AT391646B

AT391646B - Bohrer

Info

Publication number: AT391646B
Application number: AT0906085A
Authority: AT
Inventors: Gennady Yakovlevich Potemkin
Original assignee: Potemkin Gennady Y
Priority date: 1985-03-13
Filing date: 1985-03-13
Publication date: 1990-11-12
Also published as: SE460957B; FR2581329A1; DE3590753T1; US4770571A; FI864579L; GB8625584D0; CH665790A5; HUT42001A; ATA906085A; SE8604840D0; WO1986005426A1; DE3590753C2; HU195931B; FR2581329B1; GB2182873A; FI864579A7; GB2182873B; SE8604840L; FI864579A0

Description

Nr. 391 646

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Bohrer, dessen Schneidelemente in einer Nut angeordnet und in Form von zwei exzentrisch zur Bohrerachse stehenden Scheiben ausgebildet sind, wobei ihre Stirnflächen mit Vertiefungen zum Anordnen eines Einsatzes versehen sind, und wobei die Scheiben teilweise überlappend und gegeneinander verdrehbar angeordnet sind.

Ein derartiger Bohrer ist aus dem UdSSR-Urheberschein Nr. 718232, erteilt am 28.07.1978 und veröffentlicht im Jahre 1980, bekannt Er weist als Schneidelemente zwei Scheiben auf, die exzentrisch zur Bohrerachse stehen. Sie sind in einer Nut eines Halters fixiert In ihren Stirnflächen sind Vertiefungen zum Anordnen je eines Einsatzes vorgesehen. Die Scheiben überlappen einander, sodaß ihre Stirnflächen teilweise aneinander anliegen. Bei diesem Bohrer sind die Scheiben, die die Schneidelemente bilden, rund ausgeführt Dieser Bohrer kann beim Aufsenken von zylindrischen Bohrungen erfolgreich eingesetzt werden. Als Folge davon, daß die Schneidelemente dieses Bohrers zwei einander berührende runde Scheiben sind, kann der Bohrer zum Herstellen von Bohrungen in massivem Werkstoff nicht empfohlen werden, weil sich im Mittelpunkt des Kopfteiles des Bohrers die Schneidkante der einen Scheibe in der unmittelbaren Nähe von der Freifläche der anderen Scheibe befindet Beim Bohren einer Bohrung in massivem Werkstoff stützt sich die Wurzel des von der einen Scheibe abgenommenen Spans (wo der Span eine hinreichend hohe Steifigkeit aufweist) gegen die Freifläche der anderen Scheibe ab, und der Span dringt in der Regel zwischen die Stirnflächen der Scheiben ein. Der zwischen die Scheiben eingedrungene Span erschwert den Zerspanungsvorgang, erhöht die Temperatur in der Spanungszone und setzt im Ergebnis die Standzeit des Bohrers herab. Die größte Breite des Bohrers befindet sich in einem ziemlich großen 2

Abstand hinter der kopfseitigen Stirn des Halters, und zwar in einem Abstand von etwa—R, wobei R den 3

Radius der Scheibe bedeutet Folglich kann die Diagonale des Halterquerschnitts nicht größer als der 2

Durchmesser der zu bearbeitenden Bohrung in einer Ebene sein, die im Abstand—R vor der Ebene, die die 3

Achsen der Scheiben enthält, liegt. Es wäre also vorteilhaft, wenn der Abstand von der kopfseitigen Stirn der Halters bis zu der Ebene, die die Achsen der Scheiben enthält möglichst gering ist, weil dadurch der Halter einen maximalen Querschnitt aufweisen kann. Ein kleiner Halterquerschnitt gewährleistet nicht die erforderliche Steifigkeit des Bohrers. 1

Es sei auch bemerkt daß bei der Bearbeitung von Bohrungen in massivem Werkstoff ungefähr—Teil der 4 gesamten ringförmigen Schneidkante jeder Scheibe am Zerspanungsprozeß unmittelbar teilnimmt (bei nur einer Einspannung des Schneidelementes). Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Bohrer zu schaffen, bei dem nur ein geringer Teil der Schneidkante am Zerspanungsprozeß teilnimmt.

