DE102004006787A1 - Hohlbohrer - Google Patents

Abstract

Für Ölführungsbohrungen werden heute meist herkömmliche Spiralbohrer mit max. zwei Stirnschneiden eingesetzt. Diese Spiralbohrer haben keine Zuführungsmöglichkeit von Kühlmitteln zur Stirnschneide und die Schnittgeschwindigkeit im Bohrzentrum ist 0 m/min. DOLLAR A Der Hohlbohrer gemäß der Erfindung lässt einen Bohrkern stehen, der kleiner ist als die Bohrung im Hohlbohrer. Es können mehr als zwei Stirnschneiden, z. B. sechs Stirnschneiden, angebracht werden. Durch den Ringspalt zwischen Bohrkern und Kernbohrung im Hohlbohrer kann Kühlmittel zu den Stirnschneiden zugeführt werden, das durch den Ringspalt zwischen Schaftaußendurchmesser, der kleiner als die Ölbohrung ist, abfließt und die Bohrspäne ausspült. DOLLAR A Die Stirnschneiden des Hohlbohrers haben eine definierbare Schnittgeschwindigkeit. Die Bohrleistung des Hohlbohrers ist damit wesentlich größer als bei Verwendung von herkömmlichen Spiralbohrern. DOLLAR A Das Anwendungsgebiet sind hauptsächlich Ölbohrungen in Kurbelwellen von Hubkolbenmaschinen.

