DE102008027705A1 - Multi-blade boring tool for cutting of long-chipping material, has clamping chuck and adjacent cutting portion, where chip flow surfaces are concavely formed, such that curvature radius is reduced with increased distance from drill center - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein mehrschneidiges Bohrwerkzeug zur Zerspanung von schwer zerspanbaren, insbesondere langspanenden Werkstoffen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a multi-bladed drilling tool for machining of difficult to machine, especially long-chipping materials, according to the Preamble of claim 1.
Werkzeuge
mit einem derartigen Anschliff sind vielfältig bekannt.
Sie werden beispielsweise von Werkzeugen mit innenliegenden Kühlkanälen gebildet,
bei denen ein Spitzenanschliff mit ausgespitzter Querschneide und
korrigierter Hauptschneide (
So
ist beispielsweise auf den Dokumenten
Ein ähnlicher
Lösungsansatz zur Beeinflussung des Spanformungsprozesses
ist aus den Dokumenten
Schließlich
ist aus dem Dokument
An die erste Spanablauffläche wiederum schließt sich eine dazu im Winkel verlaufende weitere Spanablauffläche an, die bis zum Außenumfang des Bohrerstegs geführt ist. Ziel dieser Gestaltung der Ausspitzung ist es, die Stabilität des Bohrwerkzeugs durch Anhebung der Wandstärke des Bohrerstegs zu erhöhen. Gleichzeitig soll durch diese Mehrflächen-Ausspitzung eine bessere Führung des Spans in der Spannut nahe der Bohrerspitze sichergestellt werden. Die Herstellung eines solchen Spitzenanschliffs ist allerdings verhältnismäßig aufwändig. Darüber hinaus wirkst sie sich nicht positiv auf den Spanformungsprozess aus.At The first chip discharge surface in turn closes an angle extending further Spanablauffläche on, which led to the outer periphery of the drill bit is. The aim of this design of the Ausspitzung is stability of the drilling tool by raising the wall thickness of the drill bit to increase. At the same time should be through this multi-surface Ausspitzung a better guidance of the chip in the flute near the Drill tip to be ensured. The production of such Spitzenanschliffs is however relatively consuming. In addition, she does not work positive for the chip forming process.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein mehrschneidiges Bohrwerkzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 in der Weise weiterzubilden, dass es sich in besonderem Maße für die Zerspanung von schwer zerspanbaren, insbesondere langspanenden Werkstoffen, eignet.In contrast, the invention has for its object to provide a multi-bladed drill according to the Preamble of claim 1 further develop in such a way that It is particularly suitable for machining Of difficult to machine, especially long-chipping materials, is suitable.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.These The object is solved by the features of claim 1.
Erfindungsgemäß wird die sich an die Schneidbrustfläche anschließende Spanablauffläche konkav ausgebildet, was für eine verstärkte Krümmung bzw. Zurückkrümmung des an der Hauptschneide einschließlich des Hauptschneiden-Zentrumsabschnitts entstehenden Spans sorgt. Insbesondere bei langspanenden Werkstoffen ergibt sich somit eine wesentlich günstigere Spanform, weil durch diese besondere Gestaltung der Ausspitzung der Span früher bricht. Gleichzeitig wird durch die erfindungsgemäße Gestaltung der konkaven Spanablauffläche dafür gesorgt, dass der an der Spanablauffläche zurückgekrümmte Span die übrige Oberfläche der Spannut einschließlich der im Spitzenbereich des Bohrwerkzeugs an diese angrenzenden Ausspitzungsfläche nicht mehr bzw. mit lediglich verringerter Reibung berührt. Dies hat insgesamt zur Folge, dass selbst bei an sich langspanenden Werkstoffen verhältnismäßig kurze Späne entstehen, die in der Spannut keinen größeren Widerstand mehr erfahren. Der Abtransport der Späne durch die Spannut wird auf diese Weise wirksam verbessert, und zwar insbesondere dann, wenn das Werkzeug mit innenliegenden Kühlkanälen ausgestattet ist und wenn die Kühl-/Schmiermittelzufuhr mit hoher Geschwindigkeit bzw. hohem Druck erfolgt, wie dies insbesondere bei der Minimalmengenschmierung (MMS) der Fall ist. Dabei kann das MMS-Fluid effektiv für den Abtransport der Späne herangezogen werden.According to the invention which adjoins the cutting chest area Spanablauffläche concave, what a increased curvature or backward curvature of the main cutting edge including the main cutting center section spans. Especially with long-chipping materials thus results in a much cheaper chip shape, because of this special design of the Ausspitzung the Span earlier breaks. At the same time by the inventive Design of the concave chip removal surface for it ensured that the curved back at the Spanablauffläche Span the remaining surface of the flute including the tip area of the drilling tool adjacent to this Ausspitzungsfläche no longer touched or with only reduced friction. Overall, this has the consequence that even with long-chipping Materials relatively short chips arise, which in the flute no larger Learn more resistance. The removal of chips by the flute is effectively improved in this way, and in particular then, if the tool with internal cooling channels is equipped and if the coolant / lubricant supply at high speed or high pressure, as this particular in the case of minimum quantity lubrication (MQL). It can do that MMS fluid effective for removing the chips be used.
