DE3315539A1

DE3315539A1 - Spanbrecher fuer kernbohrer

Info

Publication number: DE3315539A1
Application number: DE19833315539
Authority: DE
Inventors: Everett Douglas 48504 Flint Mich. Hougen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-04-29
Filing date: 1983-04-29
Publication date: 1983-11-03
Also published as: BE896594A; NZ203846A; BR8302131A; PL241706A1; AR230208A1; NO831534L; IT8348166A0; GB2118870B; IL68363A; US4514120A; JPS6215408U; GB8311585D0; ES8403350A1; GB2118870A; RO86459A2; RO86459B1; FR2525941A1; JPS58196911A; ZA832815B; IT8348166A1

Description

HAUCK, SCHMITZ, GRAALFS. WHIINKHT. DÖRING

HAMBURO MÜNCHEN DÜSSFXDOHK

M-5939 München, den 2Ö. April 1983

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Spanbrecher für Kernbohrer.

Im Gegensatz zu den meisten Bohrern treten bei Kernbohrern häufig ernsthafte Probleme in Verbindung mit der Spanentfernung auf, und zwar insbesondere dann, wenn bei Fertigungsprozessen Löcher in Metall gebohrt werden sollen. Die meisten Bohrer sind nur mit zwei Schneidkanten versehen, von denen jede einen Span schneidet, dessen Breite etwa einer Hälfte des Durchmessers des Bohrers entspricht. Die beiden, von einem Bohrer erzeugten Späne sind relativ steif und besitzen die Form einer Spirale mit engen Windungen, so daß sie ohne Behinderung durch die tiefen spiralförmigen Rillen des Bohrers und sogar durch eine Bohrbüchse, falls eine solche Verwendung findet, nach oben abgeführt werden können.

Im Gegensatz dazu besitzt ein Kernbohrer eine zylindrische Seitenwand, die mit einer Vielzahl von Zähnen versehen ist, die in Umfangsrichtung mit Abstand um das untere Ende der Seitenwand herum angeordnet sind und um ihren Außenumfang herum eine Vielzahl-von spiralförmigen Rillen aufweisen, die sich von den Zähnen aus nach oben erstrecken. Die

Anzahl der Zähne bei einem Kernbohrer ist normalerweise zum Durchmesser des Bohrers proportional. Es ist nicht unüblich, bei einem Kernbohrer mit einem Durchmesser von einem halben Zoll fünf oder sechs 3® Zähne und bei einem Kernbohrer mit einem Durchmesser

von 1 ΐ/2 Zoll achtzehn, oder zwanzig Zähne vorzusehen. Hieraus resultiert, daß ein Kernbohrer eine / wesentlich größere Anzahl von Spänen erzeugt und daß diese Späne vorherrschend zäh und dünn sind. Die Späne neigen dazu, sich um den Außenumfang des Bohrers und des Bohrschaftes, an dem der Bohrer montiert ist, herzumzuwickeln und dort anzusammeln. Wenn die Späne nicht häufig entfernt werden, blockieren sie den weiteren Abfluß von Spänen, die vom Bohrer erzeugt werden, und können schließlich zu einem Bruch des Bohrers führen. Folglich muß die Anhäufung von Spänen um den Bohrer und den Schaft herum häufig und in vielen Fällen nach Fertigstellung eines jeden Loches entfernt werden. Die Aufgabe zur Entfernung dieser Späne ist schwierig und kostet Zeit.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehend aufgezeigten Nachteile zu vermeiden und einen Spanbrecher für Kernbohrer zu schaffen, der eine einfache und wirtschaftliche Konstruktion besitzt. Diese Aufgabe wird durch einen Spanbrecher nach Patentanspruch 1 gelöst.

Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Die Erfindung wird nunmehr anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen erläutert. Sämtliche gezeigten und beschriebenen Teile können dabei von erfindungswesentlicher Bedeutung sein. Es zeigen:

Figur 1 " eine perspektivische Ansicht einer Büchse für einen Kernbohrer, die den erfindungsgemäß ausgebildeten Spanbrecher verkörpert;

- 7 Figur 2 einen Schnitt entlang Linie 2-2 in Figur 1;

Figur 3 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt,

die die Art und Weise zeigt, in der die in Figur 1 dargestellte Spanbrecherbüchse

in Verbindung mit einer Werkstückspannvorrichtung verwendet wird;

Figur 4 eine Seitenansicht einer modifizierten Ausführungsform einer Büchse;

Figur 5 eine perspektivische Ansicht des Spanbrecherelementes, das an der in Figur 4 dargestellten Büchse montiert ist;