Description

• Die Erfindung betrifft einen Hohlbohrer für tiefe Bohrungen kleinerer Durchmesser besonders für Ölzuführungsbohrungen in Kurbelwellen von Hubkolbenmaschinen.
• Bohrungen großer Tiefe in Metallteilen, z.B. Ölzuführungsbohrungen in Kurbelwellen von Hubkolbenmaschinen, werden mit herkömmlichen Spiralbohrern ausgeführt. Die Spiralbohrer sind zweischneidig und haben einen Durchmesser von ca. sechs mm. Zum Anbohren, oft in schräg stehenden Oberflächen, wird eine kurze Zentrierbohrung vor dem eigentlichen Bohren der Ölführungsbohrung zur Zentrierung des Spiralbohrers gebohrt. Es sind also pro Bohrung zwei Arbeitsgänge mit unterschiedlichen Bohrwerkzeugen erforderlich.
• Herkömmliche Spiralbohrer haben besonders für tiefe Bohrungen werkzeugtypische Nachteile:
• 1. Im Bereich der Bohrerspitze sinkt die Schnittgeschwindigkeit auf Null, d.h. die Spanabnahme im Bereich der Bohrerspitze geschieht nicht mehr durch einen Schneidvorgang, sondern durch hohen spezifischen Flächendruck. Hierbei tritt eine hohe Wärmebelastung der Bohrerspitze auf, die die Leistung des Spiralbohrers mindert.
• 2. Beim Bohren tiefer Löcher ist eine Kühlmittelzuführung zur Schneidzone des Spiralbohrers an der Spitze nicht möglich. Die entstehende Prozesswärme kann nur mit den Bohrspänen und Wärmeleitung durch den Bohrer selbst abgeführt werden. Spiralbohrer im kleinen Durchmesserbereich um die sechs mm erlauben keine Zuführung des Kühlmittels durch Bohrungen im Bohrer selbst. Um den Spiralbohrer abzukühlen, wird der Bohrvorgang öfter unterbrochen, der Spiralbohrer aus der tiefen Bohrung herausgezogen und mittels Kühlmittel abgekühlt.
• 3. Spiralbohrer erlauben im Bereich sechs mm Durchmesser nur zwei Schneiden, weil die notwendigen Spiralnuten zur Späneabfuhr den Bohrerquerschnitt sonst zu sehr dezimieren und der Spiralbohrer bricht.
• 4. Bei tiefen Bohrungen stauen sich oft die Späne in den Spiralnuten, besonders bei langspanenden Werkstoffen, und führen zum Abbrechen des Spiralbohrers und zu erhöhter Wärmeerzeugung. Auch deshalb wird der Bohrvorgang unterbrochen und der Spiralbohrer aus der Bohrung herausgezogen, um die Spiralnuten wieder spänefrei zu machen.
• 5. Spiralbohrer haben die Eigenschaft, besonders bei tiefen Bohrungen zu verlaufen. Das heißt sie verlassen die vorgesehene Bohrmittelachse seitlich und kommen am vorgesehenen Endpunkt seitlich versetzt an. Die Ursachen können im Material des zu bohrenden Werkstückes oder an Schneidenfehlern des Spiralbohrers liegen. Auch wenn beim Anbohren schon ein seitlicher Versatz der Bohrung durch Verlaufen der Bohrerspitze entsteht, setzt sich dieser Versatz mit der Tiefe der Bohrung fort.
• Der Hohlbohrer gemäß dieser Erfindung hat diese Nachteile nicht. Weil er einen Bohrkern bei z.B. sechs mm Außendurchmesser von ca. drei mm Durchmesser stehen lässt, arbeiten seine Schneiden mit einer definierbaren Schnittgeschwindigkeit und einer definierbaren Spandicke.
• Der Bohrkern ist immer kleiner im Durchmesser als die Bohrung des hohlgebohrten Bohrers, so dass Kühlmittelzufuhr durch den Bohrer zu den Schneiden des Bohrers kontinuierlich möglich ist.
• Stirnseitig an der Bohrerspitze können mehr als zwei Schneiden, z. B. sechs Schneiden angebracht werden, die entweder die Bohrleistung z. B. verdreifachen oder die Spandicke verringern können. Beide Möglichkeiten kann man auch zusammen einsetzen, z. B. kleinere Spandicke und größere Bohrleistung.
• Durch den Wegfall der Erwärmung infolge Kühlung des Hohlbohrers wird seine Bohrleistung ebenfalls erhöht.
• Die notwendige Antriebsleistung des Bohrers pro Schneide wird vermindert, weil die Spanmenge bezogen auf die Bohrungstiefe wegen des stehenbleibenden Bohrkernes verringert wird. Die anfallende Bohrspäne werden entlang des im Durchmesser geringfügig kleineren Außendurchmessers des Bohrerschaftes gegenüber dem Durchmesser des Schneidenkopfes durch das durchströmende Kühlmittel ausgespült. Hilfreich dabei sind kleine spiralförmige Fördernuten im Bohrerschaft und eine strukturierte Schaftoberfläche, die eventuell entstehende Langspäne durch einen Mahlwerkeffekt bricht.
• Durch die wegen des nicht zu zerspanenden Bohrkernes geringeren Spanbreiten, entstehen sowieso schmalere Späne und eine geringere Spanmenge, die eine Spanabführung erleichtern.
• Das Verlaufen des Bohrers ist beim Hohlbohrer nicht mehr so ausgeprägt wie beim Spiralbohrer, weil er vom ersten Span an eine Mittenführung am Bohrkern hat, an dem er sich führt.
• Wenn man den Hohlbohrer beim Anbohren in einer Außenführung lagerartig kurz führt, kann der Zentriervorgang entfallen, weil der Bohrkern ein Verlaufen verhindert.
• Die Beschreibung des erfindungsgemäßen Hohlbohrers erfolgt anhand einer Zeichnung des Hohlbohrers.
• Es zeigen:
• 1 die Seitenansicht des Hohlbohrers
• 2 den Längsschnitt durch den Hohlbohrer
• 3 eine Draufsicht auf die Schneiden des Hohlbohrer
• Der Hohlbohrer 1 besteht aus einem Schneidenteil 2 mit z. B. sechs Stirnschneiden 3, die sich in den Umfangsschneiden 4 im Schneidenteil 2 am Außendurchmesser fortsetzen. Der Schneidenteil 2 hat den Außendurchmesser der herzustellenden Bohrung, z. B. sechs mm. Der Schaft 5 ist im Außendurchmesser kleiner als der Schneidenteil 2. Die Länge des Schneidenteils 2 ist kurz, z. B. gleich dem Durchmesser des Schneidenteils 2.
• Im Schaft 5 sind Fördernuten 6 als Fortsetzung der Umfangsschneiden 4 steigend zum Ende des Schaftes 5 hin eingearbeitet. Die Fördernuten 6 unterstützen den Spänetransport wie eine Förderschnecke zum Ende des Schaftes 5 hin. Der Schaft 5 kann darüber hinaus mit einer Oberflächenstrukturierung 7 versehen sein, die dazu dient, wie ein Mahlwerk eventuell entstehende Langspäne zu brechen.
• Der Kern des Hohlbohrers 1 ist mit einer Kernbohrung 8 ausgebohrt. Im Bereich des Schneidenteils 2 hat die Kernbohrung 8 den Durchmesser des Bohrkernes, der nicht zerspant wird. Im übrigen Bereich des Hohlbohrers 1 ist der Durchmesser der Kernbohrung 8 größer als im Schneidenteil 2.
• In der Kernbohrung 8 des Schneidenteils 2 sind Kühlmittelnuten 9 eingearbeitet, die dem Kühlmittel erlauben, zu den Stirnschneiden 3 zu gelangen. Das Kühlmittel für den Bohrvorgang kann so durch den Hohlbohrer 1 zum Schneidenteil 2 gelangen und beim Ausströmen entlang des Schaftes 5 die Bohrspäne ausspülen.
• Der Hohlbohrer 1 wird am Spannteil 10 des Hohlbohrers 1 eingespannt.
• Eine weitere nicht dargestellte Ausführungsform des Hohlbohrers 1 hat eine nicht dargestellte durchgehend gleichdicke Kernbohrung 8, die exzentrisch parallel zur Mittelachse verläuft. Dadurch wird ein kleinerer Bohrkern als der Durchmesser der Kernbohrung 8 erzeugt.
• Der Hohlbohrer 1 wird überwiegend für Durchgangbohrungen größerer Länge eingesetzt. Der im Hohlbohrer 1 nach Fertigstellung der Bohrung verbleibende Bohrkern wird durch das Kühlmittel, das durch die Kernbohrung 8 strömt, ausgestoßen.
• Die Stirnschneiden 3 des Schneidenteils 2 können mit einem Spitzenwinkel 11 gleich Null Grad oder einem anderen Winkel ausgeführt werden.