Die Ausspitzung kann beispielsweise derart erfolgen, dass mit der Ausspitzung die Hauptschneide korrigiert wird und dann geradlinig ausgebildet ist. Mit der Weiterbildung des Anspruchs 2 kann – je nach Zerspanungsverhalten des zu bearbeitenden Werkstoffs – Einfluss darauf genommen werden, in welcher Breite der Span auf die Spanablauffläche der Ausspitzung aufläuft. Diese Weiterbildung ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Schnittparameter derart auf den zu zerspanenden Werkstoff abgestimmt werden, dass auch im Bereich des von der Ausspitzung gebildeten Hauptschneiden-Zentrumsabschnitts ein mit dem übrigen Span zusammenhängender Span entsteht.The Ausspitzung can be done for example in such a way that with the Ausspitzung the main cutting edge is corrected and then formed straight is. With the development of claim 2 can - depending on Zerspanungsverhalten of the material to be processed - influenced be in which width the chip on the Spanablauffläche the Ausspitzung runs up. This development is particular then advantageous if the cutting parameters in such a way to be machined Material to be tuned, that also in the area of the Ausspitzung formed main cutting center section one with the rest Span coherent chip arises.
Die Form der Spanablauffläche kann grundsätzlich so ausgeführt werden, dass sich der Krümmungsradius stetig ändert. Die Änderung des Krümmungsradius kann aber auch stufenweise erfolgen. in Versuchen hat sich herausgestellt, dass insbesondere die Geometrie der Spanablauffläche nach Anspruch 4 zu einer besonders vorteilhaften Verstärkung des eingangs beschriebenen Spankrümmungseffekts führt. Dadurch kann die Spanlänge weiter verkürzt und die Spanreibung in den Spannuten weiter verringert bzw. ganz ausgeschaltet werden.The shape of the Spanablauffläche can basically be designed so that the radius of curvature changes steadily. The change in the radius of curvature can also be done gradually. Experiments have shown that in particular the geometry of the chip evacuation surface according to claim 4 leads to a particularly advantageous reinforcement of the Spankrümmungseffekts described above. As a result, the chip length can be further shortened and the chip friction in the flutes further reduced or completely eliminated.
Eine besonders wirksame Verringerung der Reibung der Späne in den Spannuten bzw. im Bereich der Bohrerspitze an der restlichen Fläche der Ausspitzung ergibt sich mit der Weiterbildung des Anspruchs 5. Der an der Spanablauffläche abfließende Span hebt an der Kante bzw. Stufe ab, so dass sich die Zerspanungskräfte weiter verringern lassen.A particularly effective reduction of friction of the chips in the flutes or in the area of the drill tip to the rest Surface of the Ausspitzung results with the training of claim 5. The effluent at the Spanablauffläche chip lifts off at the edge or step, so that the cutting forces reduce further.
Grundsätzlich ist die Erfindung an jedem Bohrwerkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 zu verwirklichen, solange die Geometrie-Parameter eingehalten werden. Das Bohrwerkzeug kann somit als einstückiger Körper mit Schaft, Schneidteil und Spitze ausgebildet werden. Es hat sich gezeigt, dass die erfindungsgemäße Gestaltung des Bohrwerkzeugs jedoch in vorteilhafter Weise auch dann besonders wirksam genutzt werden kann, wenn die Bohrerspitze einen Schneideinsatz trägt, der vorzugsweise lösbar auf einem Schneidteil bzw. einem Schneideinsatz-Halter befestigt ist. Der Schneideinsatz kann in diesem Fall aus einem Hartstoff wie z. B. einem Hartmetall oder einem Keramik-Werkstoff (Cermet) bestehen, während der Schneideinsatz-Halter aus Werkzeugstahl, insbesondere aus Schnellarbeitsstahl, wie HSS bzw. HSS-G bzw. HSS-E hergestellt ist.in principle the invention is to any drilling tool with the features of the claim 1 as long as the geometry parameters are met become. The drilling tool can thus as a one-piece body be formed with shank, cutting part and tip. It has shown that the inventive design However, the drilling tool in an advantageous manner especially then can be effectively used when the drill bit a cutting insert carries, preferably releasably on a cutting part or a cutting insert holder is attached. The cutting insert can in this case of a hard material such. B. a carbide or a ceramic material (cermet) while the cutting insert holder made of tool steel, in particular of high-speed steel, as HSS or HSS-G or HSS-E is made.
Mit
der Weiterbildung des Anspruchs 12 erfolgt eine besonders vorteilhafte
Anpassung des Werkzeugs an die Zerspanung von Gusswerkstoffen. Durch
die Ausbildung der Haupt-Freifläche als Facetten-Oberfläche
ergibt sich der besondere Vorteil, dass diese Freifläche
mit einer einfachen Schleif-Kinematik herstellbar ist, indem die
zylindermantelförmige Oberfläche einer Schleifscheibe
bogenförmig entlang einer Kurve verfahren wird, die der
Hauptschneidkante folgt. Es entsteht auf diese Weise ein Anschliff,
der demjenigen ähnelt, wie er in der eigenen älteren
Patentanmeldung der Anmelderin gemäß
Es hat sich gezeigt, dass das erfindungsgemäße Bohrwerkzeug in besonders vorteilhafter Weise mit einer Innenkühlung nach den Ansprüchen 13 bis 16 kombiniert werden kann, damit sich eine besonders wirksame und intensive Kühlung der Bohrerspitze einschließlich des Bohrerzentrums ergibt.It has been shown that the drilling tool according to the invention in a particularly advantageous manner with an internal cooling according to claims 13 to 16 can be combined with it a particularly effective and intensive cooling of Drill point including the drill center results.
Damit eignet sich das Werkzeug in besonderem Maße für die Zerspanung von hochfesten und zähen Werkstoffen, wobei außerordentlich hohe Standzeiten bereitstellt werden, und im Übrigen besonders für größere Durchmesserbereiche, insbesondere für Durchmesser ab 11 mm.In order to the tool is particularly suitable for the cutting of high-strength and tough materials, whereby extraordinarily long service lives are provided, and by the way, especially for larger ones Diameter ranges, in particular for diameters from 11 mm.
