DE102005012026A1

DE102005012026A1 - Bohrerspitze mit besonderer Schneidgeometrie

Info

Publication number: DE102005012026A1
Application number: DE200510012026
Authority: DE
Inventors: Heinrich Heule
Original assignee: Heule, Ulf
Current assignee: HEULE WERKZEUG AG, CH
Priority date: 2005-03-16
Filing date: 2005-03-16
Publication date: 2006-09-21

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist eine Bohrerspitze mit besonderer Schneidgeometrie, wobei eine konvexe Schneidkante mit einer konkaven Spanleitnut kombiniert ist, wodurch der Spanbruch optimiert wird und damit eine unerwünschte Fließspanbildung verhindert wird.

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Bohrerspitze mit besonderer Schneidgeometrie nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Mit dem Gegenstand der DE 44 03 300 A1 ist ein Bohrwerkzeug bekannt geworden, bei dem mindestens eine von radial innen nach radial außen verlaufende Schneidkante an der Bohr-Stirnseite und eine von der jeweiligen Schneidkante ausgehende und sich von der Bohr-Stirnseite weg nach axial hinten erstreckende Spannut vorhanden ist.

Die mindestens eine Schneidkante ist in der Stirnansicht des Bohrwerkzeuges gesehen konkav ausgebildet. Hierdurch erhöht sich die Standzeit des Bohrwerkzeugs und es sind größere Vorschubgeschwindigkeiten möglich.

Dieser Stand der Technik zeigt demzufolge ein Bohrwerkzeug mit einer konvex ausgebildeten Schneidkante, bei der die zugehörige Spanleitnut ebenfalls konvex ausgebildet ist.

Durch die Anordnung einer konvexen Schneidkante mit einer sich gleichfalls konvex anschließenden Spanleitnut besteht jedoch der Nachteil, dass der Spanbruch nicht optimal ist. Es ergibt sich beim Bohren – insbesondere von weichen Metallen – ein sogenannter Fließspan, der beträchtliche Längen bis zu 100 Zentimeter aufweisen kann, was zu schweren Verarbeitungsstörungen führen kann.

Insbesondere bei CNC-gesteuerten Maschinen, die unbeaufsichtigt laufen, führt ein derartiger Fließspan zu schweren Verarbeitungsstörungen, denn die nicht abreißenden Späne wickeln sich um die drehenden Werkzeuge herum und können nur schwierig entfernt werden.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde eine Bohrspitze der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass ein wesentlich verbesserter Spanbruch erzielt wird.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung durch die technische Lehre des Anspruches 1 gekennzeichnet.

Wesentliches Merkmal der Erfindung ist, dass nun eine konvexe Schneidkante mit einer konkaven Spanleitnut kombiniert ist.

Damit ergeben sich wesentliche Vorteile gegenüber dem Stand der Technik, denn durch die Ausbildung einer konkaven Spanleitnut, die in eine sich daran anschließende konvexe Schneidkante übergeht, wird der Spanbruch optimiert.

Bei der Entstehung des Spans greift zunächst die konvexe Schneidkante in das Metallmaterial, und hebt dort den Span ab.

Hierdurch wird der Span in eine konvexe Form gebracht und wird dann unter Richtungsumkehr in die sich daran anschließende konkave Spanleitnut eingeformt.

Dies ist vergleichsweise so, wie wenn der sich bildende Span mit seinem „Bauch" nun umklappt und aus dem Bauch nun ein entgegengesetztes Rückenstück wird, was den Span zum sofortigen Durchbrechen veranlasst.

Der Kern der Erfindung liegt also darin, dass man zunächst mit einer konvexen Schneidkante einen gewölbten Span erzeugt und diesen Span dann unter Richtungsumkehr in eine entgegengesetzte Wölbung bringt, wodurch er bricht.

Mit dieser technischen Lehre wird ein wesentlicher Vorteil erzielt, denn es werden nur relativ kurze Späne erzeugt, weil diese selbsttätig beim Entstehen des Spans beim Einleiten in die konkave Spanleitnut abbrechen.

