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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Drehschneidwerkzeug und insbesondere auf einen Spiralbohrer mit einem ungleichen Spannutenabstand und ungleichen Freiwinkeln.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Hartmetall-Drehwerkzeuge (d. h. rotierend angetriebene Werkzeuge) werden häufig bei Bearbeitungsvorgängen, wie zum Beispiel Bohren, Reiben, Senken, Senkbohren, Schaftfräsen und Gewindebohren, verwendet. Solche Werkzeuge weisen typischerweise einen festen monolithischen Aufbau auf. Der Herstellungsprozess für solche Werkzeuge kann das Konsolidieren von metallurgischem Pulver (das ein teilchenförmiges Keramikmaterial und ein Bindemetall aufweist) umfassen, um einen Pressling auszubilden. Der Pressling wird dann gesintert, um einen zylindrischen Werkzeugrohling auszubilden, der einen festen monolithischen Aufbau aufweist. Wie hier verwendet, bedeutet monolithischer Aufbau, dass die Werkzeuge aus einem Material, wie zum Beispiel einem Hartmetallmaterial, das im Wesentlichen die gleichen Charakteristiken bei jedem Arbeitsvolumen innerhalb des Werkzeugs aufweist, gebildet sind. Nach dem Sintern wird der Werkzeugrohling auf eine geeignete Weise bearbeitet, um die Schneidkante und andere Merkmale der speziellen Geometrie des Drehwerkzeugs auszubilden. Zu den Drehwerkzeugen gehören zum Beispiel Bohrer, Schaftfräser, Reibahlen und Gewindebohrer.
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Drehwerkzeuge, die aus Hartmetallen gebildet werden, sind für viele industrielle Anwendungen geeignet, einschließlich des Schneidens und Formens von Baumaterialien, wie z. B. Metallen, Holz und Kunststoffen. Hartmetallwerkzeuge sind wegen der Kombination von Zugfestigkeit, Verschleißfestigkeit und Zähigkeit, die für diese Materialien charakteristisch ist, von industrieller Bedeutung.
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Hartmetallmaterialien umfassen mindestens zwei Phasen: mindestens eine harte Keramikkomponente und eine weichere Matrix aus metallischem Bindemittel. Die harte Keramikkomponente können zum Beispiel Karbide von Elementen innerhalb der Gruppen IVB bis VIB des Periodensystems sein. Ein übliches Beispiel stellt Wolframcarbid dar. Das Bindemittel kann ein Metall oder eine Metalllegierung, typischerweise Kobalt, Nickel, Eisen oder Legierungen dieser Metalle, sein. Das Bindemittel „verkittet“ die Keramikkomponente innerhalb einer in drei Dimensionen miteinander verbunden Matrix. Hartmetalle können hergestellt werden, indem eine metallurgische Pulvermischung aus mindestens einer pulverisierten keramischen Komponente und mindestens einem pulverförmigen Bindemittel verfestigt wird.
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Monolithische Drehwerkzeuge können zusätzlich Kühlmittelkanäle aufweisen, die sich durch ihren Körper und ihren Schaft erstrecken, um den Fluss eines Kühlmittels, wie z. B. Öl oder Wasser, zu den Schneidflächen des Drehwerkzeugs zu ermöglichen. Das Kühlmittel kann in den Kanal am Schaftende eindringen und an der Bohrstelle austreten. Das Kühlmittel kühlt das Drehwerkzeug und das Werkstück und hilft beim Auswerfen von Spänen und Schmutz aus dem Loch. Die Verwendung von Kühlmittel bei Bearbeitungsvorgängen ermöglicht zusätzlich zu einer Verlängerung der Werkzeugstandzeit die Verwendung höherer Schneidgeschwindigkeiten des Drehwerkzeugs und schnellerer Zuführraten. Drehwerkzeuge mit Kühlmittelkanälen sind besonders zum Bohren tiefer Löcher in harte Materialien geeignet.
