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Die Erfindung betrifft ein Bohrwerkzeug zum Bohren und Entgraten eines Bohrlochs gemäß dem unabhängigen Anspruch.
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Die Erfindung liegt im technischen Gebiet von Zerspanungswerkzeugen, wie zum Beispiel Bohrer oder Fräser. Beim Fräsen erfolgt diese Vorschubbewegung senkrecht oder schräg zur Rotationsachse des Werkzeuges, während beim Bohren die Vorschubrichtung in Richtung der Rotationsachse erfolgt.
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Ein weit verbreitetes Beispiel für Bohrer sind Spiralbohrer. Konventionelle Spiralbohrer werden in der DIN ISO 5419 beschrieben. Derartige Spiralbohrer haben eine Bohrerspitze (Bohrerstirn), die zum Schneiden eines Werkstücks die Hauptschneiden bereitstellt. Ausgehend von der Bohrerspitze verläuft der Werkzeugabschnitt in sich spiralförmig um die Bohrerachse windenden Spannuten und Stegen bis zum Bohrerschaft, der zum Einspannen und Halten des Bohrers dient.
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Konventionelle Bohrer haben die Eigenschaft Grate zu erzeugen, die aufgrund der Materialverdrängung beim Schneiden bzw. Spanen entstehen. Als Grate werden unter anderem scharfe Kanten, Auffaserungen, Ausfransungen oder Splitter bezeichnet, die sich am Bohrloch befinden. Solche Grate können die Weiterverarbeitbarkeit des Werkstücks beeinträchtigen und zusätzliche Arbeiten zu deren Beseitigung notwendig machen.
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Zum Entgraten sind eine Vielzahl an Techniken bekannt, die unter anderem das Schleifen, Bürsten, Feilen, Fräsen oder Senkbohren umfassen. Ein Nachteil der bekannten Techniken zum Entgraten besteht darin, dass ein separater Arbeitsschritt notwendig wird, was zeit- und personalaufwendig ist.
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Zum Entgraten kann zum Beispiel ein Fräswerkzeug, das sich mit hoher Geschwindigkeit um seine eigene Achse dreht, die Kontur des Bohrlochs abfahren und dabei das die Grate bildende Material abtragen.
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Derartige Fräswerkzeuge haben als gemeinsames Merkmal einen Schaft als Einspannteil, der in eine Werkzeugaufnahme eingesetzt ist. Solche Fräswerkzeuge sind beispielsweise als Langlochfräser oder Gesenkfräser mit flacher oder runder Stirn im Einsatz. Solche Fräswerkzeuge zeichnen sich ferner dadurch aus, dass sie im Bereich ihres Schneidabschnitts an den durch Spannuten voneinander getrennten Fräserstegen eine Mehrzahl von wendelförmig verlaufenden Umfangsschneidkanten haben, die jeweils mit einem Schruppprofil ausgestaltet sind. Derartige Schruppprofile sind in den Ausführungen beispielsweise in der DIN 1836 genormt.
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Der Nachteil beim Fräsen besteht darin, dass ein zusätzliches Werkzeug nötig ist, d. h. das Werkstück muss im ungünstigsten Fall von einem anderen Fachmann weiter verarbeitet werden. Außerdem gibt es auch technische Hindernisse hinsichtlich der Erreichbarkeit von Graten mit dem Fräswerkzeug. So ist häufig bei komplexen Werkstücken die Rückseite des Bohrlochs nur schlecht oder gar nicht mit einem Fräswerkzeug erreichbar.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile im Stand der Technik zu überwinden und insbesondere ein Bohrwerkzeug bereitzustellen, das zum Bohren und Entraten eines in einem Werkstück ausgearbeiteten Bohrlochs geeignet ist.
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Diese Aufgabe wird durch das Bohrwerkzeug gemäß dem unabhängigen Anspruch gelöst. Vorteilhafte Aspekte bilden den Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
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Die Erfindung umfasst ein Bohrwerkzeug, insbesondere einen Bohrfräser, zum Bohren und Entgraten eines Bohrlochs. Das Bohrwerkzeug umfasst einen Werkzeugabschnitt mit endseitigen Hauptschneiden zum Ausarbeiten des Bohrlochs und mit spiralförmig verlaufenden, jeweils durch einen Steg getrennten Spannuten. Entlang einer Grenzlinie zwischen Steg und Spannut ist eine Führungsfase angeordnet. Am Steg ist ferner mindestens eine Fräsfase angeordnet. Die Fräsfase erlaubt es, während des Bohrens das Bohrloch zu entgraten, indem die Vorderseite der Fräsfase aufgrund der Drehung des Bohrwerkzeugs sich entlang des Bohrlochs bewegt und die Grate abschneidet. Der Vorteil ist, dass kein zusätzliches Werkzeug zum Entgraten nötig ist und auch schwierig zu erreichende Bohrlochrückseiten einfach bearbeitet werden können. Als Fase wird hier jeder durchgehende oder abschnittsweise entlang dem Werkzeugabschnitt verlaufende Vorsprung bezeichnet, wobei der Vorsprung eine Vergrößerung des Außendurchmessers in der Querschnittskontur des Stegs ist.
