DE19517311A1 - Schneidplattenanordnung für Bohrwerkzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Wendeschneidplattenanordnung für ein Werkzeug zum Bohren.

Bei einem bekannten Werkzeug gemäß EP 0 172 148 A2 sind zwei Schneiden vorhanden, von denen jede beim Bohren den gleichen Flächenbereich überstreicht und damit bei jeder Umdrehung des Werkzeuges voll wirksam wird. Dieses Werkzeug weist jedoch keine für sich lösbar zu befestigende Schneidplatten auf, sondern hat einen Kopf mit in diesen eingelöteten Schneidelementen.

Aus der DE 30 37 097 A1 ist ein zweischneidiges Bohrwerkzeug mit zwei um 180° versetzten lösbaren Gewindeschneidplatten bekannt, die miteinander fluchtende oder parallel versetzte Hauptschneiden aufweisen, die gemeinsam einen Kernbereich von 0,2- 2,5 mm nichtschneidend freilassen.

Dem gegenüber betrifft (die Stammanmeldung (P 44 16 040.2) das Stammpatent DE 44 16 040 C2 ein Werkzeug und eine Schneidplatte zum Bohren in volles Material mit einem Werkzeugkörper und zwei um etwa 180° in Umfangsrichtung versetzten Schneiden, zwei lösbar zu befestigende Wendeschneidplatten mit Schneidkanten deren geradlinige Hauptschneiden jeweils unter einem spitzen Einstellwinkel radial auswärts und rückwärts zur Vorschubrichtung geneigt verlaufen und beim Bohren beide etwa die gleiche Fläche spanend überstreichen, wobei die Schneidkanten sich mit innen liegenden Eckbereichen oder Teilen derselben bis zur Werkzeugmitte oder geringfügig darüberhinaus erstrecken.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde ein Bohrwerkzeug der angegebenen Gattung zu schaffen, das als echter Zweischneider mit auswechselbaren Schneidplatten arbeitet; die Erfindung strebt dabei eine Optimierung der Anordnung der Schneidplatten für einen gegenüber dem Stand der Technik verbesserten Späneabfluß an.

Das Problem wird durch die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen erfaßt.

Erfindungsgemäß sollen zwei lösbar zu befestigende Schneidplatten, insbesondere Dreifachwendeschneidplatten, bei einer Anordnung gemäß Stammpatent mit überlappenden Schneidkanten so angeordnet werden, daß die Spanflächen beider Schneidplatten voneinander einen möglichst weiten Abstand haben, aber trotzdem ein gleich gutes oder verbessertes Schneidverhalten zeigen. Die Schneidkanten als solche können etwa in Fluchtlinie liegen, lediglich die in Vorschubrichtung hinter den Schneidkanten liegenden Spanflächen sollen einen vergrößerten Abstand haben. Relativ zu einem verbesserten Bohrergebnis, daß heißt der Genauigkeit des Bohrlochdurchmessers und der Qualität der Bohrlochoberfläche sollen dabei die Anforderungen an die Einstellgenauigkeit nicht extrem vergrößert werden, weil dies zeitaufwendig ist und entsprechend qualifizierten Personals bedarf.

Dies kann auf mehrfache Art und Weise geschehen, es gibt mehrere ausführbare Detaillösungen für die prinzipielle Lösung, wobei einzelne Maßnahmen zur Vergrößerung der Wirkung einer besseren Späneabfuhr miteinander kombinierbar sind.

Die beim Bohren wirkenden Schneidkanten beider Wendeschneidplatten schneiden jeweils einen kompletten Radius der Bohrung, gemeinsam also in der Regel über den gesamten Durchmesser der Bohrung. Dies ist möglich, weil die innen liegenden Eckenbereiche der Schneidkanten sich bis zur Werkzeugmitte oder geringfügig darüberhinaus erstrecken, so daß gleichzeitig die Hauptschneiden und Nebenschneiden in Eingriff sind. Nur in einer speziellen Ausführung schneidet eine Platte in Bohrlochmitte nicht.

