DE20015550U1

DE20015550U1 - Stufenbohrer

Info

Publication number: DE20015550U1
Application number: DE20015550U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Giess & Quanz & Co Kg De GmbH
Priority date: 2000-09-08
Filing date: 2000-09-08
Publication date: 2000-10-26
Anticipated expiration: 2010-09-09

Description

Reiner Quanz, Damaschkestr. 5, D-42859 Remscheid Stufenbohrer

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stufenbohrer bestehend aus einem um eine Längsachse rotierend anstreibbaren Schneidenteil und einem sich an den Schneidenteil in axialer Richtung anschließenden Einspannschaft sowie einer diesem gegenüberliegenden Bohrerspitze, wobei der Schneidenteil mindestens zwei zylindrische Abschnitte mit unterschiedlichem Durchmesser aufweist, und der zylindrische Abschnitt mit dem kleineren Durchmesser in Bohrrichtung vor dem zylindrischen Abschnitt mit dem größeren Durchmesser angeordnet ist, und die zylindrischen Abschnitte durch Übergangsbereiche mit schräg zur Längsachse verlaufenen Schneidkanten verbunden sind.

Stufenbohrer der vorstehend beschriebenen Art sind allgemein bekannt. Mit ihnen werden Durchgangslöcher in metallische Blechteile und Kunststoffprofile gebohrt. Hierbei können die Löcher dazu dienen, dass beispielsweise ein Gewindebolzen durch sie gesteckt und mittels einer Gegenmutter im Blechteil fixiert wird. Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass eine selbstschneidene Schraube in das Durchgangsloch eingeschraubt wird. Für die beiden unterschiedlichen Befestigungsarten werden in der Regel unterschiedliche Materialdicken verwendet, da das Einschrauben einer selbstschneidenen Schraube eine größere Materialdicke verlangt, um eine ausreichende Traglänge des Gewindes zu gewährleisten. Es ist deshalb zweckmäßig, für das Bohren der jeweiligen Durchgangslöcher Stufenbohrer zu verwenden, die unterschiedlich lange Bohrstufen besitzen. Da aber im Fertigungsprozeß oftmals Durchgangslöcher zum Einstecken von Gewindebolzen bzw. bis zum Einschrauben von selbstschneidenen Schrauben in abwechselnder Folge gebohrt werden müssen, ist ein ständiger Werkzeugwechsel notwendig, was aber zeitaufwendig und damit kostenintensiv ist.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stufenbohrer bereit zu stellen, bei dem ein Werkzeugwechsel der vorbeschriebenen Art entfalten kann.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass die zylindrischen Abschnitte eine unterschiedliche axiale Länge besitzen. Hierdurch sind mit ein und demselben Stufenbohrer unterschiedliche Bohrlochtiefen herstellbar, d. h. es können Löcher in Materialien unterschiedlicher Materialstärke ohne Werkzeugwechsel gebohrt werden. Gleichzeitig ist für den Handwerker erkennbar, für welche Art von Löchern welche Bohrstufen zur Verwendung kommen. Vorteilhafterweise ist hierbei der zylindrische Abschnitt mit der größeren axialen Länge in Bohrrichtung vor dem Abschnitt mit der geringeren axialen Länge angeordnet. Vorzugsweise besitzt ein erfindungsgemäßer Stufenbohrer mehrere zylindrische Abschnitte mit unterschiedlicher Länge, wobei jeweils ein gleichmäßiger Wechsel zwischen den unterschiedlich langen zylindrischen Abschnitten vorhanden ist. Hierbei ist die Länge der unterschiedlich langen zylindrischen Abschnitte untereinander jeweils gleich groß. Vorzugsweise ist die Länge der kürzeren Abschnitte < 3 mm und die Länge der längeren zylindrischen Abschnitte ist > 3 und < 6 mm.

Im erfindungsgemäßen Stufenbohrer ausgebildeten in axialer Richtung verlaufenden Spannuten sind vorteilhafterweise Markierungen in Zuordnung zu den unterschiedlich langen Stufenabschnitten ausgebildet, so dass der Benutzer in der Lage ist, die jeweilige Durchmessergröße und Zuordnung der einzelnen Bohrerabschnitte optisch zu erkennen.

Vorteilhafte Ausführungen sind in den Unteransprüchen enthalten. Anhand des in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Stufenbohrers,

Fig. 2 eine Ansicht gemäß Pfeil II in Figur 1.

In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind gleiche Teile mit denselben Bezugszeichen versehen, so daß sie in der Regel auch jeweils nur einmal beschrieben werden.