Beispielsweise bei der Verarbeitung eines St37-Stahls hat sich herausgestellt, dass die vorher sich bildenden Späne mit Längen von 20 bis 60 Millimeter nunmehr nur noch Längen von 5 bis 8 Millimeter aufweisen.

Diese Längenangaben sind nur beispielhaft und sind in keiner Weise beschränkend für die vorliegende Erfindung zu verstehen, weil es bei der vorliegenden Erfindung allein darauf ankommt, herkömmliche, spanabhebende Bohrerspitzen so umzugestalten, dass zwangsläufig der Span beim Einleiten in die konkave Spanleitnut bricht.

Dies kann bei einigen Spänen später und bei anderen Spänen früher geschehen, was von der Sprödigkeit des Materials, von der Geschwindigkeit der spanabhebenden Bearbeitung und von anderen Parametern abhängt. Aus diesem Grunde sind die oben genannten Angaben auch nur beispielhaft zu verstehen.

Wesentliches Merkmal der Erfindung ist, dass die Kombination einer konvexen Schneidkante mit dem Übergang in eine konkave Spanleitnut erfordert, dass zwischen den beiden Teilen eine Übergangspartie geschaffen wird.

Der Übergang von der konvexen Schneidkante erfolgt also im Bereich der ebenfalls konvex ausgebildeten Übergangspartie, die graduell dann in die konkave Spanleitnut übergeht.

Damit bildet also die genannte Übergangspartie den Übergang zwischen der konvexen Schneidkante und der sich daran anschließenden konvexen Fläche in die darunterliegende konkave Spanleitnut.

Die Erfindung ist nicht auf die Anordnung von zwei spiegelsymmetrisch zueinander angeordneten Schneidkanten beschränkt. Ebenso kann es in einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung vorgesehen werden, dass anstatt zwei Schneidkanten auch drei, vier oder mehr Schneidkanten vorhanden sind, wobei jeder Schneidkante eine Übergangspartie und eine sich daran anschließende konkave Spanleitnut zugeordnet ist. Es kann auch vorgesehen werden, eine gerade oder teilweise gerade Schneidkante mit einer konkaven Spanleitstufe zu kombinieren.

Ebenso ist die Erfindung nicht auf die Ausbildung einer Bohrspitze an einem herkömmlichen Spiralbohrer beschränkt. Es können sämtliche Bohrspitzen nach dem Stand der Technik verwendet werden, insbesondere auch Wendeschneidplatten, Bohrschneidplatten, Spiralbohrer und andere Bohrer, die nicht zwangsläufig Spiralnuten aufweisen.

Ebenso kommt es bei der Verwirklichung der technischen Lehre nicht auf die Art der Ausbildung und der Materialzusammensetzung des Bohrers darauf an. Es können daher Schneidkanten auch diamantbesetzt oder mit PKD-Stücken besetzte Schneidkanten vorgesehen werden und es können beliebige Formen von Bohrspitzen verwendet werden, mit Ausnahme der technischen Lehre, dass nämlich eine konvexe Schneidkante in eine konkave Spanleitnut übergeht.

Alle anderen, außenliegenden Parameter können entsprechend verändert werden.

Vorteil der erfindungsgemäßen Maßnahmen ist, dass auch größere Vorschubgeschwindigkeiten möglich sind, weil die abbrechenden Späne nicht eine weitere Schneidaktion der Schneidkanten behindern. Es erfolgt ein Schälschnitt.

Durch die konvexe Ausbildung der Schneidkante wird diese festigkeitsmäßig stabiler und auch aus diesem Grund können höhere Vorschubgeschwindigkeiten gefahren werden.

Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander.

Alle in den Unterlagen, einschließlich der Zusammenfassung offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung, werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.