Mit der speziellen Anpassung der Anschliffgeometrie des Werkzeugs an die Ausrichtung und Gestaltung des aus dem Werkzeug austretenden Kühl- /Schmiermittelstrahls nach Anspruch 14 kann ein bislang nicht erzielbarer Kühl-/Schmiereffekt speziell im Bereich des Bohrerzentrums sichergestellt werden. Denn durch die erfindungsgemäße Gestaltung des Bohrwerkzeugs gelingt es, den austretenden Kühl-/Schmiermittelstrom an dem in der Entstehung befindlichen Span derart abprallen zu lassen, dass auch das Zentrum des Bohrwerkzeugs, d. h. auch die Schneide und die Querschneide im Bereich des Bohrerkerns mit einem ausreichend hohen Volumenstrom an Kühl-/Schmiermittel beaufschlagt werden kann. Dieser Effekt lässt sich insbesondere dann stabil aufrecht erhalten, wenn das Werkzeug mit MMS-(Mindermengenschmierung)Fluid beaufschlagt wird, welches in der Regel mit hohem Druck und mit hohen Geschwindigkeiten zugeführt wird. Dabei ergibt sich der zusätzliche Vorteil, dass die erfindungsgemäße Gestaltung der das Kühl-/Schmiermittel zuführenden Kanäle für die Gestaltung des Bohrwerkzeugs einen größtmöglichen Gestaltungsspielraum sicherstellt.With the special adaptation of the ground geometry of the tool the orientation and design of the coolant leaving the mold / Lubricant jet according to claim 14 may be a previously unreachable Cooling / lubricating effect especially in the area of the drill center be ensured. Because by the invention Design of the drilling tool manages the exiting coolant / lubricant flow bounce off the chip that is being created in such a way that also the center of the drilling tool, d. H. also the cutting edge and the chisel in the area of the drill core with a sufficient high volume flow of coolant / lubricant acted upon can be. This effect is particularly stable maintained when the tool with MQL (minimum quantity lubrication) fluid is applied, which is usually high pressure and high Speeds is supplied. This results in the additional advantage that the inventive Design of the coolant / lubricant feeding Channels for the design of the drilling tool a ensures the greatest possible freedom of movement.
Das Werkzeug kann als gerade genutetes, aber auch als wendelförmig genutetes Werkzeug ausgebildet sein. Der zentrale, axial verlaufende Zentralkanal kann in den Werkstoff nachträglich eingebracht werden, so dass ein Werkzeug mit einem Schneidenträger aus hochfestem Werkzeugstahl verwendet werden kann. Dies schafft die Voraussetzung dafür, dass das Werkzeug als Wechselplatten-Bohrwerkzeug ausgeführt werden kann und damit insbesondere für die Bearbeitung von Bohrlöchern mit großen Durchmessern besonders interessant wird. Dadurch, dass der Anstellwinkel des vom Zentralkanal abzweigenden Stichkanals bezüglich der Bohrerachse verhältnismäßig klein ist, kann die Mündungsöffnung des Stichkanals im Bereich der Spannut einen ausreichend großem Abstand von der Bohrerspitze haben, wodurch es gelingt, Wechselschneidplatten mit verhältnismäßig großer axialer Länge zum Einsatz zu bringen. Aufgrund der damit erzielbaren größeren Führungslänge von seitlich angebrachten Rundfasen wird die Bohrungsqualität zusätzlich verbessert.The Tool can be as straight grooved, but also as helical grooved tool be formed. The central, axially extending central channel can be added later in the material, making a tool with a blade carrier of high strength Tool steel can be used. This creates the prerequisite for making the tool as a removable disk drilling tool can be executed and thus in particular for the machining of large diameter boreholes becomes particularly interesting. Due to the fact that the angle of attack of the from the central channel branching branch channel with respect to Drill axis is relatively small, may be the orifice of the branch canal in the area the flute a sufficient distance from the drill bit have, which manages interchangeable inserts with relatively large axial length to use. by virtue of the achievable larger guide length From laterally mounted round bevels is the quality of the bore additionally improved.
Es soll jedoch bereits an dieser Stelle hervorgehoben werden, dass die Erfindung keineswegs auf eine mehrteilige Ausgestaltung des Bohrwerkzeugs beschränkt ist. Das Werkzeug kann vielmehr insgesamt aus hochfestem Werkzeugstahl oder Hartstoff, wie Vollhartmetall (VHM) oder Cermet-Werkstoff bestehen, wobei in letzterem Fall der Zentralkanal mit dem Vollhartmetall-Rohling zusammen extrudiert oder in den Sinterrohling eingearbeitet werden kann.However, it should already be emphasized at this point that the invention is by no means limited to a multi-part design of the drilling tool. Rather, the tool may consist entirely of high-strength tool steel or hard material, such as solid carbide (VHM) or cermet material, in the latter case, the central channel with the solid carbide blank extruded together or can be incorporated into the sintered blank.
