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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Spiralgewindebohrer
und insbesondere auf eine Verbesserung eines Spiralgewindebohrers,
der Späne zu einem Schaft hin über eine Spiralnut
abgibt.
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Hintergrund des Standes der
Technik
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Spiralgewindebohrer
werden weitgehend als Werkzeug zum Erzeugen eines Innengewindes
verwendet. (a) Der Spiralgewindebohrer weist einen Gewindeabschnitt,
der mit einem Außengewinde versehen ist, das einem herzustellenden
Innengewinde entspricht, eine Spiralrinne (Spiralrinnen), die das Außengewinde
unterteilt (unterteilen), und eine Schneidkante (Schneidkanten),
die entlang der Spiralrinne ausgebildet ist (sind), auf. (b) Durch
ein Einschrauben des Gewindeabschnittes in ein vorbereitetes Loch,
das in einem Werkstück ausgebildet ist, schneidet die Schneidkante
das Innengewinde an einer Innenumfangsfläche des vorbereiteten Loches das
heißt erzeugt sie dieses. Gleichzeitig werden Späne
zu einem Schaft hin über die Spiralrinne abgegeben.
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Ein
Beispiel eines derartigen Spiralgewindebohrers ist in dem geprüften
Japanischen Gebrauchsmuster mit der
Veröffentlichungsnummer S 54-2476 beschrieben.
Die Gewindeteilung der Spiralrinne nimmt von einem Endstückende
des Gewindeabschnittes zu einem Rinnenanschlussabschnitt allmählich
zu, der an der Seite eines Schafts positioniert ist. Ein Spiralwinkel
ist an dem Endstückendenabschnitt gering, an dem die Gewindeteilung
gering ist. Dem gemäß ist ein Neigungswinkel (nachstehend:
Spanwinkel) der Schneidkante an den Führungsabschnitt,
der an dem Endstückende positioniert ist, groß,
um dadurch eine ausgezeichnete Schneidqualität vorzusehen
und um zu bewirken, dass die Späne sich gut krümmen.
Außerdem werden an der Seite des Schafts, an der die Gewindeteilung
groß ist, die Späne schnell zu der Seite des Schafts
hin abgegeben, wobei sie durch die Spiralrinne so geführt
werden, dass ein Spanverstopfen in zufriedenstellender Weise unterdrückt
wird.
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Jedoch
hat der Spiralgewindebohrer des Standes der Technik mit der Spiralrinne,
die die allmählich zunehmende Gewindeteilung aufweist,
das folgende Problem. Das heißt da die Gewindeteilung der
Spiralrinne das heißt der Spiralwinkel sogar an dem Führungsabschnitt
variiert, der das Innengewinde schneidet, variiert die Schneidqualität
und die Form der Späne (gekrümmte Form etc.) in
Abhängigkeit von der Position in der Spiralrinne. Folglich
werden die Schneidleistung und die Spanabgabeleistung unstabil,
so dass der Spiralgewindebohrer bei einer frühzeitigen
Stufe aufgrund des Spanverstopfens in Abhängigkeit von
den Prozessbedingungen brechen kann.
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Offenbarung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf die vorstehend dargelegten
Umstände als ein Hintergrund gemacht worden und ihre Aufgabe
ist es, in stabiler Weise bei einem Spiralgewindebohrer, der mit
einer Spiralrinne mit einer variierenden Gewindeteilung versehen
ist, eine ausgezeichnete Schneidleistung und eine ausgezeichnete
Spanabgabeleistung zu erzielen.
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Um
die dargelegte Aufgabe zu lösen, ist der erste Aspekt der
vorliegenden Erfindung gekennzeichnet durch (a) (i) einen Spiralgewindebohrer
mit einem Gewindeabschnitt, der mit einem Außengewinde
versehen ist, das einem herzustellenden Innengewinde entspricht,
einer Spiralrinne, die das Außengewinde teilt, und einer
Schneidkante, die entlang der Spiralrinne ausgebildet ist. (ii)
Wenn der Gewindeabschnitt in ein in einem Werkstück ausgebildetes
vorbereitetes Loch eingeschraubt wird, schneidet die Schneidkante
das Innengewinde an einer Innenumfangsfläche des vorbereiteten
Loches und Späne werden zu einem Schaft hin über
die Spiralrinne abgegeben. (b) (i) Die Spiralrinne ist mit einer
konstanten Gewindeteilung LA in einem an einem Endstückende
vorgesehenen Abschnitt mit konstanter Gewindeteilung ausgebildet
und ist mit dem Abschnitt mit konstanter Gewindeteilung glatt verbunden,
wobei die Gewindeteilung allmählich so, dass sie nicht
geringer als 1,2 × LA in einem Rinnenanschlussabschnitt
ist, in einem Abschnitt mit allmählich zunehmender Gewindeteilung
zunimmt, der sich von dem Abschnitt mit konstanter Gewindeteilung
zu einem Rinnenanschluss an einer Seite des Schafts erstreckt. (ii)
Der Abschnitt mit konstanter Gewindeteilung weist in seiner axialen
Länge, die von 0,3 × LA bis 1,2 × LA
reicht, zumindest einen gesamten Führungsabschnitt des
Gewindeabschnitts auf.
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Der
zweite Aspekt ist dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Spiralgewindebohrer
des ersten Aspektes (i) der Abschnitt mit konstanter Gewindeteilung
ausgearbeitet ist, indem ein Gewindebohrerrohling um seine Achse
O bei einer konstanten Drehgeschwindigkeit Vr gedreht worden ist,
wobei der Gewindebohrerrohling bei einer konstanten Zuführgeschwindigkeit
Vf in seiner axialen Richtung relativ zu einem Schleifmittel bewegt
worden ist, das so ausgerichtet ist, dass es die Achse O des Gewindebohrerrohlings
bei einem konstanten Neigungswinkel α schneidet, und (ii)
der Abschnitt mit allmählich zunehmender Gewindeteilung
ausgearbeitet worden ist, indem die Zuführgeschwindigkeit
Vf des Gewindebohrerrohlings relativ zu der Drehgeschwindigkeit
Vr variiert worden ist, so dass die Gewindeteilung zu dem Rinnenanschlussabschnitt
allmählich zunimmt, wobei eine Rinnenbreite zu dem Rinnenanschlussabschnitt
relativ zu dem Schleifmittel im Hinblick auf die Ausrichtung zunimmt,
die die Achse O bei dem gleichen Neigungswinkel α wie während
des Ausarbeitens des Abschnitts mit konstanter Gewindeteilung schneidet.
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Der
dritte Aspekt ist dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Spiralgewindebohrer
des ersten oder zweiten Aspekts der Gewindeabschnitt den Führungsabschnitt,
einen Vollgewindeabschnitt, der sich an den Führungsabschnitt
anschließt und mehr als eine Rippe und nicht mehr als fünf
Rippen aufweist, und einen schräg gestalteten Abschnitt
aufweist, bei dem Rippen des Außengewindes von dem Vollgewindeabschnitt
zu dem Schaft in einer sich verjüngenden Weise so entfernt
worden sind, dass der Durchmesser sich verringert.
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Der
vierte Aspekt ist dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Spiralgewindebohrer
des ersten oder zweiten Aspektes (i) der Vollgewindeabschnitt des
Gewindeabschnitts mit einem Fasenabschnitt versehen ist, wobei ein
Gewindeabschnitt der Führungsabschnittsseite belassen bleibt,
der an dem Endstückende anschließend an den Führungsabschnitt
angeordnet ist und mehr als eine Rippe und nicht mehr als fünf
Rippen aufweist. (ii) Der Fasenabschnitt ist an einer Spanfläche
der Schneidkante an einem Gewindeabschnitt der Schaftseite, der
an der Seite des Schafts vorgesehen ist, als der Gewindeabschnitt
der Führungsabschnittsseite so vorgesehen, dass er in einer
Umfangsrichtung zu einem Kamm der Rippen hin zurücktritt.
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Bei
diesem Spiralgewindebohrer hat die Spiralrinne den Abschnitt mit
konstanter Gewindeteilung an der Seite ihres Endstückendes,
und den Abschnitt mit allmählich zunehmender Gewindeteilung,
bei dem die Gewindeteilung allmählich zunimmt. Da der Abschnitt
mit konstanter Gewindeteilung zumindest den gesamten Führungsabschnitt
in der axialen Länge in einem Bereich von 0,3 × LA
bis 1,2 × LA aufweist, wird nicht nur die Schneidleistung
der Schneidkante stabil, sondern die Form der Späne (gekrümmte
Späne etc.) an dem Führungsabschnitt wird auch stabil.
