DE102011081359A1

DE102011081359A1 - Kernlochbohrwerkzeug

Info

Publication number: DE102011081359A1
Application number: DE201110081359
Authority: DE
Inventors: Klaus Daut; Tobias Adam
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-08-23
Filing date: 2011-08-23
Publication date: 2013-02-28
Also published as: WO2013026730A1

Abstract

Es wird ein Kernlochbohrwerkzeug 1 angegeben, welches neben einem rohrförmigen Schaft 2 auch wenigstens eine Verlängerung 3 aufweist, deren Wanddicke D und Wölbung derjenigen des Schafts 2 entspricht. Jede dieser Verlängerungen 3 ist mit einer Schneidplatte 5 versehen. Da die Breite B jeder der Schneidplatte 5 der gesamten Breite der Kreisringfläche entspricht und diese Breite aber nur wenige Millimeter entspricht, lassen sich mit den erfindungsgemäßen Kernlochbohrwerkzeugen 1 auch Kernlochbohrungen problemlos in Werkstücke einbringen, deren Werkstoff eine Härte von größer 60 HRC hat.

Description

Gebiet der Erfindung
Das Anwendungsgebiet der Erfindung erstreckt sich auf ein Werkzeug zum Bohren von Löchern nach dem Prinzip des sogenannten Kernbohrens. Dabei hat die Erfindung besonderen Bezug zum Einbringen von kleinen Löchern in gehärtete Werkstücken, ohne dabei allerdings auf das Einbringen von kleinen Löchern in gehärteten Werkstücken beschränkt zu sein.
Zur Erfüllung der Zerspanungsfunktion ist bekannt, den im wesentlichen rohrförmigen Schaft von Kernlochbohrwerkzeugen an einem seiner Enden mit einer oder mehreren Schneidplatten zu versehen. Um eine vernünftige Spanführung zu erreichen, ist es beispielsweise aus DE 3419350 bekannt, zwei oder mehr dieser Schneidplatten im Wesentlichen auf einer radial vom Zentrum des Bohrwerkzeugs ausgehenden Linie anzuordnen. Ebenso ist es etwa auch DD 142673 bekannt, die erforderliche Breite des freizuschneidenden Kreisrings dadurch zu realisieren, dass an einer ersten Stelle des Umfangs der Schaftes und einer anderen Stelle des Schaftes jeweils eine Schneidplatte angebracht ist, wobei jede dieser Schneidplatten eine Breite aufweist, die geringer ist als die Breite des freizuschneidenden Kreisrings. Wie leicht einzusehen ist, wird der Freischnitt dadurch realisiert, dass sich die beiden um etwa 180° zueinander versetzt an der Stirnfläche des Schafts angebrachten Schneidplatten sich – in der Abwicklung – überlappen.
Setzt man allerdings das aus DD 142673 oder DE 3419350 bekannte Kernlochbohrwerkzeug zur Herstellung von Kernlochbohrungen ein, kommt es zu hohen Wärmeeinträgen in das Werkstück, die auch mit den üblicherweise eingesetzten Kühlmedien aber nur unzureichend abgeführt werden können. Um diese mitunter schädlichen Wärmeeinträge zu minimieren, ist es daher notwendig, die Zerspanungsdrehzahlen abzusenken.
Letztes gilt um so mehr, je härter das Material ist, in welches die jeweilige Kernlochbohrung eingebracht werden soll.
Aufgabe der Erfindung
Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Kernlochbohrwerkzeug anzugeben, welches den Wärmeeintrag ins Werkstück reduziert.
Zusammenfassung der Erfindung
Diese Aufgabe wird mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung sind den Ansprüchen 2 bis 7 entnehmbar. Mit Anspruch 8 wird das Einbringen von Bohrungen in ein Werkstück mit einem Kernlochbohrwerkzeug gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 beansprucht.
Wird gemäß Anspruch 1 das Ende des Schafts mit wenigstens einer Verlängerung versehen, die sich in Richtung der Rotationsachse des Schafts erstreckt, eine dem Schaft entsprechende Wanddicke und Wölbung hat und die an einem Teil des Umfangs des Schafts anschließt, und ist jedes freie Ende der Verlängerung mit einer Schneidplatte versehen, die Breite jeder Schneidplatte etwas größer als die Wanddicke des Schafts, ist ein Kernlochbohrwerkzeug geschaffen, bei welchem jede Schneidplatte in der Lage ist, den für das Kernlochbohren charakteristischen Ringspalt freizuschneiden. Sind zwei oder mehr Schneidplatten vorhanden, verteilt sich die Zerspanungsarbeit auf die verschiedenen Schneidplatten, wodurch die Beanspruchung des Kernlochwerkzeuges sinkt.
Ist gemäß Anspruch 2 die Schneidplatte lösbar mit der Verlängerung verbunden, können die Schneidplatten nach ihrer Abnutzung sehr schnell gegen beispielsweise nachgeschärfte Schneidplatten ersetzt werden. Dabei schließt der Begriff lösbar alle Arten von Schraub-, Klemm-, Klebe-, und Lötverbindungen ein. Von besonderem Vorteil ist bei lösbaren Verbindungen des Schraub- oder Klemmtyps die am Schaft ausgebildete Verlängerung. Dies deshalb, weil durch die in Richtung der Rotationsachse des Schafts abstehende Verlängerung dieser Verlängerungen insbesondere zur Realisierung von Klemm- oder Schraubverbindungen genutzt werden können.
