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Dokumentenidentifikation DE102006017403A1 18.10.2007
Titel NC-Reinigungswerkzeug für Bohrungen
Anmelder NC-Automation GmbH, 87437 Kempten, DE
Erfinder Bauch, Karl, 87437 Kempten, DE
DE-Anmeldedatum 13.04.2006
DE-Aktenzeichen 102006017403
Offenlegungstag 18.10.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 18.10.2007
IPC-Hauptklasse B23B 47/34(2006.01)A, F, I, 20060413, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B23Q 11/00(2006.01)A, L, I, 20060413, B, H, DE   
Zusammenfassung Modular aus Werkzeugschaft (1), Verlängerungsrohr (2) und Reinigungskopf (3) aufgebautes NC-Reinigungswerkzeug für Bohrungen, insbesondere für Sacklochgewindebohrungen, mit tortiertem Fortsatz (4) und wahlweiser Fluidzuführung.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zur automatischen Reinigung von Bohrungen bzw. zur automatischen Entfernung von Spänen aus vorzugsweise kleinen Bohrungen, insbesondere Sacklochgewindebohrungen, mittels NC-Maschinen, in deren Spindeln diese Werkzeuge eingesetzt sind.

Zum Reinigen von Oberflächen mit Hilfe von Fluiden in Bearbeitungszentren werden bisher Werkzeuge der Firma Lang – entsprechend der Patentschrift DE 198 20 105 – oder Werkzeuge der Firma NC-Automation mit der Bezeichnung CleanStar oder CleanJet eingesetzt. Die Ausführung und Funktionsweise dieser Werkzeuge ist unter www.nc-automation.de zu finden. Bekannt ist auch das Entspanen von Bohrungen entsprechend der Offenlegungsschrift 29 05 578, bei der mit Hilfe eines magnetischen Stabes die Späne ausgebracht werden. Dieses Verfahren ist zum einen auf feromagnetische Werkstoffe beschränkt, zum anderen besteht die Gefahr, das Werkstück zu magnetisieren und damit für Späneanhaftungen besonders empfindlich zu machen. Zusätzlich bekannt ist die Patentschrift DD 276 246 A1, bei der mit Hilfe eines Fluidstrahles die Späne ausgebracht werden sollen. Des Weiteren gibt es Waschanlagen, die zum Teil mit rotierenden Düsen und hohem Druck die Werkstücke abreinigen. Allen bisherigen Lösungen ist es nicht gelungen, insbesondere aus kleinen Sacklochbohrungen bzw. Gewindebohrungen Späneknäuel oder Späneansammlungen zuverlässig maschinell auszubringen. Die naheliegendste Lösung des Problems, die Späne mit dem Bohrer herauszuholen, scheitert daran, dass die Spannuten der Bohrer nicht genügend Raum bieten, die Späneknäuel oder Späneansammlungen auszutransportieren. Lose in der Bohrung befindliche Späne führen beim erneuten Eintauchen des Werkzeuges, insbesondere bei Hartmetallwerkzeugen, häufig zum Bruch des Werkzeuges, da die Späne nicht durchschnitten, sondern aufgrund ihrer Beweglichkeit in der Bohrung durchgedrückt werden müssen.

Die bisher praktizierte manuelle Entfernung dieser Späne verursacht erhebliche Kosten und gefährdet zum Teil die Gesundheit des Personals.

