DE102013105347B4

DE102013105347B4 - Wendeschneidplatten-Bohreinsatz und Bohrkörper

Info

Publication number: DE102013105347B4
Application number: DE102013105347.5A
Authority: DE
Inventors: Ramesh Karthic
Original assignee: Kennametal India Ltd
Current assignee: Kennametal India Ltd
Priority date: 2012-05-28
Filing date: 2013-05-24
Publication date: 2021-03-25
Anticipated expiration: 2033-05-25
Also published as: JP6319950B2; US9993881B2; CN103447591B; KR20130133141A; CN103447591A; US20130315684A1; DE102013105347A1; SE1350624A1; JP2013244596A

Abstract

Viereckiger Wendeschneidplatten-Bohreinsatz (100), umfassend:eine im Wesentlichen flache Oberseite (101) und eine Unterseite (201), eine an die Ober- und Unterseiten (101 und 201) von vier Seiten des Bohreinsatzes (100) angrenzende Seitenfläche (102), wobei die Unterseite (201) für eine positive Schneidegeometrie kleiner als die Oberseite (101) ist;vier identische Schneidkanten (103) der Seitenfläche (102), welche die Oberseite (101) kreuzen, wobei jede Schneidkante (103) Folgendes umfasst:eine erste Teilkante (104), die nach innen zur Mittelachse des Bohreinsatzes (100) orientiert ist, wenn die erste Teilkante (104) von einer nächsten Ecke des Bohreinsatzes (100) betrachtet wird;eine zweite Teilkante (106), die mit der ersten Teilkante (104) über eine konvexe Kurve (105) verbunden ist, wobei die zweite Teilkante (106) zu einem imaginären eingravierten Kreis (301) um die Achse (B-B) des Einsatzes tangential ist;eine dritte Teilkante (108), die sich von der Mittelachse des Bohreinsatzes (100) weg erstreckt, wenn die dritte Teilkante (108) von einer am weitesten entfernten Ecke des Bohreinsatzes (100) betrachtet wird und durch eine konkave Kurve (107a) mit der zweiten Teilkante (106) verbunden ist; undeine vierte Teilkante (109), die sich von der Mittelachse des Bohreinsatzes (100) weg erstreckt, wenn die vierte Teilkante (109) von der am weitesten entfernten Ecke des Bohreinsatzes (100) betrachtet wird und durch eine konvexe Kurve (107b) mit den dritten Teilkanten (108) verbunden ist;eine Vielzahl von gebogenen Nasenabschnitten (110) mit einem vorbestimmten Radius, die jeweils an einer der vier Ecken des Bohreinsatzes (100) angeordnet sind und an die erste Teilkante (104) der Schneidkante mit der vierten Teilkante (109) einer darauffolgenden Schneidkante (103) angrenzen;eine Durchgangsöffnung (111), die in der Mitte des Bohreinsatzes (100) angeordnet ist und sich zwischen der Oberseite (101) und der Unterseite (201) des Bohreinsatzes (100) zur Befestigung des Bohreinsatzes (100) mit einem Bohrkörper (500) erstreckt; undeine Abfasung (112) am unteren Rand (201) des Bohreinsatzes (100), wobei die erste Teilkante (104) linear ist und in einem Winkel (α) im Bereich von 0,5° bis 5° bezüglich einer horizontalen Achse (B-B) des Bohreinsatzes (100) geneigt ist, und wobeidie zweite Teilkante (106) linear ist und in einem Winkel (β) im Bereich von 5° bis 15° bezüglich der horizontalen Achse (B-B) des Bohreinsatzes (100) geneigt ist, und wobeidie vierte Teilkante (109) linear ist und einen Winkel (Φ) von 0° bezüglich der horizontalen Achse (B-B) des Bohreinsatzes (100) bildet.

Description

Die folgende Patentschrift beschreibt insbesondere den Charakter der Erfindung und die Art und Weise ihrer Durchführung.
Diese Anmeldung ist die Fortsetzung der schwebenden indischen Patentanmeldung Nr. 2515/CHE/2011, eingereicht am 22. Juli 2011. Diese Anmeldung wird als Zusatzpatent zur besagten Anmeldung als Mutteranmeldung eingereicht.
TECHNISCHES GEBIET
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung betreffen einen Bohreinsatz und insbesondere betreffen Ausführungsformen einen viereckigen Wendeschneidplatten-Bohreinsatz für eine Umfangstasche des Bohrkörpers.
