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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft ein Bohrwerkzeug mit wenigstens einer Schneide und wenigstens einer Spannut nach dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 2.
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Aus der
US 3 089 359 A ist ein Kernbohrer bekannt geworden mit einem geradlinig verlaufenden Bohrkopf und mit einem gewendelten Schaft. Am Bohrkopf sind Führungselemente angeordnet, der Schaft weist keine Führungselemente auf. Während des Bohrvorgangs windet sich der Schaft auf, wodurch sich die Länge des Bohrwerkzeugs verkleinert. Durch dieses Aufwinden sollen Vibrationen beim Bohrvorgang oder gar ein Bruch des Bohrers vermieden werden. Durch den gewendelten Schaft soll der Bohrer auch steifer und widerstandsfähiger gegen ein Verbiegen in allen Ebenen gemacht werden. Eine Führung ins Bohrloch ist bei diesem Bohrer im Bereich des gewendelten Schaftes nicht vorgesehen.
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Aus der
DE 196 08 185 , der
DE 79 05 118 U1 sind gattungsgemäße Bohrwerkzeuge bekannt. Derartige Bohrwerkzeuge sind als Spiralbohrer oder Wendelbohrwerkzeuge ausgeführt, das heißt als Bohrwerkzeuge mit wendelförmigen Spannuten und wendelförmigen Schneiden. Wendelförmige Spannuten ermöglichen eine optimale Späne-Abfuhr.
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Darüber hinaus sind sogenannte Einlippenbohrer bekannt, bei denen eine geradlinig verlaufende Spannut vorgesehen ist. Da im Bereich der geradlinig verlaufenden Spannut keine Führung des Einlippenbohrers mangels einer Fläche, an der Führungselemente angeordnet werden können, möglich ist, treten bei derartigen Einlippenbohrern während des Bohrvorganges unerwünschte Kippmomente auf, welche die Qualität der mit diesen Bohrern herzustellenden Bohrungen verschlechtern.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Bohrwerkzeug der eingangs beschriebenen Art dahingehend weiterzubilden, daß einerseits beim Bohrvorgang Kippmomente weitestgehend vermieden werden und daß andererseits eine optimale Späne-Abfuhr sowie ein leichtes Nachbearbeiten der Schneiden, insbesondere deren einfaches Nachschleifen möglich ist.
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Vorteile und Darstellung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird bei einem Bohrwerkzeug der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 2 gelöst.
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Grundidee der Erfindung ist es, das Bohrwerkzeug in mehrere Abschnitte zu unterteilen.
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Bei einer ersten erfindungsgemäßen Lösung weist ein erster Teil des Bohrwerkzeugs vorteilhafterweise einen Schneidkopf mit wenigstens einem geradlinig verlaufenden Führungselement in Form einer Führungsleiste und mit wenigstens einer geradlinig verlaufenden ersten Spannut auf. Eine solche Anordnung der Spannut weist den Vorteil auf, daß im Falle eines Stumpfwerdens der wenigstens einen Schneide diese gut nachgeschliffen werden kann. An diesen Schneidkopf schließt sich ein zweiter, wendelförmiger Führungsteil mit wenigstens einem wendelförmig verlaufenden Führungselement in Form einer Führungsleiste und mit wenigstens einer zweiten wendelförmig verlaufenden Spannut an, die in die erste Spannut mündet. Durch diese kombinierte Anordnung wird eine gute Späne-Abfuhr bei gleichzeitig optimaler Führung des Bohrwerkzeugs aufgrund des wendelförmig verlaufenden Führungselements sichergestellt, da das wenigstens eine wendelförmig verlaufende Führungselement insbesondere auch der geradlinig verlaufenden Spannut gegenüberliegend verläuft, und so eine Kompensation der beim Bohrvorgang entstehenden Kippmomente ermöglicht.
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Bei einer zweiten erfindungsgemäßen Lösung umfaßt das Bohrwerkzeug drei Bereiche. An den Schneidkopf mit dem wenigstens einen geradlinig verlaufenden Führungselement in Form einer Führungsleiste und der wenigstens einen geradlinig verlaufenden Spannut schließt sich ein Zwischenteil mit wenigstens einer wendelförmig verlaufenden zweiten Spannut, die in die erste Spannut mündet, an. Auf dieses Zwischenteil wiederum folgt ein Führungsteil mit wenigstens einem geradlinig verlaufenden Führungselement in Form einer Führungsleiste, welches dem wenigstens einen geradlinig verlaufenden Führungselement in Radialrichtung diametral gegenüberliegend angeordnet ist, und mit einer geradlinig verlaufenden dritten Spannut, die in die zweite Spannut mündet.
