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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Bohrer.
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Hintergrund der Erfindung
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Aus dem Stand der Technik ist ein Bohrer bekannt, bei dem an einem vorderen Endabschnitt eines Bohrerhauptkörpers eine Ausdünnungskante und eine R-Nut ausgebildet sind (siehe z.B. Patentschrift 1). Die Ausdünnungskante wird am vorderen Endabschnitt des Bohrers durch Anwendung eines Ausdünnungsverfahrens an einer inneren Endseite einer Schneidkante gebildet. Eine Gratlinie der R-Nut, die zwischen der R-Nut und einer Flanke gebildet wird, erstreckt sich kreisbogenförmig von der inneren Endseite der Ausdünnungskante zu einer äußeren Umfangsfläche des Bohrers. In der äußeren Umfangsfläche des Bohrerhauptkörpers ist eine Austrittsrille vorgesehen. Die Austrittsrille ist schraubenförmig vom vorderen Endabschnitt des Bohrerhauptkörpers in Richtung eines Basisendabschnitts des Bohrerhauptkörpers angeordnet.
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Zitierliste
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Patentliteratur
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Patentliteratur 1: Japanische Patentanmeldung Veröffentlichung Nr.
2016-59999 A -
Zusammenfassung der Erfindung
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Probleme, die die Erfindung lösen soll
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Bei dem oben beschriebenen Bohrer ist an einem Abschnitt, der die R-Nut und die Austrittsrille verbindet, ein Eckteil ausgebildet. Da es sich bei der Aluminiumlegierung um ein leichtes und weiches Material handelt, werden beim Schneiden mit dem Bohrer wahrscheinlich kleine und kurze Späne erzeugt. In diesem Fall besteht die Möglichkeit, dass sich die Spanabfuhrleistung des Bohrers verschlechtert, weil sich die Späne am Eckteil verfangen.
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Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen Bohrer bereitzustellen, der in der Lage ist, die Spanabfuhrleistung zu verbessern.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Bohrer: einen Bohrerhauptkörper, der um einen Wellenmittelpunkt gedreht wird; eine Vielzahl von Ausstoßrillen, die in einer spiralförmigen Form in einer äußeren Umfangsfläche von einem vorderen Endabschnitt zu einem hinteren Endabschnitt des Bohrerhauptkörpers vorgesehen sind; eine Schneidkante, die an einem Gratabschnitt zwischen einer Innenfläche der Ausstoßrille, die zu einer Drehrichtungsseite des Bohrerhauptkörpers hin ausgerichtet ist, und einer Flanke des Bohrerhauptkörpers am vorderen Endabschnitt ausgebildet ist; eine Ausdünnungskante, die am vorderen Endabschnitt des Bohrerhauptkörpers vorgesehen ist und sich von einem inneren Ende der Schneidkante zu einem Meißel hin erstreckt, wobei der Meißel ein vorderer Endabschnitt des Bohrerhauptkörpers ist; eine Ausdünnungsfläche, die eine Spanfläche der Ausdünnungskante ist und die Ausdünnungskante mit der Ausstoßrille verbindet; und einen mit der Ausdünnungsfläche verbundenen Spaltabschnitt, wobei sich eine Gratlinie zwischen dem Spaltabschnitt und der Flanke in einer Kreisbogenform von einem inneren Ende der Ausdünnungskante erstreckt und mit der Ausstoßrille verbunden ist, wobei der Spaltabschnitt mit der Ausstoßrille verbunden ist, während er sich entlang eines Spiralwinkels der Ausstoßrille dreht.
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Der Bohrer gemäß dem vorliegenden Aspekt kann bewirken, dass ein Abschnitt, der den Spaltabschnitt und die Ausstoßrille verbindet, glatt ist, da sich der Spaltabschnitt mit der Ausstoßrille verbindet, während er sich entlang des Schrägungswinkels der Ausstoßrille dreht. Auf diese Weise kann der Bohrer die Spanabfuhrleistung verbessern.
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Im vorliegenden Aspekt kann der Spaltabschnitt mit der Ausstoßrille verbunden werden, während er sich in einer zur Drehrichtung entgegengesetzten Richtung verdreht, je weiter er sich von der Seite des vorderen Endabschnitts zur Seite des unteren Endabschnitts erstreckt. Der Bohrer kann bewirken, dass der Abschnitt, der den Spaltabschnitt und die Ausstoßrille verbindet, glatt ist und die Späne reibungslos austragen kann, ohne dass die Späne verstopfen.
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Im vorliegenden Aspekt kann ein Schrägungswinkel des Spaltabschnitts in einem Bereich von 0° bis -6° liegen, wobei der Schrägungswinkel der Ausstoßrille als Referenz verwendet wird. Der Bohrer kann bewirken, dass der Abschnitt, der den Spaltabschnitt und die Ausstoßrille verbindet, glatt ist und die Späne reibungslos abführen kann, ohne dass die Späne verstopfen.
