NO123509B - - Google Patents

Description

Kjernebor.

Den foreliggende oppfinnelse vedrorer et gjennom en borhylse fort kjernebor, i det vesentlige bestående av en spindel og et borhode med minst fire uttagninger som er fordelt over omkret-sen og i hvilke skjærlegemer av hardmetall med skjær beliggende i radiale plan er festet, hvorved hvert skjær bearbeider en del av den ringformede borkanal og er aksialt forskjovet i forhold til de ovrige skjær i avhengighet av skjærrekkefolgen.

Kjernebor av kjent type medforer den ulempe at det volum som skal bearbeides til spon, på grunn av skjærgeometrien og den nodvendige plass for festeorgan for skjærlegemene er betraktelig slik at stor driveffekt er nodvendig. For de tilfeller hvor et slikt kjernebor anvendes i radialbormaskiner e.l. kreves det Kfr. kl. 5a-9/16 for utligning av hovedsnittkraften (omldpende radialkraft) at man med stort tidstap for hver enkelt boring utforer forskjellige forberedelsesarbeider som påsveising og bearbeiding av forings-tapper eller utsparinger av foringsriller i noyaktig, på forhånd bestemt posisjon. Derved forårsaker den meget store, omlopende radialkraft som er en folge av skjæregeometrien, folgende nega-tive virkninger:

Det oppstår meget store friksjonstap mellom borhodet og veggene

i borhullet, hvilket bl.a. krever stor driveffekt.

De ovenfor nevnte foringer er ikke i stand til fullstendig å motstå de omlopende radialkrefter slik at det ved begynnelsen av boringen, oppstår vibrasjoner som medforer kortere levetid for verktoyet. Vedlikeholdsomkostningene for kjernebor, dvs. om-kostningene ved sliping er meget hoye.

Dette medforer at kjernebor, bortsett fra anvendelse ved dyp-boringsverktoy, hittil kun sjelden har kommet til anvendelse.

Formålet med den foreliggende oppfinnelse er å eliminere disse ulemper.

Dette oppnås ifolge oppfinnelsen ved et kjernebor som kjenne-tegnes ved at skjærlegemene på i og for seg kjent måte er utfort som i det vesentlige trekantede vendskjærplater som bare opptar en del av borkanalens radiale bredde, at vendskjærplatene er presset inn i uttagningene som er tilpasset vendskjærplatenes form, ved fremmatningstrykket og at borhodet er fort gjennom en borhylse som er forankret i overflaten av arbeidsstykket som skal bearbeides.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere nedenfor ved hjelp av ut-for el ses eksempler under henvisning til tegningene, hvorpå: fig. 1 viser i lengdesnitt efter linjen 1 - 1 i fig. 2 et kjernebor ifolge oppfinnelsen, hvilket kjernebor antas å være i drift: for bearbeiding av et arbeidsstykke, fig. 2 viser et tverrsnitt efter linjen II - II ifolge fig. 1, fig. 3 viser i storre målestokk et snitt efter linjen III - III i fig. 2,

fig. 4 viser en modifikasjon av et kjernebor ifolge fig. 3; og

fig. 5 og 6 viser en modifikasjon av kjerneboret ifolge fig.

1 og 2.

Kjerneboret 1 av hvilket det i fig. 1 er vist en hul borspindel

3 med borhode 4, omsluttes tett av den aksialt forskyvbare borhylse 5 som holdes på en slik måte og i den nedre ende er slik utformet at, alt efter kjerneborets storrelse, kan arbeidsstykkets 7 overflate av borhylsens frontparti 6 med kileformet tverrsnitt deformeres i det elastiske eller plastiske område, eller at det ved hjelp av den roterende borhylse 5 kan innpresses en rille i arbeidsstykket 7 og at derefter borhylsen 5 med stor kraft kan trykkes inn i denne rille. Dette medforer at borhylsen 5 for-ankres i arbeidsstykket 7. Kjerneboret 1 har i arbeidsstykket 7 allerede boret et ringformet borhull (65 i fig. 4). I den hule borspindel 3 stiger kjernen 11 med tiltagende bordybde, hvilken kjerne efter gjennomboring blir frigjort og kan fjernes fra spindelen 3. Mellom den hule borspindels 3 indre overflate og kjernens ytre overflate dannes, i samsvar med stillingen for sponfjerningsverktoyet, den ringformede oljetilforselskanal 13 hvis tykkelse er av størrelsesorden — 1 mm. I borehodet 4 er det anordnet fire utsparinger 15, 16, 17 og 18 for fortrinnsvis av hardmetall bestående vendskjærplater 35, 36, 37 og 38. Hver vendskjaerplate blir ved hjelp av en spennbakke 20 hvis parti 21 ligger an mot vendskjærplaten, presset mot veggene i utsparing-ene. Dette skjer ved hjelp av en skrue 25 som forloper i en tangentialt i borhodet 4 anordnet åpning 23 og er skrudd inn i spennbakken 20. Innforing av spennbakken 20 skjer fra fire oljetilbakelopskanaler 27, 28, 29 og 30 som tilnærmelsesvis er symmetriske og jevnt fordelt over borhodets omkrets. Disse oljetilbakelopskanaler 27 - 30 loper fra borhodets 4 endeflate mot dets ovre ende hvor de munner ut i åpninger 32 som er vist i fig. 1 og 2.

