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Die
Erfindung betrifft ein Bohrwerkzeug mit mindestens einer geometrisch
definierten Schneide und mit mindestens einem Kühl-/Schmiermittelkanal.
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Bohrwerkzeuge
der hier angesprochenen Art sind bekannt. Sie werden zur spanenden
Bearbeitung von Werkstücken,
insbesondere von metallischen Werkstücken eingesetzt, wobei eine
Relativdrehung zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück erforderlich
ist. In der Regel wird das Bohrwerkzeug in Rotation versetzt, während das
Werkstück festgehalten
wird. Insbesondere bei der Bearbeitung von Materialien hoher Festigkeit,
beispielsweise von geschmiedeten Werkstücken, insbesondere Pleuelstangen,
hat es sich gezeigt, dass die Kühlung und/oder
Schmierung der mindestens einen geometrische definierten Schneide
nicht ausreichend ist. Dies gilt insbesondere dann, wenn das Bohrwerkzeug
zum Aufbohren von bestehenden Löchern
verwendet wird und wenn der Kühl-/Schmiermittelkanal in
der Stirnseite des Bohrers mündet
und damit das Kühl-/Schmiermittel in
Vorschubrichtung des Bohrers austritt und allenfalls nur zu einem
Teil zur Kühlung beziehungsweise
Schmierung der Schneide zur Verfügung
steht. Entsprechende Probleme ergeben sich beim Bohren ins Volle,
wenn das Bohrwerkzeug das bearbeitete Werkstück vollständig durchbohren soll. Während das
Bohrwerkzeug aus dem Werkstück austritt,
liegt dessen Stirnseite zumindest bereichsweise frei, sodass aus
dieser austretendes Kühl-/Schmiermittel
nicht mehr zur Kühlung
und Schmierung der aktiven Schneide des Bohrwerkzeugs zur Verfügung steht.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, ein Bohrwerkzeug der eingangs genannten
Art zu schaffen, das diese Nachteile nicht aufweist.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe wird ein Bohrwerkzeug vorgeschlagen, das die in Anspruch
1 genannten Merkmale umfasst. Es zeichnet sich dadurch aus, dass
der Kühl-/Schmiermittelkanal
eine Mündung
aufweist, aus der das Kühl-/Schmiermittel unter
einen Winkel zur Längsachse
des Bohrers derart gerichtet austritt, dass es auf die mindestens
eine Schneide auftrifft. Bei herkömmlichen Bohrern wird ebenfalls
Kühl-/Schmiermittel
verwendet. Es tritt aus einer Mündung
eines Kühl-/Schmiermittelkanals
in der Stirnseite des Bohrers aus. Es wird durch die Wandung der
durch den Bohrer erzeugten Bohrung in einem Werkstück umgelenkt
und gelangt damit zur aktiven Schneide des Bohrers. Bei dem erfindungsgemäßen Bohrwerkzeug
wird das Kühl-/Schmiermittel
gezielt auf die mindestens eine Schneide gerichtet, sodass diese
unabhängig
von der bei Einsatz des Bohrwerkzeugs erzeugten Bohrungswandung
gerade dort zur Verfügung
steht, wo Wärme
entsteht und ein Verschleiß vermindert
werden soll. Bei der Bearbeitung eines Werkstücks wird die Schneide also
mit einem definierten Kühl-/Schmiermittelstrahl
beaufschlagt und stets optimal gekühlt. Dies gilt einerseits beim
Bohren ins Volle, insbesondere andererseits beim Aufbohren von bestehenden
Ausnehmungen, insbesondere Bohrungen. Auch dann, wenn das Bohrwerkzeug
beim Bohren ins Volle aus dem Werkstück austritt und damit dessen
Stirnseite nicht mehr vollständig
von Material des zu bearbeitenden Werkstücks abgedeckt wird, das eine
Lenkung des Kühl-/Schmiermittels
bewirkt, ist stets eine Kühlung der
mindestens einen Schneide gewährleistet.
Damit ist sichergestellt, dass die Schneide bis zum vollständigen Austritt
des Bohrwerkzeugs aus ei nem bearbeitenden Werkstück und auch beim Aufbohren
von Bohrungen gekühlt
und geschmiert wird.