Der Stichkanal ist vorzugsweise geradlinig ausgebildet, was vorteilhafterweise durch das Einbringen einer Bohrung in das Schneidteil des Bohrwerkzeugs realisiert wird. Wenn die Achse des zumindest einen Stichkanals im Wesentlichen in einer Radialebene liegt, ergibt sich eine Vereinfachung des Herstellungsprozesses. Denn die Ausrichtung des zumindest einen Stichkanals am Werkzeug bzw. bezüglich der Schneiden kann mit einfachen Mitteln und dennoch mit großer Präzision realisiert werden. Es hat sich gezeigt, dass es trotz dieser Vereinfachung der räumlichen Zuordnung des zumindest einen Stichkanals und des Anschliffs ohne weiteres gelingt, genügend Kühl-/Schmiermittel an die besonders hoch belasteten Bereiche des Bohrwerkzeugs im Bereich der Bohrerspitze einschließlich des Bohrerkerns zu bringen, um Überlastungen des Bohrwerkzeugs bzw. der Bohrerspitze wirksam auszuschließen.Of the Stitch channel is preferably rectilinear, which is advantageous by introducing a hole in the cutting part of the drilling tool is realized. If the axis of the at least one branch channel is essentially in a radial plane, there is a simplification of the manufacturing process. Because the orientation of at least one Stichkanal on the tool or with respect to the cutting can with simple means and yet with great precision will be realized. It has been shown that despite this simplification of the spatial allocation of at least one branch channel and easily succeed in the grinding, sufficient coolant / lubricant to the particularly heavily loaded areas of the drilling tool in the area to bring the drill bit including the drill core, Overloads of the drilling tool or the drill tip effectively rule out.
Durch den Umstand, dass der Anstellwinkel des zumindest einen Stichkanals zur Bohrerachse sehr kleine Werte annehmen kann, die – um den gewünschten Kühl-/Schmiereffekt zuverlässig bereitstellen zu können – mit relativ engen Toleranzen eingehalten werden können, ist die Weiterbildung des Anspruchs 15 von besonderem Vorteil. Denn durch den Bezug zur Bohrerachse lassen sich enge Herstellungstoleranzen mit einfacheren Mitteln einhalten.By the fact that the angle of attack of the at least one branch channel to the drill axis can assume very small values, the - the desired cooling / lubricating effect reliably be able to provide - with relatively tight tolerances can be complied with is the training of the claim 15 of particular advantage. Because by the reference to the drill axis can be tight manufacturing tolerances with simpler means comply.
Wenn der Anstellwinkel des zumindest einen Stichkanals gemäß Anspruch 16 gewählt wird, kann die Mündungsöffnung des zumindest einen Stichkanals in der Spannut in einem verhältnismäßig großen Abstand zur Bohrerspitze angeordnet werden. Gleichzeitig wird dadurch die Kühlwirkung des Bohrerzentrums zusätzlich verbessert, da der aus dem Stichkanal austretende Kühl-/Schmiermittelstrom noch zuverlässiger vom entstehenden Span in Richtung Zentrum des Bohrers geleitet und dort seine Kühl-/Schmierwirkung entfalten kann. Es konnte gezeigt werden, dass sich auf diese Weise die Vorschubwerte selbst beim Bohren von hochfesten und zähen bzw. schwer zerspanbaren Materialien beträchtlich anheben lassen, ohne Gefahr zu laufen, dass sich im Bereich des Bohrerkerns Überhitzungen und damit einhergehend Schneidenveränderungen im Bereich des Bohrerzentrums einstellen.If the angle of attack of the at least one branch channel according to claim 16 is chosen, the mouth opening the at least one branch channel in the flute in a relatively large distance to the drill tip can be arranged. simultaneously This will additionally increase the cooling effect of the drill center improved, since the emerging from the branch channel coolant / lubricant flow still more reliable from the resulting chip towards the center passed the drill and there its cooling / lubricating action can unfold. It could be shown that way the feed values even when drilling high-strength and tough or material that is difficult to cut considerably let run without risk of overheating and in the area of the drill core associated with changes in the area of the cutting edge Set drill center.
Der vorstehend beschriebene, erfindungsgemäße Kühl-/Schmiereffekt ist insbesondere deshalb zuverlässig und stabil beim Bohrvorgang aufrecht zu erhalten, weil der Anschliff des Werkzeugs in der Weise ausgeführt ist, dass sich die Hauptschneide mit einem Hauptschneiden-Zentrumsabschnitt in den Bereich des Kernquerschnitts des Bohrwerkzeugs hinein erstreckt. Auf diese Weise wird für den aus dem zumindest einen Stichkanal austretenden Kühl-/Schmiermittelstrahl ein größerer Freiraum geschaffen, damit er in die unmittelbare Nähe des Bohrerzentrums gelangen kann. Dieser Effekt ist sichergestellt, auch wenn die Hauptschneidkante mit dem Hauptschneiden-Zentrumsabschnitt durchgehend geradlinig ausgebildet ist.Of the described above, the inventive cooling / lubricating effect is therefore particularly reliable and stable during the drilling process to maintain, because the polished section of the tool in the way is designed that the main cutting edge with a main cutting center section extends into the region of the core cross section of the drilling tool. In this way, for the out of the at least one stitch channel emerging coolant / lubricant jet a larger Created space for it to be in the immediate vicinity of the drill center can get. This effect is ensured even if the main cutting edge with the main cutting center section is formed continuously straight.
Es hat sich gezeigt, dass insbesondere in Kombination mit der Weiterbildung des Anspruchs 2 der vorteilhafte Kühl-/Schmiereffekt des Bohrerzentrums zusätzlich verbessert werden kann. Ein Schneidenverlauf gemäß Anspruch 2 lässt sich beispielsweise durch einen Anschliff sicherstellen, mit dem eine S-förmige oder der „S-Form” ähnliche Hauptschneide erzeugt wird. Es ist jedoch gleichermaßen möglich, diese Form der Hauptschneidengestaltung durch eine Ausspitzung des Bohrerkerns bereitzustellen.It has been shown to be particularly in combination with continuing education of claim 2, the advantageous cooling / lubricating effect of Drill center can be additionally improved. A cutting course according to claim 2 can be, for example ensure by a bevel, with an S-shaped or the "S-shape" similar major cutting edge is produced. However, it is equally possible this form of the main cutting design by a Ausspitzung of the To provide drill core.