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Wenn der Bohrer einen Durchmesser von D hat, kann die Länge des Spaltabschnitts in Richtung der Wellenmitte des Bohrers in einem Bereich von 0,5 D bis 1,4 D liegen. Der Bohrer kann die Spanabfuhrleistung verbessern und gleichzeitig die Steifigkeit sicherstellen.
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Im vorliegenden Aspekt kann sich der Spaltabschnitt kreisbogenförmig vom inneren Ende der Ausdünnungskante zur Außenseite des Bohrerhauptkörpers in radialer Richtung erstrecken und kann mit der äußeren Umfangsfläche des Bohrerhauptkörpers verbunden sein. Der Bohrer kann bewirken, dass der Spaltabschnitt größer wird, indem er bewirkt, dass der Spaltabschnitt mit der äußeren Umfangsfläche des Bohrerhauptkörpers verbunden wird.
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Im vorliegenden Aspekt kann in der Außenumfangsfläche ein Körperzwischenraum vorgesehen sein, und der Spaltabschnitt kann sich auf einem Kreisbogen vom inneren Ende der Ausdünnungskante zur Außenseite des Bohrerhauptkörpers in radialer Richtung erstrecken und kann mit dem Körperzwischenraum verbunden sein. Der Bohrer kann bewirken, dass der Spaltabschnitt größer wird, indem er bewirkt, dass der Spaltabschnitt mit dem Körperabstand des Bohrerhauptkörpers verbunden wird, während ein Reibungswiderstand mit einem Arbeitsmaterial unter Verwendung des Körperabstands verringert wird.
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Im vorliegenden Aspekt kann der Bohrer mit drei Schneidkanten versehen sein. Der Bohrer, wie der dreischneidige Bohrer, kann ähnliche Effekte wie der Bohrer der oben beschriebenen Aspekte erzielen.
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Im vorliegenden Aspekt kann eine Oberfläche zumindest des vorderen Endabschnitts des Bohrerhauptkörpers mit DLC beschichtet werden. Der Bohrer kann einen Auftragschweißwiderstand des vorderen Endabschnitts des Bohrerhauptkörpers verbessern.
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Im vorliegenden Aspekt kann der Bohrer zum Schneiden einer Aluminiumlegierung konfiguriert sein. Da die Aluminiumlegierung ein leichtes und weiches Material ist, werden beim Schneiden mit dem Bohrer wahrscheinlich kleine und kurze Späne erzeugt. Der Bohrer kann verhindern, dass sich die Späne an dem Abschnitt, der den Spaltabschnitt und die Ausstoßrille verbindet, festsetzen, und kann so die Aluminiumlegierung vorteilhaft schneiden.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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- 1 ist eine Seitenansicht eines Bohrers 1.
- 2 ist eine perspektivische Ansicht des Bohrers 1.
- 3 ist eine Vorderansicht des Bohrers 1.
- 4 ist eine Tabelle mit Ergebnissen eines Bewertungstests 1.
- 5 ist eine Tabelle mit Ergebnissen eines Bewertungstests 2.
- 6 ist ein Diagramm, das Ergebnisse eines Bewertungstests 3 zeigt.
- ist ein Diagramm, das Ergebnisse eines Bewertungstests 4 zeigt.
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Modi zur Durchführung der Erfindung
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird hier beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die folgende Ausführungsform beschränkt, und es können gegebenenfalls konstruktive Änderungen vorgenommen werden. Aus Gründen der Anschaulichkeit sind in den Zeichnungen an einigen Stellen Maßverhältnisse dargestellt, die sich von den tatsächlichen Maßverhältnissen gegebenenfalls unterscheiden. Die vorliegende Erfindung ist nicht so auszulegen, dass sie auf die Form derselben beschränkt ist.
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Der Aufbau eines Bohrers 1 wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 erläutert. Wie in 1 und 2 gezeigt, ist der Bohrer 1 ein dreischneidiger Bohrer und dient zum Schneiden von beispielsweise einer Aluminiumlegierung. Der Bohrer 1 ist gebildet aus einem harten Material, wie z. B. Hartmetall, Hochgeschwindigkeitswerkzeugstahl (Schnellarbeitsstahl) oder ähnlichem. Der Bohrer 1 ist mit einem Schaft 2 und einem Körper 3 versehen. Der Schaft 2 und der Körper 3 sind ein Beispiel für einen „Bohrerhauptkörper“ im Sinne der vorliegenden Erfindung. Der Schaft 2 ist ein Teil, der an einer Antriebswelle einer Werkzeugmaschine befestigt ist, und bildet die hintere Endseite des Bohrers 1. Der Körper 3 erstreckt sich entlang einer Wellenmitte AX vom vorderen Ende des Schaftes 2.