HINTERGRUND DER OFFENBARUNG
Bohrwerkzeuge werden zum Bohren von zylindrischen Löchern in metallischen Werkstücken verwendet. Die Schneide- oder Bohraktion der Bohrwerkzeuge kann mit einem langgestreckten im Wesentlichen zylindrischen Bohrwerkzeug durchgeführt werden, wie beispielsweise mit einer Kombination aus einem Werkzeughalter und einem Bohreinsatz, der selektiv daran befestigt wird. Eine solche Anordnung kann dann in einer Anwendung verwendet werden, bei der ein Ende des Werkzeughalters sicher in einem Antriebsgerät, das den Halter um seine Längsachse dreht, befestigt wird. Am gegenüberliegenden Ende des langgestreckten Werkzeughalters greift der Schneideinsatz in das zu schneidende Material ein. Alternativ kann das Werkstück dazu gebracht werden, sich bezüglich des Halters und des Schneideinsatzes zu drehen, wie beispielsweise bei der Positionierung des Halters im Reitstock einer Drehbank oder dergleichen. Ferner kann auch dafür gesorgt werden, dass sich Werkzeug und Werkstück im Verhältnis zueinander drehen. Die Verwendung von Schneideinsätzen macht es möglich, dass bei Verschleiß der Schneidflächen nicht das gesamte Werkzeug sondern nur der Einsatz schnell ausgewechselt werden kann, und sie ermöglicht die Verwendung eines Werkzeugs für eine Vielzahl von unterschiedlichen Bohranwendungen durch einfaches Auswechseln des Einsatzes und nicht der gesamten Bohranordnung.
Wendeschneidplatten-Bohreinsätze spielen beim Bohren eine sehr wichtige Rolle, weil alle Seiten der Einsatzplatte nacheinander zum Schneiden verwendet werden können. Ferner verringert die Verwendung von Einsätzen die Produktionsvorlaufzeit und die Montagezeit.
Die Verwendung von viereckigen Wendeschneidplatten-Bohreinsätzen ist im Stand der Technik bekannt. Die Einsätze des Standes der Technik umfassen aber vier rechteckige Schneidkanten zum Schneiden des Werkstücks. Durch die Verwendung von rechteckigen Schneidkanten neigt der Bohrer dazu, aus seiner Mitte abzudriften, weil die Schneidkräfte über den gesamten Bohrkörper und nicht exakt in der Mitte wirken. Das Abdriften des Bohrers erzeugt ferner eine schmale Wand, die in praktischen Anwendungen nicht brauchbar ist. Ferner reiben herkömmliche Wendeschneidplatten-Bohreinsätze an der Oberfläche des Bohrlochs, wenn der Durchmesser des Bohrlochs unter dem vorbestimmten Wert liegt.
In jüngster Zeit wurden viele Techniken von verschiedenen Herstellern von Bohreinsätzen eingeführt, mit denen die Schneidkräfte im Bohrkörper zur Verhinderung des Abdriftens eines Bohrers aus seiner Mitte ausgeglichen werden sollen. Eine solche Technik ist die Unterteilung der Schneidkante in eine Vielzahl von Teilkanten. Die Teilkanten sind zum Ausgleich der Schneidkräfte in einem vorbestimmten Muster orientiert. Bei den herkömmlichen Bohreinsätzen sind die Teilkanten durch eine Übergangskante, die eine konvexe Kurve und eine konkave Kurve umfasst, miteinander verbunden. Die Spanbildung ist bei den herkömmlichen Schneideinsätzen nicht glatt, weil es zu einer plötzlichen Veränderung vom konkaven Abschnitt zum konvexen Abschnitt kommt, was zu einem Bereich mit hoher Belastung führt. Außerdem können sich die Späne manchmal selbst in kleinere Fragmente aufspalten, die nicht in die Auskehlung des Bohrwerkzeugs sondern um das Bohrwerkzeug fallen und dadurch die Endoberfläche des produzierten Lochs ruinieren.
Die EP 1 813 368 A2 offenbart einen Bohrer zur spanabhebenden Bearbeitung mit einem Bohrkörper und einem austauschbaren Schneideinsatz. Es werden Schneideeinsätze mit vier Schneidkanten gezeigt, wobei jede Schneidkante aus zwei Teilkanten gebildet wird, die über eine Zwischenkante verbunden sind. Der Schneideinsatz weist ein Durchgangsloch auf, mit dem der Schneideinsatz über eine Schraube mit dem Bohrkörper verbunden werden kann. Das Durchgangsloch weist im Querschnitt eine konvexe Form im oberen Teil des Schneideinsatzes auf. Dadurch wird verhindert, dass sich während der spanabhebenden Bearbeitung Späne innerhalb des Schneideinsatzes ansammeln und so eine zusätzliche Belastung des Schneideinsatzes verursachen.
Die US 2010/0178122 A1 zeigt einen Bohrer zum Schneiden eines Werkgegenstands mit einem Bohrkörper, einem inneren Einsatz und einem äußeren Einsatz. Der innere und äußere Einsatz ist identisch ausgeführt und weist jeweils vier Schneidkanten auf. Die Schneidkanten haben jeweils eine erste und eine zweite Teilkante, die über in einem Übergangsbereich mittels einer Kante miteinander verbunden sind. Die erste Teilkante bildet einen Winkel Θ₂ relativ zu einer Basislinie, während die zweite Teilkante einen von Θ₂ unterschiedlichen Winkel Θ₃ relativ zur gleichen Basislinie bildet. Die Winkel relativ zueinander werden dabei so gewählt, dass die Teilkanten des inneren und äußeren Einsatzes wären des Schneidvorgangs zusammenwirken.
