-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
Gebiet der Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Karbidbohrer mit einem
Fluidzuführdurchlass, insbesondere auf eine Verbesserung
eines Karbidbohrers mit einem Fluidzuführdurchlass, dessen
mit einem Fluidzuführdurchlass versehenes Schneidekantenelement
in ein rohrförmiges Einsteckelement gepasst ist, so dass
es einstückig befestigt ist.
-
Beschreibung des zugehörigen
Stands der Technik
-
Es
wird ein Karbidbohrer mit einem Fluidzuführdurchlass vorgeschlagen,
der (a) ein Einsteckelement aufweist, das aus zementiertem Karbid
gefertigt ist und eine rohrartige Form sowie eine Einsteckbohrung
hat, die eine Achse des Einsteckelements enthält, und der
(b) ein Schneidkantenelement aufweist, das aus zementiertem Karbid
gefertigt ist und mit einer Vielzahl der Fluidzuführdurchlässe
versehen ist, die sich axial und spiralförmig mit einer
vorbestimmten Ganghöhe L1 erstrecken, wobei an der Außenumfangsfläche
des Schneidkantenelements Spiralnuten mit der gleichen Anzahl wie
die der Fluidzuführdurchlässe ausgebildet sind,
die sich mit der gleichen Ganghöhe L1 wie die der Fluidzuführdurchlässe
spiralförmig erstrecken, und wobei eine Schneidkante in
einem axialen Endabschnitt des Schneidkantenelements ausgebildet
ist, dessen Spiralnuten sich öffnen, wobei (c) ein axial
hinterer Endabschnitt des Schneidkantenelements in die Einsteckbohrung
eingesetzt und einstückig daran befestigt ist. Beispielsweise
offenbart die Patentdruckschrift 1 einen solchen Karbidbohrer. Der
in dem Hauptsinterungsschritt gesinterte hintere Endabschnitt des
Schneidkantenelements wird in das (in dem vorläufigen Sinterungsschritt)
halbgesinterte Einsteckelement eingesetzt, das Einsteckelement wird
in dem Hauptsinterungsschritt derart gesintert, dass das Einsteckelement
und das Schneidkantenelement durch Kontraktion infolge des Hauptsinterungsschritts
einstückig verbunden werden. Und ein solcher Karbidbohrer
wird vorzugsweise für einen Bohrer mit kleinem Durchmesser
verwendet, der einen Bohrerdurchmesser D1 aufweist, wobei der Außendurchmesser
der Schneidkante des Schneidkantenelements ca. 4 mm oder weniger
(in der Patentdruckschrift 1 weniger als 1 mm) beträgt,
wobei der gewünschte Einsteckendendurchmesser ca. 6 mm oder
mehr beträgt.
- Patentdruckschrift 1: JP 2003-277807 A
-
Gemäß dem
herkömmlichen Karbidbohrer mit dem Fluidzuführdurchlass
sind das hintere Ende des Schneidkantenelements und das hintere
Ende des Einsteckelements axial an der gleichen Stelle angeordnet und
beide, die hinteren Endflächen des Schneidkantenelements
und die des Einsteckelements, sind im Wesentlichen in der gleichen
Ebene enthalten und dementsprechend wird ein Fluid, etwa ein Kühlöl,
direkt in den Fluidzuführdurchlass, der den kleinen Durchmesser
hat, durch den vergleichsweise großen Strömungsquerschnitt
(nahezu der gleiche Querschnitt wie der des Einsteckendes) an dem
hinteren Ende des Werkzeugs eingebracht, welcher durch die Haltebohrung
des Werkzeughalters definiert ist. Folglich wird ein Nachteil dahingehend erzeugt,
dass infolge der schnellen Strömungsänderung leicht
eine Turbulenz auftritt und die Zuführleistung (etwa die
Zuführmenge) des Fluids verringert wird. Da insbesondere
der Durchmesser des Fluidzuführdurchlasses entsprechend
dem Bohrerdurchmesser D1 bestimmt ist und der Durchmesser des Fluidzuführdurchlasses
des Bohrers, der den kleinen Durchmesser hat, so bestimmt ist, dass
er klein ist, während der Einsteckendendurchmesser bezüglich des
Bohrerdurchmessers D1 vergleichsweise groß sein kann, weil
das Einsteckelement und das Schneidkantenelement nicht einstückig
gefertigt sind, nimmt die Änderung der Strömungsquerschnittsfläche
weiter zu und die Zuführleistung wird infolge der Änderung
der Strömungsgeschwindigkeit merklich verringert.