Außerdem wird bei dem Abschnitt mit konstanter Gewindeteilung,
bei dem die Gewindeteilung am kleinsten ist und der Spiralwinkel
groß ist, der Spanwinkel der Schneidkante groß,
was eine ausgezeichnete Schneidqualität schafft und die
Späne gut krümmen lässt. Darüber
hinaus werden bei dem Abschnitt mit allmählich zunehmender
Gewindeteilung, bei dem die Gewindeteilung allmählich zu
dem Schaft hin zunimmt, die Späne schnell zu dem Schaft
hin abgegeben, um ein Spanverstopfen in zufriedender Weise zu vermeiden.
Das heißt das Vorhandensein des Abschnitts mit konstanter
Gewindeteilung stabilisiert in hohem Maße die ausgezeichnete
Schneidleistung und die ausgezeichnete Spanabgabeleistung, die durch
die allmählich zunehmende Gewindeteilung geschaffen werden.
Folglich wird das Schneidmoment verringert, was ein Brechen des
Spiralgewindebohrers vermindert, was seine Haltbarkeit weiter verbessert.
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Bei
dem Spiralgewindebohrer gemäß dem zweiten Aspekt
der vorliegenden Erfindung sind sowohl der Abschnitt mit der konstanten
Gewindeteilung als auch der Abschnitt mit der allmählich
zunehmenden Gewindeteilung der Spiralrinne durch das Schleifmittel
bearbeitet, das so ausgerichtet ist, dass es die Achse O des Spiralgewindebohrerrohlings
bei dem konstanten Neigungswinkel α schneidet. Dem gemäß kann
im Vergleich zu einem Fall, bei dem die Ausrichtung des Schleifmittels
in Abhängigkeit von der Variation der Gewindeteilung variiert,
die Spiralrinne einfach und kostengünstig bearbeitet (hergestellt)
werden. Außerdem ist in dem Abschnitt mit allmählich
zunehmender Gewindeteilung aufgrund der Zunahme der Rinnenbreite
zu dem an der Seite des Schafts positionierten Rinnenanschlussabschnitt
hin ein Raum für den Span erweitert, so dass das Spanverstopfen
noch effizienter unterdrückt wird.
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Der
Spiralgewindebohrer gemäß dem dritten Aspekt der
vorliegenden Erfindung hat den schräg gestalteten Abschnitt,
an dem die Rippen des Außengewindes in einer sich verjüngenden
Weise so entfernt sind, dass sein Durchmesser von dem Abschnitt mit
vollem Gewinde, der 1 bis 5 Rippen aufweist, zu dem Schaft hin abnimmt.
Somit ist an dem schräg gestalteten Abschnitt ein vorbestimmter
Zwischenraum zwischen der Außenumfangsfläche von
diesem und einem Tal des Innengewindes ausgebildet, was ein Festfressen
der Späne vermeidet, wenn der schräg gestaltete
Abschnitt in das Gewindeloch geschraubt wird, das durch den Führungsabschnitt
anschließend an oder sich fortsetzend von dem Vollgewindeabschnitt
ausgebildet ist. Außerdem werden ein Abblättern,
das heißt ein geringfügiges Abbrechen der Schneidkante,
eine Zunahme des erforderlichen Schneidmomentes und ein Brechen
des Spiralgewindebohrers etc., die sämtlich das Festfressen
der erzeugten Späne bewirkt werden, unterdrückt,
um dadurch die Haltbarkeit des Spiralgewindebohrers zu verbessern.
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Der
Vollgewindeabschnitt mit der Vollgewindeform hat mehr als eine (1)
Rippe und nicht mehr als fünf (5) Rippen. An dem schräg
gestalteten Abschnitt haben Fußabschnitte, die nach dem
Entfernen der Rippe des Außengewindes verbleiben, die gleiche Form
wie die ursprünglichen Rippen. Dem gemäß kann
aufgrund der ausgezeichneten Führungswirkung (geführtes
Zuführen) des Vollgewindeabschnittes und des schräg
gestalteten Abschnittes das Innengewinde mit einer hohen Bearbeitungsgenauigkeit
hineingeschnitten werden.
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Bei
dem Spiralgewindebohrer gemäß dem vierten Aspekt
der vorliegenden Erfindung ist der Abschrägungsabschnitt
(Fasenabschnitt) an der Spanfläche der Schneidkante von
dem an der Schaftseite befindlichen Gewindeabschnitt ausgebildet,
der von dem Vollgewindeabschnitt des Gewindeabschnittes an der Seite
des Schafts positioniert ist. Aus diesem Grund werden die Späne
ohne Weiteres an einem Außenumfang entlang das heißt über
den Abschrägungsabschnitt (Fasenabschnitt) so heraus gedrückt, dass
das Festfressen der Späne während des Schraubens
des Vollgewindeabschnitts in das Gewindeloch, das durch den Führungsabschnitt
ausgebildet wird, unterdrückt wird. Somit werden das Abblättern
der Schneidkante, die Erhöhung des Schneidmomentes und
das Brechen des Spiralgewindebohrers, etc. die sämtlich
durch das Festfressen der Späne bewirkt werden, unterdrückt.
Insbesondere verhindert die erhöhte Festigkeit der Schneidkante
aufgrund des Abschrägungsabschnittes (Fasenabschnittes)
das Abblättern der Schneidkante noch effektiver zusammen
mit dem Vermeiden des Festfressens der Späne. Die Haltbarkeit
des Spiralgewindebohrers wird dadurch weiter verbessert.
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Außerdem
hat von dem Vollgewindeabschnitt des Gewindeabschnittes der Gewindeabschnitt
der Führungsabschnittsseite, der ein Endstückabschnitt
ist, der sich an den Führungsabschnitt anschließt
und mehr als eine Rippe und nicht mehr als fünf Rippen
aufweist, die ursprüngliche Vollgewindeform. Die Rippen
von dem Gewindeabschnitt der Schaftseite, der mit dem Abschrägungsabschnitt
(Fasenabschnitt) versehen ist, können in der ursprünglichen
Rippenform an einem Abschnitt mit Ausnahme der Schneidkante beibehalten
werden. Somit wird ausgezeichnete Führungswirkung (geführtes
Zuführen) durch den gesamten Bereich des Vollgewindeabschnittes
gestaltet, was dazu beiträgt, das Innengewinde mit einer
hohen Arbeitspräzision zu schneiden.
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Bester Modus zum Ausführen
der Erfindung
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Bei
dem Spiralgewindebohrer gemäß der vorliegenden
Erfindung werden die Späne zu der Seite des Schafts hin
abgegeben. Genauer gesagt gibt es einen Fall, bei dem das Schneiden
ausgeführt wird, indem ein Spiralgewindebohrer drehend
angetrieben wird, der Schneidkanten aufweist, die entlang rechter
Spiralrinnen in einer Richtung des Uhrzeigersinns vorgesehen sind,
und ein Spiralgewindebohrer mit Schneidkanten, die entlang linker
Spiralrinnen in einer Richtung des Gegenuhrzeigersinns unter Betrachtung
von der Schaftseite vorgesehen sind. Obwohl derartige Spiralgewindebohrer
vorzugsweise verwendet werden, um das Innengewinde in einem Sackloch
zu schneiden, kann er auch zum Schneiden des Innengewindes in einem
Durchgangsloch verwendet werden.
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Der
Spiralgewindebohrer kann aus verschiedenen Werkzeugmaterialien hergestellt
sein wie beispielsweise Hochgeschwindigkeitswerkzeugstahl, zementiertes
Carbid (Hartmetall) etc. Außerdem kann ein harter Film
aus TiAlN, TiN oder TiCN etc. bei Bedarf beschichtet werden. Der
Spiralgewindebohrer gemäß der vorliegenden Erfindung
zeigt ausgezeichnete Wirkungen im Hinblick auf das Ausführen
eines Schneidens unter Verwendung eines wasserlöslichen
Schneidöls oder einer Schmierung in Minimalmenge (MQL),
beim Ausführen eines Trockenschneidens ohne Verwendung
des Schneidöls und in anderen Fällen, bei denen
aufgrund schlechter Schneidqualität die Späne
dazu neigen, dass sie sich ohne Weiteres lang gestaltet werden und
eine unregelmäßige Bewegung erfahren. Der Spiralgewindebohrer gemäß der
vorliegenden Erfindung ist natürlich bei einem Nassbearbeiten
anwendbar, bei dem ein Gewindeschneiden (ein Schneiden des Innengewindes)
bei ausreichender Lieferung des Schmieröls ausgeführt wird.
