DE102009039170B4

DE102009039170B4 - Bohrwerkzeug

Info

Publication number: DE102009039170B4
Application number: DE102009039170.3A
Authority: DE
Inventors: Uwe Hobohm
Original assignee: Kennametal Inc
Current assignee: Kennametal Inc
Priority date: 2009-08-27
Filing date: 2009-08-27
Publication date: 2022-01-20
Anticipated expiration: 2029-08-28
Also published as: US20120163934A1; EP2470322A1; KR20120066625A; DE102009039170A1; CA2770577A1; CN102470453A; JP2013503045A; DE102009039170A8; BR112012002986A2; US9085033B2; WO2011023288A1; CN102470453B

Abstract

Bohrwerkzeug (1) mit mindestens zwei zur Mittellängsachse (2) des Werkzeugschafts (3) rechtwinklig verlaufenden, eine Bohrerhauptschneide bildenden Teilschneiden (10) und mit einer in Richtung auf den Werkzeugschaft (3) zurückspringenden Freimachung (11) zwischen den Teilschneiden (10), wobei die Freimachung (11) als eine konkave Einformung ausgebildet ist und die Teilschneiden (10) fließend über Radien (12) in die Freimachung (11) übergehen.

Description

Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Bohrwerkzeug zur Einbringung von Bohrungen in nicht-plane Oberflächen, insbesondere zylindrische Hohlkörper. Bei der Einbringung von Bohrungen in nicht-plane Oberflächen besteht das Problem, dass das Bohrwerkzeug mit seiner an der Stirnseite angeordneten Bohrspitze nicht bündig aufliegt und während des Bohrens seitlich ausbricht bzw. seitlich verläuft. Dieses Problem wird noch verschärft, wenn zwei hohlzylindrische Elemente ineinandergesteckt sind und die Bohrung den Überlappungsbereich der hohlzylindrischen Elemente durchsetzen soll. Das Werkzeug dringt zunächst durch die Außenwand in die Wandung des äußeren Körpers ein und verlässt diesen wieder an seiner Innenwand, um sogleich auf die äußere Fläche der Wandung des inneren hohlzylindrischen Teils zu stoßen. Hier besteht ein großes Risiko des Verlaufens des Bohrers. Dieses Risiko kann noch dadurch gesteigert sein, dass die Wandstärke der hohlzylindrischen Wandung in sich nicht konstant, sondern nach einer Seite hin abnehmend ist.
Zur Verbesserung des Bohrverhaltens ist es deshalb beispielsweise aus der DE-A-33 16 193 bekannt, am Mittelpunkt der Stirnseite des Bohrers eine aus der Stirnseite hinausstehende Zentrierspitze anzuordnen. Diese Zentrierspitze hat jedoch den Nachteil, dass die Schnittgeschwindigkeit im Bereich des Mittelpunkts der Bohrwerkzeugstirnfläche gleich Null ist. Aufgrund des auf das Bohrwerkzeug ausgeübten Vorschubs besteht die Gefahr, dass die Wandung des Werkstücks gequetscht, verdrückt oder beschädigt wird.
Aus der US 2 847 885 A ist ein Bohrer zu entnehmen, welcher einen zentralen Kühlmittelkanal aufweist, der sich durchgehend erstreckt und an einer Stirnseite des Bohrers mündet.
Aus der US 2006/0180355 A1 ist ein Bohrer zur Verwendung bei einem Bohrhammer zum Erzeugen von Löchern beispielsweise in Beton vorgesehen. Die darin beschriebene Bohrerspitze weist mehrere Schneiden auf, wobei im Zentrum eine zentrale Ausnehmung ausgebildet ist, so dass die radial innenliegende Endpunkte der Schneiden jeweils Schneidspitzen ausbilden. Durch diese Schneidspitzen wird beim Schlagvorgang des Bohrhammers ein zentraler Bereich des Betons gelockert und anschließend bei der Rotation des Bohrers entfernt.
Aus der DE 20 2004 01 0977 U1 ist ein Flachbohrer zu entnehmen, welcher zwei senkrecht zur Mittenlängsachse orientierte Hauptschneiden aufweist, welche über eine Querschneide miteinander verbunden sind. Dieser Bohrer dient zur Erzeugung von Sacklöchern mit vollkommen ebenem Lochgrund.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Bohrwerkzeug so zu gestalten, dass es auch bei Bohrvorgängen auf nicht ebenen oder nicht planen Flächen nicht ausbricht, so dass mit dem Bohrwerkzeug Bohrungen mit hoher Maß- und Formhaltigkeit hergestellt werden können.
Lösung der Aufgabe
