DE102018200789B4

DE102018200789B4 - Gewindebohrer

Info

Publication number: DE102018200789B4
Application number: DE102018200789.6A
Authority: DE
Inventors: Florin Milas
Original assignee: Guehring KG
Current assignee: Guehring KG
Priority date: 2018-01-18
Filing date: 2018-01-18
Publication date: 2021-05-06
Anticipated expiration: 2038-01-19
Also published as: DE102018200789A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Gewindebohrer (10) für die spanabhebende Herstellung von Innengewinden mit einem Schaft (20) und einem Schneidteil (100), der einen Anschnitt (110) und einen Führungsabschnitt (120) aufweist, die aus einer Vielzahl von in Drehrichtung durch Spannuten (130) voneinander beabstandet angeordneten Schneidstegen (140) gebildet sind, die jeweils eine Vielzahl von Zähnen (150) bilden, die in Axialrichtung des Gewindebohrers gesehen, im Abstand der Ganghöhe des zu erzeugenden Gewindeprofils angeordnet sind. Erfindungsgemäß sind die Zahnrücken der im Bereich des Führungsabschnitts (120) befindlichen Zähne (150) jedes Schneidstegs (140) durch eine entlang des jeweiligen Schneidstegs (140) verlaufende Zahnrückennut (153), in Vorschubdrehrichtung des Gewindebohrers gesehen, jeweils auf einen vorderen Zahnrückenabschnitt (152) und einen hinteren Zahnrückenabschnitt (2) reduziert, die jeweils auf dem Nenndurchmesser (DN) des Gewindebohrers (10) liegen.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Gewindebohrer zum Bohren von Innengewinden nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein derartiger Gewindebohrer hat einen Schaft und einen Schneidteil, der in Axialrichtung einen Anschnitt und einen Führungsabschnitt aufweist, die aus einer Vielzahl von in Vorschubdrehrichtung durch Spannuten voneinander beabstandet angeordneten Schneidstollen oder (im Folgenden:) Schneidstegen gebildet sind. Jeder Schneidsteg bildet eine Schneide oder Schneidkante, die eine Vielzahl von axial im Abstand der Ganghöhe des zu erzeugenden Gewindeprofils angeordneten Zähnen aufweist. Die Zähne im Anschnitt erzeugen schrittweise das Gewindeprofil. Die weiteren Zähne nach dem Anschnitt dienen zur Führung des Gewindebohrers. Bei Erreichen einer gewünschten Gewindetiefe muss die Vorschubbewegung des Gewindebohrers gestoppt werden, bevor der Gewindebohrer anschließend in umgekehrter Vorschubdrehrichtung wieder aus dem Werkstück herausgedreht werden kann.
Die Zerspanleistung, die vom Spanquerschnitt und der Schnittgeschwindigkeit abhängig ist, ist der Hauptfaktor für einen hoch optimierten performanten Schneidvorgang beim Gewindebohren. Bei einer Erhöhung der Zerspanleistung und der Schnittgeschwindigkeit steigen jedoch die während des Schneidvorgangs auftretenden thermischen und mechanischen Belastungen auf den Gewindebohrer, z.B. das auf den Gewindebohrer wirkende Drehmoment. Insbesondere an den Ecken der Zähne treten aufgrund einer begrenzten Kühlung hohe Schnittkräfte und Temperaturen auf. Es hat sich gezeigt, dass die Auslegung, im Besonderen die Geometrie und Präzision, des Gewindebohrers, entscheidend für eine qualitativ hochwertige Gewindebohrung ist. Eine mangelhafte Auslegung ist neben einer unzureichenden Schmierung oder einer Schwankung der Vorschubgeschwindigkeit ein möglicher Faktor, der zu einem Bruch eines Gewindebohrers führen kann.
Eine Ursache für einen Bruch eines Gewindebohrers sind Spanwurzein, die durch die Drehrichtungsumkehr beim Ausdrehen des Gewindebohrers aus der Gewindebohrung entstehen. Spanwurzeln bilden sich bei der Fertigung von Gewindebohrungen prozessbedingt, da für die Drehrichtungsumkehr der Gewindebohrer zum Stillstand kommt. Zum Zeitpunkt des Stillstands befinden sich die Zähne des Gewindebohrers aber im Eingriff mit dem Werkstück. Durch die Drehrichtungsumkehr bleibt das an der Spanbildung beteiligte Material stehen und bildet die Spanwurzel. Beim Herausdrehen bewegen sich die Zähne des Gewindebohrers über die Spanwurzelreste der nachfolgenden Zähne. Dabei können sich Spanwurzelreste und Restmaterial mit dem Gewindebohrer verklemmen. Durch die Drehrichtungsumkehr und das damit verbundene Verklemmen des Gewindebohrers mit den Spanwurzelresten erfolgt eine Belastungsumkehr an den Zähnen von Druck- auf Zugbelastung, die zu einem Schneidkanten- bzw. Zahnbruch führen kann. Um einen Schneidkanten- bzw. Zahnbruch zu vermeiden, muss die Geometrie des Gewindebohrers, beispielsweise der radiale Hinterschliff bzw. Freiwinkel des Zahnrückens der Zähne, so ausgelegt werden, dass sich zwischen dem Gewindebohrer und dem Werkstück kein Span verklemmen kann.
