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Die
Erfindung betrifft ein Bohrwerkzeug mit innenliegender Kühl-/Schmiermittelversorgung,
gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Bohrwerkzeuge
mit innenliegender Kühl-/Schmiermittelversorgung sind in
unterschiedlichsten Varianten bekannt geworden. So ist beispielsweise
aus dem Dokument
EP
0 839 082 B1 ein solches Bohrwerkzeug bekannt, bei dem
wendelförmige, in den jeweiligen Bohrstegen liegende Kühl-/Schmiermittelkanäle
vorgesehen sind, die allerdings nicht in der Haupt-Freifläche
des Bohrers austreten, sondern im Bereich der Bohrerspitze eine Verbindung
zu Stichkanälen haben, welche zu Austrittsöffnungen
in der Spannut, in einer Führungsfase oder in einem Rücken
des Bohrers münden.
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Mit
dieser Gestaltung des Bohrwerkzeugs soll insbesondere eine Anpassung
an die besonderen Randbedingungen beim Einsatz des Werkzeugs für
die so genannte Mindermengenschmierung (MMS-Technologie) erfolgen,
wobei insbesondere eine Verbesserung der Schmierung und Kühlung
angestrebt ist.
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Ein
Nachteil dieser bekannten Anordnung besteht darin, dass der Herstellungsaufwand
durch die komplexe Gestaltung der Kühlmittelzufuhr größer wird.
Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, dass sich dieses Prinzip
der Kühl-/Schmiermittelversorgung nur für Vollhartmetallwerkzeuge
wirtschaftlich nutzen lässt. Sobald mit Schneideinsätzen,
insbesondere Wechsel-Schneidplatten gearbeitet wird, kann eine möglichst
verlustfreie Einspeisung von Kühl-/Schmiermittel in die
zu den betreffenden Stellen zu führenden Stichkanäle
nur dann gewährleistet werden, wenn sehr enge Fertigungs-
und Montagetoleranzen eingehalten werden, was das Werkzeug beträchtlich
verteuert.
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Aus
dem Dokument
PCT/EP2004/005974 ist ein
Bohrwerkzeug mit innenliegenden Kühlkanälen bekannt,
bei dem die innenliegenden Kühlkanäle parallel
zur Werkzeugachse verlaufen, und zwar in den jeweiligen Bohrerstegen.
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Austrittsöffnungen
dieser innenliegenden Kühlkanäle sind in den Spannuten
angeordnet und auf die Schneidkanten gerichtet. Der Nachteil dieser bekannten
Anordnung liegt darin, dass erhebliche Einschränkungen
hinsichtlich der geometrischen Gestaltung der Werkzeuge hinzunehmen
sind. Entweder können Werkzeuge mit längerem Schneidteil
nur mit geraden Nuten ausgestattet werden. Wenn andererseits wendelförmige
Spannuten zum Einsatz kommen sollen, ist die axiale Länge
eines solchen Werkzeugs beschränkt. Im Übrigen
hat sich gezeigt, dass es mit diesem Werkzeug oftmals nicht gelingt,
die Hauptschneide des Werkzeugs nahe dem Bohrerzentrum in ausreichendem
Maße zu kühlen bzw. zu schmieren.
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Aus
dem Dokument
EP 0 750
960 B1 ist ein Ansatz bekannt, um im Bereich des Bohrerzentrums eine
verbesserte Versorgung mit Kühl-/Schmiermittel sicherzustellen.
Dabei verzweigt sich ein zentraler und koaxialer Kühlmittel-Zuführkanal
in gewissem Abstand von der Bohrerspitze an einer Verzweigungsstelle
in zwei, einen spitzen Winkel miteinander einschließende,
als gerade Bohrungen ausgebildete Kanäle, die zu einer
Stirnseite des Bohrerkörpers hin verlaufen. Dort münden
sie in Stichkanäle, die in axialer Richtung offen sind
und somit nutenförmig ausgebildet sind. Allerdings führen
diese Stichkanäle in die Spanräume nahe der Wendeschneidplatte.
Diese bekannte Anordnung ist demnach nur für Werkzeuge anwendbar,
bei denen das Bohrwerkzeug Schneideinsätze in Form von
flachen Schneidplatten trägt. Für Bohrwerkzeuge,
die mit austauschbaren Schneideinsätzen ausgestattet sind,
welche sich von der Nebenschneide über die Bohrerspitze
hinweg erstrecken, ist diese Art der Kühl-/Schmiermittelkanalführung
nicht anwendbar. Schließlich hat man versucht, Bohrwerkzeuge
der eingangs beschriebenen Art im Bereich der besonders hoch beanspruchten Schneidenabschnitte
dadurch ausreichend mit Kühl-/Schmiermittel zu versorgen,
dass die Mündungsöffnung von Kühl-/Schmiermittel-Stichkanälen in
die Außenumfangsfläche der jeweiligen Bohrerstege
verlegt werden. Dieses Konzept ist beispielsweise bei den Produkten
der Anmelderin mit der Bezeichnung ”HT 800 WP” verwirklicht,
d. h. bei einem Wechselplatten-Bohrsystem, bei dem eine Wechselplatte aus
Ultra-Feinstkorn-Hartmetall auf einem Wechselplattenträger
aus hochwertigem Werkzeugstahl sitzt. Ein derartiges Wechselplatten-Bohrsystem
ist besonders wirtschaftlich für den Durchmesserbereich
ab 11,5 mm einsetzbar. Allerdings ist in diesem Durchmesserbereich
tendentiell dem Problem einer Unterversorgung des Bohrerzentrums
mit Kühl-/Schmiermittel besondere Beachtung zu schenken.