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Der Schneidkopf ist zylindrisch oder leicht konisch ausgebildet.
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Auch der Führungsteil ist zylindrisch oder leicht konisch ausgebildet.
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Dabei ist vorteilhafterweise vorgesehen, daß der Drehwinkel der wenigstens einen in dem Zwischenteil wendelförmig verlaufenden zweiten Spannut ein ungerades Vielfaches von 180° beträgt. Auf diese Weise wird nicht nur eine optimale Spanabfuhr ermöglicht, sondern es wird durch diese Anordnung auch erreicht, daß das wenigstens eine, an dem Führungsteil angeordnete Führungselement immer dem wenigstens einen, an dem Schneidkopf angeordneten Führungselement in Radialrichtung diametral gegenüberliegt. Diese Anordnung ist besonders auch im Hinblick auf die Stabilisierung des Bohrwerkzeugs während des Bohrens, insbesondere auch in Radialrichtung, besonders vorteilhaft. Auch werden durch diese Anordnung der Führungselemente auf den Bohrer wirkende Kippmomente besonders wirkungsvoll verhindert.
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Es kann vorgesehen sein, daß sowohl an dem Schneidkopf als auch an dem Führungsteil eine Mehrzahl von nebeneinanderliegenden, vorzugsweise jeweils mit gleichem Abstand nebeneinanderliegende Führungsleisten, insbesondere auch Führungsleisten unterschiedlicher Breite angeordnet sind.
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Das Bohrwerkzeug ist vorteilhafterweise als innengekühltes Bohrwerkzeug ausgeführt. Hierzu weist der Schneidkopf wenigstens einen geradlinig verlaufenden Kühlkanal auf. Die Kühlmittelversorgung bei derartigen Bohrwerkzeugen erfolgt hierbei vorteilhafterweise unter sehr hohem Druck, so daß das Kühl- und Schmiermittel zum Abtransport der Späne aus dem Bohrloch genutzt werden kann. Durch die geradlinig verlaufende Anordnung des wenigstens einen Kühlkanals im Schneidkopf kann der Druck, mit dem das Kühlmittel beaufschlagt wird, bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung einer optimalen Kühlung und Schmierung sowie einem optimalen Abtransport, der Späne verringert werden, da eine geradlinige, also lineare, das heißt nicht gekrümmte Anordnung des wenigstens einen Kühlkanals im Schneidkopf einen besseren Fluß des Kühl- und Schmiermittels ermöglicht als beispielsweise eine gewendelte Anordnung im Schneidkopf, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist.
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In dem wendelförmigen Führungsteil ist dagegen wenigstens ein wendelförmig verlaufender Kühlkanal vorgesehen, der vorteilhafterweise der Wendelförmig angeordneten Spannut folgt und der in den wenigstens einen geradlinig verlaufenden Kühlkanal im Schneidkopf mündet.
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In entsprechender Weise weist auch der Zwischenteil des dreiteiligen Bohrwerkzeugs wenigstens einen wendelförmig verlaufenden Kühlkanal auf, der auch in diesem Falle der wendelförmig verlaufenden Spannut folgt und der in den wenigstens einen geradlinig verlaufenden Kühlkanal im Führungsteil mündet. Bei dem dreiteilig aufgebauten Bohrwerkzeug umfassend Schneidkopf, Zwischenteil und Führungsteil verläuft auf diese Weise der wenigstens eine Kühlkanal sowohl im Schneidkopf als auch im Führungsteil geradlinig und lediglich im Zwischenteil wendelförmig. Hierdurch kann – wie oben bereits erwähnt – der Druck des Kühlmittels im Vergleich zu Bohrwerkzeugen mit komplett wendelförmig verlaufenden Kühlkanälen gesenkt werden, da geradlinig verlaufende Kühlkanäle einen optimalen Transport des Kühl- und Schmiermittels ermöglichen.
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Der wenigstens eine Kühlmittelkanal kann auf die unterschiedlichste Art und Weise ausgebildet sein.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, daß zwei Kühlkanäle, vorzugsweise unterschiedlichen Durchmessers in dem Bohrwerkzeug angeordnet sind.
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Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform ist eine nierenförmige Ausbildung des Kühlkanals vorgesehen.