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Drei Ausstoßrillen 4 mit einem vorbestimmten Schrägungswinkel θ sind schraubenförmig in einer äußeren Umfangsfläche 31 des Körpers 3 ausgebildet. Der Schrägungswinkel θ kann nach Bedarf geändert werden. Die Ausstoßrillen 4 leiten Späne ab. Jede der Ausstoßrillen 4 öffnet sich am vorderen Endabschnitt des Körpers 3, und an dem offenen Abschnitt ist eine Schneidkante 5 ausgebildet. Der Bohrer 1 schneidet ein Werkstück (in den Zeichnungen nicht dargestellt) mit Hilfe der Schneidkanten 5, indem er sich um den Wellenmitte AX dreht, und formt ein Bearbeitungsloch, während er die Späne an den Ausstoßrillen 4 ausstößt. Zum Zeitpunkt der Bearbeitung ist die Drehrichtung T des Bohrers 1 in der Vorderansicht gegen den Uhrzeigersinn (siehe 3). Die (in den Zeichnungen nicht dargestellte) Werkzeugmaschine schneidet das Werkstück durch Drehen der Antriebswelle, an der der Bohrer 1 befestigt ist, in Richtung nach rechts.
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Die Ausstoßrille 4 ist mit einer Innenfläche 41 versehen. Die Schneidkante 5 ist an einem Stegabschnitt ausgebildet, an dem sich die zur Drehrichtung T weisende Innenfläche 41 und eine Freifläche 6 kreuzen. Die Schneidkante 5 ist in der Vorderansicht im Wesentlichen S-förmig. Von der Innenfläche 41 ist die Innenfläche 41 auf der Seite der Schneidkante 5 eine Spanfläche, die die von der Schneidkante 5 geschnittenen Späne aufnimmt und bewirkt, dass die Späne zur Ausstoßrille 4 fließen.
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Ein Abschnitt der Innenfläche 41, an dem sich die Innenfläche 41 auf der Seite der Schneidkante 5 und die Außenumfangsfläche 31 des Körpers 3 schneiden, ist eine Vorderkante 33. Zwischen den Vorderkanten 33, die in Umfangsrichtung aneinandergrenzen, ist ein Körperzwischenraum 32 vorgesehen. Die Körperzwischenraum 32 ist in radialer Richtung weiter innen ausgebildet als die äußere Umfangsfläche 31 und hat einen kleineren Durchmesser als der Bohrerdurchmesser D. Der Bohrerdurchmesser D kann nach Bedarf geändert werden. Durch das Einfügen des Körperzwischenraum 32 kann der Bohrer 1 den Reibungswiderstand aufgrund des Kontakts zwischen einer Innenfläche des Bearbeitungslochs und der Außenumfangsfläche 31 des Körpers 3 bei der Bildung des Bearbeitungslochs verringern und die Wärmeerzeugung und das Bearbeitungsdrehmoment unterdrücken. Von der Innenfläche 41 ist ein Abschnitt, an dem die Innenfläche 41 auf der der Schneidkante 5 gegenüberliegenden Seite und der Körperzwischenraum 32 einander schneiden, ein Absatz 34.
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Ein Meißel 9 ist in einem mittleren Abschnitt des vorderen Endabschnitts des Bohrers 1 vorgesehen. An dem vorderen Endabschnitt des Bohrers 1 wird ein Ausdünnungsverfahren durchgeführt. Das Ausdünnungsverfahren dient dazu, die Dicke der Bahn in der Nähe des Meißels 9 zu verringern. Beim Ausdünnen wird beispielsweise eine Ausdünnungskante 7 gebildet, indem in den offenen Teil der Ausstoßrille 4 geschnitten wird, während ein Schleifstein von einem inneren Ende 51 der Schneidkante 5 zur Seite des Meißels 9 rotiert. Das innere Ende 51 der Schneidkante 5 ist ein Endabschnitt auf der Innenseite der Wellenmitte AX. Die Ausdünnungskante 7 erstreckt sich in einer Vorderansicht kreisbogenförmig vom inneren Ende 51 in Richtung des Meißels 9. Als Ergebnis der Bildung der Ausdünnungskante 7 wird eine Ausdünnungsfläche 71 am vorderen Endabschnitt des Bohrers 1 gebildet. Die Ausdünnungsfläche 71 ist eine Spanfläche, die zur Seite der Drehrichtung T der Ausdünnungskante 7 ausgerichtet ist.
