DE112007003364T5

DE112007003364T5 - Gewindebohrer mit Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeug

Info

Publication number: DE112007003364T5
Application number: DE112007003364T
Authority: DE
Inventors: Jiro Toyokawa-shi Osawa; Takehiro Toyokawa-shi Yamamoto; Takayuki Toyokawa-shi Nakajima
Original assignee: OSG Corp
Current assignee: OSG Corp
Priority date: 2007-02-21
Filing date: 2007-02-21
Publication date: 2009-12-24
Also published as: US8496534B2; WO2008102445A1; JPWO2008102445A1; CN101610868B; CN101610868A; US20100009766A1

Abstract

Gewindebohrer mit Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeug, der Folgendes aufweist:
ein Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeug, das Bohrkanten zum Schneiden eines Vorfertigungslochs hat; und
einen Gewindebohrerabschnitt, der mit einem Außengewinde, das einem auszubildenden Innengewinde entspricht, und Gewindeschneidkanten versehen ist, die durch Spanaustragsnuten gebildet werden, die so vorgesehen sind, dass sie das Außengewinde unterteilen, um auf dem von dem Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeug ausgebildeten Vorfertigungsloch durch die Gewindeschneidkanten das Innengewinde zu schneiden, wobei das Vorfertigungsloch und der Gewindebohrerabschnitt gleichachsig und als eine Einheit ausgebildet sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Durchmesser Dd der Bohrkanten des Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeugs kleiner als der Taldurchmesser d₁ des Außengewindes des Gewindebohrerabschnitts gewählt ist und dass der Innendurchmesser D₁ des Innengewindes abhängig vom Taldurchmesser d₁ des Außengewindes festgelegt ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung bezieht sich auf einen Gewindebohrer mit Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeug und insbesondere auf eine Technik, bei der beim Herausziehen eines Gewindebohrerabschnitts aus einem Innengewinde durch Zurückdrehen des Gewindebohrers nach dem Schneiden des Innengewindes verhindert wird, dass ein Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeug das Innengewinde berührt, damit keine Stege des Innengewindes verformt werden.
STAND DER TECHNIK
Es ist ein Gewindebohrer mit Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeug bekannt, bei dem ein Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeug, das Bohrkanten zum Schneiden oder Bohren eines Vorfertigungslochs hat, und ein Gewindebohrerabschnitt gleichachsig und als eine Einheit ausgebildet sind. Der Gewindebohrerabschnitt ist mit einem Außengewinde versehen, das einem auszubildenden Innengewinde entspricht, wobei entlang Spanaustragsnuten, die so vorgesehen sind, dass sie das Außengewinde unterteilen, Gewindeschneidkanten ausgebildet sind. Die Gewindeschneidkanten schneiden auf dem durch das Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeug ausgebildeten Vorfertigungsloch ein Innengewinde. Das Patentdokument 1 offenbart einen solchen Gewindebohrer mit Bohrer, und das Patentdokument 2 offenbart einen solchen Gewindebohrer mit Schaftfräser.
Der Gewindebohrer mit Bohrer wird geeigneter Weise eingesetzt, wenn das Innengewinde auf einem zu schneidenden, massiven oder reinen Werkstück, das kein Vorfertigungsloch hat, geschnitten wird. Der Gewindebohrer mit Schaftfräser wird geeigneter Weise eingesetzt, wenn das Innengewinde auf einem zu schneidenden Werkstück geschnitten wird, das zuvor mit einem Vorloch wie einem Gussloch oder dergleichen versehen wurde, dass einen kleineren Innendurchmesser als das auszubildende Innengewinde hat.
Es wird nun genauer der Gewindebohrer mit Bohrer 80 beschrieben, der in 6B gezeigt ist. Dieser Gewindebohrer 80 umfasst einen Gewindebohrerabschnitt 84, der mit einem Einschnitt-Außengewinde 82 versehen ist, und einen als Vorfertigungsloch-Bohrwerkzeug eingerichteten Bohrer 86, die gleichachsig und als Einheit ausgebildet sind. Der Bohrer 86 und der Gewindebohrerabschnitt 84 sind durchgängig mit nicht dargestellten Spanaustragskehlen (Spiralnuten) mit konstanter Gewindesteigung ausgebildet, wobei an einem Abschnitt, an dem sich die Spanaustragsnuten an der Endspitze des Bohrers 86 öffnen, Bohrkanten 87 vorgesehen sind. Der Gewindebohrerabschnitt 84 ist entlang der Spanaustragsnuten mit Gewindeschneidkanten 83 versehen.
Wie in 6B gezeigt ist, schneidet der Gewindebohrerabschnitt 84, nachdem durch den vorrückenden Bohrer 86 auf einem zu schneidenden Werkstück 88 ein Vorfertigungsloch 90 geschnitten wurde, auf dem Vorfertigungsloch 90 ein Innengewinde 92. Da in diesem Fall das Durchmessermaß (Bohrerdurchmesser) Dd der Bohrkanten 87 des Bohrers 86 größer als der Taldurchmesser d₁ des Außengewindes 82 des Gewindebohrerabschnitts 84 gewählt ist, entspricht das Durchmessermaß Dh (≈ Dd) des durch den Bohrer 86 ausgebildeten Vorfertigungslochs 90 unmittelbar dem Innendurchmesser D₁ des Innengewindes 92. Des Weiteren entsprechen der Taldurchmesser D und der Flankendurchmesser D₂ des Innengewindes 92 jeweils dem Außendurchmesser d und dem Flankendurchmesser d₂ des Außengewindes 82 des Gewindebohrerabschnitts 84. 6 ist ein Satz schematischer Ansichten, die die obere Hälfte einer Mittellinie O des Gewindebohrers mit Bohrer 80 zeigen. Es handelt sich dabei um eine erläuternde Ansicht, die hauptsächlich die Durchmessermaße jeweiliger Abschnitte der Schneidkanten erläutern soll, wobei die Spanaustragsnuten weggelassen wurden. 6A stellt Drehungsortskurvenprofile der Bohrkanten 87 und der Gewindeschneidkanten 83 dar, die an dem offenen Abschnitt einer Spanaustragsnut ausgebildet sind.
Wenn das Innengewinde 92 auf einem Durchgangsloch geschnitten wird, wird die Länge des Bohrers 86 im Allgemeinen länger als die des Innengewindes 92 gewählt. Zunächst wird der Gewindebohrer mit Bohrer 80 drehend bei einer hohen Drehgeschwindigkeit angetrieben, die sich zum Bohren des durchgehenden Vorfertigungslochs 90 durch den Bohrer 86 eignet. Dann wird der Vorschub des Gewindebohrers mit Bohrer 80 zu einem synchronen Vorschub umgeschaltet, bei dem der Gewindebohrerabschnitt 84 entsprechend der Steigung des Außengewindes 82 des Gewindebohrerabschnitts 84 in das Vorfertigungsloch 90 geschraubt wird, so dass die Gewindeschneidkanten 83 des Gewindebohrerabschnitts 84 das Innengewinde 92 schneiden. 6B zeigt ein Zwischenstadium, in dem der Gewindeabschnitt 84 das Innengewinde 92 auf dem Vorfertigungsloch 90 schneidet. Wenn dagegen, wie in 6C gezeigt ist, durch den kurzen Bohrer 86 ein Innengewinde 94 auf einem Sackloch, d. h. einem axial geschlossenen Loch, geschnitten wird, wird der Gewindebohrer von Beginn an mit dem synchronen Vorschub vorgeschoben, so dass der Gewindebohrerabschnitt 84 entsprechend der Steigung des Außengewindes 82 des Gewindebohrerabschnitts 84 in das Vorfertigungsloch geschraubt wird. Während des Schneidens des Vorfertigungslochs 90 durch den Bohrer 86 schneiden die Gewindeschneidkanten 83 des Gewindebohrerabschnitts 84 das Innengewinde 94.

