DE112006003840B4

DE112006003840B4 - Bohrer

Info

Publication number: DE112006003840B4
Application number: DE112006003840.0T
Authority: DE
Inventors: Hiroto Sugano; Seiji Ohhashi
Original assignee: OSG Corp
Current assignee: OSG Corp
Priority date: 2006-11-30
Filing date: 2006-11-30
Publication date: 2021-10-21
Anticipated expiration: 2026-12-01
Also published as: CN101528394B; JP4860631B2; KR101051680B1; KR20080108479A; DE112006003840T5; CN101528394A; US20090060670A1; WO2008068817A1; US8430608B2; JPWO2008068817A1

Abstract

Bohrer (1) mit einem Körper (2), wobei sich eine Schneidspitze (3) mit einer Schneidkante (3a) von dem Körper (2) erstreckt und eine Vielzahl von Nuten (4) in der Schneidspitze (3) und dem Körper (2) ausgebildet ist, um eine Spanfläche der Schneidkante (3a) zu bilden, und der ein herzustellendes Werkstück mit der Schneidkante (3a) schneidet, während er sich um eine Mittelachse (O) dreht,wobei die Vielzahl der Nuten (4) vorhanden ist, die an einer Außenumfangsfläche der Schneidspitze (3) und des Körpers (2) münden,und die Vielzahl der Nuten (4) so ausgebildet ist, dass sich ein Bodendurchmesser (Dg) der Vielzahl der Nuten (4), der ein Durchmesser eines Kreises ist, der mit einem tiefsten Punkt der jeweiligen Nut (4) in Kontakt ist, zu einem hinteren Ende der Schneidspitze (3) vergrößert,wobei sich ein Einlassloch (5) im Inneren des Körpers (2) von einem hinteren Ende des Körpers (2) zu der Schneidspitze (3) erstreckt,wobei das Einlassloch (5) einen runden Querschnitt aufweist und eine Öffnung (5a) hat, die von der jeweiligen Nut (4) zur Außenseite mündet, wo ein Durchmesser (Dh) kleiner ist als ein Durchmesser (Db) des Körpers (2) und größer als der Bodendurchmesser (Dg) der Vielzahl der Nuten (4), undwobei ein Endabschnitt an dem vorderen Ende der Schneidspitze (3) als ein Endabschnitt der Öffnung (5a) innerhalb eines Bereiches der Schneidkante (3a) positioniert ist, und ein Ansaugprozess durch das Einlassloch (5) hindurch durchgeführt wird, wodurch bei einem Schneidprozess erzeugte Späne aus der Öffnung (5a) durch einen Unterdruck angesaugt werden.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Bohrer; und insbesondere auf einen Bohrer, der Späne aktiv ansaugen und ausstoßen kann, um eine Verschmutzung der Umgebung zu verhindern und um außerdem das Reinigen der Späne zu vereinfachen.
ZUGEHÖRIGER STAND DER TECHNIK
Ein üblicher Schneidprozess verwendet ein Schneidfluid, um bei dem Prozess erzeugte Späne auszustoßen. Von den bis jetzt bekannten Bohrern, die Späne unter Zuhilfenahme des Schneidfluids ausstoßen, gibt es einen Bohrer mit einem Ölloch, das in einem Körper zum Zirkulieren des Schneidfluids ausgebildet ist, und mit einem Loch, das mit dem Ölloch in Verbindung ist, wobei ein vorderes Ende des Verbindungslochs in eine Spanausstoßnut mündet.
vorderes Ende des Verbindungslochs in eine Spanausstoßnut mündet.
Gemäß diesem Bohrer wird das Schneidfluid, das durch das Ölloch hindurch getreten ist, in die Spanausstoßnut aus dem Verbindungsloch ausgestoßen und strömt entlang der Spanausstoßnut, bis es schließlich zusammen mit den Spänen aus dieser ausgestoßen wird.
Währenddessen gibt es einen Bohrer, der die Späne ohne Verwendung des Schneidfluids ausstoßen kann. Zum Beispiel offenbart Patentdokument 1 einen Bohrer mit einem Spanausstoßloch, das im Inneren des Körpers ausgebildet ist, und mit einem Auslassanschluss, der in Verbindung mit dem Spanausstoßloch ausgebildet ist, wobei ein vorderes Ende des Auslassanschlusses in einen Umfang des Körpers mündet.
Gemäß diesem Bohrer schieben neu erzeugte Späne, die in das Spanausstoßloch eintreten, die alten Späne langsam durch den Auslassanschluss heraus, die bereits entlang des Spanausstoßloches zirkuliert sind.
Patendokument 2 offenbart einen Bohrer mit einer Schneidspitze, einer Schneidkante und Nuten in der Schneidspitze und einem Körper, um Spanflächen der Schneidkante zu bilden, und Einlasslöcher erstrecken sich im Inneren des Körpers von einem hinteren Ende des Körpers zu der Schneidspitze. Ein Endabschnitt an dem vorderen Ende der Schneidspitze ist als ein Endabschnitt der Öffnung innerhalb eines Bereiches der Schneidkante positioniert und ein Ansaugprozess wird durch das Einlassloch hindurchgeführt, wodurch bei einem Schneidprozess erzeugte Späne aus der Öffnung angesaugt werden.
Patendokument 3 offenbart ein Bohrwerkzeug mit einem runden inneren Absaugkanal, dessen Durchmesser größer als ein Bodendurchmesser des Bohrwerkzeugs ist.

