DE1627778C3

DE1627778C3 - Verfahren zum Herstellen von Wendelbohrern oder ähnlichen, ein Schneidenteil mit verdrallten Spannuten aufweisenden Werkzeugen

Info

Publication number: DE1627778C3
Application number: DE1627778A
Authority: DE
Inventors: Richard Dipl.-Ing. 4000 Duesseldorf Doerrenberg
Original assignee: Rohde & Doerrenberg 4000 Duesseldorf
Current assignee: Rohde & Doerrenberg 4000 Duesseldorf
Priority date: 1967-05-09
Filing date: 1967-05-09
Publication date: 1979-01-18
Also published as: DE1752291A1; DE1627778B2; DE1627778A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Wendelbohrern oder ähnlichen, ein Schneidenteil mit verdrallten Spannuten aufweisenden Werkzeugen, die innenliegende, dem Drall der Spannuten folgend in Längsrichtung verlaufende Flüssigkeitskanäle haben, bei dem ein Werkzeugrohling mit einer der Anzahl der Flüssigkeitskanäle entsprechenden Anzahl von zumindest im Schneidenteil außermittigen Längsbohrungen versehen wird, die an der späteren Spitze des Werkzeuges verschlossen sind oder werden und die nach Füllen mit einem Füllmaterial, dessen Schmelztemperatur oberhalb der Verformungstemperatur des Werkzeugrohlings liegt, auch am schaftseitigen Ende verschlossen werden, worauf an dem Werkzeugrohling nach Erhitzen auf die Verformungstemperatur durch spanloses Umformen die Spannuten erzeugt und •zusammen mit den Längsbohrungen verdrallt werden und schließlich das Füllmaterial entfernt und das Werkzeug auf übliche Weise fertigbearbeitet und gehärtet sind.

Dieses Verfahren ist im Prinzip aus der FR-PS 9 62 884 bekannt Es ist jedoch in der Praxis so nicht anwendbar, da es bei diesem bekannten Verfahren insbesondere bei kleineren Durchmessern der Wendelbohrer oder ähnlichen Werkzeuge nicht gelingt, das Füllmaterial aus den verdrallten Flüssigkeitskanälen vollständig herauszubringen. Zwar wurde mit der FR-PS 10 06 713 vorgeschlagen, als Füllmaterial Metallstangen zu verwenden, die vor dem Verdrallen ausgebohrt oder herausgezogen werden sollen. Außer der auch hierbei notwendigen Beschränkung auf größere Durchmesser tritt bei diesem bekannten Verfahren der Nachteil eines hohen Ausschusses auf, da sich die vom Füllmaterial befreiten Flüssigkeitskanäle beim Verdrallen zuquetschen können. Aus der FR-PS 12 68 420 war es schließlich allgemein bekannt, bei gegebenenfalls verwundenen Werkstücken mit verdrallten Hohlräumen oder Kanälen das Füllmaterial nach dem Umformen auszuschmelzen. Bei den sehr feinen, kapillarartigen Flüssigkeitskanälen von Wendelbohrern oder ähnlichen Werkzeugen führt aber ein einfaches Ausschmelzen nicht mit der notwendigen Sicherheit zur vollständigen Entfernung des Materials.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen von Wendelbohrern oder ähnlichen, ein Schneidenteil mit verdrallten Spannuten aufweisenden Werkzeugen der eingangs genannten Art zu schaffen, mit welchem ein vollständiges Freilegen der Flüssigkeitskanäle nach dem Umformen mit geringem Aufwand gewährleistet ist.

Die Lösung dieser Aufgabenstellung besteht erfindungsgemäß darin, daß die Schmelztemperatur des verwendeten Füllmaterials unterhalb der Härtetemperatur des Werkzeuges liegt, daß das Verschließen der schaftseitigen Enden der Längsbohrungen während des spanlosen Umformens durch Anpressen eines Druckstempels erfolgt und daß während der für das Härten erforderlichen Erhitzung des Werkzeuges, die von der Spitze des Werkzeuges her gegen die schaftseitigen Enden der verdrallten Längsbohrungen hin fortschreitend erfolgt, das Füllmaterial im gleichen Sinne fortschreitend erschmolzen und schließlich durch den hierbei in den Längsbohrungen erzeugten Überdruck an deren schaftseitigen Enden explosionsartig herausgeschleudert wird.