Aus der US 2010/0272526 A1 ist ein Schneideinsatz bekannt, welcher aus einer oberen Hälfte und einer unteren Hälfte zusammengesetzt ist, wobei jede der beiden Hälften vier Schneidkanten aufweist. Die Schneidkanten der oberen und unteren Hälfte weisen unterschiedliche Profile jedoch den gleichen Kreisdurchmesser auf.
Angesichts der vorangehenden Erörterung ist es Aufgabe der Erfindung, einen Bohreinsatz zur Überwindung der Einschränkungen des Standes der Technik vor dem obigen Hintergrund zu entwickeln.
ZUSAMMENFASSUNG DER OFFENBARUNG
Die Aufgabe wird durch einen Wendeschneidplatten-Bohreinsatz mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Die Aufgabe wird des Weiteren gelöst durch einen Bohrkörper mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8.
Die Nachteile des Standes der Technik werden überwunden und zusätzliche Vorteile werden durch die Bereitstellung eines Bohreinsatzes gemäß der vorliegenden Offenbarung bereitgestellt.
Weitere Merkmale und Vorteile werden durch die Techniken der vorliegenden Offenbarung realisiert. Andere Ausführungsformen und Aspekte der Offenbarung werden hierin ausführlich beschrieben und sind als Teil der beanspruchten Offenbarung anzusehen.
Die vorliegende Offenbarung stellt einen viereckigen Wendeschneidplatten-Bohreinsatz bereit, der Folgendes umfasst: eine im Wesentlichen flache Oberseite und eine Unterseite, eine an die Ober- und Unterseiten von vier Seiten des Bohreinsatzes angrenzende Seitenfläche, wobei die Unterseite für eine positive Schneidegeometrie kleiner als die Oberseite ist. Vier identische Schneidkanten der Seitenfläche kreuzen die Oberseite, wobei jede Schneidkante eine erste Teilkante umfasst, die nach innen zur Achse des Bohrkörpers orientiert ist, wenn die erste Teilkante von einer nächsten Ecke des Bohreinsatzes betrachtet wird; wobei sich eine zweite Teilkante von der ersten Teilkante erstreckt und zu einem imaginären eingravierten Kreis um die Achse des Einsatzes tangential ist; wobei sich eine dritte Teilkante von der Mittelachse des Bohreinsatzes weg erstreckt, wenn die zweite Teilkante von einer am weitesten entfernten Ecke des Bohreinsatzes betrachtet wird und durch eine konkave Kurve mit der zweiten Teilkante verbunden ist, und wobei sich eine vierte Teilkante von der Mittelachse des Bohreinsatzes weg erstreckt, wenn die vierte Teilkante von der am weitesten entfernten Ecke des Bohreinsatzes betrachtet wird und durch eine konvexe Kurve mit der dritten Teilkante verbunden ist. Der Bohreinsatz umfasst ferner vier gebogene Nasenabschnitte, die jeweils einen vorbestimmten Radius aufweisen und an jeder der vier Ecken des Einsatzes angeordnet sind. Jeder gebogene Nasenabschnitt grenzt an die erste Teilkante einer Schneidkante mit der vierten Teilkante einer darauffolgenden Schneidkante an. Der Bohreinsatz weist auch in der Mitte des Bohreinsatzes eine Durchgangsöffnung, die sich zwischen der Oberseite und der Unterseite des Bohreinsatzes zur Befestigung des Einsatzes am Bohrkörper erstreckt, sowie eine Abfasung am unteren Rand des Bohreinsatzes auf.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist der Bohreinsatz an einer Umfangstasche des Bohrkörpers befestigt.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung sind die Teilkanten linear, wobei die erste Teilkante, die zweite Teilkante, die dritte Teilkante und die vierte Teilkante in einem Winkel im Bereich von ca. 0,5° bis ca. 5°, ca. 5° bis ca. 15°, ca. 20° bis ca. 50° bzw. 0° bezüglich einer horizontalen Achse des Einsatzes geneigt sind.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung weist jeder gebogene Nasenabschnitt einen Radius im Bereich von ca. 0,4 mm bis ca. 1,2 mm auf.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst die Durchgangsöffnung einen Mundabschnitt und eine Reihe von abgestuften Abschnitten zum Unterbringen einer Einsatzschraube.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung hängt der Winkel der Abfasung von der Dicke des Bohreinsatzes ab und beträgt vorzugsweise ca. 30° bezüglich einer vertikalen Achse des Bohreinsatzes.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist die Oberseite mit einem hervorstehenden Abschnitt um den Mundabschnitt ausgestattet.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung bilden Ecken der Randfläche des Einsatzes einen Winkel im Bereich von ca. 0⁰ bis ca. 11⁰ bezüglich einer vertikalen Achse des Bohreinsatzes zur Erleichterung eines Spielraums zwischen Einsatz und Tasche.
