CH665790A5 - Bohrer. - Google Patents

Description

BESCHREIBUNG

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Metallbearbeitung, insbesondere auf Bohrer.

Stand der Technik

Es ist ein Bohrer nach dem UdSSR-Urheberschein Nr. 718 232, erteilt am 28.07.78 und veröffentlicht im Jahre 1980, bekannt, der einen Halter und ein Schneidelement enthält, welches in Form von zwei Scheiben ausgebildet ist, die im Halter exzentrisch zu seiner Achse eingesetzt sind und über ihre Stirnflächen teilweise miteinander kontaktieren, in welchen Stirnflächen Vertiefungen zur Unterbringung einer Einlage ausgeführt sind, die einen vorgegebenen Bohrerdurchmesser gewährleistet. Dieser Bohrer kann beim Aufsenken von zylindrischen Bohrungen erfolgreich eingesetzt werden. Als Folge davon, dass das Schneidelement dieses Bohrers in konstruktiver Hinsicht zwei miteinander verbundene runde Scheiben darstellt, kann der Bohrer zum Herstellen von Bohrungen in einem massiven 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 einem massiven Werkstoff stützt sich die Spanwurzel (wo der Span eine hinreichend hohe Steifigkeit aufweist) gegen die Freifläche der Schneidscheibe ab und der Span dringt in der Regel zwischen die kontaktierenden Stirnflächen der Schneidscheiben 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. Das diametrale Mass des Bohrers befindet sich in einem hinreichend grossen Abstand von der kopfseitigen Stirn des Halters und ist etwa 2/3 R gleich, worin R den Radius der Schneidscheibe bedeutet. Folglich kann die Diagonale des Halterquerschnitts nicht grösser als der Durchmesser der zu bearbeitenden Bohrung in einer Ebene sein, die im Abstand 2/3 R von der Mittellinie der Schneidscheiben liegt, d.h., der Abstand von der kopfseitigen Stirn des Halters bis zur Mittellinie der Schneidscheiben soll minimal sein, wodurch der Halter einen maximalen Querschnitt aufweisen wird. Ein kleiner Halterquerschnitt gewährleistet nicht die erforderliche Steifigkeit des Bohrers.

Es sei auch bemerkt, dass bei der Bearbeitung von Bohrungen im massiven Werkstoff ungefähr '/4 Teil der gesamten ringförmigen Schneidkante jeder Scheibe am Zerspa-nungsprozess unmittelbar teilnimmt (bei nur einer Einspan-nung des Schneidelementes), was die Standzeit des Bohrers im Vergleich mit fünf- und sechsflächigen Scheiben ebenfalls verringert.

Darstellung der Erfindung

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Bohrer zu schaffen, bei dem die Scheiben des Schneidelementes so konstruktiv ausgeführt und angeordnet wären, dass durch Vergrösserung des Abstandes von der Schneidkante der einen Scheibe bis zur Freifläche der anderen Scheibe und durch Erzielung einer Grösse der Diagonale des Halterquerschnitts, die der Grösse des Bohrerdurchmessers nahekommt, die Steifigkeit des Bohrers erhöht werden könnte.

Die gestellte Aufgabe wird mittels eines Bohrers gelöst, der einen Halter und ein Schneidelement enthält, welches in Form von zwei Scheiben ausgebildet ist, die im Halter exzentrisch zu seiner Achse eingesetzt sind und über ihre Stirnflächen teilweise miteinander kontaktieren, in welchen Stirnflächen Vertiefungen zur Unterbringung einer Einlage ausgeführt sind, die einen vorgegebenen Bohrerdurchmesser gewährleistet, bei dem erfindungsgemäss jede Scheibe des Schneidelementes mindestens fünf Seitenflächen aufweist, die am Umfang der Scheibe und symmetrisch zur Achse derselben liegen, wobei die Scheiben so angeordnet sind, dass die Neigungswinkel ihrer Seitenflächen zur Halterachse untereinander gleich sind.