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Das Bohren stellt einen Schneidvorgang dar, bei dem Material von einem Werkstück entfernt wird, um eine Bohrung in oder durch das Werkstück bereitzustellen. Das Bohren wird durch Vorschieben eines rotierenden Bohrwerkzeugs oder „Bohren“ in das Werkstück in Richtung der Längsachse des Bohrers ausgeführt. Übliche Bohrkonfigurationen umfassen zum Beispiel Spiralbohrer und Spitzbohrer. Ein Spiralbohrer ist durch eine oder mehrere gewendelte Spannnuten gekennzeichnet, die entlang mindestens eines Abschnitts der Länge des Bohrers angeordnet sind und die an einem Arbeitsende des Bohrers (der „Bohrerspitze“), das Schneidkanten aufweist, enden. Im Gegensatz dazu weist ein Spitzbohrer eine breite Schneidklinge an der Bohrerspitze auf und weist keine gewendelten Spannuten entlang seiner Länge auf. Spiralbohrer weisen aufgrund der gewendelten Spannuten eine komplexere geometrische Gestaltung als Spitzbohrer auf, und dies macht die Herstellung von Spiralbohrern im Allgemeinen schwieriger. Spiralbohrer werden entweder als nicht zusammengesetzte Spiralbohrer oder als zusammengesetzte Spiralbohrer hergestellt.
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Ein Drehschneidwerkzeug, wie z. B. ein Bohrer oder ein Spiralbohrer, umfasst im Allgemeinen eine zylindrische Spindel, die mindestens eine Spannut und einen Steg aufweist, die einem Steigungswinkel zu einer vorderen Schneidkante am vorderen Ende der Spindel folgen. Der Steg weist einen damit assoziierten Rand und einen Freiraumabschnitt hinter dem Rand auf. Eine Seitenschneidkante wird durch den Schnittpunkt der Spannut mit dem Rand des Stegs definiert.
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Ein Problem, das bei einem Bohrer während des Bohrvorgangs auftritt, wenn die unregelmäßige Drehbewegung des Bohrers während des Bohrvorgangs zu einer unregelmäßigen Oberflächenstruktur der Bohrwand führt, ist allgemein als „Rattern“ bekannt. Dieses Phänomen liegt daran, dass lineare oder gewendelte Spannuten in die erzeugten Flächen der Bohrer geformt werden, um die während des Bohrprozesses gebildeten Späne zu entfernen. Häufig sind die Spannuten einerseits und die Schneidkanten des Bohrers andererseits symmetrisch über den Umfang des Bohrers verteilt. Diese symmetrische Verteilung weist den weiteren Nachteil auf, dass die Schwingungen des Bohrers, die das „Rattern“ verursachen, periodisch während des Bohrprozesses auftreten. Dieses periodische Wiederauftreten der Schwingungen verursacht eine Zunahme der Amplitude der Schwingungen, d. h. eine „Anhäufung“ des Ratterns während des Bohrprozesses. Das Ergebnis ist, dass die Unregelmäßigkeiten in den Seitenwänden des Lochs, das gebohrt wird, wobei diese Unregelmäßigkeiten auch „Rattermarken“ genannt werden, zunehmen, was zu einer Verschlechterung der Qualität des Bohrens über die Länge des Bohrprozesses führt.
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Um dieses Problem zu reduzieren, ist es allgemein bekannt, dass die am Bohrerumfang vorhandenen Nebenschneidkanten des Bohrers mit Stegen versehen werden können. Diese Stege liegen im Allgemeinen an der Innenwand der Bohrung an und wirken wie Stützrippen auf den Bohrer. Eine zusätzliche Maßnahme, um den ungenauen Lauf des Bohrers zu verhindern, sieht die asymmetrische Anordnung der Spannuten und entsprechend der Bohrschneidkanten vor.
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Aus der
US 7 665 935 B1 ist ein Bohrer bekannt, mit vier symmetrischen, spiralförmigen Nuten und einer Hauptschneide. Die Hauptschneide weist einen Spanwinkel von mindestens 6° auf.
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Ferner offenbart die
US 4 759 667 A einen Spiralbohrer mit zwei primären Schneidkanten, zwei Hinterkanten und Rändern. Durch die Schneidkanten, die Hinterkanten und die Ränder werden an jeder Hauptfreifläche eine erste Freifläche und eine zweite Freifläche S, die unterschiedliche Freiwinkel aufweisen.
