DE102010051248A1

DE102010051248A1 - Bohrwerkzeug

Info

Publication number: DE102010051248A1
Application number: DE102010051248A
Authority: DE
Inventors: Daniel Jegan
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-11-30
Filing date: 2010-11-12
Publication date: 2011-06-01

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bohrwerkzeug, insbesondere Tieflochbohrer, mit wenigstens einer Schneide und mit wenigstens einer längs einer Bohrerachse verlaufenden Spannut sowie mit wenigstens einem ersten Spanbrecherelement auf einer an die Schneide angrenzenden Spanfläche der Spannut, wobei erfindungsgemäß auf einer der Spanfläche gegenüberliegenden Seitenfläche der Spannut wenigstens ein weiteres Spanbrecherelement angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bohrwerkzeug, insbesondere zum Tieflochbohren, mit wenigstens einer Schneide und mit wenigstens einer längs einer Bohrerachse verlaufenden Spannut sowie mit wenigstens einem Spanbrecherelement auf einer an die Schneide angrenzenden Spanfläche der Spannut.
Tieflochbohrer werden bevorzugt zum Bohren von Bohrlöchern verwendet, deren Bohrlochdurchmesser zur Bohrlochtiefe in einem Verhältnis zwischen ca. 1:10 und 1:100 liegt. Als gängige Tieflochbohrer im Bereich kleinerer Durchmesser finden so genannte Einlippen- oder auch Zweilippenbohrer Anwendung.
Der Einlippenbohrer weist dabei eine in axialer Richtung des Bohrers verlaufende Axial- oder Spannut auf, die zum definierten Abtransport des beim Bohren in einem Werkstück geschnittenen Spans dient. Die im Querschnitt häufig V-förmig ausgebildete Spannut ist dabei außen an dem Bohrkopf bzw. dem Werkzeugschaft des Einlippenbohrers vorgesehen. Durch eine oder mehrere Kanäle im Innern des Bohrers kann beispielsweise eine Zufuhr von Kühlschmierstoff erfolgen, welcher über die axiale Spannut zurücktransportiert wird. Beim Rücktransport werden gleichzeitig die anfallenden Bohrspäne mitgenommen und so aus der Bohrung herausbefördert. Es sind auch andere Arten der Kühlschmierstoffzufuhr bekannt.
Derartige Einlippenbohrer sind beispielsweise in DE 32 00 674 C2 , DE 83 32 287 U , DE 297 16 377 U1 und in DE 202 19 753 U beschrieben.
Als Nachteil erweist sich bei diesen Einlippenbohrern, dass es beim Rücktransport der Späne in der zur Bohrungswandung hin offenen Spannut zu einem Verkeilen der Bohrspäne zwischen der Spannutfläche und der ihr relativ entgegenlaufenden Bohrungswandung kommen kann.
Um diesen Nachteil des Festsetzens von Spänen zu vermeiden und einen besseren Spänetransport zu erzielen, sind verschiedene technische Lösungen bekannt geworden, die vor allem auf eine Veränderung des Querschnitts der Spannut und damit auf eine Vergrößerung des für den Abtransport der Späne zur Verfügung stehenden Raumes ausgerichtet sind.
So wird bereits in DE 33 14 718 A1 vorgeschlagen, den Querschnitt der axialen Spannut zu verändern und anstatt der V-Form eine gerundete, muldenförmig ausgebildete, Querschnittsfläche für die Spannut vorzusehen. Der so entstandene größere Spanförderraum soll den Spänen weniger mechanischen Widerstand entgegenstellen als bei einem V-förmigen Querschnitt der Spannut.
Allerdings können insbesondere bei langspanenden Werkstoffen lange Späne entstehen, die trotz vergrößerten Querschnitts der Spannut zu einem Verstopfen derselben und damit zu einer Störung im Bohrprozess führen.
Um die Entstehung langer Späne zu vermeiden, ist es ebenfalls bekannt, so genannte Spanformer und/oder Spanbrecher insbesondere an der sich an die Schneide des Bohrers anschließenden Spanfläche vorzusehen.