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Schließlich
ist in
13 des Dokuments
EP 0 839 082 B1 ein Bohrwerkzeug
mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 gezeigt. Auch
bei diesem Werkzeug endet ein zentraler und koaxialer Kühl-/Schmiermittelkanal
vor der Bohrerspitze. Von dort zweigen Stichkanäle ab,
die zu Austrittsöffnungen in der Spannut verlaufen. Dieses
Konzept hat zwar zum Ziel, die eigentlichen Wirkorte, d. h. die Hauptschneiden,
die Nebenschneiden und die Spanflächen sowie auch den Bohrerrücken
in ausreichendem Umfang mit Kühl-/Schmiermittel zu versorgen. Es
zeigt sich jedoch, dass dieses Konzept insbesondere dann nicht mehr
zuverlässig in der Lage ist, die Standzeit des Werkzeugs
auf ausreichendem Niveau zu halten, wenn schwer zu zerspanende Werkzeuge bearbeitet
werden müssen, und der Durchmesser des Werkzeugs über
einer vorbestimmten Grenzmarke von etwa 11 mm liegt.
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Der
Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Bohrwerkzeug der
eingangs beschriebenen Art in der Weise weiterzubilden, dass es
auch bei der Zerspanung von hochfesten und zähen Werkstoffen
eine außerordentlich hohe Standzeit bereitstellt und sich
in besonderem Maße für größere
Durchmesserbereiche, insbesondere für Durchmesser ab 11
mm eignet.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Werkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst.
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Erfindungsgemäß erfolgt
eine Anpassung der Anschliffgeometrie des Werkzeugs an die Ausrichtung
und Gestaltung des aus dem Werkzeug austretenden Kühl-/Schmiermittelstrahls.
Es hat sich gezeigt, dass mit der erfindungsgemäßen
Anpassung von Anschliff und Orientierung des Kühl-/Schmiermittelstrahls
ein bislang nicht erzielbarer Kühl-/Schmiereffekt im Bereich
des Bohrerzentrums sichergestellt werden kann. 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 großen 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.
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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.
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.
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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 einem Hartstoff wie
Vollhartmetall (VHM) oder einem Cermet-Werkstoff bestehen, wobei
in letzterem Fall der Zentralkanal mit dem Hartstoff- bzw. Vollhartmetall-Rohling
zusammen extrudiert oder in den Sinterrohling eingearbeitet werden
kann.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Erfindungsgemäß ist
der zumindest eine Stichkanal geradlinig ausgebildet, was vorteilhafterweise
durch das Einbringen einer Bohrung in das Schneidteil des Bohrwerkzeugs
realisiert wird.
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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.
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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
2 von besonderem Vorteil. Denn durch den Bezug zur Bohrerachse lassen
sich enge Herstellungstoleranzen mit einfacheren Mitteln einhalten.
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Wenn
der Anstellwinkel des zumindest einen Stichkanals gemäß Anspruch
3 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.
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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.
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Es
hat sich gezeigt, dass mit der Weiterbildung des Anspruchs 4 der
vorteilhafte Kühl-/Schmiereffekt des Bohrerzentrums zusätzlich verbessert
werden kann. Ein Schneidenverlauf gemäß Anspruch
4 lässt sich beispielsweise durch einen Anschliff sicherstellen,
mit dem eine S-förmige Hauptschneide erzeugt wird. Es ist
jedoch gleichermaßen möglich, diese Form der Hauptschneidengestaltung
durch eine Ausspitzung des Bohrerkerns bereitzustellen.
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Diese
Weiterbildung ist Gegenstand des Anspruchs 5. Durch eine solche
Ausspitzung wird zum einen die Länge der Querschneide weiter
verringert, was die Vorschubkraft des Bohrwerkzeugs verringert.
Gleichzeitig wird durch diese Ausspitzung zusätzlicher
Raum für die Versorgung des Bohrerzentrums mit dem aus
dem zumindest einen Stichkanal austretenden Kühl-/Schmiermittel
geschaffen, und die Kühlung und Schmierung des Werkzeugs
wird weiter verbessert. Die 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 zusammenhängender,
vorzugsweise mit dem an der Hauptschneidkante entstehenden Span
zusammenhängender Span entsteht. 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.
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Es
hat sich darüber hinaus als vorteilhaft erwiesen, zwischen
Schneidbrustfläche 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.
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Mit
der Weiterbildung des Bohrwerkzeugs nach Anspruch 7 wird ein weiterer,
besonders vorteilhafter Einfluss auf die Spanformung genommen. Die konkave
Gestaltung der Spanablauffläche der Ausspitzung sorgt für
eine verstärkte Krümmung bzw. Zurückkrümmung
des an der Hauptschneide entstehenden Spans, wodurch zum einen der
Ablenkeffekt für den Kühl-/Schmiermittelstrahl
und zum anderen die Zerspanung insgesamt verbessert wird. Insbesondere
bei lang spanenden Werkstoffen ergibt sich auf diese Weise eine
wesentlich günstigere Spanform, weil durch diese Gestaltung
der Ausspitzung der Span früher bricht. Gleichzeitig wird
durch diese Gestaltung der Spanablauffläche dafür
gesorgt, dass der an der Spanablauffläche zurück
gekrümmte Span die Spannut des Bohrwerkzeugs nicht mehr
bzw. mit verringerter Reibung berührt. Als Folge davon
ergeben sich selbst bei grundsätzlich lang spanenden Werkstoffen
kurze Späne, die in der Spannut keinen größeren
Widerstand mehr erfahren. Der Abtransport der Späne durch
die Spannut kann auf diese Weise wirksam verbessert werden, und
zwar insbesondere dann, wenn das Werkzeug mit Minimalmengenschmierung
(MSS) betrieben wird, bei der das durch die Innenkanäle
zugeführte Kühl-/Schmiermittel mit hohem Druck
und großer Geschwindigkeit gleichzeitig zum Abtransport
der Späne genutzt wird.