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Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Bohrwerkzeugs zeichnet sich dadurch aus, dass der Kühl-/Schmiermittelkanal
in einem Spanraum mündet,
der der mindestens einen Schneide zugeordnet ist. Durch diese Ausgestaltung
ist einerseits sichergestellt, dass die Schneide optimal gekühlt und
geschmiert wird, andererseits wird die Spanabfuhr über den
Spanraum unterstützt.
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Weitere
Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die
Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es
zeigen:
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1 ein
Bohrwerkzeug beim Bohren ins Volle und
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2 ein
Bohrwerkzeug beim Aufbohren eines Werkstücks.
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In 1 ist
das Bohrwerkzeug 1 im Teilschnitt dargestellt, sodass ein
Kühl-/Schmiermittelkanal 3 im
Inneren des Grundkörpers 5 des
Bohrwerkzeugs 1 erkennbar ist. Das Bohrwerkzeug 1 weist mindestens
eine geometrisch definierte Schneide 7 auf, die dazu dient,
Material in der durch einen Pfeil 9 angedeuteten Vorschubrichtung
gesehen von einem Werkstück 11 abzutragen.
Dabei wird auch der Radius der entstehenden Bohrung definiert.
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Damit
das Bohrwerkzeug 1 ins Volle bohren kann, erstreckt sich
die Schneide 7 über
die Stirnseite 15 des Bohrwerkzeugs 1 bis zu dessen
Spitze, durch die die Längsachse 17 verläuft, die
auch die Drehachse des Bohrwerkzeugs 1 bildet.
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In 1 ist
das Bohrwerkzeug 1 in einer Position dargestellt, die es
nach einem Bohrvorgang ins Volle erreicht hat, unmittelbar bevor
die Bohrung 13 vollendet ist. Aus der Darstellung ist ersichtlich,
dass das Bohrwerkzeug 1 so weit in das Werkstück 11 eingedrungen
ist, dass dessen konisch in Vorschubrichtung vorspringende Stirnseite 15 von
dem Material des Werkstücks 11 nicht
mehr vollständig
abgedeckt wird: Der mittlere Bereich der Stirnseite 15,
der sich unmittelbar an die Längsachse 17 anschließt, ist schon
aus dem Werkstück 11 ausgetreten.
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Der
Kühl-/Schmiermittelkanal 3 weist
hier einen ersten Kanalabschnitt 19 auf, der im Wesentlichen
parallel zur Mittelachse 17 verläuft und, entgegen der Vorschubrichtung
gesehen, in einem Abstand zur Stirnseite 15 des Bohrwerkzeugs 1 in
dessen Grundkörper
endet. Der Kühl-/Schmiermittelkanal 3 weist
einen zweiten Kanalabschnitt 21 auf, der in Fluidverbindung
mit dem ersten Kanalabschnitt 19 steht und eine Mündung 23 umfasst,
die sich in einem der Schneide 7 zugeordneten Spanraum 25 öffnet. Der
zweite Kanalabschnitt 21 verläuft unter einem Winkel zur
Längsachse 17 des
Bohrwerkzeugs 1, wobei seine Mittelachse 27 mit
der Längsachse 17 einen
Winkel α einschließt, der
vorzugsweise kleiner 90° ist.
Der zweite Kanalabschnitt 21 ist so angeordnet, dass, wie
durch Pfeile 29 angedeutet, Kühl-/Schmiermittel gerichtet
aus der Mündung 23 austritt
und zwar so, dass es schräg
nach vorne strömt
und gezielt auf die Schneide 7 trifft.