Zur Lösung der Aufgabe ist ein Bohrwerkzeug vorgesehen mit mindestens zwei zur Mittellängsachse des Werkzeugschafts rechtwinklig verlaufenden Teilschneiden. Diese beiden Teilschneiden bilden die Bohrerhauptschneide. Zwischen den Teilschneiden ist eine in Richtung auf den Bohrerschaft zurückspringende Freimachung angeordnet. Der Bohrerschaft ist also im Bereich des Mittelpunkts seiner die Bohrspitze bildenden Stirnfläche mit einer Ausnehmung versehen.
Aus dem Stand der Technik, beispielsweise der EP-B-1 748 859 , sind Bohrwerkzeuge mit zur Mittellängsachse des Werkzeugschafts rechtwinklig verlaufenden Bohrerhauptschneiden bekannt. Diese dienen aber stets zur Erzeugung von Sacklochbohrungen mit einem ebenen, zur Mittellängsachse der Bohrung rechtwinklig verlaufenden Bohrungsboden.
Die Erfindung beruht also auf der Grundüberlegung, nicht eine im Mittelpunkt der Bohrerstirnseite angeordnete Zentrierspitze zur Zentrierung des Bohrwerkzeugs zu verwenden. Vielmehr erfolgt die Zentrierung des Bohrwerkzeugs nach der Erfindung über die an den Randbereichen der Stirnseite angeordneten Teilschneiden und der zentrischen Freimachung.
Die rückbezogenen Ansprüche betreffen teilweise vorteilhafte und teilweise für sich selbst erfinderische Weiterbildungen dieser Erfindung.
Vorteilhaft verlaufen die Teilschneiden vom Rand der Stirnseite des Werkzeugs her gesehen zunächst rechtwinklig zur Mittellängsachse. An diesen rechtwinklig verlaufenden Bereich schließt sich ein schräg zur Mittellängsachse verlaufender Bereich der Schneiden an und bildet so gewissermaßen bereits eine Seitenwandung der Freimachung. In weiterer Ausgestaltung ist zwischen diesen schräg gestellten, der Freimachung zugeordneten Teilschneidenbereiche ein nichtschneidender zentraler Bereich angeordnet, welcher gleichsam den Freimachungsboden bildet.
Die Übergänge innerhalb der Teilschneiden gehen in Form von Radien besonders weich und nahezu fließend ineinander über. Dies erfolgt mit einer konkaven Einformung in der Stirnseite des Werkzeugs als Freimachung.
Zur Verbesserung der Stabilität des Bohrwerkzeugs ist der Randbereich der Stirnseite mit einer die Stirnseite und die Umfangsfläche verbindenden breiten Fase versehen. Auch die Übergänge zwischen der Stirnseite und der Fase und der Fase und wiederum der Fase und der Umfangsfläche des Werkzeugs sind vorzugsweise als gleitende Radien ausgestaltet. Auch die Übergänge zwischen den Schneiden und den benachbarten Span- und/oder Freiflächen sind vorteilhaft als Radien ausgestaltet, um weiche und stetige Übergänge im Werkzeug zu erzeugen.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung weist das Bohrwerkzeug in seine Umfangsfläche eingeformte Spannuten auf. Die an die Teilschneiden angrenzenden Nutkanten der Spannuten sind hierbei als Nebenschneiden ausgebildet. Vorzugsweise weist jede Nebenschneide eine Führungsfase und eine der Führungsfase nacheilende Stützfase auf. Diese Maßnahmen tragen erheblich zur Verbesserung der Rundlaufeigenschaften des Bohrwerkzeugs bei und verhindern so wirksam ein Ausbrechen des Werkzeugs während des Bohrvorgangs.
Zur Verbesserung der Standzeiten der Bohrwerkzeuge weisen die Teilschneiden der Hauptschneide und die Nebenschneide verrundete Kanten auf. Weiterhin müssen die Oberflächen des Werkzeugs, insbesondere die Oberflächen der Spannuten poliert sein. Die polierten Spannuten verhindern wirksam ein Verkleben der abzuführenden Späne in den Spannuten. Alternativ oder ergänzend zum Polieren kann das Werkzeug noch ganz oder teilweise beschichtet sein.
Schließlich ist es auch möglich, Bohrwerkzeuge mit drei- oder mehrteiligen Hauptschneiden zu realisieren. Zweckmäßig kann der Schaft des Bohrwerkzeugs auch von einer oder mehreren Kühlmittelbohrungen bzw. Kühlkanälen durchsetzt sein.
Zum Anschleifen der Spitze des mit als Radien ausgestalteten Übergängen versehenen Bohrwerkzeugs eignet sich insbesondere ein Anschleifverfahren gemäß der EP-B-1230 058 .
Figurenliste