Die DE 101 55 979 A1 zeigt ein Gewindeschneidwerkzeug zum Schneiden von Innengewinden mit einem Schaft und einem Schneidenabschnitt, der aus mehreren Gruppen von achsparallel oder spiralig angeordneten Zähnen auf Schneidstegen und zwischen den Schneidstegen angeordneten Spannuten besteht. Um den Verschleiß und Beschädigungen der Zähne zu vermindern, schlägt die DE 101 55 979 A1 vor, dass in einem den Hauptteil der Zerspanungsarbeit leistenden Anschnittbereich des Schneidenabschnitts zumindest ein Teil der Zähne am Zahnrücken hinter den jeweiligen Schneidkanten radial hinterschliffen ist. Durch den radialen Hinterschliff soll die Reibung des Gewindebohrers mit dem Werkstück verringert und ein radialer Abstand zwischen dem Gewindebohrer und dem Werkstück geschaffen werden, der die Gefahr einer Verklemmung von Spanwurzelresten bei einer Drehrichtungsumkehr des Gewindebohrers verringern mag. Die radiale Hinterschneidung geht aber eindeutig zu Lasten der Führung des Gewindebohrers und bewirkt eine Konzentration von Reibkräften auf den kurzen verbleibenden Teil der Zähne.
Ein weiteres Gewindeschneidwerkzeug ist in der US 3,113,330 gezeigt. Das Werkzeug weist einen Schaft, einen Schneidteil mit Schneidstegen und zwischen den Schneidstegen angeordneten geraden Spannuten auf, wobei jeder der Schneidstege eine Vielzahl von hintereinander angeordneten Zähnen aufweist. Jeder Zahn ist durch eine Nut in einen in Vorschubdrehrichtung vorauslaufenden vorderen und einen nachlaufenden hinteren Zahnrückenabschnitt aufgeteilt. Der vordere Zahnrückenabschnitt hat einen im Vergleich zum hinteren Zahnrückenabschnitt kleineren Durchmesser und die Funktion, eine Schruppbearbeitung durchzuführen und das Werkzeug im erzeugten Gewinde zu führen. Der hintere Zahnrückenabschnitt weist zur Reibungsreduzierung eine Freifläche auf und hat die Funktion, das Gewinde nachzubearbeiten. Bei dieser relativ aufwändig zu fertigenden Werkzeuggeometrie entstehen bei einer Drehrichtungsumkehr des Werkzeugs aufgrund des Durchmesserunterschieds zwischen dem vorderen und hinteren Zahnrückenabschnitt jedes Zahns zwei Spanwurzelreste, die zu einem Verklemmen des Gewindebohrers in dem Werkstück führen können. Des Weiteren erfährt der auf dem größeren Durchmesser liegende hintere Zahnrückenabschnitt jedes Zahns bei einer Drehrichtungsumkehr eine hohe Schnittkraftbelastung, die zu einem Zahnbruch führen kann.
Weitere Gewindebohrer mit Zähnen, die jeweils einen vorderen und hinteren Zahnrückenabschnitt aufweisen, die jeweils auf dem Nenndurchmesser des Gewindebohrers liegen, sind in der DE 10 83 622 A und DE 11 66 592 A gezeigt.
Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, einen kostengünstig zu fertigenden und präzise geführten Gewindebohrer mit einer hohen Standzeit (einem hohen Standweg) zu entwickeln, der in der Lage ist, Gewinde von höchster Qualität zu bohren.
Diese Aufgabe wird durch einen Gewindebohrer mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand abhängiger Ansprüche.
Ein erfindungsgemäßer Gewindebohrer hat einen Schaft und einen ein Gewindeprofil erzeugenden Schneidteil. Der Schneidteil weist eine Vielzahl von in Vorschubdrehrichtung durch Spannuten voneinander beabstandet angeordneten Schneidstegen auf, die jeweils eine Schneide oder Schneidkante mit einer Vielzahl von, in Axialrichtung des Gewindebohrers gesehen, im Abstand der Ganghöhe des zu erzeugenden Gewindeprofils angeordneten Zähnen bilden.
Der Schneidteil weist einen in herkömmlicher Weise ausgebildeten Anschnitt und einen axial an den Anschnitt anschließenden Führungsabschnitt auf.
