-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Zylinderkopfbohrer
gemäss
dem einleitenden Teil des unabhängigen
Anspruches.
-
Derartige
Zylinderkopfbohrer sind aus der
DE 4 115 030 C1 bekannt. Die Druckschrift
gibt einen einstückig
aus Vollmaterial herausgearbeiteten Zylinderkopfbohrer mit einem
von einem Einspannschaft getragenen Bohrkopf an, welcher mit einer
Zentreirspitze und zwei Umfangsschneiden mit zwei etwa radial verlaufenden
Hauptschneidenn versehen ist. Den zwei Hauptschneiden sind Spankanäle zugeordnet,
die zur Umfangsfläche
und zur rückwärtigen Stirnfläche des
Bohrkopfes hin offen sind. Jeder Spankanalgrund ist bogenförmig gerundet
und geht stufenlos sowohl in die Spanfläche des zugeordneten Hauptschneiders
als auch in die dieser Spanfläche gegenüberliegende
Spankanalseitenwand über.
-
Weiter
sind sogenannte Ringlochschneider bekannt, welche zur Spanabfuhr
mantelaussenwandig des Bohrkopfes Spankanäle aufweisen.
-
Aus
der
DE 196 02 903
A1 ist noch ein Bohrkronenrohr bekannt geworden, dessen
Rohrkörper an
seinem einen stirnseitigen Ende mit sowohl das axiale Ende als auch
den Aussendurchmesser überragenden
Schneidaufsätzen
versehen ist. Zusätzlich ist
der Rohrkörper
an seinem Aussenumfang mit drei wendelförmig verlaufenden Rillen versehen.
-
Schliesslich
ist aus der
DE 3 824
502 A1 ein Hohlbohrwerkzeug bekannt geworden, dessen eines Ende
in u-förmig
ausgebildete Schlitze eingelötete Schneidsegmente
aufweist, die die Stirnseite sowie den Innen- und Aussendurchmesser
des Trägerrohrkörpers überragen.
-
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Bohrer der eingangs
näher bezeichneten
Art zu schaffen, der sich beim Arbeiten möglichst wenig erwärmt.
-
Die
Lösung
dieser Aufgabe liegt bei einem Bohrer der eingangs näher bezeichneten
Art erfindungsgemäss
in den Merkmalen des unabhängigen Anspruches.
Hieraus resultiert der Vorteil geringerer Erwärmung durch kleinere Reibung
und weiterhin eine verbesserte Schneideigenschaft.
-
Weiter
wird vorgeschlagen, daß die
Nuten einen Rechteck- oder Kreisbogenquerschnitt besitzen. Weiter
wird vorgeschlagen, daß die
Nuten beiderrandseitig offen sind. Der Erfindung zufolge kann der Zylinderkopfbohrer
in einem Arbeitsgang einstückig aus
Vollmaterial herausgearbeitet werden. Die zur Wärmeabfuhr des Bohrkopfes dienenden
Nuten werden hierbei bevorzugt ausgefräst. Weiter ist vorgesehen,
daß der
die Vorschnittkante ausbildende, bogenförmig verlaufende Vorschneider
eine keilförmige Querschnittsform
besitzt, die von einer rückseitig
der Mantelwand liegenden Hohlfläche
ausgebildet ist. Die erfindungsgemäßen Mantelwandvertiefungen
erstrecken sich bevorzugt bis in die Vorschnittkante, womit durch
die keilförmige
Querschnittsform des bogenförmig
verlaufenden Vorschneiders zahnartige Vorschneidersegmente freigeschnitten
werden. Durch die zahnlükkenartige
Struktur der Vorschnittkante wird gleichfalls einer Erwärmung des
Bohrkopfes beim Bohren entgegengewirkt. Weiter ist es vorteilhaft,
daß die
Freischnittflächen
der Hauptschneide Ebenen sind, die im wesentlichen rechtwinklig
die jeweilige Hohlfläche
schneiden. In diese Freischnittflächen münden die eingangs erwähnten Spankanäle des Zylinderkopfbohrers.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, daß die Vorschnittkante
im Bereich zwischen zwei benachbarten Nuten einen Freischnitt besitzt.
Die zahnlückenartige
Vorschnittkante setzt bedingt durch diese Ausbildung beim Bohrvorgang
lediglich punktweise auf das zu bearbeitende Werkstück auf.
Durch den gewählten
Freischnitt im Bereich eines zwischen zwei benachbarten Nuten freigeschnittenen
Vorschnittzahnes ist zum einen eine verbesserte Schneideigenschaft
im Bereich der Vorschnittkante und zum anderen eine geringere Erwärmung gegeben.
