DE102010006797A1

DE102010006797A1 - Bohrwerkzeug

Info

Publication number: DE102010006797A1
Application number: DE102010006797A
Authority: DE
Inventors: Jürgen 92648 Schwägerl
Original assignee: Kennametal Inc
Current assignee: Kennametal Inc
Priority date: 2010-02-04
Filing date: 2010-02-04
Publication date: 2011-08-04
Anticipated expiration: 2030-02-05
Also published as: US20180243843A1; FR2955793B1; DE102010006797B4; US10661356B2; US20130045058A1; US9901990B2; WO2011095344A1; CN102741001B; US20180243842A1; FR2955793A1; CN102741001A

Abstract

Bohrwerkzeug mit mindestens zwei Spannuten (3a, 3b) und mit einer Querschneide (8) mit Ausspitzung (2), wobei die Ausspitzung (2) derart kontinuierlich in die Spannuten (3a, 3b) übergeht, dass sie das Ende der jeweiligen Spannut (3a, 3b) im Bereich der Querschneide (8) bildet.

Description

Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Bohrwerkzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein solches Bohrwerkzeug ist beispielsweise bekannt aus der ebenfalls auf die Anmelderin zurückgehende EP 1 230 058 . Im Bereich der Bohrerspitze eines derartigen Bohrwerkzeugs sind zwei oder mehr Hauptschneiden durch eine Querschneide miteinander verbunden. Auf dem Gebiet der Zerspanungstechnik allgemein und aus der vorgenannten EP 1 230 058 im Besonderen ist es bekannt, diese Querschneide durch die Anbringung einer sogenannten Ausspitzung zu verkleinern. Da die Schnittgeschwindigkeit im Bereich der Querschneide gleich Null ist, wird die mechanische Belastung der Bohrerspitze des Bohrwerkzeugs durch eine solche Verkleinerung der Querschneide signifikant verringert.
Üblicherweise wird bei der Herstellung von Bohrwerkzeugen die Ausspitzung der Querschneide in einem mehrstufigen Anschleifverfahren fertiggestellt. In einem ersten Schleifvorgang werden in den Bohrwerkzeugrohling die Spannuten und gegebenenfalls die am Spannutenrand vorgesehenen Nebenschneiden geschliffen. In einem zweiten Verfahrensschritt werden die Hauptschneiden, die Querschneide sowie die sich an die Hauptschneiden anschließenden Freiflächen geschliffen. In einem dritten Schleifvorgang wird sodann die Querschneide ausgespitzt. Für jeden Schleifvorgang wird das Schleifwerkzeug, welches üblicherweise von einer rotierenden Schleifscheibe gebildet ist, zum Schleifen der Hauptschneiden und der Querschneide, zum Schleifen der Ausspitzung und zum Schleifen der Drallnuten jeweils erneut am zu schleifenden Bohrerrohling angesetzt. Jedes erneute Ansetzen des Schleifwerkzeugs am Bohrerrohling zieht die Entstehung von Unstetigkeiten beim Schliff nach sich, wodurch am fertigen Bohrwerkzeug unerwünschte Kanten entstehen.
Diese Kanten müssen entweder durch aufwändige und kostenintensive Nachbearbeitungsverfahren im Nachhinein geglättet und entfernt werden. Unterbleibt eine derartige Nachbearbeitung, kann die Laufgenauigkeit des Bohrwerkzeugs beeinträchtigt sein bzw. steigen die auf das Bohrwerkzeug beim Bohrvorgang einwirkenden mechanischen Belastungen, was zwangsläufig eine Verringerung der Standzeit des Bohrwerkzeugs nach sich zieht.
Aus der EP 1 230 058 ist ein Verfahren zum Schleifen einer Bohrerspitze bekannt, welches die Kantenbildung im Bereich der Bohrerspitze des dort offenbarten Bohrwerkzeugs verhindert. Nachteilig an diesem Anschleifverfahren ist die Tatsache, dass es sich nur für die dort gezeigte Anschliffart der Bohrerspitze im Bereich der Querschneide eignet.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Bohrwerkzeug und ein Verfahren zur Herstellung eines Bohrwerkzeugs anzugeben, welche sich für beliebige Anschliffarten des Bohrwerkzeugs im Bereich der Bohrerspitze eignet.