So wird in DE 103 16 116 A1 ein Einlippenbohrer beschrieben, der einen Bohrkopf und eine an dem Bohrkopf ausgebildete Schneide mit wenigstens einer Schneidkante aufweist. Des Weiteren sind ein im Innern des Bohrkopfs befindlicher Kühlschmierstoffzuführkanal und eine Sicke (Spannut) zur Abfuhr des Kühlschmierstoff-Späne-Gemisches vorgesehen. Die Spannut besitzt zwei insbesondere stumpfwinklig zueinander angeordnete Begrenzungsflächen, von denen eine Begrenzungsfläche direkt an die Schneide angrenzt. Die Spannut erstreckt sich dabei längs der Bohrerachse bis in den Bereich des Bohrerschaftes. Der Schneidkante ist hier ein die Spanfläche repräsentierender Spanformer zur Spanformung abgespanter Späne zugeordnet. Der die Form einer Nut mit U-förmigen Querschnitt aufweisende und aus einer Spanleitfläche und einem Spanbruchabschnitt bestehende Spanformer grenzt im Wesentlichen an die Schneidkante an und verläuft parallel zu dieser.
Mit dieser Anordnung des einen positiven Spanwinkel aufweisenden Spanformers soll vor allem die mechanische und thermische Belastung im Bereich der Schneide verringert werden.
Dieser bekannte Einlippenbohrer gemäß DE 103 16 116 A1 zeigt eine komplizierte Ausgestaltung und demzufolge auch eine sehr aufwändige Herstellung. Zudem ist es fraglich, ob diese Anordnung des Spanformers/Spanbrechers ausreicht, um auch bei langspanenden Werkstoffen einen guten Spänefluss zu erzielen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Bohrwerkzeug, insbesondere einen Tieflochbohrer, zu schaffen, mit dem bei einfacher Herstellung ein guter Spänefluss erzielt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des ersten Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Bei einem Bohrwerkzeug, insbesondere Tieflochbohrer, mit wenigstens einer Schneide und mit wenigstens einer längs einer Bohrerachse verlaufenden Spannut sowie mit wenigstens einem ersten Spanbrecherelement auf einer an die Schneide angrenzenden Spanfläche der Spannut ist erfindungsgemäß auf einer der Spanfläche gegenüberliegenden Seitenfläche der Spannut wenigstens ein weiteres Spanbrecherelement angeordnet. Dabei können die Spanbrecherelemente gleich oder unterschiedlich ausgebildet sein.
Es kann das auf der Spanfläche angeordnete erste Spanbrecherelement und/oder das weitere Spanbrecherelement auf der gegenüberliegenden Seitenfläche der Spannut jeweils als längs der Bohrerachse verlaufende Spanbrechernut ausgebildet sein, welche einen annähernd kreisbogenförmigen Querschnitt aufweist, dessen Breite größer ist als dessen Tiefe.
Die axiale Spannut zur Spanabführung weist vorzugsweise einen im Wesentlichen V-förmigen Querschnitt auf. Sie kann aber auch mit einem im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt versehen sein.
Es ist auch möglich, zwei einander diametral gegenüber liegende axiale Spannuten mit jeweils auf der Spanfläche und auf der gegenüberliegenden Seitenfläche angeordneten Spanbrecherelementen vorzusehen. Das erfindungsgemäße Bohrwerkzeug kann sowohl ein Einlippenbohrer als auch ein Zweilippenbohrer sein.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispieles eines Bohrkopfes des erfindungsgemäßen Bohrwerkzeuges in schematischer Darstellung
2 eine Vorderansicht des Bohrwerkzeuges nach 1
3 eine Einzelheit nach 2
Gemäß 1 ist das erfindungsgemäße Bohrwerkzeug als Einlippenbohrer 1 ausgebildet, welcher einen Bohrkopf 2 aufweist, an den sich ein hier nicht näher gezeigter Bohrerschaft anschließt. Im Innern des ein zylindrisches Grundprofil aufweisenden Einlippenbohrers 1 befindet sich eine hier aus zwei axialen Kanälen 3 bestehende Kühlschmierstoffzuführung. Eine in etwa V-förmige Spannut 4 erstreckt sich längs einer Bohrerachse A und dient zum gezielten Abtransport der Späne durch den Kühlschmierstoff. Die nach außen offene Spannut 4 erstreckt sich von der Stirnseite des Bohrkopfes 2 bis in den Bereich des Bohrerschaftes.
Wie insbesondere in 2 dargestellt, weist die Spannut 4 zwei vorzugsweise stumpfwinklig zueinander angeordnete Seitenflächen 5, 6 auf, von denen die Seitenfläche 6 direkt an eine im Bereich der Stirnseite des Bohrkopfes 2 ausgebildete Schneide 7 grenzt und als Spanfläche dient. Auf der Spanfläche 6 befindet sich ein Spanbrecherelement 8 zur Brechung von langen Spänen. Dieses Spanbrecherelement 8 ist hier nutenförmig ausgebildet und längs der Bohrerachse A angeordnet.