Es zeigen:

1: perspektivische Ansicht einer Bohrspitze eines Bohrers nach der Erfindung

2: eine gegenüber 1 abgewandelte perspektivische vergrößerte Darstellung nur der Bohrspitze

3: eine weitere abgewandelte Darstellung der Bohrspitze nach 1 und 2

4: eine vierte abgewandelte Darstellung der Bohrspitze nach den 1 bis 3

Im gezeigten Ausführungsbeispiel besteht die Bohrspitze 1 aus einem Schaft 2, der über nicht näher dargestellte Kupplungsmittel mit einem drehend angetriebenen Werkzeug verbunden ist.
Von dem Schaft 2 aus erstrecken sich mehrere Spiralnuten 3, 4 axial spiralförmig in Richtung auf die Spitze 6 der Bohrspitze 1.
Der Außendurchmesser der Bohrspitze 1 wird durch eine Führungsfläche 16 definiert, die mit einer Mantelfläche 5 zusammenwirkt, die eine Freistellung gegenüber der Führungsfläche 16 ausbildet.
Neben der hier gezeigten einen Führungsfläche 16 können auch mehrere Führungsflächen vorhanden sein, um eine günstigere Zentrierung der Bohrspitze 1 im Bohrloch zu erreichen.
Wichtig ist nun, dass die Bohrspitze 1 zwei spiegelsymmetrisch zueinander verlaufende konvexe Schneidkanten 7, 8 aufweist, die bezüglich der Spitze 6 spiegelsymmetrisch verlaufen.
Sie sind bogenförmig ausgebildet, wobei eine Bogenform einschließlich des Auslaufbereiches 20 über die gesamte Länge der Schneidfläche der Schneidkante 7, 8 nicht lösungsnotwendig ist.
Es kann in einer anderen – nicht zeichnerisch dargestellten Darstellung – vorgesehen werden, dass der Auslaufbereich 20 der Schneidkanten 7, 8 in Richtung radial auswärts als Gerade ausgebildet ist.
In einer anderen Ausführungsform kann es vorgesehen werden, dass der Auslaufbereich 20 der Schneidkanten 7, 8 konkav ausgebildet ist und mit einer entsprechenden Übergangsfläche in die sich jeweils darunter anschließende konkave Spanleitnut 11 übergeht. Bei dieser Schneidkante würde es sich dann um eine S-förmige Schneidkante handeln.
Die Schneidkanten 7, 8 sind im Übrigen im Bereich von der Bohrspitze 6 abfallenden Freiflächen 9, 10 angeordnet, die von den Schneidkanten 7, 8 und den Begrenzungslinien 18, 19 begrenzt sind, wobei die Begrenzungslinien 18, 19 den Übergang zur Mantelfläche 5 und konkaven Spanleitnut 11 bilden. Es bildet sich zudem jeweils eine axial spiralförmig verlaufende Begrenzungslinie 12, welche das Zusammenlaufen der Mantelfläche 5 und der konkaven Spanleitnut 11 darstellen. Die Begrenzungslinie 12 kann jedoch auch als Gerade ausgebildet sein.
Wie im allgemeinen Beschreibungsteil angegeben wurde, wird nun der Übergang zwischen der konkaven Spanleitnut 11 und der konvexen Schneidkante 7, 8 durch eine Übergangspartie 14 gebildet, an die sich eine Dreiecksfläche 13 anschließt, die sich durch eine Schleifoperation der Übergangspartie 14 ergibt, wobei zwischen der Dreiecksfläche 13 und der Übergangspartie 14 sich auch eine längliche Fläche 15 ergibt, die dem Schleifscheibenradius entspricht.
Die Dreiecksfläche 13 ergibt sich also durch schleifende Bearbeitung der Übergangspartie 14, welche den Übergang zwischen der konkaven Spanleitnut und den jeweils konvex ausgebildeten Scheidkanten 7, 8 ausbildet.
Es handelt sich um stetig ineinander übergehende Flächen, wobei nur aus zeichnerischen und darstellerischen Gründen eventuelle Flächen und Kanten dargestellt sind. In Wirklichkeit sind diese Fläche jedoch an einem realen Objekt einer Bohrspitze nicht ohne weiteres zu erkennen, weil sie nahtlos und stetig ineinander übergehen.
Schließlich ist noch eine Hohlkehle 17 dargestellt, die eine Fläche (Übergangsfläche) ist, die sich zwangsläufig beim Übergang von der Führungsfläche 16 in die Mantelfläche 5 bildet.
Damit ist die erfinderische technische Lehre dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine mindestens teilweise über ihre Länge konvexe Schneidkante 7, 8 mit einer konkaven Spanleitnut 11 kombiniert ist.
Wichtig ist jedoch dass die konvexe Form der Schneidkante 7, 8 sich jeweils von der Spitze 6 radial auswärts gesehen ergibt.