^bü Durch die Erfindung wird ein Herstellungsverfahren für Wendelbohrer oder ähnliche, ein Schneidenteil mit verdrallten Spannuten aufweisende Werkzeuge geschaffen, bei dem die gewünschte Querschnittsform und der Spannutendrall des Schneidenteils in einem Zuge

''"' spanlos nach den bekannten Verfahren und unter Verwendung der hierzu bekannten Vorrichtungen erzeugt werden, wobei das zusätzliche Einbringen der Längsbohrungen in die unbearbeiteten Rohlinge wegen

der geringen Anfangslänge der Rohlinge ebenso wenig Schwierigkeiten bereitet, wie das Füllen der kurzen Längsbohrungen mit dem Füllmaterial. Als wesentlicher Vorteil der Erfindung ist das vollständige Entfernen des Füllmaterials im Zuge der für das Härten erforderlichen Erhitzung des Werkzeuges anzusehen, wobei dieses Füllmaterial auch aus sehr feinen, kapillarartigen Flüssigkeitskanälen und trotz deren Verdrallung vollständig entfernt wird, ohne daß es hierzu eines zusätzlichen und aufwendigen Verfahrensschrittes bedarf. Dieser Sachverhalt ergibt sich dadurch, daß das Füllmaterial, dessen Schmelztemperatur unterhalb der Härtetemperatur des Werkzeuges gewählt wird, beim Härten entfernt wird. Es tritt aus den schaftseitigen Enden der Flüssigkeitskanäle des Werkzeugrohlings aus, die während des spanlosen Umformens durch Anpressen eines Druckstempels verschlossen wurden, wogegen die an der späteren Spitze des Werkzeuges vorhandenen Enden der Flüssigkeitskanäle weiterhin verschlossen sind. Durch von der Spitze des Werkzeuges her gegen das schaftseitige Ende erfolgende Erhitzung des Werkzeuges wird das Füllmaterial im gleichen Sinne fortschreitend erschmolzen. Hierbei wird die schaftseitige öffnung jedes Flüssigkeitskanals durch das eingebrachte Füllmaterial so lange verschlossen gehalten, bis der durch das Erschmelzen des Füllmaterials ansteigende Druck in den Flüssigkeitskanälen den als »Stopfen« wirkenden Rest des Füllmaterials aus dem schaftseitigen Kanalende explosionsartig herausschleudert Dieses explosionsartige Herausschleudern des Stopfens übt eine Sogwirkung auf das geschmolzene Füllmaterial in den Flüssigkeitskanälen aus, so daß auch bei kleinen Durchmessern der Flüssigkeitskanäle und trotz deren Verdrallung eine vollständige Entfernung des Füllmaterials gewährleistet ist Es können somit mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Werkzeuge, insbesondere Wendelbohrer, mit innenliegenden, dem Drall der Spannuten folgenden Flüssigkeitskanälen auch mit kleinen Durchmessern auf besonders wirtschaftliche Weise hergestellt werden

Um bei Werkzeugrohlingen, die in beispielsweise aus der DE-PS 3 56 754 bekannten Art aus einem Schneidenteil und einem mit diesem stumpf verschweißten Schaftteil bestehen, das nachträgliche Anbringen der Schaftbohrung zu vermeiden, welches zu einer Verstopfung der Schneidenbohrungen durch Späne führen kann, wird eine Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß vor dem Verschweißen des Schneidenteils mit dem Schaftteil eine als Verbindungskanal zu den Längsbohrungen des Schneidenteils im Schaftteil angebrachte Längsbohrung ebenfalls mit dem Füllmaterial gefüllt, während des spanlosen Umformens des Schneidenteils der Druckstempel gegen das dem Schneidenteil abgekehrte Ende der Längsbohrung des Schaftteils angepreßt und an diesem Ende schließlich das bei der Erhitzung für das Härten erschmolzene Füllmaterial aller Längsbohrungen herausgeschleudert wird. Bei diesem weiterentwickelten Verfahren wird unter Beibehaltung des vollständigen Entfernens des Füllmaterials durch die erfindungsgemäße Ausschmelzmethode und der Erzeugung eines unbeeinträchtigten Querschnitts der Längsbohrungen beim Verdrallen hierdurch der Vorteil erzielt, daß das vor dem Verschweißen in die beiden Rohlingsteile eingebrachte Füllmaterial ein Zusetzen der in diesen Teilen vorhandenen Längsbohrungen beim Verschweißen ausschließt

Zweckmäßig erfolgt die Durchführung des Härteprozesses für das erfindungsgemäße Verfahren in einem bekannten Härtesalzbad. Dabei braucht man zum Entfernen des Füllmaterials gemäß der Erfindung lediglich das Werkzeug mit nach unten weisender Spitze in das Härtesalzbad zu halten. Hierdurch wird es möglich, für den weiteren Herstellungsvorgang nach dem Einbringen des Füllmaterials in die Längsbohrungen das für Wendelbohrer ohne Flüssigkeitskanäle übliche Verfahren ohne zusätzliche Vorkehrungen anzuwenden.