Hat der Schaft gemäß Anspruch 3 einen Durchmesser von kleiner 130 mm, kann er sehr einfach in handelsübliche Bohrfutter eingesetzt werden.
Von besonderer Bedeutung ist, dass gemäß Anspruch 4 die Schneidplatte eine Breite von weniger als 10 mm hat. Dabei wird unter Breite die Erstreckung der Schneidplatte in radialer Richtung bezogen auf einen Strahl, der durch den Mittelpunkt des Schafts verläuft. Diese geringe Breite des oder der Schneidwerkzeuge zusammen mit dem Umstand, dass die Breite jedes Schneidwerkzeugs die gesamte Breite des freizuschneidenden Ringspalts vorgibt, hat zur Folge, dass nur wenig Zerspanungsarbeit geleistet werden muss. Optimal in diesem Zusammenhang sind Breiten der Schneidplatten zwischen 2 und 6 mm, da in diesem Bereich ein Optimum zwischen Stabilität der Scheidplatte und Zerspannungsarbeit/Wärmeeintrag ins Werkzeug gegeben ist.
Eine besonders gute Halterung der Schneidplatten ist dann gegeben, wenn gemäß Anspruch 5 die Verlängerung eine Aussparung aufweist, in die die Schneidplatte eingesetzt ist, und wenn im verbundenen Zustand von Schneidplatte und Verlängerung wenigstens eine Seite der Schneidplatte keinen vollständigen körperlichen Kontakt mit den diesen Seiten zugewandten Seiten der Aussparung hat. Ist dabei nur die Seite der Schneidplatte, welche zum Materialabtrag in das Werkstück schneidet, die Seite, die keinen vollständigen körperlichen Kontakt zur Aussparung hat, erfährt die Schneidplatte durch den vollständigen körperlichen Kontakt ihrer anderen Seiten mit der Aussparung einen überragende Abstützung während des Kernlochbohrens.
Sind gemäß Anspruch 6 bei mehr als einer mit einer Schneidplatte versehenen Verlängerung die übrigen mit Schneidplatten versehenen Verlängerungen symmetrisch am Umfang des Schaftes angeordnet, wird ein „Schlagen“ oder „Ruckeln“ des Kernlochbohrwerkzeugs reduziert und ein sehr gleichmäßiges Bohrergebnis erreicht.
Eine besonders gute Spanführung ist dann gegeben, wenn gemäß Anspruch 7 die Scheidplatte wenigstens eine Schneide und eine Nut aufweist, wobei die Nut im Wesentlichen rechtwinklig zur Schneide verläuft. Durch die Formgebung der Schneide wird zunächst in bekannter Weise sichergestellt, dass der abgehobene Span in Längsrichtung eine Krümmung erfährt. Schiebt sich dann bei fortscheitender Zerspannung der Span weiter in den Bereich der Nut vor, wird er von den Randbereichen der Nut erfasst und durch diesen Kontakt leicht in Richtung der Mitte der Nut gebogen. Diese Biegung des Spans in Richtung der Nut bewirkt, dass die leichte Breite des Spans reduziert wird und somit der Span mit keinem oder nur geringstem Kontakt zu den Wandungen des vom Kernlochbohrwerkzeug bearbeiteten Werkstücks hat. Eine besonders gute Spanbildung ist dann erreicht, wenn die seitlichen Wandungen der Nut ausgehend von dem Bereich, der der Schneide zugewandt ist, aufeinander zulaufen.
Werden gemäß Anspruch 8 Kernlochbohrungen mit Kernlochbohrwerkzeugen gemäß den Ansprüchen 1 bis 7 in Werkstücken eingebracht, lassen sich auch Werkstücke bis zu einer Härte von über 60 HRC (Härte Rockwell nach Skale C) problemlos bearbeiten.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Es zeigen:
1 eine Perspektive eines Kernlochbohrwerkzeugs;
2 ein Detail eines Kernlochbohrwerkzeugs gemäß 1;
3 ein Detail eines Kernlochbohrwerkzeugs;
4 eine Draufsicht auf die Unterseite eines Kernlochbohrwerkzeugs; und
5 eine Schneidplatte.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnung
Die Erfindung soll nun anhand der Figuren näher erläutert werden. Mit 1 ist ein Kernlochbohrwerkzeug 1 gezeigt, welches im Wesentlichen von einem rohrförmig ausgebildeten Schaft 2 und einer Verlängerung 3 gebildet ist. Die Verlängerung 3, die sich in Richtung der Rotationsachse R des Schafts 2 erstreckt, hat – wie in diesem Zusammenhang insbesondere auch 2 offenbart – eine dem Schaft 2 entsprechende Wanddicke D und Wölbung. Wie der Darstellung gemäß 1 zu entnehmen ist, verlängert die gezeigte Verlängerung 3 nur einen Teil des Umfangs des Schafts 2. Im Ausführungsbeispiel gemäß 1 sind es etwa 15% des Umfangs des Schafts 2. Zur Herstellung von Kernlochbohrungen wird das Kernlochbohrwerkzeug 1 mit dem Rand des Schaftes 2, der dem mit der Verlängerung 3 versehenen Rand gegenüberliegt, in ein geeignetes Bohrfutter (nicht gezeigt) und in Rotation F1 versetzt.