Der vorliegenden Erfindung liegt weiters die Aufgabe zugrunde, einen Bohrer zu schaffen, bei dem die Scheiben so konstruktiv ausgeführt und angeordnet sind, daß der Abstand von der Schneidkante der einen Scheibe bis zur Freifläche der anderen Scheibe größer ist und daß die Diagonale des Halterquerschnitts eine Größe haben kann, die der Größe des Bohrerdurchmessers nahekommt sodaß die Steifigkeit des Bohrers erhöht werden kann.

Die gestellte Aufgabe wird durch einen Bohrer der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst daß jede Scheibe des Schneidelementes, wie an sich bekannt, jeweils mindestens fünf symmetrische, an seinem Umfang angeordnete Flächen aufweist, wobei die Neigungswinkel ihrer Flächen zur Bohrerachse untereinander gleich sind.

Bekanntlich stellt eine Fläche der Scheibe die Freifläche des Bohrers dar, und der Querschnitt dieser Fläche mit der Stirnfläche der Scheibe bildet die Schneidkante. Deshalb nimmt dank der Ausführung der Scheiben mit mindestens fünf Flächen der Abstand zwischen der Schneidkante der einen Scheibe und der Freifläche der anderen Scheibe zu. Folglich hat die Spanwurzel praktisch keine Möglichkeit mit der Freifläche der anderen Scheibe in Kontakt zu kommen. Außerdem wird in erheblichem Maße der Spanablauf von der Schneidkante erleichtert die im zentralen Teil des Schneidelementes liegt, weil die Spanbewegungsrichtung zur Freifläche der Scheibe nahezu parallel ist. Die aus einzelnen Abschnitten bestehende Schneidkante gewährleistet eine gute Spanbrechung.

Außerdem liegt in diesem Fall die größte Bohrerbreite, also der Bohrerdurchmesser, im Bereich der kopfseitigen Stirn des Halters, wodurch die Diagonale des Halterquerschnitts eine Größe haben kann, die dem Bohrerdurchmesser nahekommt und somit im Vergleich mit einem Bohrer, der mit runden Scheiben ausgestattet ist größer, sein kann.

Folglich nehmen die Steifigkeit und Festigkeit des Halters wesentlich zu.

Es ist zweckmäßig, wenn jede Scheibe eine Axialbohrung aufweist, in die eine Schraube eingesetzt ist, die einen in den Einsatz eingeschraubten Gewindeteil aufweist. Dadurch wird die Einstellung der Scheibe in einer vorgegebenen Winkellage in bezug auf die Bohrerachse ermöglicht. Das Vorhandensein der Flächen an den Scheiben erfordert die Möglichkeit, sie in bestimmten Winkellagen zur Bildung der erforderlichen Größe des Spitzenwinkels des Bohrers zu fixieren. Dieser Winkel wird durch zwei Flächen gebildet, von denen jede zur Bohrerachse, also zur Symmetrieachse des Schneidelementes, geneigt ist. Dieser Winkel ist mit Hilfe der in der Axialbohrung der Scheibe eingesetzten Schraube festgelegt, mittels der der Winkel stufenlos verändert und sein vorgegebener Wert durch Andrücken der Scheiben an den Einsatz zuverlässig fixiert werden kann. -2-

Nr. 391 646

Es ist zweckmäßig, wenn die Übergänge der Flächen jeder Scheibe abgerundet sind. Dadurch wird die Länge der Schneidkante vergrößert, wodurch die Bearbeitungsgüte erhöht und die Intensität der Belastung der im Bereich der größten Breite des Bohrras liegenden Abschnitte der Schneidkanten vermindert wird.

Zur Herstellung von Bohrungen in nicht zähen Werkstoffen, wie Gußeisen oder Bronze, sind die Seitenflächen jeder Scheibe zweckmäßigerweise geradlinig ausgebildet.

Es ist jedoch bevorzugt, daß die Flächen jeder Scheibe eine krummlinige Form aufweisen, wodurch die Zuverlässigkeit der Zentrierung des Werkzeuges beim Bohren erhöht und der Prozeß der Spanbrechung noch mehr erleichtert wird.