Bekanntlich stellt eine jede Seitenfläche der Scheibe die Freifläche des Bohrers dar, und die Kreuzung dieser Seitenfläche mit der Stirnfläche der Scheibe bildet die Schneidkante. Deshalb nimmt dank der Ausführung der Schneidscheiben mit Seitenflächen, namentlich mit mindestens fünf Seitenflächen, der Abstand zwischen der Schneidkante der einen Scheibe und der Freifläche der anderen Scheibe zu. Folglich hat die Spanwurzel praktisch keine Möglichkeit zum direkten Kontaktieren mit der Freifläche der Schneidscheibe. 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 zugeordneten Abschnitten bestehende Schneidkante gewährleistet eine gute Spanbrechung.

Ausserdem liegt in diesem Fall das diametrale Bohrer-mass im Bereich der kopfseitigen Stirn des Halters, wodurch die Diagonale des Halterquerschnitts eine Grösse haben kann, die dem Bohrerdurchmesser nahekommt und also im Vergleich mit einem Bohrer, der mit runden Schneidscheiben ausgestattet ist, vergrössert ist.

Folglich nehmen die Steifigkeit und Festigkeit des Halters wesentlich zu.

Es ist zweckmässig, eine jede Scheibe mit einer Axialbohrung auszuführen, in der eine Schraube eingesetzt ist, die ei5

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nen in die Einlage eingedrehten Gewindeteil aufweist und die Einstellung der Scheibe in einer vorgegebenen Winkellage in bezug auf die Halterachse gewährleistet. Das Vorhandensein der Seitenflächen an den Schneidscheiben setzt die Notwendigkeit voraus, sie in bestimmten Winkellagen zur Bildung der erforderlichen Grösse des Spitzenwinkels des Bohrers zu fixieren. Dieser Winkel wird durch zwei Seitenflächen gebildet, von denen jede zur Symmetrieachse des Schneidelementes geneigt ist. Dieser Winkel ist mit Hilfe der in der Axialbohrung der Scheibe eingesetzten Schraube festgelegt, vermittels deren die Winkel stufenlos verändert und deren vorgegebener Wert durch Andrücken der Schneidscheiben an die Einlage zuverlässig fixiert werden können.

Die Seitenflächen können einander nach einem Radius zugeordnet werden, der einen stetigen Übergang von der einen Seitenfläche zur anderen gewährleistet. Das Vorhandensein des Radiusübergangs vergrössert die Länge der Schneidkante, was es erlaubt, die Bearbeitungsgüte zu erhöhen und die Intensität der Belastung der im Bereich des grössten Bohrdurchmessers liegenden Abschnitte der Schneidkanten herabzumindern.

Zur Herstellung von Bohrungen in nichtzähen Werkstoffen wie Gusseisen, Bronze werden die Seitenflächen jeder Scheibe zweckmässigerweise geradlinig ausgebildet.

Man kann die Seitenflächen jeder Scheibe mit einer krummlinigen Form ausbilden, wodurch die Zuverlässigkeit der Zentrierung des Werkzeuges beim Bohren erhöht und der Prozess der Spanbrechung noch mehr erleichtert wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Im folgenden wird die vorliegende Erfindung durch eingehende Beschreibung einer konkreten Ausführungsform derselben unter Bezugnahme auf beigefügte Zeichnungen erläutert, in denen es zeigen:

Fig. 1 die Seitenansicht eines erfmdungsgemässen Bohrers mit einem Schneidelement und einem teilweise dargestellten Halter;

Fig. 2 eine Ansicht nach Linie II —II in Fig. 1;

Fig. 3 die Seitenansicht eines erfmdungsgemässen Bohrers, bei dem die Seitenflächen seines Schneidelementes eine krummlinige Form aufweisen, die aus konkaven und konvexen Radiusabschnitten besteht.