In einer alternativen Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes ist
vorgesehen, daß die
Ausbuchtungen von radi al vorstehenden Zahnabschnitten von Einzelzähnen ausgebildet sind.
Diese Einzelzähne
sind mantelaußenwandig des
Bohrkopfes angeordnet und bilden die Vorschnittkante. Durch die
radial vorstehende Anordnung der einzelnen Zähne sind zwischen diesen bevorzugt
axial ausgerichtete Freiräume
geschaffen. Hierzu ist weiter vorgesehen, daß die einzelnen Zähne aus
Hartmaterial bestehen und in Aufnahmetaschen des Bohrkopfes mit
radialem und axialem Überstand
eingelötet
sind. Der Zylinderkopfbohrer wird demzufolge in aufeinanderfolgenden
Arbeitsgängen
hergestellt. Zunächst
wird der Bohrkopf mit seiner Hauptschneide und den den Bohrkopf
schräg durchdringenden
Spankanälen
einstückig
aus Vollmaterial herausgearbeitet. Hiernach erfolgt ein Einsetzen
von Einzelzähnen
in, in die zylindrisch gekrümmte
Mantelwand eingearbeitete Aufnahmetaschen und ein Verlöten von
Bohrkopf und Einzelzähnen.
Die Aufnahmetaschen sind derart bemessen, daß die eingesetzten Einzelzähne sowohl
mit radialem als auch mit axialem Überstand an dem Bohrkopf fixiert sind.
Durch den axialen Überstand
ist die Vorschnittkante gebildet. Durch den radialen Überstand
der Einzelzähne
ist zwischen zwei benachbarten Einzelzähnen ein Freiraum geschaffen.
Die ansonsten glattwandige Mantelwandung des Bohrkopfes ist somit
durch die hervorstehenden Einzelzähne unterbrochen. Dies hat
eine geringere Erwärmung
des Bohrkopfes während
des Bohrvorganges zur Folge. Schließlich erweist es sich als vorteilhaft,
daß die Aufnahmetaschen
einen schwalbenschwanzförmigen
Einsteckquerschnitt für
jeweils einen Einzelzahn besitzen. Durch diese Maßnahme ist
in einfachster Weise eine Vorfixierung der Einzelzähne an dem Bohrkopf
gegeben, dies ohne weitere Befestigungsmittel in Form von Drähten oder
dergleichen. Die Einzelzähne
weisen einen dem Aufnahmetaschenquerschnitt entsprechenden Querschnitt
auf, wobei nach Einstecken eines Einzelzahnes dieser mit Wandabstand
in der Aufnahmetasche einliegt. In den so gebildeten Zwischenraum
kann nach einem Erwärmen des
vormontierten Bohrers das verwendete Silberlot zur endgültigen Fixierung
der Einzelzähne
einfließen.
-
Nachfolgend
ist die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung, welche jedoch
lediglich mehrere Ausführungsbeispiele
darstellt, näher
erläutert. Es
zeigt:
-
1 einen
erfindungsgemäßen Zylinderkopfbohrer
in Form eines Forstner-Bohrers, in perspektivischer Darstellung,
eine erste Ausführungsform betreffend;
-
2 den
Forstner-Bohrer gemäß 1 in einer
Seitenansicht;
-
3 den
Forstner-Bohrer in einer Stirnansicht;
-
4 den
Längsschnitt
durch den Forstner-Bohrer gemäß der Linie
IV-IV in 3;
-
5 einen
erfindungsgemäßen Forstner-Bohrer
in einer Seitenansicht, eine zweite Ausführungsform betreffend;
-
6 die
Stirnansicht auf den Forstner-Bohrer gemäß der Ausführungsform in 5;
-
7 den
Längsschnitt
gemäß der Linie VII-VII
in 6;
-
8 in
einer dritten Ausführungsform
die Seitenansicht auf einen mit Einzelzähnen bestückten Forstner-Bohrer;
-
9 die
Stirnansicht auf den Forstner-Bohrer gemäß der Ausführungsform. in 8;
-
10 den
Längsschnitt
gemäß der Linie X-X
in 9.
-
Dargestellt
und beschrieben ist zunächst
mit Bezug zu 1 ein als Forstner-Bohrer ausgebildeter
Zylinderkopfbohrer 1, welcher sich im wesentlichen aus
einem Einspannschaft 2 und einem von diesem getragenen
Bohrkopf 3 zusammensetzt. Letzterer ist im wesentlichen
kreiszylindrisch ausgebildet und besitzt eine im wesentlichen diametral
sich über den
gesamten Kreisquerschnitt erstreckende Hauptschneide 4 mit
einer Zentrierspitze 5.
