AT396080B - Bohrwerkzeug fuer bohrungen in metallvollmaterial, insbesondere fuer bohrungen in plattenstapel - Google Patents

Description

AT 396 080 B

Die Erfindung betrifft ein Bohrwerkzeug für Bohrungen in Metallvollmaterial, insbesondere für Bohrungen in Plattenstapel (Plattenbohrer), mit einem Schaft und zwei an der Stirnseite des Schaftes in verschiedenem Radialabstand und in Umfangsrichtung um 180° versetzt zueinander angeordneten, geometrisch ähnlichen Wendeschneidplatten, deren Arbeitsbereiche sich überdecken und von denen jede mehrere gleichlange Schneidkanten aufweist, von denen jeweils zwei benachbarte, in stumpfem Winkel zueinander geneigte Schneidkanten gleichzeitig in Eingriff stehen, wobei die radial innere, erste Wendeschneidplatte mit ihrer einen in Eingriff befindlichen Schneidkante die Bohrerachse geringfügig überschreitet und die radial äußere, zweite Wendeschneidplatte gegenüber der ersten Wendeschneidplatte axial zurückversetzt ist und ihre beiden wirksamen Schneidkanten mit der Bohrerachse verschieden große, spitze Winkel einscldießen.

Beim Bohren mit einem Bohrwerkzeug gemäß der DE-PS 27 30 418 in Metallvollmaterial entsteht beim Austritt des Bohrers aus dem Werkstück eine Abfall-Scheibe, deren Durchmesser dem Bohrungsdurchmesser entspricht. Diese Abfall-Scheibe ist dadurch bedingt, daß die Schneidplatten in axialer Richtung des Bohrers auf gleicher Höhe angeordnet sind. Diese Anordnung wurde gewählt, damit der Bohrer bei vorgegebener Materialdicke bzw. vorgegebener Bohrungstiefe einen möglichst kurzen Bohrweg zurücklegen muß. Auch bei Herstellung von Sackbohrungen ist man bemüht, daß die radial äußere Schneidplatte möglichst genauso tief schneidet wie die radial innere Schneidplatte. Wenn jedoch mit einem derartigen Bohrwerkzeug mehrere aufeinandergestapelte oder aufeinandergeschichtete Platten gebohrt werden, die im Bereich der Bohrung nicht miteinander verschweißt sind, dann würden beim Durchtritt des Bohrers durch jede einzelne Platte jeweils eine der oben beschriebenen Abfall-Scheiben anfallen. Es hat sich gezeigt, daß diese Scheiben zwischen die aufeinandergeschichteten Platten eindrin-gen können, was nicht nur zu einem Auseinanderdrängen der Platten, sondern auch zu einer Beschädigung des Bohrwerkzeuges führen kann.

Den gleichen Nachteil weisen andere bekannte Bohrwerkzeuge gemäß den DE-OS 28 08 866 und 29 26 462, sowie der US-PS 4,268,198 auf, da auch bei diesen Bohrwerkzeugen alle Schneidplatten in axialer Richtung des Bohrers auf gleicher Höhe angeordnet sind. Es entstehen daher auch bei diesen bekannten Bohrwerkzeugen die oben erwähnten Abfall-Scheiben (vgl. z. B. US-PS 4,268,198, Fig. 6). Bei derartigen Bohrwerkzeugen ist cs auch bekannt (vgl. DE-PS 27 30 418 oder DE-OS 28 08 866), daß die beiden wirksamen Schneidkanten einen stumpfen Winkel von 120 - 170° miteinander einschließen. Hierbei sind die Wendeschneidplatten jeweils sechseckig und an jeder zweiten Ecke schließen die beiden benachbarten Schneidkanten einen Winkel von etwa 156° miteinander ein. Die Anordnung dieser Wendeschneidplatten am Schaft des Bohrwerkzeuges ist jedoch wie vorstehend erwähnt