Patentdokument 1: JP 10-100020 A
Patentdokument 2: JP 10-86019 A

KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Von der Erfindung zu lösende Probleme
Wenn der Gewindebohrer mit dem Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeug verwendet wird, um auf dem Vorfertigungsloch das Innengewinde zu schneiden, muss der Gewindebohrer mit dem Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeug nach dem Schneiden des Innengewindes aus dem Innengewinde herausgezogen werden, indem der Gewindebohrer zurückgedreht wird. Wenn das Außengewinde des Gewindebohrerabschnitts aus dem Innengewinde herausgezogen wird, berührt das Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeug jedoch oft die Umgebung einer Öffnung des Innengewindes, so dass in Folge dessen seine Stegform beschädigt wird oder darauf ein Grat erzeugt wird, was das Innengewinde, d. h. das Werkstück, fehlerhaft (nicht maßhaltig) macht. Falls es zu einer falschen Ausrichtung kommt, wenn sich das Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeug in ein zu schneidendes Werkstück frisst, werden nämlich die ursprüngliche Mittellinie des Gewindebohrers und das Vorfertigungsloch, d. h. das auf dem Vorfertigungsloch ausgebildete Innengewinde, falsch ausgerichtet. Wenn in diesem Fall das Außengewinde des Gewindebohrerabschnitts aus dem Innengewinde herausgezogen wird, erfährt der von der Begrenzung befreite Gewindebohrer in der Durchmesserrichtung eine Ablenkung, so dass das Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeug am Kopfende mit dem Steg des Innengewindes in Kontakt kommen kann.
Wenn das Innengewinde zum Beispiel auf einem flexiblen Material wie Aluminiumguss geschnitten wird, kann schon eine leichte Berührung des Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeugs mit dem Innengewinde den Steg des Innengewindes kollabieren lassen und verformen, was das Al-Gussprodukt fehlerhaft macht. Wenn das Innengewinde 94 wie in 6C auf dem Sackloch geschnitten wird, frisst sich das Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeug in das bei einer geringen Drehgeschwindigkeit zu schneidende Werkstück, wenn das Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeug von Beginn an mit dem synchronen Vorschub vorgeschoben wird. Daher führt der Widerstand beim Hineinfressen tendenziell zu der falschen Ausrichtung, was das obige Problem deutlich zu Tage treten lässt.
Die Erfindung erfolgte vor dem Hintergrund der oben beschriebenen Umstände, und ihr liegt die Aufgabe zugrunde, das Auftreten eines fehlerhaften Produkts wegen des Kontakts des Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeugs mit dem Innengewinde zu verhindern, wenn der Gewindebohrer nach dem Schneiden des Innengewindes zurückgedreht wird, um herausgezogen zu werden.
Mittel zur Lösung der Aufgabe
Um die obige Aufgabe zu lösen, befasst sich eine erste Ausgestaltung der Erfindung mit einem Gewindebohrer mit Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeug, der Folgendes aufweist: ein Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeug, das Bohrkanten zum Schneiden eines Vorfertigungslochs aufweist; und einen Gewindebohrerabschnitt, der mit einem Außengewinde, das einem auszubildenden Innengewinde entspricht, und Gewindeschneidkanten versehen ist, die durch Spanaustragsnuten gebildet werden, die so vorgesehen sind, dass sie das Außengewinde unterteilen, um das Innengewinde durch die Gewindeschneidkanten auf dem durch das Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeug gebildeten Vorfertigungsloch zu schneiden, wobei das Vorfertigungsloch und der Gewindebohrerabschnitt gleichachsig und als eine Einheit ausgebildet sind.
Der Gewindebohrer mit Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeug ist dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser, d. h. der Außendurchmesser Dd, der Bohrkanten des Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeugs kleiner als der Taldurchmesser d₁ des Außengewindes des Gewindebohrerabschnitts gewählt ist und dass der Innendurchmesser D₁ des Innengewindes abhängig vom Taldurchmesser d₁ des Außendurchmessers festgelegt ist.
Eine zweite Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass eine Maßdifferenz des Durchmessers, d. h. des Außendurchmessers Dd, der Bohrkanten des Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeugs bezüglich des Taldurchmessers d₁ des Außengewindes des Gewindebohrerabschnitts bei dem Gewindebohrer mit Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeug gemäß der ersten Ausgestaltung groß gewählt ist, wenn ein Kragmaß von dem Gewindebohrerabschnitt zu einem Kopfende des Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeugs groß ist.
Eine dritte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass der Taldurchmesser d₁ des Außengewindes des Gewindebohrerabschnitts bei dem Gewindebohrer mit Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeug gemäß der ersten oder zweiten Ausgestaltung innerhalb eines Bereichs eines zulässigen Maßes von D_1min bis D_1max gewählt ist, der zuvor für den Innendurchmesser des auszubildenden Innengewindes gewählt wurde.
Eine vierte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass der Durchmesser, d. h. der Außendurchmesser Dd, der Bohrkanten des Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeugs bei dem Gewindebohrer mit Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeug gemäß der dritten Ausgestaltung kleiner als ein unterer Grenzwert D_1min des zulässigen Maßes von D_1min bis D_1max gewählt ist.
Eine fünfte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass das Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeug bei dem Gewindebohrer mit Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeug gemäß einer der ersten bis fünften Ausgestaltungen ein Bohrer ist.
Eine sechste Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass das Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeug bei dem Gewindebohrer mit Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeug gemäß einer der ersten bis fünften Ausgestaltungen ein Schaftfräser ist.
Eine siebte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass der Gewindebohrer mit Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeug bei dem Gewindebohrer mit Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeug gemäß einer der ersten bis sechsten Ausgestaltungen bei einem Innengewinde-Schneideverfahren verwendet wird, bei dem nach dem Schneiden eines durchgehenden Vorfertigungslochs durch das Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeug der Vorschub des Gewindebohrers zu einem synchronen Vorschub umgeschaltet wird, bei dem sich der Gewindebohrerabschnitt entsprechend einer Steigung des Außengewindes des Gewindebohrerabschnitts in das Vorfertigungsloch schneidet, so dass der Gewindebohrerabschnitt das Innengewinde auf dem Vorfertigungsloch schneidet.
Eine achte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass der Gewindebohrer mit Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeug bei dem Gewindebohrer mit Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeug gemäß einer der ersten bis sechsten Ausgestaltungen bei einem Innengewinde-Schneideverfahren verwendet wird, bei dem der Gewindebohrerabschnitt bei einem synchronen Vorschub, der den Gewindebohrer entsprechend einer Steigung des Außengewindes des Gewindebohrerabschnitts vorschiebt, das Innengewinde auf dem Vorfertigungsloch schneidet, während der Gewindebohrerabschnitt in das Vorfertigungsloch geschraubt wird.
Bei dem Gewindebohrer mit Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeug ist der Durchmesser Dd der Bohrkanten des Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeugs kleiner als der Taldurchmesser d₁ des Außengewindes des Gewindebohrerabschnitts gewählt, und der Innendruchmesser D₁ des Innengewindes ist abhängig vom Taldurchmesser d₁ des Außengewindes festgelegt. Daher wird zwischen dem von dem Gewindebohrerabschnitt gebildeten Innengewinde und dem Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeug ein vorgegebener Spalt gebildet. Wenn der Gewindebohrer nach dem Schneiden des Innengewindes zurückgedreht und aus dem Innengewinde herausgezogen wird, kommt er daher kaum mit dem Innengewinde in Kontakt, falls das Außengewinde des aus dem Innengewinde herausgezogenen Gewindebohrerabschnitts aufgrund der Befreiung aus der Begrenzung eine Ablenkung oder Erschütterung erfährt. Somit wird das Auftreten eines fehlerhaften Produkts, d. h. Werkstücks, aufgrund eines solchen Kontakts unterdrückt.
