvorrichtungen erhält, und
hierbei hat sich herausgestellt, daß die bei der Schleifbearbeitung
mit den zur Erzielung von ähnlichen
Geschwindigkeiten erforderlichen Drehzahlen (Umfangsgeschwindigkeit
pro Minute) erzeugte Wärme
dazu führt,
daß die
Schleifscheibe sehr schnell verschleißt, und das Werkzeug oder beide überhitzt
werden. Bei der Erfindung wird daher angegeben, daß sich diese Schwierigkeiten
hinsichtlich eines übermäßigen Verschleißes und
eines Überhitzens
dadurch überwinden
lassen, daß man
diamantbesetzte Stahlschleifscheiben einsetzt.
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Ferner
ist man auf Schwierigkeiten hinsichtlich der Zulassung dieses Produkts
dahingehend gestoßen,
daß ein
wesentlicher Gesichtspunkt bei der Auslegung einer kompakten Bohrerschleifvorrichtung darin
zu sehen ist, daß diese
wenigstens teilweise für Heimwerker,
Hobbybastler und Baufachleute bestimmt ist. Da die kompakte Auslegung
der Bohrerschleifvorrichtung und die wirtschaftliche Herstellung derselben
dazu führen,
daß die
Bohrerschleifvorrichtung ein direkt angetriebenes System ist, wird
die Schleifscheibe direkt auf der Motorwelle angebracht. Motorwellen
sind meist universell aus leitenden Metallen, wie Stahl, hergestellt.
In typischer Weise wird eine diamantbesetzte Schleifscheibe aus
einem massiven Materialteil aus Stahl hergestellt, welches eine
gitterartige Diamantbesetzung hat. Eine solche Auslegung ist nicht
zweckmäßig, da
es nach den Vorschriften erforderlich ist, daß die Motorwelle von der Schleifscheibe
elektrisch isoliert ist.
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Die
Schleifscheibenanordnung 130 nach der Erfindung umfaßt daher
eine Kunststoffnabe 132, wobei es sich um einen Kunststoff
handelt, welcher eine hohe Temperaturbeständigkeit besitzt. Die Nabe kann
alternativ aus irgendeinem hochtemperaturbeständigen, nicht leitenden Material
hergestellt sein. Die Kunststoffnabe hat eine Bohrung 134,
welche durch dieselbe geht, und welche derartige Abmessungen besitzt,
daß man
einen Preßsitz
auf der Motorwelle erhält.
Die Kunststoffnabe hat auch eine zylindrische Umfangsfläche 136,
welche längs
eines Abschnitts der Längserstreckung
der Nabe verläuft und
derart bemessen und ausgelegt ist, daß eine hohle, metallische,
vorzugsweise aus Stahl bestehende, zylindrische Schleifscheibe oder
ein Schleifring 138 aufgenommen werden kann.
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Die
ringförmige
Schleifscheibe 138 hat eine diamant-gitter-besetzte Beschichtung 140,
welche vorzugsweise nur auf der äußeren, zylindrischen Umfangsfläche 142 vorgesehen
ist. Diese wirtschaftliche Maßnahme
wird durch die Konstruktion der Bohrerschleifvorrichtung ermöglicht,
und insbesondere durch die Ausrichtung der Hauptzuschleiföffnung und
der Öffnung
für eine
Schleifbearbeitung einer geteilten Spitze, bei denen beide die Oberflächenbohrerspitze
in Kontakt mit dieser äußeren, zylindrischen
Umfangsfläche 142 geschliffen
werden, um das Zuschleifen oder Schärfen zu erzielen. Die ringförmige Schleifscheibe
ist in ihrer Position an der Kunststoffnabe 132 mittels
einer als Wärmesenke dienenden
Aluminiumscheibe 144 gehalten, die ihrerseits fest an der
Kunststoffnabe mit Hilfe eines Paars von Befestigungsschrauben 146 fest
angebracht ist. Die als Wärmesenke
dienende Scheibe oder die Kühlscheibe
stellt eine weitere Sicherheitsmaßnahme dahingehend dar, daß die Geschwindigkeit,
mit der die Bohrschleifvorrichtung arbeitet, ausreichend Wärme erzeugen
kann, so daß selbst
die hochtemperaturbeständigen
Kunststoffmaterialien zum Erschmelzen kommen, und die mit Rippen
besetzte Aluminiumscheibe dazu beiträgt, daß die an der Schleifscheibe
oder der ringförmigen
Scheibe erzeugte Wärme
abgeführt
wird.
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Die
Schleifscheibenanordnung 130 hält dank des Einsatzes der Diamantbesetzung
vielen Zuschleifvorgängen
Stand und es ist nicht erforderlich, daß die Schleifscheibe während der
langen Standzeit abgezogen zu werden braucht. Somit erhält man nach
der Erfindung eine äußerst kompakte,
kostengünstige
Bohrerschleifvorrichtung, welche hinsichtlich der Genauigkeit und
dem Einsatz in Konkurrenz zu den wesentlich größeren und teueren industriell einsetzbaren
Bohrerschleifvorrichtungen tritt.
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Obgleich
die Erfindung voranstehend an Hand von bevorzugten Ausführungsformen
erläutert worden
sind, ist die Erfindung nicht auf die dort beschriebenen Einzelheiten
bei den bevorzugten Ausführungsformen
beschränkt,
sondern es sind zahlreiche Abänderungen
und Modifikationen möglich.