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Die Erfindung betrifft einen Wendelbohrer mit zwei Hauptschneiden, einer Querschneide und zwei wendelförmigen Spanräumen.
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Es ist bekannt, daß Wendelbohrer zwei geradlinige Hauptschneiden haben, die im Bereich des Bohrerkern durch die Querschneide verbunden sind.
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Die Hauptschneiden verlaufen parallel mit einem Abstand zu einer Bohrermittellinie. Sie sind nicht zentrisch auf den Bohrermittelpunkt ausgerichtet.
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Die Querschneide läuft durch den Bohrermittelpunkt.
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Der Querschneidenwinkel bestimmt die Lage und die Länge der Querschneide. Je kleiner er eingestellt ist desto länger wird die Querschneide und je größer er eingestellt ist desto kürzer wird die Querschneide. Im Minimum entspricht er dem Bohrerkerndurchmesser.
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Durch das Zusammenwirken von Bewegungen und Kräften werden Späne abgehoben und durch die wendelförmigen Spanräume abgeführt.
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Über den Bohrerschaft eingeleitete Dreh- und Vorschubkräfte werden wesentlich auf die Hauptschneiden übertragen. Dreh- und Vorschubbewegungen erzeugen im Zusammenhang mit den Kräften die wendelförmige Schnittbewegung. Die Schnittkräfte wirken rechtwinklig zu den Hauptschneiden.
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Die Späne werden wesentlich von den Hauptschneiden abgehoben und sind gegen die Bohrlochwandung gerichtet. Sie erzeugen dort Reibung. Die Querschneide rotiert um die Bohrerachse und schabt im Bereich des Bohrerkerns; sie spant nicht.
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Ziel der Patentanmeldung ist ein Wendelbohrer, der mit geringeren Kräften arbeitet, der wenig Verluste durch die Spanreibung an der Bohrlochwandung aufweist, der eine günstige Spanführung ermöglicht, dessen Querschneidenlänge weniger abhängig vom eingestellten Querschneidenwinkel ist, dessen Stabilität bezüglich Knickung und Torsionsbruch durch die Größe des Hauptschneidenwinkels beeinflußt wird und dessen Querschneidenlänge bei Bedarf bis auf Null ausgespitzt wird.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in den Patentansprüchen 1 und 2 angegeben.
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Der mit der Erfindung (gemäß Zeichnung 1) erzielte Vorteil gegenüber herkömmlichen Wendelbohrern besteht darin, daß die Späne, die im Geradenanteil der Hauptschneiden abgehoben werden, durch rechtwinklig zu den Schneidenanteilen wirkende Schnittkräfte abgehoben werden und nicht auf die Bohrlochwandungen gerichtet sind.
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Die Spanabfuhr zeigt im gesamten Bereich der Hauptschneiden zu den Spanräumen.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in den Patentansprüchen 1 und 3 angegeben.
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Der mit der Erfindung (gemäß Zeichnung 1) erzielte Vorteil gegenüber herkömmlichen Wendelbohrern besteht darin, daß durch die Hauptschneidenwinkel das Bohrerwerkstoffvolumen beeinflußt wird.
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Werden sie klein festgelegt – bis auf Null Grad oder in den negativen Bereich – verkleinert sich das Werkstoffvolumen und der Bohrer erhält eine geringere Stabilität.
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Werden die Hauptschneidenwinkel groß festgelegt steigt das Werkstoffvolumen und die Stabilität des Bohrers gegenüber Knickung und Torsionsbruch.
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Außerdem steigen bei einer Vergrößerung der Hauptschneidenwinkel die Geradenanteile der Hauptschneiden und verkleinern sich die kurvenförmigen Anteile der Hauptschneiden.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in den Patentansprüchen 1 und 4 angegeben.
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Der mit der Erfindung (gemäß Zeichnung 2) erzielte Vorteil gegenüber herkömmlichen Wendelbohrern besteht darin, daß die Länge der Querschneide immer gleich oder kleiner der Querschneidenlänge herkömmlicher Wendelbohrer ist.
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Die Querschneidenlänge ist bei optimalem Anschliff gleich dem Bohrerkerndurchmesser und vergrößert sich bei nicht optimaler Einstellung – also verkleinertem Querschneidenwinkel – nicht wesentlich, da sie durch die kurvenförmigen Anteile der Hauptschneiden begrenzt wird.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in den Patentansprüchen 1 und 5 angegeben.
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Der mit der Erfindung (gemäß Zeichnung 3) erzielte Vorteil gegenüber herkömmlichen Wendelbohrern besteht darin, daß durch ein Ausspitzen der Querschneide im Bereich der kurvenförmigen Anteile der Hauptschneiden diese Anteile reduziert bzw. ganz wegfallen und die Hauptschneiden bis zum Bohrermittelpunkt Geraden werden.