[Patentdokument 1] Japanische Patentoffenlegungsschrift JP-S57-89511 A
[Patentdokument 2] US 2005/0047879 A1
[Patentdokument 3] DE 7312692 U

KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
PROBLEME, DIE DURCH DIE ERFINDUNG GELÖST WERDEN
Jedoch enthält das Schneidfluid im Allgemeinen giftige Substanzen wie zum Beispiel Chlor oder Phosphor, so dass eine häufige Verwendung des Schneidfluids einer der wichtigsten Faktoren der Verschmutzung der Umgebung ist.
Da zusätzlich der Bohrer gemäß dem Patentdokument 1 die Späne nur durch eine Drehkraft des Körpers ausstoßen kann, verstreuen sich die Späne um ein ganzes Werkstück, das während des Schneidprozesses herzustellen ist, wodurch es schwieriger ist, diese zu reinigen.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Bohrer vorzusehen, der Späne aktiv ansaugen und ausstoßen kann, um eine Verschmutzung der Umgebung zu verhindern und um außerdem die Späne leichter zu reinigen.
MITTEL ZUM LÖSEN DER PROBLEME
Um die technische Aufgabe zu lösen, definiert Anspruch 1 gemäß einem Aspekt der Erfindung einen Bohrer mit einem Körper, wobei sich eine Schneidspitze mit einer Schneidkante von dem Körper erstreckt und eine Nut in der Schneidspitze und dem Körper ausgebildet ist, um eine Spanfläche der Schneidkante zu bilden, und der ein herzustellendes Werkstück mit der Schneidkante schneidet, während er sich um eine Mittelachse dreht, wobei sich ein Einlassloch im Inneren des Körpers von einem hinteren Ende des Körpers zu der Schneidspitze erstreckt, wobei das Einlassloch einen runden Querschnitt aufweist und einen Durchmesser hat, der kleiner als ein Durchmesser des Körpers und größer als ein Bodendurchmesser der Nut ist, und wobei es eine Öffnung hat, die von der Nut zur Außenseite mündet, und wobei ein Endabschnitt an dem vorderen Ende der Schneidspitze als ein Endabschnitt der Öffnung innerhalb eines Bereiches der Schneidkante positioniert ist, und ein Ansaugprozess durch das Einlassloch hindurch durchgeführt wird, wodurch bei dem Schneidprozess erzeugte Späne aus der Öffnung angesaugt werden.
Gemäß Anspruch 2 beträgt bei dem Bohrer gemäß Anspruch 1 der Durchmesser des Einlasslochs 65% oder weniger des Durchmessers des Körpers.
Gemäß Anspruch 3 ist bei dem Bohrer gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2 die Öffnungslänge der Öffnung in einer Richtung der Mittelachse ist in einem Bereich von 50% bis 150% des Durchmessers des Körpers.
Gemäß Anspruch 4 erstreckt sich bei dem Bohrer gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 die Nut zumindest in dem Bereich der Schneidkante und hat eine Erstreckungslänge von einem Endabschnitt des hinteren Endes der Schneidspitze als ein Endabschnitt der Öffnung zu dem Körper, die kürzer ist als der Durchmesser des Körpers.
WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Der Bohrer gemäß Anspruch 1 der vorliegenden Erfindung hat ein Einlassloch und eine darin ausgebildete Öffnung, so dass ein Ansaugen durch das Einlassloch stattfindet, und die bei dem Schneidprozess erzeugten Späne können aus der Öffnung aktiv angesaugt werden.
Da die Späne ohne Verwendung des Schneidfluids ausgestoßen werden können, ist der Bohrer gemäß der vorliegenden Erfindung zum Verhindern einer Verschmutzung der Umgebung hilfreich, und außerdem können die Arbeitskosten abgesenkt werden, da kein Schneidfluid verwendet wird.
Da die Späne außerdem aktiv aus der Öffnung angesaugt und durch das Einlassloch hindurch ausgestoßen werden, verstreuen sich die Späne nicht um ein herzustellendes Werkstück, und das Reinigen der Späne kann vereinfacht und erleichtert werden.
Verglichen mit einem bis jetzt bekannten Bohrer, der keine Zwangskraft ausübt und es zulässt, dass neu erzeugte Späne die alten Späne langsam heraus schieben, zeigt der Bohrer gemäß der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Ausstoßfunktion, indem eine Verstopfung des Einlasslochs durch die Späne verhindert wird.
