DE10202954A1

DE10202954A1 - Stabförmiger Bohrer und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE10202954A1
Application number: DE2002102954
Authority: DE
Inventors: Arno Friedrichs
Original assignee: Individual
Current assignee: Arno Friedrichs Hartmetall & Co Kg De GmbH
Priority date: 2002-01-26
Filing date: 2002-01-26
Publication date: 2003-08-14
Anticipated expiration: 2022-01-27
Also published as: DE10202954B4; WO2003061898A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen stabförmigen Bohrer aus Hartmetall oder Keramik, welcher in Längsrichtung einen ersten und einen zweiten Endbereich aufweist, wobei der zweite Endbereich mit einer Schneidkante versehen ist. Der Bohrer weist weiterhin in Längsrichtung an seinem Außenumfang mindestens eine Spankammer auf und hat ferner mindestens eine in Längsrichtung verlaufende Innenausnehmung, durch welche Kühlflüssigkeit oder Schmiermittel in den Schneidenbereich des Bohrers gebracht werden kann. Die Querschnittsfläche der Innenausnehmung im zweiten Endbereich des Bohrers ist größer als die Querschnittsfläche der Innenausnehmung im ersten Endbereich des Bohrers. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Bohrers.

Description

Die Erfindung betrifft einen stabförmigen Bohrer aus Hartmetall oder Keramik, welcher in Längsrichtung einen ersten und einen zweiten Endbereich aufweist, wobei der zweite Endbereich mit einer Schneidkante versehen ist, welcher in Längsrichtung an seinem Außenumfang mindestens eine Spankammer aufweist, und welcher mindestens eine in Längsrichtung verlaufende Innenausnehmung aufweist.
Ein derartiger Bohrer und ein Verfahren zu seiner Herstellung sind aus der WO 01/17705 A2 bekannt.

Da der wendel- bzw. spiralförmige Verlauf der am Außenumfang des Bohrers vorgesehenen Spannuten an den wendel- bzw. spiralförmigen Verlauf der zumindest einen Innenausnehmung angepasst ist, die beim fertigen Bohrer zur Zufuhr von Kühl- oder Schmiermittel in den Schneidenbereich dient, ist sichergestellt, dass der Bohrer günstige Schnitt- und Zerspanungseigenschaften aufweist. Das bekannte Verfahren erlaubt es, Bohrer mit kleinen und kleinsten Abmessungen herzustellen.

Da am Markt immer härtere Materialien verfügbar sind, besteht zunehmend ein Bedarf an Bohrern, mittels derer die genannten harten Materialien bearbeitet werden können. Je härter die Materialien sind, desto schwieriger ist es, mittels eines Bohrers ein Bohrloch in das jeweilige Material einzubringen. Ein spezielles Problem besteht darin, dass bei länger dauernden Bohrvorgängen durch die Hitzeentwicklung Schäden am Bohrer und am jeweiligen Material hervorgerufen werden können. Bei bekannten Bohrern, die geradlinige oder spiralförmig verlaufende Kühlkanäle aufweisen, wird versucht, diese Problematik durch das Leiten von Kühlflüssigkeit bzw. Schmiermittel durch eine oder mehrere Innenausnehmungen des Bohrers in den Schneidenbereich zu verringern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzeigen, wie die vorstehend genannte Problematik weiter verringert werden kann.

Diese Aufgabe wird durch einen Bohrer mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Der Anspruch 8 betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines stabförmigen Bohrers.

Die Vorteile der Erfindung bestehen insbesondere darin, dass sich durch die Vergrößerung der Querschnittsfläche der Innenausnehmung im zweiten Endbereich des Bohrers mehr Kühlflüssigkeit im Bereich der Schneidkante des Bohrers befindet, so dass die Kühlung verbessert ist. Insbesondere wird die aus der Innenausnehmung austretende Kühlflüssigkeit besser über den gesamten Bereich der Schneidkante verteilt als dies bei bekannten Bohrern der Fall ist.

Wird bei der Vergrößerung der Querschnittsfläche der Innenausnehmung darauf geachtet, dass der Rand der Innenausnehmung im zweiten Endbereich einen ersten Abschnitt aufweist, der im wesentlichen parallel zur Schneidkante verläuft, und einen zweiten Abschnitt aufweist, der im wesentlichen parallel zum Rand eines Feldes verläuft, dann ist auch bei einem Nachschleifen eines stumpf gewordenen Bohrers sichergestellt, dass man beim Nachschleifen das Feld nicht so weit abträgt, dass die Ränder der Innenausnehmung aufgebrochen werden. Ferner ist dadurch sichergestellt, dass die Stabilität des Bohrers auch bei nachfolgenden Bohrvorgängen erhalten bleibt.