Im folgenden wird die vorliegende Erfindung durch eingehende Beschreibung einer konkreten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigt Fig. 1 die Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Bohrers mit einem Schneidelement und einem teilweise dargestellten Halter; Fig. 2 eine Ansicht nach Linie (Π - Π) in Fig. 1; Fig. 3 die Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Bohrers, bei dem die Seitenflächen seines Schneidelementes eine krummlinige Form aufweisen, die aus konkaven und konvexen Radiusabschnitten besteht

Der in Fig. 1 und 2 dargestellte erfindungsgemäße Bohrer ist mit einem eine Nut aufweisenden Halter (1) und zusammengesetzten einstellbaren Schneidelementen ausgestattet Die in Fig. 1 gezeigten Schneidelemente sind in Form von zwei Scheiben (2) und (3) ausgebildet, die in der Nut des Halters (1) befestigt und exzentrisch zur Bohrerachse (4) angeordnet sind. Die Scheiben (2) und (3) überlappen teilweise, sodaß ihre Stirnflächen (5) (Fig. 2) und (6) teilweise aneinander anliegen. Die Stirnflächen (5) und (6) der Scheiben (2) bzw. (3) sind mit Vertiefungen (7) bzw. (8) versehen. In diesen ist ein zusammengesetzter Einsatz untergebracht, der aus einem Element (9), das sich in der Vertiefung (7) befindet, und einem Element (10), das sich in der Vertiefung (8) befindet, besteht. Die beiden Elemente (9), (10) sind beispielsweise mit Hilfe von Stift und Schraube (in der Figur nicht gezeigt) gegeneinander fixiert Durch den Einsatz kann ein vorgegebener Bohrerdurchmesser eingestellt werden. Am Umfang jeder Scheibe (2) und (3) sind, wie in Fig. 1 dargestellt, fünf geneigte Flächen (11) bzw. (12) ausgeführt, die zur jeweiligen Achse (13) (Fig. 2) bzw. (14) symmetrisch sind.

Die Scheiben (2) und (3) sind im Halter (1) so eingesetzt, daß die beiden Neigungswinkel (φ) ihrer Flächen (11) bzw. (12) zur Bohrerachse (4) untereinander gleich sind. Die Flächen (11) der Scheibe (2) sind ebenso wie die Flächen (12) der Scheibe (3) geradlinig. Die Übergänge zwischen den Flächen (11) bzw. (12) sind abgerundet; das heißt, sie sind durch einen gekrümmten Bereich mit Krümmungsradius (r) voneinander getrennt. Die breiteste Stelle des Bohrers liegt wegen der vorhandenen Flächen (11) und (12) an den Scheiben (2) und (3) bei der Arbeit des Bohrers vor der Ebene (15), die durch die Achsen (13) und (14) der Scheiben (2) und (3) verläuft

Daher kann die breiteste Stelle des Bohrers mit dem größten Querschnitt des Kopfteils (16) des Halters (1) zusammenfallen. Folglich kann die Diagonale (17) (Fig. 2) des Querschnitts des rechteckigen Teils (18) des Halters (1) eine Größe aufweisen, die der breitesten Stelle des Bohrers, also dem Bohrerdurchmesser (0), nahekommt.

Außerdem bewirken die Flächen (11) und (12) an den Scheiben (2) und (3) einen Abstand zwischen der Schneidkante (19) (Fig. 1) der Scheibe (2) und der Freifläche (20) der Scheibe (3), wodurch die Spanabführung aus der Spanungszone in bedeutendem Grade erleichtert wird, um so mehr, als die Richtung der Spanabführung mit der Ebene der Freifläche (20) der Scheibe (3) im Grunde zusammenfällt Die Scheiben (2) und (3) weisen Axialbohrungen auf, in die jeweils eine Schraube (21) (Fig. 2) bzw. (22) eingesetzt ist. Die Teile (21') und (22') der Schrauben (21) und (22) sind in die Elemente (9) und (10) des zusammengesetzten einstellbaren Einsatzes eingedreht Die Schrauben (21) und (22) stellen eine feste gegenseitige Verbindung der Scheiben (2) und (3) sicher, indem sie die letzteren in einer bestimmten Winkellage fixieren, bei welcher die Schneidkanten (19) und (23) der Scheiben (2) bzw. (3) einen Spitzenwinkel (2 φ) des Bohrers bilden, wobei die beiden Neigungswinkel (φ) einander gleich sind.

In Fig. 3 ist eine Ausführungsform des Bohrers dargestellt, bei der die Flächen (24) und (25) der Scheiben (26) und (27) eine krummlinige Form aufweisen. Auch hier sind die Übergänge zwischen den Flächen (24) bzw. (25) abgerundet; das heißt sie sind durch einen gekrümmten Bereich mit Krümmungsradius (p) voneinder getrennt. Die Form der Flächen (24) bzw. (25) kann sowohl konvex als auch konkav sein.