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Besonders
effektiv ist der vorstehend beschriebene Spankrümmungseffekt
dann, wenn die Ausspitzung nach Anspruch 8 ausgeführt wird.
Insbesondere der kleine Krümmungsradius der sich an die
Zentralfläche anschließenden Randfläche
verstärkt den vorstehend beschriebenen Span-Rückkrümmungseffekt,
wodurch die Spanlänge weiter verkürzt und die
Spanreibung in den Spannuten weiter verringert bzw. eliminiert wird.
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Eine
besonders wirksame Verringerung der Reibung der Späne in
den Spannuten ergibt sich mit der Weiterbildung des Anspruchs 9.
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.
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Vorteilhafterweise
wird die Ausspitzung derart in den Bohrerkern eingebracht, dass – gemäß Anspruch
10 – 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 Anstellwinkel
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.
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Eine
besonders einfache Herstellung der Ausspitzung ergibt sich aus der
Geometrie des Anspruchs 11. 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.
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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.
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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. Der Zentralkanal für das Kühl-/Schmiermittel zur
innenliegenden Kühl-/Schmiermittelversorgung kann in diesem
Fall durch spanende Bearbeitung in den Stahlrohling eingebracht
werden, ebenso wie der zumindest eine Stichkanal, bevor der Härtevorgang durchgeführt
wird. Durch die erfindungsgemäß zum Einsatz kommende
Kühl-/Schmiermittelversorgung und aufgrund dieses Aufbaus
eignet sich das Werkzeug jedoch in besonderem Maße dafür,
dass es zum Bohren im Durchmesserbereich größer
10 mm mit einer Werkzeugspitze aus Hartstoffs, insbesondere aus
Hartmetall ausgestattet wird. In besonders vorteilhafter Weise sind
die Werkzeugspitzen bzw. Schneideinsätze so ausgebildet
und mit dem Schneidenträger verbunden, wie dies beispielsweise
in den eigenen Patentveröffentlichungen der Anmelderin gemäß
DE 197 36 598 C2 ,
EP 0674560 B1 ,
EP 1 100 642 B1 oder
DE 42 39 311 C2 beschrieben
ist, wobei der Offenbarungsgehalt dieser Patentdokument ausdrücklich
in die vorliegende Anmeldung einbezogen wird. Diese Weiterbildung
gestattet es, Bohrwerkzeuge selbst zum Bohren von Bohrungen im Durchmesserbereich
von über 25 mm wirtschaftlich herzustellen und zu betreiben,
da die Kombination von duktilem Schneidenträger einerseits
und hochfestem Werkstoff für die Bohrerspitze optimal genutzt
werden kann. Derartige Schneideinsätze sind auch in der Ausführung
als Platte hinreichend breit auszuführen, so dass die Ausspitzung
samt Spanablauffläche im Bereich des hochfesten Schneideinsatzes
ausgebildet werden kann. Auf diese Weise lassen sich sämtliche
Flächen, die für die Spanbildung von besonderer
Bedeutung sind, an ein und demselben Körper ausbilden,
wodurch die Fertigungstechnik einfacher und wirtschaftlicher wird.
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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. Wenn das Werkzeug jedoch
mit Schneideinsätzen ausgestattet wird, ist es von Vorteil,
wenn das Bohrwerkzeug mehrschneidig, vorzugsweise zweischneidig
ausgebildet wird.
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Weil
die erfindungsgemäße Gestaltung des Bohrwerkzeugs
insbesondere bei besonders klein gewähltem Anstellwinkel
der Achse des zumindest einen Stichkanals zur Bohrerachse die Voraussetzung
dafür schafft, dass die Mündungsöffnung
des Stichkanals in der Spannut einen verhältnismäßig großen
Abstand zur Bohrerspitze hat, 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.
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Mit
der erfindungsgemäßen Geometrie des Bohrwerkzeugs
einschließlich seiner zur Innenkühlung erforderlichen
Kanäle 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 diese Gestaltung der Bohrerspitze nicht
auf die Verwendung von Schneideinsätzen beschränkt
ist.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der übrigen
Unteransprüche.
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Nachstehend
werden anhand schematischer Zeichnungen mehrere Ausführungsbeispiele
der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine
Seitenansicht einer ersten Ausführungsform des Bohrwerkzeugs
in der Ausgestaltung als zweischneidiges Werkzeug zum Bohren von Durchmessern
größer 10 mm;
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2 in
etwas verkleinertem Maßstab die Ansicht gemäß ”II” in 1;
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3 die
Einzelheit ”III” gemäß 2;
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4 eine
der 3 entsprechende Ansicht der Bohrerspitze, wobei
zusätzlich der Kühlmittelstrahl angedeutet ist;
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5 in
vergrößertem Maßstab die Draufsicht der
Bohrerspitze gemäß 4 bei einer
Blickrichtung entlang des Pfeils ”V”;
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6 eine
Draufsicht des bei der Ausführungsform gemäß 1 bis 5 verwendeten Schneideinsatzes;
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7 die
Einzelheit ”VII” in 6;
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8 die
Ansicht des Schneideinsatzes gemäß 6 bei
einer Blickrichtung entlang des Pfeils ”VIII” in 6;
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9 die
Seitenansicht des Schneideinsatzes gemäß 6 bei
einer Blickrichtung entlang des Pfeils ”IX” in 6;
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10 die
Seitenansicht des Schneideinsatzes gemäß 6 bei
einer Blickrichtung entlang des Pfeils ”X” in 6;
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11 die
Seitenansicht des Schneideinsatzes gemäß 9 bei
einer Blickrichtung entlang des Pfeils ”XI” in 9;
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12 die
Einzelheit ”XII” in 11;
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12A eine perspektivische Ansicht des Schneideinsatzes
bei schräger Betrachtung der Bohrerspitze;
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13 eine
der 6 ähnliche Ansicht einer Draufsicht eines
modifizierten Schneideinsatzes;
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14 eine
Ansicht des Schneideinsatzes gemäß 13 bei
einer Blickrichtung entlang des Pfeils ”XIV” in 13;
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15 eine
Ansicht des Schneideinsatzes gemäß 13 bei
einer Blickrichtung entlang des Pfeils ”XV” in 13;
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16 eine
Seitenansicht des Schneideinsatzes gemäß 13 bei
einer Blickrichtung entlang des Pfeils ”XVI” in 13;
und
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17 eine
perspektivische Ansicht des Schneideinsatzes bei Betrachtung schräg
von oben auf die Bohrerspitze.