Die Wirkung des einen auf der Spanfläche 6 vorgesehenen Spanbrecherelementes 8 reicht aber oftmals nicht aus, einen guten Spänetransport ohne Verklemmen und Verstopfen während des Bohrvorganges abzusichern. So kann es beim Zerspanungsvorgang vorkommen, dass der Span an der Seitenfläche/Spanfläche 6 entlang abläuft und erst bei Kontakt mit dem Bohrungsdurchmesser (am Ende der Spannut 4) gefaltet wird oder bricht.
Deshalb sieht die erfindungsgemäße Lösung vor, auf der der Spanfläche 6 gegenüber liegenden Seitenfläche 5 der Spannut 4 wenigstens ein weiteres Spanbrecherelement 8.1 anzuordnen. Läuft nun der Span während des Bohrvorganges an der Spanfläche 6 ab, wird er durch den zweiten, auf der Seitenfläche 5 angeordneten, Spanbrecher 8.1 am Weiterrutschen gehindert und bricht oder faltet sehr früh.
In Abhängigkeit von den Abmessungen des Einlippenbohrers 1, vor allem von dessen Durchmesser, können noch weitere Spanbrecherelemente 8.2, ..., 8.n in die Spannut 4 eingebracht werden. Im gezeigten, bevorzugten Ausführungsbeispiel ist ein weiteres Spanbrecherelement 8.2 auf der Seitenfläche 5 vorgesehen. Vorzugsweise sind die zusätzlichen Spanbrecherelemente 8.1, 8.2, ..., 8.n ebenfalls als längs der Bohrerachse A angeordnete Spanbrechernuten ausgebildet und gleichmäßig über den gesamten Querschnitt der Seitenfläche 5 der Spannut 4 verteilt.
In 3 ist beispielhaft das nutenförmige Spanbrecherelement 8.1 im Querschnitt gezeigt. Die Breite b des Spanbrecherelementes 8.1 ist dabei variierbar von (0,07 bis 0,2)·Bohrerdurchmesser, während die Tiefe t vorzugsweise (0,04 bis 0,1)·Bohrerdurchmesser beträgt.
Im beschriebenen, bevorzugten Ausführungsbeispiel ist eine stumpfwinklige V-förmige Spannut 4 dargestellt. Das erfindungsgemäße Bohrwerkzeug kann aber auch eine muldenförmige, U-förmig ausgebildete, Spannut 4 aufweisen. Auch hier können auf der der Spanfläche 6 gegenüberliegenden Seitenfläche 5 zusätzliche Spanbrecherelemente 8.1, 8.2, ..., 8.n angeordnet sein.
Dabei können neben einer nutenförmigen Ausbildung der Spanbrecherelemente 8, 8.1, 8.2 auch andere an sich bekannte Spanbrecher-Formen vorgesehen werden. Insbesondere kann das auf der Spanfläche 6 angeordnete Spanbrecherelement 8 – wobei auch hier bei Bedarf mehr als ein Spanbrecherelement vorgesehen werden kann – eine sich von den zusätzlich auf der Seitenfläche 5 befindlichen Spanbrecherelementen 8.1, 8.2 unterscheidende Ausführung aufweisen.
Im beschriebenen, bevorzugten Ausführungsbeispiel ist ein Einlippenbohrer 1 dargestellt, der eine axial verlaufende Spannut 4 besitzt. Eine weitere Ausführungsform sieht einen Zweilippenbohrer mit zwei axialen Spannuten 4, die einander diametral gegenüberliegen, vor. Auch hier können erfindungsgemäß auf der der Spanfläche 6 gegenüberliegenden Seitenfläche 5 jeder der beiden Spannuten 4 zusätzliche Spanbrecherelemente 8.1, 8.2, ..., 8.n angeordnet sein.
Das erfindungsgemäße Bohrwerkzeug ist einfach herstellbar. Dabei ist es unerheblich, ob das Bohrwerkzeug einstückig gefertigt ist, oder ob Bohrkopf und Bohrerschaft getrennt hergestellt und anschließend z. B. mittels Hartlöten stoffschlüssig miteinander verbunden werden. Die Spanbrecherelemente 8, 8.1, 8.2, ..., 8.n können beispielsweise mittels Einschleifen eingebracht werden. Eine Nachrüstung bereits vorhandener Bohrer kann so mit relativ geringem Aufwand durchgeführt werden.
Mit Hilfe der zusätzlichen Spanbrecherelemente 8.1, 8.2, ..., 8.n werden die Späne kurz gebrochen oder gefaltet – das Entstehen von langen Spänen wird zuverlässig verhindert. Eine störungsfreie und sichere Spanabfuhr ist gewährleistet.
Bezugszeichenliste