Die Zahnrücken der im Bereich des Führungsabschnitts befindlichen Zähne je Schneidsteg sind durch eine in den Schneidsteg eingearbeitete Nut, die parallel zu den in Drehrichtung des Gewindebohrers vor und hinter dem jeweiligen Schneidsteg liegenden Spannuten verläuft, in Vorschubdrehrichtung des Gewindebohrers gesehen, jeweils auf einen vorderen Zahnrückenabschnitt und einen hinteren Zahnrückenabschnitt reduziert, und die beiden Zahnrückenabschnitte liegen jeweils auf dem Nenndurchmesser des Gewindebohrers. Die Zahnrückenabschnitte könnten auch als Führungsfasen bezeichnet werden, weil sie den Gewindebohrer in dem erzeugten Gewindeprofil führen. Der Gewindebohrer ist dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe der Zahnrückennut 5 %bis 15 % der Stegbreite des Schneidstegs beträgt, und die Breite des vorderen Zahnrückenabschnitts und die Breite des hinteren Zahnrückenabschnitts 15 % bis 25 % der Stegbreite betragen.
Der Gewindebohrer kann gerade genutet oder wendelgenutet ausgebildet sein. In letzterem Fall entspricht die Steigung bzw. der Drallwinkel der in die Schneidstege eingearbeiteten Stegnuten der Steigung bzw. dem Drallwinkel der zwischen den Schneidstegen ausgebildeten Spannuten des Gewindebohrers. Zur Unterscheidung von den die Schneidstege voneinander trennenden Spannuten werden die in die Schneidstege eingearbeiteten, die vorderen und hinteren Zahnrückenabschnitte voneinander trennenden Nuten als Zahnrückennute bezeichnet.
Das Profil jeder Zahnrückennut ist durch eine vordere Nutflanke, einen Nutgrund und eine hintere Nutflanke definiert. Die vordere Nutflanke bildet den Übergang vom vorderen Zahnrückenabschnitt zum Nutgrund, die hintere Nutflanke bildet den Übergang vom Nutgrund zum hinteren Zahnrückenabschnitt. Die durch Einschleifen, Einfräsen, Einschneiden oder dergleichen in die Schneidstege eingearbeiteten Zahnrückennuten sorgt beim Gewindebohren für eine Reduzierung der Kontaktbreite jedes Zahns mit dem das Kernloch umgebenden Werkstückmaterial. Was die Kontaktbreite betrifft, sei darauf hingewiesen, dass die Breitenrichtung der Zahnrückenabschnitte der Breitenrichtung des jeweiligen Schneidstegs entspricht. Dank einer reduzierten Kontaktbreite wird im Bereich des Führungsabschnitts die Reibung zwischen dem Gewindebohrer und dem Werkstück verringert, was sich positiv auf die Standzeit (den Standweg) auswirkt. Weil der Führungsabschnitt hauptsächlich die Aufgabe hat, den Gewindebohrer im Kernloch bzw. in dem erzeugten Gewinde zu führen, und nicht oder nur geringfügig Material abträgt, wirkt sich eine Reduzierung der Kontaktbreite der Zähne nicht negativ auf die Schnittleistung des Gewindebohrers aus. Vielmehr lässt sich durch die Zahnrückennuten ein beim Gewindebohren üblicherweise eingesetztes Kühlschmiermittel besser auf die den Gewindebohrer führenden Zahnrückenabschnitte verteilen, wodurch sich eine verbesserte Kühlung und Schmierung der Schneidstege ergibt, was zu einer erhöhten Standzeit des Gewindebohrers beiträgt.
Die Zahnrückenabschnitte können jeweils ohne einen radialen Hinterschliff, d.h. ohne Freiwinkel, ausgebildet sein, wodurch sich eine sehr gute Führung des Gewindebohrers ergibt. Gewindebohrer mit radial hinterschliffenen Zahnrücken haben den Nachteil, dass sich beim Herausdrehen des Gewindebohrers aus der Gewindebohrung in dem Spalt zwischen den Zahnrücken der Zähne und dem erzeugten Gewinde Späne verklemmen können und dabei nicht nur das erzeugte Gewinde beschädigen, sondern auch zu einem stärkeren Verschleiß der Zähne bzw. Schneidstege führen können. Wenn die Zahnrückenabschnitte über ihre gesamte Breite auf dem Nenndurchmesser des Gewindebohrers liegen, ist ein Verklemmen von Spänen unmöglich, was die Standzeit des Gewindebohrers deutlich verbessert. Des Weiteren lassen sich dann, wenn die beiden Zahnrückenabschnitte über ihre gesamte Breite auf dem Nenndurchmesser des Gewindebohrers liegen und der Gewindebohrer somit eine im Wesentlichen runde Außenkontur hat, die Schneidkanten der Schneidstege ohne größeren Aufwand nachschleifen. Durch die im Vergleich zum Stand der Technik verbesserte stabilere Führung der Zähne im Führungsabschnitt kann insgesamt eine qualitativ sehr hochwertige Gewindeoberfläche erzeugt werden. Des Weiteren kann durch die erfindungsgemäße Gestaltung der Schneidstege im Bereich des Führungsabschnitts das Drehmoment des Gewindebohrers konstant und relativ niedrig gehalten werden, was zu einer höheren Standzeit des Gewindebohrers führt.