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In 1 ist
mit dem Bezugszeichen 20 ein Bohrwerkzeug bezeichnet, das
als zweischneidiges Werkzeug zur Herstellung von Bohrungen vorzugsweise
im Durchmesserbereich größer 10 mm ausgebildet
ist. Das Bohrwerkzeug ist aus zwei Teilen zusammengesetzt. Ein erstes
Teil mit Spannschaft 22 und Schneidteil 24 besteht
aus hochfestem Werkzeugstahl, beispielsweise Schnellarbeitsstahl
DIN HSS bzw. HSS-G oder HSS-E. Es bildet den Schneidenträger
für einen Schneideinsatz 26, der aus einem Hartstoff,
wie z. B. einem Ultra-Feinstkorn-Hartmetall gefertigt ist. Dieses
Werkzeug bildet beispielsweise die Baureihe HT 800 WP der Anmelderin
weiter, die für Bohrungsdurchmesser ab 11,5 mm eingesetzt
sind.
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Der
Schneideinsatz
26 ist spielfrei am Schneidenträger
bzw. am Schneidenhalter befestigt, wobei beispielsweise eine Befestigungstechnik
anwendbar ist, die in den eigenen älteren Patentveröffentlichungen
der Anmelderin, wie z. B. in den Dokumenten
DE 197 36 598 Ce ,
EP 0 674 560 B1 ,
EP 1 100 642 B1 bzw.
DE 42 39 311 C2 beschrieben
sind. Die Offenbarung dieser Patentveröffentlichungen einschließlich
des darin zitierten Standes der Technik wird ausdrücklich
in die vorliegende Beschreibung mit einbezogen. Die Befestigung
des Schneideinsatzes
26 erfolgt darüber hinaus
mittels einer nicht näher dargestellten Klemmschraube,
die einerseits Aufnahme- bzw. Klemmbacken
28 des Schneidenträgers
24 und
andererseits den Schneideinsatz
26 durchdringt. Die zugehörige
Befestigungstechnik ist beispielsweise in der älteren Patentveröffentlichung der
Anmelderin
EP 1 100
642 B1 beschrieben.
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Der
Schneideinsatz
26 hat die Form einer Platte, die formschlüssig
in einem diametralen Schlitz bzw. einer diametralen Nut
30 aufgenommen
ist, wobei sie sich mit einer bodenseitigen Planfläche
30 (siehe
10)
an einem Nutgrund
34 des Schneidteils
24 abstützt.
Im Zentrum des Nutzgrundes
34 befindet sich eine formschlüssige
Aufnahme für einen Zentrierzapfen
36 des Schneideinsatzes
26 (siehe
10).
Ein diametraler Schlitz
38 verläuft im Grund der
Nutz
30, und zwar vorzugsweise derart, dass die Ebene des
Schlitzes
38 senkrecht auf der Achse der nicht gezeigten
Spannschraube steht. Die Nut
30 hingegen kann um einen
bestimmten Winkel zwischen 0° und 30° zur Ebene
des Schlitzes
38 geneigt verlaufen, wie dies z. B. in dem
Dokument
EP 1 100 642 B1 beschrieben
ist.
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Das
Bohrwerkzeug ist mit einer innenliegenden Kühl-/Schmiermittelversorgung
ausgestattet. Zu diesem Zweck ist im Zentrum des Schneideinsatzhalters,
d. h. des Spannschafts 22 und des Schneidteils 24 ein
Zentralkanal 40 zumindest bis zu einer Verzweigungsstelle 42 geführt,
an der eine der Anzahl der Schneidkanten entsprechende Anzahl von
Stichkanälen 44 abzweigt. Jeder Stichkanal 44 mündet
jeweils in eine Spannut 46, wobei die Mündungsöffnung 48 eine
Umrissform hat, die einer flachen Ellipse ähnlich ist.
Dies ergibt sich dadurch, dass der Grund der Spannut gerundet ist,
und dass der Anstellwinkel WA einer Achse 50 des Stichkanals 44 zu einer
Achse 52 des Bohrwerkzeugs verhältnismäßig klein
ist. Dieser Winkel WA liegt vorzugsweise im Bereich unter 15°,
vorzugsweise beträgt er maximal 10°. Einzelheiten
der geometrischen Gestaltung und Anordnung der Stichkanäle 44 bezüglich
der für die Spanbildung entscheidenden Schneidkanten des Bohrwerkzeugs
werden weiter unten unter Bezug auf die 3 bis 5 näher
beschrieben:
Mit dem Bezugszeichen 54 ist die Hauptschneidkante
bezeichnet, die ausgehend von einem Schneideneck 56 bis
zu einem Übergang in den Kernquerschnitt des Bohrwerkzeugs
abschnittsweise konkav und konvex verläuft (vgl. 5),
wobei sie sich mit einem Hauptschneiden-Zentrumsabschnitt 58 in
den Bereich des Kernquerschnitts des Bohrwerkzeugs (vgl. strichpunktierte
Linie in 5) hinein erstreckt. Die Schneidkante 54 und
der Hauptschneiden-Zentrumsabschnitt 58 grenzen an eine
Haupt-Freifläche 62, die beispielsweise von einem
Kegelmantelanschliff gebildet ist.