Figur 6 eine Werkstückspannvorrichtung, die eine

andere Ausführungsform eines erfindungsgemäß ausgebildeten Spanbrechers umfaßt;

Figur 7 einen Schnitt entlang Linie 7-7 in. Figur 6;

Figur 8 eine Teilseitenansicht eines anderes Typs einer Spannvorrichtung zur Lagerung eines Werkstückes und einer anderen modifizierten Form eines Spanbrechers;

Figur 9 eine Unteransicht einer weiteren Ausführungsform einer Spanbrecherbüchse; und

die Figuren

und 11 weitere Ausführungsformen von Spanbrechern,

die an der in Figur 9 dargestellten Büchse montiert werden können.

In Figur 1 ist eine Bohrbüchse 10 dargestellt, die eine zylindrische Seitenwand 12 aufweist, welche mit einer mittleren Bohrung 14 versehen ist, die so bemessen ist, daß sie einen Kernbohrer mit enger Passung aufnehmen

kann. Am oberen Ende ist die Seitenwand 12 mit einem ringförmigen, sich nach außen erstreckenden Flansch 16 versehen. An einem Abschnitt weist die Wand 12 eine axial nach unten verlaufende Nase 18 auf. 5

Die Büchse 10 ist so ausgebildet, daß sie in Verbindung mit einer Befestigungsvorrichtung bzw. Spannvorrichtung 20, die in Figur 3 gezeigt ist, verwendet werden kann. Diese Spannvorrichtung umfaßt eine Basis 22, die in irgendeiner geeigneten Weise, beispielsweise durch Schrauben 24, auf dem Tisch einer Bohrmaschine befestigt werden kann. Die Spanvorrichtung 20 besitzt eine obere Platte 26, die mit Hilfe von Bolzen und Abstandshaltern 28 auf einer Basis montiert ist. Ein Werkstück 30, in das ein Loch gebohrt werden soll, kann in einer festen Lage auf der ebenen Deckfläche 32 der Basis 22 fixiert werden. Die Basis 22 ,ist mit einer Öffnung 34 zur Aufnahme eines Kernbohrers 36 versehen, der am Futter oder Schaft 38 der Bohrmaschine montiert ist. Die Platte 26 ist im Abstand vom Werkstück 30 auf der Basis 22 gelagert und mit einer Öffnung 40 versehen, die sich etwa konzentrisch zur Öffnung 34 in der Basis 22 erstreckt. Die Öffnung 40 ist so bemessen, daß sie die Büchse 10 aufnehmen kann. Die Büchse 10 kann durch geeignete Einrichtungen, beispielsweise durch eine Schraube auf der oberen Platte 26, die mit einer bogenförmigen Einkerbung 42 im Flansch 16 in Eingriff steht, in eine feste Lage auf der oberen Platte 26 gebracht werden. Natürlich ist der Außendurchmesser des Bohrers 36 eng an den Durchmesser der Bohrung 14 in der Büchse 10 angepaßt.

Der Bohrer 36 besitzt eine zylindrische Seitenwand 44, die mit einer Vielzahl von Zähnen 46 versehen ist, die mit Umfangsabstand um das untere Ende des Bohrers herum angeordnet sind. Eine Vielzahl von schraubenförmig

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angeordneten Rillen 48 erstreckt sich von den Zähnen um den Außenumfang der Seitenwand 44 nach oben. Die Nase 18 des Spanbrechers verläuft vom Außenumfang des Bohrers 36 zwischen der Oberseite des Werkstückes 30 und der Unterseite der oberen Platte 26 radial nach außen. Die gekrümmte Innenfläche 50 der Nase 18 ist eng benachbart zum Außenumfang der Seitenwand 44 des Bohrers angeordnet. Die gegenüberliegenden Seitenflächen 52 der Nase 18 schneiden die Innenfläche 50 in vertikal verlaufenden, geraden Kanten 54.