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Der
Spiralwinkel der Spiralrinne, die an dem Gewindeabschnitt ausgebildet
ist, reicht vorzugsweise beispielsweise von 15° bis 50° im
Hinblick auf sowohl die Schneidleistung als auch die Spanabgabeleistung.
Der Spiralwinkel ist an dem Abschnitt mit konstanter Gewindeteilung
am größten und reicht in geeigneter Weise von
30° bis 50° und vorzugsweise von 35° bis
45°. Die Spiralrinne ist nicht unbedingt lediglich an dem
Gewindeabschnitt vorgesehen, sondern kann einen Halsabschnitt oder
den Schaftabschnitt hinter dem Gewindeabschnitt erreichen. Die Anzahl
an Schneidkanten variiert in Abhängigkeit von dem zu schneidenden
Material, das heißt ein Schneidmaterial und die Gewindebohrergröße,
vorzugsweise beispielsweise in dem Bereich von zwei bis sechs.
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Die
Länge des Abschnittes mit konstanter Gewindeteilung ist
in der axialen Richtung als die axiale Länge so definiert,
dass sie zumindest den gesamten Führungsabschnitt umfasst.
Solange die axiale Länge von 0,3 × LA bis 1,2 × LA
reicht, kann der Abschnitt mit konstanter Gewindeteilung den Halsabschnitt
etc. inklusive den gesamten Gewindeabschnitt erreichen das heißt
sich bis zu diesem erstrecken.
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Bei
dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung sind sowohl der Abschnitt
mit konstanter Gewindeteilung als auch der Abschnitt mit allmählich
zunehmender Gewindeteilung der Spiralrinne durch das Schleifmittel
geschliffen, das so ausgerichtet ist, dass es die Achse O des Gewindebohrerrohlings
bei dem konstanten Neigungswinkel α schneidet. Beim Ausführen
des ersten Aspektes der vorliegenden Erfindung kann die Spiralrinne
geschliffen sein, während die Ausrichtung des Schleifmittels
in Abhängigkeit von der Variation der Gewindeteilung variiert.
In diesem Fall kann die Rinnenbreite im Wesentlichen konstant gestaltet
werden unabhängig von der Variation der Gewindeteilung.
Die Ausrichtung (Neigungswinkel α) des Schleifmittels kann
auch beliebig variiert werden, um die Rinnenbreite der Spiralrinne
beliebig zu variieren.
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Obwohl
der Abschnitt mit konstanter Gewindeteilung und der Abschnitt mit
allmählich zunehmender Gewindeteilung vorzugsweise durch
das Schleifmittel bearbeitet sind, kann ein anderes Bearbeitungsverfahren
wie beispielsweise eine Extrusion stattdessen dafür angewendet
werden. Beim Ausbilden der Gewindeteilungsabschnitte unter Verwendung
beispielsweise des Schleifmittels etc. wird das Werkzeug relativ
zu dem Gewindebohrerrohling von dem Endstückende zu dem
Schaft hin nach dem Ausbilden des Abschnittes mit konstanter Gewindeteilung
so bewegt, dass der Abschnitt mit allmählich zunehmender
Gewindeteilung anschließend an diesen ausgebildet werden
kann. Jedoch ist es ebenfalls möglich, nach dem Ausbilden
des Abschnittes mit der allmählich zunehmendem Gewindeteilung
den Abschnitt mit konstanter Gewindeteilung anschließend an
diesen in einer umgekehrten Reihenfolge auszubilden, indem das Werkzeug
relativ zu dem Rohling von dem Schaft zu dem Endstückende
hin bewegt wird. Die Bearbeitungsverfahren und die Herstellverfahren
werden geeignet bestimmt, das heißt beispielsweise können
der Abschnitt mit konstanter Gewindeteilung und der Abschnitt mit
allmählich zunehmender Gewindeteilung auch in separaten
Schritten unter Verwendung von separaten Werkzeugen bearbeitet werden.
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In
dem Abschnitt mit allmählich zunehmender Gewindeteilung
variiert die Gewindeteilung, das heißt der Spiralwinkel
in ausreichender Weise allmählich, und er kann in mehreren
Stufen innerhalb eines Bereiches derart variiert werden, dass die
Abgabeleistung nicht verschlechtert wird aufgrund eines Hängenbleibens
der Späne in einem Zwischenbereich etc. Jedoch wird in
diesem Fall vorzugsweise die Gewindeteilung in einer sanften und
kontinuierlichen Weise variiert, wie beispielsweise in einer linearen
Weise, das heißt bei einer konstanten Änderungsrate
in der axialen Richtung.
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Bei
dem dritten und vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der
schräg gestaltete Abschnitt an dem Schaftseitenabschnitt
des Vollgewindeabschnitts vorgesehen oder ein Abschrägungsabschnitt (Fasenabschnitt)
ist an der Spanfläche der Schneidkante vorgesehen. Jedoch
können beim Ausführen des ersten oder zweiten
Aspektes der vorliegenden Erfindung verschiedene Modi angewendet
werden das heißt ein schräg gestalteter Abschnitt
oder Fasenabschnitt oder ein Entfernen des Gewindes bei einer konstanten
Höhe anstelle eines Abtrennens von diesem in der verjüngenden
Weise ist nicht unbedingt erforderlich.
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Was
den Vollgewindeabschnitt des dritten Aspektes der vorliegenden Erfindung
und den Gewindeabschnitt an der Führungsabschnittsseite
des vierten Aspektes der vorliegenden Erfindung anbelangt, sollte
das Folgende beachtet werden. Wenn die Anzahl an Rippen nicht mehr
als 1 beträgt, kann der Spiralgewindebohrer nicht mit einer
hohen Genauigkeit geführt (Gewindeteilungszuführen)
werden, während dann, wenn die Anzahl an Rippen 5 überschreitet,
das Festfressen der Späne ohne Weiteres auftreten kann,
was das Abblättern der Schneidkante oder das Brechen des
Spiralgewindebohrers bewirkt. Aus diesem Grund wird die Anzahl an
Rippen vorzugsweise so gewählt, dass sie mehr als 1 aber
nicht mehr als 5 beträgt. Die Anzahl an Rippen an dem schräg
gestalteten Abschnitt des dritten Aspektes der vorliegenden Erfindung
oder dem Gewindeabschnitt der Schaftseite des vierten Aspektes der
vorliegenden Erfindung wird so gewählt, dass die Gesamtzahl an
Rippen inklusive der Rippen an dem Vollgewindeabschnitt oder dem
Gewindeabschnitt der Führungsabschnittsseite beispielsweise
nicht weniger als fünf und vorzugsweise nicht weniger als
sieben beträgt. Lediglich an dem schräg gestalteten
Abschnitt oder dem Gewindeabschnitt der Schaftseite wird die Zahl der
Rippen vorzugsweise so gewählt, dass sie nicht weniger
als drei beträgt, um eine vorbestimmte Führungswirkung
(Gewindeteilungszuführen) zu erzielen.
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Bei
dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Fasenhöhe
(Abschrägungshöhe) Hmen der Fase geeignet so gewählt,
dass sie beispielsweise von 15% bis 100% der Gewindehöhe Hneji
an dem Vollgewindeabschnitt reicht. Die Fasenhöhe Hmen
ist ein Maß in einer radialen Richtung, das auf der Grundlage
eines Endstückendes (Außenumfangskante) der Schneidkante
vor dem Fasenanbringen gemessen wird. Der Fasenabschnitt (Abschrägungsabschnitt)
kann als eine flache ebene Fase oder als eine abgerundete Fase in
einer gewölbten Form ausgebildet sein.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt einen Spiralgewindebohrer gemäß einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei 1A eine
Vorderansicht zeigt und 1B eine
vergrößerte Ansicht einer Schnittdarstellung entlang
einer Linie IB-IB von 1A zeigt.