Weitere vorteilhafte Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus deren nachfolgender Erläuterung anhand der Figuren. Es zeigt:
Fig. 1 eine Skizze zur Veranschaulichung eines stabförmigen Bohrers gemäß der Erfindung,
Fig. 2 eine Skizze zur Veranschaulichung einer Ansicht eines stabförmigen Bohrers in Richtung des Pfeiles x in Fig. 1 beim Vorliegen eines Bohrers mit zwei oval geformten Innenausnehmungen und
Fig. 3 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur Herstellung eines stabförmigen Bohrers gemäß der Erfindung.
Die Fig. 1 zeigt eine Skizze eines stabförmigen Bohrers gemäß der Erfindung. Dieser Bohrer besteht aus Hartmetall oder Keramik und ist deshalb dazu geeignet, auch in harte Materialien Bohrlöcher einzubringen. Er weist - in Längslichtung L gesehen - einen ersten Endbereich E1 und einen zweiten Endbereich E2 auf. Der zweite Endbereich E2 ist mit einer Schneidkante S versehen. An seinem Endbereich E1 wird der Bohrer zur Durchführung eines Bohrvorgangs in ein zugehöriges Bohrfutter einer Bohrmaschine eingespannt.
Entlang seines Außenumfangs ist der Bohrer mit mindestens einer spiralförmig verlaufenden Spankammer SK versehen. In Längsrichtung gesehen befindet sich zwischen zwei Spankammerabschnitten jeweils ein Abschnitt eines Feldes F, wie es aus der Fig. 1 ersichtlich ist.
Weiterhin ist der gezeigte Bohrer mit einer Innenausnehmung versehen, die sich über die gesamte Länge des Bohrers erstreckt und in seinem Inneren spiralförmig verläuft. Diese Innenausnehmung I ist in der Fig. 1 gestrichelt angedeutet. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel hat die Innenausnehmung I eine kreisförmige Querschnittsfläche. Diese Querschnittsfläche der Innenausnehmung I ist vom Endabschnitt E1 beginnend über einen Großteil der Länge des Bohrers konstant und hat folgenden Wert:

Q1 = (d1/2)².π,

wobei d1 dem Durchmesser der kreisförmigen Querschnittsfläche im ersten Endbereich E1 des Bohrers entspricht.
Im zweiten Endbereich E2 des Bohrers, also im Bereich der Schneidkante S, ist die kreisförmige Innenausnehmung hingegen aufgeweitet. Sie hat dort einen Durchmesser d2, welcher größer ist als der Durchmesser d1 im ersten Endbereich E1 des Bohrers. Die Querschnittsfläche der Innenausnehmung I ist vom Endabschnitt E2 beginnend über einen kleinen Teil der Länge des Bohrers ebenfalls konstant und hat folgenden Wert:

Q2 = (d2/2)².π,

wobei d2 dem Durchmesser der kreisförmigen Querschnittsfläche im zweiten Endbereich E2 des Bohrers entspricht.
Aufgrund dieser Aufweitung der Innenausnehmung I im Bereich der Schneidkante S befindet sich während des Bohrvorganges eine größere Menge Kühlflüssigkeit im Bereich der Schneidkante, so dass die während des Bohrens erfolgende Kühlung verbessert ist. Weiterhin ist auch die Verteilung der durch die Innenausnehmung I in den Bereich der Schneidkante S beförderten Kühlflüssigkeit verbessert, da die Kühlflüssigkeit über eine größere Fläche der Bohrervorderseite verteilt wird.
Der Kühlvorgang kann weiter verbessert werden, wenn im Bohrer zwei oder mehr Innenausnehmungen vorgesehen sind, die jeweils im zweiten Endbereich des Bohrers aufgeweitet sind.
Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung sind die Querschnitte der Innenausnehmung(en) kreisförmig, wie es vorstehend anhand der Fig. 1 erläutert wurde. Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung sind die Querschnitte der Innenausnehmung(en) nicht kreisförmig ausgebildet, sondern beispielsweise oval oder dreieckig, wobei die Seiten des Dreiecks leicht nach außen abgerundet ausgeführt sein können. Diese alternative Ausführungsform hat den Vorteil, dass die Form der Innenausnehmung(en) an den Verlauf der Schneidkante und den Verlauf des jeweiligen Feldes derart angepasst werden kann, dass auch bei einem Nachschleifen eines stumpf gewordenen Bohrers weitgehend ausgeschlossen ist, dass durch das Nachschleifen die die Innenausnehmung umgebenden Wände so dünn werden, dass der Bohrer bei einem nachfolgenden Bohrvorgang der auftretenden Belastung nicht mehr Stand hält und zerstört wird.
Dies wird nachfolgend anhand der Fig. 2 näher erläutert, welche eine Skizze zur Veranschaulichung einer Ansicht eines stabförmigen Bohrers in Richtung des Pfeiles x in Fig. 1 zeigt, wobei angenommen wird, dass ein Bohrer mit zwei oval geformten Innenausnehmungen vorliegt.
Der in der Fig. 2 dargestellte Bohrer weist Schneidkanten S auf, die in der Figur gebogen verlaufen. Die im Bereich der Schneidkanten befindlichen Innenausnehmungen I sind aufgeweitet und haben deshalb eine große Querschnittsfläche. Zur Veranschaulichung sind in Fig. 2 mit gestrichelten Linien auch die Innenausnehmungen mit kleiner Querschnittsfläche gezeigt, wie sie im ersten Endbereich E1 des Bohrers vorliegen und sich von dort ausgehend über einen Großteil der Bohrerlänge erstrecken.
Wie aus der Fig. 2 weiterhin hervorgeht, sind die Innenausnehmungen I jeweils innerhalb eines Feldes F positioniert. Mit SK sind die zwischen den Feldern F vorgesehenen Spankammern bezeichnet.
Die Form der Innenausnehmungen I und deren Verlauf innerhalb der Felder F ist in vorteilhafter Weise so gewählt, dass die Innenausnehmungen jeweils einen ersten Abschnitt A1, der im wesentlichen parallel zur Schneidkante S verläuft, und einen zweiten Abschnitt A2, der im wesentlichen parallel zum Rand eines Feldes F verläuft, aufweisen. Dadurch ist gewährleistet, dass auch bei einem Nachschleifen eines stumpf gewordenen Bohrers die Wanddicke der die Innenausnehmung umgebenden Wand konstant bleibt.
Folglich ist weitgehend sichergestellt, dass auch bei einem Nachschleifen des Bohrers nicht versehentlich die Innenausnehmungen aufgebrochen und dadurch der Bohrer zerstört wird. Ferner ist dadurch sichergestellt, dass auch bei einem nachfolgenden Bohrvorgang die Stabilität des Bohrers erhalten bleibt, so dass die Wahrscheinlichkeit eines Ausbrechens von Teilen des Bohrers aus dem vorderen Endbereich E2 gering bleibt.
Nachfolgend wird anhand des in der Fig. 3 gezeigten Flussdiagramms ein Verfahren zur Herstellung eines stabförmigen Bohrers gemäß der Erfindung näher erläutert.
In einem ersten Verfahrensschritt a wird ein aus plastischer Masse bestehender stabförmiger Körper mit mindestens einer geradlinig verlaufenden Innenausnehmung hergestellt. Dies kann dadurch erfolgen, dass pastöses Sintermaterial, welches aus mit einem Bindemittel versetzten Hartmetall- oder Keramikpulver besteht, durch einen Extruderkopf extrudiert wird. Diese Extrusion erfolgt rein linear in einer Extrusionsrichtung mit einer konstanten Extrusionsgeschwindigkeit.
Hat der extrudierte Strang eine vorgegebene Länge erreicht, dann wird er in einem zweiten Verfahrensschritt b mittels einer Schneide abgelängt. Dieses Ablängen kann manuell oder automatisch erfolgen.
Der abgelängte Körper wird in einem dritten Verfahrensschritt c über seine ganze Länge auf eine Auflage gelegt und einer Wälzbewegung unterworfen, bei welcher eine Reibflächenanordnung verwendet wird. Dabei verändert sich die Geschwindigkeit der Wälzbewegung über die Länge des Körpers linear und stetig, so dass der Körper gleichmäßig verdrillt wird. Nach diesem Verdrillen liegt eine innerhalb des Körpers wendel- bzw. spiralförmig verlaufende Innenausnehmung vor.
Im nächsten Verfahrensschritt d wird der verdrillte Körper in einen Trockenofen eingeführt und dort getrocknet.
Anschließend wird in einem Verfahrensschritt e in das getrocknete Sintermaterial mittels einer Schleifscheibe die Spankammer SK eingebracht, die am Außenumfang des Körpers wendel- bzw. spiralförmig verläuft.
Im nächsten Verfahrensschritt g wird die Querschnittsfläche der Innenausnehmung im zweiten Endbereich E2 des Bohrers ebenfalls durch einen Schleifvorgang vergrößert.
Schließlich wird im Verfahrensschritt f der der vorstehend beschriebenen Vorverarbeitung unterworfene Körper einem Sinterofen zugeführt, in welchem er zu einem Sinterstab gesintert wird.
Hinter dem Sinterofen kann bei Bedarf noch eine weitere Schleifscheibe zur Nachbearbeitung der Spankammern vorgesehen sein.
Alternativ zu dem vorstehend beschriebenen Verfahren ist es auch möglich, die Vergrößerung der Innenausnehmung im zweiten Endbereich E2 des Bohrers bereits unmittelbar nach dem Verdrillen des Körpers oder nach dem Trocknen des, Körpers durchzuführen.