Wenn die Teile in der in Figur 3 dargestellten Weise angeordnet sind, schneiden die Zähne 46 bei Rotation des Bohrers 36 und Einführung desselben in das Werkstück 30 eine ringförmige Vertiefung in das Werkstück ein und erzeugen auf diese Weise eine große Menge von langen, zähen Spänen, die in Figur 3 mit 56 bezeichnet sind. Die Späne werden dabei aufwärts und auswärts vorbewegt. Sie schieben sich in dem Abschnitt der Rillen 48 nach oben, der unterhalb der oberen Fläche 58 des Werkstückes 30 angeordnet ist. Da diese Späne innerhalb der Rillen des Bohrers rotieren und somit Zentrifuglakräften ausgesetzt sind, werden sie, wenn sie von der oberen Fläche 58 des Werkstückes austreten, nicht länger in Radialrichtun g gehalten und neigen somit dazu, in Aufwärtsrichtung nach außen zu wandern. Ein großer Teil der auf diese Weise gebildeten Späne wird dabei sofort zerbrochen, wenn die Späne rotierend in Eingriff mit der Vorderfläche 54 der Spanbrechernase 1S treten, wie dies in Figur 3 dargestellt ist. In jedem Fall werden die aufwärts fließenden Späne durch die Unterseite 60 der Büchse 10 und durch die Unterseite 62 der oberen Platte 26 gestoppt. Sogar die längeren Späne werden schließlich gebrochen. Sie können sich nicht um den Bohrer wickeln, da sich die Spanbrechernase 18 von der Bodenfläche des Bohrers bis im wesentlichen zur Obereeite 58 der

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Basis 22 erstreckt. Somit werden durch die Spanbrechernase 18 und durch die Seiten 58, 60, 62 die Späne daran gehindert, sich um den Bohrer herumzuwickeln, und werden durch die Nase 18 gebrochen. Die Masse der Späne, die durch den Eingriff mit der Nase 18 gebrochen worden sind, wobei die neisten dieser Späne relativ kurz sind, wird sofort in einer seitlich nach außen verlaufenden Richtung vom Bohrer weggeführt. Die Späne verstopfen daher nicht die Rillen 48.

Die in Figur 4 dargestellte Büchse 64 entspricht im wesentlichen der in Figur 1 gezeigten Büchse, mit der Ausnahme, daß die Spanbrechernase 66 von der eigentlichen Büchse getrennt ausgebildet ist und an dieser mittels Schrauben 68 befestigt werden kann. Bei der Büchse 64 ist die Spanbrechernase 66 in der Seitenansicht allgemein T-förmig ausgebildet, wie in Figur gezeigt, und besitzt eine bogenförmige Innenfläche, die an die Bohrung der Büchse angppaßt ist. Falls gewünscht, kann der Spanbrecher 66 an der Büchse 64 so montiert werden, daß seine Innenfläche mit geringem radialen Abstand gegenüber der Bohrung in der Büchse angeordnet ist. Dieser Abstand sollte nicht mehr als etwa 0,5 mm betragen. Ein wirksamer Spanbrechvorgang wird nur dann erzielt, wenn die Innenfläche oder mindestens die Innenkante der vorderen Seitenfläche des Spanbrechers eng benachbart zum Außenumfang des Bohrers angeordnet ist.

In Figur 6 ist eine geringfügig modifizierte Ausführungsform einer Spannvorrichtung 70 dargestellt, die eine Basisplatte 72, eine obere Platte 74 und einen Arm 76 umfaßt, mittels dem die beiden Platten mit vertikalem Abstand aneinander befestigt sind. Die Basisplatte 72 ist mit irgendeiner geeigneten Einrichtung,

beispielsweise einer Schulter 76, versehen, um das Werkstück 30 in einer festen Lage auf der Spannvorrichtung zu halten. Die obere Platte 74 trägt eine herkömmlich ausgebildete Bohrbüchse 80, die so ausgebildet ist, daß sie dem Außendurchmesser des Bohrers 36 entspricht. Bei dieser Ausführungsform besitzt der Spanbrecher die Form eines flachen, vertikal verlaufenden Blockes 82, der mit Hilfe von Schrauben84 an der Unterseite der Platte 74 befestigt ist. Der Spanbrecherblock 82 ist in bezug auf den Bohrer 36 allgemein radial angeordnet und seine Innenfläche 86 ist zum Außenumfang der Bohrerseitenwand eng benachbart. Wie bei der in Figur 1 gezeigten Büchse ist der Spanbrecherblock 82 mit einer geraden, vertikal verlaufenden vorderen Innen kante 88 und einer flachen Vorderseite 90 versehen, gegen die die beim Bohren erzeugten Späne stoßen, wenn sie zusammen mit dem Bohrer rotieren. Die Innenfläche kann anstelle von gekrümmt eben ausgebildet sein, wobei, je nach der Größe des Bohrers, der Spanbrecher winklig zum Umfang des Bohrers angeordnet oder dessen Innenfläche 86 unter einem schiefen Winkel zur Seitenfläche 90 geneigt sein kann, so daß die Kante 8fc zum Umfang des Bohrers unmittelbar benachbart ist. Der Spanbrechvorgang läuft mit der in Figur 6 dargestellten Ausführungsform im wesentlichen in der gleichen Weise ab wie mit dem Ausführungsbeispiel der Figur 3· Die meisten der gebildeten Späne werden in kleine Stücke zerbrochen und in jedem Fall dazu gebracht, daß sie glatt seitlich nach außen vom Bohrer weg fließen.