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Der
Hauptschneiden-Zentrumsabschnitt 58 entsteht durch Verschneidung
der kegelmantelförmigen Haupt-Freifläche 62 mit
einer Ausspitzung 64, deren Geometrie sich am besten aus
den 5, 6 bis 9 und 12A ergibt. In der Regel werden derartige Ausspitzungen
durch eine Profilschleifscheibe erzeugt, die eine entsprechende
Umfangsoberflächengestaltung hat und unter einer vorbestimmten
Kinematik relativ zur Bohrerspitze bewegt wird. Mit anderen Worten,
die Schneidbrustfläche 66 und/oder die Spanablauffläche 68 entstehen durch
Parallelverschiebung einer erzeugenden Geraden entlang eines Leitkurvenabschnitts,
den man in 12A unverkürzt erkennt,
wobei die erzeugende Gerade 67 (siehe 7)
parallel zur Bewegungsrichtung der Schleifscheibe liegt und zur
Achse 52 des Bohrwerkzeugs 20 unter einem Einschleifwinkel
WE verläuft, der kleiner als 45° ist, vorzugsweise
im Bereich zwischen 38 und 32°, besonders bevorzugt bei 35° liegt
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Im
Fall der Ausführungsform nach den 1 bis 12A wird eine Schleifscheibe mit einer Profil-Eckengestaltung
mit drei Radien Ra1, Ra2 und Ra3 unter dem Einschleifwinkel WE,
der vorzugsweise kleiner als 45°, besonders bevorzugt zwischen
32° und 38° liegt (vgl. 8) in die
Bohrerspitze eingeschliffen. Es entsteht auf diese Weise im Bereich
der Bohrerspitze eine an die Hauptschneidkante 54 bzw. an
den Hauptschneiden-Zentrumsabschnitt 58 angrenzende Schneidbrustfläche 66 (vgl. 8, 9 und 10)
sowie eine Spanablauffläche 68, die zur Schneidbrustfläche 66 im
Winkel verläuft. Einzelheiten der Spanablauffläche,
insbesondere deren Geometrie und räumliche Anordnung an
der Bohrerspitze kann der Draufsicht gemäß 5 und
den Ansichten nach den 6 bis 12A im
Einzelnen entnommen werden. Sie wird nachfolgend näher
beschrieben:
Wie sich aus den Figuren ergibt, ist die Ausspitzung derart
in den Schneideinsatz 26 bzw. in den Werkzeugkern eingebracht,
dass eine mit 70 bezeichnete Querschneide (siehe 7)
stark verkürzt ist. Bei einem Nenndurchmesser des Bohrwerkzeugs
von beispielsweise 18,5 mm beträgt das Maß MQ
in 7 etwa 0,17 mm.
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Es
ergibt sich auf diese Weise eine Schneidkante, die nahezu bis zum
Zentrum des Bohrwerkzeugs geführt ist. Wie sich aus der 10 ergibt,
ist die Schneidbrustfläche 66 zur Radialebene
des Bohrwerkzeugs nahezu parallel, so dass ein Spanwinkel von 0° ± 1° entsteht.
Auf diese Weise bildet das Bohrwerkzeug eine schneidende Schneidkante sowohl
im Bereich der Hauptschneidkante 54 als auch im Hauptschneiden-Zentrumsabschnitt 58 aus. Die
Kühlmittelversorgung des Bohrwerkzeugs ist auf den Verlauf
der Hauptschneidkante 54 in bestimmter Weise abgestimmt,
was nachfolgend unter Bezug auf die 3 bis 5 näher
beschrieben werden soll:
In den 4 und 5 sind
die aus den Mündungsöffnungen 48, d.
h. aus den kreiszylindrischen Bohrungen 44 der Stichkanäle
austretenden Kühl-/Schmiermittelstrahle 72 eingezeichnet.
Man erkennt insbesondere aus der Darstellung gemäß 5,
dass die Achsen 50 der Stichkanäle und damit die
Achsen der Kühl-/Schmiermittelstrahle in einer mit 74 bezeichneten
Radialebene des Bohrwerkzeugs liegen. In 4 sind die
Kühl-/Schmiermittelstrahle über die Bohrerspitze
hinaus verlängert. In 5 hingegen
ist mit strichpunktierter Linie 76 der Ort bezeichnet,
an den der austretende Kühl-/Schmiermittelstrahl eine von
der Hauptschneidkante 54 bei Drehung des Werkzeugs überstrichene
Fläche, d. h. den Bohrungsgrund durchdringt. Erfindungsgemäß liegt
dieser Ort mit der Durchdringung 76 in einer der Hauptschneidkante 54 vorauseilenden
Radialebene, die im gezeigten Ausführungsbeispiel mit der
die Achsen 50 enthaltenden Radialebene 74 zusammenfällt.
Dabei hat darüber hinaus dieser Durchdringungsort 76 von
der Bohrerachse 52 einen Radialabstand AB, der maximal
30% des Bohrer-Nenndurchmessers BMD ausmacht. In 5 ist
das Maß 2 × AB eingezeichnet.
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Mit
dieser Geometrie der Bohrerspitze im Zusammenwirken mit der Anordnung
und Ausbildung der innenliegenden Kühl-/Schmiermittelversorgung ergibt
sich folgende Wirkungsweise des Werkzeugs.