Bei der zweiten Ausgestaltung ist die Maßdifferenz des Durchmessers Dd der Bohrkanten des Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeugs bezüglich des Taldurchmessers d₁ des Außengewindes des Gewindebohrerabschnitts groß gewählt, wenn das Kragmaß vom Gewindebohrerabschnitt zum Kopfende des Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeugs groß ist. Selbst wenn der Durchmesserversatz des Kopfendenabschnitts des Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeugs aufgrund eines großen Kragmaßes groß wird, kann daher der Kontakt zwischen dem Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeug und dem Innengewinde geeignet unterdrückt werden. Darüber hinaus ist die Maßdifferenz zwischen dem Durchmesser Dd der Bohrkanten und dem Taldurchmesser d₁ des Außengewindes des Gewindebohrerabschnitts für ein kleines Kragmaß gering, so dass die Schneidemenge durch den Gewindebohrerabschnitt gering wird. Somit wird der Schneidewiderstand verringert, was die Haltbarkeit des Gewindebohrerabschnitts verbessert.
Bei der dritten Ausgestaltung wird der Taldurchmesser d₁ des Außengewindes des Gewindebohrerabschnitts zuvor abhängig von der erforderlichen Genauigkeit für den Innendurchmesser des auszubildenden Innengewindes innerhalb des Bereichs des zulässigen Maßes von D_1min bis D_1max eingestellt oder gewählt. Folglich kann der Innendurchmesser des Innengewindes mit der gewünschten Maßgenauigkeit geschnitten werden.
Bei der vierten Ausgestaltung ist der Durchmesser Dd der Bohrkanten des Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeugs kleiner als der untere Grenzwert D_1min des zulässigen Maßes von D_1min bis D_1max gewählt. Folglich ist der Durchmesser Dd der Bohrkanten des Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeugs bei passender Einstellung oder Auswahl des Taldurchmessers d₁ des Außengewindes innerhalb des Bereichs des zulässigen Maßes von D_1min bis D_1max auf jeden Fall kleiner als der Taldurchmesser d₁ eingestellt oder gewählt, so dass zwischen dem Durchmesser Dd und dem Innendurchmesser (≈ d₁) des ausgebildeten Innengewindes ein Radialspalt gebildet wird.
Bei der fünften Ausgestaltung ist das Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeug der Bohrer. Der Bohrer wird geeigneter Weise eingesetzt, um das Innengewinde auf einem zu schneidenden, reinen Werkstück zu schneiden, das kein Vorfertigungsloch hat.
Bei der sechsten Ausgestaltung ist das Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeug der Schaftfräser. Der Schaftfräser wird geeigneter Weise eingesetzt, um das Innengewinde auf einem zu schneidenden Werkstück zu schneiden, dass mit einem Vorloch wie einem Gussloch und dergleichen versehen ist, das kleiner als der Innendurchmesser des Innengewindes auszubilden ist.
Bei der siebten Ausgestaltung wird der Vorschub des Gewindebohrers nach dem Schneiden eines durchgehenden Vorfertigungslochs durch das Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeug zu dem synchronen Vorschub umgeschaltet, bei dem sich der Gewindebohrerabschnitt entsprechend der Steigung des Außengewindes des Gewindebohrerabschnitts in das Vorfertigungsloch schraubt, so dass der Gewindebohrerabschnitt auf dem Vorfertigungsloch das Innengewinde schneidet. Da das Vorfertigungsloch mit hoher Drehgeschwindigkeit geschnitten werden kann, ohne zum Beispiel von der Einschränkung durch den synchronen Vorschub beeinflusst zu werden, kann die falsche Ausrichtung beim Hineinfressen unterdrückt werden, wenn der Bohrer das Vorfertigungsloch schneidet. Wenn der Gewindebohrer nach dem Schneiden des Innengewindes zurückgedreht wird, um aus dem Innengewinde herausgezogen zu werden, wird dadurch die Auslenkung beim Herausziehen des Außengewindes des Gewindebohrerabschnitts aus dem Innengewinde unterdrückt. Somit kann das Auftreten eines fehlerhaften Produkts aufgrund des Kontakts des Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeugs mit dem Innengewinde wirksamer unterdrückt werden.
Bei der achten Ausgestaltung schneidet der Gewindebohrerabschnitt beim synchronen Vorschub, der den Gewindebohrer entsprechend der Steigung des Außengewindes des Gewindebohrerabschnitts vorschiebt, das Innengewinde auf dem Vorfertigungsloch, während der Gewindebohrerabschnitt in das Vorfertigungsloch geschraubt wird. Dies findet geeigneter Weise Anwendung, um das Innengewinde auf einem Sackloch, d. h. einem axial geschlossenen Loch, zu schneiden. Wenn das Vorfertigungsloch beim synchronen Vorschub durch das Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeug wie dem Bohrer geschnitten wird, kommt es beim Hineinfressen tendenziell zu der falschen Ausrichtung zwischen dem Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeug und dem Vorfertigungsloch. Wenn der Gewindebohrer nach dem Schneiden des Innengewindes zurückgedreht wird, um aus dem Innengewinde herausgezogen zu werden, wird daher das Außengewinde des Gewindebohrerabschnitts beim Herausziehen aus dem Innengewinde tendenziell um einen großen Betrag in der Durchmesserrichtung, d. h. diametral, abgelenkt. Angesichts dessen ist der Durchmesser Dd der Bohrkanten des Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeugs kleiner als der Taldurchmesser d₁ des Außengewindes des Gewindebohrerabschnitts gewählt, so dass die Wirkung noch deutlicher auftritt, dass der Kontakt des Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeugs mit dem Innengewinde aufgrund der Auslenkung unterdrückt wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Satz Ansichten, der einen Gewindebohrer mit Bohrer zeigt, der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt, wobei 1A eine schematische Vorderansicht davon und 1B eine Endansicht von einer Schaftseite aus ist;
2A ist eine Ansicht zur Erläuterung eines Durchmessermaßes jedes Abschnitts des Gewindebohrers mit Bohrer von 1, und 2B ist eine Ansicht zur Erläuterung von Durchmessermaßen jeweiliger auf einem Gewindeloch ausgebildeter Abschnitte, die auf einem durch den Gewindebohrer mit Bohrer von 1 gebildeten Durchgangsloch ausgebildet sind, und zeigt ein Zwischenstadium, in dem der Gewindebohrerabschnitt auf einem Vorfertigungsloch ein Innengewinde schneidet;
3 ist ein Satz Ansichten zur Erläuterung eines weiteren Beispiels des erfindungsgemäßen Gewindebohrers mit Bohrer, wobei 3A eine zu 1A äquivalente schematische Vorderansicht und 3B eine Ansicht ist, die ein auf einem Sackloch ausgebildetes Gewindeloch zeigt, die gemeinsam mit dem Gewindebohrer mit Bohrer von 3A geschnitten wurden;
4 ist eine Tabelle, wobei 4A Testbedingungen, 4B Teststückabmessungen und 4C Testergebnisse einer Haltbarkeitsprüfung zeigen, die unter Verwendung des erfindungsgemäßen Gewindebohrers von 1 und des herkömmlichen Gewindebohrers von 6 durchgeführt wurden;
5 ist eine schematische Vorderansicht, die einen Gewindebohrer mit Schaftfräser zeigt, der bei der Erfindung zum Einsatz kommt; und
6 ist eine Ansicht zur Erläuterung eines Beispiels eines herkömmlichen Gewindebohrers mit Bohrer.