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2 zeigt
eine Darstellung zur Erläuterung eines Arbeitsverfahrens
zum Schneiden einer Spiralrinne des Spiralgewindebohrers von 1.
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3 zeigt
eine Schnittansicht von einem Zustand, bei dem der Spiralgewindebohrer
von 1 in ein vorbereitetes Loch, das
in einem Werkstück ausgebildet ist, zum Zwecke des Gewindeschneidens
eingeschraubt wird.
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4 zeigt einen Satz an Fotographien, die vergleichsweise
Außenformen von Spiralrinnen in den Fällen zeigt,
bei denen die Gewindeteilung der Spiralrinne konstant gestaltet
ist, allmählich verkleinert ist und allmählich
vergrößert ist beim Schneiden der Spiralrinne
durch das Arbeitsverfahren von 2.
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5 zeigt einen Satz an Darstellungen zur Erläuterung
eines anderen Ausführungsbeispiels gemäß der
vorliegenden Erfindung, an dem der Fasenabschnitt (Abschrägungsabschnitt)
an Schneidkanten eines Teilvollgewindeabschnittes vorgesehen ist, wobei 5A eine
Vorderansicht zeigt, 5B eine vergrößerte
Ansicht einer Schnittdarstellung entlang einer Linie VB-VB von 5A zeigt
und 5C eine vergrößerte Darstellung
einer Schnittansicht entlang einer Linie VC-VC von 5A zeigt.
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6 zeigt
eine Tabelle zur Erläuterung von Spezifikationen von 16
Arten an Testmuster oder Probekörpern, wobei Probekörper
(Muster) gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst
sind, und Ergebnisse eines Haltbarkeitsversuchs, der unter Verwendung
dieser Testproben ausgeführt wurde.
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7 zeigt eine graphische Darstellung, die vergleichsweise
Ergebnisse von Schneidmomenten zeigt, die während des Gewindeschneidens
unter Verwendung von Testprobekörpern Nr. 1 und Nr. 7 von 6 gemessen
wurden.
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8 zeigt einen Satz an Fotographien, die vergleichsweise
Späne zeigen, die während des Gewindeschneidens
unter Verwendung der Testprobekörper Nr. 7 und Nr. 8 von 6 erzeugt
worden sind.
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- 10,
40
- Spiralgewindebohrer;
- 16,
42
- Gewindeabschnitt;
- 20
- Spiralrinne;
- 20a
- Abschnitt
mit konstanter Gewindeteilung;
- 20b
- Abschnitt
mit allmählich zunehmender Gewindeteilung;
- 22
- Führungsabschnitt;
- 24,
44
- Vollgewindeabschnitt;
- 26
- schräg
gestalteter Abschnitt;
- 28
- Schneidkante;
- 34
- Gewindebohrerrohling;
- 36
- Schleifmittel;
- 44a
- Gewindeabschnitt
an der Führungsabschnittsseite;
- 44b
- Gewindeabschnitt
an der Schaftseite;
- 46
- angefaster
Abschnitt (Abschrägungsabschnitt);
- 100
- Werkstück;
- 102
- vorbereitetes
Loch;
- 100
- Innengewinde;
- O
- Achse
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Bester Modus zum Ausführen
der vorliegenden Erfindung
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Die
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind nachstehend
detailliert unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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1 zeigt einen Satz von Darstellungen eines
Spiralgewindebohrers 10 der Art mit drei Schneiden, der
ein Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden
Erfindung bildet, wobei 1A eine
Vorderansicht unter Betrachtung aus einer Richtung zeigt, die senkrecht
zu einer Achse O steht, und 1B eine
vergrößerte Ansicht einer Schnittdarstellung entlang
einer Linie IB-IB von 1A zeigt. Der Spiralgewindebohrer 10 hat
einstückig einen Schaft 12, einen Halsabschnitt 14 und
einen Gewindeabschnitt 16, die in der genannten Reihenfolge
entlang der gemeinsamen Achse O angeordnet sind. Der Gewindeabschnitt 16 ist
mit einem Außengewinde in einer Gewindenutform vorgesehen,
die einem auszubildenden (herzustellenden) Innengewinde entspricht,
und ist mit drei Spiralrinnen 20 versehen, die unter gleichen
Abständen um die Achse O herum so ausgebildet sind, dass
sie das Außengewinde teilen.
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Der
Gewindeabschnitt 16 hat einen Führungsabschnitt 22,
einen Vollgewindeabschnitt 24 und einen schräg
gestalteten Abschnitt 26. Von diesen Abschnitten sind an
dem Führungsabschnitt 22, der an der Seite eines
Endstückendes positioniert ist, Rippen 18 des
Außengewindes in einer axialen Richtung in einer sich verjüngenden
Weise abgeschnitten, das heißt entfernt. Der Vollgewindeabschnitt 24 weist
Rippen 18 in einer Vollform auf, die so vorgesehen sind,
dass sie sich an den Führungsabschnitt 22 anschließen
oder von diesem fortsetzen. An dem schräg gestalteten Abschnitt 26 sind
die Rippen 18 in einer sich verjüngenden Weise
so abgeschnitten, dass ihr Durchmesser von dem Vollgewindeabschnitt zu
dem Halsabschnitt 14 hin abnimmt. Das Abschneiden der Kanten 28 wird
an Rippenlinien ausgeführt, die zwischen dem Vollgewindeabschnitt 24 etc.
und den Spiralrinnen 20 ausgebildet sind.
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Die
Anzahl der Rippen an dem gesamten Gewindeabschnitt 16 wird
vorzugsweise so gewählt, dass sie nicht geringer als 7
beträgt, und sie wird so gewählt, dass sie bei
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ungefähr
10 beträgt. Die Anzahl an Rippen an dem Führungsabschnitt 22 wird
vorzugsweise so gewählt, dass sie nicht geringer als 2
ist, und sie wird bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
bei ungefähr 2,5 gewählt. Die Anzahl an Rippen an
dem Vollgewindeabschnitt 22 wird vorzugsweise so gewählt,
dass sie von 1 bis 5 reicht, und bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
ist sie so gewählt, dass sie ungefähr von 1,5
bis 4,5 reicht. Der restliche Anteil entspricht dem schräg
gestalteten Abschnitt 26.
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Der
Neigungswinkel θ (die Hälfte eines Abschräbungswinkels)
des schräg gestalteten Abschnittes 26 in Bezug
auf die Achse O wird in geeigneter Weise in Abhängigkeit
von der axialen Länge des schräg gestalteten Abschnittes 26 so
bestimmt, dass an einem hinteren Endabschnitt des Gewindeabschnittes 16 (die
Grenze zwischen dem Gewindeabschnitt 16 und dem Halsabschnitt 14)
die Rippen 18 vollständig entfernt sind, das heißt
der Durchmesser des Gewindeabschnittes 16 stimmt mit dem Durchmesser
des Halsabschnittes 14 überein. Der Neigungswinkel θ wird
so gewählt, dass er bei den vorliegenden Ausführungsformen
ungefähr 5° beträgt.
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Jede
Spiralrinne 20 einer rechten Spirale (Helix) ist bis über
den Gewindeabschnitt 16 hinaus über im Wesentlichen
den gesamten Halsabschnitt 14 ausgebildet. Der Spiralgewindebohrer 10 wird
von der Endstückendseite in ein vorbereitetes Loch 102 in
ein Werkstück 100, wie dies beispielsweise in 3 gezeigt
ist, eingeschraubt, wobei er so angetrieben wird, dass er sich unter
Betrachtung von der Seite des Schafts 12 in Uhrzeigerrichtung
dreht. Der Spiralgewindebohrer 10 schneidet oder bildet
ein Innengewinde 104 an einer Innenumfangsfläche
des vorbereiteten Loches 102 aus und gibt den Span zu dem
Schaft 12 hin über die Spiralrinnen 20 ab.
Die Spiralrinne 20 ist so ausgebildet, dass sie eine konstante
Gewindeteilung (Steigung) LA in einem Abschnitt 20a mit
konstanter Gewindeteilung aufweist, der an der Endstückendseite
des Spiralgewindebohrers positioniert ist.