Der Erfindung liegt deswegen die Aufgabe zugrunde, ein Werkzeug zu schaffen, das es der NC-Maschine erlaubt, diese Bohrungen schnell, zuverlässig und preiswert von Spänen zu befreien.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das nachfolgend beschriebene NC-Reinigungswerkzeug für Bohrungen mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 bewältigt. Die nachfolgenden Ansprüche zeigen Weiterbildungen des Werkzeuges auf. Basis des Werkzeuges sind Werkzeugaufnahmen und Rohre, wie beim CleanJet-Reinigungswerkzeug bereits verwendet. Statt der üblichen Düsen wird ein tortierter Fortsatz mit zentraler oder dezentraler Fluidzuführung aufgesetzt. Das so geschaffene Reinigungswerkzeug lässt sich leicht auf unterschiedliche Längen und Bohrungsdurchmesser anpassen. Der tortierte Fortsatz ist mit geringstmöglicher Wandstärke ausgeführt, damit der Querschnitt zum Ausbringen der Späne möglichst groß bleibt. Zur Unterstützung werden bei einer Variante des Werkzeuges die Späne zusätzlich durch das im tortierten Fortsatz eingeleitete Fluid ausgespült. Die gleichzeitige Drehbewegung des Werkzeuges, entsprechend der Spindeldrehzahl, schraubt die Späne nach außen. Dabei ist zu beachten, dass bei Rechtsgewinden nach links tortierte Fortsätze bei gleichzeitig links rotierender Spindel eingesetzt werden, um die Späne entsprechend der Gewindesteigung auszudrehen. Bei den Querschnitten haben sich ein dreieckiger und ein möglichst flacher rechteckiger Querschnitt als vorteilhaft gezeigt. Der Dreiecksquerschnitt wird am besten mit Hilfe einer zentrischen Bohrung ausgeführt, durch die das Fluid mit möglichst hohem Druck eingeleitet wird. Für flache, rechteckige Querschnitte bieten sich je nach Durchmesser eine oder mehrere nebeneinander liegende Bohrungen an. Um den Querschnitt für die auszudrehenden Späne möglichst groß zu gestalten und die Angriffskanten vorteilhaft in Eingriff zu bringen, ist der Rechteckquerschnitt an den Ecken, wie in 4 dargestellt, ausgespart. Alternativ oder ergänzend zur zentralen Zuführung des Fluids in die Bohrung dient die dezentrale ein- oder mehrseitige Fluidzuführung entlang des tortierten Fortsatzes, wie in 6 dargestellt. Die dezentralen Fluidbohrungen dienen zur Entfernung der Späneknäuel vom tortierten Fortsatz. Der in die Bohrung eingeführte Fortsatz ist beispielsweise aus Federstahl hergestellt. Die Herstellung aus anderen Materialien, wie Leichtmetalle oder Kunststoffe, wird nicht ausgeschlossen. Die Herstellung der Fortsätze erfolgt zweckmäßigerweise dadurch, dass nach dem Einbringen der Bohrungen die Außenkontur hergestellt wird und erst zum Schluss das Verdrehen des Fortsatzes zur Erzeugung des Links- oder Rechtsdralles geschieht. Nicht dargestellt sind Fortsätze in kegeliger oder kugeliger Ausformung, die sich verschiedenen Bohrungsquerschnitten anpassen können und mit mehreren Bohrungen, die an unterschiedlichen Positionen enden, versehen sind.

Eine weitere Ausführung des Fortsatzes ist in 7 dargestellt und zeigt einen stark tortierten Fortsatz, der als Wendel ausgebildet ist. Dieser Fortsatz lässt sich aufgrund seiner guten Federeigenschaft und seiner Fähigkeit, sich auf unterschiedliche Durchmesser anzupassen, gut zur Reinigung unterschiedlicher Bohrungsdurchmesser verwenden. Beim Eindrehen dieser Wendel legt dieser sich an der Außenwandung der Bohrung bzw. Gewindebohrung an und umhüllt bzw. umschlingt dabei den Späneknäuel oder die Späneansammlung. Nachdem die Späne entsprechend umhüllt sind, lassen sie sich mit dem Werkzeug aus der Bohrung ziehen. Anschließend werden durch Spülen der Wendel die Späne in den Maschinenraum bzw. in den Späneabtransport bewegt. An der Drehrichtung der mit Links- oder Rechtssteigung versehenen Wendel liegt es, die eingeschlossenen Späne festzuklemmen oder freizugeben. In einer besonderen Ausführung der Wendel ist diese aus einem Rohr hergestellt, durch das zusätzlich Fluid eingeleitet wird. Bereits während des Eindrehens und Ausziehens der Späne ist je nach Einsatzfall Unterstützung durch geschickte Fluideinleitung gegeben.

Die Erfindung ist an Hand folgender Figuren dargestellt:

1 zeigt die Seitenansicht auf einem kegeligen Werkzeugschaft mit Verlängerung und dem tortierten Fortsatz.

2 zeigt einen Schnitt durch eine Ausführung des Reinigungsfortsatzes.

3 zeigt die Draufsicht auf den Fortsatz, wie in 2 dargestellt.

4 zeigt eine weitere Querschnittsvariante des nicht tortierten Fortsatzes.

5 zeigt eine zusätzliche Querschnittsvariante eines nicht tortierten Fortsatzes für Bohrungen größer als 3 mm.

6 zeigt einen Fortsatz für besonders kleine Bohrungen ohne zentraler Fluidzuführung.

7 zeigt einen Fortsatz, der als Wendel ausgebildet ist.