Claims

1. Stabförmiger Bohrer aus Hartmetall oder Keramik,
welcher in Längsrichtung einen ersten und einen zweiten Endbereich aufweist, wobei der zweite Endbereich mit einer Schneidkante versehen ist,
welcher in Längsrichtung an seinem Außenumfang mindestens eine Spankammer aufweist und
welcher mindestens eine in Längsrichtung verlaufende Innenausnehmung aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche der Innenausnehmung (I) im zweiten Endbereich (E2) größer ist als im ersten Endbereich (E1).

2. Stabförmiger Bohrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Innenausnehmung (I) spiralförmig verläuft.

3. Stabförmiger Bohrer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass er zwei Innenausnehmungen aufweist.

4. Stabförmiger Bohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche jeder Innenausnehmung kreisförmig ist.

5. Stabförmiger Bohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche jeder Innenausnehmung nicht kreisförmig ist.

6. Stabförmiger Bohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er mehr als eine Spankammer aufweist, zwischen den Spankammern Felder (F) vorgesehen sind und pro Feld mindestens eine Innenausnehmung vorgesehen ist.

7. Stabförmiger Bohrer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Rand der Innenausnehmung im zweiten Endbereich (E2) des Bohrers einen ersten Abschnitt (A1), der im wesentlichen parallel zur Schneidkante (S) verläuft, und einen zweiten Abschnitt (A2), der im wesentlichen parallel zum Rand eines Feldes (F) verläuft, aufweist.

8. Verfahren zur Herstellung eines Bohrers, welcher in Längsrichtung einen ersten und einen zweiten Endbereich aufweist, wobei der zweite Endbereich mit einer Schneidkante versehen ist, welcher in Längsrichtung an seinem Außenumfang mindestens eine Spankammer aufweist, und welcher mindestens eine in Längsrichtung verlaufende Innenausnehmung aufweist, mit folgenden Verfahrensschritten:

a) Herstellung eines aus plastischer Masse bestehenden stabförmigen Körpers mit mindestens einer geradlinig verlaufenden Innenausnehmung,

b) Ablängen dieses Körpers auf eine bestimmte Länge,

c) Abstützung des abgelängten Körpers über seine ganze Länge auf einer Auflage und Unterwerfen des Körpers einer Wälzbewegung unter Verwendung einer Reibflächenanordnung, wobei sich die Geschwindigkeit der Wälzbewegung über die Länge des Körpers linear und stetig ändert, um den Körper gleichmäßig zu verdrillen,

d) Trocknen des verdrillten Körpers,

e) Einschleifen mindestens einer Spankammer am Außenumfang des Körpers, und

f) Sintern des mit mindestens einer Spankammer versehenen Körpers, gekennzeichnet durch folgenden weiteren Verfahrensschritt:

g) Vergrößern der Querschnittsfläche der mindestens einen Innenausnehmung im zweiten Endbereich (E2), wobei dieser weitere Verfahrensschritt zwischen dem Verdrillen und dem Sintern des Körpers vorgenommen wird.