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Des Weiteren zeigt die
WO 88/03849 einen Spiralbohrer, der unterschiedliche Teilungswinkel hat.
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Außerdem offenbart die
US 6 698 981 B1 einen Bohrer mit drei Schneidkanten, die mit unterschiedlichen Winkeln zueinander beabstandet sind, und einem axial angeordneten Kühlkanal, der sich bis zur Spitze des Bohrers erstreckt.
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Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht des Vorstehenden entwickelt.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Das Problem des „Ratterns“ wird gelöst, indem ein Schneidwerkzeug mit ungleichem Spannutenabstand und ungleichen primären radialen Freiwinkeln bereitgestellt wird.
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In einem Aspekt der Erfindung weist ein Schneidwerkzeug eine Spindel mit einer Längsachse auf, wobei das Schneidwerkzeug einschließt: eine erste Spannut, die sich um die Längsspindel entlang eines Steigungswinkels erstreckt, und einen an die erste Spannut angrenzenden und sich um die Längsachse der Spindel entlang des Steigungswinkels erstreckenden ersten Steg, wobei der erste Steg einen ersten Rand und eine an die erste Spannut angrenzende erste Schneidkante aufweist; und eine zweite Spannut, die sich um die Längsspindel entlang eines Steigungswinkels erstreckt und einen an die zweite Spannut angrenzenden und sich um die Längsachse der Spindel entlang des Steigungswinkels erstreckenden zweiten Steg, wobei der zweite Steg einen zweiten Rand und eine an die zweite Spannut angrenzende zweite Schneidkante aufweist, wobei die erste Schneidkante und die zweite Schneidkante ungleich winkelig voneinander beabstandet sind. Ein Schneidpunkt ist an einem vorderen Ende der Spindel angeordnet. Eine erste vordere Schneidfläche grenzt an die erste Schneidkante an und erstreckt sich von der Nähe des Schneidpunkts auf einer vorgegebenen Länge um die Längsachse der Spindel. Eine erste vordere Schneidfläche grenzt an die erste Schneidkante an und erstreckt sich von der Nähe des Schneidpunkts auf einer vorgegebenen Länge um die Längsachse der Spindel, wobei die erste vordere Schneidfläche und die zweite vordere Schneidfläche ungleiche primäre radiale Freiwinkel aufweisen.
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In einem anderen Aspekt der Erfindung weist ein Schneidwerkzeug eine Spindel mit einer Längsachse auf, wobei das Schneidwerkzeug einschließt: eine erste Spannut, die sich um die Längsspindel entlang eines Steigungswinkels erstreckt, und einen an die erste Spannut angrenzenden und sich um die Längsachse der Spindel entlang des Steigungswinkels erstreckenden ersten Steg, wobei der erste Steg einen ersten Rand und eine an die erste Spannut angrenzende erste Schneidkante aufweist; eine zweite Spannut, die sich um die Längsspindel entlang eines Steigungswinkels erstreckt und einen an die zweite Spannut angrenzenden und sich um die Längsachse der Spindel entlang des Steigungswinkels erstreckenden zweiten Steg, wobei der zweite Steg einen zweiten Rand und eine an die zweite Spannut angrenzende zweite Schneidkante aufweist; und eine dritte Spannut, die sich um die Längsspindel entlang eines Steigungswinkels erstreckt, und einen an die dritte Spannut angrenzenden und sich um die Längsachse der Spindel entlang des Steigungswinkels erstreckenden dritten Steg, wobei der dritte Steg einen dritten Rand und eine an die dritte Spannut angrenzende dritte Schneidkante aufweist. Ein Schneidpunkt ist an einem vorderen Ende der Spindel angeordnet.