Lösung der Aufgabe
Diese Aufgabe ist durch die Merkmalskombination des Anspruchs 1 in Bezug auf ein Bohrwerkzeug und des Anspruchs 5 in Bezug auf ein Herstellungsverfahren für ein Bohrwerkzeug in erfinderischer Weise gelöst. Die darüber hinaus beschriebenen vorteilhaften und abgewandelten Ausgestaltungen betreffen sowohl zweckmäßige als auch für sich selbst erfinderische Weiterbildungen der Erfindung.
Die Erfindung beruht auf der Grundüberlegung, die Ausspitzung der Querschneide und den Anschliff der Spannuten in einem einzigen Schleifvorgang zu realisieren. Hierfür muss das Schleifwerkzeug auch nur ein Mal am Bohrerrohling ansetzen, wodurch die unerwünschte Kantenbildung von vornherein unterbleibt. Die Ausspitzung im Bereich der Querschneide geht kontinuierlich in die Spannut über. Die Ausspitzung ist somit gleichsam Bestandteil der Spannut und bildet auf diese Weise das Ende der Spannut im Bereich der Hauptschneiden, also das dem Spannschaft des Bohrwerkzeugs abgewandte Ende der Spannut.
Zur Realisierung dieser Ausgestaltung ist ein dreischrittiges Herstellungsverfahren vorgesehen. In einem ersten Verfahrensschritt fährt eine rotierende Schleifscheibe vom Schneidenende her in den Bohrwerkzeugrohling ein. Hierbei steht die Schleifscheibe exakt im Drallwinkel der zu schleifenden Spannut zum Bohrwerkzeugrohling. Die Schleifscheibe wird zum Spanen einer Schutzfase dann während des Schleifvorgangs einfach geringfügig verkippt. Sobald die Schleifscheibe mit dem Bohrwerkzeugrohling in Eingriff steht, wird die Schleifscheibe im zweiten Verfahrensschritt in Radialrichtung des Werkzeugrohlings zum Schleifen der Ausspitzung verfahren, um sodann in den dritten Verfahrensschritt kontinuierlich überzugehen. Im dritten Verfahrensschritt bewegt sich die Schleifscheibe entlang dem Bohrwerkzeugrohling ausschließlich in Axialrichtung zum Schleifen der sich an die Ausspitzung kontinuierlich anschließenden Spannut. In weiterer Ausgestaltung führt der Bohrerrohling während des zweiten Verfahrensschritts oder während des dritten Verfahrensschritts oder während des zweiten und des dritten Verfahrensschritts eine vordefinierte Rotationsbewegung aus. Mit Hilfe dieser Rotationsbewegung ist es möglich, eine wendelförmige Spannut zu realisieren und den Drall dieser wendelförmigen Span- bzw. Drallnut vorzugeben. Das Verfahren eignet sich also zur Fertigung sowohl von gerade genuteten Bohrwerkzeugen als auch von drall genuteten Bohrwerkzeugen.
In einem weiteren Verfahrensschritt ist es dann möglich, den so vorgeschliffenen Bohrwerkzeugrohling mit jedwedem beliebigen Stirnanschliff zu versehen.
Vorteilhaft an der Erfindung ist die Tatsache, dass mit einem Bohrwerkzeugrohling, also mit einem Grundteil beliebig viele Schneidenvarianten realisiert werden können. Es wirkt sich positiv auf eine geringe Lagerhaltung im Bereich der Bohrwerkzeugrohlinge aus, was eine geringe Resourcenbindung nach sich zieht. Außerdem ist es mit der Erfindung möglich, das Bohrwerkzeug jeweils optimal an den jeweiligen Schneideinsatz durch einen entsprechenden Anschliff der Bohrerspitze anzupassen. Die Erfindung eignet sich deshalb auch besonders gut zur Fertigung kleiner Chargen bzw. kleiner Losgrößen bis hin zur Losgröße 1. Schließlich ermöglicht die Erfindung auch, Weiterentwicklungen im Bereich des Anschliffs der Bohrerschneiden umgehend in die laufende Fertigung einfließen zu lassen. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht in der Möglichkeit, die Ausspitzung selbst wendelförmig bzw. drallförmig auszugestalten. Auch ist es mit der Erfindung möglich, zunächst eine gerade Querschneide vorzusehen, an welche sich eine wendelförmige oder drallförmige Ausspitzung anschließt.