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Wenn
das Bohrwerkzeug 20 beim Bohren ins Volle in das Werkstück
eintaucht, entsteht über die Länge der Hauptschneidkante 54 und
des sich daran anschließenden Hauptschneiden-Zentrumsabschnitts 58 ein
vorzugsweise zusammenhängender Span, der über
die Schneidbrust der Spannut 46 sowie über die
Schneidbrustfläche 66 der Ausspitzung 64 abläuft.
Der entstehende Span wird beim Ablaufen in der Spannut und in der
Ausspitzung ähnlich einer Spitztüte eingerollt.
Diese Verformung des Spans wird erfindungsgemäß genutzt,
um den aus den Stichkanälen 44 kommenden Kühl-/Schmiermittelstrahl
in der Weise abzulenken, dass das Zentrum des Bohrwerkzeugs 20 mit
Kühl-/Schmiermittelfluid beaufschlagt werden kann. Gleichzeitig
wird der Span intensiv gekühlt, wodurch es gelingt, Wärme
effektiv abzuziehen und die Standzeit des Werkzeugs wirksam zu erhöhen.
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Selbstverständlich
wird ein weiterer, nicht unwesentlicher Teil des aus den Stichkanälen
austretenden Kühl-/Schmiermittelstroms auf die Hauptschneide 54 im
radial äußeren Bereich gerichtet, so dass sich
eine sehr effektive Nutzung des Kühl-/Schmiermittels sicherstellen
lässt. 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.
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Dieser
Effekt wird bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel durch
eine besondere Gestaltung der sich an die Schneidbrustfläche 66 anschließenden Spanablauffläche 68 noch
wie folgt verbessert:
Wie sich am besten aus der perspektivischen
Ansicht gemäß 12A ergibt,
ist zwischen der Schneidbrustfläche 66 und der
Spanablauffläche 68 eine Radiusfläche
(siehe 6 und 7) angeordnet, um den Übergang
des Spans zur Spanablauffläche 68 zu verbessern.
Der Radius Ra1 dieser Radiusfläche 78 ist in 12A eingezeichnet und er beträgt beispielsweise
für ein Bohrwerkzeug mit einem Nenndurchmesser von 18,5
mm 0,8 mm.
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Die
eigentliche Spanablauffläche 68, die sich an die
Radiusfläche 78 anschließt, ist insgesamt
konkav ausgebildet. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel
ist sie in zwei Flächen unterteilt. Die Hauptfläche,
d. h. eine Zentralfläche ist mit dem Bezugszeichen 68A bezeichnet
und sie hat einen Krümmungsradius Ra2, der wesentlich größer
ist als der Radius Ra1. Bei einem Bohrwerkzeug mit einem Nenndurchmesser
von beispielsweise 18,5 mm beträgt dieser Radius ca. 4,5
mm, d. h. ca. 25% des Bohrer-Nenndurchmessers BND. Die Spanablauffläche 68 läuft schließlich
in einem Spanablaufflächen-Endabschnitt 68B aus.
Der Krümmungsradius in diesem Bereich der Spanablauffläche
ist in 12A mit Ra3 bezeichnet. Bei
einem Bohrer-Nenndurchmesser von beispielsweise von 18,5 mm beträgt
dieser Radius 3,1 mm bzw. ca. 0,17 × BND, ist also kleiner
als der Radius Ra2 im Bereich der Hauptfläche 68A der
Spanablauffläche 68.
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Aufgrund
dieser Geometrie der Spanablauffläche 68 mit den
Abschnitten 68A und 68B wird der Effekt erzielt,
dass sich der an der Spanablauffläche 68 ablaufende
Span in Richtung Hauptschneide zurückkrümmt, was
zum einen zu einem früheren Spanbruch und damit zu kürzeren
Spänen, und zum anderen dazu führt, dass der oben
beschriebene Ablenkungseffekt für den aus den Mündungsöffnungen 48 austretenden
Kühl-/Schmiermittelstrahl zum Zentrum des Bohrers hin noch
verstärkt wird.
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Die
vorstehend beschriebene Rückkrümmung des an der
Hauptschneide und am Hauptschneiden-Zentrumsabschnitt 58 entstehenden Spans
hat darüber hinaus zur Folge, dass der Span einen Auslaufabschnitt 46A (vgl. 5)
der Spannut 46 entweder gar nicht mehr berührt,
oder aber auf diesen Auslaufabschnitt 46A eine stark verringerte Reibkraft
ausübt. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel
grenzt die Ablauffläche 68 über eine
Kante 80, die im gezeigten Ausführungsbeispiel
sogar von einer Stufe gebildet ist, an einen der Bohrerspitze zugewandten
Freischliff 82 der Spannut 46. Eine ähnliche
Stufe findet sich im Übergang eines Spannuteneinschliffs 84 im
Schneideinsatz 26 zur Spannut 46. 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 46A der
Spannut und den Freischliff 82 der Bohrerspitze nicht mehr
berührt, was sich positiv auf die Zerspanung, insbesondere
auf die Entstehung kurzer Späne auswirkt, die schnell und
mit geringem Energieverlust aus den Spannuten 46 entfernt
werden können.
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Die
auf diese Weise verringerte Reibung des Spans an den Spannuten-Auslaufabschnitten 46A führt
darüber hinaus zu einer verringerten Spanstauchung, was
wiederum zu einem früheren Spanbruch und zu kürzeren
Spänen führt.
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Das
in den 1 bis 12A gezeigte Werkzeug
zeichnet sich durch die weitere Besonderheit aus, dass der Hauptschneiden-Zentrumsabschnitt 58 (vgl. 5 und 6)
zur übrigen Hauptschneide 54 im Winkel verläuft.