Aus diesem Grund wurden spezielle Bohrwerkzeuge für Bohrungen in Plattenstapel der eingangs erwähnten Art entwickelt Bei einem derartigen bekannten Bohrwerkzeug (Katalog "KOMET KUB Wendeplatten-Bohier" der Firma Komet Stahlhalter und Werkzeugfabrik Robert Breuning GmbH, D-7122 Besigheim, KUB 10/83, Seite 44) ist die radial äußere, zweite Wendeschneidplatte gegenüber der ersten Wendeschneidplatte axial zurückversetzt und außerdem schließen ihre beiden wirksamen Schneidkanten mit der Bohrerachse verschieden große, spitze Winkel ein. Durch diese Ausgestaltung wird bei Axialbewegung des Bohrers das Material fortschreitend von innen nach außen zerspant und es wird hierdurch die Entstehung der erwähnten Abfall-Scheiben beim Austritt des Bohrers aus der Platte und die damit entstehenden Nachteile vermieden. Da jedoch bei diesem speziellen Bohrwerkzeug, welches auch als "Plattenbohrer" bezeichnet wird, die beiden wirksamen Schneidkanten der äußeren Wendeschneidplatte jeweils gleichgerichtete spitze Winkel mit der Bohrerachse einschließen, entsteht durch diese beiden Schneidkanten eine nicht kompensierte, radiale Schnittkraftkomponente, die den Bohrer von der äußeren Schneidplatte aus gesehen in Richtung zur Bohrerachse hin abdrängt. Hierdurch wird die Bohrung etwas kleiner als der Nenndurchmesser des Bohrers.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bohrwerkzeug für Bohrungen in Metallvollmaterial, insbesondere für Bohrungen in Plattenstapel, der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei welchem die radialen Schnittkraftkomponenten möglichst weitgehend kompensiert sind, so daß eine seitliche Abdrängung des Bohrers vermieden wird und insbesondere auch in Plattenstapel unter Vermeidung von Abfall-Scheiben genaue maßhaltige Bohrungen gebohrt werden können.

Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß die erste Wendeschneidplatte kleiner ausgebildet ist als die zweite Wendeschneidplatte und daß auf dem gleichen Radius wie die erste Wendeschneidplatte eine dritte Wendeschneidplatte, die ebenfalls kleiner ist als die zweite Wendeschneidplatte, so angeordnet ist, daß ihre wirksame Schneidkante annähernd auf dem gleichen Arbeitskonus und auf dem gleichen Größtradius arbeitet wie die radial äußere Schneidkante der zweiten Wendeschneidplatte.

Durch die Verwendung von drei Wendeschneidplatten, von denen zwei kleiner sind als die dritte, kann durch Variieren der Schnittbreite und auch durch Variieren der Winkel, den die wirksamen Schneidkanten mit der Bohrerachse einschließen, ein weitgehender Ausgleich der radialen Schnittkraftkomponenten erzielt werden. Die radial äußere Schneidkante der dritten Wendeschneidplatte kompensiert weitgehend die an der äußeren wirksamen Schneidkante der zweiten Wendeschneidplatte auftretende, radiale Schnittkraftkomponente. Außerdem wird das Bohrwerkzeug speziell in der letzten Phase kurz vor dem vollständigen Austritt aus einer Platte nur noch durch die beiden äußeren Schneidkanten der zweiten und der dritten Wendeschneidplatte geführt Da beide Schneidkanten unter dem gleichen Winkel gegenüber der Bohrerachse angeordnet sind und auch auf dem gleichen Arbeitsdurch-messer arbeiten, entstehen gleich große, jedoch entgegengesetzt zueinander gerichtete, radiale Schnittkraftkom- -2-

AT 396 080 B ponenten, die das Bohrwerkzeug zentrieren. Hierdurch ist die Herstellung genauer maßhaltiger Bohrungen gewährleistet Das neue Bohrwerkzeug eignet sich nicht nur für Bohrungen in Plattenstapel, sondern auch für Bohrungen in einstückiges Metallvollmaterial.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet

Die Erfindung ist in folgendem, anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsheispielen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine Draufsicht auf das vordere Ende des Bohrweikzeuges, in einer ersten Ausführungsform,

Figur 2 das zugehörige Diagramm der Schnittkräfte,

Figur 3 eine Draufsicht auf das vordere Ende des Bohrwerkzeuges, in einer zweiten Ausführungsform,

Figur 4 das zugehörige Diagramm der Schnittkräfte.

Bei dem erfindungsgemäßen Bohrwerkzeug sind an der Stirnseite des Schaftes (1) in entsprechenden Aussparungen drei Wendeschneidplatten (2), (3), (4) angeordnet. Die Wendeschneidplatten (2), (4) sind auf dem gleichen Radius angeordnet und gegenüber der Wendeschneidplatte (3) um 180° in Umfangsrichtung versetzt Jede der Wendeschneidplatten (2), (3), (4) meist mehrere gleich lange Schneidkanten (2a), (2b), (3a), (3b), (4a), (4b) auf. Die Wendeschneidplatten (2), (3), (4) sind vorzugsweise sechseckig, wobei an jeder zweiten Ecke die beiden benachbarten Schneidkanten einen stumpfen Winkel (a) von etwa 156° miteinander einschließen. Die Wendeschneidplatten (2), (3), (4) sind geometrisch ähnlich.