Die vorangehende Zusammenfassung dient lediglich der Veranschaulichung und ist keineswegs als einschränkend zu verstehen. Zusätzlich zu den oben beschriebenen und der Veranschaulichung dienenden Aspekten, Ausführungsformen und Merkmalen werden weitere Aspekte, Ausführungsformen und Merkmale unter Bezugnahme auf die Zeichnungen und die folgende ausführliche Beschreibung offensichtlich.
Figurenliste
Neuartige Merkmale und Charakteristika der Offenbarung werden in den anhängenden Ansprüchen aufgeführt. Die eigentliche Offenbarung sowie ein bevorzugter Anwendungsmodus, weitere Ziele und Vorteile davon werden jedoch am besten unter Bezugnahme auf die folgende ausführliche Beschreibung einer der Veranschaulichung dienenden Ausführungsform in Verbindung mit den beiliegenden Abbildungen verständlich. Eine oder mehr Ausführungsformen werden nun beispielhaft mit Bezug auf die beiliegenden Abbildungen beschrieben, in denen gleiche Bezugsziffern gleiche Elemente darstellen. In den Zeichnungen zeigen:

1 eine obere perspektivische Ansicht eines beispielhaften Bohreinsatzes gemäß der vorliegenden Offenbarung.
2 eine untere perspektivische Ansicht des Bohreinsatzes aus 1.
3 eine Ansicht von oben auf den Bohreinsatz aus 1.
4 eine Seitenansicht des Bohreinsatzes aus 1.
5 einen Bohrkörper gemäß der vorliegenden Offenbarung mit dem Bohreinsatz aus 1, der in einer Umfangstasche angeordnet ist, sowie einen herkömmlichen Einsatz in seiner Mitteltasche.
6 eine geteilte Ansicht des Bohrwerkzeugs aus 5 mit dem Bohreinsatz aus 1 in der Umfangstasche des Bohrkörpers.

Die Figuren zeigen Ausführungsformen der Offenbarung lediglich zur Veranschaulichung. Ein Fachmann erkennt aus der folgenden Beschreibung problemlos, dass auch andere Ausführungsformen der hierin gezeigten Konstruktionen und Verfahren verwendet werden können, ohne von den Grundsätzen der hierin beschriebenen Offenbarung abzuweichen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Der vorangehende Text hat die Merkmale und technischen Vorteile der vorliegenden Offenbarung grob umrissen, damit die folgende ausführliche Beschreibung der Offenbarung besser verständlich ist. Weitere Merkmale und Vorteile der Offenbarung werden hiernach beschrieben und sind Gegenstand der Ansprüche der Offenbarung. Es versteht sich für den Fachmann, dass das Konzept und die offenbarte spezifische Ausführungsform problemlos als Grundlage zur Abwandlung oder Konstruktion von anderen Konstruktionen zur Durchführung derselben Zwecke der vorliegenden Offenbarung verwendet werden können. Es versteht sich für den Fachmann auch, dass solche äquivalenten Konstruktionen nicht vom Geist und Umfang der Offenbarung wie sie in den anhängenden Ansprüchen aufgeführt sind abweichen. Die neuen Merkmale, die als charakteristisch für die Offenbarung angesehen werden, sowohl im Hinblick auf ihre Organisation als auch auf das Verfahren zu ihrer Bedienung, sowie weitere Gegenstände und Vorteile werden aus der folgenden Beschreibung besser verständlich, wenn sie in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen betrachtet werden. Es versteht sich jedoch ausdrücklich, dass jede der Abbildungen nur zur Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt wurde und nicht als Definition der Grenzen der vorliegenden Offenbarung gedacht ist.
Zur Überwindung der im Hintergrund erwähnten Nachteile wurde ein viereckiger Wendeschneidplatten-Bohreinsatz entwickelt. Ein beispielhafter Bohreinsatz der vorliegenden Offenbarung besteht aus vier identischen Schneidkanten mit einer Vielzahl von Teilkanten, welche die Kräfte zur Mitte des Bohrkörpers leiten, wodurch Abdriften des Bohrkörpers von seinem Zentrum während Bohrvorgängen verhindert werden kann.
1-4 zeigen Ansichten einer beispielhaften Ausführungsform eines beispielhaften Bohreinsatzes (100) gemäß der vorliegenden Offenbarung. 5 und 6 zeigen Ansichten eines beispielhaften Bohrkörpers (502) gemäß der vorliegenden Offenbarung mit dem beispielhaften Bohreinsatz (100). Der Bohreinsatz (100) umfasst eine Oberseite (101) und eine Unterseite (201) sowie Seitenflächen (102), die an die Ober- und Unterseite (101 und 201) angrenzen. Die Oberseite (101) des Bohreinsatzes (100) ist größer als die Unterseite (201), um einen positiven Spielraum zwischen dem Bohreinsatz (100) und einer Tasche (602) [6] in einem Bohrkörper (502) [5 und 6] bereitzustellen. Wie in 1 und 3 gezeigt ist, sind die Ränder (103) der Oberseite (101) in eine Vielzahl von Teilkanten (104, 106, 108 und 109) aufgeteilt, um die Kräfte auf die Bohrachse (504) zu richten und somit Abdriften des Bohrkörpers (502) aus einem Zentrum zu verhindern.