Auch ist es möglich, mit dem erfindungsmäßigen Herstellungsverfahren Sonderbohrwerkzeuge herzustellen, beispielsweise Bohrwerkzeuge mit Kernverjüngung in axialer Richtung. Das beanspruchte Herstellungsverfahren eignet sich dabei besonders zur Herstellung von Bohrwerkzeugen mit 5-achsigen Bearbeitungsmaschinen.
Beschreibung der Figuren
1 zeigt eine Darstellung der Spitze eines erfindungsmäßigen Bohrwerkzeugs, wobei die linke Hälfte der 1 eine Draufsicht auf die Bohrerspitze in Längsrichtung des Bohrwerkzeugs zeigt und die rechte Hälfte eine entsprechende Seitenansicht der Bohrerspitze;
2 zeigt eine konventionelle Bohrwerkzeugspitze ohne Ausspitzung nach dem Stand der Technik;
3 zeigt eine konventionelle Bohrerspitze mit Ausspitzung nach dem Stand der Technik, wobei die linke Hälfte der 3 die Draufsicht auf die Bohrerspitze konventioneller Ausspitzung in Bohrwerkzeuglängsrichtung und die rechte Hälfte die Seitenansicht dieser Bohrerspitze zeigt;
4 zeigt die Seitenansicht des Verlaufs des Kerndurchmessers eines Bohrwerkzeugs nach dem Stand der Technik,
5 zeigt die Seitenansicht des Kernverlaufs eines erfindungsmäßigen Bohrwerkzeugs;
6 zeigt die Seitenansicht des Kernverlaufs eines Bohrwerkzeugs mit konstantem Anschnitt;
7 bis 11 zeigt den Kernverlauf des in 5 dargestellten Bohrwerkzeugs in geschnittener Darstellung an verschiedenen in Bohrwerkzeuglängsrichtung voneinander beabstandeten Positionen;
12 zeigt die Stellung der Schleifscheibe eines Schleifwerkzeugs zu Beginn des erfindungsmäßigen Schleifverfahrens im Anschleifen eines Bohrwerkzeugs mit durchgebogener Hauptschneide, in der linken Darstellung in Draufsicht auf die Bohrerspitze und in der rechten Darstellung in Seitenansicht;
13 zeigt die Ansichten aus 12 mit der Schleifscheibenstellung am Ende des Ausspitzens der durchgebogenen Bohrwerkhauptschneide;
14 die Darstellungen gemäß 12, jedoch zum Schleifen einer Ausspitzung an einem Werkzeug mit gerader Hauptschneide,
15 die Darstellung der Schleifscheibe aus 14 am Ende des Ausspitzungsvorgangs.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Das in 1 dargestellte Bohrwerkzeug weist die beiden Hauptschneiden 1a und 1b mit einer Schutzfase 12 und die Hauptschneiden 1a, 1b verbindende Querschneide 8 mit der Ausspitzung 2 auf. In der rechten Hälfte der 1 erkennbar ist der kontinuierliche Übergang der Ausspitzung 2 in die entsprechende Spannut 3a. Dem linken Teil der 1 ist zu entnehmen, dass entsprechend den beiden Hauptschneiden 1a, 1b auch zwei Spannuten 3a und 3b am erfindungsmäßigen Bohrwerkzeug ausgebildet sind. An die Hauptschneiden 1a und 1b schließen sich jeweils die Hauptfreiflächen 4a und 4b an. In 1 ist noch die Rotationsrichtung 5 des Bohrwerkzeugs mit einem entsprechenden Pfeil angedeutet. In 1 dargestellt ist noch die Bohrwerkzeuglängsrichtung 6 und die Radialrichtung 7.
2 zeigt ebenfalls eine der linken Ansicht in 1 entsprechende Draufsicht auf die Bohrspitze eines Bohrwerkzeugs, jedoch nach dem Stand der Technik. Auch dieses Bohrwerkzeug nach dem Stand der Technik weist zwei Hauptschneiden 1a, 1b, zwei entsprechende Hauptfreiflächen 4a, 4b und zwei Spannuten 3a, 3b auf. Eine Ausspitzung ist dort jedoch nicht vorhanden. Die beiden Hauptschneiden 1a und 1b verbindende Querschneide 8 weist bei diesem Werkzeug nach dem Stand der Technik erkennbar eine sehr viel größere Breite in Radialrichtung 7 auf, als die Querschneide 8 mit der Ausspitzung 2 an dem in 1 dargestellten Erfindungsgegenstand.