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Nach der Bildung der Ausdünnungskante 7 schneidet der Ausdünnungsvorgang weiter ein, wobei der Schleifstein relativ zum Bohrer 1 in Richtung des Absatzes 34 bewegt wird, und bildet einen Spaltabschnitt 8. Der Spaltabschnitt 8 ist mit einer Spaltfläche 81 versehen. Bei der Spaltfläche 81 handelt es sich um eine gekrümmte Fläche, die zur Innenseite hin vertieft ist. Eine Länge des Spaltabschnitts 8 in Richtung der Wellenmitte AX des Bohrers 1 ist L (siehe 1). Die Länge L des Spaltabschnitts 8 wird so bearbeitet, dass sie beispielsweise in einem Bereich von 0,5 D bis 1,4 D in Bezug auf den Durchmesser D des Bohrers liegt. Eine Gratlinie, an der sich die Spaltfläche 81 und die Flanke 6 schneiden, erstreckt sich kreisbogenförmig von einem inneren Ende 72 der Ausdünnungskante 7 in Richtung der äußeren Umfangsfläche 31 und schließt sich an den Körperzwischenraum 32 an. Das innere Ende 72 der Ausdünnungskante 7 ist ein Endabschnitt an der Innenseite auf der Seite der Wellenmitte AX. Der Spaltabschnitt 8 ist mit dem Körperzwischenraum 32 des Körpers 3 verbunden und kann so eine größere Kapazität einer Spantasche sichern. Die Spantasche ist ein Raum, der die von der Ausdünnungskante 7 geschnittenen Späne aufnimmt. Auf diese Weise kann der Bohrer 1 die Späne reibungslos abführen, ohne dass es zu einer Verstopfung der Ausstoßrille 4 kommt.
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Eine kreisbogenförmige Nut 10 ist in einem Abschnitt ausgebildet, der die Spaltfläche 81 und die Ausdünnungsfläche 71 miteinander verbindet. Die Kreisbogennut 10 erstreckt sich in einer geraden Linie von der Nähe des Meißels 9 in Richtung der Ausstoßrille 4, und ein Querschnitt in einer Erstreckungsrichtung hat die Form eines Kreisbogens. Die Kreisbogennut 10 kann die von der Ausdünnungskante 7 geschnittenen und von der Ausdünnungsfläche 71 aufgeschöpften Späne gleichmäßig zum Spaltabschnitt 8 schieben. Auf diese Weise kann der Bohrer 1 den Schneidwiderstand verringern und eine stabile Spanform erhalten.
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Der Spaltabschnitt 8 ist mit der Ausstoßrille 4 verbunden, während er sich in einer zur Drehrichtung T entgegengesetzten Richtung von der Seite des vorderen Endabschnitts zur Seite des unteren Endabschnitts verdreht. Beispielsweise wird der Spaltabschnitt 8 so bearbeitet, dass er sich in einem Bereich von 0° bis -6° in Bezug auf den Schrägungswinkel θ der Ausstoßrille 4 verdreht. Somit ist der Spaltabschnitt 8 reibungslos mit der Ausstoßrille 4 verbunden.
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Bei der Bearbeitung des Werkstücks werden die Späne von der Ausdünnungskante 7 in der Nähe des in das Werkstück schneidenden Meißels 9 erzeugt. Die Späne werden von der Ausdünnungsfläche 71 aufgenommen und über die Kreisbogennut 10 in den Spaltabschnitt 8 geschoben. Die Späne werden von der Spaltfläche 81 gerundet und gekräuselt, von der Vorderkante 33 geschnitten und zur Ausstoßrille 4 befördert. Der Spaltabschnitt 8 der vorliegenden Anmeldung ist nahtlos mit der Ausstoßrille 4 verbunden. Auf diese Weise ist der Spaltabschnitt 8 in der Lage, die Späne reibungslos an die Ausstoßrille 4 abzugeben.
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Drei Kühlmittelkanäle 11 durchdringen das Innere des Bohrers 1 schraubenförmig vom hinteren Ende des Schaftes 2 bis zum vorderen Ende des Körpers 3, entlang der Ausstoßrillen 4 (siehe 3). Jeder der Kühlmittelkanäle 11 mündet in den Spaltabschnitt 8 und bildet ein Ölloch 12. Zum Zeitpunkt der Bearbeitung wird ein Schneidöl in den Kühlmittelkanal 11 eingeleitet und aus dem Ölloch 12 in Richtung einer Bearbeitungsposition des Werkstücks ausgestoßen. Auf diese Weise reduziert der Bohrer 1 den Schneidwiderstand und unterdrückt die Wärmeentwicklung und das Bearbeitungsmoment. Die Späne fließen zusammen mit dem Schneidöl durch die Ausstoßrillen 4 und werden gleichmäßig abgeführt.
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Die Flanke 6 ist eine Fläche, die den Kontakt mit einer Bearbeitungsfläche des Werkstücks vermeidet. Die Flanke 6 ist mit einer zweiten Flanke 42, einer dritten Flanke 43 und einer vierten Flanke 44 versehen, und zwar in der Reihenfolge zur entgegengesetzten Seite der Drehrichtung T. Die zweite Flanke 42 ist in der Drehrichtung T am weitesten vorne positioniert und erstreckt sich vom Meißel 9 zur Außenumfangsfläche 31. Die dritte Flanke 43 ist gebogen und wölbt sich von einem im Wesentlichen mittigen Abschnitt in radialer Richtung der Steglinie auf der der Schneidkante 5 der zweiten Flanke 42 gegenüberliegenden Seite zur hinteren Endseite. Die dritte Flanke 43 erstreckt sich dann auf die der Drehrichtung T entgegengesetzte Seite und wird schmaler, je weiter sie sich zur vorderen Endseite hin verjüngt. Die vierte Flanke 44 ist gebogen und wölbt sich von einer Kammlinie auf der der zweiten Flanke 42 gegenüberliegenden Seite der dritten Flanke 42 zur hinteren Endseite. Die vierte Flanke 44 erstreckt sich dann in die der Drehrichtung T entgegengesetzte Richtung und wird schmaler, je weiter sie sich der vorderen Endseite nähert. Der vordere Endabschnitt der vierten Flanke 44 ist der Absatz 34.