Weiterhin bezugnehmend auf 1 und 3 ist die erste Teilkante (104) jeder Schneidkante (103) nach innen zur Mittelachse des Bohreinsatzes (100) orientiert und bildet einen Winkel (α) im Bereich von ca. 0,5° bis ca. 1,5° bezüglich der horizontalen (bezüglich der in 3 gezeigten Orientierung) Achse (B-B) des Bohreinsatzes (100). In einer beispielhaften Ausführungsform beträgt der Winkel (α) der ersten Teilkante (104) 1° bezüglich der horizontalen Achse (B-B) des Bohreinsatzes (100). Die zweite Teilkante (106) ist mit der benachbarten der ersten Teilkanten (104) durch eine konvexe Kurve (105) verbunden. Die zweite Teilkante (106) bildet einen Winkel (β) im Bereich von ca. 5° bis ca. 15° bezüglich der horizontalen Achse (B-B) des Bohreinsatzes (100). In einer beispielhaften Ausführungsform beträgt der Winkel (β) der zweiten Teilkante (106) 6° bezüglich der horizontalen Achse (B-B) des Bohreinsatzes (100). Die zweite Teilkante (106) ist zu einem eingravierten Kreis (301) des Bohreinsatzes (100) tangential. Die dritte Teilkante (108) ist mit der zweiten Teilkante (106) über eine konkave Kurve (107a) verbunden. Die dritte Teilkante (108) ist linear und erstreckt sich allgemein von der Mitte des Bohreinsatzes (100) weg und bildet einen Winkel (ε) im Bereich von ca. 20° bis ca. 50° bezüglich der horizontalen Achse (B-B) des Bohreinsatzes (100). In einer beispielhaften Ausführungsform beträgt der Winkel (ε) der dritten Teilkante (108) 34° bezüglich der horizontalen Achse (B-B) des Bohreinsatzes (100). Die vierte Teilkante (109) ist mit der dritten Teilkante (108) über eine konvexe Kurve (107b) verbunden. Die vierte Teilkante (109) ist linear und erstreckt sich allgemein von der Mitte des Bohreinsatzes (100) weg und bildet einen Winkel von 0° und ist somit parallel bezüglich der horizontalen Achse (B-B) des Bohreinsatzes (100). Ferner weist eine Ecke (110) der Schneidkante (103) einen Eckenradius (R) auf und jede Ecke (110) einer jeweiligen Schneidkante (103) ist mit der vierten Teilkante (109) der einen Kante (103) mit der ersten Teilkante (104) einer darauffolgenden Schneidkante (103) verbunden. Der Eckenradius jeder Ecke (110) hängt von der Dicke des Einsatzes (100) und einem Durchmesser des eingravierten Kreises (301) ab. Der Eckenradius liegt im Bereich von ca. 0,4 mm bis ca. 1,2 mm.
Die Bereitstellung der dritten Teilkante (108) zwischen der konkaven Kurve (107a) und der konvexen Kurve (107b) des Bohreinsatzes (100) ermöglicht eine bessere und glattere Spanbildung. Dies verhindert somit, dass sich die Späne in Fragmente aufspalten. Deshalb wird nur ein vollständiger Span über die gesamte Schneidkante (103) geformt und die Evakuierung erfolgt durch eine Auskehlung (503) [5].
In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung sind die ersten Teilkanten (104) und die zweiten Teilkanten (106) nach innen zu dem eingravierten Kreis (301) in einem Winkel (α und β) bzw. mit einer positiven Steigung orientiert, d.h. die ersten und zweiten Teilkanten erheben sich von der horizontalen Achse (B-B) des Bohreinsatzes (100).
Der Bohreinsatz (100) weist ferner ein Loch (111) auf, das sich von der Oberseite (101) zur Unterseite (201) des Bohreinsatzes (100) zur Befestigung des Einsatzes (100) mit dem Bohrkörper (502) [5] erstreckt. Bezugnehmend auf 1 ist ein Mundabschnitt (111a) um das Loch (111) auf der Oberseite (101) vorgesehen und eine Reihe von abgestuften Abschnitten (111b) ist auf dem Umfang des Lochs (111) zur Aufnahme der Einsatzschraube (601) [6] zur Befestigung des Bohreinsatzes (100) in der Tasche (602) des Bohrkörpers (502) vorgesehen, wie in 5 gezeigt.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist ein vorspringender Abschnitt (113) [1 und 4] auf der Oberseite (101) des Bohreinsatzes (100) vorgesehen. Dieser vorspringende Abschnitt (113) erleichtert das Schneiden/Fragmentieren des Spans aus dem Bohrvorgang und leitet den Span zu dem spiralförmigen Auskehlungsabschnitt (503) des Bohrkörpers (502) zur Erleichterung des Abtransports des Spans.