3 zeigt schließlich die Bohrerspitze eines Bohrwerkzeugs mit konventioneller Ausspitzung nach dem Stand der Technik. Auch dieses bekannte Werkzeug weist zwei Hauptschneiden 1a, 1b, zwei Spannuten 3a, 3b und zwei Hauptfreiflächen 4a, 4b auf. Zusätzlich erkennbar sind im Übergang von den Hauptschneiden 1a, 1b zur Querschneide 8 die beiden Schleifkanten 9 im Bereich der Hauptschneiden 1a, 1b, welche durch das mehrmalige Ansetzen der Schleifscheibe am Schneidenbereich bei der Fertigung der Ausspitzung 2 an dem in 3 dargestellten konventionellen Werkzeug entstehen.
4 zeigt den Verlauf der Kerndurchmessergeometrie in Seitenansicht. Im Gegensatz zu dem in 4 gezeigten Verlauf der Kerndurchmessergeometrie nach dem Stand der Technik, weist die in 5 dargestellte erfindungsmäßige Ausgestaltung einen der Wendelform der Spannut 3a, 3b entsprechend gedrillte Ausspitzung 2 auf. Diese Ausspitzung 2 hat eine Längserstreckung L in Bohrwerklängsrichtung 6. Der Betrag dieser Längserstreckung entspricht dem 0,1- bis 1,5-fachen Maß des Außenmanteldurchmessers D1 des Bohrwerkzeugs. Der zentrale Durchmesser d der Ausspitzung entspricht dem 0,01-fachen bis 0,2-fachen des Außenmanteldurchmessers D1. Der eigentliche Kerndurchmesser D des Bohrwerkzeugs entspricht dem 0,1 bis 0,6-fachen des Außenmanteldurchmessers D1.
6 zeigt schließlich einen Kernverlauf mit konstantem Anschnitt. Dort entspricht die Längserstreckung L der Ausspitzung 2 maximal dem 1,0-fachen des Außenmanteldurchmessers D1. Die Hauptschneiden 1a, 1b dieser Ausführungsform sind nachschleifbar.
7 bis 11 zeigt diverse Schnitte durch das in 5 dargestellte Bohrwerkzeug entlang der Längsrichtung 6. 7 zeigt die Querschnittsansicht der Bohrerspitze. 8 zeigt den Querschnitt des in 7 dargestellten Bohrwerkzeugs geschnitten an der Stelle, die dem 0,11-fachen des Außenmanteldurchmessers D1 entsprechenden Längsabstand LA von der Bohrerspitze der Bohrwerkzeuglängsrichtung 6 entspricht. 9 zeigt dasselbe Bohrwerkzeug geschnitten an der Stelle des dem 0,2-fachen des Außenmanteldurchmessers D1 entsprechenden Längsabstand LA der Bohrwerkzeugspitze. 10 zeigt das Profil bei einem Längsabstand LA, der der Hälfte des Betrags des Außenmanteldurchmessers D1 von der Bohrspitze beträgt. 11 zeigt schließlich durch das Bohrwerkzeug bei einem Längsabstand LA, der dem 1,5-fachen des Außenmanteldurchmessers D1 entspricht.
Die 12 bis 15 zeigen schließlich exemplarisch den Ablauf des erfindungsmäßigen Verfahrens zur Herstellung des erfindungsmäßigen Bohrwerkzeugs. Zu Beginn des Herstellungsverfahrens fährt die rotierende Schleifscheibe 10 in den Bohrerrohling 11 von der Bohrerspitze her ein. Zunächst vollzieht die Schleifscheibe 10 zum Schleifen der Ausspitzung im Bereich der Hauptschneide eine Schleifbewegung in Radialrichtung 7 des Bohrerrohlings 11. Zum kontinuierlichen Schleifen der Spannuten 3a, 3b verfährt die Schleifscheibe 10 sodann in Bohrwerkzeuglängsrichtung 6 am Bohrerrohling 11 entlang. Soll – wie beim Ausführungsbeispiel – eine gewendelte Spannut 3a, 3b geschliffen werden, rotiert der Bohrerrohling 11 während der Schleifbewegung der Schleifscheibe 10 in Rotationsrichtung 5.
Beim Schleifen einer durchgebogenen Hauptschneide 1a, 1b, wie dies die 12 und 13 zeigen, ändert sich der Scheibeneingriffspunkt beginnend von der Bohrerspitze bis zu einer Länge in Bohrwerkzeuglängsrichtung, welche dem 3-fachen Betrag des Außenmanteldurchmessers D1 entspricht. Die Änderung des Scheibeneingriffpunkts ändert sich hierbei in einem Bereich von 0° bis 120° bezogen auf die Mittellängsachse des Bohrwerkzeugs 11 zum Mittelpunkt der Schleifscheibe 10.
14 und 15 zeigen hingegen den Anwendungsfall der Fertigung einer geraden Hauptschneide 1a und 1b.
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