-
Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen derartigen
Karbidbohrer mit einem Fluidzuführdurchlass bereitzustellen,
dessen Schneidkantenelement in ein Einsteckelement eingesetzt ist,
damit es einstückig befestigt wird, sodass eine Verbesserung
in der Zuführleistung des Fluids erreicht wird, indem das
Fluid effizient auf einfache Weise in den Fluidzuführdurchlass
eingebracht wird.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Die
vorstehend angegebene Aufgabe kann gemäß einer
ersten Art der Erfindung erreicht werden, indem ein Karbidbohrer
mit einem Fluidzuführdurchlass vorgesehen wird, der (a)
ein aus zementiertem Karbid gefertigtes Einsteckelement aufweist, das
eine rohrartiger Form sowie eine Einsteckbohrung hat, die eine Achse
des Einsteckelements enthält, und der (b) ein aus zementiertem
Karbid gefertigtes Schneidkantenelement aufweist, das mit einer Vielzahl
der Fluidzuführdurchlässe versehen ist, die sich
in Achsrichtung und spiralförmig mit einer vorbestimmten
Ganghöhe L1 erstrecken, wobei an der Außenumfangsfläche
des Schneidkantenelements Spiralnuten mit der gleichen Anzahl wie
die der Fluidzuführdurchlässe vorgesehen sind,
die sich mit der gleichen Ganghöhe L1 wie die der Fluidzuführdurchlässe
spiralförmig erstrecken, und wobei eine Schneidkante in
einem axialen Endabschnitt des Schneidkantenelements ausgebildet
ist, dessen Spiralnuten sich öffnen, wobei (c) ein axial
hinterer Endabschnitt des Schneidkantenelements in die Einsteckbohrung eingesetzt
und einstückig damit befestigt ist, dadurch gekennzeichnet,
dass (d) das Schneidkantenelement derart in die Einsteckbohrung
eingesetzt ist und diese einstückig verbunden sind, dass
an einer hinteren Seite der Einsteckbohrung des Einsteckelements
ein gebohrter Raum mit einer vorbestimmten Ölspeicherabmessung
L2 vorhanden ist.
-
Die
vorstehend angegebene Aufgabe kann gemäß einer
zweiten Art der Erfindung gelöst werden, indem der Karbidbohrer
mit einem Fluidzuführdurchlass gemäß der
ersten Art der Erfindung vorgesehen wird, der dadurch gekennzeichnet
ist, dass die Ölspeicherabmessung L2 derart bestimmt ist,
dass sie nicht kleiner als eine Größere der Abmessungen 10
mm und dreimal D2 ist, wobei D2 ein Innendurchmesser des Einsteckelements
mit der rohrartigen Form ist.
-
Die
vorstehend angegebene Aufgabe kann gemäß einer
dritten Art der Erfindung gelöst werden, indem der Karbidbohrer
mit dem Fluidzuführdurchlass gemäß der
ersten oder zweiten Art vorgesehen wird, der dadurch gekennzeichnet
ist, dass ein Durchmesser des Fluidzuführdurchlasses so
bestimmt ist, dass er in dem Bereich von D1 multipliziert mit 0,05
bis D1 multipliziert mit 0,2 liegt, wobei der Bohrerdurchmesser
D1 ein Außendurchmesser der Schneidkante ist.
-
Die
vorstehend angegebene Aufgabe kann gemäß einer
vierten Art der Erfindung gelöst werden, indem der Karbidbohrer
mit dem Fluidzuführdurchlass gemäß einer
der ersten bis dritten Art vorgesehen wird, der dadurch gekennzeichnet
ist, dass der Bohrerdurchmesser D1, der der Außendurchmesser der
Schneidkante ist, 4 mm oder weniger beträgt, und die Ganghöhe
L1 so bestimmt ist, dass sie D1 multipliziert mit 6,74 oder weniger
beträgt.
-
In
dem Karbidbohrer mit einem Fluidzuführdurchlass gemäß dem
ersten Modus der Erfindung ist der hintere Abschnitt des Schneidkantenelements in
die Einsteckbohrung eingesetzt und derart einstückig befestigt,
dass der gebohrte Raum an der hinteren Seite der Einsteckbohrung
des Einsteckelements mit einer vorbestimmten Ölspeicherabmessung
L2 vorhanden ist. Dementsprechend funktioniert der gebohrte Raum
in dem hinteren Abschnitt der Einsteckbohrung hinter dem hinteren
Ende des Schneidkantenelements als ein Ölspeicher und die
Zuführleistung (etwa eine Zuführmenge) des durch
den Fluidzuführdurchlass zu dem vorderen Endabschnitt des Bohrers
zugeführten Fluids wird verbessert. Das heißt,
ein Fluid, etwa ein Kühlöl, wird durch den vergleichsweise großen
Strömungsquerschnitt an dem hinteren Ende des Werkzeugs,
der durch die Halterungsbohrung des an so etwas wie der Hauptspindel befestigten
Werkzeugshalters definiert ist, zuerst in die Einsteckbohrung des
Einsteckelements eingebracht, und wird dann in den Fluidzuführdurchlass des
in die Einsteckbohrung eingesetzten Schneidkantenelements eingebracht.
Somit wird die Strömungsquerschnittsfläche stufenweise
verringert und die Geschwindigkeit des Fluids wird stufenweise erhöht
und folglich wird ein Auftreten von durch die schnelle Strömungsänderung
hervorgerufenen Turbulenzen vermieden und die Zuführleistung
wird verbessert.
-
Der
Karbidbohrer aus diesem Ausführungsbeispiel kann einfach
derart gefertigt werden, dass der gebohrte Raum an der hinteren
Seite der Einsetzbohrung vorhanden ist, wobei die Ölspeicherabmessung
nach dem Einsetzen des Schneidkantenelements in das Einsteckelement
zu dessen einstückiger Befestigung L2 beträgt.