Die Lage der Schneidkanten relativ zu einer axialen Längsmittelebene des Bohrwerkzeuges ist den Fertigungsmöglichkeiten und den Einstellmöglichkeiten für das Werkzeug entsprechend anzupassen. Bei einer in der Praxis bewährten Ausführung sind die Schneidkanten mit Bezug auf diese Ebene geringfügig zurückgesetzt um ein Maß, das der maximalen Toleranz bei der Fertigung der Werkstückkörper, der Schneidplatten und deren Befestigung entspricht, um sicherzustellen, daß die Schneidplatten im Überdeckungsbereich in Bohrermitte nicht kollidieren.

Davon ausgehend sieht eine Detaillösung vor, daß die Spanflächen der beiden Schneidplatten einen vergrößerten Abstand erhalten, indem die Schneidplatten um eine zur Werkzeugmitte orthogonale Achse, die in etwa parallel und in Erstreckungsrichtung der Schneidkanten verläuft, aber unterhalb der Bohrerspitze liegt, geschwenkt werden. Idealerweise liegt diese orthogonale Achse so, daß sie den Schnittpunkt der beiden Projektionsflächen der Schneidplatten, genauer: der größten Projektionsflächen, an den kurzen Kanten schneidet, wobei die Achse natürlich in Projektionsebene liegt. Die Platten werden um diese Achse so geneigt, daß die an der Bohrerspitze liegenden Teile der Platte auf einer zu bewegt und die schaftseitigen Teile der Schneidplatten unterhalb dieser Neigungsachse auseinandergeschwenkt werden. Dadurch ergibt sich an den Spanflächen ein größerer freier Durchlaß, der eine bessere Spanabfuhr ermöglicht.

Der summarische Neigungswinkel beider Platten an der Spitze des Werkzeuges sollte von etwa 0,5 bis etwa maximal 12° reichen. Da es bei der Spanabfuhr im wesentlichen auf den Abstand der Spanflächen voneinander ankommt, kann der jeweilige Neigungswinkel der einzelnen Schneidplatte unterschiedlich zu dem der anderen Schneidplatte sein; nur der Neigungswinkel beider Platten zusammen sollte zwischen 0,5 und 12° betragen. Zur Vereinfachung der Bohrereinstellung und zur symmetrischen Verteilung der Schneidkräfte und Reaktionskräfte wird man in der Praxis die Neigungswinkel beider Schneidplatten in etwa gleich wählen.

Der Neigungswinkel selbst wird noch bestimmt durch das Minimalmaß des Abstandes der aufeinander zu geneigten kurzen Kanten der Schneidplatten, von etwa 0,05 bis 0,4 mm. Dieses Minimalmaß hat sich in der Praxis ergeben und berücksichtigt die Toleranzen sowohl des Werkzeugkörpers als auch der Schneidplatte. Der Neigungswinkel wird auch dadurch begrenzt, daß der Freiwinkel an den Schneidkanten der Schneidplatten 2° nicht unterschreiten sollte, gemessen relativ zur abzuspanenden Fläche. Ansonsten werden die Vorschubkräfte durch entsprechende Reibung an der Freifläche zu groß und die Bohrer verschleißen schneller.

Eine andere Möglichkeit den Abstand der Spanflächen und damit den Durchlaßquerschnitt für die Späne in die üblichen Drallnuten des Bohrwerkzeuge zu erhöhen, besteht darin, die Spanflächen unmittelbar hinter der Schneidkante, insbesondere der kurzen Kante aber auch der Hauptschneide, so konkav auszubilden wie dies in einer Schneidplatte möglich ist. Die Abarbeitung der Schneidplatte nach dem Herstellen beispielsweise durch Schleifen oder bei Sinterplatten durch entsprechendes Hohlpressen während der Herstellung, sorgt dann dafür, daß ohne eine Neigung der Schneidplatten ein genügend großer Querschnitt für den Spanabfluß zwischen den Spanflächen der Schneidplatten freigegeben wird. Der Spanabfluß ist materialabhängig und natürlich auch abhängig von der Vorschubgeschwindigkeit und dem Bohrdurchmesser, so daß im einzelnen ausgewählt werden kann, ob nur eine Schneidplatte konkav ausgebildet wird oder ob beide Schneidplatten mit konkaver Spanfläche zu versehen sind. Anhand der angegebenen Parameter und der Bohrergröße kann der Fachmann entsprechend wählen.