Beste Ausführungsform der Erfindung Der in Fig. 1 und 2 dargestellte erfindungsgemässe Bohrer ist mit einem Halter 1 und einem zusammengesetzten einstellbaren Schneidelement ausgestattet. Das in Fig. 1 gezeigte Schneidelement besteht aus zwei Scheiben 2 und 3, die in der Nut des Halters 1 befestigt und exzentrisch zur Achse 4 desselben angeordnet sind. Die Scheiben 2 und 3 kontaktieren teilweise miteinander über ihre Stirnflächen 5 (Fig. 2) und 6. In den Stirnflächen 5 und 6 der Scheiben 2 und 3 sind Vertiefungen, jeweils 7 und 8, ausgeführt, in denen eine zusammengesetzte Einlage untergebracht ist, die aus einem Detail 9, das sich in der Vertiefung 7 befindet, und einem Detail 10, das sich in der Vertiefung 8 befindet, besteht, die beispielsweise mit Hilfe von Stift und Schraube (in der Figur bedingt nicht gezeigt) gegeneinander fixiert werden. Die Einlage 9, 10 gewährleistet ein vorgegebenes diametrales Boh-rermass. Am Umfang jeder Scheibe 2 und 3 des Schneidelementes sind, wie in Fig. 1 dargestellt, fünf geneigte Seitenflächen jeweils 11 und 12 ausgeführt, die zur jeweiligen Achse 13 (Fig. 2) und 14 symmetrisch sind.

Die Scheiben 2 und 3 sind im Halter 1 so eingesetzt, dass die Neigungswinkel <p ihrer Seitenflächen 11 und 12 zur Achse 4 des Halters 1 untereinander gleich sind. Die Seitenflächen 11 der Scheibe 2 weisen ebenso wie die Seitenflächen 12 der Scheibe 3 eine geradlinige Form auf und sind einander nach einem Radius r zugeordnet. Das diametrale Bohrer-mass eilt dank den vorhandenen Seitenflächen 11 und 12 an den Scheiben 2 und 3 bei der Arbeit des Bohrers einer Linie 15 voraus, die durch die Achsen 13 und 14 der Schneidschei-s ben 2 und 3 verläuft.

Überdies kann der Durchmesser 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 ein Mass aufweisen, das 10 dem diametralen Bohrermass 0 nahekommt.

Ausserdem bedingt das Vorhandensein der Seitenflächen 11 und 12 an den Schneidscheiben 2 und 3 den Abstand zwischen der Schneidkante 19 (Fig. 1) der Scheibe 2 und der i5 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. In den Scheiben 2 und 3 sind Axialbohrungen aus-2o geführt, in denen Schrauben 21 (Fig. 2) und 22 eingesetzt sind. Die Gewindeteile 21r und 221 der Schrauben 21 und 22 sind in die Details 9 und 10 der zusammengesetzten einstellbaren Einlage eingedreht. Die Schrauben 21 und 22 gewährleisten eine feste gegenseitige Verbindung der Schneidschei-25 ben 2 und 3, indem sie die letzteren in einer bestimmten Winkellage fixieren, bei welcher die Schneidkanten 19 und 23 der Scheiben 2 und 3 einen Spitzenwinkel 2<p des Bohrers bilden, unter der Bedingung, dass cp = tp.

In Fig. 3 ist eine Ausführungsform des Bohrers darge-30 stellt, bei dem die Seitenflächen 24 und 25 der Scheiben 26 und 27 eine krummlinige Form aufweisen und nach einem Radius p zugeordnet sind, wobei die Form der Seitenflächen sowohl konvex als auch konkav sein kann.

Die Scheiben 26 und 27 sind sechsflächig und in der Nut 35 eines Halters 28 exzentrisch zur Achse 29 desselben angeordnet, wobei die Neigungswinkel cpi ihrer Seitenflächen zur Achse 29 des Halters 28 einander gleich sind.