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In
einem Abschnitt 20b mit allmählich zunehmender
Gewindeteilung, der sich von dem Abschnitt 20a mit konstanter
Gewindeteilung zu einem Rinnenanschluss (Rinnenende) erstreckt,
nimmt die Gewindeteilung kontinuierlich bei einer konstanten Änderungsrate
in der axialen Richtung zu. Dies geschieht, um den Abschnitt 20b mit
der allmählich zunehmenden Gewindeteilung mit dem Abschnitt 20a mit
der konstanten Gewindeteilung sanft zu verbinden und die Gewindeteilung
so zu gestalten, dass sie nicht geringer als 1,2 × LA an
dem Rinnenanschlussabschnitt ist. Der Abschnitt 20a mit
konstanter Gewindeteilung hat eine axiale Länge, die von
0,3 × LA bis 1,2 × LA in Bezug auf die Gewindeteilung
LA reicht, und weist zumindest den gesamten Führungsabschnitt 22 des
Gewindeabschnitts 16 auf. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
umfasst der Abschnitt 20a mit konstanter Gewindeteilung
den gesamten Gewindeabschnitt 16, wobei er den Halsabschnitt 14 erreicht.
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Ein
Spiralwinkel von jeder Spiralrinne 20 an dem Abschnitt 20a mit
konstanter Gewindeteilung reicht vorzugsweise von 35° bis
45°, und ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
bei ungefähr 40° gewählt worden. In dem
Abschnitt 20b mit allmählich zunehmender Gewindeteilung
verringert sich der Spiralwinkel sanft und kontinuierlich mit der Änderung
der Gewindeteilung. Jedoch ist zum Sicherstellen einer vorbestimmten
Spanabgabeleistung der Spiralwinkel der Spiralrinne 20 bei
einem Winkel gehalten, der sogar an dem Rinnenanschlussabschnitt nicht
weniger als 15° beträgt.
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Derartige
Spiralrinnen werden durch eine Außenumfangsfläche
eines Schleifmittels 36 geschliffen, das so positioniert
ist, dass seine Ausrichtung, das heißt seine Stellung die
Achse O eines Gewindebohrerrohlings 34 um einen vorbestimmten Neigungswinkel α in
der Draufsicht unter Betrachtung von beispielsweise 2 schneidet.
Das heißt das Schleifmittel 36 wird um eine Mittellinie
Q gedreht, und der Gewindebohrer 34 wird um die Achse O
gedreht, wobei er in einer axialen Richtung relativ zu dem Schleifmittel 36 bewegt
wird. Somit werden die Spiralrinnen 20 durch die Außenumfangsflächen
des Schleifmittels 36 geschliffen.
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Genauer
gesagt ist für den Abschnitt 20a mit konstanter
Gewindeteilung das Schleifmittel 36 so positioniert, dass
es die Achse O des Gewindebohrerrohlings 34 um den vorbestimmten
Neigungswinkel α schneidet, der dem Spiralwinkel entspricht
(beispielsweise 40°, der der gleiche Winkel wie der Spiralwinkel
ist). Das Schleifmittel 36 wird in ausreichender Weise
um die Achse O bei einer konstanten Drehgeschwindigkeit Vr gedreht,
und der Gewindebohrerrohling 34 wird in der axialen Richtung
mit einer konstanten Zuführgeschwindigkeit Vf bewegt, die der
konstanten Gewindeteilung LA entspricht.
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Für
den Abschnitt 20b mit allmählich zunehmender Gewindeteilung
wird die Zuführgeschwindigkeit Vf sanft und kontinuierlich
relativ zu der Drehgeschwindigkeit Vr variiert, so dass die Gewindeteilung sanft
und kontinuierlich zu dem Rinnenanschlussabschnitt zunimmt. Hierbei
wird beim Schneiden der Spiralrinne 20 die Ausrichtung
des Schleifmittels 36 (Neigungswinkel α) gemäß der
Variation der Gewindeteilung so variiert, dass die Rinnenbreite
und die Querschnittsform der Rinne unabhängig von der Variation
der Gewindeteilung im Wesentlichen konstant gehalten werden können.
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Jedoch
wird bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Gewindeteilung
variiert, indem die Zuführgeschwindigkeit Vf relativ zu
der Drehgeschwindigkeit Vr variiert wird, während das Schleifmittel 36 bei
einer konstanten Ausrichtung gehalten wird, die die Achse O um den
gleichen Neigungswinkel α wie beim Ausbilden des Abschnitts 20a mit
der konstanten Gewindeteilung schneidet. Somit nimmt, wenn die Gewindeteilung
allmählich zu dem Rinnenanschlussabschnitt hin zunimmt,
die Rinnenbreite der Spiralrinne 20 aufgrund eines Eingriffsschneidens
durch das Schleifmittel 36 zu.
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4 zeigt einen Satz an Fotographien von Spiralgewindebohrern 10,
bei denen die Spiralrinnen 20 geschnitten worden sind,
während die Ausrichtung (der Neigungswinkel α)
des Schleifmittels 36 in der vorstehend beschriebenen Weise
konstant gehalten worden ist. 4A zeigt
ein herkömmliches Beispiel mit konstanter Gewindeteilung, 4B zeigt ein
Vergleichsbeispiel mit allmählich sich verringernder Gewindeteilung
und 4C zeigt einen Probekörper bzw. Muster
(Beispiel) gemäß der vorliegenden Erfindung mit
allmählich zunehmender Gewindeteilung.
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Die
Rinnenbreite ist bei dem herkömmlichen Beispiel von 4A konstant,
nimmt aber zu dem Schaft 12 hin sowohl bei dem Vergleichsbeispiel
von 4B als auch dem Beispiel gemäß der
vorliegenden Erfindung von 4C zu,
bei denen die Gewindeteilungen variieren. Die Gewindebohrer der 4A bis 4C entsprechen
jeweils den Testprobekörpern Nr. 2, Nr. 3 und Nr. 10 in
der nachstehend beschriebenen in 6 gezeigten
Tabelle.
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Bei
dem Ausarbeiten einer derartigen Spiralrinne 20 wird beispielsweise
das Schleifmittel 36 relativ zu dem Gewindebohrerrohling
von dem Gewindebohrerendstückende zu dem Schaft 12 hin
bewegt, so dass der Abschnitt 20b mit der allmählich zunehmenden
Gewindeteilung kontinuierlich nach dem Ausbilden des Abschnittes 20a mit
der konstanten Gewindeteilung bearbeitet wird. Es ist hierbei zu beachten,
dass jedoch der Abschnitt 20a mit der konstanten Gewindeteilung
kontinuierlich nach dem Ausbilden des Abschnittes 20b mit
allmählich zunehmender Gewindeteilung bearbeitet werden
kann, indem das Schleifmittel 36 in einer relativen Weise
von der Seite des Schafts 12 zu dem Endstückende
hin umgekehrt bewegt wird.
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Der
Spiralgewindebohrer 10 gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel ist aus einem Hochgeschwindigkeitswerkzeugstahl (Hochgeschwindigkeitspulverwerkzeugstahl)
hergestellt und ist mit einem harten Beschichtungsfilm aus TiCN
an dem Gewindeabschnitt 16 beschichtet. Außerdem
hat, wie dies in 1B gezeigt ist, die Rippe 18 des
Vollgewindeabschnittes 20 einen konstanten Durchmesser
bis zu einem Schneidkantenrücken und ist ohne Rücknahme
(engl.: „relief”) vorgesehen. Jedoch wird die
Rücknahme wie beispielsweise eine exzentrische Rücknahme
bei Bedarf vorgesehen. Die Rippen 18 des Führungsabschnittes 22 sind
mit einer vorbestimmten Rücknahme versehen.
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Ähnlich
wie bei dem Spiralgewindebohrer 10 hat ein Spiralgewindebohrer 40 gemäß einem
anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das
in 5 gezeigt ist, drei Schneidklingen
und drei Spiralrinnen 20 derartig, dass die Schneidkanten 28 entlang
der Spiralrinnen 20 ausgebildet sind. Die Spiralrinne 20 ist
aus dem Abschnitt 20a mit konstanter Gewindeteilung und
dem Abschnitt 20b mit allmählich zunehmender Gewindeteilung
gebildet. Jedoch ist ein Gewindeabschnitt 42, der nicht
mit dem schräg gestalteten Abschnitt 26 versehen
ist, aus lediglich dem Führungsabschnitt 22 und
einem Vollgewindeabschnitt 44 ausgebildet. 5A zeigt
eine Vorderansicht unter Betrachtung in einer Richtung, die senkrecht
zu der Achse O steht, 5B zeigt eine vergrößerte
Ansicht einer Schnittansicht entlang einer Linie VB-VB von 5A und 5C zeigt
eine vergrößerte Ansicht einer Schnittansicht
entlang einer Linie VC-VC von 5A.