Letztlich gibt es noch die Möglichkeit den Durchlaß für die Spanabfuhr dadurch zu erhöhen, daß man an mindestens einer Schneidplatte die kurze Kante neben der Hauptschneide, soweit sie über die Werkzeugmitte hinaus ragt, kappt und so ein Klemmen der Späne zwischen den Schneidplatten verhindert. Diese Maßnahme allein ohne eine zusätzliche Maßnahme, wie das konkave Ausbilden der Spanflächen oder Neigen der Schneidplatten oder das Beabstanden der kurzen Kanten voneinander über das Minimalmaß hinaus, führt nur in seltenen Fällen zum Erfolg, so daß in dem Kappen dieser Überdeckungsbereiche der Schneidplatte primär eine additive Maßnahme zu den übrigen Maßnahmen zu sehen ist. In seltenen Fallen, wie bei kurzbrechenden Spänen, kann aber diese Maßnahme auch schon zu einer Verbesserung des Bohrergebnisses führen.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Erläuterung von Ausführungsbeispielen, den zugehörigen Zeichnungen und den Ansprüchen.

Es zeigen:

Fig. 1 die Spitze eines Bohrwerkzeuges in Seitenansicht;

Fig. 2 eine Ausführung des Bohrwerkzeuges in Seitenansicht mit aufgebrochenem Schaft;

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine zweite Ausführung des Bohrwerkzeuges;

Fig. 4 einen Schnitt durch ein Bohrwerkzeug gemaß Fig. 3 mit Schnittlage C-C gemäß Fig. 1;

Fig. 5 eine vergrößerte Teil-Draufsicht auf ein Bohrwerkzeug analog Fig. 2, jedoch als dritte Ausführungsform.

Fig. 1 zeigt die generelle Anordnung der Schneidplatten als in eine Ebene geklappte größte Projektionsflächen der geneigten Plattenanordnung gemäß den Fig. 2 und 5; diese Seitenansicht ergibt sich auch bei einer Anordnung gemäß Fig. 3, wenn auf die Abbildung der konkaven Spanflächen F,18 verzichtet wird. Identisch ausgebildete Teile sind in allen Figuren mit derselben Bezugsziffer versehen.

Die Schneidplatten, hier generell mit Bezugsziffer 7 bezeichnet, haben eine Hauptschneide 11 und eine kurze Kante oder zentrale Nebenschneide 13, wobei die beiden Schneiden durch die Bohrerspitze S getrennt sind, sowie abgerundete Ecken 12. Die Hauptschneide ist um den Einstellwinkel k nach außen geneigt. Die Schneidplatten sind generell durch zentrische Schrauben 8 in ihrer Lage auf dem Schaft 2 des Bohrwerkzeuges 1 (Fig. 2) fixiert. Der Schaft 2 weist Drallnuten 5 für die Spanabfuhr auf, die am flanschartigen Teil 3 oberhalb des Spannschaftes 4 des Bohrwerkzeuges enden. In Seitenansicht schneiden sich die kurzen Kanten 13 beziehungsweise die Projektionsflächen der Schneidplatten 7, 17 einerseits in der Bohrermitte M und andererseits in der dazu orthogonalen Achse O, der Achse, um die die Schneidplatten 7 und 27 gemäß den Fig. 2 und 5 geneigt sind.