Insbesondere dann, wenn die Schnittparameter derart auf den zu zerspanenden Werkstoff abgestimmt werden, dass auch im Bereich des von der Ausspitzung gebildeten Hauptschneiden-Zentrumsabschnitts ein zusammenhängender, vorzugsweise mit dem an der Hauptschneidkante entstehenden Span zusammenhängender Span entsteht, kann das Zusammenwirken mit der vorstehend beschriebenen Versorgung mit Kühl-/Schmiermittel weiter optimiert werden. Der auf diese Weise entstehende Span bekommt eine derartige Geometrie, dass der oben beschriebene Kühl-/Schmiermittelstrahl-Ablenkeffekt besonders verstärkt auftritt und das Bohrerzentrum besonders effektiv, d. h. mit großem Volumenstrom beaufschlagt, so dass die erforderlichen Kühleffekte wirksam und stabil bereitgestellt werden können.Especially then, if the cutting parameters so on the material to be machined be tuned, that also in the area of the Ausspitzung main cutting-edge section formed a coherent, preferably with the chip formed on the main cutting edge coherent span arises, the interaction can with the above described supply of coolant / lubricant be further optimized. The resulting chip will get such a geometry that the cooling / lubricant jet deflection effect described above is particularly reinforced occurs and the drill center is particularly effective, d. H. subjected to a large volume flow, so that the required cooling effects effectively and stably provided can be.
Es hat sich darüber hinaus als vorteilhaft erwiesen, zwischen Schneidbrusffläche und Spanablauffläche der Ausspitzung eine Radiusfläche anzuordnen, so dass die Spanbildung mit geringerer Werkstoffbelastung der Bohrerspitze erfolgt, und auch die Geometrie des in der Entstehung befindlichen Spans genauer gesteuert werden kann.It has also proven to be beneficial between Cutter surface and chip removal surface of the point to arrange a radius surface, so that the chip formation with lower load on the drill bit, and also more precisely control the geometry of the emerging chip can be.
Eine weitere Verringerung der Reibung der Späne in den Spannuten ergibt sich mit der Weiterbildung des Anspruchs 11, wobei jedoch darauf hingewiesen wird, dass diese Stufe oder Kante auch bei einem Werkzeug vorgesehen werden kann, das keinen Schneideinsatz trägt. Der an der Spanablauffläche abfließende Span hebt an der Kante bzw. Stufe von der Spannut ab, wodurch sich die vom Werkzeug aufzunehmenden Zerspanungskräfte zusätzlich verringern lassen.A further reduction of the friction of the chips in the flutes arises with the embodiment of claim 11, wherein, however It should be noted that this level or edge also at a Tool can be provided, which carries no cutting insert. The chip running off the chip discharge surface lifts at the edge or step of the flute, resulting in the vom Tool to be included cutting forces in addition reduce.
Vorteilhafterweise wird die Ausspitzung derart in den Bohrerkern eingebracht, dass – gemäß Anspruch 6 – zwischen Schneidbrustfläche und/oder Spanablauffläche und der Achse des Bohrwerkzeugs ein Winkel von unter 45° eingehalten wird. Dieser Winkel kann in vorteilhafter Weise an den Ansteliwinkel des zumindest einen Stichkanals bezüglich der Werkzeugachse angepasst werden. Je kleiner dieser Winkel gehalten ist, umso leichter gelingt es dem aus dem Stichkanal austretenden Kühl-/Schmiermittelstrahl das Bohrerzentrum zu erreichen und die Kühl-/Schmierwirkung reproduzierbar und stabil bereitzustellen.Advantageously, the Ausspitzung is introduced into the drill core, that - according to claim 6 - between the cutting surface and / or Span drainage surface and the axis of the drilling tool is maintained at an angle of less than 45 °. This angle can be adjusted in an advantageous manner to the Ansteliwinkel the at least one branch channel with respect to the tool axis. The smaller this angle is held, the easier it is to reach the center of the coolant and lubricant emerging from the branch channel and to provide the cooling / lubricating effect in a reproducible and stable manner.
Eine besonders einfache Herstellung der Ausspitzung ergibt sich aus der Geometrie des Anspruchs 7. Vorteilhafterweise wird die Schneidbrustfläche und/oder die Spanablauffläche durch die Oberfläche einer Profilschleifscheibe erzeugt, die in vorbestimmter Lagebeziehung zur Bohrerachse beispielsweise entlang einer Geraden durch den Kernquerschnitt des Bohrers bewegt wird.A Particularly simple production of the Ausspitzung results from the Geometry of claim 7. Advantageously, the cutting breast surface and / or the Spanablauffläche by the surface a profile grinding wheel generated in a predetermined positional relationship to the drill axis, for example, along a straight line through the core cross section of the drill is moved.
Grundsätzlich ist die Erfindung an jedem Bohrwerkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 zu verwirklichen, solange die angegebenen Parameter eingehalten werden. D. h., das Bohrwerkzeug kann als einstückiger Körper mit Schaft, Schneidteil und Spitze ausgebildet werden.in principle the invention is to any drilling tool with the features of the claim 1 as long as the specified parameters are met become. D. h., The drilling tool can be used as a one-piece body be formed with shank, cutting part and tip.