Die Zahnrückennuten sind flach ausgebildet, d.h. dass die Tiefe jeder Zahnrückennut (der senkrechte Abstand vom Nutgrund bis zum Außenumfang (Nenndurchmesser) des Gewindebohrers) kleiner ist als die in Stegbreitenrichtung gemessene Erstreckung jeder Zahnrückennut. Die Tiefe jeder Zahnrückennut beträgt 5 % bis 15 %, vorzugsweise 9 % bis 11 %, der auf Höhe des Nenndurchmessers des Gewindebohrers gemessenen Stegbreite des jeweiligen Schneidstegs, beispielsweise in etwa 10 % der Stegbreite des Schneidstegs. Die Stegbreite jedes Schneidstegs kann 20 % bis 30 %, vorzugsweise 24 % bis 26 %, beispielsweise in etwa 25 %, des Nenndurchmessers des Gewindebohrers betragen. Die Tiefe der flachen Zahnrückennut sollte in jedem Fall groß genug sein, um beim Gewindebohren oder der Rückzugbewegung des Gewindebohrers möglicherweise anfallende kleine Späne oder Spanteile aufnehmen zu können und ein Verklemmen der Späne oder Spanteile zu verhindern, sie sollte jedoch radial außerhalb des Zahngrunds der Zähne enden, d.h. der Nutgrunddurchmesser jeder Zahnrückennut sollte größer sein als der Zahngrunddurchmesser der Zähne des jeweiligen Schneidstegs, um die Stabilität und Festigkeit der Zähne an den Schneidstegen des Gewindebohrers nicht zu gefährden.
In einer bevorzugten Ausführungsform verlaufen die Zahnrückennuten jeweils mittig zwischen den vorderen und hinteren Zahnrückenabschnitten des jeweiligen Schneidstegs. Die Zahnrückenabschnitte sind in diesem Fall gleich breit. Durch diese Anordnung ergibt sich eine symmetrische Belastung der beiden Zahnrückenabschnitte, wodurch der Gewindebohrer in beiden Drehrichtungen gleichmäßig und ruhig laufen kann. Die Zahnrückennuten können aber auch außermittig zwischen dem vorderen und hinteren Zahnrückenabschnitten des jeweiligen Schneidstegs verlaufen. Insbesondere können die vorderen Zahnrückenabschnitte breiter sein als die hinteren Zahnrückenabschnitte.
Die Breite der vorderen Zahnrückenabschnitte und die Breite der hinteren Zahnrückenabschnitte beträgt 15 % bis 25 %, vorzugsweise 19 % bis 21 %, beispielsweise 20 %, der Stegbreite des jeweiligen Schneidstegs. Die Kontaktbreiten der beiden Zahnrückenabschnitte sind dadurch groß genug für eine stabile Führung des Gewindebohrers.
Die Breite der Zahnrückennuten ist dadurch groß genug, um bei der Vorschubbewegung oder der Rückzugbewegung des Gewindebohrers möglicherweise anfallende Späne oder Spanteile aufnehmen zu können, sie ist aber nicht so groß, dass die Kontaktbreiten der beiden Zahnrückenabschnitte zu klein für eine stabile Führung des Gewindebohrers sind.
Die oben erwähnten vordere Nutflanke und hintere Nutflanke jeder Zahnrückennut liegen vorzugsweise vollständig innerhalb eines Bereichs, der im Querschnitt des Gewindebohrers von einer durch die Drehachse des Gewindebohrers und der Schnittlinie des vorderen Zahnrückenabschnitts mit der vorderen Nutflanke laufenden Geraden und einer durch die Drehachse des Gewindebohrers und der Schnittlinie des hinteren Zahnrückenabschnitts mit der hinteren Nutflanke laufenden Geraden gebildet ist. Durch diese Zahnrückennutprofil ergibt sich ohne spitze Ecken oder Hinterschneidungen ein sanfter und gleichmäßiger Übergang von den beiden Zahnrückenabschnitten zum Nutgrund. Dabei können die Nutflanken beispielsweise eine abgerundete Form mit einem Radius von 5 % bis 15 %, vorzugsweise 9 % bis 11 %, beispielsweise in etwa 10 % der Stegbreite des jeweiligen Schneidstegs aufweisen. Die Gefahr, dass sich im Bereich der Nutflanken Späne oder Spanteile verklemmen, ist dadurch deutlich verringert.
Der Nutgrund jeder Zahnrückennut kann, in einer Querschnittsebene des Gewindebohrers gesehen, flach oder eben oder, radial nach außen gesehen, konkav oder konvex ausgebildet sein. Wenn der Nutgrund in einer Querschnittsebene des Gewindebohrers gesehen konvex ausgebildet ist, kann der Nutgrund konzentrisch zur Drehachse des Gewindebohrers sein.
