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Dokumentenidentifikation DE102005061190B4 18.10.2007
Titel Einrichtung zur Begrenzung des Vorschubes bei einem Bohrvorgang
Anmelder Airbus Deutschland GmbH, 21129 Hamburg, DE
Erfinder Kruse, Mathias, 23847 Lasbek, DE;
Clausen, Rolf, Prof. Dr.-Ing., 22609 Hamburg, DE;
Goohsen, Thomas, 21717 Fredenbeck, DE;
Hintze, Wolfgang, Prof. Dr.-Ing., 21077 Hamburg, DE
Vertreter PAe Reinhard, Skuhra, Weise & Partner GbR, 80801 München
DE-Anmeldedatum 21.12.2005
DE-Aktenzeichen 102005061190
Offenlegungstag 05.07.2007
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 18.10.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 18.10.2007
IPC-Hauptklasse B23B 47/00(2006.01)A, F, I, 20051221, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B23B 45/00(2006.01)A, L, I, 20051221, B, H, DE   B25D 17/00(2006.01)A, L, I, 20051221, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Begrenzung des Vorschubes bei einem Bohrvorgang, wobei die Einrichtung sowohl in Verbindung mit einer Handbohrmaschine als auch mit einem numerisch gesteuerten Fertigungsautomaten betrieben werden kann. Eine derartige Einrichtung besteht beispielsweise aus einem zylindrischen Gehäuse mit einer darin koaxial angeordneten drehbar gelagerten Achse mit einem antriebseitigen und einem werkzeugseitigen Ende, die in axialer Richtung eine begrenzte Verschiebbarkeit aufweist. Das antriebseitige Ende der Achse ist so ausgebildet, dass es in ein Bohrfutter einer Handbohrmaschine bzw. in eine entsprechende Aufnahme eines Fertigungsautomaten einspannbar ist. Das werkzeugseitige Ende der Achse ist mit einem Innengewinde versehen, in das ein entsprechendes Bohrwerkzeug eingeschraubt werden kann. In Verbindung mit Einrichtungen der genannten Art werden so genannte Stufenbohrer als Bohrwerkzeug verwendet, die einen Bohrer und einen Senker in sich vereinen. Das Bohrwerkzeug ist von einem gehäusefesten Anschlagkorb mit seitlichen Öffnungen umgeben, der zu Beginn des Bohrvorganges an einem Werkstück zur Anlage kommt. Beim Bohren anfallende Späne sollen den Anschlagkorb durch die seitlichen Öffnungen verlassen. Zur Begrenzung des Bohrvorschubes in Richtung zum Werkstück hin ist innerhalb des Gehäuses ein einstellbarer Anschlag vorgesehen. Derartige Einrichtungen werden verwendet, um beim Herstellen von Bohrungen mit einer Senkung reproduzierbare Senktiefen sicherzustellen. Hierbei kann einerseits eine zu tiefe Senkung zu Ausschuss führen, andererseits macht eine Senkung mit zu geringer Tiefe eine aufwendige Nacharbeit erforderlich.

Bei Einrichtungen der vorgenannten Art ist von Nachteil, dass die anfallenden Späne in Abhängigkeit vom zu bearbeitenden Werkstoff zu unerwünschten Nebenwirkungen führen, wenn die betreffenden Werkstücke eine empfindliche Oberfläche aufweisen. Diese unerwünschte Wirkung besteht darin, dass insbesondere beim Bohren der Senkung Fließspäne entstehen, die sich um das Werkzeug wickeln und so zu Wickelspänen oder Spänewicklern führen. Dabei werden die Spänewickler durch das Bohrwerkzeug herumgewirbelt, so dass der rotierende, um das Bohrwerkzeug gewickelte Fließspan unkontrollierte Bewegungen ausführt und dabei die Oberfläche des Werkstücks mehr oder weniger durch Kratzer beschädigt. Die Beseitigung der hierdurch entstehenden Kratzer verursacht einen erheblichen Aufwand an Mehrarbeit. Zusätzlich ergibt sich eine Störung im Arbeitsablauf dadurch, dass die Spänewickler nach jedem Bohrzyklus von Hand entfernt werden müssen.

Die EP 0 346 231 B1 (entspricht der DE 689 02 953 T2) offenbart eine Bohrmaschine mit einem Körper, in dem eine Werkzeughalterspindel drehbar um eine Bohrachse und gleitend entlang dieser Achse montiert ist. Der Körper der Bohrmaschine trägt eine Berührungsnase, die geeignet ist, entlang dieser Achse gegen eine elastische Vorrichtung zu gleiten, wenn diese Berührungsnase sich auf ein zu bohrendes Teil stützt, so dass die elastische Vorrichtung dann über die Berührungsnase eine Druckwirkung auf das Teil ausübt. Außerdem umfasst die Bohrmaschine einen Rückschrittdetektor für die Berührungsnase, der geeignet ist, einen Bohrzyklus bei einem vorgegebenen Gleiten der Berührungsnase gegen die elastische Vorrichtung auszuüben.