BESTE AUSFÜRHUNGSFORM FÜR DIE ERFINDUNG

10, 40: Gewindebohrer mit Bohrer (Gewindebohrer mit Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeug)
12, 42: Bohrer (Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeug)
13, 43, 53: Bohrkanten
14: Gewindebohrerabschnitt
20: Außengewinde
21: Gewindeschneidkanten
22: Spanaustragsnuten
30: Innengewinde (Durchgangsloch)
34, 44: Vorfertigungsloch
36: Innengewinde (Sackloch)
50: Gewindebohrer mit Schaftfräser (Gewindebohrer mit Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeug)
52: Schaftfräser
Dd: Durchmessermaß der Bohrkanten
d1: Taldurchmesser des Gewindebohrerabschnitts
D1: Innendurchmesser des Innengewindes

Das Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeug und der Gewindebohrerabschnitt sind vorzugsweise über ihre gesamte Länge mit Spanaustragsnuten versehen, wobei zum Beispiel an dem Abschnitt, an dem sich die Spanaustragsnuten am Kopfende des Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeugs öffnen, Bohrkanten vorgesehen sind. Als Spanaustragsnuten sind Spiralnuten vorzuziehen, die in der Richtung gewunden sind, in der die Späne zur Schaftseite ausgetragen werden, doch können auch gerade Nuten eingesetzt werden, die zu einer Achse parallel sind. So ist es zum Beispiel möglich, für das Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeug die Spiralnuten und für den Gewindebohrerabschnitt die geraden Nuten einzusetzen, und dergleichen. Es können also verschiedene Ausführungsformen zum Einsatz kommen. Des Weiteren ist die Anzahl der Spanaustragsnuten in dem Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeug und die in dem Gewindebohrerabschnitt nicht unbedingt gleich. Zum Beispiel hat das Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeug zwei Spanaustragsnuten, während der Gewindebohrerabschnitt insgesamt vier Spanaustragsnuten (mit vier Gewindeschneidkanten) hat, was einschließt, dass außer den beiden Nuten, die von dem Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeug aus weiterlaufen, zusätzlich zwischen diesen beiden Spanaustragsnuten jeweils eine Spanaustragsnut ausgebildet ist. Auf diese Weise können verschiedene Ausführungsformen zum Einsatz kommen.
Die Erfindung kann bei jedem Gewindebohrer mit Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeug Anwendung finden, sowohl bei rechtsgängigem Gewinde als auch bei linksgängigem Gewinde. Das Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeug und der Gewindebohrerabschnitt sind vorzugsweise durch zum Beispiel ein einziges Werkzeugmaterial als eine Einheit ausgebildet, doch kann das Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeug auch getrennt von dem Gewindebohrerabschnitt erstellt werden und dann mit dem Gewindebohrerabschnitt durch Schweißen, Schrumpfpassen und dergleichen zu einer Einheit verbunden werden.
Bei der zweiten Ausgestaltung der Erfindung wird die Maßdifferenz des Durchmessers Dd der Bohrkanten des Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeugs bezüglich des Tal durchmessers d₁ des Außengewindes des Gewindebohrerabschnitts groß gewählt, wenn das Kragmaß vom Gewindebohrerabschnitt zum Kopfende des Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeugs groß ist, so dass ein kleiner Durchmesser Dd gewählt wird. Wenn jedoch eine andere Ausgestaltung der Erfindung zur Ausübung kommt, kann die Maßdifferenz zwischen dem Durchmesser Dd und dem Taldurchmesser d₁ auch ungeachtet der Kragmaßdifferenz konstant gewählt werden.
Bei der dritten Ausgestaltung der Erfindung wird der Taldurchmesser d₁ des Außengewindes des Gewindebohrerabschnitts zuvor für den Innendurchmesser des auszubildenden Innengewindes innerhalb des Bereichs des zulässigen Maßes von D_1min bis D_1max gewählt. Dieses zulässige Maß von Dimin bis Dimax ist zum Beispiel über die Standards (Klassifikationen und dergleichen) JIS, ISO und dergleichen abhängig von der erforderlichen Genauigkeit des Innengewindes passend definiert. Der untere Grenzwert (zulässiges Mindestmaß) Dimin ist im Allgemeinen das Innendurchmessermaß (Innendurchmesserbezugsmaß) einer Bezugsstegform des Innengewindes und ist konstant, während sich das zulässige Höchstmaß D_1max abhängig von der erforderlichen Genauigkeit ändert. Der Taldurchmesser d₁ des Außengewindes des Gewindebohrerabschnitts kann vorzugsweise zumindest innerhalb des Bereichs des zulässigen Maßes von D_1min bis D_1max gewählt werden, doch unter Berücksichtigung von Schneidfehlern wie einer Ablenkung und dergleichen kann er innerhalb eines Bereichs gewählt werden, der gleich groß wie oder kleiner als die Hälfte seiner Toleranz ist. Genauer gesagt wird der Taldurchmesser d₁ vorzugsweise innerhalb eines Bereiches gewählt, der gleich groß wie oder größer als das zulässige Mindestmaß D_1min und gleich groß wie oder kleiner als der Wert [(D_1min + D_1max – D_1min)/2] ist, der durch Hinzuaddieren der Hälfte der Toleranz [(D_1max – D_1min)/2] zum zulässigen Mindestmaß D_1min erzielt wird.
Bei der achten Ausgestaltung der Erfindung schneidet der Gewindebohrerabschnitt beim synchronen Vorschub, der den Gewindebohrer entsprechend der Steigung des Außengewindes des Gewindebohrerabschnitts vorschiebt, das Innengewinde auf dem Vorfertigungsloch, während der Gewindebohrerabschnitt in das Vorfertigungsloch geschraubt wird. Dies geschieht geeigneter Weise dann, wenn das Innengewinde auf einem Sackloch geschnitten wird, doch kann es auch dann geschehen, wenn das Innengewinde auf einem Durchgangsloch geschnitten wird.
Des Weiteren wird das Vorfertigungsloch bei der achten Ausgestaltung der Erfindung von Beginn an durch den synchronen Vorschub geschnitten. Eine andere Ausgestaltung der Erfindung sieht wie folgt aus. Und zwar wird der Gewindebohrer zum Beispiel zunächst drehend bei einer hohen Drehgeschwindigkeit, die sich zum Bohren eignet, angetrieben, um durch das Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeug das Vorfertigungsloch zu schneiden. Bevor der Gewindebohrerabschnitt axial das zu schneidende Werkstück erreicht, wird dann der Vorschub des Gewindebohrers zu dem synchronen Vorschub umgeschaltet, so dass der Gewindebohrerabschnitt das Innengewinde auf dem Vorfertigungsloch schneidet, während das Vorfertigungsloch durch das Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeug geschnitten wird. Auf diese Weise können verschiedene Schneidformen zum Einsatz kommen.
Ausführungsbeispiel
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen wird nun ausführlich ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
1A ist eine schematische Vorderansicht eines Gewindebohrers mit Bohrer 10, der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt, und 1B ist eine Endansicht von der Seite eines Schaftes 18 aus, der sich in 1A auf der rechten Seite befindet. Dieser Gewindebohrer mit Bohrer 10 ist ein Gewindebohrer mit Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeug, der als Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeug einen Bohrer 12 aufweist. Er umfasst den Bohrer 12, einen Gewindebohrerabschnitt 14, einen Halsabschnitt 16 und einen Schaft 18, die allesamt gleichachsig und von dem axialen Kopfende aus nacheinander in dieser Reihenfolge ausgebildet sind und durch ein Hartmetall zu einer Einheit aufgebaut sind. Dieser Gewindebohrer mit Bohrer 10 dient zum rechtsgängigen Gewindeschneiden. Der Gewindebohrerabschnitt 14 ist mit einem rechtsgängigen Außengewinde 20 versehen, das einem auszubildenden Innengewinde entspricht, und er ist mit drei Spanaustragsnuten 22 versehen, die im Uhrzeigersinn gewunden sind, um das Außengewinde 20 zu unterteilen. Entlang den Spanaustragsnuten 22 sind Gewindeschneidkanten 21 (siehe 2A) ausgebildet.