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Der
Vollgewindeabschnitt 44 weist einen an einer Führungsabschnittsseite
befindlichen Gewindeabschnitt 44a und einen an einer Schaftseite
befindlichen Gewindeabschnitt 44b auf. Der Gewindeabschnitt 44a an
der Führungsabschnittsseite ist an einer Seite des Endstückendes
fortgesetzt von dem Führungsabschnitt 22 angeordnet
und hat mehr als eine Rippe und nicht mehr als fünf Rippen.
Der Gewindeabschnitt 44b an der Schaftseite ist an der
Seite des Schafts 12 positioniert. Indem der Gewindeabschnitt 44 an
der Führungsabschnittsseite belassen bleibt, wird ein Abschrägungsabschnitt
(Fasenabschnitt) 46 an einer Spanfläche (ein Abschnitt
der Spiralrinne 20) der Schneidkante 28 ausgebildet. Dieser
Abschrägungsabschnitt (Fasenabschnitt) 46 tritt
in einer Umfangsrichtung (Schneidkantenrücken-Seite) zu
einem Kamm hin, das heißt der Außenumfang des
Außengewindes oder der Rippen 18 zurück.
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5B zeigt
eine Schnittansicht an dem Gewindeabschnitt 44a der Führungsabschnittsseite,
der ohne Abschrägungsabschnitt (Fasenabschnitt) 46 versehen
ist, und 5C zeigt eine Schnittansicht
an dem Gewindeabschnitt 44b der Schaftseite, der mit dem
Abschrägungsabschnitt 46 versehen ist. Der Abschrägungsabschnitt 46 hat
eine Abschrägungshöhe (Fasenhöhe) Hmen,
die von 15° bis 100° einer Gewindehöhe
Hneji an dem Vollgewindeabschnitt 44 reicht und ist beispielsweise
bei ungefähr 50% festgelegt. Die Abschrägungshöhe
Hmen ist ein Maß, das in einer radialen Richtung der Schneidkante 28 auf
der Grundlage des Endstückendes (Außenumfangskante)
vor dem Abschrägen (Fasengestalten) gemessen wird. Die
Gewindehöhe Hneji ist ein Maß in der radialen
Richtung, das von einem Talboden bis zu dem Kamm des Gewindes 18 gemessen
wird und wird speziell als „(Gewindebohreraußendurchmesser – Gewindebohrertaldurchmesser)/2” definiert.
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Der
Fasenabschnitt oder Abschrägungsabschnitt 46 ist
eine flache und ebene Fase. Ein Abschrägungswinkel oder
Fasenwinkel Φ in Bezug auf eine Basislinie S, die das Endstückende
(Außenumfangskante) der Schneidkante 28 vor dem
Anfasen und die Gewindebohrachse O verbindet, reicht von 20° bis
60° und wird beispielsweise bei ungefähr 45° gewählt.
In 5C ist der Abschrägungswinkel oder Fasenwinkel Φ in
einem Querschnitt senkrecht zu der Achse O gezeigt. Jedoch ist streng
genommen der Abschrägungswinkel ein Winkel, der im Querschnitt
senkrecht zu der Schneidkante 28 an dem Kammabschnitt,
der entlang der Spiralrinne 20 ausgebildet ist, gemessen
wird und wird in dem Bereich von 20° bis 60° gewählt.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel haben sowohl die
Abschrägungshöhe Hmen als auch der Abschrägungswinkel Φ ein konstantes
Maß und einen konstanten Winkel über den gesamten
Gewindeabschnitt 44b der Schaftseite.
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Die
Gesamtzahl an Rippen des Gewindeabschnittes 42 wird vorzugsweise
so gewählt, dass sie nicht geringer als 7 ist, und ist
bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel bei ungefähr
15 bis 20 festgelegt. Die Anzahl an Rippen des Führungsabschnitts 22 ist
vorzugsweise so gewählt, dass sie nicht geringer als 2
ist, und ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel auf
2,5 festgelegt. Die Anzahl an Rippen an dem Gewindeabschnitt 44a der
Führungsabschnittsseite reicht von 1 bis 5 Rippen. Der
restliche Teil des Gewindeabschnittes 42 bildet den Gewindeabschnitt 44d der
Schaftseite. Der Spiralgewindebohrer 40 ist ebenfalls aus
Hochgeschwindigkeitswerkzeugstahl (Hochgeschwindigkeitspulverwerkzeugstahl)
hergestellt und ist mit einem harten Beschichtungsfilm aus TiCN
an dem Gewindeabschnitt 42 beschichtet. Die Rippen 18 des
Vollgewindeabschnittes 44 sind mit Rücknahmen
wie beispielsweise eine exzentrische Rücknahme bei Bedarf
versehen.
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Wie
dies in einer Tabelle von 6 gezeigt ist,
wurden 16 Arten an Testprobekörpern Nr. 1 bis Nr. 16 inklusive
den Probekörpern gemäß der vorliegenden
Erfindung für einen Versuch vorbereitet. Diese Probekörper
(Muster) wurden im Hinblick auf ihre Haltbarkeit untersucht, indem
mit ihnen unter den nachstehend dargelegten Testbedingungen Gewindeschneidvorgänge
ausgeführt wurden. Der Testprobekörper Nr. 1 bis
Nr. 15 haben den gleichen Basisaufbau wie der in 1 gezeigte
Spiralgewindebohrer 10, und der Testprobekörper
Nr. 16 hatte den gleichen Basisaufbau wie der in 5 gezeigte
Spiralgewindebohrer 40.
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Testbedingungen
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- – Größe: M8 × 1,25;
- – Führungsabschnitt: 2,5 Rippen;
- – Gewindeabschnittslänge des Gewindebohrers:
10
Rippen (für Nr. 1 bis Nr. 15),
17,6 Rippen (für
Nr. 16);
- – Schneidmaterial: SOS 304;
- – Schneidgeschwindigkeit:
8 m/min (für
Nr. 1 bis Nr. 15),
10 m/min (für Nr. 16);
- – Vorbereitete Lochform: Sackloch, Ø 6,8 × 25 mm;
- – Gewindeschneidlänge:
16 mm (für
Nr. 1 bis Nr. 15),
12 mm (für Nr. 16);
- – Schneidöl: Wasserlösliches Schneidöl;
- – Verwendete Maschine: Horizontalbearbeitungszentrum;
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In 6 sind
in der Spalte „Gewindeendstückendabschnitt” und „Rinnenanschlussabschnitt” die jeweiligen
Gewindeteilungen und jeweiligen Rinnenwinkel der Spiralnut 20 an
dem Gewindebohrerendstückendabschnitt und dem Rinnenanschlussabschnitt
an der Seite des Schafts 12 gezeigt. Der Anteil der Gewindeteilung
des „Rinnenanschlussabschnitts” relativ zu der
Gewindeteilung LA bei dem „Gewindeendstückendabschnitt” ist
in der Spalte „Variationsanteil der Teilung” gezeigt.
Die Art des Vorhandensein/Fehlen des schräg gestalteten
Abschnitts 26 und des Fasenabschnitts (Abschrägungsabschnitts) 46 ist
in der Spalte „Abschrägung/Fase” gezeigt,
die Anzahl an Rippen des Vollgewindeabschnitts 24 oder
des Gewindeabschnitts 44a der Führungsabschnittsseite
das heißt die Anzahl an Rippen 18 mit Vollform,
ist in der Spalte „Anzahl an Vollrippen” gezeigt.
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In 6 erfüllen
die Begriffe in den schraffierten Blöcken nicht die Anforderungen
des ersten oder dritten Aspektes gemäß der vorliegenden
Erfindung. Das heißt, der Testprobekörper Nr.
1 ist ein herkömmlicher Probekörper, bei dem die
Gewindeteilung der Spiralrinne 20 über die gesamte
Länge konstant ist, und der Testprobekörper Nr.