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Je ein Ausführungsbeispiel ist in den Zeichnungen 1, 2 und 3 dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
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Die Zeichnung 1 zeigt einen Wendelbohrer in Frontansicht.
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Dargestellt sind als gestrichelte Linien (AD) die Hauptschneiden eines herkömmlichen Wendelbohrers und die Querschneide (DD). Diese Hauptschneiden (AD) verlaufen parallel zur Bohrermittellinie (BB). An den Hauptschneiden (AD) wirksame Zerspanungskräfte sind beispielhaft als Einzelkräfte (F1) dargestellt. Sie wirken um den Bohrermittelpunkt (M) rechtwinklig zu den Hauptschneiden (AD).
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Desweiteren sind die Verläufe der konzipierten Hauptschneiden (AED) als durchgezogene Linien dargestellt. Sie bestehen aus den geraden Anteilen (AE) und den kurvenförmigen Anteilen (ED); hier als Kreisbögen mit den Mittelpunkten (M1) und den Radien (r1) festgelegt.
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Die kurvenförmigen Anteile (DE) der Hauptschneiden (AED) enden in den Punkten (D) und gehen in die Querschneide (DD) über. Über die Hauptschneidenwinkel (β) werden die Lagen und die Längen der zentrischen Geradenanteile (AE) und die kurvenförmigen Anteile (ED) der Hauptschneiden festgelegt.
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An den Hauptschneidenanteilen (AE) wirksame Zerspanungskräfte sind beispielhaft als Einzelkräfte (F2) dargestellt. Sie wirken rechtwinklig zur Schneide (AE) als Tangentialkraft zum zentrischen Mittelpunkt (M).
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In den kurvenförmigen Anteilen (DE) der Hauptschneiden (AED) wirken die Kräfte (F3) radial auf die Mittelpunkte (M1) der Innenradien (r1).
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Sie werden im Verlauf der kurvenförmigen Anteile (DE) der Hauptschneiden (AED) zu den Kurvenenden kleiner und sind in den Punkten (D) gleich Null.
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Die Hauptschneidenwinkel (β) werden durch die Winkelschenkel durch die Punkte (M) und (A) und durch die Punkte (M) und (B) gebildet.
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Bei β = 0 fällt der Punkt (A) mit dem Punkt (B) zusammen. Wird β weiter verkleinert rutscht der Punkt A unter die Mittellinie (BB) und ist negativ.
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Wird β vergrößert, vergrößert sich das Bohrerwerkstoffvolumen und damit die Stabilität. Außerdem vergrößern sich die Geradenanteile und verkleinern sich die kurvenförmigen Anteile der Hauptschneiden. – Im Extremfall entsprechen die Hauptschneidenwinkel (β) den Querschneidenwinkeln (γ). Die Hauptschneiden sind dann Geraden vom Punkt A der Hauptschneiden bis zum Bohrermittelpunkt (M).
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Die Zeichnung 2 zeigt einen Wendelbohrer in Frontansicht.
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Dargestellt sind als gestrichelte Linien (AD) die Hauptschneiden eines herkömmlichen Wendelbohrers und der Bohrerkernkreis mit dem Durchmesser (Φ K); außerdem die Querschneide mit dem Querschneidenwinkel (γ) und die konzipierten Hauptschneiden (AED) mit dem zugehörigen Spanräumen (S).
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Wird beim herkömmlichen Wendelbohrer der Querschneidenwinkel (γ) verkleinert – z. B. durch falschen Anschliff- wird die Querschneide (DD) verlängert; z. B. Strecke (GG) statt (DD). Es erhöht sich die benötigte Vorschubkraft.
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Durch die kurvenförmigen Anteile (DE) der Hauptschneiden (AED) beim konzipierten Wendelbohrer bedeutet eine Verkleinerung des Querschneidenwinkels (γ) ein Anstieg der Querschneidenlänge auf den Abstand (HH) statt auf den Abstand (GG).
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Die Zeichnung 3 zeigt einen Wendelbohrer in Frontansicht.
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Dargestellt ist ein Wendelbohrer mit nichtparallelen Hauptschneiden (AED) und eine Möglichkeit des Ausspitzens der Querschneide; wobei die schraffierten Flächen die Projektionen der ausgespitzten Bohrerwerkstoffvolumen darstellen.
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Spitzt man den Wendelbohrer ab den Punkten (E) der Hauptschneiden geradlinig in Verlängerung der Hauptschneidenstrecken (AE) aus, so werden die Schneiden maximal als geradlinige Hauptschneiden vom Punkt (A) bis zum Bohrermittelpunkt (M) genutzt.
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Die Querschneide reduziert sich auf den Bohrermittelpunkt (M).
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Die weiteren Verläufe der ausgespitzten Bohrervolumen werden auf die Begrenzungen der Sparräume geführt.
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Die Mittelpunkte (M2) mit den Radien (r2) stellen eine Möglichkeit der Spanraumbegrenzungen dar.