EP 1230058 [0001, 0004]

Claims

Bohrwerkzeug mit mindestens zwei Spannuten (3a, 3b) und mit einer Querschneide (8) mit Ausspitzung (2) dadurch gekennzeichnet, dass die Ausspitzung (2) derart kontinuierlich in die Spannuten (3a, 3b) übergeht, dass sie das Ende der jeweiligen Spannut (3a, 3b) im Bereich der Querschneide (8) bildet.
Bohrwerkzeug nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch wendelförmige Spannuten (3a, 3b) mit einer entsprechenden wendelförmigen Ausspitzung (2) am schneidenseitigen Spannutende.
Bohrwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Querschneide (8) und eine daran grenzende wendelförmige Ausspitzung (2).
Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine gewölbte Hauptschneide (1a, 1b).
Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch jeweils eine Schutzfase (12) am Ende der Hauptschneide (1a, 1b).
Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3 gekennzeichnet durch eine fließend in die Spannut (3a, 3b) übergehende und sich direkt an die Spannut (3a, 3b) anschließende Hauptschneide (1a, 1b) und durch eine Stufe zwischen der Spannut (3a, 3b) und der Hauptfreifläche (4a, 4b).
Verfahren zur Herstellung eines Bohrwerkzeugs mit folgenden Verfahrensschritten: a) In einem ersten Verfahrensschritt fährt eine rotierende Schleifscheibe (10) vom Schneidenende her in einen Bohrerrohling (11) ein; b) in einem zweiten Verfahrensschritt verfährt die Schleifscheibe (10) in Radialrichtung (7) des Bohrerrohlings (11) zum Schleifen der Ausspitzung (2) und c) in einem dritten Verfahrensschritt verfährt die Schleifscheibe (10) in Bohrwerkzeuglängsrichtung (6) des Bohrerrohlings (11) zum Schleifen der sich kontinuierlich an die Ausspitzung (2) anschließenden Spannut (3a, 3b).
Verfahren nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Drehbewegung des Bohrerrohlings (11) während des zweiten Verfahrensschritts oder des dritten Verfahrensschritts oder während des zweiten und des dritten Verfahrensschritts.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch den Stirnanschliff des Bohrwerkzeugs als zusätzlicher vorangehender oder nachfolgender Verfahrensschritt.
Verfahren nach Ansprüche 7 bis 9, gekennzeichnet durch einen gewölbten Anschliff der Hauptschneide und/oder das Einschleifen einer Schutzfase entlang der Nebenschneide mittels eines Anstellwinkels der Schleifscheibe (10), welcher kleiner ist als der Drallwinkel der Spannut (3a, 3b) zum Nachziehen der Schleifscheibe (10).