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Bei dem Bohrer 1 mit der oben beschriebenen Konfiguration ist es bevorzugt, dass die Oberfläche zumindest des vorderen Endabschnitts des Körpers 3 mit diamantähnlichem Kohlenstoff (DLC) beschichtet ist. DLC ist ein Gattungsname für einen dünnen Film aus einer Substanz, die als Hauptbestandteil Kohlenstoff mit Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen sowohl von Diamant als auch von Graphit (Schwarzblei) aufweist. Auf diese Weise kann der Bohrer 1 die Auftragschweißfestigkeit des vorderen Endabschnitts des Körpers 3 verbessern.
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Ein Bewertungstest 1 zur Bewertung der Spanabfuhrleistung wird unter Bezugnahme auf 4 beschrieben. Im Bewertungstest 1 wurde die Spanabfuhrleistung des Bohrers 1 bei Änderung des Schrägungswinkels des Spaltabschnitts 8 getestet. Der Schrägungswinkel des Spaltabschnitts 8 wurde in einem Bereich von 3° bis -8° eingestellt, wobei der Schrägungswinkel θ der Ausstoßrille 4 als Referenz diente, und neun Schrägungswinkel wurden getestet. Eine Nr. 1 der Bohrer 1 hat einen Schrägungswinkel von 3°, eine Nr. 2 der Bohrer 1 hat einen Schrägungswinkel von 2°, eine Nr. 3 der Bohrer 1 hat einen Schrägungswinkel von 1°, eine Nr. 4 der Bohrer 1 hat einen Schrägungswinkel von 0°, eine Nr. 5 der Bohrer 1 hat einen Schrägungswinkel von -2°, eine Nr. 6 der Bohrer 1 hat einen Schrägungswinkel von -4°, eine Nr. 7 der Bohrer 1 hat einen Schrägungswinkel von -5°, eine Nr. 8 der Bohrer 1 hat einen Schrägungswinkel von -6° und eine Nr. 9 der Bohrer 1 hat einen Schrägungswinkel von -8°. Der Bohrerdurchmesser D des Bohrers 1 betrug φ12,0. Es ist zu beachten, dass für die Nr. 1 bis Nr. 3 der Bohrer 1 eine gewünschte Form des Bohrers 1 aufgrund von Interferenzen zwischen dem Spaltabschnitt 8 und einem Nutenboden des Bohrers 1 beim Formen des Spaltabschnitts 8 nicht realisiert werden konnte.
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Bei den Bearbeitungsbedingungen für den Bewertungstest 1 betrug die Schnittgeschwindigkeit 377 m/min. Die Rotationsgeschwindigkeit der Antriebswelle betrug 10000/min-1. Der Vorschub betrug 10000 mm/min. Der Vorschub pro Umdrehung des Bohrers 1 wurde auf 1 mm/U eingestellt. Die Bearbeitungsmethode wurde auf schrittweise Bearbeitung eingestellt. Die Bearbeitungstiefe des Werkstücks wurde auf 90 mm festgelegt. Als Arbeitsmaterial wurde die Aluminiumgusslegierung AC4C verwendet.
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Da der gewünschte Bohrer nicht realisiert werden konnte, wurde die Spanabfuhrleistung für Nr. 1 bis Nr. 3 der Bohrer 1 nicht getestet. Daher wurde die Zerspanung des Werkstücks mit den Bohrern 1 Nr. 4 bis Nr. 9 durchgeführt und die Spanabfuhrleistung getestet. Die Ergebnisse des Späneabfuhrtests wurden anhand der drei Bewertungsstufen ◯, Δ, und × beurteilt. Wenn kein Verstopfen der Späne auftrat, lautete die Bewertung ◯. Wenn die Späne etwas verstopft waren, das Schneiden aber möglich war, lautete die Bewertung Δ. Wenn die Späne stark verstopft waren und das Schneiden nicht möglich war, lautete das Ergebnis ×.