Da darüber hinaus die Öffnung in eine Nut mündet und die Späne aus der Öffnung angesaugt werden, kann die Nut zum Aufnehmen der Späne so ausgebildet sein, dass sie einen kleineren Aufnahmeraum hat, und zum Beispiel kann die Länge der Nut verkürzt werden, die Breite der Nut kann verengt werden oder die Tiefe der Nut kann reduziert werden. Auf diese Weise ist es möglich, eine gute Steifigkeit für ein Werkzeug zu gewährleisten, und die Werkzeuglebensdauer kann verlängert werden. Des weiteren ist ein Endabschnitt an dem vorderen Ende einer Schneidspitze als ein Endabschnitt der Öffnung innerhalb eines Bereiches einer Schneidkante angeordnet, um dadurch die Funktion zum Ansaugen der Späne zu verbessern. Falls der Endabschnitt an dem vorderen Ende der Schneidspitze als ein Endabschnitt der Öffnung an dem vorderen Ende der Schneidspitze angeordnet ist, falls nämlich das Einlassloch durch die Schneidspitze hindurch tritt, wird kein ausreichender Unterdruck in der Öffnung erhalten, was eine Verringerung der Ansaugkraft während eines Saugprozesses verursacht. Dies führt zu einer Verschlechterung der Spanansaugung. Falls währenddessen der Endabschnitt an dem vorderen Ende der Schneidspitze als ein Endabschnitt der Öffnung nicht innerhalb des Bereiches der Schneidkante angeordnet ist, bedeutet dies, dass die Öffnung nicht entsprechend dem Bereich der Schneidkante positioniert ist. Dies führt außerdem zu einer Verschlechterung der Spanansaugung. Falls im Gegensatz dazu der Endabschnitt an dem vorderen Ende der Schneidspitze als ein Endabschnitt der Öffnung innerhalb des Bereiches der Schneidkante angeordnet ist, kann eine mögliche Verringerung der Ansaugkraft unterdrückt werden. Da außerdem jeder Span, der durch die Schneidkante geschnitten wird, innerhalb des Bereiches der Schneidkante angesaugt werden kann, wird die Funktion der Spanansaugung verbessert.
Außerdem ist die Struktur zum Ausstoßen der Späne dadurch vereinfacht, dass sich das Einlassloch von einer hinteren Endseite des Körpers erstreckt.
Zusätzlich zu den Vorteilen, die der im Anspruch 1 beschriebene Bohrer mit sich bringt, gewährleistet der Bohrer gemäß Anspruch 2 eine gute Steifigkeit, indem der Durchmesser des Auslasslochs so ausgelegt ist, dass er 65% oder kleiner als der Durchmesser des Körpers ist.
Falls der Durchmesser des Einlasslochs größer als 65% des Durchmessers des Körpers ist, wird die Wanddicke des Körpers verdünnt, und die Steifigkeit des Werkzeugs wird verringert. Falls im Gegensatz dazu der Durchmesser des Einlasslochs 65% oder kleiner des Körpers ist, kann das Werkzeug eine gute Steifigkeit und eine verlängerte Lebensdauer haben.
Zusätzlich zu den Vorteilen, die der Bohrer gemäß Anspruch 1 oder 2 mit sich bringt, beträgt bei dem Bohrer gemäß Anspruch 3 die Größe der Öffnung in der Richtung einer Mittelachse 50% oder mehr und 150% oder weniger des Durchmessers des Körpers, so dass die Funktion der Spanansaugung ebenfalls verbessert werden kann.
Falls die Größe der Öffnung in der Richtung der Mittelachse kleiner als 50% des Durchmessers des Körpers ist, ist eine offene Fläche der Öffnung nicht ausreichend groß, um die Späne anzusaugen. Folglich wird die Funktion der Spanansaugung verschlechtert.
Falls andererseits die Größe der Öffnung in der Richtung der Mittelachse größer als 150% des Durchmessers des Körpers ist, ist eine offene Fläche der Öffnung zu groß, um einen ausreichenden Unterdruck zu erhalten, was eine Verringerung der Ansaugkraft während des Saugprozesses verursacht. Dies verringert erneut die Funktion der Spanansaugung.
Durch Festlegen der Größe der Öffnung in der Richtung der Mittelachse auf 50% oder mehr und auf 150% oder weniger des Durchmessers des Körpers kann daher eine optimale offene Fläche der Öffnung erhalten werden, und eine Verringerung der Ansaugkraft kann unterdrückt werden. Selbstverständlich wird die Funktion zum Schneiden von Spänen verbessert.
Da die Späne nicht in Bereichen außerhalb des Bewegungsbereiches der Schneidkante erzeugt werden, sollte die Größe der Öffnung in der Richtung der Mittelachse 150% oder weniger als der Durchmesser des Körpers betragen. Auf diese Weise wird die Steifigkeit des Werkzeugs gewährleistet, ohne dass in nachteiliger Weise die Funktion der Spanansaugung beeinträchtigt wird. Infolgedessen wird die Werkzeuglebensdauer verlängert.
Zusätzlich zu den Vorteilen, die der Bohrer gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 mit sich bringt, ist der Bohrer gemäß Anspruch 4 dadurch charakterisiert, dass sich die Nut zumindest bis zu einem Bereich der Schneidkante erstreckt, so dass alle durch die Schneidkante erzeugten Späne innerhalb des vollen Bereiches der Schneidkante aufgenommen werden. Somit wird die Spanhaltekapazität vergrößert, und die Funktion der Spanansaugung kann verbessert werden.
Da außerdem die Erstreckungslänge der Nut als ein Endabschnitt der Öffnung von dem Endabschnitt des hinteren Endes der Schneidspitze zu dem Körper kürzer ist als der Durchmesser des Körpers, kann die Steifigkeit des Werkzeugs gewährleistet werden, ohne dass die Funktion der Spanansaugung verschlechtert wird. Dies führt folglich zu einer verlängerten Werkzeuglebensdauer.
Figurenliste

1(a) zeigt eine Vorderansicht eines Bohrers gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; und 1(b) zeigt eine Seitenansicht des Bohrers bei Betrachtung von einem Pfeil Ib in der 1 (a).
2 zeigt eine Querschnittsansicht entlang einer Linie II-II in der 1(b).
3 zeigt eine Querschnittsansicht eines Bohrers, der in einem Halter gehalten wird.
4 zeigt eine Tabelle von Ergebnissen eines Schneidtests.