Die Scheiben (26) und (27) sind sechsflächig und in der Nut eines Halters (28) exzentrisch zur Bohrerachse (29) angeordnet, wobei die beiden Neigungswinkel (q>j) ihrer Flächen (24) und (25) zur Bohrerachse (29) gleich sind.

Die Bearbeitung von Bohrungen mit dem Bohrer dieser Bauart geschieht nach dem bekannten Verfahren unter Einsatz von entsprechenden Zerspanungsmaschinen. Beim Herstellen von Bohrungen in Metallen und Legierungen mittels des Bohrers mit einstellbarem Bearbeitungsdurchmesser gemäß Fig. 1 bzw. 3 wird nur eine von fünf Schneidkanten (19) und (23) bzw. eine von sechs Schneidkanten (30) und (31) einem normalen rechnerischen Verschleiß ausgesetzt. Beim Abstumpfen dieser Schneidkanten werden die Scheiben (2) und (3) um die eigenen Achsen (13) und (14) um 72°, die Scheiben (26) und (27) aber jeweils um die eigenen Achsen (in Fig. 3 nicht gezeigt) um 60° gedreht und in neuen Positionen befestigt Infolgedessen treten andere, scharf angeschliffene Schneidkanten in Tätigkeit

Die Gesamtheit solcher Faktoren wie die Mehrpunkt-Fixierung der Scheiben unter gleichzeitiger -3-

Claims

Nr. 391 646 Sicherstellung eines optimalen Abstandes zwischen der Schneidkante da* einen Scheibe und der Freifläche der anderen sichert eine hohe' Standzeit und eine hohe Lebensdauer des einstellbaren Schneidelementes. Die Möglichkeit einer stufenlosen Einstellung der Größe des Spitzenwinkels erhöht die Universalität desselben, weil die Herstellung von Bohrungen in verschiedenen Werkstoffen ohne Nachschleifen der Schneidkanten ermöglicht 5 wird. Außerdem kann dieser Bohrer als einstellbarer Versenker oder Winkelfräser eingesetzt werden. Die Abrundung der Übergänge der Flächen gestattet es, die Oberflächengüte von Bohrungen bei Bohr- und Ausbohroperationen zu erhöhen. Mit dem größten Erfolg kann die Erfindung anstelle der bekannten Spiral- und Flachbohrer mit über 40 mm Durchmesser zur Bearbeitung und Herstellung von Bohrungen in einem massiven Werkstoff (Metall oder 10 Metallegierungen) angewendet weiden. Außerdem kann die Erfindung zum Bearbeiten von kurzen Kegelinnenflächen, zum Ausbohren von Zylinderflächen sowie zum Fräsen verschiedener Oberflächen verwendet weiden. 15 PATENTANSPRÜCHE 20 25 1. Bohrer, dessen Schneidelemente in einer Nut angeordnet und in Form von zwei exzentrisch zur Bohrerachse stehenden Scheiben ausgebildet sind, wobei ihre Stirnflächen mit Vertiefungen zum Anordnen eines Einsatzes versehen sind, und wobei die Scheiben teilweise überlappend und gegeneinander verdiehbar angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß jede Scheibe (2, 3; 26, 27) des Schneidelementes, wie an sich bekannt, 30 jeweils mindestens fünf symmetrische, an seinem Umfang angeordnete Flächen (11,12; 24, 25) aufweist, wobei die Neigungswinkel (<p; φj) ihrer Flächen (11,12; 24, 25) zur Bohrerachse (4; 29) untereinander gleich sind.
2. Bohrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Scheibe (2,3) eine Axialbohrung aufweist, 35 in die eine Schraube (21, 22) eingesetzt ist, die einen in den Einsatz (9, 10) eingeschraubten Gewindeteil (21', 22’) aufweist.
3. Bohrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Übergänge der Flächen (11, 12; 24, 25) jeder Scheibe (2,3; 26, 27) abgerundet (Krümmungsradius (r); (p)) sind. 40
4. Bohrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächen (24, 25) jeder Scheibe (26, 27) eine krummlinige Form aufweisen. 45 Hiezu 1 Blatt Zeichnung -4-