Dementsprechend ist keine besondere Änderung in der Ausgestaltung
erforderlich, solange die vorbestimmte Festigkeit beim Befestigen
erhalten werden kann. Die Länge des Einsteckelements kann
erforderlichenfalls verlängert werden und kann auf einfache
Weise bei geringen Kosten ausgeführt werden.
-
Gemäß der
zweiten Art der Erfindung ist die vorstehend beschriebene Ölspeicherabmessung
L2 derart bestimmt, dass sie nicht kleiner als eine Größere
der Abmessungen 10 mm und dreimal D2 (D2 multipliziert mit 3) beträgt,
wobei D2 der Innendurchmesser des Einsteckelements ist. Dementsprechend strömt
das Fluid in den Fluidzuführdurchlass des Schneidkantenelements,
nachdem es stabil in die Einsteckbohrung strömt, und dann
wird die Zuführleistung des Fluids auf geeignete Weise
verbessert.
-
Gemäß der
dritten Art der Erfindung ist der Durchmesser des Fluidzuführdurchlasses
so bestimmt, dass er in dem Bereich von D1 multipliziert mit 0,05
bis D1 multipliziert mit 0,2 liegt. Dementsprechend wird beispielsweise
selbst bei einem Bohrer mit einem kleinen Durchmesser D1 von ca.
4 mm oder weniger das Fluid auf geeignete Weise durch den Fluidzuführdurchlass
zu dem vorderen Endabschnitt des Bohrers zugeführt, wobei
eine vorbestimmte Steifigkeit und Festigkeit des Werkzeugs beibehalten
werden.
-
Gemäß der
vierten Art der Erfindung, die sich auf den Bohrer mit einem kleinen
Durchmesser D1 von ca. 4 mm oder weniger bezieht, beträgt
die Ganghöhe L1 des Fluidzuführdurchlasses und
der Spiralnut D1 multipliziert mit 6,74 oder weniger auf Grundlage
der folgenden Gleichung 1: L1 = tan(90° – α) × D1 × π Gleichung 1wobei
der Spiralwinkel α der Spiralnut 20, die den gleichen
Durchmesser wie der Bohrerdurchmesser D1 hat, 25 Grad oder mehr
beträgt. Dementsprechend werden zur erhöhten Verbesserung
der Fluidzuführleistung Späne auf geeignete Weise
entlang der Spiralnut beseitigt, um auf geeignete Weise Beschädigungen
des Werkzeugs durch eine Behinderung durch die Späne zu
vermeiden.
-
Bei
dem erfindungsgemäßen Karbidbohrer mit einem Fluidzuführdurchlass
wird beispielsweise ebenso wie bei dem Bohrer aus Patentdruckschrift
1 der in dem Hauptsinterungsschritt gesinterte hintere Endabschnitt
des Schneidkantenelements in das (während des vorläufigen
Sinterungsschritts) halbgesinterte Einsteckelement eingesetzt, das
Einsteckelement wird in dem Hauptsinterungsschritt derart gesintert,
dass das Einsteckelement und das Schneidkantenelement durch Kontraktion
infolge des Hauptsinterungsschritts einstückig verbunden
werden. Es ist möglich, das Einsteckelement und das Schneidkantenelement
einstückig zu befestigen, nachdem beide in dem Hauptsinterungsschritt
gesintert wurden, und zwar durch eine andere Befestigungsmaßnahme, etwa
durch Verkleben oder Verlöten. Falls das Einsteckelement
mit dem Schneidkantenelement durch Kontraktion in dem Hauptsinterungsschritt
einstückig verbunden wird, ist die Dicke des Einsteckelements bevorzugterweise
um 1 mm oder mehr größer als die Abmessung nach
der Kontraktion in dem Hauptsinterungsschritt, um eine vorbestimmte
Verbindungsfestigkeit zu erhalten.
-
Das
Schneidkantenelement, das den sich mit der vorbestimmten Ganghöhe
L1 spiralförmig erstreckenden Fluiddurchlass hat, kann
wie in Patentdruckschrift 1 beispielsweise auch durch Strangpressen
ausgebildet sein. Die Spiralnut kann beispielsweise mittels Schleifens
durch Schleifsteine nach dem Sintern in dem Hauptsinterungsvorgang
ausgebildet werden und zudem kann eine grobe Spiralnut in einer
groben Bearbeitung, etwa einem Schleifvorgang, vor der Sinterung
in dem Hauptsinterungsvorgang ausgebildet werden. Ein Paar aus dem
Fluidzuführdurchlass und der Spiralnut ist beispielsweise
jeweils symmetrisch bezüglich der Werkzeugachse O ausgebildet.
Es können auch drei oder mehrere Fluidzuführdurchlässe
und Spiralnuten jeweils bei gleichen Winkelabständen bezüglich
der Werkzeugachse O ausgebildet sein. Das durch den Fluidzuführdurchlass
zugeführte Fluid ist Schneideöl oder Druckluft,
die als Schmiermittel oder Kühlmittel dient.