-
Die
Hauptschneide 4 ist durch die Zentrierspitze 5 unterbrochen,
wobei sich jedem Hauptschneidenabschnitt 4' und 4'' ein
zur Außenwandung 6 des
Bohrkopfes 3 hin offener, den Bohrkopf 3 schräg durchdringender
Spankanal 7 anschließt.
-
Jedem
mantenwandaußenseitigen
Ende der Hauptschneide 4 schließt sich eine mit der Umfangslinie
des Bohrkopfes 3 zusammenfallende Vorschnittkante 8 an,
welche zur Führung
des Bohrers 1 dient. Jede Vorschnittkante 8 reicht
von dem Ende der Hauptschneide 4 ausgehend bis zum Rand
des jeweils anderen Spankanales 7. Bedingt durch die im wesentlichen
kreiszylindrische Ausgestaltung des Bohrkopfes 3 ergeben
sich somit zylindrisch gekrümmte
Vorschnittkanten 8.
-
Rückseitig
der Mantelwand 6 ist jeweils zugeordnet einer Vorschnittkante 8 eine
Hohlfläche 9 ausgebildet.
Hieraus ergibt sich jeweils ein, die Vorschnittkante 8 ausbildender,
bogenförmig
verlaufender Vorschneider 10 mit einer keilförmigen Querschnittsform
(vgl. hierzu 4).
-
Die
Hauptschneide 4 bzw. die Hauptschneidenabschnitte 4' und 4'' besitzen Freischnittflächen 11,
welche eben und stufenlos bis zur Hohlfläche 9 des jeweils
in Drehrichtung nachfolgenden Vorschneiders 10 verlaufen,
wobei die Freiflächen 11 gegenüber einer
Querebene des Bohrkopfes 3 um je einen Winkel von ca. 30° geneigt
sind.
-
Die
Spankanäle 7 weisen
einen bogenförmig gerundeten
Spankanalgrund auf. Jeder Spankanal 7 überragt bohrkopfeinwärts seinen
zugehörigen Hauptschneidenabschnitt 4' und 4''. Der bogenförmige Spankanalgrund ragt hierbei
bis in die Freifläche 11 des
jeweils anderen Hauptschneidenabschnittes hinein.
-
Die
Ebenen der Freischnittflächen 11 schneiden
im wesentlichen die jeweilige Hohlfläche 9 in einem rechten
Winkel.
-
Die
ansonsten glattwandige Mantelwand 6 ist in dem in den 1 bis 4 gezeigten
ersten Ausführungsbeispiel
durch im Querschnitt kreisbogenförmige
Nuten 12 unterbrochen. Hierdurch sind radiale Ausbuchtungen 13 ausgeformt,
welche in diesem ersten Ausführungsbeispiel
Mantelwandvertiefungen bilden.
-
Die
Nuten 12 werden beispielsweise vermittels eines Fingerfräsers oder
dergleichen in die Mantelwand 6 eingearbeitet, wobei die
Ausrichtung der Nuten 12 so gewählt sein kann, daß diese
parallel zur Bohrerachse x-x verlaufen. Wie aber insbesondere in 2 zu
erkennen, wird eine Ausrichtung bevorzugt, bei welcher die Nuten 12 geneigt
zur Achse x-x ausrichtet sind. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel
ist hier ein Winkel Alpha von ca. 20° gewählt.
-
Die
Nuten 12 sind beiderrandseitig offen ausgebildet, das heißt sie erstrecken
sich über
die in Achsrichtung betrachtete gesamte Bohrerkopfhöhe, womit
sich aufgrund der im Querschnitt keilförmigen Ausbildung der Vorschneider 10 vereinzelte,
zahnartige Vorschneidersegmente 14 ausbilden. Im Bereich der
Durchdringung von Nuten 12 und Vorschneidern 10 ergeben
sich elypsenartige Freischnitte 15.
-
Weiter
ist jede Vorschnittkante 8 im Bereich zwischen zwei benachbarten
Nuten 12, das heißt
im Bereich eines Vorschneidersegmentes 14 mit einem Freischnitt 16 versehen,
womit die Vorschnittkanten 8 lediglich punktuell das zu
bearbeitende Werkstück berühren.
-
Durch
die in die Mantelwand 6 eingearbeiteten Nuten 12 wird
der vorteilhafte Effekt erzielt, daß sich der Forstner-Bohrer 1 beim
Bohren weniger erwärmt.
Weiter wirkt sich diesbezüglich
auch die Vereinzelung von Vorschneidersegmenten 14, welche bevorzugt
noch mit Freischnitten 16 versehen sind, vorteilhaft auf
die Wärmeentwicklung
aus.