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Ein bevorzugtes Beispiel sieht vor, dass die Fräsfase am Steg in Drehrichtung ω des Bohrwerkzeugs hinter der Führungsfase angeordnet ist. In der Drehrichtung um die Achse des Bohrwerkzeugs liegt auf diese Art und Weise die Führungsfase vor der Fräsfase, die entlang der gesamten Stegbreite angeordnet werden kann.
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Ferner bevorzugt ist die Fräsfase an der Mitte des Stegs parallel zur Führungsfase spiralförmig angeordnet. Die Fräsfase kann entsprechend der Führungsfase durchgehend entlang des Werkzeugabschnitts verlaufen oder abschnittsweise parallel verlaufen und insbesondere ein Schneideprofil aufweisen.
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Gemäß einem weiteren besonders bevorzugten Aspekt ist die Fräsfase und die Führungsfase in Bezug auf die Drehachse A-A des Bohrwerkzeugs um einen Winkel α im Bereich von 50° bis 80° (insbesondere 60° bis 70°) zueinander versetzt angeordnet. Damit liegt die Fräsfase bei üblichen Bohrern im hinteren Bereich des Stegs, während die Führungsfase den Anfang des Stegs bildet.
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Es ist besonders bevorzugt, wenn die Fräsfase in Bezug auf die Drehrichtung ω des Bohrers vorne liegend einen sich nach außen erstreckenden Schneidabschnitt umfasst. Bei dieser Ausgestaltung hat die Fräsfase in der Kontur der Draufsicht in axialer Richtung des Bohrers mehrere durch Kanten (bzw. Ecken) voneinander getrennte Abschnitte, wobei der, sich in Drehrichtung vorne nach außen erstreckende, Schneidabschnitt die Fräsfunktionalität bzw. Schneidfunktionalität erfüllt.
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Vorteilhafterweise ist der sich nach außen erstreckende Schneidabschnitt radial nach au ßen liegend angeordnet. Die radiale Anordnung erlaubt die Ausbildung einer scharfen Kante an der Außenseite.
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Gemäß einer besonders stark schneidenden Alternative ist der sich nach außen erstreckende Schneidabschnitt gegenüber der radialen Richtung unter einem Winkel β in Drehrichtung ω des Bohrers angeordnet. Der Winkel β ist im Bereich von 1° bis 4°.
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Ein vorteilhafter Aspekt sieht vor, dass der Schneidabschnitt eine Länge im Bereich von 0,3 mm bis 0,9 mm hat.
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Besonders bevorzugt hat die Fräsfase einen Umfangsabschnitt. Der Umfangsabschnitt und der Schneidabschnitt sind derart zueinander angeordnet, dass diese einen Winkel θ von weniger als 45° einschließen. So kann eine scharf schneidende Kante an der Grenze zwischen Schneidabschnitt und Umfangsabschnitt erreicht werden.
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Vorteilhafterweise hat der Umfangsabschnitt eine Länge im Bereich von 0,5 mm bis 2 mm. Hier kann entsprechend dem Bohrerumfang und Material eine günstige und dauerhafte Dimensionierung erfolgen.
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Bevorzugt umfasst der Umfangsabschnitt zumindest abschnittsweise eine konkave Außenkontur.
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Ein anderer vorteilhafter sieht vor, dass die Fräsfase derart spiralförmig ausgebildet ist, dass die Spirallinie mit einem Drallwinkel im Bereich von 30° bis 50°, insbesondere im Bereich von 38° bis 42°, angeordnet ist.
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Ein weiteres Beispiel sieht vor, dass an jedem Steg eine Fräsfase angeordnet ist.
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Gemäß einem vorteilhaften Aspekt ist ein Außendurchmesser des Bohrwerkzeugs an der Führungsfase d2 ausgehend von der Bohrerspitze sich in axialer Richtung verjüngend ausgebildet.
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Es ist ferner bevorzugt, wenn der Außendurchmesser des Bohrwerkzeugs an der Fräsfase d1 ausgehend von der Bohrerspitze sich in axialer Richtung verjüngend ausgebildet ist.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Beispiele zusätzlich erläutert.