Die radial innere erste Schneidplatte (2) überschreitet mit ihrer inneren Schneidkante (2b) die Bohrerachse (A) geringfügig. Von ihr befinden sich die über die Stirnseite (la) des Bohrerschaftes (1) vorstehenden beiden Schneidkanten (2a), (2b) in Eingriff mit dem Werkstück. Die erste Wendeschneidplatte (2) ist dabei kleiner ausgebildet als die zweite radial außen und um 180° versetzt angeordnete Wendeschneidplatte (3). Die zweite Wendeschneidplatte (3) ist gegenüber der ersten Wendeschneidplatte (2) axial zurückversetzt und außerdem schließen ihre beiden in Eingriff befindlichen wirksamen Schneidkanten (3a), (3b) mit der Bohrerachse (A) spitze Winkel (ßl) bzw. (ß2) ein. Durch diese Maßnahme und die Zurückversetzung der zweiten Wendeschneidplatte (3) gegenüber der ersten Wendeschneidplatte (2) wird erreicht, daß bei Vorschub des Bohrwerkzeuges in axialer Richtung das Material des Werkstückes fortschreitend von innen nach außen zerspant wird. Dies ist deshalb von Wichtigkeit, damit beim Austritt des Bohrers aus dem Werkstück keine Scheibe entsteht. Der Winkel (ßl), den die radial äußere Schneidkante (3a) der zweiten Wendeschneidplatte (3) mit der Bohrerachse (A) einschließt, sollte etwa 25 - 35°, vorzugsweise 30°, betragen. Ferner sind die erste und die zweite Wendeschneidplatte (2), (3) so angeordnet, daß sich ihre strichpunktiert dargestellten Arbeitsbereiche überdecken.

Dadurch, daß die erste Wendeschneidplatte (2) kleiner ausgebildet ist als die zweite Wendeschneidplatte (3), wird auf dem Radius, auf dem die erste Wendeschneidplatte (2) angeordnet ist, Platz für die dritte Wendeschneidplatte (4) geschaffen. Diese dritte Wendeschneidplatte (4) ist so angeordnet, daß ihre radial äußere wirksame Schneidkante (4a) auf dem gleichen Arbeitskonus und auch dem gleichen Größtradius (R) arbeitet, wie die radial äußere Schneidkante (3a) der zweiten Wendeschneidplatte (3). Dies bedeutet, daß die wirksame Schneidkante (4a) mit der Bohrerachse (A) einen spitzen Winkel (ß3) einschließt, der gleich groß ist wie der Winkel (ßl), jedoch gegenüber der Bohrerachse (A) entgegengesetzt gerichtet.

Die erste Wendeschneidplatte (2) und die dritte Wendeschneidplatte (4) sind zweckmäßig geometrisch übereinstimmend, d. h. gleich groß ausgebildet, wodurch die Lagerhaltungskosten für Ersatz-Wendeschneidplatten gering gehalten werden können.

Durch die Anordnung der dritten Wendeschneidplatte (4) ist es möglich, die radialen Schnittkraftkomponenten weitgehend auszugleichen. In der Zeichnung sind mit (Fl - F5) die auf die einzelnen Schneidkanten wirkenden Schnittkräfte bezeichnet. Die Größe dieser Schnittkräfte hängt nicht nur von der Länge der wirksamen Schneidkanten ab, sondern auch davon, wie weit sich die Arbeitsbereiche der einzelnen Wendeschneidplatten (2), (3), (4) überdecken. Dort, wo eine Überdeckung der Arbeitsbereiche stattfindet, sind die auf die Schneidkanten wirkenden Schnittkräfte nur halb so groß, denn in diesen Bereichen wird beim Vorschub des Bohrwerkzeuges das Material je zur Hälfte von den Schneidkanten zerspant, deren Arbeitsbereiche sich überdecken.

Anhand des in Figur 2 dargestellten Kräftediagrammes ist erkennbar, daß speziell durch die an der dritten Wendeschneidplatte auftretende Schnittkraft (F5) ein weitgehender Ausgleich der radialen Schnittkraftkomponenten stattfindet. Es verbleibt nämlich lediglich eine verhältnismäßig kleine radiale Schnittkraftkomponente (FR). Wäre die dritte Wendeschneidplatte (4) nicht vorhanden, dann würde der Kraftlinienzug mit der Schnittkraft (F4) enden und es würde sich die wesentlich größere, strichpunktiert dargestellte Schnittkraftkomponente (FR') ergeben.

Bei dem in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel sind Teile gleicher Funktion mit denselben Bezugszeichen versehen wie bei dem vorhergehend beschriebenen Ausführungsbeispiel, weshalb voranstehende Beschreibung sinngemäß zutrifft. Bei dem in Figur 3 dargestellten Bohrwerkzeug ist jedoch die wirksame Schneidkante (4a) der dritten Wendeschneidplatte (4) gegenüber dem Arbeitskonus der radial äußeren Schneidkante (3a) der zweiten Wendeschneidplatte (3) in Achsrichtung zur Bohrerspitze hin geringfügig versetzt angeordnet. Der gegenseitige Versatz der beiden radial äußeren Schneidkanten (3a) und (4a) ist dabei so gewählt, daß sich die auf die beiden wirksamen Schneidkanten (3a), (3b) der zweiten Wendeschneidplatte (3) einwirkenden, radialen Schnittkraftkomponenten und die auf die wirksame Schneidkante (4a) der dritten Wendeschneidplatte (4) einwirkende, radiale Schnittkraftkomponente gegenseitig aufheben. Aus dem in Figur 4 dargestellten Kräftediagramm -3-