Die erfindungsgemäße Gestaltung des Bohrwerkzeugs eignet sich jedoch in besonderer Weise für Werkzeuge, bei denen zumindest das Schneidteil aus Werkzeugstahl, insbesondere einem Schnellarbeitsstahl, wie HSS bzw. HSS-G bzw. HSS-E hergestellt ist. Wenn eine Kühl-/Schmiermittelversorgung nach Anspruch 13 vorgesehen ist, kann der Zentralkanal für das Kühl-/Schmiermittel durch spanende Bearbeitung in den Stahlrohling eingebracht werden, ebenso wie der zumindest eine Stichkanal, bevor ein Härtevorgang durchgeführt wird. Durch diese Art von Kühl-/Schmiermittelversorgung und aufgrund dieses Aufbaus eignet sich das Werkzeug in besonderem Maße dafür, dass es zum Bohren im Durchmesserbereich größer 10 mm mit einer Werkzeugspitze aus Hartstoff, insbesondere aus Hartmetall oder einem Cermet-Werkstoff ausgestattet wird.The inventive design of the drilling tool However, it is particularly suitable for tools which at least the cutting part of tool steel, in particular a high-speed steel, such as HSS or HSS-G or HSS-E produced is. If a coolant / lubricant supply according to claim 13 is provided, the central channel for the coolant / lubricant be introduced by machining in the steel blank, as well like the at least one stitch channel, before a hardening process is carried out. Through this type of coolant / lubricant supply and due to this structure, the tool is particularly suitable making it larger for drilling in the diameter range 10 mm with a tool tip made of hard material, in particular tungsten carbide or a cermet material.
In
besonders vorteilhafter Weise sind im Falle der Verwendung von Schneideinsätzen
letztere so ausgebildet und mit dem Schneidenträger verbunden,
wie dies beispielsweise in den eigenen Patentveröffentlichungen
der Anmelderin gemäß
Die erfindungsgemäßen Effekte der Spanbildung und Versorgung des Bohrerzentrums mit ausreichend Kühl-/Schmiermittel lassen sich grundsätzlich unabhängig von der Anzahl der Hauptschneiden und Spannuten sicherstellen.The inventive effects of chip formation and Supply the drill center with sufficient coolant / lubricant can be basically independent of the number ensure the main cutting edges and flutes.
Weil insbesondere bei besonders klein gewähltem Anstellwinkel der Achse des zumindest einen Stichkanals zur Bohrerachse die die Mündungsöffnung des Stichkanals in der Spannut einen verhältnismäßig großen Abstand zur Bohrerspitze haben kann, liegt diese Mündungsöffnung selbst dann, wenn ein Schneideinsatz mit verhältnismäßig großer axialer Länge zum Einsatz kommt, axial versetzt zu diesem Schneideinsatz. Der Schneideinsatz selbst ist deshalb frei von irgendwelchen Bohrungen zum Führen von Kühl-/Schmiermittel, wodurch die Herstellungstechnik weiter vereinfacht wird.Because especially at particularly small selected angle of attack the axis of the at least one branch channel to the drill axis which the Mouth opening of the branch channel in the flute a relatively large one Distance from the drill tip may have this mouth opening even if a cutting insert with relative large axial length is used, axially offset to this cutting insert. The cutting insert itself is therefore free from any drilling to guide Coolant / lubricant, which continues the manufacturing technology is simplified.
Die erfindungsgemäße Geometrie des Bohrwerkzeugs einschließlich seiner gegebenenfalls vorgesehenen Innenkühlung bietet sich für eine Vielzahl von Bohrertypen an, beispielsweise auch für Bohrwerkzeuge zur Zerspanung von Gusswerkstoffen. An solche Werkzeuge werden besondere Anforderungen hinsichtlich Härte und Verschleißfestigkeit sowie Zähigkeit und Dauerschwingbelastbarkeit gestellt. Mit der Weiterbildung des Anspruchs 16 wird diesem Problem in vorteilhafter Weise Rechnung getragen, wobei auch diese Gestaltung der Bohrerspitze nicht auf die Verwendung von Schneideinsätzen beschränkt ist.The inventive geometry of the drilling tool including its optionally provided internal cooling offers for a variety of drill types, for example also for drilling tools for cutting cast materials. Such tools are subject to special requirements Hardness and wear resistance as well as toughness and fatigue resistance provided. With the further education of the Claim 16 will address this problem in an advantageous manner worn, although this design of the drill bit does not work limited the use of cutting inserts is.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der übrigen Unteransprüche.Further advantageous embodiments of the invention are the subject of the rest Dependent claims.
Nachstehend werden anhand schematischer Zeichnungen mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:below are schematic examples of several embodiments the invention explained in more detail. Show it:
In
Der
Schneideinsatz
Der
Schneideinsatz
Das
Bohrwerkzeug ist mit einer innenliegenden Kühl-/Schmiermittelversorgung
ausgestattet. Zu diesem Zweck ist im Zentrum des Schneideinsatzhalters,
d. h. des Spannschafts
Mit dem Bezugszeichen
With the reference number
Der
Hauptschneiden-Zentrumsabschnitt
Im
Fall der Ausführungsform nach den
Einzelheiten
der Spanablauffläche, insbesondere deren Geometrie und
räumliche Anordnung an der Bohrerspitze kann der Draufsicht
gemäß
Wie sich aus den Figuren ergibt, ist die Ausspitzung derart
in den Schneideinsatz
As is apparent from the figures, the Ausspitzung is so in the cutting insert
Es
ergibt sich auf diese Weise eine Schneidkante, die nahezu bis zum
Zentrum des Bohrwerkzeugs geführt ist. Wie sich aus der
In den
In the
Mit dieser Geometrie der Bohrerspitze ergibt sich folgende Wirkungsweise des Werkzeugs.With This geometry of the drill tip results in the following mode of action of the tool.