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Die
Mündung 23 des
Kühl-/Schmiermittelkanals 3,
hier des zweiten Kanalabschnitts 21, ist so angeordnet,
dass das Kühl-/Schmiermittel
beim Bohren ins Volle ohne weiteres der Kühlung und Schmierung der Schneide 7 zur
Verfügung
steht. Aus 1 ist ersichtlich, dass auch
dann, wenn das Bohrwerkzeug 1 beim Bohren ins Volle aus
dem Werkstück 11 austritt, das
Kühl-/Schmiermittel,
wie durch die Pfeile 29 angedeutet, auf die Schneide 7 auftrifft,
nämlich
im Übergangsbereich
zwischen der Stirnseite 15 und der Umfangsfläche 31 des
Bohrwerkzeugs 1. Es zeigt sich, dass beim Austreten des
Bohrwerkzeugs 1 aus dem Werkstück 11 dessen Stirnseite 15 zunächst nur
bereichsweise frei liegt, dass aber bei einem weiteren Vorschub
in Richtung des Pfeils 9 sich der Spanraum 25 nach
vorne öffnet,
sodass das Kühl-/Schmiermittel
aus dem Kühl-/Schmiermittekanal 3 nach
vorne in Vorschubrichtung austreten kann. Weil sich die Windung 23 des
zweiten Kanalabschnitts 21 nicht in der Stirnseite 15 sondern
im Bereich des Spanraums 25 öffnet, und weil das Kühl-/Schmiermittel gerichtet
schräg
nach vorne aus der Mündung
in Richtung auf die Schneide 7 austritt, wird auch während des
Austritts des Bohrwerkzeugs 1 aus dem bearbeitenden Werkstück 11 sichergestellt,
dass die Schneide 7 weiterhin gekühlt und geschmiert wird, insbesondere
im Übergangsbereich zwischen
Stirnseite 15 und Umfangsfläche 31 des Bohrwerkzeugs 1.
Die Kühlung
und Schmierung der Schneide 7 des Bohrwerkzeugs 1 wird
gerade in diesem Bereich so lange sichergestellt, bis das Bohrwerkzeug 1 vollständig aus
dem Werkstück 11 ausgetreten
ist.
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Es
ergibt sich hier der Vorteil, dass das Bohrwerkzeug 1 beziehungsweise
dessen Schneide 7 während
des Bohrens ins Volle und während
des vollständigen
Austrittsvorgangs aus dem bearbeitenden Werkstück stets optimal gekühlt und
geschmiert wird, sodass sich Qualitätseinbußen an der Oberfläche der Bohrung 13 und
ein übermäßiger Verschleiß des Bohrwerkzeugs 1 sicher
vermeiden lassen. Darüber hinaus
ist es möglich,
dass Bohrwerkzeug 1 auch beim Aus treten aus dem Werkstück 11 mit
einer relativ hohen Vorschubgeschwindigkeit in Richtung des Pfeils 9 zu
bewegen.
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Aus 1 ist
ersichtlich, dass in dem Bereich, in dem das Bohrwerkzeug 1 aus
dem Werkstück 11 austritt,
eine konkave Vertiefung 33 vorgesehen ist, deren tiefste
Stelle beispielsweise im Bereich der Längsachse 17 des Bohrwerkzeugs 1 angeordnet
ist. Dessen Spitze tritt also zuerst im Bereich dieser tiefsten
Stelle aus und ist nicht mehr von Material des Werkstücks abgedeckt.
Es wird Folgendes deutlich: Je tiefer die Vertiefung 33 ausgebildet
ist, umso länger
dauert es, bis nach Austritt der Spitze des Bohrwerkzeugs 1 an
der tiefsten Stelle der Vertiefung 33 die Bohrung 13 im
Werkstück 11 fertiggestellt
ist. Würde
der Kühl-/Schmiermittelkanal 3 in
der Stirnseite 15 des Bohrwerkzeugs 1 münden, würde nach
Erreichen der tiefsten Stelle der Vertiefung 33 das Kühl-/Schmiermittel
nicht mehr von dem Material des bearbeiteten Werkstücks 11 zur
Schneide 7 umgeleitet, sondern durch die an der tiefsten
Stelle der Vertiefung 33 entstandene Öffnung frei austreten.
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Aufgrund
der Tatsache, dass das Kühl-/Schmiermittel
aus der Mündung 23 unter
einem Winkel zur Längsachse 17 des
Bohrwerkzeugs 1 austritt und auf die Schneide 7 gerichtet
ist, erfolgt die Kühlung
beziehungsweise Schmierung der Schneide und des bearbeiteten Werkstücks 11 unabhängig davon,
ob die Stirnseite 15 des Bohrwerkzeugs 1 durch
Material des bearbeiteten Werkstücks 1 abgedeckt
ist oder nicht.