Claims (6)

1. AT 396 080 B ist ersichtlich, daß die an der dritten Wendeschneidplatte (4) auftretende Schnittkraft (F5) größer ist als die entsprechende Schnittkraft (F5) beim ersten Ausführungsbeispiel (Figur 2) und daß die auf die radial äußere Schneidkante (3a) einwirkende Schnittkraft (Fl) kleiner ist als die entsprechende Schnittkraft (Fl) beim ersten Ausführungsbeispiel. Es wird damit bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ein vollständiger Ausgleich der radialen Schnittoaftkomponenten erreicht. Um diesen Ausgleich der radialen Schnittkraftkomponenten zu erhalten, darf die wirksame Schneidkante (4a) nur um weniger als der Vorschub des Bohrwerkzeuges gegenüber der Schneidkante (3a) axial zur Bohrerspitze hin versetzt sein, damit auch von der Schneidkante (3a) auf der ganzen Länge eine Spanabnahme erfolgt, allerdings mit einer Spandicke, die kleiner ist als die Spanicke an der Schneidkante (4a). PATENTANSPRÜCHE 1. Bohrwerkzeug für Bohrungen in Metallvollmaterial, insbesondere für Bohrungen in Plattenstapel (Plattenbohrer), mit einem Schaft und zwei an der Stirnseite des Schaftes in verschiedenem Radialabstand und in Umfangsrichtung um 180° versetzt zueinander angeordneten, geometrisch ähnlichen Wendeschneidplatten, deren Arbeitsbereiche sich überdecken und von denen jede mehrere gleich lange Schneidkanten aufweist, von denen jeweils zwei benachbarte, in stumpfem Winkel zueinander geneigte Schneidkanten gleichzeitig in Eingriff stehen, wobei die radial innere, erste Wendeschneidplatte mit ihrer einen in Eingriff befindlichen Schneidkante die Bohrerachse geringfügig überschreitet und die radial äußere, zweite Wendeschneidplatte gegenüber der ersten Wendeschneidplatte axial zurückversetzt ist und ihre beiden wirksamen Schneidkanten mit der Bohrerachse verschieden große, spitze Winkel einschließen, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Wendeschneidplatte (2) kleiner ausgebildet ist als die zweite Wendeschneidplatte (3) und daß auf dem gleichen Radius wie die erste Wendeschneidplatte (2) eine dritte Wendeschneidplatte (4), die ebenfalls kleiner ist als die zweite Wendeschneidplatte (3), so angeordnet ist, daß ihre wirksame Schneidkante (4a) annähernd auf dem gleichen Arbeitskonus und auf dem gleichen Größtradius (R) arbeitet wie die radial äußere Schneidkante (3a) der zweiten Wendeschneidplatte (3).
2. 2. Bohrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die dritte Wendeschneidplatte (2,4) geometrisch übereinstimmend ausgebildet sind.
3. 3. Bohrer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die radial äußeren wirksamen Schneidkanten (3a, 4a) der zweiten und der dritten Wendeschneidplatte (3,4) mit der Bohrerachse (A) entgegengesetzt gleich große Winkel (ßl, ß2) von etwa 25 bis 35°, vorzugsweise 30°, einschließen.
4. 4. Bohrer nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden wirksamen Schneidkanten (2a, 2b, 3a, 3b) einen stumpfen Winkel (a) von 120 bis 170° miteinander einschließen.
5. 5. Bohrwerkzeug nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendeschneidplatten (2,3,4) jeweils sechseckig sind, wobei an jeder zweiten Ecke die beiden benachbarten Schneidkanten (2a, 2b; 3a, 3b; 4a, 4b) einen Winkel (a) von etwa 156° miteinander einschließen.
6. 6. Bohrwerkzeug nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die wirksame Schneidkante (4a) der dritten Wendeschneidplatte (4) gegenüber dem Arbeitskonus der radial äußeren Schneidkante (3a) der zweiten Wendeschneidplatte (3) in Achsrichtung zur Bohrerspitze hin geringfügig versetzt angeordnet ist, so daß sich die auf die beiden wirksamen Schneidkanten (3a, 3b) der zweiten Wendeschneidplatte (3) und die auf die wirksame Schneidkante (4a) der dritten Wendeschneidplatte (4) einwirkenden radialen Schnittkraftkomponenten gegenseitig aufheben. (Figur 3) Hiezu 2 Blatt Zeichnungen -4-