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Eine erste vordere Schneidfläche grenzt an die erste Schneidkante an und erstreckt sich von der Nähe des Schneidpunkts auf einer vorgegebenen Länge um die Längsachse der Spindel. Eine zweite vordere Schneidfläche grenzt an die zweite Schneidkante an und erstreckt sich von der Nähe des Schneidpunkts auf der vorgegebenen Länge um die Längsachse der Spindel. Eine dritte vordere Schneidfläche grenzt an die dritte Schneidkante an und erstreckt sich von der Nähe des Schneidpunkts auf der vorgegebenen Länge um die Längsachse der Spindel, wobei die erste Schneidkante, die zweite Schneidkante und die dritte Schneidkante ungleich im Winkel voneinander beabstandet sind und wobei die erste vordere Schneidfläche, die zweite vordere Schneidfläche und die dritte vordere Schneidfläche ungleiche primäre radiale Freiwinkel aufweisen.
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Diese und andere Gesichtspunkte der vorliegenden Erfindung werden nach einer Durchsicht dieser Beschreibung und der Zeichnungen besser verstanden werden.
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Figurenliste
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Obwohl verschiedene Ausführungsformen der Erfindung dargestellt sind, sollten die gezeigten Ausführungsformen nicht als eine Beschränkung der Ansprüche ausgelegt werden. Es wird angenommen, dass verschiedene Abänderungen und Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Schutzumfang dieser Erfindung abzuweichen.
- 1 ist eine seitliche Aufrissansicht eines Schneidwerkzeugs gemäß einem Aspekt der Erfindung;
- 2 ist eine entlang der Linie 2-2 von 1 gezeichnete Schnittansicht gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung; und
- 3 ist ein Diagramm einer resultierenden Kraft des in 1 und 2 dargestellten Schneidwerkzeugs gemäß einem Aspekt der Erfindung.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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In einem Aspekt der Erfindung richtet sich die Erfindung auf ein Drehschneidwerkzeug, das mindestens eine gewendelte Spannut aufweist. Zu Erläuterungszwecken wird hierin ein Spiralbohrer beschrieben, wobei es sich versteht, dass die Erfindung auf andere Schneidwerkzeuge, die eine oder mehrere gewendelte Spannuten aufweisen, wie zum Beispiel Gewindebohrer und Reibahlen, anwendbar ist. Außerdem wird hier ein Schneidwerkzeug, das drei gewendelte Spannuten aufweist, beschrieben. Jedoch versteht es sich, dass die Erfindung nicht durch die Anzahl von gewendelten Spannuten beschränkt ist und dass die Erfindung mit einem Schneidwerkzeug praktiziert werden kann, das zwei oder mehr gewendelte Spannuten aufweist.
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Unter Bezugnahme auf 1 und 2 wird ein Schneidwerkzeug 10 gezeigt, das zu Beschreibungszwecken als ein monolithischer Spiralbohrer bezeichnet wird und das eine Spindel 15 mit einer Längsachse 20 aufweist. „Monolithisch“, wie hier verwendet, bedeutet nicht, dass das Drehschneidwerkzeug aus einem einzigen Material gefertigt sein muss. Das Drehschneidwerkzeug kann tatsächlich aus einer Kombination von Materialien oder Verbundwerkstoffen unter Verwendung einer Vielzahl von Techniken, wie z. B. Kleben, Schweißen oder Aufschrumpfen, hergestellt werden. Daher bedeutet der Begriff „monolithisch“, wie hier verwendet, dass das Drehschneidwerkzeug als ein Ganzes auf eine geeignete Weise hergestellt wird, so dass es hohen Verspannungen, die durch Zentrifugalkräfte bei einer Rotation hervorgerufen werden, standhält und dass es nicht zweckmäßig ist, es nach der Herstellung zu zerlegen.
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Die Spindel 15 weist ein vorderes Ende 25 auf, das in der Lage ist, mit einem Werkstück (nicht dargestellt) in Kontakt zu kommen und es zu schneiden. An einem hinteren Ende 27 der Spindel 15 befindet sind ein Schaft 29, der im Allgemeinen zylindrisch sein kann oder eine nicht-zylindrische Form aufweisen kann, um innerhalb eines Futters (nicht dargestellt) zu passen. Obwohl der Schaft 29 als zylindrisch dargestellt ist, sollte verstanden werden, dass der Schaft 29 andere Formen, wie zum Beispiel quadratisch, hexagonal, konisch, oder jede andere geeignete nicht-zylindrische Form zum Einspannen innerhalb eines Futters aufweisen kann.