Die Seitenflächen (102) des Bohreinsatzes (100) weisen eine Vielzahl von vorspringenden Abschnitten (114) [2] zur Fixierung des Bohreinsatzes (100) in der Tasche (602) des Bohrkörpers (502) auf. Die vorspringenden Abschnitte (114) berühren die Wände der Tasche (602) und arretieren die Drehbewegung des Bohreinsatzes (100) in der Tasche (602). Ferner bilden Ecken (102a) der Seitenflächen (102) einen Winkel (ψ) im Bereich von ca. 0° bis ca. 15° bezüglich der vertikalen Achse (A-A) des Bohreinsatzes (100) zur Erleichterung des Spiels zwischen dem Einsatz (100) und der Tasche (602). In einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung beträgt der Winkel (ψ) der Ecken 11° bezüglich der vertikalen Achse (A-A) des Bohreinsatzes (100). Dieses Spiel ist ein primärer Spielraum, der dazu beiträgt, dass der Einsatz (100) leicht aus der Tasche (602) des Bohrkörpers (500) entfernt werden kann [5].
3 und 4 sind beispielhafte Ausführungsformen, die Draufsichten und Vorderansichten des Bohreinsatzes (100) zeigen. Die Unterteilung der Schneidkanten in eine Vielzahl von Teilkanten (104, 106, 108 und 109) ist in der Draufsicht des Bohreinsatzes (100) deutlich dargestellt. Die Teilkanten (104, 106, 108 und 109) mit der konkaven Kurve (107a) und konvexen Kurven (105 und 107b) leiten die Schneidkräfte zur Mitte des Bohrkörpers (502) oder zur Bohrachse (504), wodurch Abdriften des Bohrers aus seiner Mitte verhindert wird. Die Teilkanten (104, 106, 108 und 109) variieren hinsichtlich Größe oder Länge, wenn der Durchmesser des eingravierten Kreises (301) zunimmt, um verschiedene Größen der Einsätze aufzunehmen, d.h. sie variieren proportional zur zunehmenden Größe. In einer Ausführungsform bildet die erste Teilkante (104) zusammen mit der zweiten Teilkante (106) eine Länge im Bereich von ca. 30% bis ca. 60% der Gesamtlänge der Schneidkante (103), und die Länge der vierten Teilkante (109) liegt im Bereich von ca. 30% bis ca. 60% der Gesamtlänge der Schneidkante (103).
In einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung liegt die Länge der dritten Teilkante (108) im Bereich von ca. 0,5% bis ca. 5% des Durchmessers des eingravierten Kreises (301) des Bohreinsatzes (100). In einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung beträgt die Länge der dritten Teilkante 1,5% des Durchmessers des eingravierten Kreises (301) des Bohreinsatzes (100).
Ferner ist eine Abfasung (112) an unteren Kanten des Bohreinsatzes (100) zum Bodenabschnitt (201) angeordnet, wie in 4 gezeigt, um das sekundäre Spiel im Einsatz (100) zu erleichtern. Der Winkel (γ) der Abfasung (112) hängt von der Dicke des Einsatzes (100) ab und der Winkel (γ) liegt im Bereich von ca. 25⁰ bis ca. 45⁰ bezüglich der vertikalen Achse (A-A) des Bohreinsatzes (100). In einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung beträgt der Winkel der Abfasung 30⁰ bezüglich der vertikalen Achse (A-A) des Bohreinsatzes (100). Die Abfasung (112) verhindert Eingraben der Tasche (602) [6] des Bohrkörpers (502), wodurch wiederum der Verschleiß der Tasche (602) im Betrieb des Bohreinsatzes (100) eliminiert wird. Die Abfasung (112) eliminiert auch Reiben der Oberfläche des Bohrlochs durch den Bohreinsatz (100), wenn der Durchmesser des Bohrlochs kleiner als der vorbestimmte Grenzwert ist.
In einer Ausführungsform wird der Bohreinsatz (100) in der peripheren Tasche (602) des Bohrkörpers (502) verwendet. Die Eck-/Nasenabschnitte (110) der Schneidkanten (103) vergrößern das Loch, das von dem Einsatz in der Innentasche (602) des Bohrkörpers (502) produziert wurde.