Eine weitere modifizierte Ausführungsform ist in Figur dargestellt, bei der das Werkstück 30 zwischen den Backen 92," 94 eines Spannrahmens 96 festgeklemmt werden kann. Ein Arm 98 ist starr auf einer der Spannrahmenbacken montiert. Mit vertikalem Abstand angeordnete Spanbrechplatten 100, 102 sind mit Hilfe von Klemm-

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schrauben 104 auf dem Arm 98 angebracht. Die Spanbrechplatten 100, 102 sind mit Abstand eine über der anderen angeordnet und jweils mit einem länglichen Horizontalschlitz 106 versehen, der eine Einstellung der Platte in Radialrichtung des Bohrers 36 ermöglicht. Die untere Platte 100 ist radial so eingestellt, daß ihr inneres Ende 108 eng benachbart zum Außenumfang des Bohrers angeordnet ist, während die obere Platte 102 so eingestellt ist, daß ihre Innenkante 110 "eng benachbart zum Umdrehungszylinder der Außenfläche des Schaftes 112, in dem der Bohrer 36 montiert, angeordnet ist. Der Bohrer 36 ist im Schaft 112 vorzugsweise mit Hilfe von zwei Schrauben 114, 116 montiert. Die Schraube besitzt eine solche Länge, daß sie beim Anziehen, um den Bohrer fest im Schaft zu verklemmen, vom Schaft radial nach außen vorsteht, wie dies in Figur δ gezeigt ist.

Während bei der in Figur 8 dargestellten Ausführungsform ein Teil der Späne vom unteren Spanbrecher 100 gebrochen wird, wenn sie entstehen, können sich andere lange und zähe Späne, die bei 118 angedeutet sind, um den Bohrer und den Schaft 12 oberhalb des Spanbrechers 100 wickeln. Wenn jedoch der Bohrer abwärts durch das Werkstück geführt wird, bricht der Spanbrecher 100 die um den Bohrer herumgewickelten Späne und entfernt dieselben, während der Spanbrecher 102 die Späne bricht und entfernt, die sich um den Schaft herumgewickelt haben. Um dies zu erreichen, müssen die Innenkanten der beiden Spanbrecher sehr eng benachbart zu den entsprechenden Elementen, von denen sie die Späne entfernen, angeordnet sein, und zwar vorzugsweise nicht mehr als etwa 0,5 nun entfernt.

In Figur 9 ist eine Bohrbüchse 120 dargestellt, auf deren Unterseite ein Spanbrecher 122 montiert ist, beispielsweise mit Hilfe einer Schraube 124. Die Vorder-

seite 126 des Spanbrechers 122 ist radial zu der Achse der Büchse angeordnet, und die Außenseite 128 ist zurückgesetzt, so daß sie innerhalb der radialen Abmessung der Büchsenseitenwand 130 liegt.

Die Figuren 10 und 11 zeigen weitere Ausführungsformen von Spanbrechern, die an einer Drillbüchse, wie der bei 120 in Figur 9 und bei 64 in Figur 4 gezeigten, montiert werden können. Die Vorderseite I32"des in Figur 10 dargestellten Spanbrechers 134 ist unter einem schiefen Winkel zur radial inneren Seite des Spanbrechers geneigt. In Figur 11 ist die Vorderseite 136 des Spanbrechers 138 als gekrümmte Oberfläche ausgebildet, wobei der radial innere Abschnitt derselben unter einem schiefen Winkel zur radial inneren Seite des Spanbrechers geneigt ist. Die in den Figuren 10 und 11 gezeigten Ausführungsbeispiele verdeutlichen die Tatsache, daß sich die Vorderseite des Spanbrechers nicht genau radial zur Achse des Bohrers erstrecken muß. Sie kann vielmehr geneigt oder geringfügig gekrümmt sein, so daß sie lediglich etwa radial zur Achse des Bohrers verläuft.