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Rein prinzipiell kann das gesamte Bohrwerkzeug aus einem einzigen Werkstoff gefertigt sein, beispielsweise aus einem Schnellstahl, einem Hartmetall, einem keramischen Werkstoff oder dergleichen. Eine vorteilhafte Ausführungsform, die insbesondere im Hinblick auf die leichte Herstellbarkeit vorteilhaft ist, sieht vor, daß der Schneidkopf aus einem ersten Werkstoff besteht, wohingegen der Rest des Bohrwerkzeugs aus einem anderem Werkstoff besteht. Als Werkstoffe kommen Schnellstahl, Hartmetall, oder ein keramischer Werkstoff und für den Schaft, das Führungsteil, das Zwischenteil sowie das wendelförmige Führungsteil auch Stahl in Frage.
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Der Schneidkopf wird beispielsweise durch einen Sinterprozeß oder durch Lötung mit dem Rest des Bohrwerkzeugs verbunden. Hierdurch kann der Schneidkopf unabhängig vom Rest des Bohrwerkzeugs hergestellt werden.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen.
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Zeichnung
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In der Zeichnung zeigen
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1 ein erstes erfindungsgemäßes Bohrwerkzeug;
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2 ein zweites erfindungsgemäßes Bohrwerkzeug;
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3 schematisch die Anordnung von Führungleisten;
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4 ein Ausführungsbeispiel zweier Kühlkanäle in dem Bohrwerkzeug und
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5 ein Ausführungsbeispiel eines nierenförmigen Kühlkanals.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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Bei einem ersten von der Erfindung Gebrauch machenden Bohrwerkzeug, dargestellt in 1, ist an dem unteren Ende eines Schafts 110 ein Schneidkopf 120 angeordnet, der in einen wendelförmigen Führungsteil 140 übergeht. Der Schneidkopf 120 weist wenigstens eine erste Spannut 124 auf. Die geradlinig verlaufende, erste Spannut 124 mündet in eine wendelförmig verlaufende, zweite Spannut 144. An der zylindrischen oder konischen Umfangsfläche des Schneidkopfs 120 sind der Spannut 124 gegenüberliegend Führungselemente in Form von Führungsleisten 122 angeordnet. An dem wendelförmigen Führungsteil 140 sind Führungselemente in Form von Führungsleisten 146 angeordnet. Diese Führungsleisten 122, 146 stabilisieren das Bohrwerkzeug während des Bohrvorganges.
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Bei einem zweiten erfindungsgemäßen Bohrwerkzeug, dargestellt in 2, ist eine im folgenden beschriebene dreiteilige Anordnung vorgesehen. An dem unteren Ende eines Schaftes 210 ist wiederum ein Schneidkopf 220 vorgesehen mit an seiner Umfangsfläche in Axialrichtung geradlinig verlaufenden Führungselementen in Form von Führungsleisten 222 und in Axialrichtung geradlinig, also nicht gekrümmt verlaufender erster Spannut 224. An den Schneidkopf 220 schließt sich ein Zwischenteil 230 an, in dem wenigstens eine wendelförmig verlaufende zweite Spannut 234 vorgesehen ist, die in die geradlinig verlaufende erste Spannut 224 des Schneidkopfs 220 mündet. Die wenigstens eine wendelförmig angeordnete zweite Spannut 234 weist einen Drehwinkel auf, der ein ungerades Vielfaches von 180° beträgt. In dem in 2 dargestellten Beispiel beträgt der Drehwinkel 180°. Dieses Zwischenstück 230 mündet seinerseits in einen Führungsteil 240, an dem Führungselemente in Form von Führungsleisten 246 angeordnet sind. Die Führungsleisten 246 sind dabei so angeordnet, daß sie den an dem Schneidkopf 220 angeordneten Führungsleisten 222 in Radialrichtung diametral gegenüberliegen. Dies wird durch den ein ungerades Vielfaches von 180° betragenden Drehwinkel des gewendelten Zwischenstücks 230 erreicht. Durch diese Anordnung der Führungsleisten 222 und 246 wird eine Stabilisierung des Bohrwerkzeugs während dessen Betriebs, insbesondere in Radialrichtung, erzielt. Insbesondere werden durch diese Anordnung den Bohrvorgang ungünstig beeinflussende Kippmomente des Bohrwerkzeugs, die zu einer unkontrollierten Aufweitung der Bohrung führen, vermieden.
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Die Anordnung der Führungsleisten 122, 222, 146, sowie andere Ausführungsbeispiele von Führungsleisten 301; ...; 305 und deren Anordnung sind schematisch in 3 dargestellt.
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Wie der 3 zu entnehmen ist, können die Führungsleisten schmal (siehe die in 3 mit 122; 222; 146; 246; 303 bezeichneten Führungsleisten) oder auch breit (siehe die in 3 mit 301 bezeichneten Führungsleisten) oder es können breite und schmale Führungsleisten kombiniert sein (siehe 3 die mit 302; 304 und 305 bezeichneten Führungsleisten) ausgebildet sein.