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Während also
das Bohrwerkzeug 1 eine Bohrung 13 ins Volle bearbeitet,
kann das Material des Werkstücks 11 dazu
beitragen, Kühl-/Schmiermittel zur
Schneide 7 zu lenken. Dies ist dann aber nicht mehr der
Fall, wenn die Spitze des Bohrwerkzeugs 1 die tiefste Stelle
der Vertiefung 33 erreicht und aufbohrt. Ab diesem Moment
ergibt sich auch bei relativ tiefen Vertiefungen 33 der
Vorteil, dass die Schneide 7 durch den gerichteten Kühl-/Schmiermittelstrahl
gezielt gekühlt
und geschmiert wird. Das Kühl-/Schmiermittel
tritt also nicht ungenutzt aus der Stirnseite 15 aus.
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Das
Bohrwerkzeug 1 besteht aus Vollhartmetall. Der Kühl-/Schmiermittelkanal 3 kann
in den Grundkörper 5 des
Bohrwerkzeugs 1 eingesintert werden. Es ist aber, wie in 1 dargestellt,
vorzugsweise möglich,
sowohl den ersten Kanalabschnitt 19 als auch den zweiten
Kanalabschnitt 21 durch eine Bohrung im Grundkörper 5 zu
realisieren, wobei sich die Bohrungen schneiden.
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2 zeigt
das Bohrwerkzeug 1 beim Aufbohren eines Werkstücks 11'. Gleiche Teile
sind mit gleichen Bezugsziffern versehen, sodass insofern auf die
Beschreibung auf 1 verwiesen wird, um Wiederholungen
zu vermeiden.
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Aus 2 ist
erkennbar, dass das Bohrwerkzeug 1 eine Bohrung 13 im
Werkstück 11' aufbohrt, wobei
ein Bohrungsabschnitt 13a mit einem kleinen Innendruchmesser
aufgebohrt wird, sodass ein Bohrungsabschnitt 13b entsteht,
dessen Innendurchmesser größer ist
als der des ersten Bohrungsabschnitts 13a.
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Aus 2 wird
deutlich, dass das Bohrwerkzeug 1 dazu dient, relativ dicke
Späne beim
Aufbohren der Bohrung 13 von dem Werkstück 11' abzutragen. Es ergibt sich also
bei der Bearbeitung von Werkstücken
sowohl beim Bohren ins Volle als auch beim Aufbohren eine grolle
Schnitttiefe. Beispielsweise liegt diese beim Aufbohren von Bohrungen
mit einem Durchmesser von cirka 5 mm im Bereich von 1,5 mm bis 2,0
mm und beim Aufbohren von Bohrungen mit einem Durchmesser von 40
mm im Bereich von cirka 5,0 mm. Wesentlich ist also, dass mit dem
Bohrwerkzeug 1 der hier angesprochenen Art ins Volle gebohrt
wird oder aber im Verhältnis
zum Bohrungsdurchmesser beim Aufbohren hohe Schnitttiefen realisiert
werden. Es ist also entscheidend, dass die mindestens eine Schneide 7 des
Bohrwerkzeugs 1 bei der Bearbeitung des Werkstücks 11 gemäß 1 und
bei der Bearbeitung des Werkstücks 11' gemäß 2 durch
einen direkten Kühl-/Schmiermittelstrahl sehr
gut gekühlt
und geschmiert wird.
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2 zeigt
das Bohrwerkzeug 1 während
eines Aufbohrvorgangs bei dem die Stirnseite 15 des Bohrwerkzeugs 1 lediglich
bereichsweise abgedeckt wird, nämlich
in einem Ringbereich, wobei die Dicke d definiert wird durch die
Differenz des Radiuses rb, der im zweiten Bohrabschnitt 13b gegeben
ist, und dem Radius ra, der im ersten Bohrabschnitt 13a gegeben
ist. Der Mittlere, sich unmittelbar an die Längsachse 17 anschließende Bereich
der Stirnseite 15 des Bohrwerkzeugs 1 liegt beim
Aufbohren frei.