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Die Nr. 1 bis 3 der Bohrer 1 wurden nicht getestet, so dass eine Beurteilung nicht möglich war. Bei Nr. 4 bis Nr. 7 der Bohrer 1 kam es zu keiner Verstopfung der Späne und das Schneiden war möglich. Das Ergebnis der Beurteilung lautet daher ◯. Bei Nr. 8 der Bohrer 1 kam es zu einer leichten Verstopfung der Späne, aber die Zerspanung war problemlos möglich. Das Bewertungsergebnis lautete daher Δ. Bei Nr. 9 der Bohrer 1 kam es zu einer Verstopfung der Späne und die Zerspanung war nicht möglich. Das Bewertungsergebnis lautete daher ×.
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Gemäß den oben beschriebenen Bewertungstestergebnissen wurde der Schrägungswinkel des Spaltabschnitts 8 unter Verwendung des Schrägungswinkels θ der Ausstoßrille 4 als Referenz auf ◯ in einem Bereich von 0° bis -6° verifiziert.
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Ein Bewertungstest 2 zur Bewertung der Spanabfuhrleistung wird unter Bezugnahme auf 5 beschrieben. In Bewertungstest 2 wurde die Spanabfuhrleistung bei Änderung der Länge L des Spaltabschnitts 8 getestet. Zur Durchführung des Bewertungstests 2 wurden acht Bohrer 1, nämlich Nr. 1 bis Nr. 8, mit unterschiedlichen Längen L des Spaltabschnitts 8 vorbereitet. Die Länge L des Spaltabschnitts 8 änderte sich zwischen 0,4D und 1,5D im Verhältnis zum Bohrerdurchmesser D. Die Länge L des Spaltabschnitts 8 von Nr. 1 ist 0,4D, die Länge L des Spaltabschnitts 8 von Nr. 2 ist 0,5D, die Länge L des Spaltabschnitts 8 von Nr. 3 ist 0. 6D, die Länge L des Spaltabschnitts 8 von Nr. 4 ist 0,8D, die Länge L des Spaltabschnitts 8 von Nr. 5 ist 1D, die Länge L des Spaltabschnitts 8 von Nr. 6 ist 1,2D, die Länge L des Spaltabschnitts 8 von Nr. 7 ist 1,4D, und die Länge L des Spaltabschnitts 8 von Nr. 8 ist 1,5D. Der Schrägungswinkel des Spaltabschnitts 8 war für alle acht Bohrer 1 gleich und betrug -2°, wobei beispielsweise der Schrägungswinkel θ der Ausstoßrille 4 als Referenz diente. Beachten Sie, dass die anderen Bearbeitungsbedingungen und dergleichen die gleichen waren wie die Bedingungen für den Bewertungstest 1.
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Das Schneiden des Werkstücks wurde mit den Bohrern 1 Nr. 1 bis Nr. 8 durchgeführt, und die Spanabfuhrleistung wurde getestet. Die Ergebnisse des Entladungstests wurden anhand der drei Bewertungsstufen ◯, Δ, und × beurteilt. Wenn kein Verstopfen der Späne auftrat, lautete die Bewertung ◯. Wenn die Späne etwas verstopft waren, das Schneiden aber möglich war, lautete die Bewertung Δ. Wenn die Späne stark verstopft waren und das Schneiden nicht möglich war, lautete das Ergebnis ×.
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Bei Nr. 1 der Bohrer 1 kam es zu einer erheblichen Verstopfung der Späne, und ein Schneiden war nicht möglich. Daher lautete das Urteil ×. Bei Nr. 2 und Nr. 3 der Bohrer 1 kam es zwar zu einer gewissen Verstopfung der Späne, aber das Schneiden war problemlos möglich. Daher lautete das Urteil Δ. Bei den Bohrern 1 Nr. 4 bis 6 kam es zu keiner Verstopfung der Späne und das Schneiden war möglich. Daher lautete das Urteil ◯. Bei Nr. 7 der Bohrer 1 traten zwar rasselnde Vibrationen auf, aber das Werkstück setzte sich nicht fest, und das Schneiden war möglich. Daher lautete das Ergebnis Δ. Bei Nr. 8 der Bohrer 1 kam es zu einem Bruch. Daher lautete das Urteil ×.
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Gemäß den oben beschriebenen Testergebnissen wurde festgestellt, dass bei einem Bohrerdurchmesser von D die Länge L des Spaltabschnitts 8 in Richtung der Wellenmitte AX des Bohrers 1 vorzugsweise in einem Bereich von 0,5D bis 1,4D liegt.
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Die Bewertungstests 3 und 4 zur Bewertung der Dauerhaltbarkeit des Bohrers 1 werden unter Bezugnahme auf 6 und 7 beschrieben. Im Bewertungstest 3 wurde ein maximaler Schubwiderstand (N) bei der Bearbeitung des Werkstücks mit dem erfindungsgemäßen Bohrer 1 gemessen und der Bohrer 1 mit einem bekannten Bohrer verglichen. Der Schubwiderstand bezieht sich auf den Schneidwiderstand, der entgegengesetzt zu einer Bewegungsrichtung des Bohrers 1 wirkt. Der Schneidwiderstand wird senkrecht zur Schneidkante 5 des Bohrers 1 erzeugt, und die Aufnahme dieses Schneidwiderstandes in axialer Richtung ist der Schubwiderstand. Im Bewertungstest 4 wurde ein maximales Schneidmoment (N) bei der Bearbeitung des Werkstücks mit dem erfindungsgemäßen Bohrer 1 gemessen und der Bohrer 1 mit dem bekannten Bohrer verglichen. Man beachte, dass der bekannte Bohrer ein Bohrer ist, der einen Eckabschnitt zwischen einer Spaltfläche und einer Ausstoßrille aufweist.