Ein erfindungsgemäßes, als Stufenbohrer ausgebildetes Bohrwerkzeug besteht im ersten Ausführungsbeispiel, wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, aus einem um seine Längsachse 1 rotierend in Richtung eines in eingezeichneten Pfeils X antreibbaren Schneidenteils 3 und einem sich an diesen in axialer Richtung anschließenden Einspannschaft 4. Der Einspannschaft 4 kann einen beliebigen, beispielsweise sechseckigen oder kreisförmigen Querschnitt besitzen. Insbesondere ist es günstig, wenn der Einspannschaft 4 einen kreisförmigen Querschnitt mit drei um 120° versetzten, tangential abgeplatteten Mitnehmerflächen hat. Der Einspannschaft 4 erhält dadurch einen sicheren Sitz in einem Bohrfutter. Der Schneidenteil 3 weist mehrere zylindrische Abschnitte 5a, b mit unterschiedlichen, von einer Bohrerspitze 6 in Richtung des Einspannschaftes 4 über Stufen zunehmenden Durchmessern auf, die sich erfindungsgemäß in ihrer axialen Länge unterscheiden.

Außerdem besitzt der Schneidenteil 3, zwei am Umfang ausgebildete, von der Bohrerspitze 6 in Richtung des Einspannschaftes 4 verlaufende Span-Nuten 7. Diese Span-Nuten 7 liegen vorzugsweise im Ausführungsbeispiel um 180° versetzt am Umfang des erfindungsgemäßen Stufenbohrers und sind vorteilhafterweise gleichartig ausgebildet. Diese Span-Nuten 7 verlaufen geradlinig. Sie können auch spiralförmig verlaufen.

Durch die Span-Nuten 7 werden im Schneidenteil 3 des Stufenbohrers verschiedene Arten von Schneidkanten 8 und 9a gebildet. Die Schneidkanten 8, 9a stellen Hauptschneiden dar: Die Hauptschneiden 8 erstrecken sich in Längsrichtung der Umdrehungsachse 1 des Bohrers und verlaufen schräg zu dieser, während die Bohr-Hauptschneiden 9a im wesentlichen schräg zur Umdrehungsachse 1 des Bohrers in Richtung auf die Bohrerspitze 6 hin verlaufen. Die Kanten 9b an der dem Einspannschaft 4 zugewandten Seite bilden einen Konus 16, mit dessen Hilfe ein Einfädeln rückwärts in die gebohrte Bohrung ermöglicht wird, wenn beim Vorschub über den letzten Durchmesser hinaus gebohrt wurde.

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Jeder zylindrische Abschnitt 5 kann mindestens eine als Kantenbrecher wirkende Umfangsrille 10 besitzen. Die Anzahl dieser Umfangsrillen 10 kann unterschiedlich gewählt werden.

Die Höhe eines jeden zylindrischen Abschnitts 5a, b beläuft sich auf einen Betrag, der größer als die Dicke des zu bearbeitenden Materials ist. Erfindungsgemäß sind zwei unterschiedliche Typen von zylindrischen Abschnitten 5a, 5b ausgebildet, und zwar zylindrische Abschnitte 5a mit kleinerer axialen Länge und zylindrische Abschnitte 5b mit größerer axialen Länge, wobei die Länge der beiden Abschnittstypen jeweils untereinander gleich groß ist. Hierbei sind die zylindrischen Abschnitte mit größerer axialen Länge 5b wirksam beim Bohren von Löchern zur Aufnahme von z.B. selbstbohrenden Schrauben und die Abschnitte mit kleinerer axialen Länge 5a sind wirksam beim Bohren von Löchern beispielsweise zur Aufnahme von zylindrischen Befestigungsmitteln, wie Gewindeschrauben oder Bolzen. Dabei basiert die Erfindung auf der Erkenntnis, dass Löcher zum Einschrauben von z.B. gewindeschneidenden bzw. gewindeformenden Schrauben eine größere Wandstärke aufweisen sollen, so dass beim Aufbohren ein längerer zylindrischer Abschnitt 5b von Vorteil ist. Die Länge der kürzeren zylindrischen Abschnitte 5a ist vorteilhafter < 3 mm und die Länge der längeren zylindrischen Abschnitte 5b ist vorteilhafterweise > 3 mm < 6 mm. Hierbei wird mit einem zylindrischen Abschnitt mit größerer axialen Länge 5b hinter der Bohrerspitze in Bohrrichtung begonnen, dem ein Abschnitt mit 5a mit kürzeren zylindrischen Länge mit einem größeren Durchmesser folgt. Der erste Abschnitt 5b ist hier durch die Kantenbrecher Rille 10 unterbrochen. Erfindungsgemäß besteht eine abwechselnde stetige Folge von längeren und kürzeren zylindrischen Abschnitten 5b, 5a. Die Durchmesser der kürzeren und längeren zylindrischen Abschnitte 5a, 5b ergibt sich vorteilhafterweise daraus, dass von bestimmten Gewindenenndurchmessern ausgegangen wird, die den jeweiligen Schraubelementen wie Gewindebolzen oder selbstschneidenden Schrauben zugeordnet sind, die in die jeweiligen Bohrlöcher eingebracht werden. Der Durchmesser &Agr;&igr; der längeren zylindrischen Abschnitte 5b berechnet sich aus der Formel