I fig. 3 er det vist et utsnitt av fig. 2 i hvilket det fremgår hvorledes vendskjærplåtene 35 er anordnet i forhold til hverandre. Disse vendskjærplater 35 er, som forovrig alle andre, i det vesentlige trekantede, symmetriske og plane på en slik måte at de efter nedsliping av den forste skjærekant dreies 120° og således med den andre, ennå ikke anvendte skjærekant kan anvendes for videre bearbeiding, hvorefter denne kant slites slik at den tredje skjærekant må anvendes for vendskjærplaten utskiftes. Hver vendskjærplate er forsynt med tre skjærekanter 40 for bearbeiding av bunnen i hullet såvel som tre foringsflater 42.

De i arbeidsstillingen værende skjærekanter forloper i radialt

plan relativt boraksen. Skjærekanten 40 forloper ikke over hele lengden av tilhorende trekantede basis men forloper efter en avtrapning 44 omtrent på midten resp. noe til siden for denne over i et parti som ikke anvendes som skjærekant. Da kjerneboret i det minste er forsynt med to vendskjærplater og vendskjærplatene vanligvis er fordelt omtrent jevnt over borhodets omkrets, blir alltid den ene vendskjærplate 35 for bearbeiding av det ene parti av borhullbunnen benyttet med skjærekanten 40, mens den andre, i fig. 3 stiplede viste vendskjærplate representerer en i tegningens plan dreiet vendskjærplate 36 eller 38. Platene 36 og 38 er i fortrinnsvis gnisteroderte utsparinger 16 resp. 18 i borhodet 4 radialt forskjovet i forhold til vendskjærplatene 35 og 37 slik at deres skjærekanter 40 bearbeider den ovre del av borehullets bunnflate. Ved denne anordning kan det til og med kun med to vendskjærplater oppnås en tilfredsstillende utligning av radialkreftene slik at det i vesentlig grad unngås friksjon og vibrasjoner, da dreiemomentene som betinges av skjæregeometrien for vendskjærplatene, er meget små. Istendenfor hardmetall, en foretrukket utforelsesform, kan vendskjærplatene også bestå av hurtigstål. Anbringelsen av vendskjærplatene direkte i borhodet ble av arbeidstekniske grunner og ut fra et noyaktighets synspunkt ansett som umulig av fagfolk. Problemet ble imidlertid lost med gnisterosjon.

For fremstilling av gjennomlopsboring ved hjelp av et kjernebor blir det tomme borhode 4 forbundet med drivspindelen. Derefter j blir borhylsen 5 skjovet over borhodet, hvorefter vendskjærplatene blir innsatt og festet i borhodet. Ved denne fremgangs.-* måte unngås det at vendskjærplatene beskadiges ved innkjbring med disse i borhylsen. Derefter blir borhylsen 5 med stor kraft, og alt efter kjerneborets diameter, med rotasjonsbevegelse presset mot arbeidsstykket 7 slik at innpregingskanten 6 forårsaker et tydelig spor eller rille. Kjerneboret 1 hvis spindel fastholdes i en ikke vist borforing, senkes på en slik måte at det med foringsflåtene forsynte borhode 4 bringes inn i borhylsen 5 og fores av denne. I borhodet 4 er, som vist på figurene, de tilsvarende fire vendskjærplater 35 - 38 anbragt i tilhorende utsparinger 15 - 18 og festet ved hjelp av spennbakken 20 og skruer 25. Ved anvendelse av fire vendskjærplater er to motstå-ende 35 og 37 beregnet på utarbeiding av kjernen og 36 og 38

for den egentlige borehullvegg. Ved den praktisk talt symmetriske anordning oppnås at det kun oppstår meget små dreiemomen-ter og dermed ubetydelig vibrasjon da radialkreftene, på grunn av symmetrien, praktisk talt utligner hverandre. Dessuten hin-drer naturligvis også borhylsen 5 at det oppstår slike svingninger da hele systemet i borhodets område er ytterst stivt, idet borhodet senere forer seg selv i arbeidsstykket ved hjelp av sine foringsflater 9. Fra begynnelsen av boringen tilfores den hule borspindel 3 trykkolje som f.eks. under et trykk av 70 - 200 ato presses inn i ringkanalen 13, fra hvilken den fly-ter over borhullbunnen i arbeidsstykket 7, foran skjærekanten 40 for vendskjærplatene 35 - 38 og forlater borhodet 4 gjennom oljetilbakelopskanalene 27 - 30 med utlopsåpningene 32. Derved smorer oljen ikke kun borehullets 65 vegger og den tilsvarende flate på borhodet 4, men tilveiebringer mellom borhylsens 5 indre flate og borhodet 4 et trykkoljelager som også direkte kan forbindes med ringkanalen 13. Hovedformålet med denne oljetil-forsel er imidlertid fjerning av spon og samtidig kjoling av vendskjærplatene 35 - 38.