Das Verfahren nach der Erfindung und die Ausbildung eines hiermit hergestellten Wendelbohrers werden im folgenden anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen Werkzeugrohling für ein Vollstahlwerkzeug;

F i g. 2 einen Längsschnitt durch den Schaftteil und

Fig.3 einen Längsschnitt durch den Schneidenteil eines aus zwei Teilen zusammenzuschweißenden Werkzeugrohlings;

F i g. 4 einen Längsschnitt durch den mit Füllmaterial gefüllten Werkzeugrohling nach F i g. 1;

F i g. 5 einen Längsschnitt durch die mit Füllmaterial gefüllten und zusammengeschweißten Schaft- und Schneidenteile nach den F i g. 2 und 3;

F i g. 6 einen senkrechten Schnitt durch eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Fließpressen mit eingezeichnetem Werkzeugrohling und

Fig.7 einen vergrößerten Querschnitt gemäß der Schnittlinie VII-VII in F i g. 6 durch den fließgepreßten Schneidenteil des Werkzeugrohlings.

Zur Herstellung eines Vollstahl-Werkzeuges mit einem oder mit mehreren innenliegenden Flüssigkeitskanälen wird ein Werkzeugrohling 1, aus dem ein Schneidenteil la mit angeformtem Schaftteil \b gebildet werden soll, mit einer oder mehreren Längsbohrungen 3 versehen. Diese Längsbohrungen 3 werden an dem die spätere Spitze bildenden Ende des Werkzeugrohlings 1 (sofern sie als durchgehende Bohrungen ausgeführt sind) verschlossen, beispielsweise durch Schweißen, oder aber als Sacklochbohrungen ausgebildet In den F i g. 1 und 4 ist ein Werkzeugrohling 1 mit zwei Längsbohrungen 3 dargestellt, wobei diese Längsbohrungen 3 beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 am vorderen Ende durch Schweißen verschlossen werden, wogegen sie beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig.4 durch ihre Ausbildung als Sacklochbohrungen bereits verschlossen sind.

Die verschlossenen Längsbohrungen 3 werden anschließend mit einem Füllmaterial 5 ausgefüllt dessen Schmelztemperatur oberhalb der Verformungstemperatur und unterhalb der Härtetemperatur des für das Werkzeug verwendeten Materials liegt

Falls zur Einsparung des hochwertigen Materials, welches für den Schneidenteil erforderlich ist, ein Werkzeugrohling 2 aus einem Schneidenteil 2a und einem Schaftteil 2b aus geringwertigerem Material zusammengeschweißt werden soll, werden die in den Fig.2 und 3 dargestellten Teile mit entsprechenden Bohrungen versehen. Der Schneidenteil 2a erhält zwei Längsbohrungen 4, die beim dargestellten Ausführungsbeispiel als Sacklochbohrungen ausgebildet sind. Diese beiden Längsbohrungen 4 werden durch eine Vertiefung 7 miteinander verbunden, die in derjenigen Stirnfläche des Schneidenteils 2a angebracht wird, die später an den Schaftteil 2b angeschweißt wird. Der Schaftteil 2b wird mit einer oder mit mehreren

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Längsbohrungen 6 versehen, die zur Flüssigkeitszufuhr zu den späteren Flüssigkeitskanälen dienen. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine durchgehende Längsbohrung 6 in der Längsmittelachse des Schaftteiles 26 angeordnet, die nach dem Zusammenschweißen in die Vertiefung 7 mündet und auf diese Weise mit den Längsbohrungen 4 im Schneidenteil 2a verbunden ist Die Vertiefung 7 kann selbstverständlich auch im Schaftteil 26 ausgebildet werden oder in beiden Teilen, dem Schneidenteil 2a und dem Schaftteil 2b, vorhanden sein.

Sowohl die Längsbohrungen 4 und 6 als auch die Vertiefung 7 werden sodann mit dem Füllmaterial 5 ausgefüllt, worauf der Schneidenteil 2a mit dem Schaftteil 26 verschweißt wird. Hierzu wird zweckmäßigerweise das Stumpfschweißverfahren verwendet und der entstehende Grat anschließend entfernt Obwohl die Schmelztemperatur des Füllmaterials 5 unterhalb der Schweißtemperatur liegt, verhindert das Füllmaterial 5 ein Zusetzen der Längsbohrungen 4, 6 und der Vertiefung 7 beim Verschweißen. Ein derart vorbereiteter Werkzeugrohling 2 ist in Fig.5 im Längsschnitt dargestellt