Die Hauptschneide erhält auf diese Weise eine Art ”S”-Form.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, wie es aus der 6 hervorgeht,
ist der Hauptschneiden-Zentrumsabschnitt zu einer durch das Schneideneck 56 verlaufenden
Radialebene um den Winkel W angestellt, der für ein Bohrwerkzeug
mit einem Nenndurchmesser von beispielsweise 18,5 mm bei etwa 11° liegt.
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Aufgrund
der vorstehend beschriebenen schwachen Anstellung der Stichkanäle 44 liegen
die Mündungsöffnungen 48 (vgl. 3)
in einem ausreichend großen axialen Abstand WA zur Bohrerspitze SB.
Auf diese Weise liegt die Mündungsöffnung 48 selbst
dann, wenn ein Schneideinsatz 26 mit verhältnismäßig
großer axialer Erstreckung zur Anwendung kommt, axial versetzt
zum Nutgrund 34, so dass die Kühl-/Schmiermittelversorgung
vollständig außerhalb eines Schneideinsatzes 26 liegt.
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Schließlich
soll anhand der 12 eine weitere Besonderheit
der Ausführungsform des Bohrwerkzeugs beschrieben werden.
Man erkennt, dass das Schneideneck bzw. die Schneidenecke 56 eine Korrektur
erfahren hat. Im Einzelnen ist die Schneidenecke 56 zu
einer Dreieckfläche 86 korrigiert, wobei die axiale
Länge LA der Korrektur-Dreieckfläche 86 lediglich
im Millimeterbereich liegt. Bei einem Bohrwerkzeug mit dem Nenndurchmesser
von beispielsweise 18,5 mm beträgt das Maß LA
etwa 0,74 mm.
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Mit
dem Bezugszeichen 88 sind Kantenverrundungen an der Bohrerspitze,
d. h. am ein Schneideinsatz 26 bezeichnet, die im 1/100stel-mm-Bereich
liegen. Eine weitere Besonderheit des vorstehend beschriebenen Werkzeugs gemäß der
ersten Ausführungsform besteht noch darin, dass im Übergangsbereich
zwischen der Hauptschneidkante 54 und dem Hauptschneiden-Zentrumsabschnitt 58 eine
Verrundung mit verhältnismäßig großem
Radius RH (siehe 6) vorgesehen ist. Der Radius
RH dieser Verrundung liegt bevorzugterweise im Bereich zwischen
9 und 13% des Bohrer-Nenndurchmessers BND.
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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.
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Nachstehend
wird anhand der 13 bis 17 ein
weiteres Ausführungsbeispiel des Bohrwerkzeugs beschrieben.
Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem oben
beschriebenen Werkzeug lediglich darin, dass der mit dem Bezugszeichen 126 bezeichnete
Schneideinsatz speziell für die Bearbeitung von Gussmaterialien
modifiziert ist. Der Schneideinsatz-Halter, d. h. der Schneidteil
des Bohrwerkzeugs kann bei dieser Variante identisch zur Ausführungsform
nach den 1 bis 12A ausgebildet
sein.
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Grundsätzlich
ist der Schneideinsatz 126 gemäß den 13 bis 17 ähnlich
dem zuvor beschriebenen Schneideinsatz aufgebaut. Bei der Beschreibung
dieses Ausführungsbeispiels werden deshalb für ähnliche
Details und Komponenten entsprechende Bezugszeichen versehen, denen
allerdings eine ”1” vorangestellt ist.
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Der
Schneideinsatz 126 ist wiederum als im Wesentlichen plattenförmiger
Körper mit planparallelen Seitenflächen 133 zum
passgenauen Einsatz in die entsprechende Nut 30 des Schneidenträgers 24 zwischen
den Klemmbacken 28 ausgebildet. Wie bei der Ausführungsform
nach den 1 bis 12A trägt
die bodenseitige Planfläche 132 einen Zentrierzapfen 136.
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Der
Schneideinsatz 126 bzw. die Bohrerspitze des Werkzeugs
nach den 13 bis 17 unterscheidet
sich von der zuvor beschriebenen Ausführungsform hauptsächlich
durch eine Modifikation des Spitzenanschliffs. Zum einen ist die
mit 154 bezeichnete Schneidkante bzw. Hauptschneidkante – wie
am besten aus den 14 und 15 ersichtlich – vom
Schneideneck 156 bis zur Querschneide 170 konvex
ausgebildet. Gleichzeitig ist die zur Verkürzung der Querschneide 170 vorgesehene
Ausspitzung derart gestaltet, dass die Hauptschneide 154 korrigiert
ist, wie das ähnlich bei einem Spitzenanschliff nach DIN
1412 Form B vorgesehen ist.
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Eine
weitere Besonderheit besteht darin, dass die Hauptfreifläche 162 von
einem sogenannten ”Facettenanschliff” gebildet
ist, d. h. von einer Vielzahl von benachbarten Hauptfreiflächen-Facetten 162A bis 162E gebildet
ist, wobei der Anstellwinkel der Hauptfreiflächen-Facetten 162A bis 162E zur Bohrerachse 152 mit
zunehmendem Abstand von der Hauptschneidkante 154 größer
wird. Diese Hauptfreiflächen-Facetten 162A bis 162E 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 162A,
wird die Schleifscheibe so bewegt, dass ihr zylindrischer Außenumfang
der Hauptschneidkante 154 folgt. Die anschließende
Facette 162B wird mittels derselben Schleifscheibe erzeugt, wobei
die Schleifscheibenachse allerdings etwas stärker zur Bohrerachse 152 gekippt
wird. Gleichzeitig kann die Schleifscheibenbewegung so modifiziert werden,
dass die Verschneidungskanten der aneinander angrenzenden Facetten 162B, 162C, 162D und 162E mehr
oder weniger strahlenförmig bezüglich der Bohrerachse 152 verlaufen.