Wenn der Gewindebohrer mit Bohrer 10 entsprechend der Steigung des Außengewindes 20 synchron vorgeschoben wird, um, während er von der Seite des Schafts 18 aus gesehen im Uhrzeigersinn drehend angetrieben wird, in das Vorfertigungsloch geschraubt zu werden, schneiden die Gewindeschneidkanten 21 das Innengewinde auf dem Vorfertigungsloch und werden die Späne entlang der Spanaustragsnuten 22 zur Seite des Schaftes 18 ausgetragen. Auf der Seite des Werkzeugkopfendes des Außengewindes 20, d. h. auf der Seite des Bohrers 12, ist ein Hineinfressabschnitt 20a vorgesehen, dessen Stege allmählich in einem Bereich von zum Beispiel etwa 1,5 Stegen kleiner werden, um das Innengewinde zu schneiden.
Die drei Spanaustragsnuten 22 sind vom Kopfende des Bohrers 12 bis zu dieser Seite, d. h. bis zu einer Vorderseite des Schafts 18, mit der gleichen Steigung in einem gleichwinkligen Intervall (120°-Intervall) um die Achse herum vorgesehen. Der Abschnitt, an dem sich diese Spanaustragsnuten 22 zum Kopfende des Bohrers 12 öffnen, ist mit Bohrkanten (Bohrklingen) 13 ausgebildet (siehe 2A), die das Vorfertigungsloch schneiden, indem sie von der Seite des Schaftes 18 aus gesehen drehend im Uhrzeigersinn angetrieben werden. Die Spanaustragsnuten 22 sind unter einer konstanten Steigung vorgesehen, so dass sie im Vollstegabschnitt des Gewindebohrerabschnitts 14 einen Drallwinkel von zum Beispiel etwa 28° haben. Des Weiteren ist der Gewindebohrer mit Bohrer 10 entlang des Dralls der Spanaustragsnuten 22 von der Endfläche auf der Seite des Schaftes 18 bis zum Kopfende des Bohrers 12 mit drei gewundenen Öllöchern 24 versehen. Diese Öllöcher 24, die sich an einer Freifläche der Bohrkanten 13 öffnen, können je nach Bedarf ein Schmierölmittel, Kühlluft und dergleichen zuführen.
2A ist eine Ansicht, um den Bohrer 12 und den Gewindebohrerabschnitt 14 des Gewindebohrers mit Bohrer 10 genauer zu erläutern, wobei sie eine schematische Ansicht darstellt, die die obere Hälfte einer Mittellinie O zeigt. Dadurch werden hauptsächlich die Durchmessermaße, d. h. die Durchmesser jeweiliger Abschnitte der Schneidkanten, erläutert, wobei die Spanaustragsnuten 22 weggelassen wurden. Des Weiteren stellen die Bohrkanten 13 und die Gewindeschneidkanten 21 in 2A deren Drehungsortskurvenformen dar, die an dem Öffnungsabschnitt einer der Spanaustragsnuten 22 ausgebildet sind.
In 2A ist der Taldurchmesser d₁ des Außengewindes 20 des Gewindebohrerabschnitts 14 in einem Bereich eines zulässigen Maßes von D_1min bis D_1max festgelegt oder definiert, der zuvor für den Innendurchmesser D₁ eines auszubildenden Innengewindes 30 (siehe 2B) gewählt wurde. Das zulässige Maß von D_1min bis D_1max ist über die Standards (Klassifikationen und dergleichen) JIS, ISO und dergleichen abhängig von der erforderlichen Genauigkeit des Innengewindes 30 passend definiert. Der Taldurchmesser d₁ des Gewindebohrerabschnitts 14 kann zumindest innerhalb des Bereichs des zulässigen Maßes von D_1min bis D_1max gewählt werden. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Taldurchmesser d₁ unter Berücksichtigung von Schneidfehlern wie einer Ablenkung und dergleichen innerhalb eines Bereichs gewählt, der gleich groß wie oder kleiner als die Hälfte seiner Toleranz (D_1max – D_1min) ist, das heißt innerhalb eines Bereichs, der gleich groß wie oder größer als das zulässige Mindestmaß D_1min und gleich groß wie oder kleiner als der Wert [D_1min + (D_1max – D_1min)/2] ist, der durch Hinzuaddieren der Hälfte der Toleranz [(D_1max – D_1min)/2] zum zulässigen Mindestmaß D_1min erzielt wird.
Für einen Gewindebohrer mit den Maßen M8 × 1,25 mit üblicher Passlänge (Toleranzzonenklasse 6H), wird das zulässige Mindestmaß D_1min zum Beispiel mit 6,647 mm (= 6,647 mm) und das zulässige Höchstmaß D_1max mit 6,912 mm (= 6,912 mm) gewählt. Folglich beträgt die Toleranz (D_1max – D_1min) 0,265 mm, wobei die Hälfte davon etwa 0,133 mm beträgt. Daher wird das zulässige Mindestmaß D_1min gleich groß wie oder größer als 6,647 mm gewählt, und der Taldurchmesser d₁ wird innerhalb eines Bereichs von gleich groß wie oder kleiner als [D_1min + (D_1max – D_1min)/2] ≈ 6,647 + 0,133 = 6,78 mm gewählt. Der Außendurchmesser, d. h. der äußere Durchmesser d, und der Flankendurchmesser d₂ des Außengewindes 20 werden abhängig von der erforderlichen Genauigkeit des Innengewindes 30 passend innerhalb eines Bereichs eines zulässigen Maßes gewählt, der anhand der Standards (Klassifikationen und dergleichen) JIS, ISO und dergleichen gewählt ist.
Des Weiteren ist das Durchmessermaß (Bohrermaß) Dd der Bohrkanten 13 des Bohrers 12 kleiner als der Taldurchmesser d₁ des Außengewindes 20 gewählt, wobei er in diesem Ausführungsbeispiel kleiner als der untere Grenzwert (zulässiges Mindestmaß) D_1min des zulässigen Maßes D_1min bis D_1max ist. Dieser untere Grenzwert D_1min, der ein Innendurchmessermaß (ein Innendurchmesserbezugsmaß) einer Bezugsstegform des Innengewindes ist, ist ungeachtet der Genauigkeit der Klassifikationen und dergleichen konstant gewählt. Für das Gewinde mit den Maßen M8 × 1,25 beträgt D_1min 6,647 mm, und der Bohrerdurchmesser oder Außendurchmesser Dd beträgt zum Beispiel etwa 6,6 mm. Des Weiteren ist bei diesem Ausführungsbeispiel die Differenz des Durchmessers Dd bezüglich des Taldurchmessers d₁ umso größer, je größer das Längenmaß des Bohrers 12, d. h. das Kragmaß von dem Gewindebohrerabschnitt 14 bis zu dem Kopfende des Bohrers 12, ist, so dass ein kleinerer Bohrerdurchmesser Dd gewählt ist.