Der Gewindebohrer kann in seiner Gesamtheit oder zumindest im Bereich des Schneidteils aus Kohlenstoffstahl, z.B. C45 oder dergleichen, aus Edelstahl, z.B. V2A oder dergleichen, oder einem Vergütungsstahl, z.B. 42CrMo4 oder dergleichen gebildet sein. Des Weiteren kann der Gewindebohrer zur Verschleißminderung im Bereich des Schneidteils eine ein- oder mehrlagige Hartstoffbeschichtung aufweisen.
In der bevorzugten Ausführungsform ist der Gewindebohrer rechtsgenutet, d.h. die Spannuten sind rechtsgedrallt. Die beim Gewindebohren in Sacklöcher anfallenden Späne können durch die rechtsgedrallten Spannuten entgegen der Vorschubrichtung des Gewindebohrers nach hinten, d.h. in Richtung des Schafts, abgeführt werden. Der Gewindebohrer kann aber auch linksgenutet oder geradegenutet sein.
Des Weiteren kann der Gewindebohrer eine integrierte Kühlschmierstoffversorgung, im Besonderen eine Minimalkühlschmierstoffversorgung aufweisen.
Nachfolgend wird anhand der beiliegenden Zeichnungen eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gewindebohrers erläutert.
In den Zeichnungen zeigt:

1 eine Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gewindebohrers;
2 einen Schneidteil des Gewindebohrers aus 1 in vergrößertem Maßstab;
3 eine perspektivische Ansicht des Schneidteils aus 2 in vergrößertem Maßstab;
4 schematisch einen Querschnitt des erfindungsgemäßen Gewindebohrers im Bereich des Führungsabschnitts; und
5 eine Querschnittsbereich des erfindungsgemäßen Gewindebohrers aus 4 in vergrößertem Maßstab.

1 zeigt einen erfindungsgemäßen Gewindebohrer 10 in einer Seitenansicht. Der Gewindebohrer 10, der in der bevorzugten Ausführungsform aus Kohlenstoffstahl C45 ist, ist ein Werkzeug für die spanabhebende Herstellung von Innengewinden in einem Werkstück und hat einen Schaft 20 und an seinem in Werkzeugvorschubrichtung vorderen Ende einen ein Gewindeprofil erzeugenden Schneidteil 100, der in Axialrichtung einen in herkömmlicher Weise ausgebildeten Anschnitt 110 und einen erfindungsgemäß gestalteten Führungsabschnitt 120 aufweist.
Der Schaft 20 dient zur Ankopplung des Gewindebohrers 10 über eine (nicht gezeigte) Werkzeugaufnahme an eine (nicht gezeigte) Werkzeugmaschinenspindel.
Wie in 2 und 3 gezeigt, sind der Anschnitt 110 und der Führungsabschnitt 120 des Schneidteils 100 in der üblichen Weise aus einer Vielzahl von in Drehrichtung des Gewindebohrers (10) durch Spannuten 130 voneinander beabstandet angeordneten Schneidstegen 140 gebildet, die jeweils eine Schneide oder Schneidkante mit einer Vielzahl von in axialer Richtung angeordneten Zähnen 150 aufweisen. Der Abstand der je Schneidsteg 140 hintereinander angeordneten Zähne 150 entspricht dabei der Ganghöhe des zu erzeugenden Gewindeprofils. Beim Innengewindeschneiden wird die Zerspanungsarbeit im Wesentlichen von den Zähnen 150 des Anschnitts 110 geleistet. Der axial an den Anschnitt 110 anschließende Führungsabschnitt 120 sorgt für eine präzise Führung des Gewindebohrers 10.
In der bevorzugten Ausführungsform weist der Gewindebohrer 10 drei Schneidstege 140 und drei Spannuten 130 auf und ist rechtsgenutet, d.h. die Spannuten 130 sind rechtsgedrallt. Die beim Gewindebohren in Sacklöcher anfallenden Späne können durch die rechtsgedrallten Spannuten 130 entgegen der Vorschubrichtung des Gewindebohrers 10 nach hinten, d.h. in Richtung des Schafts 20, abgeführt werden.