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Auch
die Ausspitzung selbst ist bei der Ausführungsform etwas
anders als bei der Gestaltung nach den 1 bis 12A gehalten. Das zur Herstellung der Ausspitzung
dienende Schleifscheibenprofil ist so gewählt, dass sich
wiederum ein sanfter Übergang zwischen einer Schneidbrustfläche 166 und
einer daran anschließenden Spanablauffläche 168 ergibt.
Die Spanablauffläche kann – wie aus 16 ersichtlich – wiederum
in zwei Bereiche 168A und 168B unterteilt sein,
wobei der Bereich 168B – wie bei der zuvor beschriebenen
Ausführungsform – zurückgekrümmt
sein kann.
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Auch
bei der Gestaltung des Schneideinsatzes nach den 13 bis 17 ist
der Einschleifwinkel WE der Ausspitzung zur Bohrerachse 152 verhältnismäßig
klein gewählt. Er liegt für das gezeigte Ausführungsbeispiel,
das einen Bohrer-Nenndurchmesser von 19 mm hat, bei etwa 35°.
Auf diese Weise wird auch bei diesem Ausführungsbeispiel
dafür gesorgt, dass der aus den Mündungsöffnungen 48 des
Schneideinsatz-Halters kommende Kühl-/Schmiermittelstrahl
beim Bohren ins Volle zum Zentrum des Bohrwerkzeugs bzw. des Schneideinsatzes
abgelenkt wird und dort eine ausreichende Kühl- und Schmierwirkung
entfalten kann.
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Da
der Schneideinsatz gemäß 13 bis 17 zur
Bearbeitung von Gusswerkzeugen vorgesehen ist, ist eine Rückkrümmung
des Spans nicht in dem Maße erforderlich, wie dies beim
Werkzeug nach den 1 bis 12A der
Fall ist. Durch die besondere Gestaltung der Ausspitzung ist jedoch auch
bei der Ausgestaltung nach den 13 bis 17 zuverlässig
dafür gesorgt, dass der Span in vorteilhafter Weise über
die gesamte Länge kontrolliert abläuft und die
den Kühleffekt stabilisierende gewünschte Spanform
erhält.
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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, d. h. Werkzeugstahhl, Schnellstahl
und Hartstoffe wie VHM oder Cermet, 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.
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Vorstehend
wurde eine Ausführungsform beschrieben, bei der Stichkanäle 44 so
ausgerichtet sind, dass sie in einer Radialebene bzw. im Wesentlichen
in einer Radialebene des Werkzeugs liegen. Dies ist selbstverständlich
nicht unbedingt erforderlich. Die Achsen der Stichkanäle 44 können
selbstverständlich auch so verlaufen, dass sie mit Radialebenen
des Bohrwerkzeugs einen Winkel, vorzugsweise einen kleinen Winkel
einschließen.
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Das
Werkzeug kann auch anstelle von wendelförmigen Spannuten,
mit geraden Spannuten ausgestattet sein.
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Es
ist auch möglich, das Werkzeug mit einer unterschiedlichen
Anzahl von Hauptschneiden auszustatten. Es kann als Einlippenwerkzeug,
jedoch auch als mehrschneidiges Werkzeug, beispielsweise als Drei-Schneider
ausgebildet werden.
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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.
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Die
Erfindung schafft somit ein Bohrwerkzeug mit innenliegender Kühl-/Schmiermittelversorgung,
wobei zumindest eine vorzugsweise wendelförmig verlaufende
Spannut und eine entsprechende Anzahl von Hauptschneidkanten vorgesehen
sind. Die Kühl-/Schmiermittelversorgung, vorzugsweise für
MMS-Betrieb (Mindermengenschmierung), erfolgt dabei über
einen axial verlaufenden und sich stirnseitig nicht mehr fortsetzenden
Zentralkanal, von dem eine der Anzahl der Hauptschneidkanten entsprechende
Anzahl von Stichkanälen abzweigt. Die Stichkanäle
treten im Bereich der Spannut aus. Um insbesondere beim Einsatz
derartiger Werkzeuge für Durchmesserbereiche größer
10 mm dafür zu sorgen, dass auch bei der Zerspanung von
hochfesten und zähen Werkstoffen eine gute Standzeit bereitgestellt
wird, ist der Spitzenanschliff des Werkzeugs so ausgeführt,
dass sich die Hauptschneidkante mit einem Hauptschneiden-Zentrumsabschnitt
in dem Bereich des Kernquerschnitts des Bohrwerkzeugs hinein erstreckt.
Ferner verläuft der zumindest eine Stichkanal unter einem
solchen Anstellwinkel zur Bohrerachse, dass der austretende Kühl-/Schmiermittelstrahl
eine von der Hauptschneidkante bei Drehung des Werkzeugs überstrichene
Fläche an einem Ort durchdringt, der im Wesentlichen in
einer der Hauptschneidkante vorauseilenden Radialebene liegt. Darüber
hinaus hat dieser Durchdringungsort von der Bohrerachse einen Abstand,
der maximal 30% des Bohrerdurchmessers entspricht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
-
- - EP 0839082
B1 [0002, 0008]
- - EP 2004/005974 [0005]
- - EP 0750960 B1 [0007]
- - DE 19736598 C2 [0029]
- - EP 0674560 B1 [0029, 0054]
- - EP 1100642 B1 [0029, 0054, 0054, 0055]
- - DE 4239311 C2 [0029, 0054]
- - DE 19736598 [0054]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - DIN 1412 [0076]
- - Preisliste Nr. 40 (Ausgabe 2006) im Technischen Teil [0085]