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Die Spindel 15 weist eine äußere zylindrische Fläche 30 auf, die eine darin ausgebildete erste Spannut 32 mit einem entsprechenden ersten Steg 34, eine zweite Spannut 36 mit einem entsprechenden zweiten Steg 38, und eine dritte Spannut 40, die einen entsprechenden dritten Steg 42 aufweist, aufweist. Jeder Steg erstreckt sich um die Längsachse 20 entlang eines Steigungswinkel HA (dargestellt in 1). In der dargestellten Ausführungsform definiert der Steigungswinkel HA eine Rechtswendel. Außerdem umfasst der erste Steg 34 einen ersten Rand 44 und einen entsprechenden ersten Freiraumabschnitt 46. Der zweite Steg 38 weist einen zweiten Rand 48 und einen entsprechenden zweiten Freiraumabschnitt 50 auf. Der dritte Steg 42 weist einen dritten Rand 52 und einen entsprechenden dritten Freiraumabschnitt 54 auf. Es versteht sich, dass der erste, der zweite und der dritte Rand 44, 46, 48 im Allgemeinen zylindrische Flächen jeweils entlang der ersten, der zweiten bzw. der dritten Spannut 32, 36, 40 sind.
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Angrenzend an die erste Spannut 32 befindet sich eine erste Schneidkante 56. Gleichermaßen befindet sich angrenzend an die zweite Spannut 36 eine zweite Schneidkante 58 und angrenzend an die dritte Spannut 40 befindet sich eine dritte Schneidkante 60. In einem Aspekt der Erfindung sind die erste Schneidkante 56, die zweite Schneidkante 58 und die dritte Schneidkante 60 alle von einem Schneidmittelpunkt CP, der sich benachbart zum vorderen Ende 25 der Spindel 15 befindet, versetzt (siehe 3).
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In einem Aspekt der Erfindung sind die erste Schneidkante 56, die zweite Schneidkante 58 und die dritte Schneidkante 60 ungleich im Winkel voneinander beabstandet. Insbesondere ist, wie in 2 dargestellt, die erste Schneidkante 56 von der zweiten Schneidkante 58 in einem Winkel A winkelig beabstandet, die zweite Schneidkante 58 ist von der dritten Schneidkante 60 in einem Winkel B winkelig beabstandet, und die dritte Schneidkante 60 ist von der ersten Schneidkante 56 in einem Winkel C winkelig beabstandet. Durch Bereitstellen des ungleichen Winkelabstands zwischen den drei Schneidkanten 56, 58 und 60 kann das hier beschriebene, mit Bohrerspitzen assoziierte Problem, das „Rattern“ betrifft, minimiert werden, wie hier ausführlicher erläutert sein wird.
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In einem anderen Aspekt der Erfindung kann der Winkel A im Bereich von ungefähr 100 Grad bis ungefähr 115 Grad liegen. Der Winkel B kann im Bereich von ungefähr 110 Grad bis ungefähr 125 Grad liegen. Der Winkel C kann im Bereich von ungefähr 125 Grad bis ungefähr 140 Grad liegen. In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung gleicht der Winkel A 108 Grad, der Winkel B gleicht 118 Grad und der Winkel C gleicht 134 Grad. Daher versteht es sich, dass gemäß Aspekten der Erfindung die Winkel A, B und C für eine Bohrerspitzenkonfiguration alle ungleich sind.