Wie in 1 bis 5 gezeigt, sind bei dem erfindungsgemäßen Gewindebohrer 10 die Zahnrücken der im Bereich des Führungsabschnitts 120 befindlichen Zähne 150 jedes Schneidstegs 140 durch eine durch Einschleifen, Einfräsen, Einschneiden oder dergleichen in jeden Schneidsteg 140 eingearbeitete Zahnrückennut 153, in Vorschubdrehrichtung V (vgl. 4) (Drehrichtung bei der Vorschubbewegung) des Gewindebohrers 10 gesehen, jeweils auf eine vordere Führungsfase bzw. (im Folgenden:) einen vorderen Zahnrückenabschnitt 152 und eine hintere Führungsfase bzw. (im Folgenden:) einen hinteren Zahnrückenabschnitt 151 reduziert. In 4 ist mit dem Bezugszeichen 157 die Zahnbrust je Schneidsteg 140 angegeben. In der gezeigten Ausführungsform liegen die beiden Zahnrückenabschnitte 151, 152 jeweils über ihre volle Breite (in Breitenrichtung des jeweiligen Schneidstegs 140 gemessen) auf dem Nenndurchmesser D_N des Gewindebohrers 10. Weder der vordere Zahnrückenabschnitt 152 noch der hintere Zahnrückenabschnitt 151 ist radial hinterschliffen, d.h. die Zahnrückenabschnitte 151, 152 sind ohne Freiwinkel ausgebildet, wodurch sich eine sehr gute Führung des Werkzeugs ergibt. Dadurch, dass beim erfindungsgemäßen Gewindebohrer 10 die beiden Zahnrückenabschnitte 151, 152 auf dem Nenndurchmesser D_N des Gewindebohrers 10 liegen, wie insbesondere in 4 dargestellt, ist ein Verklemmen von Spänen beim Herausdrehen des Gewindebohrers aus dem Kernloch unmöglich, was die Standzeit des Gewindebohrers 10 gegenüber herkömmlichen Gewindebohrern mit radial hinterschliffenen Schneidstegen deutlich verbessert. Des Weiteren lassen sich dadurch, dass die beiden Zahnrückenabschnitte 151, 152 auf dem Nenndurchmesser D_N des Gewindebohrers 10 liegen und der Gewindebohrer 10 somit eine im Wesentlichen runde Außenkontur hat, die Schneidkanten der Schneidstege 140, d.h. die Zähne 150, ohne größeren Aufwand nachschleifen.
Die drei Schneidstege 140 des Gewindebohrers 10 haben jeweils eine Stegbreite b_s, die in etwa 25 % des Nenndurchmessers D_N entspricht.
Wie oben beschrieben und insbesondere in 5 zu sehen, sind der vordere Zahnrückenabschnitt 152 und der hintere Zahnrückenabschnitt 151 jedes Zahns 150 durch die Zahnrückennut 153 voneinander getrennt. Die Zahnrückennut 153 ist durch eine vordere Nutflanke 155, einen in der bevorzugten Ausführungsform im Querschnitt im Wesentlichen flachen oder ebenen Nutgrund 154 und eine hintere Nutflanke 156 definiert. Die vordere Nutflanke 155 bildet den Übergang vom vorderen Zahnrückenabschnitt 152 zum Nutgrund 154 und die hintere Nutflanke 156 bildet den Übergang vom Nutgrund 154 zum hinteren Zahnrückenabschnitt 151. Die Tiefe t_Nut der Zahnrückennut 153 beträgt in der bevorzugten Ausführungsform in etwa 10 % der Stegbreite b_s des jeweiligen Schneidstegs 140 bzw. in etwa 2,5 % des Nenndurchmessers D_N des Gewindebohrers 10. In Versuchen hat sich herausgestellt, dass diese Bereiche günstig sind, um beim Gewindebohren oder der Rückzugbewegung des Gewindebohrers 10 anfallende Späne oder Spanteile aufnehmen und ein Verklemmen der Späne oder Spanteile verhindern zu können, gleichzeitig aber die Stabilität und Festigkeit des Gewindebohrers 10 nicht zu gefährden.
Die Zahnrückennut 153 liegt in der bevorzugten Ausführungsform mittig zwischen dem vorderen und hinteren Zahnrückenabschnitt 151, 152, die gleich breit sind. Durch diese Anordnung ergibt sich für jede Drehrichtung des Gewindebohrers 10 eine symmetrische Belastung der beiden Zahnrückenabschnitte 151, 152 und der Gewindebohrer 10 kann gleichmäßig und ruhig laufen.
Bei der in der bevorzugten Ausführungsform mittigen Anordnung der Zahnrückennut 153 zwischen dem vorderen und hinteren Zahnrückenabschnitt 151, 152 beträgt die Breite der Zahnrückennut 153 in etwa 60 % der Stegbreite b_s, bzw. betragen die Breiten des vorderen und hinteren Zahnrückenabschnitts 151, 152 jeweils in etwa 20 % der Stegbreite b_s. Es hat sich herausgestellt, dass innerhalb dieser Bereiche die Breite der Zahnrückennut 153 groß genug ist, um beim Gewindebohren oder der Rückzugbewegung des Gewindebohrers 10 anfallende Späne oder Spanteile aufnehmen zu können, sie aber nicht so groß ist, dass die Kontaktbreiten der beiden Zahnrückenabschnitte 151, 152 mit dem Werkstückmaterial zu klein für eine stabile Führung des Gewindebohrers 10 sind.