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Bei den Bewertungstests 3 und 4 betrug der Bohrerdurchmesser D des Bohrers 1 φ9,8. Der Schrägungswinkel des Spaltabschnitts 8 des Bohrers 1 betrug -2°, wobei der Schrägungswinkel θ der Ausstoßrille 4 als Referenz diente. Die Länge L des Spaltabschnitts 8 betrug 1D. Die Bearbeitungstiefe des Werkstücks wurde auf 50 mm festgelegt. Die Schnittgeschwindigkeit betrug 298 m/min. Die Drehgeschwindigkeit der Antriebswelle betrug 9700/min-1. Der Vorschub betrug 8730 mm/min. Der Vorschub pro Umdrehung des Bohrers 1 betrug 0,9 mm/Umdrehung. Als Arbeitsmaterial wurde Aluminiumdruckguss ADC12 verwendet.
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Wie aus 6 hervorgeht, betrug die maximale Druckfestigkeit des Bohrers 1 der vorliegenden Erfindung 985 (N), während die maximale Druckfestigkeit des bekannten Bohrers 1079 (N) betrug. Somit wurde nachgewiesen, dass der Bohrer 1 der vorliegenden Erfindung den maximalen Schubwiderstand, der während der Bearbeitung auftritt, im Vergleich zu dem bekannten Bohrer reduzieren kann.
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Wie in 7 gezeigt, betrug das maximale Drehmoment des Bohrers 1 der vorliegenden Erfindung 664 (N*m) im Gegensatz zum maximalen Drehmoment des bekannten Bohrers von 695 (N*m). Somit wurde nachgewiesen, dass der erfindungsgemäße Bohrer 1 das maximale Drehmoment, das während der Bearbeitung auftritt, im Vergleich zum bekannten Bohrer reduzieren kann.
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Wie oben beschrieben, ist der Bohrer 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform mit dem Körper 3, der Mehrzahl von Ausstoßrillen 4, der Schneidkante 5, der Ausdünnungskante 7 und dem Spaltabschnitt 8 versehen. Der Körper 3 dreht sich um die Wellenmitte AX. Die mehreren Ausstoßrillen 4 sind schraubenförmig in der äußeren Umfangsfläche 31 vom vorderen Endabschnitt zum unteren Endabschnitt des Körpers 3 angeordnet. Die Schneidkante 5 ist an dem Stegabschnitt ausgebildet, an dem sich die Innenfläche der Ausstoßrille 4, die zur Seite der Drehrichtung T des Körpers 3 gerichtet ist, und die Flanke 6 des Körpers 3 am vorderen Endabschnitt überschneiden. Die Ausdünnungskante 7 ist am vorderen Endabschnitt des Körpers 3 vorgesehen und erstreckt sich vom inneren Ende der Schneidkante 5 in Richtung des Meißels 9, der den vorderen Endabschnitt des Körpers 3 bildet. Die Ausdünnungsfläche 71 ist die Spanfläche der Ausdünnungskante 7 und verbindet die Ausdünnungskante 7 mit der Ausstoßrille 4. Der Spaltabschnitt 8 ist mit der Ausdünnungsfläche 71 verbunden, und die Gratlinie zwischen dem Spaltabschnitt 8 und der Flanke 6 erstreckt sich kreisbogenförmig vom inneren Ende der Ausdünnungskante 7 und ist mit der Ausstoßrille 4 verbunden. Der Spaltabschnitt 8 ist mit der Ausstoßrille 4 verbunden, wobei er sich entlang des Schrägungswinkels θ der Ausstoßrille 4 verdreht.
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Dadurch, dass der Spaltabschnitt 8 mit der Ausstoßrille 4 verbunden ist, während er sich entlang des Schrägungswinkels θ der Ausstoßrille 4 dreht, kann der Bohrer 1 den Abschnitt, der den Spaltabschnitt 8 mit der Ausstoßrille 4 verbindet, reibungslos verbinden. Dadurch kann der Bohrer 1 die Spanabfuhrleistung verbessern.
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Der Spaltabschnitt 8 ist mit der Ausstoßrille 4 verbunden, während er sich in die zur Drehrichtung T entgegengesetzte Richtung dreht, je weiter er sich von der vorderen Endseite in Richtung der Basisendseite bewegt. Der Bohrer 1 kann bewirken, dass der Verbindungsabschnitt zwischen dem Spaltabschnitt 8 und der Ausstoßrille 4 glatt ist und die Späne reibungslos austragen kann, ohne dass die Späne verstopfen.