-
Wenn
die Ganghöhe L1 des Fluidzuführdurchlasses und
der Spiralnut so bestimmt ist, dass sie D1 (Bohrerdurchmesser) multipliziert
mit 6,74 oder weniger ist, dann liegt der Spiralwinkel α der Spiralnut
bei 25 Grad oder darüber, sodass eine geeignete Spanbeseitigungsleistung
erhalten wird. Und wenn L1 beispielsweise so bestimmt ist, dass
es nahezu gleich wie D1 multipliziert mit 5,44 ist, dann beträgt
der Spiralwinkel α ca. 30 Grad, sodass eine bevorzugte
Spanbeseitigungsleistung erhalten wird, während eine Steifigkeit
und eine Festigkeit beibehalten werden. In dem ersten Modus der
Erfindung ist dies machbar, falls die Ganghöhe L1 größer
als D1 multipliziert mit 6,74 ist und der Spiralwinkel α kleiner als
25 Grad ist. Vorzugsweise ist die Ganghöhe L1 so bestimmt,
dass sie D1 multipliziert mit 3,74 oder mehr beträgt, so
dass der Spiralwinkel a beispielsweise bei 40 Grad oder weniger
liegt, um eine vorbestimmte Steifigkeit und Festigkeit des Bohrers
mit kleinem Durchmesser zu erhalten.
-
Vorzugsweise
ist die Ölspeicherabmessung L2, die die verbleibende Abmessung
der Einsteckbohrung des Einsteckelements ist, derart bestimmt, dass
sie nicht kleiner als eine Größere der Abmessungen
10 mm und dreimal D2 (D2 multipliziert mit 3) ist, wobei D2 der
Innendurchmesser des Einsteckelements ist, so dass das Fluid stabil
in die Einsteckbohrung strömt, vorzugsweise so, dass sie
15 mm oder mehr oder D2 multipliziert mit 5 oder mehr beträgt.
Es ist wirkungsvoll, die Zuführleistung durch Verhindern der
schnellen Änderung der Strömungsgeschwindigkeit
zu verbessern, selbst dann, wenn sie unter 10 mm oder unter D2 multipliziert
mit 3 liegt.
-
Wenn
der Durchmesser des Fluidzuführdurchlasses kleiner als
D1 multipliziert mit 0,05 ist, dann ist die Zuführleistung
des Fluids verringert, und wenn der Durchmesser des Fluidzuführdurchlasses größer
als D1 multipliziert mit 0,2 ist, dann sind die Festigkeit und die
Steifigkeit des Bohrers mit kleinem Durchmesser unzulänglich.
Folglich ist es vorzuziehen, dass er in dem Bereich von D1 multipliziert
mit 0,05 bis D1 multipliziert mit 0,2 liegt, und weiter vorzugsweise
in dem Bereich von D1 multipliziert mit 0,1 bis D1 multipliziert
mit 0,2 liegt. Gemäß der ersten Art der Erfindung
ist es möglich, dass er kleiner als D1 multipliziert mit
0,05 oder größer als D1 multipliziert mit 0,2
ist.
-
Obwohl
diese Erfindung vorzugsweise auf einen Bohrer mit kleinem Durchmesser
angewendet wird, der einen Bohrerdurchmesser D1 von 4 mm oder kleiner
hat, ist sie auf einen Bohrer anwendbar, der einen Bohrerdurchmesser
D1 von größer als 4 mm hat. Das Schneidkantenelement
hat beispielsweise eine gerade Form mit einem gleichmäßigen und
mit dem Bohrerdurchmesser D1 gleichen Durchmesser, es ist jedoch
möglich, an dem Schneidkantenelement eine Stufe auszubilden.
Das heißt, der Durchmesser (der Bohrerdurchmesser D1) des
genuteten Abschnitts, an dem die Spiralnut ausgebildet ist und der
sich an der Außenseite des Einsteckelements erstreckt,
kann kleiner als der (des Innendurchmesser D2 des Einsteckelements)
des eingesetzten Abschnitts sein, der in das Einsteckelement eingesetzt
ist. Da das Material, das den mittels Strangpressens ausgebildeten
Fluidzuführdurchlass hat, den gleichmäßigen
Durchmesser hat, kann dann mittels Schneidens oder Schleifens erreicht
werden, dass lediglich der genutete Abschnitt ausgebildet wird,
an dem die Spiralnut auszubilden ist, um den vorbestimmten Durchmesser
D1 des Bohrers bereitzustellen.
-
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
1A bis 1C zeigen
einen Karbidbohrer mit einem Fluidzuführdurchlass gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht
(1A) aus der zur Werkzeugachse O senkrechten Richtung,
in einer vergrößerten Rückansicht (1B) von
dem hinteren Ende des Werkzeugs d. h., von der linken Seite aus 1, und in einer vergrößerten Frontansicht
(1C) von dem vorderen Ende des Werkzeugs, also
von der rechten Seite aus 1A.
-
2A bis 2D zeigen
Herstellungsschritte des Karbidbohrers mit dem Fluidzuführdurchlass
aus 1A bis 1C.