5 ist eine beispielhafte Ausführungsform, die den Bohrkörper mit dem Bohreinsatz der vorliegenden Offenbarung in seiner Umfangstasche (602) und einen herkömmlichen Einsatz in seiner Mitteltasche zeigt. Das Bohrwerkzeug (500) weist einen Schaft (501) vorbestimmter Länge und einen Bohrkörper (502) von zylindrischer Grundgestalt auf. Der Bohrkörper (503) weist ein Paar von Einsatztaschen auf, eine in seiner Mitte und die andere an seinem Umfang, zur Aufnahme der Bohreinsätze. Der Bohrkörper (502) weist auch eine spiralförmige Auskehlung (503) auf seinem Umfang zum Abtransport der beim Bohrvorgang entstehenden Späne auf. Die beim Bohrvorgang produzierten Späne werden von dem Vorsprung (111) des Bohreinsatzes (100) geschnitten und über die spiralförmige Auskehlung (503) des Bohrkörpers (502) zur ihrer Entsorgung geleitet. In einer Ausführungsform sind ein innenliegender/zentraler Einsatz und ein außenliegender/peripherer Einsatz im Bohrkörper (502) angeordnet, so dass die beim Bohrvorgang erzeugten Kräfte zur Bohrachse (504) geleitet werden, wodurch Abdriften des Bohrkörpers (502) von seiner Mitte verhindert wird.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung legt der innenliegende Einsatz während des Bohrvorgangs anfänglich mäßige Schneidkräfte an und der außenliegende/periphere Einsatz beginnt dann mit dem Bohren des Werkstücks.
6 ist eine beispielhafte Ausführungsform, die eine teilweise aufgerissene Ansicht des Bohrwerkzeugs (500) mit einem Bohreinsatz (100) der vorliegenden Offenbarung zeigt, die von der Umfangstasche (602) des Bohrkörpers (502) aufgerissen ist. Wenn sich der Bohreinsatz (100) in der Umfangstasche (602) des Bohrkörpers (502) befindet, passt die Form der Umfangstasche (602) zur Form des Bohreinsatzes (100). Ferner weist die Umfangstasche (602) ein Gewindeloch (ohne Nummer) zur Befestigung des Bohreinsatzes (100) mit dem Bohrkörper (502) mittels einer Einsatzschraube (601) auf. Die Einsatzschraube (601) weist eine Reihe von abgestuften Abschnitten und einen Gewindeabschnitt auf, der durch die Durchgangsöffnung (109) des Bohreinsatzes (100) verläuft und den Einsatz in der Umfangstasche (602) befestigt. Ferner umfasst der Bohrkörper (500) einen herkömmlichen Einsatz an seiner Mitteltasche.
Vorteile
Die vorliegende Offenbarung stellt einen viereckigen Bohreinsatz bereit, bei dem alle vier Schneidkanten getrennt zum Bohren verwendet werden, d.h. wenn eine Kante verschlissen ist, kann die nächste Kante zum Schneiden verwendet werden.
Die vorliegende Offenbarung stellt einen viereckigen Bohreinsatz bereit, der vier identische Schneidkanten aufweist, die in eine Vielzahl von Teilkanten unterteilt sind, um die Kräfte zur Bohrachse (504) zu leiten, wodurch Abdriften des Bohrers aus seiner Mitte eliminiert wird.
Die vorliegende Offenbarung stellt einen viereckigen Bohreinsatz bereit, der eine Abfasung in seinem Bodenabschnitt aufweist, die verhindert, dass der Einsatz am Bohrloch reibt.
Die vorliegende Offenbarung stellt einen viereckigen Bohreinsatz bereit, der einen vorspringenden Abschnitt auf seiner Oberseite aufweist, um den beim Bohrvorgang erzeugten Span aufzubrechen.
Die vorliegende Offenbarung stellt einen viereckigen Bohreinsatz bereit, der eine Auskleidungsteilkante zwischen der konkaven Kurve und der konvexen Kurve des Bohreinsatzes aufweist, um bessere und glattere Spanbildung zu ermöglichen und so die Bohrqualität zu verbessern.