Bezugszeichenliste

1:: Bohrer
2:: Körper
3:: Schneidspitze
3a:: Schneidkante
4:: Nut
5:: Einlassloch
5a:: Öffnung
Db:: Durchmesser des Körpers
Dg:: Nutbodendurchmesser der Nut
Dh:: Durchmesser des Einlasslochs
O:: Mittelachse
Ps:: Endabschnitt der Öffnung, wobei der Endabschnitt an einer vorderen Seite der Schneidspitze ist

BESTE AUSFÜHRUNGSFORM ZUM DURCHFÜHREN DER ERFINDUNG
Die Vorteile, Merkmale und Aspekte der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ersichtlich, wie dies nachfolgend dargelegt wird. Zuerst wird ein Ausführungsbeispiel eines Bohrers 1 der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 1 beschrieben. Die 1(a) zeigt eine Vorderansicht des Bohrers 1, und die 1(b) zeigt eine Seitenansicht des Bohrers 1 bei Betrachtung von einem Pfeil Ib in der 1(a) .
Der Bohrer 1 ist ein Werkzeug zum Bohren eines Lochs in einem herzustellenden Werkstück (nicht gezeigt) mit einem Drehmoment, das von einer Bearbeitungsmaschine (nicht gezeigt) übertragen wird. Wie dies in der 1 gezeigt ist, ist der Bohrer 1 ein Festkörper, der durch Drucksintern von zementierten Carbiden wie zum Beispiel Wolfram-Carbid (WC) erhalten wird, und er besteht aus einem Körper 2 und eine Schneidspitze 3, die sich von dem Körper 2 erstreckt. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf den Bohrer 1 beschränkt, der aus zementierten Carbiden besteht, sondern er kann aus Schnellarbeitsstählen bestehen.
Der Körper 2 wird in der Bearbeitungsmaschine durch einen Halter 10 (siehe 3) gehalten, und wie dies in der 1 gezeigt ist, hat er eine zylindrische Form mit einer Mittelachse O. Außerdem ist eine Hinterdrehfläche 2a entlang der Außenumfangsfläche des Körpers 2 konkav ausgebildet.
Die Hinterdrehfläche 2a ist ein Teil zum Reduzieren einer Reibung zwischen der Außenumfangsfläche des Körpers 2 und dem herzustellenden Werkstück während des Schneidprozesses. Wie dies in der 1(a) dargestellt ist, erstreckt sie sich mit einer vorbestimmten Länge von einer vorderen Endseite (1 (die rechte Seite)) des Körpers 2, der mit der Schneidspitze 3 kontinuierlich und einstückig ausgebildet ist. Ein Durchmesser Db der hinteren Endseite (die linke Seite in der 1(a)) ohne Hinterdrehfläche 2a beträgt bei diesem Ausführungsbeispiel 6,8 mm.
Die Schneidspitze 3 ist ein Teil zum Bewirken des Schneidprozesses, während sie sich durch ein Drehmoment dreht, das von der Verarbeitungsmaschine durch den Körper 2 übertragen wird. Wie dies in der 1 dargestellt ist, besteht sie hauptsächlich aus einer Schneidkante 3a und einer Hinterdrehfläche 3b. Zusätzlich sind zwei spiralförmige Nuten 4 konkav an der Schneidspitze 3 bzw. dem Körper 2 ausgebildet.
Die Schneidkante 3a ist ein Teil zum Bohren eines Lochs in dem herzustellenden Werkstück durch Durchführen des Schneidprozesses. Wie dies in der 1(a) dargestellt ist, ist die Schneidkante 3a an der vorderen Endseite (die rechte Seite in der 1(a)) der Schneidspitze 3 ausgebildet. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Bohrer 1 mit zwei Schneidkante 3a versehen, die symmetrisch um die Mittelachse O angeordnet sind.
Die Hinterdrehfläche 3b ist ein Teil zum Reduzieren einer Reibung zwischen dem vorderen Ende der Schneidspitze 3 und dem herzustellenden Werkstück während des Schneidprozesses. Wie dies in der 1(a) dargestellt ist, ist der vordere Endabschnitt (die rechte Seite in der 1(a)) der Schneidspitze 3 in einem vorbestimmten Hinterdrehwinkel schräg ausgebildet. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die beiden Hinterdrehflächen 9 entsprechend den beiden Schneidkanten 3a vorgesehen, die symmetrisch um die Mittelachse O angeordnet sind.
Die Nut 4 ist ein Teil zum Bilden einer Spanfläche der Schneidkante 3a und zum Aufnehmen der durch die Schneidkante 3a erzeugten Späne während des Schneidprozesses. Wie dies in der 1 dargestellt ist, erstreckt sie sich von der vorderen Endseite der Schneidspitze 3 zu der Hinterdrehfläche 2a. Die Erstreckungslänge der Nut 4 zu dem Körper 2 von dem Endabschnitt des hinteren Endes (die linke Seite in der 1 (a)) der Schneidspitze 3 als ein Endabschnitt der Öffnung 5a, was später beschrieben wird, beträgt im Einzelnen 50% des Durchmessers Db des Körpers 2. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind zwei Nuten 4 symmetrisch um die Mittelachse O ausgebildet.