-
3A und 3B zeigen
den hinteren Endabschnitt des Werkzeugs gemäß dem
Ausführungsbeispiel aus 1A bis 1C in
einer zu der Werkzeugachse O parallel verlaufenden Schnittansicht
im Vergleich zu einem herkömmlichen Bohrer, in welchem
die hinteren Endflächen des Schneidkantenelements und des
Einsteckelements im Wesentlichen in der gleichen Ebene enthalten
sind.
-
4 zeigt
einen Karbidbohrer mit einem Fluidzuführdurchlass gemäß einem
anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
in einer Seitenansicht, die der 1A entspricht.
-
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
BEISPIELHAFTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
Im
weiteren Verlauf wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme
auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.
-
1A bis 1C zeigen
einen Karbidbohrer 10 mit einem Fluidzuführdurchlass
(der im Weiteren lediglich als der „Karbidbohrer 10” bezeichnet
ist) gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht
(1A) aus der zu einer Werkzeugachse O senkrecht
stehenden Richtung, in einer vergrößerten Rückansicht
(1B) von dem hinteren Ende des Werkzeugs, also
von der linken Seite aus 1A, und
in einer vergrößerten Frontansicht (1C)
von dem vorderen Ende des Werkzeugs, also von der rechten Seite
aus 1A. Der Karbidbohrer 10 ist ein Drillbohrer
mit zwei Schneidkanten und hat ein Einsteckelement 12 sowie
ein Schneidkantenelement 14, die beide aus zementiertem
Karbid gefertigt sind.
-
Das
Einsteckelement 12 hat eine rohrartige Form mit einer Einsteckbohrung 16,
die die Werkzeugachse O aufweist, und hat abgeschrägte
Flächen an seinen beiden axialen Endabschnitten. Der hintere
Endabschnitt des Schneidkantenelements 14 ist in die Einsteckbohrung 16 des
Einsteckelements 12 eingesetzt und einstückig
daran befestigt. Der Karbidbohrer 10 dieses Ausführungsbeispiels
wird folgendermaßen ausgebildet, wie dies in 2A bis 2D gezeigt
ist. Ein Schneidkantenabschnittmaterial 42, das in dem
Hauptsinterungsschritt gesintert wird, wird in die Einsteckbohrung 16 eines
Einsteckmaterials 50 mit einer rohrartigen Form eingesetzt, das
ein in dem vorläufigen Sinterungsschritt gesintertes Halbsintermaterial
ist, und diese Materialien werden in dem Hauptsinterungsschritt
gesintert, um verbunden zu werden. Folglich sind das Einsteckmaterial 50 und
das Schneidkantenabschnittmaterial 52 mittels durch Sinterung
hervorgerufener Kontraktion des Einsteckmaterials 50 einstückig
miteinander verbunden. Dann wird ein Bohrermaterial 54,
das aus dem einstückigen Verbund aus dem Einsteckmaterial 50 und
dem Schneidkantenabschnittmaterial 52 besteht in so etwas
wie einem vorbestimmten Schleifschritt bearbeitet, um den Karbidbohrer 10 des
vorliegenden Ausführungsbeispiels bereitzustellen.
-
Das
Schneidkantenelement 14 ist mit einem Paar rohrartiger
Fluidzuführdurchlässe 18 versehen, die
sich in Achsrichtung und spiralförmig mit einer vorbestimmten
Ganghöhe L1 erstrecken, wobei an der Außenumfangsfläche
des Schneidkantenelements 14 Spiralnuten 20 mit
der gleichen Anzahl wie die der Fluidzuführdurchlässe 18 ausgebildet
sind, die sich mit der gleichen Ganghöhe L1 wie die der Fluidzuführdurchlässe 18 spiralförmig
erstrecken, und ein Paar Schneidkanten 52 ist in einem
axialen Endabschnitt des Schneidkantenelements 14 ausgebildet,
deren Spiralnuten 20 sich öffnen. Das Paar Fluidzuführdurchlässe 18 und
die Spiralnuten 20 sind jeweils symmetrisch bezüglich
der Werkzeugachse O ausgebildet und das Paar Fluidzuführdurchlässe 18 öffnet
sich jeweils an Flankenflächen 24 des Paars Schneidkanten 22.
Das Schneidkantenelement 14 hat eine gerade Form mit einem
gleichmäßigen Durchmesser, der gleich wie der
Bohrerdurchmesser D1 ist, d. h., wie der Außenumfangsdurchmesser
des Paars Schneidkanten 22, das Paar Spiralnuten 20 ist an
einer Oberfläche des Schneidkantenelements 14 ausgebildet,
die offen ist, wenn das Einsteckelement 12 eingesetzt ist,
und der in das Einsteckelement 12 eingesetzte und einstückig
verbundene Abschnitt des Schneidkantenelements 14 hat eine
Außenumfangsfläche ohne das Paar Spiralnuten 20 an
dessen zylindrischer Form. In 1A ist
die Form der Außenumfangsfläche des Schneidkantenelements 14 einschließlich
der Spiralnuten 20 grob dargestellt.