Wie des Weiteren in 5 gezeigt, liegen die vordere Nutflanke 155 und die hintere Nutflanke 156 der Zahnrückennut 156 vollständig innerhalb eines Bereichs, der im Querschnitt des Gewindebohrers 10 von einer durch die Drehachse des Gewindebohrers 10 und der Schnittlinie des vorderen Zahnrückenabschnitts 152 mit der vorderen Nutflanke 155 laufenden Geraden G₁ und einer durch die Drehachse des Gewindebohrers 10 und der Schnittlinie des hinteren Zahnrückenabschnitts 151 mit der hinteren Nutflanke 156 laufenden Geraden G₂ gebildet ist. Die Nutflanken 155, 156 haben eine abgerundete Form mit einem Radius, der in etwa 10 % der Stegbreite b_s des Schneidstegs 140 entspricht. Durch diese Ausbildung der Zahnrückennut 153 bzw. der Nutflanken 155, 156 ergibt sich ohne spitze Ecken oder Hinterschneidungen ein sanfter und gleichmäßiger Übergang von den beiden Zahnrückenabschnitten 151, 152 zum Nutgrund 154.
Die im Schneidsteg 140 bzw. in jedem Zahn 150 ausgebildete Zahnrückennut 153 sorgt beim Gewindebohren für eine Reduzierung der Kontaktbreite jedes Zahns 150 mit dem Werkstück. Dadurch kann im Bereich des Führungsabschnitts 120 die Reibung zwischen dem Gewindebohrer 10 und dem Werkstück verringert werden, was sich positiv auf die Standzeit auswirkt. Wie oben beschrieben, hat der Führungsabschnitt 120 hauptsächlich die Aufgabe, den Gewindebohrer 10 im Kernloch zu führen und nicht oder nur geringfügig Material abzutragen, weshalb sich eine Reduzierung der Kontaktbreite nicht negativ auf die Schnittleistung des gesamten Gewindebohrers 10 auswirkt. Vielmehr lassen sich durch die im Zahn 150 ausgebildete Zahnrückennut 153 die beiden Zahnrückenabschnitte 151, 152 durch ein beim Gewindebohren über eine (nicht gezeigte) Kühlschmiermittelversorgung dem Kühlschmiermittel besser kühlen bzw. schmieren, so dass die Führung des Gewindebohrers 10 im Kernloch weiter verbessert werden kann. Insgesamt kann so eine qualitativ sehr hochwertige Gewindeoberfläche erzeugt werden. Des Weiteren kann durch die Ausführung der Zähne 150 im Bereich des Führungsabschnitts 120 mit Zahnrückenabschnitten 151, 152 und Zahnrückennuten 153 das Drehmoment des Gewindebohrers 10 konstant und relativ niedrig gehalten werden, was zu einer höheren Standzeit des Gewindebohrers 10 führt.
In 1 bis 5 beträgt die Tiefe t_Nut der Zahnrückennut 153 in etwa 10 % der Stegbreite b_s des Schneidstegs 140 bzw. in etwa 2,5 % des Nenndurchmessers D_N des Gewindebohrers 10. Die Tiefe t_Nut der Zahnrückennut 153 kann aber auch in einem anderen Bereich liegen, solange beim Gewindebohren oder der Rückzugbewegung des Gewindebohrers 10 anfallende Späne oder Spanteile aufgenommen werden können und ein Verklemmen der Späne oder Spanteile verhindert werden kann, gleichzeitig aber die Stabilität und Festigkeit des Gewindebohrers 10 nicht gefährdet ist.
Die Zahnrückennut 153 verläuft in der bevorzugten Ausführungsform mittig zwischen dem vorderen und hinteren Zahnrückenabschnitt 151, 152, die gleich breit sind. Die Zahnrückennut 153 kann aber auch außermittig zwischen dem vorderen und hinteren Zahnrückenabschnitt 151, 152 verlaufen. Insbesondere kann dabei der vordere Zahnrückenabschnitt 151 breiter sein als der hintere Zahnrückenabschnitt 152.
Bei der in der bevorzugten Ausführungsform mittigen Anordnung der Zahnrückennut 153 zwischen dem vorderen und hinteren Zahnrückenabschnitt 151, 152 beträgt die Breite der Zahnrückennut 153 in etwa 60 % der Stegbreite b_s bzw. betragen die Breiten des vorderen und hinteren Zahnrückenabschnitts 151, 152 in etwa 20 % der Stegbreite b_s. Die Breite der Zahnrückennut 153 kann aber auch 50 % bis 70 % der Stegbreite b_s des Schneidstegs 140 betragen.