-
In
den 5 bis 7 ist in einer zweiten Ausführungsform
ein Forstner-Bohrer 1 dargestellt, welcher gleich dem ersten
Ausführungsbeispiel
mit Ausbuchtungen 13 in Form von Nuten 12 im Bereich der
Mantelwandung 6 verse hen ist. Hier ist jedoch eine im wesentlichen
rechteckige Querschnittform der Nuten 12 gewählt. Weiter
sind die Nuten 12 parallel zur Bohrerachse x-x ausgerichtet.
-
Auch
diese Nuten 12 sind beiderrandseitig offen ausgebildet,
womit sich wiederum im Bereich der Vorschnittkanten 8 vereinzelte,
zahnartige Vorschneidersegmente 14 ausbilden. Auch hier
werden, bedingt durch die im Querschnitt keilförmige Ausbildung der Vorschneider 10,
Freischnitte 15 gebildet.
-
In
den beiden zuvorbeschriebenen Ausführungsbeispielen sind die Ausbuchtungen 13 bzw.
Nuten 12 jeweils durchgehend, das heißt beiderrandseitig offen ausgebildet.
Es sind jedoch auch Ausführungen
denkbar, bei welchen die Ausbuchtungen 13 einseitig oder
beidseitig geschlossen ausgebildet sind. Die Ausbuchtungen 13 bzw.
Nuten 12 dienen lediglich zur Verringerung der Wärmeentwicklung
im Bereich des Bohrkopfes 3 und nicht zu Spanabfuhr. Letztere
erfolgt über
die im wesentlichen zentral angeordneten Spankanäle 7. Hierdurch bedingt
kann die Ausformung und Ausrichtung der Ausbuchtungen 13 frei
gewählt
werden.
-
Ein
drittes Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Lösung ist
in den 8 bis 10 dargestellt. Entgegen den
zuvorbeschriebenen Ausführungsbeispielen
ist hier die Mantelwand 6 des Bohrkopfes 3 nicht
von nutartigen Ausbuchtungen unterbrochen. Vielmehr ist die Ausbildung
hier so gewählt,
daß die
Ausbuchtungen 13 von radial vorstehenden Zahnabschnitten
von Einzelzähnen 17 ausgebildet
sind. Demzufolge ist die Mantelwand 6 nicht von Vertiefungen
sondern von Vorsprüngen
unterbrochen.
-
Die
Einzelzähne 17 bestehen
aus einem Hartmaterial und sind aufgenommen in Aufnahmetaschen 18 des
Bohrkopfes 3.
-
Die
Aufnahmetaschen 18 sind im radialen Außenbereich der Vorschneider 10 zur
Mantelaußenwandung
und zur Stirnfläche
des Bohrkopfes 3 hin offen ausgebildet, und besitzen einen
schwalbenschwanzförmigen
Einsteckquerschnitt. Die Einzelzähne 17 weisen
einen dem Einsteckquerschnitt der Aufnahmetaschen 18 angepaßten Querschnitt
auf. Die axiale Länge
und die radiale Tiefe einer jeden Aufnahmetasche 18 ist
so gewählt,
daß ein
eingesteckter Einzelzahn 17 mit radialem Überstand
a und axialem Überstand
b gehaltert ist.
-
Durch
die schwalbenschwanzförmigen Querschnitte
ist eine Vormontage ermöglicht.
Hierzu werden die Einzelzähne 17 in
die entsprechenden Aufnahmetaschen 18 der die Vorschneider 10 bildenden
Mantelwand 6 eingesteckt. Hiernach wird die vormontierte
Einheit erwärmt,
womit ein die Verbindung letztlich herstellendes Silberlot in die
Zwischenräume
zwischen Einzelzahnwandung und Aufnahmetaschenwandung einfließen kann.
-
Die
so an dem Bohrkopf 3 fixierten Einzelzähne 17 bilden zusammen
die lediglich der Führung des
Rohres 1 dienenden Vorschneider 10.
-
Bedingt
durch den radialen Überstand
a ergeben sich zwischen zwei benachbarten Einzelzähnen 10 radiale
Freizonen 19, welche dem gleichen Zwecke dienen wie die
Nuten 12 der beiden zuvorbeschriebenen Ausführungsbeispielen.
Die gebildeten Freizonen 19 wirken sich hinsichtlich der
Wärmeentwicklung
des Bohrkopfes 3 beim Bohrvorgang positiv aus. Dieser Effekt
wird noch dadurch unterstützt,
daß die
als Vorschneider dienenden Einzelzähne 17 stirnseitig
ausgespitzt ausgebildet sind und somit einen Vorschneider bilden,
welcher lediglich punktartig auf das zu bearbeitende Werkstück trifft.