-
Das
Schneidkantenelement 14 ist in die Einsteckbohrung 16 eingesetzt
und derart einstückig verbunden, dass an der Rückseite
der Einsteckbohrung 16 des Einsteckelements 12 ein
gebohrter Raum 26 mit einer vorbestimmten Ölspeicherabmessung
L2 vorhanden ist. Die Ölspeicherabmessung L2 ist derart
bestimmt, dass sie nicht kleiner als eine Größere
der Abmessungen 10 mm und dreimal D2 (D2 multipliziert mit 3) ist,
wobei D2 ein Innendurchmesser des Einsteckelements 12 ist.
In diesem Ausführungsbeispiel beträgt der Innendurchmesser
D2 ca. 3,0 mm und die Ölspeicherabmessung L2 beträgt ca.
16 mm. Ein Einsteckdurchmesser D3, d. h., der Außendurchmesser
des Einsteckelements 12 ist gemäß dem
Innendurchmesser D2 derart bestimmt, dass eine radiale Dicke t 1
mm oder mehr beträgt. In diesem Ausführungsbeispiel
beträgt der Einsteckdurchmesser D3 ca. 6,0 mm und die radiale
Dicke t beträgt ca. 1,5 mm.
-
Der
Bohrerdurchmesser D1 ist gleich wie der Innendurchmesser D2 und
beträgt ca. 3,0 mm. Die Ganghöhe L1 ist so bestimmt,
dass sie 20,22 mm (= D1 multipliziert mit 6,74) oder weniger beträgt,
so dass der Spiralwinkel α der Spiralnut 20 den
Wert 25 oder höher hat. In diesem Ausführungsbeispiel
beträgt L1 ca. 16,32 mm, so dass der Spiralwinkel α ca. 30
Grad beträgt. Der Durchmesser des Fluidzuführdurchlasses 18 ist
so bestimmt, dass er in dem Bereich von D1 multipliziert mit 0,05
bis D1 multipliziert mit 0,2 liegt. In diesem Ausführungsbeispiel
beträgt er ca. 0,3 mm (ca. D1 multipliziert mit 0,1) und
der Achsabstand (Mittenabstand) q beträgt ca. 1,0 mm. In
den Figuren kann es sein, dass alle diese Proportionen der Abmessungen
nicht mit den tatsächlichen übereinstimmen.
-
2A bis 2D zeigen
ein Beispiel der Herstellungsschritte des Karbidbohrers 10 gemäß diesem
Ausführungsbeispiel. 2A zeigt
das Einsteckmaterial 50, welches eine Basis des Einsteckelements 12 ist,
und es ist ein halbgesintertes Material, so dass ein zylinderförmig
ausgebildetes Material aus zementiertem Karbid in dem vorläufigen
Sinterungsschritt gesintert wird. Dieses Einsteckmaterial 50 ist
in Hinsicht auf die durch den Sintervorgang in dem Hauptsinterungsschritt
verursachte Kontraktion größer als eine Sollgröße
gefertigt und der Durchmesser der Einsteckbohrung 16 ist
größer als der Innendurchmesser D2. 2B zeigt
das Schneidkantenelementmaterial 52, das eine Basis des
Schneidkantenelements 14 ist. Es ist derart ausgebildet,
dass ein zementiertes Karbidmaterial durch Extrusionspressen so
ausgebildet wird, dass es eine zylindrische Form mit dem Paar Spiralfluidzuführdurchlässe 18 hat,
in dem vorläufigen Sinterungsschritt und dem Hauptsinterungsschritt
gesintert wird und in einem Grobschliffschritt bearbeitet wird,
so dass es die vorbestimmte Abmessung des Außendurchmessers
hat. 2C zeigt das zylindrische Einsteckmaterial 50 mit
dem Schneidkantenelementmaterial 52, dessen hinterer Endabschnitt
des Materials 52 in die Einsteckbohrung 16 des
Materials 50 bei einer vorbestimmten Abmessung eingesetzt
ist. Das Einsteckmaterial 50 wird in dem Hauptsinterungsschritt 50 gesintert
und dann kontrahiert das Einsteckmaterial 50 durch den
Sinterungsvorgang innerhalb eines Kontraktionskoeffizienten, der
beispielsweise im Bereich von 20% bis 25% liegt, wie dies in 2D gezeigt
ist, und das Einsteckmaterial 50 und das Schneidkantenelementmaterial 52 werden
einstückig verbunden, sodass die Einsteckbohrung 16 auf
die Außenumfangsfläche des Schneidkantenelementmaterials 52 aufgesetzt
wird. Die Linie aus abwechselnden langen und kurzen Strichen in 2D gibt
die Größe des Einsteckmaterials 50 vor
dem Sintern an. Somit wird das Bohrermaterial 54 gefertigt,
das aus dem Einsteckmaterial 50 und dem Schneidkantenelementmaterial 52 besteht,
die einstückig miteinander verbunden sind, das Einsteckmaterial 50 wird
mittels Schleifens an dessen Außenfläche bearbeitet
und so etwas wie die Spiralnut 20 und die Flankenflächen 24 werden
an der Oberfläche des Schneidkantenelementmaterials 52 durch
einen Schneidevorgang ausgebildet, um den Karbidbohrer 10 bereitzustellen,
der aus dem Einsteckelement 12 und dem Schneidkantenelement 14 besteht.