Des Weiteren ist der Nutgrund 154 der Zahnrückennut 153 in der bevorzugten Ausführungsform, in einer Querschnittsebene des Gewindebohrers 10 gesehen, eben. Er kann aber auch, in einer Querschnittsebene des Gewindebohrers 10 gesehen, radial nach außen konkav oder konvex verlaufen. Wenn der Nutgrund 154, in einer Querschnittsebene des Gewindebohrers 10 gesehen, radial nach außen konkav oder konvex verläuft, kann der Nutgrund 154 konzentrisch zum Außenumfang des zur Zahnrückennut 153 zugehörigen Zahns 150 sein.
Der Gewindebohrer 10 ist in der in der bevorzugten Ausführungsform aus Kohlenstoffstahl C45, er kann aber auch aus einem anderen Material, z.B. Edelstahl oder Vergütungsstahl hergestellt sein.
In 1 bis 5 weist der Gewindebohrer 10 drei Schneidstege 140 und drei Spannuten 130 auf, er kann aber auch mehr oder weniger Schneidstege 140 und Spannuten 130 aufweisen.
Der Gewindebohrer 10 ist in der bevorzugten Ausführungsform rechtsgenutet, ist also besonders für das Gewindebohren in Sacklöchern geeignet. Die bei der Rückzugbewegung des Gewindebohrers anfallenden Späne können so nach hinten, in Richtung des Schafts 20, abgeführt werden können. Der Gewindebohrer 10 kann aber auch linksgenutet oder geradegenutet sein.

Claims

Gewindebohrer (10), mit: einem Schaft (20) und einem Schneidteil (100), der einen Anschnitt (110) und einen Führungsabschnitt (120) aufweist, die aus einer Vielzahl von in Drehrichtung durch Spannuten (130) voneinander beabstandet angeordneten Schneidstegen (140) gebildet sind, die jeweils eine Vielzahl von Zähnen (150) bilden, wobei die Zahnrücken der im Bereich des Führungsabschnitts (120) befindlichen Zähne (150) jedes Schneidstegs (140) durch eine entlang des jeweiligen Schneidstegs (140) verlaufende Zahnrückennut (153), in Vorschubdrehrichtung des Gewindebohrers gesehen, jeweils auf einen vorderen Zahnrückenabschnitt (152) und einen hinteren Zahnrückenabschnitt (151) reduziert sind, die jeweils auf dem Nenndurchmesser (D_N) des Gewindebohrers (10) liegen, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe (t_Nut) der Zahnrückennut (153) 5 % bis 15 % der Stegbreite (b_s) des Schneidstegs (140) beträgt, und die Breite des vorderen Zahnrückenabschnitts (152) und die Breite des hinteren Zahnrückenabschnitts (151) 15 % bis 25 % der Stegbreite (h_s) betragen.
Gewindebohrer (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass weder der vordere Zahnrückenabschnitt (152) noch der hintere Zahnrückenabschnitt (151) jedes Zahns radial hinterschliffen ist.
Gewindebohrer (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stegbreite (b_s) des Schneidstegs (140) 20 % bis 30 % des Nenndurchmessers (D_N) des Gewindebohrers (10) beträgt.
Gewindebohrer (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnrückennut (153) mittig zwischen dem vorderen Zahnrückenabschnitt (152) und dem hinteren Zahnrückenabschnitt (151) verläuft.
Gewindebohrer (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der vordere Zahnrückenabschnitt (152) und der hintere Zahnrückenabschnitt (151) gleich breit sind.
Gewindebohrer (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine vordere Nutflanke (155) und eine hintere Nutflanke (156) der Zahnrückennut (153) vollständig innerhalb eines Bereichs liegen, der im Querschnitt des Gewindebohrers (10) von einer durch die Drehachse des Gewindebohrers (10) und einer Schnittlinie des vorderen Zahnrückenabschnitts (152) mit der vorderen Nutflanke (155) laufenden Geraden (G₁) und einer durch die Drehachse des Gewindebohrers (10) und einer Schnittlinie des hinteren Zahnrückenabschnitts (151) mit der hinteren Nutflanke (156) laufenden Geraden (G₂) gebildet ist.
Gewindebohrer (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Nutgrund (154) der Zahnrückennut (153), in einer Querschnittebene des Gewindebohrers (10) gesehen, eben ist.
Gewindebohrer (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Nutgrund (154) der Zahnrückennut (153), in einer Querschnittebene des Gewindebohrers (10) gesehen, radial nach außen konkav oder konvex verläuft.
Gewindebohrer (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewindebohrer (10) aus Kohlenstoffstahl, Edelstahl oder Vergütungsstahl gebildet ist.
Gewindebohrer (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewindebohrer (10) zumindest im Bereich des Schneidteils (100) mit einer ein- oder mehrlagigen Hartstoffbeschichtung beschichtet ist.
Gewindebohrer (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewindebohrer (10) gerade- oder wendelgenutet ausgebildet ist.
Gewindebohrer (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch eine integrierte Kühlschmierstoffversorgung, im Besonderen eine Min imalmengenkühlschmierstoffversorgung.