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Das vordere Ende 25 des Schneidwerkzeugs 10 schließt eine erste vordere Schneidfläche 62, die an die erste Schneidkante 56 angrenzend ist, eine zweite vordere Schneidfläche 64, die an die zweite Schneidkante 58 angrenzend ist, und eine dritte Schneidfläche 66, die an die dritte Schneidkante 60 angrenzend ist (siehe 3), ein. Wie in 1 zu sehen, nimmt der Durchmesser des Schneidwerkzeugs 10 axial nach hinten auf einer vorgegebenen Länge L von annähernd dem Schneidpunkt CP zur Spindel 30 hin allmählich zu, bis die erste, die zweite und die dritte vordere Schneidfläche 62, 64, 66 den ersten, den zweiten und den dritten Rand 44, 46, 48 erreichen, an dem das Schneidwerkzeug 10 den größten Schneiddurchmesser aufweist. Die erste, zweite und dritte vordere Schneidfläche 62, 64, 66 erstrecken sich von der Nähe des Schneidpunkts CP entlang der ersten, zweiten und dritten Schneidkante 56, 58, 60 jeweils auf ungefähr der vorgegebenen Länge L zu dem ersten, dem zweiten und dem dritten Rand 42, 46, 48. Es versteht sich, dass die vorgegebene Länge L ungefähr gleich einer oder allen von der ersten, der zweiten und der dritten vorderen Schneidfläche 62, 64, 66 oder von ihnen verschieden sein kann. Anders als die im Allgemeinen zylindrisch ausgeformte erste, zweite und dritte Fläche 44, 48, 52 sind die erste, die zweite und die dritte vordere Schneidfläche 62, 64, 66 im Allgemeinen keine zylindrisch ausgeformten Flächen, sondern sie können eine nicht-zylindrische Form aufweisen.
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In einem anderen Aspekt der Erfindung weisen die erste, die zweite und die dritte vordere Schneidfläche 62, 64, 66 alle ungleiche Umfangsabmessungen auf. Insbesondere weist, wie in 2 dargestellt, die erste vordere Schneidfläche 62 eine Umfangsabmessung auf, die einem Winkel D entspricht, wie durch den Pfeil D angezeigt. Die zweite vordere Schneidfläche 64 weist eine Umfangsabmessung auf, die einem Winkel E entspricht, wie durch den Pfeil E angezeigt. Die dritte vordere Schneidfläche 66 weist eine Umfangsabmessung auf, die einem Winkel F entspricht, wie durch den Pfeil F angezeigt. Wie hier verwendet, bedeutet „Umfangsabmessung“ eine Bogenlänge für eine vordere Schneidfläche 62, 64 und 66, die auf der Grundlage eines entsprechenden Winkels berechnet wird. Das Bereitstellen der Ränder, so dass ungleiche Umfangsabmessungen vorhanden sind, trägt ferner zum Reduzieren des beschriebenen Problems des Ratterns bei Bohrerspitzen bei.
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In einem Aspekt der Erfindung kann der Winkel D im Bereich von ungefähr 4,0 Grad bis ungefähr 10,0 Grad liegen. Der Winkel E kann im Bereich von ungefähr 0,2 Grad bis ungefähr 8,0 Grad liegen. Der Winkel F kann im Bereich von ungefähr 12,0 Grad bis ungefähr 20,0 Grad liegen. In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung beträgt der Winkel D 5,0 Grad, der Winkel E beträgt 2,0 Grad und der Winkel F beträgt 15,0 Grad.
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In einem anderen Aspekt der Erfindung weisen die erste vordere Schneidfläche 62, die zweite vordere Schneidfläche 64 und die dritte vordere Schneidfläche 66 alle ungleiche primäre radiale Freiwinkel auf. Insbesondere weist, wie in 2 dargestellt, die erste vordere Schneidfläche 62 einen primären radialen Freiwinkel auf, der einem Winkel G entspricht, wie durch den Pfeil G angezeigt. Die zweite vordere Schneidfläche 64 weist einen primären radialen Freiwinkel auf, der einem Winkel H entspricht, wie durch den Pfeil H angezeigt. Die dritte vordere Schneidfläche 66 weist eine Umfangsabmessung auf, die einem Winkel I entspricht, wie durch den Pfeil I angezeigt. Das Bereitstellen der ersten, der zweiten und der dritten vorderen Schneidfläche 62, 64, 66 mit ungleichen primären radialen Freiwinkeln trägt weiter zum Reduzieren des beschriebenen Problems des Ratterns bei Bohrerspitzen bei.
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In einem Aspekt der Erfindung kann der Winkel G im Bereich von ungefähr 8,0 Grad bis ungefähr 10,5 Grad liegen. Der Winkel H kann im Bereich von ungefähr 11,0 Grad bis ungefähr 13,0 Grad liegen. Der Winkel I kann im Bereich von ungefähr 4,0 Grad bis ungefähr 7,0 Grad liegen. In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung beträgt der Winkel G 10,0 Grad, der Winkel H beträgt 12,0 Grad und der Winkel I beträgt 6,0 Grad.