Es liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der vorgenannten Art derart weiterzubilden, dass Beschädigungen von Werkstückoberflächen durch Spänewickler sicher vermieden werden.

Diese Aufgabe wird nach Anspruch 1 dadurch gelöst, dass der Anschlagkorb einen Spanbrecher zum Brechen der Späne mit einem gehäuseseitigen Ende und einem freien Ende derart aufweist, dass er sich annähernd parallel und unmittelbar benachbart zur Werkstückoberfläche von außen annähernd radial zum Bohrwerkzeug (Stufenbohrer) hin derart erstreckt, dass sein freies Ende den Senker fast berührt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Durch die Erfindung werden Beschädigungen der Oberfläche von Werkstücken verhindert, so dass entsprechende Nacharbeiten vermieden werden. Außerdem entfällt das bisher nach jedem Bohrzyklus notwendige Entfernen der Wickelspäne von dem Bohrwerkzeug.

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und anhand der Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

1 eine Schnittdarstellung einer Einrichtung zur Begrenzung des Vorschubes mit einer Handbohrmaschine,

2 einen Teilschnitt der Einrichtung nach 1 zu Beginn des Bohrvorganges,

3 die Einrichtung nach 2 während des Bohrvorganges und

4 die Einrichtung nach 3 am Ende des Bohrvorganges.

1 zeigt eine Einrichtung 1 bekannter Art zur Begrenzung des Vorschubes beispielsweise in Verbindung mit einer Handbohrmaschine, wobei die Einrichtung 1 ein Gehäuse 2 und eine darin drehbar gelagerte Achse 3 mit einem erweiterten Teil 3a und einem Schaftteil 3b aufweist. Zur Lagerung der Achse 3 dient ein unteres Nadellager 4 und ein oberes Nadellager 5. Die Achse 3 ist in ihrer oberen Position dargestellt. In dieser Position liegt ein auf der Achse 3 angeordneter Axialsicherungsring 6 am gehäusefesten Teil 4a des Nadellagers 4 an. Das untere Ende des erweiterten Teils 3a bildet eine Schulter, an der ein Axialkugellager 7 anliegt. Auf dieses Axialkugellager 7 wirkt im Bild von unten eine Druckfeder 8, die sich ihrerseits mit ihrem unteren Ende gegen den gehäusefesten Teil 4a des Nadellagers 4 abstützt. Innerhalb des Gehäuses 2 ist ein in axialer Richtung einstellbarer Anschlag 9 angeordnet. Die Druckfeder 8 ist so dimensioniert, dass die Achse 3 infolge einer Vorspannung sicher in der gezeigten Position gehalten wird. Den unteren Teil des Gehäuses 2 bildet ein Anschlagkorb 2a. Dieser ist auf ein Werkstück 10 aufgesetzt, das gleichzeitig mit einem weiteren Werkstück 11 zu durchbohren ist. Als Bohrwerkzeug dient ein Stufenbohrer 12, der in das untere Ende der Achse 3 eingeschraubt ist. In dem Anschlagkorb 2a ist ein gehäusefester Stift 13 mit einem gehäuseseitigen Ende und einem freien Ende so angeordnet ist, dass er sich annähernd parallel und unmittelbar benachbart zur Oberfläche des Werkstücks 10 von außen annähernd radial zum Bohrwerkzeug hin erstreckt.

Auf den Stufenbohrer 12 ist ein Kegel 14 aufgeschoben und fixiert. Zum Antrieb der Einrichtung 1 dient eine Handbohrmaschine 15 mit einem Bohrfutter 16 und einem Druckluftanschluß 17. Soll nun eine Bohrung an den Werkstücken 10 und 11 angebracht werden, so wird die Achse 3 bei rotierendem Stufenbohrer 12 mittels des Griffes der Handbohrmaschine 15 gegen die Kraft der Druckfeder 8 zum Werkstück 10 hin vorgeschoben. Dabei folgen das Nadellager 5 und das Axialkugellager 7 der Vorschubbewegung der Achse 3. Wenn das Axialkugellager 7 den Anschlag 9 berührt, ist die anhand des Anschlages 9 eingestellte Endposition des Vorschubes erreicht.