Claims

Patentansprüche

M Λ Spanbrechvorrichtung für einen Kernbohrer, der ein zylindrische seitenwand mit einer Vielzahl von Schneidzähnen aufweist, die mit Urafangsabstand um das vordere Ende des Bohrers herum angeordnet sind, und mit einer Vielzahl von schraubenförmigen Rillen, die sich von den Zähnen um den Außenumfang der Seitenwand herum nach oben erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Lagereinrichtung (20, 70, 96), die in eine feste Lage zum Werkstück (30) gebracht werden kann, während der Bohrer (36) gedreht und axial durch das Werkstück geführt wird, und einen Spanbrecher umfaßt, der auf der Lagereinrichtung fest montiert ist und eine Nase (18, 66, 82, 100, 102, 122, 134, 138) aufweist, deren Vorderkante sich in Axialrichtung des Bohrers eng benachbart zu dem vom Außenumfang der Bohrerseitenwand (44)"erzeugten Umdrehungszylinder erstreckt, wobei die Nase eine Vorderseite (54) umfaßt, die etwa radial zum Bohrer (36) angeordnet ist und an ihrem radial inneren Ende in der Vorderkante endet und wobei die Nase und die Lagereinrichtung so relativ zueinander angeordnet sind, daß die Umfangszone um den Bohrer (36) herum auf in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Seiten der Nase über eine Umfangsabmessung, die größer ist als die Umfangsabmessung der Nase, unbehindert ist, so daß die vom Bohrer gelösten Späne (56) durch die Rillen (48) des Bohrers nach oben wandern, sich radial nach außen in die unbehinderte Zone bewegen, wenn sie von der Fläche des Werkstückes (30), in dem das Loch gebohrt wird, austreten,

und auf die Vorderseite (54) der Nase auftreffen und durch diese durchtrennt werden.
2. Spanbrechvorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß sie mit Anschlageinrichtungen versehen ist, die eng benachbart zur Oberseite der Nase (18) in bezug auf die Vorschubrichtung des Bohrers angeordnet sind, um das Maß zu begrenzen, um das die vom Bohrer (36) erzeugten Späne (56) nach oben verschoben werden können.
3. Spanbrechvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlageinrichtungen eine Anschlagfläche umfassen, die in einer Ebene liegt, die sich etwa senkrecht zur Mittelachse des Bohrers (36) erstreckt und die das axial obere Ende der unbehinderten Zone bildet.
4. Spanbrechvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagereinrichtung ein erstes Lagerelement (22, 72) zum Lagern des Werkstückes in einer festen Stellung und ein zweites Lagerelement (26, 74) umfaßt, das im Abstand zum ersten Lagerelement angeordnet ist und in einer sich etwa senkrecht zur Vo.rschubrichtung des Bohrers (36) erstreckenden Ebene liegt, wobei die Lagerelemente so angeordnet sind, daß das auf dem ersten Lagerelement gelagerte Werkstück (30) unter dem zweiten Lagerelement liegt, und wobei das zweite Lagerelement eine Öffnung (40) aufweist, durch die der Bohrer (36) zur Ausbildung des Loches im Werkstück geführt werden kann, wobei die Nase fest auf einem der Lagerelemente montiert ist.
5. Spanbrechvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (40) eine Kreisbohrung einer Führungsbüchse (10, 80) für den Bohrer umfaßt, die fest auf dem zweiten Lagerelement (26, 74) montiert ist und am unteren Ende der Bohrung eine Endfläche aufweist, wobei die Nase (ΐδ) von dieser Endfläche in Axialrichtung nach unten vorsteht.
6. Spanbrechvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Nase (18) eine einstückige Verlängerung der Büchse (10, 80) bildet.
7. Spanbrechvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nase (100, 102) derart an einer Lagereinrichtung (9b) montiert ist, daß sie in einer Richtung radial zum Bohrer (36) verstellt werden kann, so daß ihre Kante unmittelbar benachbart zum Außenumfang von Bohrern mit unterschiedlichen Durchmessern angeordnet werden kann.
8. Spanbrechvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine zweite Nase (102) an der Lagereinrichtung (98) aufweist, die sich etwa radial zur Rotationsachse des Bohrers erstreckt, und daß beide Nasen (100, 102) in einer Richtung radial zu dieser Achse verstellbar sind, wobei die erste und zweite Nase in Axialrichtung relativ zur Achse des 3ohrers (36) mit einem solchen Abstand angeordnet sind, daß die erste Nase (100) bei Vorrücken des Bohrers im Werkstück mindestens einen Teil der Späne, die sich um den Bohrer herum ansammeln, bricht und daß die zweite Nase (102) diejenigen Späne bricht, die von der ersten Nase nicht gebrochen werden und sich um den rotierenden Schaft (112) ansammeln, an dem der Bohrer montiert ist.
9. Spanbrechvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spanbrecher nur aus einer der Nasen (82, 122, 132, 138) besteht.