1: Bohrspitze
2: Schaft
3: Spiralnut
4: Spiralnut
5: Mantelfläche
6: Spitze
7: Schneidkante konvex
8: Schneidkante konvex
9: Freifläche
10: Freifläche
11: Spanleitnut (konkav)
12: Begrenzungslinie
13: Dreiecksfläche
14: Übergangspartie
15: Schleifscheibenradiusfläche
16: Führungsfläche
17: Hohlkehle
18: Begrenzungslinie
19: Begrenzungslinie
20: Auslaufbereich

Claims

Bohrerspitze (1) mit besonderer Schneidgeometrie, beinhaltend mindestens eine, in Richtung der Drehachse der Bohrerspitze (1) gesehen, konvex ausgebildete Schneidkante (7, 8) und mindestens eine damit zusammenwirkende Spanleitnut (11) zur Abfuhr von Materialspänen eines bearbeiteten Werkstücks, dadurch gekennzeichnet, dass die Spanleitnut (11), in Richtung der Drehachse der Bohrerspitze (1) gesehen, konkav ausgebildet ist.
Bohrerspitze (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen der mindestens einen Schneidkante (7, 8) und der mindestens einen Spanleitnut (11) eine Übergangspartie (14) befindet.
Bohrerspitze (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Übergangspartie (14) graduell, stetig stufenlos oder vielfach abgestuft, von der mindestens einen konvexen Schneidkante (7, 8) in die mindestens eine konkave Spanleitnut (11) übergeht, so dass die Übergangspartie (14) sowohl konvexe, als auch konkave Flächenbereiche aufweist.
Bohrerspitze (1) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der mindestens einen konkaven Spanleitnut (11) sich an die Übergangspartie (14) eine Dreiecksfläche (13) über eine Schleifscheibenradiusfläche (15) anschließt.
Bohrerspitze (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der radial äußere Auslaufbereich (20) der mindestens einen konvexen Schneidkante (7, 8), in Richtung der Drehachse der Bohrerspitze (1) gesehen, als Gerade und/oder konkav und/oder konvex ausgebildet ist.
Bohrerspitze (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehrere gleichmäßig über die Stirnfläche der Bohrspitze (1) verteilt angeordnete konvexe Schneidkanten (7, 8) vorgesehen sind, die jeweils mit einer zugeordneten konkaven Spanleitnut (11) für das Ableiten der Materialspäne zusammenwirken.
Bohrerspitze (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei oder mehreren konvexen Schneidkanten (7, 8) über eine zentrale Spitze (6), die innerhalb der Drehachse der Bohrerspitze (1) liegt, an der Stirnfläche der Bohrspitze (1) miteinander in Verbindung stehen.
Bohrerspitze (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine konvexe Schneidkante (7, 8) mit Diamanten oder PKD-Stücken bestückt ist.
Bohrerspitze (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine konkave Spanleitnut (11) axial spiralförmig oder gerade verläuft.
Bohrerspitze (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Bohrspitze (1) an einem Spiralbohrer, einer Wendeschneidplatte oder einer Bohrschneidplatte befindet.