Diese Nut 4 wird durch horizontales Versetzen eines sich drehenden, scheibenförmigen Schleifsteines zu dem hinteren Ende der Schneidspitze 3 von dem vorderen Ende der Schneidspitze 3 in der Richtung der Mittelachse O des Körpers 2 ausgebildet. Dementsprechend ist die Nut 4 ungefähr parallel zu der Mittelachse O des Körpers 2 in der Gestalt eines Nutbodens an dem vorderen Ende der Schneidspitze 3 ausgebildet, und die Form des Nutbodens an dem hinteren Ende der Schneidspitze 3 ist entsprechend der Form des Schleifsteins ausgeschnitten, der dem hinteren Ende der Schneidspitze 3 zugewandt ist. Dadurch wird der Bodendurchmesser der Nut 4 ein großer Durchmesser (siehe 2). Der Bodendurchmesser Dg der Nut 4 an dem vorderen Ende der Schneidspitze 3, die ungefähr parallel zu der Mittelachse O des Körpers 2 ausgebildet ist, beträgt bei diesem Ausführungsbeispiel 0,7 mm.
Wie dies außerdem in der 1 dargestellt ist, erstreckt sich im Inneren des Bohrers 1 ein Einlassloch 5 entlang der Mittelachse O des Körpers 2 von der hinteren Endseite (die linke Seite in der 1(a)) des Körpers 2 zu der ungefähren Mitte innerhalb eines Bereiches der Schneidkante 3a.
Das Einlassloch 5, wie es nachfolgend beschrieben wird, ist ein Teil zum Ansaugen der Späne während des Schneidprozesses. Es hat einen runden Querschnitt, und sein Durchmesser Dh ist kleiner als der Durchmesser Db des Körpers 2, während er größer als der Bodendurchmesser Dg der Nut 4 ist. Der Durchmesser Dh des Einlasslochs 5 beträgt bei diesem Ausführungsbeispiel 2,5 mm.
Da das Einlassloch 5 den Durchmesser Dh hat, der kleiner als der Durchmesser Db des Körpers 2 aber größer als der Bodendurchmesser Dg der Nut 4 ist, kann eine Öffnung 5a, die aus der Nut 4 zur Außenseite mündet, in dem Einlassloch 5 ausgebildet werden, wie dies in der 1 dargestellt ist.
Im Folgenden wird nun eine Einzelheit der Konfiguration der Öffnung 5a unter Bezugnahme auf die 2 beschrieben. Die 2 zeigt eine Querschnittsansicht des Bohrers 1 entlang einer Linie II-II in der 1(b). In der 2 ist die Länge des Körpers 2 in der Richtung der Mittelachse O weggelassen.
Die Öffnung 5a ist ein Teil zum Ansaugen der durch die Schneidkante 3a erzeugten Späne, wenn das Ansaugen durch das Einlassloch 5 während des Schneidprozesses stattfindet. Ihr Endabschnitt Ps an dem vorderen Ende (die untere Seite in der 2) der Schneidspitze 3 ist ungefähr an der Mitte innerhalb des Bereiches der Schneidkante 3a positioniert, und die Öffnungslänge der Öffnung 5a in der Richtung der Mittelachse O ist gleich dem Durchmesser Db des Körpers 2.
Jedoch ist die Position des Endabschnitts Ps an dem vorderen Ende der Schneidspitze 3 als ein Endabschnitt der Öffnung 5a nicht auf einen Punkt ungefähr an der Mitte innerhalb des Bereiches der Schneidkante 3a beschränkt, sondern sie ist vorzugsweise innerhalb des Bereiches der Schneidkante 3a enthalten. Falls der Endabschnitt Ps an dem vorderen Ende der Schneidspitze 3 als ein Endabschnitt der Öffnung 5a an dem vorderen Ende der Schneidspitze 3 angeordnet ist, falls nämlich das Einlassloch 5 durch die Schneidspitze 3 hindurch tritt, wird genauer gesagt kein ausreichender Unterdruck an der Öffnung 5a erhalten, was eine Verringerung der Ansaugkraft während des Ansaugprozesses verursacht. Infolgedessen wird die Funktion der Spanansaugung verschlechtert.
Falls andererseits der Endabschnitt Ps an dem vorderen Ende der Schneidspitze 3 als ein Endabschnitt der Öffnung 5a nicht innerhalb des Bereiches der Schneidkante 3a angeordnet ist, bedeutet dies, dass die Öffnung 5a nicht entsprechend dem Bereich der Schneidkante 3a positioniert ist. Dies verschlechtert auch die Funktion der Spanansaugung.
Durch Festlegen des Endabschnitts Ps an dem vorderen Ende der Schneidspitze 3 als ein Endabschnitt der Öffnung 5a derart, dass er innerhalb des Bereiches der Schneidkante 3a fällt, können daher mögliche Verschlechterungen der Ansaugkraft unterdrückt werden. Da außerdem jeder Span, der durch die Schneidkante 3a geschnitten wird, innerhalb des Bereiches der Schneidkante 3a angesaugt werden kann, wird die Funktion der Spanansaugung verbessert.
Die Öffnungslänge der Öffnung 5a in der Richtung der Mittelachse O ist nicht auf den Durchmesser Dh des Körpers 2 beschränkt, sondern sie kann irgendeine Länge zwischen 50% und 150% des Durchmessers Dh des Körpers 2 sein. Anders gesagt, falls die Größe der Öffnung 5a in der Richtung der Mittelachse O kleiner als 50% des Durchmessers Dh des Körpers 2 ist, ist eine offene Fläche der Öffnung 5a nicht ausreichend groß, um die Späne anzusaugen. Folglich wird die Funktion der Spanansaugung verschlechtert.