2 ist ein Vergleichsprobekörper, der durch ein Ausbilden
eines gestalteten Abschnittes 26 in dem Testprobekörper
Nr. 1 vorbereitet wurde. Der Testprobekörper Nr. 3 ist
ein Vergleichsprobekörper mit einem allmählich abnehmenden
Gewindeteilungsabschnitt anstelle des allmählich zunehmenden
Gewindeteilungsabschnittes 20b, und der Testprobekörper
Nr. 4 ist ein Vergleichsprobekörper, der, obwohl er den
allmählich zunehmenden Gewindeteilungsabschnitt 20b hat, eine
Gewindeteilung hat, die an dem Rinnenanschlussabschnitt kleiner
als 1,2 × LA ist.
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Die
Testprobekörper Nr. 5 bis Nr. 7, Nr. 10 bis Nr. 12, Nr.
14 und Nr. 15 sind sämtlich Probekörper gemäß der
vorliegenden Erfindung, die die Anforderungen des ersten Aspektes
der vorliegenden Erfindung erfüllen. Unter ihnen erfüllen
die Testprobekörper Nr. 6 und Nr. 15, obwohl sie den schräg
gestalteten Abschnitt 26 haben, nicht die Anforderungen
des dritten Aspektes der vorliegenden Erfindung im Hinblick auf
die Zahl der Rippen des Vollgewindeabschnittes 24.
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Der
Testprobekörper Nr. 8 ist ein herkömmliches Beispiel,
der den Abschnitt 20a mit konstanter Gewindeteilung nicht
hat, bei dem die Gewindeteilung allmählich zu dem Schaft 12 hin über
die gesamte Länge der Spiralrinne 20 zunimmt.
Die Testprobekörper Nr. 9 und Nr. 13 sind Vergleichsbeispiele,
die den Abschnitt 20a mit konstanter Gewindeteilung, der
die Anforderungen des ersten Aspektes der vorliegenden Erfindung
nicht erfüllt, in seiner axialen Richtung haben. Der Testprobekörper
Nr. 16 ist ein Probekörper gemäß der
vorliegenden Erfindung, der sämtliche Anforderungen des
ersten und des vierten Aspektes der vorliegenden Erfindung erfüllt,
bei dem der Fasenwinkel θ bei 45° gewählt
ist und die Phasenhöhe Hmen bei 50% der Gewindehöhe
Hneji gewählt ist.
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Aus
denen in 6 gezeigten Testergebnissen
geht deutlich hervor, dass bei sämtlichen Testprobekörpern
Nr. 5, Nr. 7, Nr. 10 bis 12, Nr. 14 und Nr. 16, die Probekörper
gemäß der vorliegenden Erfindung sind, die die
Anforderungen des ersten Aspektes, des dritten Aspektes oder vierten
Aspektes erfüllen, das Gewindeschneiden für nicht
weniger als das heißt mehr als 500 Löcher fortgesetzt
werden kann.
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Im
Gegensatz dazu trat bei den Testprobekörpern Nr. 1 bis
Nr. 4, Nr. 8, Nr. 9 und Nr. 13, die herkömmliche Probekörper
oder Vergleichsbeispiele sind, ein Brechen des Spiralgewindebohrers
bei nicht mehr als 100 Löchern auf. Die Testprobekörper
Nr. 6 und Nr. 15 erfüllen, obwohl sie die Anforderungen des
ersten Aspektes der vorliegenden Erfindung erfüllen, nicht
die Anforderungen des dritten Aspektes, wobei der Testprobekörper
Nr. 6, bei dem die Zahl der Vollrippen auf 0,5 gewählt
war, keine angemessene Führungswirkung zeigte. Somit wurde
das Innengewinde bei dem ersten Loch vergrößert,
was zu Ausschuss führte.
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Außerdem
brach bei dem Testprobekörper Nr. 15, bei dem die Zahl
an Vollrippen bei 6 gewählt war, der Spiralgewindebohrer
bei dem 497ten Loch, und zeigte somit eine Haltbarkeit auf, die
nahe derjenigen der anderen Probekörper gemäß der
vorliegenden Erfindung war. In sämtlichen Fällen
trat das Brechen des Spiralgewindebohrers auf, nachdem die Späne
bei dem Spiralgewindebohrer sich verdrehten (Twining). Als Schlussfolgerung
daraus wurde das Festfressen der Späne als Ursache des
Brechens erachtet.
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In 7 sind die Messergebnisse des Schneidmomentes
während des Gewindeschneidens für den Testprobekörper
Nr. 7 gemäß der vorliegenden Erfindung (7A)
und den Testprobekörper Nr. 1 gemäß einem
herkömmlichen Beispiel (7B) verglichen.
Wie aus dieser graphischen Darstellung entnommen werden kann, wird
bei dem Probekörper gemäß der vorliegenden
Erfindung das Schneidmoment im Wesentlichen konstant gehalten, bis
das Gewindeschneiden vollendet ist. Im Gegensatz dazu wird bei dem
herkömmlichen Beispiel das Schneidmoment in der Mitte des
Schneidvorgangs hoch aufgrund des Ansammelns der Späne
in den Spiralrinnen etc.
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In 8 sind Fotographien der erhaltenen Späne
zwischen einem Gewindeschneiden unter Verwendung des Testprobekörpers
Nr. 7 gemäß der vorliegenden Erfindung (8A)
und einem Gewindeschneiden unter Verwendung des Testprobekörpers
Nr. 8 gemäß einem herkömmlichen Beispiel (8B)
verglichen. Bei dem Probekörper gemäß der
vorliegenden Erfindung krümmen sich die Späne kompakt
nach oben, wobei sie eine im Wesentlichen konstante gekrümmte
Form einnehmen. Im Gegensatz dazu variieren bei dem herkömmlichen
Beispiel die Krümmungen in großen Maß im
Hinblick auf die Größe, so dass sich unregelmäßige
gekrümmte Formen ergeben.
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Wie
dies vorstehend beschrieben ist, hat bei den Spiralgewindebohrern 10 und 14 gemäß der
vorliegenden Erfindung jede der Spiralrinnen 20 den Abschnitt 20a mit
der konstanten Gewindeteilung an dem Gewindebohrerendstückende
und dem Abschnitt 20b mit der allmählich zunehmenden
Gewindeteilung, bei dem die Gewindeteilung allmählich zunimmt.
Der Abschnitt 20a mit konstanter Gewindeteilung, der eine
axiale Länge in dem Bereich von 0,3 × LA bis 1,2 × LA
hat, weist zumindest den gesamten Führungsabschnitt 22 auf,
so dass nicht nur die Schneidleistung der Schneidkante 28 an
dem Führungsabschnitt 22 stabil wird, sondern
auch die Form der Späne (die gekrümmte Form etc.)
stabil wird.
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In
dem Abschnitt 20a mit der konstanten Gewindeteilung ist
aufgrund der kleinsten Gewindeteilung und des großen Spiralwinkels
der Spanwinkel der Schneidkante 28 groß, so dass
eine ausgezeichnete Schneidqualität erhalten wird und die
Späne sich in zufriedenstellender Weise krümmen.
Außerdem werden in dem Abschnitt 20b mit allmählich
zunehmender Gewindeteilung aufgrund einer zu dem Schaft 12 hin
zunehmenden Gewindeteilung die Späne schnell zu dem Schaft 12 hin
abgegeben, und das Spanverstopfen wird in zufriedenstellender Weise vermieden.
Das heißt, die ausgezeichnete Schneidleistung und die ausgezeichnete
Spanabgabeleistung, die durch die allmählich zunehmende
Gewindeteilung bewirkt werden, werden durch das Vorhandensein das
heißt das Vorsehen des Abschnitts 20a mit der
konstanten Gewindeteilung in hohem Maße stabilisiert. Folglich
wird das Schneidmoment verringert, so dass ein Brechen des Spiralgewindebohrers vermieden
wird, und seine Haltbarkeit wird weiter verbessert.