Wenn
das Bohrwerkzeug
Wie
sich am besten aus der perspektivischen Ansicht gemäß
Die
eigentliche Spanablauffläche
Aufgrund
dieser Geometrie der Spanablauffläche
Diese
Verformung des Spans wird – wenn das Werkzeug mit einer
Kühl-/Schmiermittelversorgung ausgestattet ist – gleichzeitig
genutzt, um den aus den Stichkanälen
Insbesondere dann, wenn das Werkzeug im Mindermengenschmier-Betrieb (MMS) eingesetzt wird, können die Vorteile der erfindungsgemäßen Gestaltung des Bohrwerkzeugs voll zur Entfaltung kommen. Auf diese Weise ergibt sich ein Bohrwerkzeug, das sich durch eine gute Standzeit und hohe Bearbeitungspräzision selbst bei der Bearbeitung schwer zerspanbarer Stoffe auszeichnet.Especially when the tool is used in the minimum quantity lubrication mode (MQL), can take advantage of the design of the invention fully unfold the drilling tool. In this way results yourself a drilling tool, characterized by a long service life and high machining precision even when working on difficult to machine substances.
Die
vorstehend beschriebene Rückkrümmung des an der
Hauptschneide und am Hauptschneiden-Zentrumsabschnitt
Diese
Kante bzw. Stufe bewirkt, dass der in der Entstehung befindliche
Span am Schneideinsatz bzw. in der ersten Entstehungsphase eine
solch starke Krümmung erfährt, dass er mit zunehmender
Größe, d. h. mit zunehmenden Anwachsen den Auslaufabschnitt
Die
auf diese Weise verringerte Reibung des Spans an den Spannuten-Auslaufabschnitten
Das
in den
Aufgrund
der vorstehend beschriebenen schwachen Anstellung der Stichkanäle
Schließlich
soll anhand der
Mit
dem Bezugszeichen
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel, mit dem die Bearbeitungsversuche durchgeführt worden sind, wobei der Bohrer-Nenndurchmesser bei 18,5 mm gelegen hatte, beträgt dieser Radius RH beispielsweise 2 mm. Durch diese Vergrößerung des Radius gelingt es, den Span auch im Übergangsbereich zum Hauptschneiden-Zentrumsabschnitt zusammenhängend auszubilden, wodurch der eingangs beschriebene Einroll- bzw. Rückrolleffekt verstärkt wird.at the embodiment shown, with the processing attempts have been performed, wherein the drill nominal diameter at 18.5 mm, this radius is RH, for example 2 mm. This enlargement of the radius succeeds it, the chip also in the transition area to the main cutting center section form coherently, whereby the above-described Rolling or Rückrolleffekt is enhanced.
Die Gestaltung der Bohrerspitze kann in weitem Umfang verändert werden, so lange die im Anspruch 1 angegebenen Parameter eingehalten werden. Eine Abwandlung besteht beispielsweise darin, dass es für die Bearbeitung von Gussmaterialien dersrt modifiziert ist, dass die Schneidkante bzw. Hauptschneidkante vom Schneideneck bis zur Querschneide konvex ausgebildet wird. Weiterhin kann die Hauptfreifläche von einem sogenannten ”Facettenanschliff” gebildet sein, d. h. von einer Vielzahl von benachbarten Hauptfreiflächen-Facetten, wobei der Anstellwinkel der Hauptfreiflächen-Facetten zur Bohrerachse mit zunehmendem Abstand von der Hauptschneidkante größer wird. Diese Hauptfreiflächen-Facetten sind durch eine Schleifscheibe erzeugbar, und zwar mit dem zylindrischen Außenumfang einer Schleifscheibe, die auf einer bogenförmigen Linie bewegt wird. Zur Erzeugung der ersten Facette, d. h. der Hauptfreiflächen-Facette, wird die Schleifscheibe so bewegt, dass ihr zylindrischer Außenumfang der Hauptschneidkante folgt. Die anschließende Facette wird mittels derselben Schleifscheibe erzeugt, wobei die Schleifscheibenachse allerdings etwas stärker zur Bohrerachse gekippt wird. Gleichzeitig kann die Schleifscheibenbewegung so modifiziert werden, dass die Verschneidungskanten der aneinander angrenzenden Facetten mehr oder weniger strahlenförmig bezüglich der Bohrerachse verlaufen.The Design of the drill bit can be changed to a great extent are maintained as long as the parameters specified in claim 1 become. A modification, for example, is that it is for the machining of cast materials is modified so that the cutting edge or main cutting edge from the cutting corner to the Cross-cutting edge is formed convex. Furthermore, the main free space formed by a so-called "Facettenanschliff" be, d. H. from a plurality of adjacent major face facets, wherein the angle of attack of the main surface facets to Drill axis larger with increasing distance from the main cutting edge becomes. These main face facets are through a grinding wheel producible, with the cylindrical outer periphery of a Grinding wheel moving on a curved line becomes. To generate the first facet, d. H. the main face facet, the grinding wheel is moved so that its cylindrical outer circumference the main cutting edge follows. The subsequent facet is generated by means of the same grinding wheel, the grinding wheel axis However, a bit more tilted to the drill axis. simultaneously the grinding wheel movement can be modified so that the Intersection edges of the adjacent facets more or less radiate with respect to the drill axis.