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Es zeigen:
- 1 Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Bohrwerkzeugs;
- 2a Draufsicht auf das erfindungsgemäße Bohrwerkzeug aus 1;
- 2b Detailansicht der Außenkontur des Bohrwerkzeugs aus der Draufsicht aus 2a;
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1 zeigt ein Bohrwerkzeug 1 in der Seitenansicht, das gemäß der Erfindung zum gleichzeitigen Bohren und fräsenden Entgraten eines Bohrlochs einsetzbar ist.
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Das gezeigte Bohrwerkzeug 1 hat im oberen Teil einen Werkzeugabschnitt 11, der von der Bohrerspitze mit den endseitigen Hauptschneiden 12 bis zu dem Schaft für das Einspannen des Bohrwerkzeugs verläuft. Die Hauptschneiden 12 dienen zum spanenden Ausarbeiten eines Bohrlochs bei einer rotierenden Bewegung des Bohrwerkzeugs 1 um eine axiale Vorschubrichtung.
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An die Hauptschneiden 12 schließen sich spiralförmig verlaufende, jeweils durch einen Steg 3 getrennte Spannuten 2 zum Abtransport des Materials an.
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An der spiralförmig verlaufenden Grenzlinie zwischen Steg 3 und Spannut 2 ist eine Führungsfase 4 ausgebildet. Die normalerweise geschliffenen Führungsfasen 4 führen sich selbst im Bohrloch. Die an den Bohrlochinnenwänden gleitenden bzw. reibenden Führungsfasen 4 beschädigen das Bohrloch und führen selbst zu Graten.
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Im gezeigten Beispiel ist an jedem Steg 3 genau eine Fräsfase 5 angeordnet. Aufgrund der Fräsfase 5 ist es möglich während des Bohrens das Bohrloch zu entgraten. Dabei schneidet die Vorderseite der Fräsfase 5 aufgrund der Drehung des Bohrwerkzeugs 1 entlang des Bohrlochs.
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Die gezeigte Fräsfase 5 ist an der Mitte des Stegs 3 parallel zur Führungsfase 4 spiralförmig angeordnet.
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Im gezeigten Beispiel ist die Fräsfase 5 derart spiralförmig ausgebildet ist, dass die Spirallinie mit einem Drallwinkel δ von 40° angeordnet ist
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Das Bohrwerkzeug 1 ist in 2a in einer Draufsicht auf die Bohrerspitze gezeigt. Anhand der Kontur lässt sich erkennen, dass die Fräsfase 5 am Außenumfang des Stegs 3 in der durch einen Pfeil verdeutlichten Drehrichtung ω des Bohrwerkzeugs 1 hinter der Führungsfase 4 angeordnet ist.
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Im dargestellten Beispiel ist die Fräsfase 5 und die Führungsfase 4 in Bezug auf die Drehachse A-A des Bohrwerkzeugs 1 um einen Winkel α vom 65° zueinander versetzt angeordnet.
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Der mit d2 bezeichnete Außendurchmesser der Führungsfase 4 verjüngt sich ausgehend von der Bohrerspitze in axialer Richtung (senkrecht zur Bildebene). Der mit d1 bezeichnete Außendurchmesser der Fräsfase 5 verjüngt sich ausgehend von der Bohrerspitze in axialer Richtung.
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2b ist eine Detailansicht mit einem vergrößerten Ausschnitt der Außenkontur des Bohrwerkzeugs im Bereich der Fräsfase 5.
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Die Fräsfase 5 hat einen sich nach außen erstreckenden Schneidabschnitt 51. In Bezug auf die Drehrichtung ω (siehe 2) des Bohrers ist der sich nach außen erstreckende Schneidabschnitt 51 vorne liegend angeordnet.
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Im gezeigten Beispiel ist der Schneidabschnitt 51 nicht radial angeordnet, sondern der sich nach außen erstreckende Schneidabschnitt 51 erstreckt sich gegenüber der radialen Richtung unter einem Winkel β in Drehrichtung ω des Bohrers.
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Um dies zu verdeutlichen wurde in dem vergrößerten Kreis die radiale Richtung mit einer gestrichelten Linie dargestellt, gegenüber der der sich nach außen erstreckende Schneidabschnitt 51 um einen Winkel β versetzt angeordnet ist.
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Der sich nach außen erstreckende Schneidabschnitt 51 hat eine Länge im Bereich von 0,3 mm bis 0,9 mm.
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Die Fräsfase 5 hat ferner einen Umfangsabschnitt 52. Der Umfangsabschnitt 52 und der sich nach außen erstreckende Schneidabschnitt 51 hat einen Winkel θ von weniger als 45°.
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Der Umfangsabschnitt 52 hat eine Länge im Bereich von 0,5 mm bis 2 mm.
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In Bezug auf den in Drehrichtung hinteren Teil hat der Umfangsabschnitt 52 zumindest abschnittsweise eine konkav gekrümmte Außenkontur.