Falls währenddessen die Größe der Öffnung 5a in der Richtung der Mittelachse O größer als 150% des Durchmesser Dh des Körpers 2 ist, ist eine offene Fläche der Öffnung 5a zu groß, um den ausreichenden Unterdruck zu erhalten, was eine Verringerung der Ansaugkraft während des Ansaugprozesses verursacht. Dies verschlechtert erneut die Funktion der Spanansaugung.
Durch Festlegen der Größe der Öffnung in der Richtung der Mittelachse O auf 50% oder mehr und auf 150% oder weniger des Durchmessers Dh des Körpers 2 kann daher eine optimale offene Fläche für die Öffnung 5a gewährleistet werden, und eine Verringerung der Ansaugkraft kann unterdrückt werden. Selbstverständlich wird die Funktion der Spanansaugung verbessert.
Da die Späne nicht in Bereichen außerhalb des Bewegungsbereiches der Schneidkante 3a erzeugt werden, sollte die Größe der Öffnung 5a in der Richtung der Mittelachse O 150% oder weniger des Durchmesser Dh des Körpers 2 betragen. Auf diese Weise wird die Steifigkeit des Werkzeugs gewährleistet, ohne dass in nachteiliger Weise die Funktion der Spanansaugung beeinträchtigt wird. Infolgedessen wird die Werkzeuglebensdauer verlängert.
Unter Bezugnahme auf die 3 wird im Folgenden nun beschrieben, wie die Späne unter Verwendung des Bohrers 1 mit der bislang beschriebenen Konfiguration gesammelt werden. Die 3 zeigt eine Querschnittsansicht des Bohrers 1, der an dem Halter 10 gehalten wird. In der 3 wurde ein Teil des Halters 10 weggelassen. Außerdem zeigt die 3 schematisch die Bewegungsrichtung der Späne unter Verwendung von Pfeilen A und B.
Der Bohrer 1, wie er in der 3 gezeigt ist, ist an der Verarbeitungsmaschine (nicht gezeigt) angebracht, wenn der Körper 2 an dem Halter 10 gehalten wird. Während des Schneidprozesses führt außerdem eine Pumpe (nicht gezeigt) den Ansaugprozess in einem Innenraum 11 durch, der im Inneren des Halters 10 ausgebildet ist, und zwar von der Seite der Verarbeitungsmaschine. Somit führt der Bohrer 1 das Ansaugen durch das Einlassloch 5 hindurch aus.
In diesem Fall hat das Einlassloch 5, wie dies bereits beschrieben ist, die Öffnung 5a, die in die Außenseite des Körpers 2 mündet. Während des Schneidprozesses werden daher die durch die Schneidkante 3a erzeugten Späne aktiv aus der Öffnung 5a angesaugt, wie dies durch den Pfeil A gezeigt ist.
Wenn das Ansaugen durch die Pumpe andauert, werden außerdem die Späne, die aus der Öffnung 5a angesaugt wurden, durch das Einlassloch 5 ausgestoßen, wie dies durch den Pfeil B gezeigt ist.
Als nächstes werden unter Bezugnahme auf die 4 zwei Arten von Schneidtests unter Verwendung des Bohrers 1 beschrieben (nachfolgend werden sie als ein „erster Schneidtest“ und als ein „zweiter Schneidtest“ bezeichnet). Die 4 zeigt Ergebnisse von jedem Test, wobei die 4(a) das Ergebnis des ersten Schneidtests zeigt und die 4(b) das Ergebnis des zweiten Schneidtests zeigt.
Die Schneidtests dienen der Überprüfung der Ausstoßfähigkeit der Späne, die bei dem Schneidprozess erzeugt werden, wobei angenommen wird, dass der Bohrer 1 ein Loch in einem herzustellenden Werkstück unter vorbestimmten Schneidbestimmungen gebohrt hat. Die Schneidtests bestimmen außerdem, ob die Ausstoßfähigkeit durch die Ansaugrate der Späne (das Verhältnis der neu erzeugten Späne zu den bereits angesaugten Spänen) beeinträchtigt wird oder nicht.
Die detaillierten Spezifikationen der Schneidtests sind folgendermaßen: herzustellendes Werkstück: JIS-ADC12, verwendete Verarbeitungsmaschine: vertikale Bearbeitungsmitte, Schneidgeschwindigkeit: 98 m/min. und Verarbeitungstiefe: 30 mm.
Für den ersten Schneidtest wurden insbesondere verschiedene Bohrer jeweils mit dem Einlassloch 5 mit unterschiedlichen Durchmessern Dh in einem vorbestimmten Bereich (von 2 mm bis 4 mm) als Vergleich mit dem Bohrer 1 verwendet, der bei dem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben ist (nachfolgend als die „vorliegende Erfindung“ bezeichnet).
Für den zweiten Schneidtest wurden die vorliegende Erfindung und verschiedene Bohrer jeweils mit einer Öffnung 5a mit unterschiedlichen Längen in der Mittelachse O in einem vorbestimmten Bereich verwendet (von 2,04 mm bis 13,6 mm, d.h. von 30% bis 200% des Durchmessers Db des Körpers 2).
Zunächst zeigte gemäß dem Ergebnis des ersten Schneidtests, das in der 4(a) vorgesehen ist, die vorliegende Erfindung eine Spanansaugrate von 100%, was bedeutet, dass alle bei dem Schneidprozess erzeugten Späne angesaugt wurden. Daher kann daraus geschlossen werden, dass ihre Ausstoßfähigkeit der Späne gut ist.
