DE112007003489T5 - Spiralgewindebohrer - Google Patents

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Abstract

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,
wobei, wenn der Gewindeabschnitt in ein in einem Werkstück ausgebildetes vorbereitetes Loch eingeschraubt wird, die Schneidkante das Innengewinde an einer Innenumfangsfläche des vorbereiteten Loches schneidet und Späne zu einem Schaft hin über die Spiralrinne abgegeben werden,
wobei die Spiralrinne mit einer konstanten Gewindeteilung LA in einem an einem Endstückende vorgesehenen Abschnitt mit konstanter Gewindeteilung ausgebildet ist und mit dem Abschnitt mit konstanter Gewindeteilung glatt verbunden ist, 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, und
der Abschnitt mit konstanter Gewindeteilung in seiner axialen...

Description

  • 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.
  • Hintergrund des Standes der Technik
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Offenbarung der Erfindung
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Bester Modus zum Ausführen der Erfindung
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • 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.
  • 2 zeigt eine Darstellung zur Erläuterung eines Arbeitsverfahrens zum Schneiden einer Spiralrinne des Spiralgewindebohrers von 1.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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
  • Bester Modus zum Ausführen der vorliegenden Erfindung
  • Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind nachstehend detailliert unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Testbedingungen
    • – 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;
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Industrielle Anwendbarkeit
  • 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.
  • Zusammenfassung
  • 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.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - JP 54-2476 [0003]

Claims (4)

  1. 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, wobei, wenn der Gewindeabschnitt in ein in einem Werkstück ausgebildetes vorbereitetes Loch eingeschraubt wird, die Schneidkante das Innengewinde an einer Innenumfangsfläche des vorbereiteten Loches schneidet und Späne zu einem Schaft hin über die Spiralrinne abgegeben werden, wobei die Spiralrinne mit einer konstanten Gewindeteilung LA in einem an einem Endstückende vorgesehenen Abschnitt mit konstanter Gewindeteilung ausgebildet ist und mit dem Abschnitt mit konstanter Gewindeteilung glatt verbunden ist, 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, und der Abschnitt mit konstanter Gewindeteilung in seiner axialen Länge, die von 0,3 × LA bis 1,2 × LA reicht, zumindest einen gesamten Führungsabschnitt des Gewindeabschnitts aufweist.
  2. Spiralgewindebohrer gemäß Anspruch 1, wobei 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 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.
  3. Spiralgewindebohrer gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei 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.
  4. Spiralgewindebohrer gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei 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, wobei der Fasenabschnitt 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 ist, dass er in einer Umfangsrichtung zu einem Kamm der Rippen hin zurücktritt.
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