Die Bearbeitung von Bohrungen mit dem Bohrer dieser 40 Bauart geschieht nach dem bekannten Verfahren unter Einsatz von entsprechenden Zerspanungsmaschinen. Beim Herstellen von Bohrungen in Metallen und Legierungen mittels des Bohrers mit dem einstellbaren Bearbeitungsdurchmesser, welcher Bohrer mit fünfflächigen Scheiben 2 und 3 oder mit 45 sechsflächigen Scheiben 26 und 27 ausgestattet ist, wird nur eine von fünf oder sechs Schneidkanten 19 und 23 bzw. 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 12°, die so Scheiben 26 und 27 aber jeweils um die eigenen Achsen (in Fig. 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-55 Fixierung der Schneidscheiben unter gleichzeitiger Gewährleistung eines optimalen Abstandes zwischen der Schneidkante der einen Scheibe und der Freifläche der anderen sichert eine hohe Standzeit des einstellbaren Schneidelementes und dessen Lebensdauer. Die Möglichkeit einer stufenlosen 60 Regelung der Grösse des Spitzenwinkels des Bohrers erhöht die Universalität desselben, weil die Herstellung von Bohrungen in verschiedenen Werkstoffen ohne Nachschleifen der Schneidkanten ermöglicht wird. Ausserdem kann dieser Bohrer als einstellbarer Versenker oder Winkelfräser einge-65 setztwerden.

Die Zuordnung der Seitenflächen nach dem Radius gestattet es, die Oberflächengüte von Bohrungen bei der Ausführung von Bohr- und Ausbohroperationen zu erhöhen.

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Gewerbliche Verwertbarkeit

Mit dem grössten Erfolg kann die Erfindung anstelle der Ausserdem kann die Erfindung zur Bearbeitung von in bekannten Spiral- und Flachbohrer mit einem Durchmesser neren kurzen Kegelflächen, zum Ausbohren von Zylinderflä-über 40 mm zur Bearbeitung und Herstellung von Bohrun- chen sowie zum Fräsen verschiedener Oberflächen verwen-gen in einem massiven Werkstoff (Metall oder Metallegie- 5 det werden.

rungen) angewendet werden.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

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1. Bohrer, der einen Halter (1,28) und ein Schneidelement enthält, welches in Form von zwei Scheiben (2 und 3, 26 und 27) ausgebildet ist, die im Halter (1, 28) exzentrisch zu seiner Achse (4, 29) eingesetzt sind und über ihre Stirnflächen (5 und 6) teilweise miteinander kontaktieren, in welchen Stirnflächen Vertiefungen (7 und 8) zur Unterbringung einer Einlage (9, 10) ausgeführt sind, die einen vorgegebenen Bohrerdurchmesser gewährleistet, dadurch gekennzeichnet, dass jede Scheibe (2 und 3, 26 und 27) des Schneidelementes mindestens fünf Seitenflächen (11 und 12, 24 und 25) aufweist, die am Umfang der Scheibe und symmetrisch zur Achse (13 und 14) derselben liegen, wobei die Scheiben (2 und 3, 26 und 27) so angeordnet sind, dass die Neigungswinkel (cp, cpi) ihrer Seitenflächen (11 und 12,24 und 25) zur Achse (4, 29) des Halters (1, 28) untereinander gleich sind.

2. Bohrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

dass jede Scheibe (2 und 3) mit einer Axialbohrung ausgeführt ist, in der eine Schraube (21 und 22) eingesetzt ist, die einen in die Einlage (9,10) eingedrehten Gewindeteil (211 und 22') aufweist und die Einstellung der Scheibe (2 und 3) in einer vorgegebenen Winkellage in bezug auf die Achse (4) des Halters (1) gewährleistet.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Bohrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenflächen (11 und 12, 24 und 25) jeder Scheibe (2 und 3, 26 und 27) einander nach einem Radius (r, p) zugeordnet sind.

4. Bohrer nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenflächen (11 und 12) jeder Scheibe (2 und 3) eine geradlinige Form aufweisen.

5. Bohrer nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenflächen (24 und 25) jeder Scheibe (26 und 27) eine krummlinige Form aufweisen.