0A1 = 0N -&Dgr; S [mm], wobei
0N der Gewindenenndurchmesser des jeweiligen Gewindelementes ist und

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&Dgr; S die Steigung des jeweiligen Gewindes ist.
Der Durchmesser A₂ der kürzeren zylindrischen Abschnitte 5a berechnet sich aus

0A2=0N⁺O,5 [mm]

Erfindungsgemäß ist jeweils ein Paar aus längerem und kürzerem zylindrischen Abschnitt 5b, 5a für den selben Gewindenenndurchmesser zusammengehörig, wobei für dieses Paar die folgende Beziehung für die Berechnung des Außendurchmessers &Agr;&igr; für den jeweiligen kürzeren Abschnitt 5a in bezug auf den Außendurchmesser A₂ des zugehörigen längeren Abschnitts 5b gilt.

0&agr;2=0&agr;&igr;+&Dgr; S +0,5 [mm]

Zur Sicherung eines ausreichenden Freiwinkels an den Hauptschneiden 8 weist der erfindungsgemäße Stufenbohrer umfangsseitig in jedem zylindrischen Abschnitt 5 einen radialen Hinterschliff im Bereich jeder im wesentlichen zur Längsachse 1 parallelen Schneidkante 8 auf. Dieser Hinterschliff sichert eine gute Schnittwirkung der Hauptschneiden 8, auch dann, wenn das Werkzeug nach einer längeren Standzeit aufgrund des Auftretens von Verschleiß eines Nachschliffs bedarf. Um eine ausreichende Wärmeabfuhr beim Bohren zu gewährleisten und die notwendige Festigkeit der Schneiden 8 zu gewährleisten, sollte der mit dem radialen Hinterschliff erzeugte Freiwinkel vorzugsweise im Bereich von etwa 0,5° bis 5,5° liegen. Ein solcher radialer Hinterschliff wird bei Bohrern im Durchmesserbereich von etwa 4 bis 40 mm dadurch erreicht, daß ausgehend von der Schneidkante 8 über einen Winkel von etwa 20° der Durchmesser um etwa 0,12 bis 0,13 mm reduziert wird.

Der Spanwinkel &ggr; an den im wesentlichen parallel zur Längsachse 1 verlaufenden Schneidkanten 8, also den Hauptschneiden, sollte aus den nachgenannten Gründen im Bereich von 30° bis 40°, vorzugsweise im Bereich von 34° bis 35°, liegen. Durch

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den Spanwinkel &ggr; wird die Spanbildung, d.h. die Spanart und Spanform, in wesentlichem Maß beeinflußt. Die Beherrschung der Spanform ist ein Arbeits-, Unfallschutz- und Transportproblem. Besonders günstig ist das Entstehen von Schrauben- oder Spiralbruchspänen bzw. Spiralspanstücken. Diese gefährden die Arbeitssicherheit nicht, weisen eine hohe Schüttdichte auf und verursachen keine Beschädigungen an Werkzeug oder Werkstück..

Zur Ausbildung einer vorteilhaften Geometrie der Bohr-Hauptschneiden 9a kann der erfindungsgemäße Stufenbohrer jeweils einen axialen Hinterschliff im Bereich jeder oder zumindest einer der im wesentlichen schräg zur Längsachse 1 verlaufenden Schneidkanten 9a aufweisen. Analog zu den dargestellten Verhältnissen an den Hauptschneiden 8 (radialer Hinterschliff) sichert dieser axiale Hinterschliff eine gute Schnittwirkung der Bohr-Hauptschneiden 9a, auch im Falle des erfolgten Nachschleifens des Werkzeugs nach dem Auftreten von Verschleiß.

Der Spitzenwinkel &agr; der Bohrerspitze 6 ist ca. 110°. Er wird im wesentlichen durch den Werkstoff des zu bearbeitenden Werkstücks bestimmt.

In ähnlicher Weise wie an der Bohrerspitze 6 sind auch für jede Durchmesserstufe 5a, 5b des Schneidenteils 3 Übergangsbereiche 14 zwischen den zylindrischen Abschnitten 5a, b mit den stufenweise zunehmenden Durchmessern vorgesehen, so daß die im wesentlichen schräg zur Längsachse 1 verlaufenden Schneidkanten 9 in diesen Übergangsbereichen 14 im wesentlichen auf einer konusförmigen Mantelfläche liegen. Auf diese Weise ist es auch möglich, mit dem erfindungsgemäßen Stufenbohrer bereits vorhandene Bohrungen zu senken und/ oder Bohrungen bzw. Langlöcher, oder - bei ausreichender Nuttiefe - gegebenenfalls auch Nuten, werkstückoberseitig zu entgraten.