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Außerdem
sind bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sowohl der
Abschnitt 20a mit der konstanten Gewindeteilung als auch
der Abschnitt 20b mit der allmählich zunehmenden
Gewindeteilung der Spiralrinne 20 durch das Schleifmittel 36 ausgebildet,
das so ausgerichtet ist, dass die Achse O des Spiralbohrerrohlings 34 um
den konstanten Neigungswinkel α geschnitten wird. Somit
kann im Vergleich zu einem Fall, bei dem die Ausrichtung des Schleifmittels 36 in
Abhängigkeit von der Variation der Gewindeteilung variiert
wird, die Spiralrinne 20 einfach und kostengünstig
bearbeitet werden. Außerdem nimmt in dem Abschnitt 20b mit allmählich
zunehmender Gewindeteilung die Rinnenbreite zu dem Rinnenanschlussabschnitt
an der Seite des Schafts 12 zu, ist der Raum für
die Spanabgabe erweitert und wird das Spanverstopfen noch effektiver
unterdrückt.
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Der
in 1 dargestellte Spiralgewindebohrer 10 hat
den schräg gestalteten Abschnitt 26, an dem das
Außengewinde oder die Rippen in einer schräg gestalteten
Weise so entfernt ist/sind, dass der Durchmesser von dem Vollgewindeabschnitt 24 mit
1 bis 5 Rippen zu dem Schaft 12 hin abnimmt. Dem gemäß ist
ein vorbestimmter Zwischenraum zwischen dem abgeschrägt
gestalteten Abschnitt 26 und dem Tal des Innengewindes 104 ausgebildet,
der das Festfressen der Späne vermeidet, wenn der Vollgewindeabschnitt 24 und
der schräg gestaltete Abschnitt 26 in das durch
den Führungsabschnitt 22 ausgebildete Gewindeloch
geschraubt werden. Folglich werden das Abblättern der Schneidkante,
die Zunahme des Schneidmomentes und das Brechen des Spiralgewindebohrers
etc. die sämtlich durch das Festfressen der Späne
bewirkt werden, vermieden oder unterdrückt, so dass die
Haltbarkeit des Spiralgewindebohrers 10 weiter verbessert
wird.
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Der
Vollgewindeabschnitt 24 mit der Vollgewindeform hat mehr
als eine Rippe und nicht mehr als 5 Rippen, und in dem schräg
gestalteten Abschnitt 26 haben die Fußabschnitte,
die nach dem Entfernen des Außengewindes oder der Rippen
verbleiben, die gleiche Form wie die ursprüngliche Rippenform.
Dem gemäß wird eine ausgezeichnete Führungswirkung
(geführtes Zuführen) durch den Vollgewindeabschnitt 24 und
den schräg gestalteten Abschnitt 26 erhalten,
so dass das Innengewinde 104 mit einer hohen Arbeitsgenauigkeit
geschnitten werden kann.
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Bei
dem in 5 gezeigten Spiralgewindebohrer 40 ist
der Abschrägungsabschnitt oder Fasenabschnitt 46 an
der Spanfläche der Schneidkante 28 des Gewindeabschnitts 44b der
Schaftseite ausgebildet, der an dem Vollgewindeabschnitt 44 des
Gewindeabschnittes 42 an der Seite des Schafts 12 positioniert
ist. Dem gemäß werden die Späne ohne Weiteres
zu dem Außenumfang hin entlang dem Fasenabschnitt 46 hinaus
gedrückt, so dass das Festfressen der Späne während
des Schraubens des Vollgewindeabschnitts 44 in das Gewindeloch,
das durch den Führungsabschnitt 22 ausgebildet
wird, unterdrückt oder vermieden wird. Folglich werden das
Abblättern der Schneidkante, die Zunahme des Schneidmomentes
und das Brechen des Spiralgewindebohrers, etc., die sämtlich
miteinander durch das Festfressen der Späne bewirkt werden,
unterdrückt (vermieden). Insbesondere wird die Schneidkantenfestigkeit
durch den Fasenabschnitt 46 erhöht, was das Abblättern
der Schneidkante noch effektiver zusammen mit dem Unterdrücken
des Festfressens der Späne verhindert. Somit wird die Haltbarkeit
des Spiralgewindebohrers 40 weiter verbessert.
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Von
dem Vollgewindeabschnitt 44 des Gewindeabschnitts 42 hat
der Gewindeabschnitt 44a der Führungsabschnittsseite
an der Seite des Endstückendes die ursprüngliche
Vollgewindeform oder Rippenform, die dem Führungsabschnitt 22 folgt,
und hat mehr als eine Rippe und nicht mehr als fünf Rippen.
Außerdem wird der Gewindeabschnitt 44b der Schaftseite,
der mit dem Fasenabschnitt oder Abschrägungsabschnitt 46 versehen
ist, in der ursprünglichen Gewindeform an dem Abschnitt
mit Ausnahme eines Abschnitts der Schneidkante 28 gehalten.
Dem gemäß wird eine ausgezeichnete Führungswirkung
(geführtes Zuführen) über den gesamten
Bereich des Vollgewindeabschnittes 44 gestaltet, was zu
einem Schneiden des Innengewindes mit einer hohen Arbeitsgenauigkeit
führt.
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Bei
dem Spiralgewindebohrer 40 ist die ebene und flache Abschrägung
(Fase) als der Fasenabschnitt 46 ausgebildet. Anstelle
dessen kann eine abgerundete Fase in einer bogenartigen Form ausgebildet
sein, die mit sowohl der Spanfläche (Spiralrinne 20)
der Schneidkante 28 als auch dem Kamm des Gewindes 18 in
einem Abschnitt sanft bzw. glatt das heißt gleichmäßig
verbunden ist, der senkrecht zu der Spiralrinne 20 steht.
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Die
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind vorstehend
detailliert auf der Grundlage der Zeichnungen beschrieben. Es ist
hierbei zu beachten, dass es sich hierbei lediglich um Beispiele handelt.
Die vorliegende Erfindung kann anderweitig anhand verschiedener Änderungen
und Abwandlungen auf der Grundlage der Kenntnisse von Fachleuten
ausgeführt werden.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Bei
dem erfindungsgemäßen Spiralgewindebohrer hat
die Spiralrinne den Abschnitt mit konstanter Gewindeteilung und
den Abschnitt mit allmählich zunehmender Gewindeteilung,
und der Abschnitt mit konstanter Gewindeteilung weist zumindest
den Führungsabschnitt auf. Dem gemäß werden
sowohl das Schneidverhalten (Schneidleistung) der Schneidkante an
dem Führungsabschnitt als auch die Form der Späne
(gekrümmte Form etc.) stabil. Das heißt die ausgezeichnete
Schneidleistung und die ausgezeichnete Spanabgabeleistung, die durch
die allmählich zunehmende Gewindeteilung bewirkt werden, werden
aufgrund des Vorhandenseins des Abschnitts mit konstanter Gewindeteilung
in hohem Maße stabilisiert. Folglich wird verhindert, dass
der Spiralgewindebohrer bricht, wobei eine ausgezeichnete Haltbarkeit
vorgesehen wird, und dieser in geeigneter Weise für das
Gewindeschneiden das heißt das Gewindeschneiden des Innengewindes
verwendet.
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Zusammenfassung
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Eine
Spiralrinne (20) hat einen Abschnitt (20a) mit
konstanter Gewindeteilung und einen Abschnitt (20b) mit
allmählich zunehmender Gewindeteilung. Der Abschnitt (20a)
mit konstanter Gewindeteilung hat eine axiale Länge, die
von 0,3 × LA bis 1,2 × LA reicht, und weist zumindest
einen gesamten Führungsabschnitt (22) auf, so
dass die Schneidleistung einer Schneidkante (28) an dem
Führungsabschnitt (22) und die Form der Späne
(gekrümmte Form, etc.) stabil sind. In dem Abschnitt (20a)
mit konstanter Gewindeteilung ist, da die Gewindeteilung am kleinsten
ist und ein Spiralwinkel groß ist, der Spanwinkel der Schneidkante
(28) groß, so dass eine ausgezeichnete Schneidqualität
erzielt wird und die Späne gut gekrümmt werden.
Außerdem werden in dem Abschnitt (20b) mit allmählich
zunehmender Gewindeteilung, da die Gewindeteilung zu einem Schaft
(12) hin allmählich zunimmt, die Späne
schnell zu dem Schaft (12) hin abgegeben. Somit werden
die ausgezeichnete Schneidleistung und die ausgezeichnete Spanabgabeleistung,
die durch die allmählich zunehmende Gewindeteilung gestaltet
werden, durch das Vorhandenseins des Abschnitts (20a) mit konstanter Gewindeteilung
in hohem Maße stabilisiert. In dieser Weise wird die Haltbarkeit
weiter verbessert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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