In ähnlicher Weise zeigten die Bohrer mit Einlasslöchern 5 mit Durchmessern Dh von 2 mm und 3 mm ebenfalls eine Spanansaugrate von 100%, was bedeutet, dass sie auch alle bei dem Schneidprozess erzeugten Späne angesaugt haben. Daher hatten sie jeweils eine gute Ausstoßfähigkeit der Späne.
Falls andererseits der Durchmesser Dh der Einlasslöcher 5 auf 3,5 mm und 4 mm festgelegt wird, wurden die Bohrer mit derartigen Löchern gebrochen und beschädigt. Es wird angenommen, dass der übermäßig große Durchmesser Dh des Einlasslochs 5 verglichen mit dem Durchmesser Db (= 6,8 mm) des Körpers 2 die Wanddicke des Körpers 2 verdünnt, was eine Verringerung der Steifigkeit des Werkzeugs verursacht.
Wie dies aus diesen Ergebnissen gelernt werden kann, ist es vorzuziehen, den Durchmesser Dh des Einlasslochs 5 auf 65% oder weniger des Durchmessers Db des Körpers 2 festzulegen. Falls nämlich der Durchmesser Dh des Einlasslochs 5 größer als 65% des Durchmessers Db des Körpers 2 ist, wird die Wanddicke des Körpers 2 reduziert, wodurch die Steifigkeit des Werkzeugs verringert wird. Durch Festlegen des Durchmessers Dh des Einlasslochs 5 auf 65% oder weniger des Durchmessers Db des Körpers 2 kann daher die Steifigkeit des Werkzeugs gewährleistet werden, und die Werkzeuglebensdauer kann verlängert werden.
Gemäß dem Rest des zweiten Schneidtests, der in der 4(b) vorgesehen ist, zeigte die vorliegende Erfindung außerdem eine Spanansaugrate von 100%, wodurch alle bei dem Schneidprozess erzeugten Späne angesaugt werden können. Anders gesagt hat die vorliegende Erfindung eine gute Ausstoßfähigkeit der Späne.
Wenn in ähnlicher Weise die Öffnungslänge der Öffnung 5a in der Mittelachse O auf 3,4 mm und 8,16 mm festgelegt wird, wenn nämlich die Öffnungslänge der Öffnung 5a auf 50% und 120% des Durchmessers Db des Körpers 2 festgelegt wird, zeigten die Bohrer mit derartigen Öffnungen eine Ansaugrate der Späne von 100%. Dies bedeutet, dass sie auch alle bei dem Schneidprozess erzeugten Späne angesaugt haben. Daher haben sie jeweils eine gute Ausstoßfähigkeit der Späne.
Wenn währenddessen die Öffnungslänge der Öffnung 5a in der Mittelachse O auf 2,04 mm und 13,6 mm festgelegt ist, wenn nämlich die Öffnungslänge der Öffnung 5a auf 30% und 200% des Durchmessers Db des Körpers 2 festgelegt wird, wurden die Bohrer mit derartigen Öffnungen gebrochen und beschädigt.
Es wird angenommen, dass, falls die Öffnungslänge der Öffnung 5a in der Mittelachse O auf 2,04 mm festgelegt wird (dies entspricht 30% des Durchmessers Db des Körpers 2), das Verhältnis der offenen Fläche der Öffnung 5a zu den bei dem Schneidprozess erzeugten Spänen nicht ausreichend groß genug ist, um die Späne aus der Öffnung 5a anzusaugen, wodurch nur eine Erhöhung des Schneidwiderstands verursacht wird.
Falls zusätzlich die Öffnungslänge der Öffnung 5a in der Mittelachse O auf 13,6 mm festgelegt wird (dies entspricht 200% des Durchmessers Db des Körpers 2), ist die offene Fläche der Öffnung 5a so groß, dass die Steifigkeit des Werkzeugs verringert wurde.
Wie dies aus diesen Ergebnissen gelernt wird, ist es vorzuziehen, die Öffnungslänge der Öffnung 5a in der Mittelachse O in einen Bereich von 50% bis 150% des Durchmessers Dh des Körpers 2 festzulegen.
Da der Bohrer 1 von diesem Ausführungsbeispiel das Einlassloch 5 und außerdem die Öffnung 5a darin aufweist, findet kurz gesagt die Spanansaugung durch das Einlassloch 5 einfach statt, und die bei dem Schneidprozess erzeugten Späne werden aktiv aus der Öffnung 5a angesaugt.
Da die Späne ohne Verwendung des Schneidfluids ausgestoßen werden können, ist der Bohrer gemäß der vorliegenden Erfindung hilfreich, eine Verschmutzung der Umgebung zu verhindern. Außerdem können die Arbeitskosten verringert werden, indem kein Schneidfluid verwendet wird.
Da die Späne aktiv aus der Öffnung 5a angesaugt und durch das Einlassloch 5 ausgestoßen werden, verstreuen sich die Späne außerdem nicht um ein herzustellendes Werkstück, und das Reinigen der Späne kann vereinfacht und erleichtert werden.
Da außerdem die Öffnung 5a in eine Spanausstoßnut 4 mündet und die Späne aus der Öffnung 5a angesaugt werden, kann die Nut 4 zum Aufnehmen der Späne so ausgebildet sein, dass sie einen kleineren Aufnahmeraum aufweist, zum Beispiel kann die Länge der Nut verkürzt werden, die Breite der Nut 4 kann verengt werden oder die Tiefe der Nut 4 kann reduziert werden. Auf diese Weise ist es möglich, eine gute Steifigkeit für das Werkzeug zu gewährleisten, und die Werkzeuglebensdauer kann verlängert werden.