Dabei hat es sich als günstig erwiesen, wenn die Mantelflächen der Übergangsbereiche 14 zwischen den zylindrischen Abschnitten 5a, 5b in einem Winkel von etwa 42° bis 48°, vorzugsweise von etwa 45°, zur Längsachse 1 des Bohrwerkzeuges stehen.

Erfindungsgemäß ist weiterhin vorteilhaft, wenn in den Span-Nuten 7 Markierungen 20 vorgesehen sind, die für den Benutzer einen Anhalt über den jeweiligen Durchmesser-bereich der der Markierung zugeordneten Bohrerstufe beinhalten. Somit kann bei der Benutzung des erfindungsgemäßen Stufenbohrers schnell die jeweilig benötigte Durchmessergröße des zu bohrenden Loches ausgewählt werden.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt sondern umfaßt alle im Sinne der Erfindung gleichwirkende Maßnahmen.

Claims

1. Stufenbohrer bestehend aus einem um seine Längsachse (1) rotierend antreibbaren Schneidenteil (3) in axialer Richtung anschließenden Einspanschaft (4) und einer diesem gegenüberliegenden Bohrerspitze (6), wobei der Schneidenteil (3) mindestens zwei zylindrische Abschnitte (5a, 5b) mit unterschiedlichem Durchmesser aufweist, wobei der zylindrische Abschnitt mit dem kleineren Durchmesser (5b) in Bohrrichtung vor dem mit dem größereren Durchmesser angeordnet ist und die zylindrischen Abschnitte (5a, 5b) durch Übergangsbereiche (14) mit schräg zur Längsachse verlaufenden Schneidkanten (9a) ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrischen Abschnitte (5a, 5b) eine unterschiedliche axiale Länge besitzen.

2. Stufenbohrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Abschnitt (5a) mit der geringeren axialen Länge in Bohrrichtung hinter dem mit der größeren axialen Länge angeordnet ist.

3. Stufenbohrer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere zylindrische Abschnitte (5a, 5b) mit unterschiedlicher Länge ausgebildet sind, wobei jeweils ein gleichmäßiger Wechsel zwischen den unterschiedlich langen zylindrischen Abschnitten (5a, 5b) vorliegt.

4. Stufenbohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der kürzeren zylindrischen Abschnitte (5a) untereinander gleich groß ist.

5. Stufenbohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der längeren zylindrischen Abschnitte (5b) untereinander gleich groß ist.

6. Stufenbohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der kürzeren zylindrischen Abschnitte (5a) ≤ 3 mm beträgt.

7. Stufenbohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der längeren zylindrischen Abschnitte (5b) > 3 mm und 6 mm ist.

8. Stufenbohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser A₁ der zylindrischen Abschnitte (5b) mit der größeren axialen Länge sich aus der Beziehung errechnet ∅_A1 = ∅_N - ΔS [mm], wobei der ∅_N der Nenndurchmesser des jeweiligen Gewindes eines in das zu bohrende Loch einzuschraubenden Gewindeelementes ist sowie ΔS die Steigung des jeweiligen Gewindes.

9. Stufenbohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser ∅_A2 des zylindrischen Abschnittes (5a) mit den geringeren axialen Länge sich aus der Beziehung errechnet ∅_A2 = ∅_N + 0,5 [mm], wobei ∅_N der Nenndurchmesser des jeweiligen in das zu bohrende Loch einzubringenden Gewindeelementes ist.

10. Stufenbohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß dem zylindrischen Abschnitt (5b) mit der größeren axialen Länge jeweils ein zylindrischer Abschnitt (5a) mit kleineren axialen Länge folgt, wobei der Durchmesser des zylindrischen Abschnitts (5a) sich aus der Formel ergibt ∅_A2 = ∅_A1 + ΔS + 0,5 [mm], wobei der ∅_A1 der Durchmesser des zylindrischen Abschnitts mit der größeren axialen Länge ist und ΔS die Steigung desjenigen Gewindes, das das in das zu bohrende Loch einzubringende Gewindeelement aufweist.

11. Stufenbohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß im Schneidenteil (3) beginnend an der Bohrerspitze (6) bis zum Ende des Schneidenteils (3) mindestens eine Span-Nut (7) in Längsrichtung verlaufend ausgebildet ist.

12. Stufenbohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß in der Span-Nut (7) in den einzelnen zylindrischen Abschnitten (5a, 5b) zugeordnete Markierungen (20) ausgebildet sind.