Bezugszeichenliste

100: Bohreinsatz
101: Oberseite des Einsatzes
102: Seitenflächen des Einsatzes
102a: Ecken der Kantenflächen
103: Schneidkanten
104: Erste Teilkanten
105: Konvexe Kurve
106: Zweite Teilkanten
108: Dritte Teilkanten
107a: Konkave Kurve
107b: Konvexe Kurve
109: Vierte Teilkanten
110: Nasenabschnitt
111: Durchgangsöffnung
111a: Mundabschnitt der Durchgangsöffnung
111b: Abgestufte Abschnitte
112: Abfasung
113: Vorsprung auf der Oberseite
114: Vorsprung auf Seitenflächen
201: Unterseite des Einsatzes
301: Imaginärer eingravierter Kreisdurchmesser
501: Schaftabschnitt des Bohrwerkzeugs
502: Bohrkörper
503: Spiralförmige Auskehlung im Bohrkörper
601: Einsatzschraube
602: Umfangstasche im Bohrkörper
A-A: Vertikale Achse des Bohreinsatzes
B-B: Horizontale Achse des Bohreinsatzes
α: Winkel der ersten Teilkante
β: Winkel der zweiten Teilkante
ε: Winkel der dritten Teilkante
φ: Winkel der vierten Teilkante
R: Radius des Eckabschnitts
ψ: Winkel der Seitenflächen
γ: Winkel der Abfasung

Claims

Viereckiger Wendeschneidplatten-Bohreinsatz (100), umfassend: eine im Wesentlichen flache Oberseite (101) und eine Unterseite (201), eine an die Ober- und Unterseiten (101 und 201) von vier Seiten des Bohreinsatzes (100) angrenzende Seitenfläche (102), wobei die Unterseite (201) für eine positive Schneidegeometrie kleiner als die Oberseite (101) ist; vier identische Schneidkanten (103) der Seitenfläche (102), welche die Oberseite (101) kreuzen, wobei jede Schneidkante (103) Folgendes umfasst: eine erste Teilkante (104), die nach innen zur Mittelachse des Bohreinsatzes (100) orientiert ist, wenn die erste Teilkante (104) von einer nächsten Ecke des Bohreinsatzes (100) betrachtet wird; eine zweite Teilkante (106), die mit der ersten Teilkante (104) über eine konvexe Kurve (105) verbunden ist, wobei die zweite Teilkante (106) zu einem imaginären eingravierten Kreis (301) um die Achse (B-B) des Einsatzes tangential ist; eine dritte Teilkante (108), die sich von der Mittelachse des Bohreinsatzes (100) weg erstreckt, wenn die dritte Teilkante (108) von einer am weitesten entfernten Ecke des Bohreinsatzes (100) betrachtet wird und durch eine konkave Kurve (107a) mit der zweiten Teilkante (106) verbunden ist; und eine vierte Teilkante (109), die sich von der Mittelachse des Bohreinsatzes (100) weg erstreckt, wenn die vierte Teilkante (109) von der am weitesten entfernten Ecke des Bohreinsatzes (100) betrachtet wird und durch eine konvexe Kurve (107b) mit den dritten Teilkanten (108) verbunden ist; eine Vielzahl von gebogenen Nasenabschnitten (110) mit einem vorbestimmten Radius, die jeweils an einer der vier Ecken des Bohreinsatzes (100) angeordnet sind und an die erste Teilkante (104) der Schneidkante mit der vierten Teilkante (109) einer darauffolgenden Schneidkante (103) angrenzen; eine Durchgangsöffnung (111), die in der Mitte des Bohreinsatzes (100) angeordnet ist und sich zwischen der Oberseite (101) und der Unterseite (201) des Bohreinsatzes (100) zur Befestigung des Bohreinsatzes (100) mit einem Bohrkörper (500) erstreckt; und eine Abfasung (112) am unteren Rand (201) des Bohreinsatzes (100), wobei die erste Teilkante (104) linear ist und in einem Winkel (α) im Bereich von 0,5° bis 5° bezüglich einer horizontalen Achse (B-B) des Bohreinsatzes (100) geneigt ist, und wobei die zweite Teilkante (106) linear ist und in einem Winkel (β) im Bereich von 5° bis 15° bezüglich der horizontalen Achse (B-B) des Bohreinsatzes (100) geneigt ist, und wobei die vierte Teilkante (109) linear ist und einen Winkel (Φ) von 0° bezüglich der horizontalen Achse (B-B) des Bohreinsatzes (100) bildet.
Bohreinsatz (100) nach Anspruch 1, wobei die dritte Teilkante (108) linear ist und in einem Winkel (ε) im Bereich von 20° bis 50° bezüglich der horizontalen Achse (B-B) des Bohreinsatzes (100) geneigt ist.
Bohreinsatz (100) nach Anspruch 1, wobei jeder gebogene Nasenabschnitt (110) einen Radius (R) im Bereich von 0,4 mm bis 1,2 mm aufweist.
Bohreinsatz (100) nach Anspruch 1, wobei das Durchgangsloch (111) einen Mundabschnitt (111a) und eine Reihe von abgestuften Abschnitten (111b) zur Aufnahme einer Einsatzschraube umfasst.
Bohreinsatz (100) nach Anspruch 1, wobei ein Winkel (γ) der Abfasung (112) im Bereich von 0° bis 45° bezüglich einer vertikalen Achse (A-A) des Bohreinsatzes (100) je nach Dicke des Bohreinsatzes (100) liegt.
Bohreinsatz (100) nach Anspruch 1, wobei die Durchgangsöffnung (111) einen Mundabschnitt (111a) in der Nähe der Oberseite (101) aufweist und wobei die Oberseite (101) mit einem vorspringenden Abschnitt (113) um den Mundabschnitt (111a) versehen ist.
Bohreinsatz (100) nach Anspruch 1, wobei Ecken (102a) der Seitenfläche (102) des Bohreinsatzes (100) einen Winkel (ψ) im Bereich von 0⁰ bis 11⁰ bezüglich einer vertikalen Achse (A-A) des Bohreinsatzes (100) bilden.
Bohrkörper (500), umfassend einen viereckigen Wendeschneidplatten-Bohreinsatz (100) nach Anspruch 1, der in seiner Umfangstasche (602) befestigt ist, und einen an seiner Mitteltasche befestigten Einsatz.