Die in 1 dargestellte Ausführung des Reinigungswerkzeuges zeigt den flexiblen Einsatz im unterschiedlichen Werkzeugschaft (1) mit im Durchmesser und Länge austauschbaren Verlängerungsrohren (2), an deren Spitze der Reinigungskopf (3) mit dem tortierten Fortsatz (4) aufgesetzt ist. Die dargestellte Schlüsselfläche (9) dient zum Lösen oder Aufschrauben des Reinigungskopfes (3) vom Verlängerungsrohr (2). Um möglichst gute Strömungsverhältnisse zu realisieren, ist im Reinigungskopf (3) der Übergang von der dicken Zuflussbohrung in die zentrische Fluidbohrung (5) mittels eines Zuflusskegels (7) gelöst. Zur stabilen Anbindung des Fortsatzes (4) an den Reinigungskopf (3) ist ein Übergangsradius (8) als Versteifung realisiert. Das Tortieren des Fortsatzes (4), wie z. B. in 3 dargestellt, wirkt wie ein dreigängiges Gewinde, das sowohl Späne als auch Verunreinigungen und Fluidrückstände aus der Bohrung befördert bzw. bei umgekehrter Drehrichtung in die Bohrung eindrückt. In 2 ist ein weiterer Querschnitt des Fortsatzes (4) an einem Reinigungskopf (3) dargestellt, an dem die Kanten des rechteckigen Querschnittes durch Radienausnehmungen gekappt sind. Der in 5 dargestellte Querschnitt des Fortsatzes (4) verdeutlicht die Anordnung mehrerer zentrischer Fluidbohrungen (5) nebeneinander. Das Ende dieses Fortsatzes (4) kann ebenso wie die anderen Enden angespitzt sein, damit auch bei geringen Positionsabweichungen das sichere Einführen des Werkzeuges in die Bohrung gewährleistet ist. Bei sehr kleinen Bohrungen von z. B. 2 mm ∅ empfiehlt sich ein sehr dünner Querschnitt des Fortsatzes (4), indem es wenig zweckmäßig ist, Bohrungen für die zentrale Fluidzuführung einzubringen. Die Unterstützung des Fluides zur Reinigung erfolgt in diesem Fall durch eine dezentrale Fluidbohrung (10), die zum einen während des Reinigungsvorganges das Fluid entlang der Wendel (11) in die Bohrung leitet und zum anderen den Fortsatz (4) nach dem Ausziehen aus der Bohrung von den Spänen befreit. Für alle Reinigungsköpfe (3) gilt, dass neben den zentrischen Fluidbohrungen (5) auch dezentrale Fluidbohrungen (10) angeordnet sein können. Der in 7 dargestellte Fortsatz (4) ist ein als Wendel (11) geformter Federdraht mit der Fähigkeit, sich bei entgegen der Wendelsteigung gewählter Drehrichtung an unterschiedliche Bohrungsdurchmesser anzupassen. Optional ist die Wendel (11) zur leichteren Einführung in die Bohrungen mit einer konisch verlaufenden Endung ausgeführt.

1
Werkzeugschaft-Weldonaufnahme
2
Verlängerungsrohr
3
Reinigungskopf
4
Fortsatz
5
zentrische Fluidbohrung
6
Anschlussgewinde
7
Zuflusskegel
8
Übergangsradius
9
Schlüsselfläche
10
dezentrale Fluidbohrung
11
Wendel


Anspruch[de]
NC-Reinigungswerkzeug für Bohrungen, insbesondere für Sacklochgewindebohrungen, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug modular aus Werkzeugschaft (1), Verlängerungsrohr (2) und Reinigungskopf (3) aufgebaut ist, der mit seinem tortierten Fortsatz (4) und wahlweise mit Fluidzuführung vorzugsweise rotierend in die Bohrung eintaucht. NC-Reinigungswerkzeug für Bohrungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungen zwischen Werkzeugschaft (1) und Verlängerungsrohr (2) und Reinigungskopf (3) in beiden Richtungen verdrehgesichert ausgeführt sind. NC-Reinigungswerkzeug für Bohrungen nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der tortierte Fortsatz (4) einen dreieckigen Querschnitt mit Bohrung zur Zuleitung eines Fluids in die Spitze des Fortsatzes (4) aufweist. NC-Reinigungswerkzeug für Bohrungen nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der tortierte Fortsatz (4) einen rechteckigen Querschnitt aufweist. NC-Reinigungswerkzeug für Bohrungen nach Anspruch 1, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanten des rechteckigen Querschnitts ausgerundet oder mit Fasen versehen sind. NC-Reinigungswerkzeug für Bohrungen nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Fortsatz (4) einen runden Querschnitt aufweist und als Wendel (11) ausgeführt ist. NC-Reinigungswerkzeug für Bohrungen nach Anspruch 1, 2, 4, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Bohrung zum zentralen Zuführen eines Fluids in die Spitze des Fortsatzes (4) im nachträglich tortierten Fortsatz (4) verläuft. NC-Reinigungswerkzeug für Bohrungen nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Fortsätze rechts und/oder links tortiert sind. NC-Reinigungswerkzeug für Bohrungen nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Reinigungskopf (3) und/oder der Fortsatz (4) aus Federstahl hergestellt ist. NC-Reinigungswerkzeug für Bohrungen nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Reinigungskopf (3) und/oder der Fortsatz (4) aus einem Leichtmetall hergestellt ist. NC-Reinigungswerkzeug für Bohrungen nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Reinigungskopf (3) und/oder der Fortsatz (4) aus einem Kunststoff hergestellt ist.






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