1

Hohlbohrer

2

Schneidenteil

3

Stirnschneiden

4

Umfangsschneiden

5

Schaft

6

Fördernuten

7

Oberflächenstrukturierung

8

Kernbohrung

9

Kühlmittelnute

10

Spannteil

11

Schneidenwinkel

Claims (6)

1. Hohlbohrer 1 für tiefe Bohrungen kleinen Durchmessers dadurch gekennzeichnet, dass der Schneidenteil 2 einen größeren Durchmesser als der Schaft 5 hat und zwei oder mehr Stirnschneiden 3 hat.
2. Hohlbohrer 1 nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Kernbohrung 8 im Bereich des Schneidenteils 2 kleiner ist, als die Kernbohrung 8 der übrigen Bohrerlänge und im Bereich des Schneidenteils 2 Kühlmittelnuten 9 hat.
3. Hohlbohrer 1 nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Kernbohrung 8 zur Mittelachse des Hohlbohrers 1 parallel exzentrisch angeordnet ist.
4. Hohlbohrer 1 nach Ansprüchen 1–3 dadurch gekennzeichnet. dass im Bereich des Schaftes 5 Fördernuten 6 mit einer Steigung zur Längsachse für die Spanförderung eingearbeitet sind.
5. Hohlbohrer 1 nach Anspruch 1–4 dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft 5 auf seiner Oberfläche eine Oberflächenstruktur 7 aufweist, die beim Bohren langspaniger Werkstoffe als Spanbrecher wirkt.
6. Hohlbohrer 1 nach Anspruch 1–5 dadurch gekennzeichnet, dass der Schneidenteil 2 aus einem härteren Material, z. B. Hartmetall gefertigt und mit dem Hohlbohrer 1 fest verbunden ist.