-
In
dem Karbidbohrer 10 gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel ist der hintere Abschnitt des Schneidkantenelements 14 in
die Einsteckbohrung 16 eingesetzt und einstückig
damit verbunden, so dass der gebohrte Raum 26 an der hinteren
Seite der Einsteckbohrung 16 des Einsteckelements 12 mit der
vorbestimmten Ölspeicherabmessung L2 vorhanden ist. Dementsprechend
funktioniert der gebohrte Raum 26 in dem hinteren Abschnitt
der Einsteckbohrung 16 hinter dem hinteren Ende des Schneidkantenelements 14 als
ein Ölspeicher und die Zuführleistung (etwa eine
Zuführmenge) des zu dem vorderen Endabschnitt des Bohrers
durch den Fluidzuführdurchlass 18 zugeführten
Fluids wird verbessert. Das heißt, wie dies in 3A gezeigt
ist, wird zuerst ein Fluid, etwa ein Kühlöl, durch
den vergleichsweise großen Strömungsquerschnitt
an dem hinteren Ende des Werkzeugs, das durch die Haltebohrung 32 des
Werkzeughalters 30 definiert ist, der an so etwas wie der
Hauptspindel befestigt ist, in den vorstehend erwähnten
gebohrten Raum 26 in der Einsteckbohrung 16 des
Einsteckelements 12 eingebracht, und es wird dann in den
Fluidzuführdurchlass 18 des Schneidkantenelements 14 eingebracht,
das in die Einsteckbohrung 16 eingesetzt ist. Somit wird die
Strömungsquerschnittsfläche stufenweise verringert
und die Geschwindigkeit des Fluids wird stufenweise erhöht
und folglich wird das Auftreten von durch die schnelle Strömungsänderung
hervorgerufenen Turbulenzen verhindert und die Zuführleistung wird
verbessert.
-
Andererseits
sind gemäß dem herkömmlichen Bohrer,
wie er in 3B gezeigt ist, das hintere Ende
des Schneidkantenelements 14 und das hintere Ende des Einsteckelements 12 in
Achsrichtung an der gleichen Stelle angeordnet und sowohl die hintere
Endfläche des Schneidkantenelements 14 als auch
die des Einsteckelements 12 sind im Wesentlichen in der
gleichen Fläche enthalten und dementsprechend wird das
Fluid, etwa ein Kühlöl, durch den vergleichsweise
großen Strömungsquerschnitt an dem hinteren Ende
des durch die Haltebohrung 32 des Werkzeughalters 30 definierten
Werkzeugs direkt in den Fluidzuführdurchlass 18 mit
dem kleinen Durchmesser eingebracht. Folglich tritt infolge der schnellen
Strömungsänderung leicht eine Turbulenz auf und
die Zuführleistung des Fluids wird verringert. Insbesondere
ist der Durchmesser des Fluidzuführdurchlasses 18 gemäß dem
Bohrerdurchmesser D1 bestimmt, der Durchmesser des Fluidzuführdurchlasses 18 des
Bohrers mit einem kleinen Durchmesser ist so bestimmt, dass er klein
ist, während der Einsteckelementdurchmesser D3 verglichen
mit dem Bohrerdurchmesser D1 vergleichsweise groß sein kann,
da das Einsteckelement 12 und das Schneidkantenelement 14 nicht
einstückig ausgebildet sind, weshalb die Änderung
der Strömungsquerschnittsfläche weiter zunimmt
und die Zuführleistung infolge der Änderung der
Strömungsgeschwindigkeit beträchtlich verringert
wird.
-
Der
Karbidbohrer 10 aus diesem Ausführungsbeispiel
kann derart gefertigt sein, dass an der hinteren Seite der Einsteckbohrung 16 der
gebohrte Raum 26 mit der vorbestimmten Ölspeicherabmessung
L2 vorhanden ist, nachdem das Schneidkantenelement 14 in
das Einsteckelement 12 eingesetzt wurde, um einstückig
miteinander verbunden zu werden. Dementsprechend ist keinerlei besondere Änderung
in der Ausgestaltung erforderlich, solange die vorbestimmte Festigkeit
der Verbindung erhalten werden kann. Die Länge des Einsteckelements 12 kann
erforderlichenfalls verlängert werden und kann auf einfache
Weise bei niedrigen Kosten ausgeführt werden.
-
In
diesem Ausführungsbeispiel ist die vorstehend erwähnte Ölspeicherabmessung
L2 derart bestimmt, dass sie nicht kleiner als eine Größere
der Abmessungen 10 mm und dreimal D2 (D2 multipliziert mit 3) ist,
wobei D2 der Innendurchmesser des Einsteckelements 12 ist.
Dementsprechend strömt das Fluid in den Fluidzuführdurchlass 18 des Schneidkantenelements 14,
nachdem es stabil in die Einsteckbohrung 16 geströmt
ist, wodurch die Zuführleistung des Fluids auf geeignete
Weise verbessert wird.