Außerdem ist die Struktur zum Ausstoßen der Späne dadurch vereinfacht, dass sich das Einlassloch 5a von einer hinteren Endseite des Körpers 2 erstreckt.
Da sich die Nut 4 zusätzlich von dem vorderen Ende der Schneidspitze 3 zu der Hinterdrehfläche 2a innerhalb des Bereiches der Schneidkante 3a erstreckt, kann jeder durch die Schneidkante 3a erzeugte Span innerhalb des vollen Bereiches der Schneidkante 3a aufgenommen werden. Somit wird die Spanhaltekapazität vergrößert, und die Funktion der Spanansaugung kann verbessert werden.
Da darüber hinaus die Erstreckungslänge der Nut 4 von dem Endabschnitt des hinteren Endes der Schneidspitze 3 als ein Endabschnitt der Öffnung 5a zu dem Körper 2 kürzer ist als der Durchmesser Db des Körpers 2, kann die Steifigkeit des Werkzeugs gewährleistet werden, ohne dass die Funktion der Spanansaugung verschlechtert wird. Dies erhöht folglich die Werkzeuglebensdauer.
Während die vorliegende Erfindung hinsichtlich der spezifischen Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist dem Fachmann offensichtlich, dass verschiedene Änderungen und Abwandlungen geschaffen werden können, ohne dass der Umfang der Erfindung verlassen wird, wie er in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.
Auch wenn das exemplarische Ausführungsbeispiel eine spiralförmige Nut 4 übernommen hat, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann die Nut 4 eine ungefähr gerade Form haben, die parallel zu der Mittelachse O des Körpers 2 ist.
Auch wenn das exemplarische Ausführungsbeispiel zwei Schneidkanten 3a übernommen hat und die Spanfläche von ihnen zwei Nuten 4 aufweist, die darin ausgebildet sind, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel können drei oder mehr Schneidkanten 3a verwendet werden, und die Spanfläche von ihnen kann drei oder mehr Nuten 4 aufweisen, die darin ausgebildet sind.
Auch wenn das exemplarische Ausführungsbeispiel die integrierte Ausbildung der Schneidkante 3a an der Schneidspitze 3 beschreibt, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann die Schneidkante 3a abnehmbar an der Schneidspitze 3 durch eine Ein-Weg-Spitze ausgebildet sein, um dadurch einen Ein-Weg-Bohrer herzustellen. In diesem Fall kann die Werkzeuglebensdauer in einfacher Weise durch Austauschen der Spitze verlängert werden.

Claims

Bohrer (1) mit einem Körper (2), wobei sich eine Schneidspitze (3) mit einer Schneidkante (3a) von dem Körper (2) erstreckt und eine Vielzahl von Nuten (4) in der Schneidspitze (3) und dem Körper (2) ausgebildet ist, um eine Spanfläche der Schneidkante (3a) zu bilden, und der ein herzustellendes Werkstück mit der Schneidkante (3a) schneidet, während er sich um eine Mittelachse (O) dreht, wobei die Vielzahl der Nuten (4) vorhanden ist, die an einer Außenumfangsfläche der Schneidspitze (3) und des Körpers (2) münden, und die Vielzahl der Nuten (4) so ausgebildet ist, dass sich ein Bodendurchmesser (Dg) der Vielzahl der Nuten (4), der ein Durchmesser eines Kreises ist, der mit einem tiefsten Punkt der jeweiligen Nut (4) in Kontakt ist, zu einem hinteren Ende der Schneidspitze (3) vergrößert, wobei sich ein Einlassloch (5) im Inneren des Körpers (2) von einem hinteren Ende des Körpers (2) zu der Schneidspitze (3) erstreckt, wobei das Einlassloch (5) einen runden Querschnitt aufweist und eine Öffnung (5a) hat, die von der jeweiligen Nut (4) zur Außenseite mündet, wo ein Durchmesser (Dh) kleiner ist als ein Durchmesser (Db) des Körpers (2) und größer als der Bodendurchmesser (Dg) der Vielzahl der Nuten (4), und wobei ein Endabschnitt an dem vorderen Ende der Schneidspitze (3) als ein Endabschnitt der Öffnung (5a) innerhalb eines Bereiches der Schneidkante (3a) positioniert ist, und ein Ansaugprozess durch das Einlassloch (5) hindurch durchgeführt wird, wodurch bei einem Schneidprozess erzeugte Späne aus der Öffnung (5a) durch einen Unterdruck angesaugt werden.
Bohrer (1) gemäß Anspruch 1, wobei der Durchmesser (Dh) des Einlasslochs (5) 65% oder weniger des Durchmessers (Db) des Körpers (2) beträgt.
Bohrer (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Öffnungslänge der Öffnung (5a) in einer Richtung der Mittelachse (O) in einem Bereich von 50% bis 150% des Durchmessers (Db) des Körpers (2) ist.
Bohrer (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei sich die Vielzahl der Nuten (4) zumindest im Bereich der Schneidkante (3a) erstreckt und eine Erstreckungslänge von einem Endabschnitt des hinteren Endes der Schneidspitze (3) als ein Endabschnitt der Öffnung (5a) zu dem Körper (2) aufweist, die kürzer ist als der Durchmesser (Db) des Körpers (2).