1 zeigt die Seitenansicht eines erfindungsmäßigen Bohrwerkzeugs,
2 zeigt eine Draufsicht auf die Stirnseite des erfindungsmäßigen Bohrwerkzeugs und
3 zeigt die Bohrspitze des Bohrwerkzeugs gemäß Kreis III in 1 in vergrößerter Darstellung.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Das Bohrwerkzeug 1 besteht aus einem zu seiner Mittellängsachse 2 rotationssymmetrischen Werkzeugschaft 3. Der Werkzeugschaft 3 ist zweigeteilt in einen im Durchmesser dickeren Werkzeugaufnahmebereich 4 und einen Wirkbereich 5 mit kleinerem Durchmesser. Der Werkzeugaufnahmebereich 4 geht über den konisch ausgestalteten Übergangsbereich 6 in den Wirkbereich 5 über.
Der Werkzeugschaft 3 ist im Werkzeugaufnahmebereich 4 zylindrisch ausgebildet und weist eine glatte Spannfläche 7 auf. Mit seinem Werkzeugaufnahmebereich 4 ist der Werkzeugschaft 3 im Spannfutter einer Werkzeugmaschine gespannt. Die Spannbacken der Werkzeugmaschine beaufschlagen hierbei die Spannfläche 7.
Der Wirkbereich 5 des Bohrwerkzeugs 1 weist eine gewendelte Spannut 8 und einen ebenfalls gewendelten Nutrücken 9 auf. Die Bohrerspitze ist in 1 im Kreis III dargestellt und ist anhand der vergrößerten Darstellung in 3 weiter erläutert. Im Bereich der Bohrerspitze verlaufen zur Mittellängsachse 2 rechtwinklig die beiden Teilschneiden 10. Zwischen den Teilschneiden 10 ist eine in Richtung auf die Mittellängsachse 2 zulaufende wannenförmige konkave Einformung als Freimachung 11 vorgesehen. Die Teilschneiden 10 gehen in die Freimachung 11 fließend über Radien 12 über. Ein Teilbereich der Freimachung 11 ist beim Schneidprozess als Hauptschneide mit wirksam.
Randseitig an die Teilschneiden 10 schließt sich jeweils eine Fase 13 an. Die Fase 13 bildet jeweils den Übergang von einer Teilschneide 10 der Bohrerstirnseite zur Umfangsfläche 14 des Bohrwerkzeugs 1.
Schließlich sind in 2 die den Teilschneiden 10 zugeordneten Nebenschneiden 15 erkennbar. Die Nebenschneiden 15 weisen jeweils eine Führungsfase 16 und eine nacheilende Stützfase 17 auf.
Der Kern des Bohrwerkzeugs 1 ist schließlich in Richtung der Mittellängsachse so von zwei Kühlmittelkanälen 18 durchsetzt.

Claims

Bohrwerkzeug (1) mit mindestens zwei zur Mittellängsachse (2) des Werkzeugschafts (3) rechtwinklig verlaufenden, eine Bohrerhauptschneide bildenden Teilschneiden (10) und mit einer in Richtung auf den Werkzeugschaft (3) zurückspringenden Freimachung (11) zwischen den Teilschneiden (10), wobei die Freimachung (11) als eine konkave Einformung ausgebildet ist und die Teilschneiden (10) fließend über Radien (12) in die Freimachung (11) übergehen.
Bohrwerkzeug (1) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen im Anschluss an den rechtwinklig zur Mittellängsachse (2) des Werkzeugschafts (3) verlaufenden Bereich der Teilschneiden (10) in Richtung auf den Mittelpunkt der Stirnseite des Bohrwerkzeugs (1) schräg verlaufenden Teilschneidenbereich.
Bohrwerkzeug (1) nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen zwischen den Teilschneiden (10) angeordneten, nicht als Schneide wirksamen Freimachungsboden.
Bohrwerkzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine breite Fase (13) an dem der Freimachung (11) abgewandten Ende der Teilschneide (10) als Übergang zwischen der Teilschneide (10) auf der Bohrerstirnseite und der Umfangsfläche (14) des Bohrwerkzeugs (1).
Bohrwerkzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch Radien als Übergänge zwischen den aneinandergrenzenden Bereichen der Teilschneiden (10) und der Wirkflächen am Bohrwerkzeug (1).
Bohrwerkzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch Spannuten (8) in der Umfangsfläche (14) des Bohrwerkzeugs (1) mit jeweils einem als Nebenschneide (15) ausgebildeten Nutrand mit einer Führungsfase (16) und einer Führungsfase (16) nacheilenden Stützfase (17) im Bereich der Nebenschneide (15).
Bohrwerkzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch verrundete Kanten an den Teilschneiden (10) der Hauptschneide und den Nebenschneiden (15).
Bohrwerkzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächen des Bohrwerkzeugs (1) poliert und/oder beschichtet sind.
Bohrwerkzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine aus drei oder mehr Teilschneiden (10) gebildete Hauptschneide.