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3 ist ein Diagramm einer resultierenden Kraft für das Schneidwerkzeug 10, z. B. die Bohrerspitze, gemäß einem Aspekt der Erfindung. Entlang jeder Schneidkante (56, 58, 60) sind verschiedene repräsentative Kraftvektoren angezeigt. Diese Vektoren ändern die Größe (angezeigt durch ihre Länge und einen Radius eines einbeschriebenen Kreises, wobei eine größere Länge und ein größerer Radius einer größeren Größe entsprechen) basierend auf ihrer Entfernung von dem Schneidmittelpunkt CP, und stehen daher mit ihrer jeweiligen Schneidgeschwindigkeit im Zusammenhang. Die Richtung dieser Vektoren in dem Diagramm wird dadurch bestimmt, dass sie tangential zur Richtung der Geschwindigkeit der Schneidkante an dem Punkt, an dem sie angezeigt werden, konstruiert sind. Ein Anordnen dieser repräsentativen Kraftvektoren „Spitze-an-Ende“ im Verfahren einer klassischen Kraftanalyse führt zu der dargestellten Kette von Vektoren V, die von der Mitte CP ausgeht. Es ist dann zu sehen, dass, da die Vektoren nicht zum Schneidmittelpunkt CP zurückkehren, eine resultierende Kraft vorhanden sein muss, die von dieser Unwucht auf das Werkzeug wirkt. Diese resultierende Kraft R wird ebenfalls derart gezeigt, dass sie von der Mitte CP ausgeht und mit dem Ende der Vektorkette verbunden ist, und sie zeigt die repräsentative Größe und Richtung der Kraft R, die für die Erfindung von Bedeutung ist. Die resultierende Kraft R ist im Allgemeinen zwischen den vorderen Schneidflächen 62 und 66 gerichtet, wodurch die Kontaktkraft gegen die Lochwand zu diesen Schneidflächen verschoben wird. Daher kann die zweite vordere Schneidfläche 64 hinsichtlich ihrer Größe (d. h. Winkel E) minimiert werden und den größten primären radialen Freiwinkel H aufweisen, um eine Reibung zu reduzieren. Die jeweils erste und dritte vordere Schneidfläche 62 bzw. 66 sind größer als die zweite vordere Schneidfläche 64, um gegen die resultierende Kraft R zu wirken, wobei die dritte vordere Schneidfläche 66 die größte ist, da sie näher an der Richtung der Kraft angeordnet ist. Zusätzlich weist die dritte vordere Schneidfläche 66 den kleinsten primären radialen Freiwinkel I auf, während die erste vordere Schneidfläche 62 den zweitkleinsten primären radialen Freiwinkel G aufweist. Diese Anordnung bewirkt, dass die größte dritte vordere Schneidfläche 66 als ein Führungssteg wirkt, der gegen die störenden Ratterkräfte wirken, indem sie immer Kontakt mit der Lochwand aufrechterhalten und somit eine radiale Bewegung dämpfen. Bei dieser drei Spannuten aufweisenden Anordnung der Erfindung wirkt die erste vordere Schneidfläche 62 auch als Unterstützung der dritten vorderen Schneidfläche 66, um aktiv in Kontakt mit der Lochwand zu kommen und, da sie entlang einer dritten Schneidkante angeordnet ist und ermöglicht, dass eine höhere Vorschubrate erreicht wird. Diese Eigenschaften bewirken wiederum, dass der Lochbildungsprozess eine erheblich verbesserte Steuerung der Größe, Geradheit und Zylindrizität bei viel höheren Metallentfernungsraten aufweist als ohne Verwendung der Erfindung.
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Die Patente und Veröffentlichungen, auf die in diesem Schriftstück Bezug genommen wird, werden hiermit durch Verweis einbezogen.
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Nachdem derzeit bevorzugte Ausführungsformen beschrieben wurden, kann die Erfindung ansonsten im Geltungsumfang der beigefügten Ansprüche ausgeführt werden.