Selbstverständlich sind Abweichungen von den gezeigten Ausführungsbeispielen möglich, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen. So ist das Werkzeug keineswegs darauf beschränkt, dass ein Schneideneinsatz-Halter aus einem ersten Material einen Schneideinsatz aus einem anderen, vorzugsweise besonders verschleißfestem Material trägt. Es ist vielmehr auch möglich, das Bohrwerkzeug als monolithischen Bohrerkörper auszubilden, wobei alle gängigen Materialien verwendbar sind. Auch die Befestigung des Schneideinsatzes ist nicht die oben beschriebenen Versionen beschränkt. Es ist gleichermaßen möglich, einen Schneideinsatz nach anderen gängigen Verfahren zu befestigen, beispielsweise einzulöten.Of course are deviations from the embodiments shown possible without departing from the spirit of the invention. So the tool is by no means limited to that a cutting insert holder made of a first material a cutting insert from another, preferably particularly wear-resistant Material carries. It is also possible form the drilling tool as a monolithic drill body, wherein All common materials are usable. Also the attachment the cutting insert is not the versions described above limited. It is equally possible a cutting insert according to other common methods fasten, for example, einzulöten.
Vorstehend
wurde eine Ausführungsform beschrieben, bei der Stichkanäle
Das Werkzeug kann auch anstelle von wendelförmigen Spannuten, mit geraden Spannuten ausgestattet sein.The Tool can also be used instead of helical flutes, be equipped with straight flutes.
Es ist auch möglich, das Werkzeug mit einer unterschiedlichen Anzahl von Hauptschneiden auszustatten. Es kann auch als Drei-Schneider ausgebildet werden.It is also possible to use the tool with a different Number of main cutting edges. It can also be called a three-tailor be formed.
Weiterhin ist es auch nicht erforderlich, die Stichkanäle als Bohrungen mit durchgehend gleichem Querschnitt auszubilden. Es ist auch denkbar, die Stichkanäle als Stufenbohrungen zu gestalten. Selbstverständlich ist es auch möglich, das Werkzeug, insbesondere die beim Zerspanen besonders hoch beanspruchten Bereiche mit geeigneten Beschichtungen auszustatten. In diesem Zusammenhang können Hart- und/oder Weichschichten verwendet werden, wie sie beispielsweise von der Anmelderin unter den Bezeichnungen ”A-Schicht”, ”Super-A-Schicht”, ”C-Schicht”, ”F-Schicht”, ”P-Schicht”, ”S-Schicht” oder ”M-Schicht” auf dem Markt angeboten und in der Preisliste Nr. 40 (Ausgabe 2006) im Technischen Teil näher beschrieben werden. Bei diesen Schichten handelt es sich um Titanaluminiumnitrid-, Titancarbonnitrid-, Multilayer-TiAlN, AlCrN-, TiN-Schichten bzw. um eine Weichschicht auf MoS2-Basis.Farther it is also not necessary, the puncture channels as holes form with the same cross-section throughout. It is also conceivable that To design branch channels as stepped holes. Of course it is also possible to use the tool, especially the Cutting high-stress areas with suitable coatings equip. In this context, hard and / or Soft layers are used, as for example by the Applicant under the designations "A-layer", "Super-A-layer", "C-layer", "F-layer", "P-layer", "S-layer" or "M-layer" offered in the market and in the price list no. 40 (2006 edition) be described in more detail in the technical part. In these Layers are titanium aluminum nitride, titanium carbonitride, Multilayer TiAlN, AlCrN, TiN layers or a soft layer on MoS2 basis.
Die Erfindung schafft somit ein mehrschneidiges Bohrwerkzeug zur Zerspanung von schwer zerspanbaren, insbesondere langspanenden Werkstoffen, wobei das Werkzeug einen Spannschaft und einen sich daran anschließenden Schneidteil hat, der eine mit einem Spitzenanschliff mit Hauptfreiflächen ausgestattete Bohrerspitze aufweist. Das Werkzeug hat mehrere, vorzugsweise wendelförmige Spannuten, und eine entsprechende Anzahl von Hauptschneidkanten, wobei sich die jeweilige Hauptschneidkante mit einem Hauptschneiden-Zentrumsabschnitt in den Bereich des Kernquerschnitts des Bohrwerkzeugs hinein erstreckt. Der Hauptschneiden-Zentrumsabschnitt ist durch eine die Querschneide verkleinernde Ausspitzung gebildet, die im Wesentlichen zwei Flächen hat, nämlich eine an die Hauptschneidkante angrenzende Schneidbrustfläche und eine dazu im Winkel verlaufende Spanablauffläche. Zur Realisierung eines früheren Spanbruchs und zur gleichzeitigen Verringerung der Reibung des Spans bei der Spanbildung ist die Spanablauffläche konkav geformt, und zwar derart, dass sich ihr Krümmungsradius mit zunehmendem Abstand vom Bohrerzentrum entweder in Stufen oder kontinuierlich verkleinert.The invention thus provides a multi-bladed drilling tool for the machining of difficult-to-machine, in particular long-chipping materials, wherein the tool has a clamping shank and an adjoining cutting part, the has a drill tip equipped with a top bevel with main relief surfaces. The tool has a plurality of, preferably helical flutes, and a corresponding number of main cutting edges, wherein the respective main cutting edge extends with a main cutting center section in the region of the core cross section of the drilling tool. The main cutting center section is formed by a chisel-reducing point having substantially two surfaces, namely a cutting face adjacent to the main cutting edge and a chip chamfering surface thereon. To realize an earlier chip breakage and simultaneously reduce chip friction during chip formation, the chip evacuation face is concave shaped such that its radius of curvature decreases with increasing distance from the drill center either in steps or continuously.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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