-
In
diesem Ausführungsbeispiel ist der Durchmesser des Fluidzuführdurchlasses 18 so
bestimmt, dass er in dem Bereich von D1 multipliziert mit 0,05 bis
D1 multipliziert mit 0,2 liegt. Dementsprechend wird selbst bei
einem Bohrer mit einem kleinen Durchmesser D1 von ca. 3,0 mm das
Fluid auf geeignete Weise zu dem vorderen Endabschnitt des Bohrers
durch den Fluidzuführdurchlass 18 zugeführt, während
eine vorbestimmte Steifigkeit und Festigkeit des Werkzeugs beibehalten
wird.
-
In
diesem Ausführungsbeispiel, das sich auf den Bohrer mit
einem kleinen Durchmesser mit D1 von ca. 3,0 mm bezieht, beträgt
die Ganghöhe des Fluidzuführdurchlasses 18 und
der Spiralnut 20 ca. D1 multipliziert mit 6,74 oder weniger,
also ca. 16,32 mm, und der Spiralwinkel α der Spiralnut 20,
die den gleichen Durchmesser wie der Bohrerdurchmesser D1 hat, beträgt
ca. 30 Grad. Dementsprechend kann eine vorbestimmte Spanbeseitigungsleistung
erhalten werden, während eine vorbestimmte Steifigkeit und
Festigkeit des Werkzeugs beibehalten wird, und dann werden die Späne
auf geeignete Weise entlang der Spiralnut 20 beseitigt,
was eine Verbesserung der Fluidzuführleistung erhöht,
um Beschädigungen des Werkzeugs, etwa durch eine Behinderung
durch die Späne, auf geeignete Weise zu verhindern.
-
Der
Karbidbohrer 10 gemäß diesem Ausführungsbeispiel
wird folgendermaßen ausgebildet. Das in dem Hauptsinterungsschritt
gesinterte Schneidkantenabschnittsmaterial 52 wird in die
Einsteckbohrung 16 des Einsteckmaterials 50 eingesetzt,
welches das in dem vorläufigen Sinterungsschritt gesinterte
Halbsintermaterial ist, und diese werden in dem Hauptsinterungsschritt
gesintert, um verbunden zu werden. Daraufhin werden das Einsteckmaterial 50 und
das Schneidkantenabschnittsmaterial 52 mittels der durch
den Sinterungsvorgang hervorgerufenen Kontraktion des Einsteckmaterials 50 einstückig
miteinander verbunden, so dass das Bohrermaterial 54 und
der Karbidbohrer 10 auf Grundlage des Bohrermaterials 54 hergestellt
werden. Dementsprechend kann der aus dem Einsteckelement 12 und
dem Schneidkantenelement 14 gebildete Karbidbohrer 10 auf
einfache Weise bei niedrigen Kosten hergestellt werden. Nach der
Herstellung beträgt die axiale Dicke t des gesinterten
Einsteckelements 12 ca. 1,0 mm oder mehr und die axiale
Dicke t beträgt in diesem Ausführungsbeispiel
ca. 1,5 mm, und dann kann eine ausreichende Festigkeit zur Verbindung
in dem Hauptsinterungsschritt erhalten werden, um das Einsteckmaterial 50 mit
dem Schneidkantenabschnittsmaterial 52 einstückig
zu verbinden.
-
Das
Schneidkantenelement 14 des Karbidbohrers 10 in
dem vorstehend erwähnten Ausführungsbeispiel hat
eine gerade Form mit einem Durchmesser, der gleichmäßig
und gleich wie der Bohrerdurchmesser D1 ist, jedoch ist es möglich,
an dem Schneidkantenelement 42 eine Stufe auszubilden, wie
dies in 4 gezeigt ist, die einen Karbidbohrer 40 darstellt.
-
Das
heißt, der Durchmesser eines Nutenabschnitts 42b,
an dem die Spiralnut 20 ausgebildet ist und der sich an
der Außenseite des Einsteckelements 12 erstreckt,
kann kleiner als der des Einsetzabschnitts 42a sein, der
in das Einsteckelement 12 eingesetzt ist, und zwar gemäß dem
Bohrerdurchmesser D1. Das vorstehend erwähnte Schneidkantenelementmaterial 52,
das in dem Strangpressvorgang erhalten wird, hat eine gerade Form
mit einer gleichmäßigen Durchmessergröße.
Jedoch kann dies auch mittels eines Schleifvorgangs erhalten werden,
sodass lediglich der Nutenabschnitt 42b geschliffen wird,
an dem die Spiralnut 20 ausgebildet ist, um den Durchmesser
des Nutabschnitts 42b kleiner zu machen.
-
Vorstehend
ist die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
ausführlich beschrieben. Es ist so zu verstehen, dass die
vorliegende Erfindung mit anderen Änderungen, Verbesserungen
und Modifikationen ausgeführt werden kann, die einem Fachmann
einfallen können, ohne von dem Umfang und Wesen der in
den beiliegenden Ansprüchen definierten Erfindung abzuweichen.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - JP 2003-277807
A [0002]