Ein solcher Gewindeschneider mit Bohrer 10 wird zum Beispiel über einen Halter steifer Bauart auf dem Hauptschaft einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine montiert, um, wie in 2B gezeigt ist, auf einem zu schneidenden Werkstück 32 durch den vorausgehenden Bohrer 12 ein Vorfertigungsloch 34 zu schneiden und um dann auf dem Vorfertigungsloch 34 durch den Gewindebohrerabschnitt 14 das Innengewinde 30 zu schneiden. Da der Durchmesser (Bohrerdurchmesser) Dd der Bohrkanten 13 des Bohrers 12 kleiner als der Taldurchmesser d₁ des Außengewindes 20 des Gewindebohrerabschnitts 14 gewählt ist, wird der Durchmesser Dh (≈ Dd) des durch den Bohrer 12 gebildeten Vorfertigungsloches 34 dabei kleiner als der Innendurchmesser D₁ des Innengewindes 30. Daher frisst sich ein Talabschnitt des Außengewindes 20 des Gewindebohrerabschnitts 14 weiter in die Innenumfangsfläche des Vorfertigungsloches 34 hinein, um selbige zu schneiden. Auf diese Weise bestimmt der Taldurchmesser d₁ des Außengewindes 20 den Innendurchmesser D₁ des Innengewindes 30. Der Taldurchmesser D und der Flankendurchmesser D₂ des Innengewindes 30 entsprechen jeweils dem Außendurchmesser d und dem Flankendurchmesser d₂ des Außengewindes 20 des Gewindebohrerabschnitts 14.
Wie aus 2B hervorgeht, ist bei diesem Ausführungsbeispiel die Axiallänge des Bohrers 12 länger als die Axiallänge des Innengewindes 30 gewählt, um das Innengewinde 30 auf einem Durchgangsloch des zu schneidenden Werkstücks 32 zu schneiden. Der Gewindebohrer mit Bohrer 10 wird zunächst drehend mit einer hohen Drehgeschwindigkeit angetrieben, die sich zum Schneiden des durchgehenden Vorfertigungsloches 34 durch den Bohrer 12 eignet. Dann wird der Vorschub des Gewindebohrers mit Bohrer 10 zu dem synchronen Vorschub umgeschaltet, so dass sich der Außengewindeabschnitt 20 des Gewindebohrerabschnitts 14 entsprechend der Steigung des Außengewindes 20 in das Vorfertigungsloch schraubt, damit die Gewindeschneidkante 21 des Gewindebohrerabschnitts 14 das Innengewinde 30 schneidet. Des Weiteren wird der Gewindebohrer mit Bohrer 10 nach Abschluss des Schneidens des Innengewindes 30 entsprechend der Steigung des Außengewindes 20 des Gewindebohrerabschnitts 14 zurückgedreht, um aus dem Innengewinde 30 herausgezogen zu werden. Nachdem er vollständig aus dem Innengewinde 30 herausgezogen wurde, kann der Gewindebohrerabschnitt 14 zum Beispiel durch Hochgeschwindigkeitsvorschub axial herausgezogen werden. 2B zeigt ein Zwischenstadium, in dem der Gewindebohrerabschnitt 14 gerade das Innengewinde 30 auf dem Vorfertigungsloch 34 schneidet.
Als nächstes wird wie in 3B gezeigt das Schneiden eines Innengewindes 36 auf einem Sackloch erläutert. In diesem Fall wird, wie in 3A gezeigt ist, geeigneter Weise ein Gewindebohrer mit Bohrer 40 eingesetzt, der einen Bohrer 42 hat, dessen Axiallängenmaß kürzer als das des Gewindebohrers mit Bohrer 10 ist. Der Gewindebohrer mit Bohrer 40 wird von Beginn an beim synchronen Vorschub vorgeschoben, bei dem sich der Gewindebohrerabschnitt 40 in das Vorfertigungsloch 44 schraubt, so dass das Innengewinde 36 durch die Gewindeschneidkanten 21 des Gewindebohrerabschnitts 14 geschnitten wird, während das Vorfertigungsloch 44 durch die Bohrkanten 43 des Bohrers 42 geschnitten wird. Des Weiteren wird der Gewindebohrer mit Bohrer 40 nach Abschluss des Schneidens des Innengewindes 36 zurückgedreht, um entsprechend der Steigung des Außengewindes 20 des Gewindebohrerabschnitts 14 aus dem Innengewinde 36 herausgezogen zu werden. Nachdem er vollständig aus dem Innengewinde 36 herausgezogen wurde, wird der Gewindebohrerabschnitt 14, d. h. der Gewindebohrer mit Bohrer 40, zum Beispiel durch Hochgeschwindigkeitsvorschub axial herausgezogen. Da das Längenmaß des Bohrers 42 kurz ist, ist der Durchmesser Dd der Bohrkanten 43 des Bohrers 42 bezüglich des Taldurchmessers d₁ klein gewählt, so dass sich eine kleine Durchmesserdifferenz ergibt, wobei er in dem Bereich, der kleiner als das zulässige Mindestmaß D_1min ist, größer als der Durchmesser Dd des Bohrers 12 ist.
Bei diesen Gewindebohrern mit Bohrer 10 und 40 sind die Durchmessermaße Dd der Bohrkanten 13 und 43 der Bohrer 12 und 42 kleiner als der Taldurchmesser d₁ des Außengewindes 20 des Gewindebohrerabschnitts 14, der die Innendurchmesser D₁ der Innengewinde 30 und 36 bestimmt. Daher werden zwischen den von dem Gewindebohrerabschnitt 14 gebildeten Innengewinden 30 und 36 und den Bohrern 12 und 42 vorgegebene Axialspalte gebildet. Wenn die Bohrer mit Bohrer 10 und 40 zurückgedreht werden, um nach dem Schneiden der Innengewinde aus den Innengewinden 30 und 36 herausgezogen zu werden, können die von der Begrenzung befreiten Gewindebohrer mit Bohrer 10 und 40 beim Herausziehen des Außengewindes 20 des Gewindebohrerabschnitts 14 aus den Innengewinden 30 und 36 in der Durchmesserrichtung eine Ablenkung erfahren. Allerdings berühren die Bohrer 12 und 42 die Innengewinde 30 und 36 kaum, so dass das Auftreten eines fehlerhaften Produkts, d. h. Werkstücks, das sich aus einem solchen Kontakt ergibt, unterdrückt wird.
Wenn das Kragmaß von dem Gewindebohrerabschnitt 14 zu den Kopfenden der Bohrer 12 und 42 größer wird, wird außerdem die Maßdifferenz des Durchmessers Dd der Bohrkanten 13 und 43 der Bohrer 12 und 42 bezüglich des Taldurchmessers d₁ des Gewindebohrerabschnitts 14 größer gewählt. Daher kann der Kontakt zwischen dem Bohrer 12 und dem Innengewinde 36 sogar dann geeignet unterdrückt werden, wenn der Bohrer 12 aufgrund eines großen Kragmaßes eine große Auslenkung des Kopfendenabschnitts erfährt. Wenn das Kragmaß des Bohrers 42 dagegen wie bei dem Gewindebohrer mit Bohrer 40 klein ist, wird die Schneidemenge durch den Gewindebohrerabschnitt 14 aufgrund der kleinen Maßdifferenz zwischen dem Durchmesser Dd der Bohrkanten 43 und dem Taldurchmesser d₁ des Gewindebohrerabschnitts 14 gering. Somit wird der Schneidewiderstand des Gewindebohrerabschnitts 14 verringert, was dessen Haltbarkeit oder Lebensdauer verbessert.
Des Weiteren wird der Taldurchmesser d₁ des Gewindebohrerabschnitts 14, der die Innendurchmesser D₁ der Innengewinde 30 und 36 bestimmt, zuvor abhängig von der geforderten Genauigkeit und dergleichen für die Innendurchmesser D₁ der auszubildenden Innengewinde 30 und 36 innerhalb des Bereichs des zulässigen Maßes von D_1min bis D_1max gewählt. Daher werden die Innendurchmesser D₁ der Innengewinde 30 und 36 mit der gewünschten Maßgenauigkeit geschnitten.