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Das in 1 dargestellte Bohrwerkzeug weist ferner Kühlkanäle 152, 154 auf. In entsprechender Weise sind auch in dem in 2 dargestellten Bohrwerkzeug Kühlkanäle 252, 254 vorgesehen.
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Die in 1 und 2 dargestellten Kühlkanäle 152, 154; 252, 254 unterschiedlichen Durchmessers sind in 4 im Schnitt dargestellt. Diese Kühlkanäle 152, 154; 252, 254 verlaufen im Bereich des Schneidkopfs 120; 220 sowie im Bereich des Schafts 110; 120 geradlinig, das heißt nicht gekrümmt, dagegen im gewendelten Führungsteil 140 gewendelt, wobei sie hinsichtlich ihrer Wendelung im wesentlichen der gewendelten Spannut 144 folgen. Auch im Zwischenteil 230 des dreiteilig ausgebildeten, in 2 dargestellten Bohrwerkzeugs verlaufen die beiden Kühlkanäle 252, 254 gewendelt, wobei ihre Wendelung im wesentlichen der gewendelten Spannut 234 folgt. Im zylindrischen oder konischen Führungsteil 240 des in 2 dargestellten Bohrwerkzeugs verlaufen dagegen die beiden Kühlkanäle 252, 254 geradlinig, so daß bei diesem Bohrwerkzeug geradlinig verlaufenden Kühlkanälen im Schneidkopf 220 ein Abschnitt in Form des Zwischenteils 230 folgt, in dem die Kühlkanäle gewendelt verlaufen, sowie ein weiterer Abschnitt in Form des Führungsteils 240 sowie des Schafts 210, in dem die Kühlkanäle 252, 255 wiederum geradlinig verlaufen.
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Die Anordnung der geradlining verlaufenden Kühlkanäle im Schneidkopf 120; 220, im Schaft 110; 210, sowie im Führungsteil 240 ermöglicht eine Absenkung des Drucks des Kühl- und Schmiermittels. Hierbei ist zu bemerken, daß das Kühl- und Schmiermittel bei derartigen Bohrwerkzeugen mit einem sehr hohen Druck beaufschlagt wird, um so neben einer ausreichenden Kühlung und Schmierung auch einen optimalen Abtransport der Späne zu ermöglichen.
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Statt zwei Kühlkanäle unterschiedlichen Durchmessers vorzusehen, kann beispielsweise auch ein in 5 dargestellter nierenförmiger Kühlkanal 400 vorgesehen sein, der im Schneidkopf geradlinig, im gewendelten Führungsteil 140 sowie im Zwischenteil 230 gewendelt und im Führungsteil 240 wiederum geradlinig verläuft.
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Die gewendelte Anordnung der Spannut im gewendelten Führungsteil 140 sowie im Zwischenteil 230 ermöglicht eine besonders optimale Abfuhr der Späne. Dabei kann auch ein sogenannter negativer Seitenspanwinkel vorgesehen sein, der schnittkraftbedingten Schwingungen des Bohrwerkzeugs entgegenwirkt. Die geradlinig verlaufende Spannut 124; 224 erweist sich insbesondere im Hinblick auf eine Nachbearbeitung, beispielsweise ein Nachschleifen im Falle des Stumpfwerdens der stirnseitig angeordneten Schneiden vorteilhaft, da die Schneiden bei eine geradlinig verlaufender Spannut 124; 224 einfacher zu bearbeiten sind als bei wendelförmigen Spannuten.
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Das Bohrwerkzeug kann entweder aus einem einzigen Werkstoff bestehen, beispielsweise aus einem Schnellstahl, Hartmetall oder einem keramischen Werkstoff. Es kann aber auch vorgesehen sein, daß der Schneidkopf 120; 220 aus einem ersten Werkstoff, beispielsweise einem ersten Hartmetall besteht, wohingegen der Rest des Bohrwerkzeugs aus einem anderen Werkstoff, beispielsweise einem anderen Hartmetall besteht. Dabei ist vorteilhafterweise vorgesehen, daß der Schneidkopf 120; 220 bei der Herstellung des Bohrwerkzeugs mit dem Rest des Bohrwerkzeugs, das heißt mit dem Schaft 110; 210 und dem am Schaft ausgebildeten Führungsteil 140 bzw. dem Zwischenstück 230, beispielsweise durch einen Sinterprozeß oder durch Lötung, verbunden wird.