1: Einlippenbohrer
2: Bohrkopf
3: Kanal für Kühlschmierstoffzuführung
4: Spannut
5: Seitenfläche
6: Seitenfläche/Spanfläche
7: Schneide
8: Spanbrecherelement
8.1: Spanbrecherelement
8.2: Spanbrecherelement
A: Bohrerachse
b: Breite des nutenförmigen Spanbrecherelementes
t: Tiefe des nutenförmigen Spanbrecherelementes

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

DE 3200674 C2 [0004]
DE 8332287 U [0004]
DE 29716377 U1 [0004]
DE 20219753 U [0004]
DE 3314718 A1 [0007]
DE 10316116 A1 [0010, 0012]

Claims

Bohrwerkzeug, insbesondere Tieflochbohrer, mit wenigstens einer Schneide (7) und mit wenigstens einer längs einer Bohrerachse (A) verlaufenden Spannut (4) sowie mit wenigstens einem ersten Spanbrecherelement (8) auf einer an die Schneide (7) angrenzenden Spanfläche (6) der Spannut (4), dadurch gekennzeichnet, dass auf einer der Spanfläche (6) gegenüberliegenden Seitenfläche (5) der Spannut (4) wenigstens ein weiteres Spanbrecherelement (8.1, 8.2, ..., 8.n) angeordnet ist.
Bohrwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spanbrecherelemente (8, 8.1, 8.2, ..., 8.n) gleich ausgebildet sind.
Bohrwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spanbrecherelemente (8, 8.1, 8.2, ..., 8.n) unterschiedlich ausgebildet sind.
Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Spanbrecherelement (8) und/oder das weitere Spanbrecherelement (8.1, 8.2, ..., 8.n) jeweils als längs der Bohrerachse (A) verlaufende Spanbrechernut ausgebildet sind/ist.
Bohrwerkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Breite (b) des einen annähernd kreisbogenförmigen Querschnitt aufweisenden Spanbrecherelementes (8.1, 8.2, ..., 8.n) größer ist als eine Tiefe (t).
Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Spannut (4) zur Spanabführung einen im Wesentlichen V-förmigen Querschnitt aufweist.
Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Spannut (4) zur Spanabführung einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt aufweist.
Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwei einander diametral gegenüberliegende axiale Spannuten (4) mit jeweils auf der Spanfläche (6) und auf der gegenüberliegenden Seitenfläche (5) angeordneten Spanbrecherelementen (8, 8.1, 8.2, ..., 8.n) vorgesehen sind.
Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass es als Einlippenbohrer (1) oder als Zweilippenbohrer ausgebildet ist.