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Dadurch,
dass das Kühl-/Schmiermittel durch
die Mündung 23 gerichtet
aus dem zweiten Kanalabschnitt 21 des Kühl-/Schmiermittelkanals 3 unter
einem Winkel α zur
Längsachse 17 im
Bereich eines Spanraums 25 austritt, gelangt das Kühl-/Schmiermittel gezielt
zur Schneide 7 des Bohrwerkzeugs 1, insbesondere
zum Übergangsbereich zwischen
Stirnseite 15 und Umfangsfläche 31. Dies selbst
dann, wenn sich der Spanraum 25 der Schneide 7 in
den ersten Bohrabschnitt 13a öffnet, sodass Kühl-/Schmiermittel auch
in Richtung der durch den Pfeil 9 angedeuteten Vorschubrichtung
des Bohrwerkzeugs 1 nach vorne austreten kann.
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Es
zeigt sich, dass die Kühlung
und Schmierung der Schneide 7 auch dann gewährleistet
ist, wenn das Bohrwerkzeug 1 am Ende der Bohrung 13 aus
dem Werkstück 11' austritt und
sich damit die Situation ergibt, die anhand von 1 erläutert wurde.
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Aus
den Erläuterungen
zu den 1 und 2 wird deutlich, dass ein und
dasselbe Bohrwerkzeug 1 sowohl beim Bohren ins Volle und
beim Durchbohren von Werkstücken 11 gemäß 1 als auch
beim Aufbohren von Bohrungen in Werkstücken 11' gemäß 2 eingesetzt
werden kann. Entscheidend ist, dass bei dem Bohrwerkzeug 1 der
hier angesprochenen Art es für
die Kühlung
und Schmierung der Schneide 7 gerade nicht darauf ankommt, dass
die Wandung der erzeugten oder bearbeiteten Bohrung Kühl-/Schmiermittel
umlenkt, sodass dieses zur Kühlung
und Schmierung der Schneide 7 zur Verfügung steht. Vielmehr tritt
das Kühl-/Schmiermittel derartig
gerichtet aus dem Kühlmittelkanal 3,
nämlich aus
der Mündung 23 des
zweiten Kanalabschnitts 21 aus, dass es gezielt auf die
Schneide 7 auftrifft und damit für eine maximale Kühlung und
Schmierung derselben zur Verfügung
steht.
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Aus
der Beschreibung des Bohrwerkzeugs 1 ergibt sich, dass
die Anzahl der Schneiden 7 frei wählbar ist. Es können also
Werkzeuge mit zwei diametral gegenüberliegenden Schneiden oder
aber Werkzeuge mit drei oder mehr Schneiden realisiert werden. Wesentlich
ist, dass ein Kühl-/Schmiermittelkanal 3 eine
Mündung 23 aufweist,
die jeweils einer Schneide zugeordnet ist und aus der das Kühl-/Schmiermittel gerichtet
austritt. Durch diese Beeinflussung des Kühl-/Schmiermittelstrahls wird
sichergestellt, dass das hier vorhandene Medium gezielt auf die
aktive Schneide gerichtet wird und diese kühlt sowie schmiert. Werden
mehr als eine Schneide an einem Bohrwerkzeug vorgesehen, so ist
vorzugsweise jeder Schneide eine derartige Mündung zugeordnet.
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Anhand
von 1 wurde erläutert,
dass der Kühl-/Schmiermittelkanal 3 einen
im Wesentlichen parallel zur Längsachse 17 des
Bohrwerkzeugs 1 verlaufenden ersten Kanalabschnitt 19 und
einen mit diesem verbundenen zweiten Kanalabschnitt 21 aufweist.
Sollten mehrere Schneiden vorgesehen werden, können mehrere schräg zur Mittelachse 17 des Bohrwerkzeugs 1 verlaufende
Kanalabschnitte von einem einzigen parallel zur Längsachse 17 angeordneten
Kanalabschnitt abgehen. Es ist also nicht zwingend erforderlich,
dass bei jeder Schneide in eigener erster Kanalabschnitt 19 vorgesehen
wird, der im Wesentlichen parallel zur Längsachse 17 verläuft.