Das freie Ende 4 der Verlängerung 3 ist mit einer Schneidplatte 5 versehen, deren Breite B etwas größer ist als die Wanddicke D des Schafts 2. Diese Verhältnisse sind in 2 veranschaulicht, welche einen Schnitt in Achsrichtung durch den Schaft 2, die Verlängerung 3 und die Schneidplatte 5 gemäß 1 zeigt. Ebenso wie in 1 gezeigt, ist auch 2 entnehmbar, dass die Schneidplatte 5 in einer in der Verlängerung 3 belassenen Aussparung 6 angeordnet ist, wobei die beiden Seitenflächen 7a, 7b der Schneidplatte 5 im Gegensatz zu der Kopffläche 8 der Schneidplatte 5 keinen vollständigen körperlichen Kontakt zu den Wandungen 9a, 9b, 9c der Aussparung 6 haben. Dieser unvollständige körperliche Kontakt zwischen den Seitenflächen 7a, 7b der Schneidplatte 5 und den Wandungen 9a, 9b hat auch zur Folge, dass die Schneidplatte 5 aus der Verlängerung 3 nach unten herausschaut.
Wie die jeweilige Schneidplatte 5 in der Verlängerung lösbar befestigt sein kann, ist in 3 näher gezeigt. Dort ist in die Aussparung 6 eine Schneidplatte 5 eingesetzt. Diese Schneidplatte 5 hat – wie die Draufsicht gemäß 3 zeigt – im Wesentlichen einen rechteckigen Querschnitt, wobei allerdings die Unterseite 10 der Schneidplatte 5 leicht abgewinkelt ausgebildet ist. Auch ist der Darstellung gemäß 3 entnehmbar, dass dort nicht nur die Kopffläche 8 der Schneideplatte 5, sondern auch die – rückwärtige – Seitenfläche 7b vollständigen körperlichen Kontakt mit den entsprechenden Wandungen 9b, 9c der Aussparung 6 hat. Diese Anordnung der Schneidplatte 5 in der Verlängerung 3 hat zur Folge, dass eine gute Abstützung der Schneidplatte 5 entgegen der Drehrichtung F2 bereitgestellt wird und dass die Seitenfläche 7a, welche nicht vollständig mit der Wandung 9a der Aussparung 6 in körperlichem Kontakt steht, allein die Zerspanungsarbeit leistet.
Wie der Darstellung gemäß 3 weiter entnommen werden kann, ist die Schneidplatte 5 mit der Verlängerung 3 lösbar durch Klemmung verbunden. Dazu ist ein Schlitz 11 ausgehend von der Aussparung 6 in die Verlängerung 3 geführt. Quer zum Verlauf des Schlitzes ist eine Schraube 12 in die Verlängerung 3 eingedreht. Wie leicht einzusehen ist, verringert die eingedrehte Schraube 12 die lichte Breite des Schlitzes 11, wodurch eine in die Aussparung 6 eingesetzte Schneidplatte 5 in dieser geklemmt wird.
Auch kann in einem anderen – nicht gezeigten – Ausführungsbeispiel die Schneidplatte 5 mit der Verlängerung 3 verschraubt sein, indem eine oder mehrere Schrauben durch die Verlängerung in entsprechende Gewindelöcher der Schneidplatte 5 eingedreht werden.
Der Draufsicht auf eine Unterseite eines Kernlochbohrwerkzeugs 1 gemäß 4 kann entnommen werden, dass dieses Kernlochbohrwerkzeug 1 mit zwei Verlängerungen 3a, 3b und zwei Schneidplatten 5a, 5b versehen ist, wobei die beiden Verlängerungen 3a, 3b in Umfangsrichtung des Kernlochbohrwerkzeugs 1 um etwa 180° versetzt zueinander angeordnet sind. Außerdem sind in 4 Schrauben 12a, 12b angedeutet, mit welchen die Schneidplatten 5a, 5b an den Verlängerungen 3a, 3b befestigt sind.
Nur der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, dass in den 1 bis 4 die Scheidplatten 5 nur schematisch gezeigt sind.
Im Unterschied dazu zeigt 5 eine Schneidplatte 5 in Einzelheiten. Diese Schneidplatte 5 umfasst eine rampenförmig ausgebildete Schneide 13, an welche sich – mit Blickrichtung auf die Figur – nach oben ein quaderförmiges Teil 14 anschließt. Dieses quaderförmige Teil 14 ist auf seiner der Scheidkante 15 zugewandten Vorderseite 16 mit einer Nut 17 versehen. Wie der Darstellung gemäß 5 entnommen werden kann, verläuft die Nut 17 im Wesentlichen rechtwinklig zur Schneidkante 15. Um eine optimale Breitenreduktion des von der Schneidkante 15 über ihre gesamte Breite B abgehobenen Spans (nicht dargestellt) herbeizuführen, sind die beiden, die Nut 17 bildenden Wandungen 18a, 18b nicht parallel zueinander angeordnet, sondern laufen in Längsrichtung des quaderförmingen Teils 14 leicht aufeinander zu.
Durch dieses Anstellen der Wandungen 18a, 18b wird der Einfluss einer Nut 17 zur Verminderung der Spanbreite weiter unterstützt.
Um ein Klemmen der Schneidkante 15 im Schneidspalt (nicht dargestellt) zu verhindern, ist die Breite B1 der hinteren Kante 19 der Schneidplatte 15 gegenüber der Breite B der Schneidkante 15 leicht reduziert.
Bezugszeichenliste