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Der Schrägungswinkel des Spaltabschnitts 8 liegt im Bereich von 0° bis -6°, wobei der Schrägungswinkel θ der Ausstoßrille 4 als Referenz dient. Der Bohrer 1 kann bewirken, dass der Abschnitt, der den Spaltabschnitt 8 und die Ausstoßrille 4 verbindet, glatt ist, und kann die Späne reibungslos abführen, ohne dass die Späne verstopfen.
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Wenn der Durchmesser des Bohrers D ist, liegt die Länge L des Spaltabschnitts 8 in Richtung der Wellenmitte des Bohrers 1 in einem Bereich von 0,5D bis 1,4D. Der Bohrer 1 kann die Spanabfuhr verbessern und gleichzeitig die Steifigkeit sichern.
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Der Spaltabschnitt 8 erstreckt sich kreisbogenförmig vom inneren Ende der Ausdünnung 7 und ist mit dem Körperzwischenraum 32 verbunden, der in radialer Richtung weiter innen liegt als die äußere Umfangsfläche 31 des Körpers 3. Dadurch, dass der Spaltabschnitt 8 mit dem Körperzwischenraum 32 des Körpers 3 verbunden ist, kann der Bohrer 1 den Spaltabschnitt 8 größer machen und gleichzeitig den Reibungswiderstand mit dem Werkstückmaterial unter Verwendung des Körperzwischenraums 32 verringern.
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Der Bohrer 1 ist mit den drei Schneidkanten 5 versehen. Der Bohrer 1 kann als dreischneidiger Bohrer die Spanabfuhrleistung verbessern.
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Die Oberfläche von mindestens dem vorderen Endabschnitt des Körpers 3 ist mit DLC beschichtet. Der Bohrer 1 kann den Auftragschweißwiderstand des vorderen Endabschnitts des Körpers 3 verbessern.
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Der Bohrer 1 ist so konfiguriert, dass er die Aluminiumlegierung schneidet. Die Aluminiumlegierung ist ein leichtes und weiches Material, und daher werden beim Schneiden mit dem Bohrer 1 wahrscheinlich kleine und kurze Späne erzeugt. Der Bohrer 1 kann verhindern, dass sich die Späne an dem Abschnitt festsetzen, der den Spaltabschnitt 8 und die Ausstoßrille 4 verbindet, und kann so die Aluminiumlegierung vorteilhaft schneiden.
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Es ist zu beachten, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt ist, und verschiedene Modifikationen möglich sind. Der Bohrer 1 ist der Bohrer für die Bearbeitung des weichen Arbeitsmaterials, wie der Aluminiumlegierung oder dergleichen, kann aber für die Bearbeitung eines harten Arbeitsmaterials verwendet werden.
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Das Material des Bohrers 1 ist nicht beschränkt. Die Oberfläche zumindest des vorderen Endabschnitts des Körpers 3 ist mit DLC beschichtet, aber auch die äußere Umfangsfläche 31 kann beschichtet sein. Der Körper 3 muss nicht unbedingt mit DLC beschichtet sein.
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Der Bohrer 1 ist ein dreischneidiger Bohrer, kann aber auch ein zweischneidiger Bohrer oder ein vierschneidiger Bohrer oder mehr sein. Der Bohrer 1 kann auch als sogenannter Langbohrer verwendet werden.
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Der Spaltabschnitt 8 kann mit einem anderen Verfahren als der Ausdünnung hergestellt werden. Der Spaltabschnitt 8 ist kreisbogenförmig, kann aber auch eine gerade Form haben. Der Spaltabschnitt 8 hat die Form eines Kreisbogens, kann aber auch eine gerade Linie sein. Die Ausdünnungskante 7 muss nicht unbedingt ausgebildet sein.
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Der Kühlmitteldurchgang 11 erstreckt sich schraubenförmig vom hinteren Endabschnitt des Schafts 2 zum vorderen Endabschnitt des Körpers 3, muss aber nicht unbedingt schraubenförmig sein, sondern kann zum Beispiel auch geradlinig sein. Die drei kreisbogenförmigen Nuten 10 sind am vorderen Endabschnitt des Körpers 3 vorgesehen, aber die Kreisbogennuten 10 können auch weggelassen werden.
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Die Flanke 6 ist nicht darauf beschränkt, durch die zweite Flanke 42, die zweite Flanke 43 und die vierte Flanke 44 gestaltet zu sein, aber die dritte Flanke 43 und die vierte Flanke 44 müssen nicht notwendigerweise vorgesehen sein.
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Der Körperzwischenraum 32, der an der äußeren Umfangsfläche 31 des Bohrers 1 vorgesehen ist, kann weggelassen werden. In diesem Fall kann der Spaltabschnitt 8 mit der Außenumfangsfläche 31 des Körpers 3 verbunden werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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