Anschließend wird der auf Verformungstemperatur erhitzte Schneidenteil la bzw. 2a der Werkzeugrohlinge 1 bzw. 2 mit den gewünschten verdrallten Spannuten 8 versehen. Die verdrallten Spanriuten 8 beispielsweise eines Wendelbohrers können entweder durch einen Walzvorgang mittels eines Satzes schräg zueinander stehender Profilwalzen oder Profilbacken oder durch einen Fließpreßvorgang durch eine einteilige, geschlossene, mit einem drallgewundenen Profil versehene Matrize 10 erzeugt werden, wobei in jedem Fall ein Verdrallen der Längsbohrungen 3 bzw. 4 in Übereinstimmung mit der Querschnittsformgebung erfolgt In F i g. 6 ist die Herstellung eines Wendelbohrers in einer Fließpresse schematisch dargestellt

Bei der Herstellung der Spannuten 8 werden die schaftseitigen Enden 3a bzw. 6a der Längsbohrungen 3 bzw. 6 der Werkzeugrohlinge 1 bzw. 2 mittels des Vorschuborgans, das sowohl für den Walzvorgang als auch für das Fließpressen erforderlich ist, verschlossen gehalten, beispielsweise wie nach F i g. 6 mittels eines Druckstempels 11. Gleichzeitig mit der Formgebung des Querschnittes und des gewünschten Spannutendralles erfolgt somit ein Verdrallen der Längsbohrungen 3 bzw. 4; dies ist ebenfalls in F i g. 6 dargestellt.

Anschließend an die Formgebung des Schneidenteils la bzw. 2a werden die Werkzeugrohlinge 1 bzw. 2 gehärtet Dem Härten kann ein Vorwärmprozeß vorgeschaltet werden. Beim Härten wird der Werkzeugrohling 1 bzw. 2 von der Spitze des späteren Werkzeuges her gegen das schaftseitige Ende hin fortschreitend erhitzt Das in den an der späteren Spitze des Werkzeuges verschlossenen Längsbohrungen 3 oder 4 vorhandene Füllmaterial 5 wird — beginnend an der Spitze — flüssig, wodurch der Druck in den Längsbohrungen 3 bzw. 4 und 6 steigt. Der Druck erhöht sich mit der Menge des geschmolzenen Füllmaterials 5, und zwar so lange, bis derjenige Teil des Füllmaterials 5 weich wird, der die schaftseitigen öffnungen 3a bzw. 6a verschließt Sobald dieser.

Materialstopfen verformbar geworden ist, treibt der Innendruck des verflüssigten Füllmaterials 5 diese als Pfropfen wirkenden Teile aus den schaftseitigen Enden 3a bzw 6a der Längsbohrungen 3 bzw. 6 explosionsartig heraus, wobei der herausgeschleuderte Stopfen eine Sogwirkung auf das in den Längsbohrungen 3 bzw. 4 und 6 vorhandene Füllmaterial 5 ausübt

Wenn das Härten der Werkzeugrohlinge 1 bzw. 2 in einem Härtesalzbad stattfindet, in welches die Werk-

···' zeugrohlinge 1 bzw.2 mit der Spitze nach unten weisend gehalten werden, verbrennt das herausgeschleuderte Füllmaterial 5 größtenteils, wodurch eine Verunreinigung des Härtesalzbades weitgehend vermieden wird. Die als Flüssigkeitskanäle dienenden Bohrungen der > Werkzeugrohlinge 1 und 2 sind anschließend vollständig frei von Füllmaterial 5. Außerdem wird verhindert, daß die Flüssigkeit des Härtesalzbades in die Längsbohrungen 3 bzw. 4 eindringt, da diese an der nach unten weisenden Spitze verschlossen sind.

:·(> In bekannter Weise wird nunmehr das Ende mit den verschlossenen Längsbohrungen 3 bzw. 4 vom Schneidenteil la bzw. 2a abgetrennt, die entstehende Spitze geschliffen und der Schneidenteil la bzw. 2a in üblicher Weise fertigbearbeitet

y- In F i g. 7 ist ein Querschnitt durch einen Wendelbohrer dargestellt der gemäß dem voranstehend beschriebenen Verfahren hergestellt worden ist. Der Querschnitt zeigt daß die nahe den Freiflächen 9a hinter den Fasen 96 angeordneten Flüssigkeitskanäle einen trop-

>o fenförmigen Querschnitt mit zur Längsachse des Werkzeuges weisender Spitze besitzen und daß die Flüssigkeitskanäle dem Drall der Spannuten 8 folgen. Diese Tropfenform des Kanalquerschnittes ist nicht nur für die Werkzeugfestigkeit günstig, sondern ergibt " zugleich eine gleichmäßige Kühlung der Haupt- und Querschneiden.