Des Weiteren werden die Durchmesser Dd der Bohrkanten 13 und 43 der Bohrer 12 und 42 kleiner als der untere Grenzwert D_1min des zulässigen Maßes D_1min bis D_1max gewählt. Daher sind die Durchmesser Dd der Bohrkanten 13 und 43 der Bohrer 12 und 42 auf jedem Fall kleiner als der Taldurchmesser d₁ gewählt, wenn der Taldurchmesser d₁ des Außengewindes 12 passend innerhalb des Bereichs des zulässigen Maßes von D_1min bis D_1max gewählt wird. Somit wird zwischen dem Taldurchmesser d₁ und den Innendurchmessern D₁ (≈ d₁) der Innengewinde 30 und 36 der Radialspalt gebildet.
Da in diesem Ausführungsbeispiel die Bohrer 12 und 42 als das Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeug vorgesehen werden, kann der Gewindebohrer zudem geeigneter Weise zum Einsatz kommen, wenn die Innengewinde 30 und 36 auf einem zu schneidenden, reinen oder massiven Werkstück geschnitten werden, das kein Vorfertigungsloch hat.
Wenn das Innengewinde 30 durch den Gewindebohrer mit Bohrer 10, der den Bohrer 12 hat, dessen Längenmaß länger als die Axiallänge des Innengewindes 30 gewählt ist, auf einem Durchgangsloch geschnitten wird, erfolgt das Schneiden wie folgt. Und zwar wird der Vorschub des Gewindebohrers, nachdem durch den Bohrer 12 das durchgehende Vorfertigungsloch 34 geschnitten wurde, entsprechend der Steigung des Außengewindes 20 des Gewindeschneiderabschnitts 14 zu dem synchronen Vorschub umgeschaltet, so dass der Gewindebohrerabschnitt 14 das Innengewinde 30 schneidet. Da das Vorfertigungsloch 34 durch den Bohrer 12 ohne die Einschränkung durch den synchronen Vorschub bei einer hohen Drehgeschwindigkeit geschnitten werden kann, wird beim Hineinfressen des Bohrers in das Vorfertigungsloch 34 eine falsche Ausrichtung zwischen dem Vorfertigungsloch 34 und dem Bohrer 12 unterdrückt. Wenn der Gewindebohrer mit Bohrer 10 nach dem Schneiden des Innengewindes 30 zurückgedreht wird, um aus dem Innengewinde 30 herausgezogen zu werden, wird dadurch die Auslenkung des Außengewindes 20 des Gewindebohrerabschnitts 14 beim Herausziehen aus dem Innengewinde 30 unterdrückt. Somit wird das Auftreten eines fehlerhaften Produkts, d. h. eines zu schneidenden Werkstücks, das sich aus dem Kontakt zwischen dem Bohrer 12 und dem Innengewinde 30 ergibt, wirksamer unterdrückt.
Des Weiteren schneiden im Fall des Gewindebohrers mit Bohrer 40, der den Bohrer 42 mit dem verhältnismäßig kurzen Längenmaß hat, die Gewindeschneidkanten 21 des Gewindeschneiderabschnitts 14 beim synchronen Vorschub entsprechend der Steigung des Außengewindes 20 des Gewindeschneiderabschnitts 14 das Innengewinde 36 auf dem Vorfertigungsloch 44, während das Vorfertigungsloch 44 durch den Bohrer 42 geschnitten wird. Daher kann das Innengewinde 36 des Sackloches geeignet geschnitten werden. Wenn das Vorfertigungsloch 44 bei einem solchen synchronen Vorschub durch den Bohrer 42 geschnitten wird, kommt es jedoch aufgrund der geringen Drehgeschwindigkeit tendenziell zu einem Hineinfressen. Wenn der Gewindebohrer mit Bohrer 40 zurückgedreht wird, um ihn nach dem Schneiden des Innengewindes 36 aus dem Innengewinde 36 herauszuziehen, erfährt das Außengewinde 20 des Gewindebohrerabschnitts 14 beim Herausziehen aus dem Innengewinde 36 tendenziell eine starke Auslenkung in der Radialrichtung.
Angesichts dessen ist der Durchmesser Dd des Bohrers 42 kleiner als der Taldurchmesser d₁ des Gewindebohrerabschnitts 14 gewählt. Dadurch tritt die Wirkung deutlicher zu Tage, das heißt der Kontakt des Bohrers 42 mit dem Innengewinde 36, der sich aus seiner Auslenkung ergibt, kann unterdrückt werden. Solange das zu schneidende Werkstück 32 bezüglich des Innengewindes 36 des Sackloches ausreichend dick ist, kann sogar der Gewindebohrer mit Bohrer 10, der den Bohrer 12 mit dem verhältnismäßig großen Längenmaß hat, das Innengewinde 36 aus dem Sackloch schneiden, indem er wie der obige Gewindebohrer mit Bohrer 40 von Beginn an synchron vorgeschoben wird.
4 ist eine Tabelle zur Erläuterung des Ergebnisses einer Haltbarkeitsprüfung, die unter Verwendung des erfindungsgemäßen Gewindebohrers mit Bohrer 10 und des in 6 gezeigten herkömmlichen Gewindebohrers mit Bohrer 80 erfolgte. Dabei wurden auf einem Durchgangsloch Innengewinde 30 und 92 mit einer Gewindelänge von 16 mm geschnitten, weswegen die Länge der Bohrer 12 und 86, d. h. der Teststücke, jeweils länger als 16 mm war. Nach dem Schneiden der durchgehenden Vorfertigungslöcher 34 und 90 durch die Bohrer 12 und 86, die drehend mit einer zum Bohren geeigneten Drehgeschwindigkeit angetrieben wurden, wurden die Innengewinde 30 und 92 beim synchronen Vorschub des Gewindebohrers mit Bohrer 10 und des Gewindebohrers mit Bohrer 80 durch die Gewindebohrerabschnitte 14 und 84 geschnitten.
Des Weiteren betrug der Bohrerdurchmesser Dd des herkömmlichen Teststücks 6,845 mm, wobei er zuvor innerhalb eines zulässigen Maßbereiches für D_1min bis D_1max von 6,647 bis 6,912 mm gewählt wurde. Der Taldurchmesser d₁ des Gewindebohrerabschnitts 84 betrug 6,497 mm, was ausreichend kleiner als der Bohrerdruchmesser Dd = 6,845 mm war, der den Innendurchmesser D₁ des Innengewindes 92 definiert.
Andererseits betrug der Taldurchmesser d₁ des Gewindebohrerabschnitts 14 des erfindungsgemäßen Teststücks 6,767 mm, wobei er zuvor innerhalb des Bereichs des zulässigen Maßes für D_1min bis D_1max von 6,647 bis 6,912 mm gewählt wurde. Genauer gesagt wurde der Taldurchmesser d₁ so gewählt, das er gleich groß wie oder kleiner als [D_1min + (D_1max – D_1min)/2] = 6,647 + 0,133 = 6,78 mm war, was der Hälfte der Toleranz entspricht. Der Bohrerdurchmesser Dd betrug 6,594 mm und war ausreichend kleiner als der Taldurchmesser d₁ = 6,767 mm des Gewindeschneideabschnitts 14, der den Innendurchmesser D₁ des Innengewindes 30 definiert.
Wie aus dem Testergebnis von 4C hervorgeht, berührt der Bohrer 36 bei dem herkömmlichen Teststück (dem Gewindebohrer mit Bohrer 80) das Innengewinde 92, wenn er nach dem Schneiden des Innengewindes 92 zurückgedreht wird, um aus dem Innengewinde 92 herausgezogen zu werden, was die Stege beschädigt oder Grate erzeugt. Somit ist das durchgangsseitige Maß fehlerhaft, wobei kein Loch geschnitten wurde. Im Gegensatz dazu können mit dem erfindungsgemäßen Teststück (dem Gewindebohrer mit Bohrer 10) bei jeder der Schneidegeschwindigkeiten 25, 50 und 75 m/min 200 oder mehr Löcher geschnitten werden. Mit anderen Worten wird der Bohrer 12 daran gehindert, das Innengewinde 30 zu berühren, wodurch die Stege nicht beschädigt werden, wenn der Gewindebohrer mit Bohrer 10 zurückgedreht wird, um herausgezogen zu werden. Somit kann das Innengewinde 30 stabil mit hoher Genauigkeit geschnitten werden.
Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wurde der Fall beschrieben, bei dem die Erfindung bei dem Gewinde bohrer mit Bohrer 10 und 40 Anwendung findet, doch kann die Erfindung auch bei einem Gewindebohrer mit Schaftfräser 50 Anwendung finden, wie er in 5 gezeigt ist. Bei diesem Gewindebohrer mit Schaftfräser 50 ist anders als bei dem Gewindebohrer mit Bohrer 10 von 1 anstelle des Bohrers 12 ein Schaftfräser 52 vorgesehen, wobei der Durchmesser Dd der Bohrkanten (Bodenklinge) 53 des Schaftfräsers 52 genauso groß wie der obige Durchmesser Dd des Bohrers 12 gewählt wird. Wenn der Schaftfräser 52 ein sich verjüngender Schaftfräser ist, wird der Maximaldurchmesser der Außenumfangskanten gleich groß wie der Durchmesser Dd des Bohrers 12 gewählt.
Ein solcher Gewindebohrer mit Schaftfräser 50 wird geeigneter Weise eingesetzt, wenn das Innengewinde 30 auf dem zu schneidenden Werkstück 32 geschnitten wird, das zuvor mit einem Vorloch wie einem Gussloch versehen wurde, das kleiner als der Innendurchmesser des auszubildenden Innengewindes 30 ist.
Die ausführlich unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschriebenen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiele sind exemplarische Ausführungsbeispiele. Die Erfindung kann in Formen ausgeführt werden, zu denen beruhend auf dem Wissen des Fachmanns verschiedene Abänderungen und Verbesserungen hinzugefügt werden können.
GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
Bei dem erfindungsgemäßen Gewindebohrer mit Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeug ist der Durchmesser Dd der Bohrkanten des Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeugs kleiner als der Taldurchmesser d₁ des Außengewindes des Gewindebohrerabschnitts gewählt, der den Innendurchmesser D₁ des Innengewindes definiert. Daher wird zwischen dem von dem Gewindebohrerabschnitt gebildeten Innengewinde und dem Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeug der vorgegebene Radialspalt gebildet. Wenn der Gewindebohrer mit Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeug zurückgedreht wird, um nach dem Schneiden des Innengewindes aus dem Innengewinde herausgezogen zu werden, kann der von der Begrenzung befreite Gewindebohrer beim Herausziehen des Außengewindes des Gewindebohrerabschnitts aus dem Innengewinde eine Ablenkung in Durchmesserrichtung erfahren. Allerdings berührt das Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeug das Innengewinde kaum, so dass das Auftreten eines fehlerhaften Produkts, das sich aus einem solchen Kontakt ergibt, unterdrückt wird. Somit wird der Gewindebohrer mit Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeug geeigneter Weise auf einem technischen Gebiet eingesetzt, bei dem das Innengewinde fortlaufend auf dem Vorfertigungsloch geschnitten wird.
Zusammenfassung
Bei einem Gewindebohrer (10) ist der Durchmesser Dd von Bohrkanten (13) eines Bohrers (12) kleiner als der Taldurchmesser d₁ eines Außengewindes (20) eines Gewindebohrerabschnitts (14) gewählt, und der Innendurchmesser D₁ eines Innengewindes (30) ist durch den Taldurchmesser d₁ des Außengewindes (20) festgesetzt. Daher wird zwischen dem von dem Gewindebohrerabschnitt (14) gebildeten Außengewinde (30) und dem Bohrer (12) ein vorbestimmter Radialspalt gebildet. Wenn der Gewindebohrer (10) zurückgedreht wird, um nach dem Schneiden des Innengewindes (30) aus dem Innengewinde (30) herausgezogen zu werden, kann der von der Begrenzung befreite Gewindebohrer (10) beim Herausziehen des Außengewindes (20) des Gewindebohrerabschnitts (14) aus dem Innengewinde (30) eine Ablenkung in Durchmesserrichtung erfahren. Allerdings berührt der Bohrer (12) das Innengewinde (30) kaum, so dass das Auftreten eines fehlerhaften Produkts aufgrund eines solchen Kontakts unterdrückt wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 10-100020 A [0006]
- JP 10-86019 A [0006]

Claims

Gewindebohrer mit Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeug, der Folgendes aufweist: ein Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeug, das Bohrkanten zum Schneiden eines Vorfertigungslochs hat; und einen Gewindebohrerabschnitt, der mit einem Außengewinde, das einem auszubildenden Innengewinde entspricht, und Gewindeschneidkanten versehen ist, die durch Spanaustragsnuten gebildet werden, die so vorgesehen sind, dass sie das Außengewinde unterteilen, um auf dem von dem Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeug ausgebildeten Vorfertigungsloch durch die Gewindeschneidkanten das Innengewinde zu schneiden, wobei das Vorfertigungsloch und der Gewindebohrerabschnitt gleichachsig und als eine Einheit ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser Dd der Bohrkanten des Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeugs kleiner als der Taldurchmesser d₁ des Außengewindes des Gewindebohrerabschnitts gewählt ist und dass der Innendurchmesser D₁ des Innengewindes abhängig vom Taldurchmesser d₁ des Außengewindes festgelegt ist.
Gewindebohrer mit Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeug nach Anspruch 1, wobei eine Maßdifferenz des Durchmessers Dd der Bohrkanten des Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeugs bezüglich des Taldurchmessers d₁ des Außengewindes des Gewindebohrerabschnitts groß gewählt ist, wenn ein Kragmaß von dem Gewindebohrerabschnitt zu einem Kopfende des Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeugs groß ist.
Gewindebohrer mit Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Taldurchmesser d₁ des Außengewindes des Gewindebohrerabschnitts innerhalb eines Bereichs eines zulässigen Maßes von D_1min bis D_1max gewählt ist, der zuvor für den Innendurchmesser des auszubildenden Innengewindes gewählt wurde.
Gewindebohrer mit Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeug nach Anspruch 3, wobei der Durchmesser Dd der Bohrkanten des Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeugs kleiner als ein unterer Grenzwert D_1min des zulässigen Maßes von D_1min bis D_1max gewählt ist.
Gewindebohrer mit Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeug ein Bohrer ist.
Gewindebohrer mit Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeug ein Schaftfräser ist.
Gewindebohrer mit Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Gewindebohrer mit Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeug bei einem Innengewinde-Schneideverfahren verwendet wird, bei dem nach dem Schneiden eines durchgehenden Vorfertigungslochs durch das Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeug ein Vorschub des Gewindebohrers zu einem synchronen Vorschub umgeschaltet wird, bei dem sich der Gewindebohrerabschnitt entsprechend einer Steigung des Außengewindes des Gewindebohrerabschnitts in das Vorfertigungsloch schraubt, so dass der Gewindebohrerabschnitt das Innengewinde auf dem Vorfertigungsloch schneidet.
Gewindebohrer mit Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Gewindebohrer mit dem Vorfertigungsloch-Schneidwerkzeug bei einem Innengewinde-Schneideverfahren verwendet wird, bei dem der Gewindebohrerabschnitt bei einem synchronen Vorschub, der den Gewindebohrer entsprechend einer Steigung des Außengewindes des Gewindebohrerabschnitts vorschiebt, das Innengewinde auf dem Vorfertigungsloch schneidet, während der Gewindebohrerabschnitt in das Vorfertigungsloch geschraubt wird.