2 zeigt den im Bild unteren Teil der Einrichtung 1 nach 1 in einer Teilansicht mit dem Gehäuse 2, dem Anschlagkorb 2a, der Achse 3, den Werkstücken 10 und 11, dem Bohrwerkzeug 12, dem Kegel 13 und dem Stift 14. Der Stufenbohrer 12 dient gleichzeitig zum Bohren und zum Senken und weist demgemäß einen Spiralbohrer 12a und einen Senker 12b auf. Um bei der Herstellung von Senkbohrungen an den Werkstücken 10 und 11 Beschädigungen durch entstehende Späne zu vermeiden, ist die Einrichtung 1 erfindungsgemäß mit dem Stift 13 und dem Kegel 14 versehen. Hierbei übernimmt der Stift 13 die Funktion eines Spanbrechers. Der Stift 13 besteht in der gezeigten Ausführung der Erfindung aus einem geeigneten Kunststoff, beispielsweise aus Polyamid und ist so angeordnet ist, dass er sich annähernd parallel und unmittelbar benachbart zur Werkstückoberfläche von außen annähernd radial zum Bohrwerkzeug 12 hin erstreckt. Infolge der Anordnung des Stiftes 13 werden beim Bohren bzw. Senken entstehende Fließspäne immer wieder abgebrochen, so dass deren Bruchstücke den Anschlagkorb 2a nach außen verlassen können und die Entstehung von Spänewicklern vermieden wird. Der Stift 13 hat eine konische Form und ist seitens des Anschlagkorbes in eine entsprechende konisch geformte Aufnahmebohrung eingepreßt und wird hier durch Selbsthemmung sicher gehalten. Mit dem Kegel 14 wird erreicht, dass die besagten Bruchstücke der Späne nicht in den oberen Teil des Anschlagkorbes 2a gelangen können. Die gezeigte Position 15 des Spiralbohrers 12a markiert dessen Grundstellung.

3 zeigt die Einrichtung nach 2, wobei der Stufenbohrer 12 bereits so weit vorgeschoben ist, dass der Spiralbohrer 12a die Werkstücke 10 und 11 durchbohrt hat. Dabei hat der Stift 13 bereits als Spanbrecher gewirkt, so dass die anfallenden Fließspäne in kleine Bruchstücke zerlegt wurden. Der Weg, auf dem die Bruchstücke den Anschlagkorb 2a verlassen, ist durch die Pfeile 17 angedeutet. Zur Vorbereitung der Einrichtung 1 zum Bohren einer Serie bestimmter Senkbohrungen wird der entsprechende Stufenbohrer 12 eingesetzt. Dabei wird auch der Stift 13 jeweils erneuert. In der gezeigten Position 16 des Stufenbohrers 12 berührt dieser mit dem Senker 12b gerade den neu eingesetzten Stift 13.

4 zeigt die Einrichtung nach 3, wobei der Stufenbohrer 12 mit dem Spiralbohrer 12a und dem Senker 12b die Endposition des Vorschubes erreicht hat. In dieser gezeigten Position 18 ist eine Bohrung mit einer Senkung im Werkstück 10 gerade fertiggestellt. Dabei entspricht die Senktiefe genau dem Wert, der mittels des Anschlages 9 nach 1 eingestellt ist. Beim Übergang von der Position 16 gemäß 3 zur Position 18 gemäß 4 wird das bisherige Ende des Stiftes 13 abgetrennt. Die neu entstandene Form des Stiftes 13, wobei dieser den Senker 12b gerade berührt, wird für alle weiteren Bohrungen beibehalten, bis der Stufenbohrer 12 ausgetauscht wird. Erst dann wird wieder ein neuer Stift 13 eingesetzt. Hierdurch entfällt eine spezielle Vorbereitung des Stiftes auf den jeweils vorliegenden Fall; vielmehr ergibt sich die erforderliche Form des Stiftes 13 automatisch bei der Benutzung der Einrichtung 1.

5 zeigt einen Teilschnitt des Anschlagkorbes 2a mit einer Ausgestaltung der Erfindung, die darin besteht, dass der Anschlagkorb 2a eine Stellschraube 19 zum Brechen der Späne aufweist. Hierbei ist an der betreffenden Stelle des Anschlagkorbes 2a ein Innengewinde angeordnet, das die Stellschraube 19 aufnimmt. Die Einstellung der Stellschraube 19 wird so vorgenommen, dass sich zwischen dem freien Ende der Schraube 19 und dem Senker entsprechend Position 18 gemäß 4 ein minimaler Luftspalt ergibt. Diese Einstellung muß erst wieder geändert werden, wenn ein Stufensenker mit einem anderen Senkerdurchmesser zum Einsatz kommt.

Aufgrund der Erfindung werden Beschädigungen an Werkstückoberflächen und Störungen im Arbeitsablauf wirksam vermieden.


Anspruch[de]
Einrichtung zur Begrenzung des Vorschubes bei einem Bohrvorgang, wobei die Einrichtung ein Gehäuse mit einem Anschlagkorb und eine im Gehäuse drehbar und axial verschiebbar gelagerte Achse aufweist und zur Begrenzung des Vorschubes ein in axialer Richtung einstellbarer Anschlag angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlagkorb (2a) einen Spanbrecher (13; 19) zum Brechen der Späne mit einem gehäuseseitigen Ende und einem freien Ende derart aufweist, dass er sich annähernd parallel und unmittelbar benachbart zur Werkstückoberfläche von außen annähernd radial zum Bohrwerkzeug (Stufenbohrer 12) hin derart erstreckt, dass sein freies Ende den Senker (12b) fast berührt. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf den Stufenbohrer (12) ein Kegel (14) aufgeschoben und fixiert ist, Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Spanbrecher (13; 19) als gehäusefester Stift (13) ausgebildet ist. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Spanbrecher (13; 19) als Stellschraube (19) ausgebildet ist.






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