Als Beispiel für die Herstellung eines Wendelbohrers von 20 mm Durchmesser wird angeführt, daß dieser aus einem Schneidenteil aus Schnellstahl S 6-5-2 und einem

->■) Schaftteil aus HK 70 hergestellt wird, die im Anfangszustand einen Durchmesser von etwa 23 mm besitzen. Der Schneidenteil wird mit zwei Längsbohrungen von 5 mm Durchmesser versehen, die in einer Vertiefung von 3—10 mm Tiefe münden. Die Verfor-

•1> mung des Schneidenteils findet bei etwa 1050⁰C statt. Als Füllmaterial wird Kupfer mit einer geringfügig über 1050⁰C liegenden Schmelztemperatur verwendet.

Ergänzend wird bemerkt, daß es nicht notwendig ist, daß die Rohlinge rund sind und einen größeren

'"' Durchmesser besitzen als das fertige Werkzeug. Die Verformungstemperatur kann je nach Werkstoff und Werkzeug zwischen 500 und 1200⁰C liegen, so daß entsprechendes Füllmaterial verwendet wird, welches keinesfalls Kupfer oder ein Metall sein muß. Außer >· Wendelbohrern können auch andere Werkzeuge mit einem Schneidenteil mit verdrallten Spannuten hergestellt werden. In diesem Fall kann unter Umständen eine Längsbohrung ausreichen. Andererseits ist es auch möglich, bei der Herstellung von Wendelbohrern mehr

• ·' als zwei Längsbohrungen für spätere Flüssigkeitskanäle vorzusehen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von Wendelbohrern oder ähnlichen, ein Schneidenteil mit verdrallten Spannuten aufweisenden Werkzeugen, die innenliegende, dem Drall der Spannuten folgend in Längsrichtung verlaufende Flüssigkeitskanäle haben, bei dem ein Werkzeugrohling mit einer der Anzahl der Flüssigkeitskanäle entsprechenden Anzahl von zumindest im Schneidenteil außermittigen Längsbohrungen versehen wird, die an der späteren Spitze des Werkzeuges verschlossen sind oder werden und die nach Füllen mit einem Füllmaterial, dessen Schmelztemperatur oberhalb der Verformungstemperatur des Werkzeugrohlings liegt, auch am schaftseitigen Ende verschlossen werden, worauf an dem Werkzeugrohling nach Erhitzen auf die Verformungstemperatur durch spanloses Umformen die Spannuten erzeugt und zusammen mit den Längsbohrungen verdrallt werden und schließlich das Füllmaterial entfernt und das Werkzeug auf übliche Weise fertigbearbeitet und gehärtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelztemperatur des verwendeten Füllmaterials (5) unterhalb der Härtetemperatur des Werkzeuges liegt, daß das Verschließen der schaftseitigen Enden (3a,} der Längsbohrungen (3) während des spanlosen Umformens durch Anpressen eines Druckstempels (11) erfolgt und daß während der für das Härten erforderlichen Erhitzung des Werkzeuges, die von der Spitze des Werkzeuges her gegen die schaftseitigen Enden (3a) der verdrallten Längsbohrungen (3) hin fortschreitend erfolgt, das Füllmaterial (5) im gleichen Sinne fortschreitend erschmolzen und schließlich durch den hierbei in den Längsbohrungen (3) erzeugten Überdruck an deren schaftseitigen Enden (3a) explosionsartig herausgeschleudert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Schneidenteil des Werkzeugrohlings vor dem Erzeugen der Spannuten mit einem Schaftteil stumpf verschweißt wird, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Verschweißen des Schneidenteils (2a) mit dem Schaftteil (2b) eine als Verbindungskanal zu den Längsbohrungen (4) des Schneidenteils (2a) im Schaftteil (2b) angebrachte Längsbohrung (6) ebenfalls mit dem Füllmaterial (5) gefüllt, während des spanlosen Umformens des Schneidenteils (2a) der Druckstempel (11) gegen das dem Schneidenteil (2a) abgekehrte Ende (6a) der Längsbohrung (6) des Schaftteils (2b) angepreßt und an diesem Ende (6a) schließlich das bei der Erhitzung für das Härten erschmolzene Füllmaterial (5) aller Längsbohrungen (4,6) herausgeschleudert wird

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, bei dem die Erhitzung für das Härten in einem Härtesalzbad erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug mit nach unten weisender Spitze in das Härtesalzbad gehalten wird.