Sponet som fores foran skjærekanten 40,blir fjernet av en med stor hastighet forbistrommende trykkolje og fores ut gjennom oljetilbakelopskanalene 27 - 30. Oljegjennomstromningen utgjor ved en slik kjerneboring f.eks. 50 cm diameter i størrelsesor-den ca. 150 l/min., hvorved boret drives med en rotasjonshastig-het på f.eks. mellom 70 og 100 omdr./min. For å fore olje-spon-blandingen ut av kanalene 27 - 30, er det over disses åpninger

32 anordnet et spon- og oljefbringselement.

I fig. 4 er det analogt fremstillingen ifolge fig. 3 vist en spesial utfbrelse for verktøymaskiner med liten driveffekt, med et borhode 4 med fire vendskjærplater 35a - 38a og firedobbelt avtrapning 60 - 63 for snittplanene. Derved oppnås at hvert skjær kun bearbeider en fjerdedel av det ringformede borhull 65. Dette bevirker at det kan arbeides med tilsvarende liten driveffekt. Eller med særlig store diametre av borhodet kan det anbringes to eller flere grupper av skjærekanter som tilsammen dekker borhullets fulle bredde, hvorved matningen kan bkes til det to- eller tredobbelte, hvilket selvfblgelig betinger en tilsvarende bkning av driveffekten.

Generelt sett må vendskjærplatenes form være slik at den lett kan innfores i borhodet og fastholdes i dette i en slags kileformet utsparing. Det oppstår på denne måte en meget stiv forbindelse mellom borhodet og vendskjærplaten.

Vendskjærplatene som bearbeider borhullveggene er forskjbvet radialt, f.eks. en tiendedel til 3 mm, i forhold til hverandre, for, som nevnt ovenfor, å unngå friksjonstap og vibrasjoner ved å sikre en stbrst mulig symmetri og å oppnå en derved mulig hby matningshastighet.

I fig. 5 og 6 er det vist en modifikasjon av utfbrelsesformen

ifolge fig. 1 og 2. I borhodet 50 er det anordnet tre forskjellige trykkoljetilfbrselskanaler: Den midtre kanal for den egentlige vekkskyllingsolje, f.eks. under 70 ato, analogt utfbrelsesformen ifolge fig. 1 og 2, og ytterligere to kanaler 5 2 og 53 radialt forskjbvet i forhold til den fbrste, hvilke kanaler forer smbreoljen under et trykk av f.eks. 200 ato. Denne olje blir gjennom fordelingskanaler 55 fort til lommer 57 i borhodet 50. Derved tilveiebringes en hydrostatisk smbring av det i borhylsen 5 lagrede borhode 50 allerede ved stillstand og lite turtall. Ved tiltagende turtall bevirker lommene 57 en hydro-dynamisk smbring av det i borhylsen lagrede borhode, hvorved det oppnås en nbyaktig foring av kjerneboret samtidig som det unngås svingninger (vibrasjoner ay boret).

Hva angår pregekanten som ved roterende anpresning av borhylsen 5 betegnes som fresekant 6, blir denne utformet som fresekant ved at den sirkelformede pregekant oppdeles av en eller fortrinnsvis flere f.eks. radialt forlbpende utsparinger. Derved virker de således tilveiebragte forkanter av pregekantene som skjær mens materialet i disse utsparinger presses til side på grunn av deformasjon av arbeidsstykket i kantens 6 område og fores vekk av efterfolgende skjær.

Efter ansetting og anpressing av borehylsen med hoyt trykk (f.eks. et trykk på 4500 kg/cm ) blir det mellom arbeidsstykket og bearbeidingsmaskinen over borhylsen tilveiebragt en meget stiv forbindelse.

Videre skal bemerkes at den beskrevne anordning muliggjor at ringkanalbredden også kan ligge mellom 15 og 20 mm selv ved store hulldiametre f.eks. 500 mm.

Den beskrevne konstruksjon av et kjernebor muliggjor å redusere det ringformede borehull 65 mellom borehullytterveggen og kjer-nemantelflaten med ca. 50%, sammenlignet med et konvensjonelt kjernebor, hvilket muliggjor en tilsvarende reduksjon av driveffekten. På grunn av skjæregeometrien og anordningen av flere rundt borhodets omkrets fordelte skjærekanter, oppnås at den omlopende radialkraft tilnærmet forsvinner, hvilket ytterligere reduserer driveffekten med 25%. Totalt sett muliggjor således ved like borhulldiametre anordningen ifolge oppfinnelsen en reduksjon av driveffekten med ca. 75% eller en okning av matningen og arbeidseffekten til det firedobbelte.