1: Kernlochbohrwerkzeug
2: Schaft
3, 3a, 3b: Verlängerung
4: freies Ende
5, 5a, 5b: Schneidplatte
6: Aussparung
7a, 7b: Seitenflächen
8: Kopffläche
9a, 9b, 9c: Wandung
10: Unterseite
11: Schlitz
12, 12a, 12b: Schraube
13: Schneide
14: Teil, quaderförmig
15: Schneidkante
16: Vorderseite
17: Nut
18a, 18b: Wandung
19: hintere Kante

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 3419350 [0002, 0003]
DD 142673 [0002, 0003]

Claims

Kernlochbohrwerkzeug mit einem im Wesentlichen rohrförmigen Schaft 2 und mit wenigstens einer Schneidplatte 5, die an einem Ende des Schafts 2 angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Ende des Schafts 2 mit wenigstens einer Verlängerung 3 versehen ist, die sich in Richtung der Rotationsachse R des Schafts 2 erstreckt, eine dem Schaft 2 entsprechende Wanddicke D und Wölbung hat und die nur an einem Teil des Umfangs des Schafts 2 anschließt, dass jedes freie Ende 4 der Verlängerung 3 mit einer Schneidplatte 5 versehen ist und dass die Breite B jeder Schneidplatte 5 etwas größer ist als die Wanddicke D des Schafts 2.
Kernlochbohrwerkzeug nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidplatte 5 lösbar mit der Verlängerung 3 verbunden ist.
Kernlochbohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 2 dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des Schafts 2 kleiner 130 mm ist.
Kernlochbohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Breite B der Schneidplatte kleiner 10 mm ist.
Kernlochbohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Verlängerung 3 eine Aussparung 6 aufweist, in die die Schneidplatte 5 eingesetzt ist, dass im verbundenen Zustand von Schneidplatte 5 und Verlängerung 3 wenigstens eine Seitenfläche 7a der Schneidplatte 5 keinen vollständigen körperlichen Kontakt mit den dieser Seitenfläche 7a zugewandten Wandung 9a der Aussparung 6 hat.
Kernlochbohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass bei mehr als einer mit einer Schneidplatte 5a versehenen Verlängerung 3a die übrigen mit Schneidplatten 5b versehenen Verlängerungen 3b symmetrisch am Umfang des Schaftes 2 angeordnet sind.
Kernlochbohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass Scheidplatte 5 wenigstens eine Schneide 13 und eine Nut 17 aufweist, wobei die Nut 17 im Wesentlichen rechtwinkelig zur Schneide 13 verläuft.
Kernlochbohrung dadurch gekennzeichnet, dass das Einbringung von Bohrungen in ein Werkstück mit einem Kernlochbohrwerkzeug 1 gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 durchgeführt wird.