Die Neigung ist als summarischer Neigungswinkel SW beider Platten in Fig. 2 definiert und beträgt minimal etwa 0,5 Grad und maximal etwa 12 Grad, wobei die Platten oberhalb der Achse O in Richtung zu den Bohrerspitzen S zueinander geneigt sind. Die realen Verhältnisse für einen in Serie gefertigten Bohrer zeigt in stark vergrößerter Teil-Draufsicht analog Fig. 2 die Fig. 5. Hier ist ein Minimal-Abstand a der Bohrerspitzen S von etwa 0,05 bis etwa 0,4 mm übertrieben dargestellt; er soll veranschaulichen, daß auf die Fertigungstoleranzen des Bohrerschaftes 2 mit den Kühlflüssigkeitsbohrungen 9 und der Schneidplatten 7 und 27 Rücksicht zu nehmen ist, damit die kurzen Kanten 13 einander nicht berühren und so sich nicht gegenseitig zerstören können. Das Maß b bezeichnet den Minimal-Abstand der kurzen Kanten 13 in Bohrermitte M; diese Kanten verlaufen nur in der Zeichenebene als projizierte Kanten parallel wie Fig. 1 verdeutlicht. Der mittlere Abstand der unterhalb der Schneiden 11, 13 liegenden Spanflächen F ist größer als der Abstand a oder b und kann durch Kappen, beispielsweise Abschleifen, des schraffierten Bereiches B an der Schneide 13 parallel zur Bohrermitte M noch vergrößert werden.

In Fig. 3 wird eine Ausführungsform des Werkzeuges dargestellt, bei der alle Schneiden in einer Flucht liegen. Die Spanflächen F,18 der Schneidplatten 17 sind jedoch konkav ausgebildet, so daß auch hier ein Abstand zwischen den Spanflächen als Durchlaß für Späne realisiert wird. Die Konkavität ist in Fig. 4, die einen Schnitt durch den Bohrer gemäß Schnittlinie C-C in Fig. 1 darstellt, deutlich an den gegenüber den Hauptschneiden 11 zurückliegenden Spanflächen F zu sehen.

Claims (9)

1. Werkzeug zum Bohren mit einem Werkzeugkörper und zwei um etwa 180° in Umfangsrichtung versetzten Schneiden zweier lösbar zu befestigender Schneidplatten (7) mit Schneidkanten, deren geradlinige Hauptschneide (11) jeweils unter einem spitzen Einstellwinkel (k) radial auswärts und rückwärts zur Vorschubrichtung geneigt verlaufen und die Schneidkanten mit innen liegenden kurzen Kanten sich bis zur Werkzeugmitte (M) oder darüber hinaus erstrecken nach Patent (Patentanmeldung P 44 16 040.2), dadurch gekennzeichnet, daß in Werkzeugmitte (M) die kurzen Kanten (13) geringfügig voneinander beabstandet sind, jede kurze Kante (13) zum Inneren der Schneidplatte (7) hin eine unter spitzem Spanwinkel abfallende Spanfläche (F) aufweist, wobei der Abstand (a) einander gegenüberliegender Spanflächen (F) beider Schneidplatten sein Minimalmaß an der kurzen Kante (13) hat.

2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Minimalmaß etwa 0,05-0, 4 mm beträgt.

3. Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidplatten (7) relativ zueinander um einen summarischen spitzen Winkel (SW) geneigt sind, wobei ihr Abstand zur Seite des Werkzeugkörpers (2) größer wird.

4. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidplatte um eine zur Werkzeugmitte (M) orthogonalen und in Ersteckungsrichtung der Schneidkanten verlaufenden Achse (O), die einen Schnittpunkt der größten Projektionsflächen beider Schneidplatten an den kurzen Kanten schneidet und in der Projektionsebene liegt, geneigt sind.

5. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der spitze Winkel (SW) der relativen Neigung etwa 0,5-12° beträgt, wobei der jeweilige Neigungswinkel der einen Schneidplatte verschieden von dem der anderen sein kann.

6. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung der Schneidplatte durch einen 2° nicht unterschreitenden Freiwinkel der Schneidkante begrenzt ist.

7. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spanfläche (F) mindestens einer Schneidplatte (7) mindestens im Bereich der kurzen Kanten (13) konkav ausgebildet ist.

8. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zugleich die Schneidplatten zueinander um einen spitzen Winkel (SW) geneigt und mindestens eine der Schneidplatten (7) eine mindestens teils konkav (18) ausgebildete Spanfläche (F) hat.

9. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei zwei sich über die Werkzeugmitte (M) hinaus erstreckenden kurzen Kanten (13) eine Schneidplatte (27) an dieser Kante, um den sich über die Werkzeugmitte (M) erstreckenden Bereich (B) gekappt ist.