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Die Erfindung betrifft einen Hohlbohrer
für tiefe
Bohrungen kleinerer Durchmesser besonders für Ölzuführungsbohrungen in Kurbelwellen
von Hubkolbenmaschinen.
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Bohrungen großer Tiefe in Metallteilen,
z.B. Ölzuführungsbohrungen
in Kurbelwellen von Hubkolbenmaschinen, werden mit herkömmlichen
Spiralbohrern ausgeführt.
Die Spiralbohrer sind zweischneidig und haben einen Durchmesser
von ca. sechs mm. Zum Anbohren, oft in schräg stehenden Oberflächen, wird
eine kurze Zentrierbohrung vor dem eigentlichen Bohren der Ölführungsbohrung
zur Zentrierung des Spiralbohrers gebohrt. Es sind also pro Bohrung
zwei Arbeitsgänge
mit unterschiedlichen Bohrwerkzeugen erforderlich.
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Herkömmliche Spiralbohrer haben
besonders für
tiefe Bohrungen werkzeugtypische Nachteile:
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- 1. Im Bereich der Bohrerspitze sinkt die Schnittgeschwindigkeit
auf Null, d.h. die Spanabnahme im Bereich der Bohrerspitze geschieht
nicht mehr durch einen Schneidvorgang, sondern durch hohen spezifischen
Flächendruck.
Hierbei tritt eine hohe Wärmebelastung
der Bohrerspitze auf, die die Leistung des Spiralbohrers mindert.
- 2. Beim Bohren tiefer Löcher
ist eine Kühlmittelzuführung zur
Schneidzone des Spiralbohrers an der Spitze nicht möglich. Die
entstehende Prozesswärme
kann nur mit den Bohrspänen
und Wärmeleitung
durch den Bohrer selbst abgeführt werden.
Spiralbohrer im kleinen Durchmesserbereich um die sechs mm erlauben
keine Zuführung des
Kühlmittels
durch Bohrungen im Bohrer selbst. Um den Spiralbohrer abzukühlen, wird
der Bohrvorgang öfter
unterbrochen, der Spiralbohrer aus der tiefen Bohrung herausgezogen
und mittels Kühlmittel
abgekühlt.
- 3. Spiralbohrer erlauben im Bereich sechs mm Durchmesser nur
zwei Schneiden, weil die notwendigen Spiralnuten zur Späneabfuhr
den Bohrerquerschnitt sonst zu sehr dezimieren und der Spiralbohrer
bricht.
- 4. Bei tiefen Bohrungen stauen sich oft die Späne in den
Spiralnuten, besonders bei langspanenden Werkstoffen, und führen zum
Abbrechen des Spiralbohrers und zu erhöhter Wärmeerzeugung. Auch deshalb
wird der Bohrvorgang unterbrochen und der Spiralbohrer aus der Bohrung
herausgezogen, um die Spiralnuten wieder spänefrei zu machen.
- 5. Spiralbohrer haben die Eigenschaft, besonders bei tiefen
Bohrungen zu verlaufen. Das heißt
sie verlassen die vorgesehene Bohrmittelachse seitlich und kommen
am vorgesehenen Endpunkt seitlich versetzt an. Die Ursachen können im
Material des zu bohrenden Werkstückes
oder an Schneidenfehlern des Spiralbohrers liegen. Auch wenn beim
Anbohren schon ein seitlicher Versatz der Bohrung durch Verlaufen
der Bohrerspitze entsteht, setzt sich dieser Versatz mit der Tiefe der
Bohrung fort.
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Der Hohlbohrer gemäß dieser
Erfindung hat diese Nachteile nicht. Weil er einen Bohrkern bei
z.B. sechs mm Außendurchmesser
von ca. drei mm Durchmesser stehen lässt, arbeiten seine Schneiden mit
einer definierbaren Schnittgeschwindigkeit und einer definierbaren
Spandicke.
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Der Bohrkern ist immer kleiner im
Durchmesser als die Bohrung des hohlgebohrten Bohrers, so dass Kühlmittelzufuhr
durch den Bohrer zu den Schneiden des Bohrers kontinuierlich möglich ist.
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Stirnseitig an der Bohrerspitze können mehr als
zwei Schneiden, z. B. sechs Schneiden angebracht werden, die entweder
die Bohrleistung z. B. verdreifachen oder die Spandicke verringern
können. Beide
Möglichkeiten
kann man auch zusammen einsetzen, z. B. kleinere Spandicke und größere Bohrleistung.
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Durch den Wegfall der Erwärmung infolge Kühlung des
Hohlbohrers wird seine Bohrleistung ebenfalls erhöht.
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Die notwendige Antriebsleistung des
Bohrers pro Schneide wird vermindert, weil die Spanmenge bezogen
auf die Bohrungstiefe wegen des stehenbleibenden Bohrkernes verringert
wird. Die anfallende Bohrspäne
werden entlang des im Durchmesser geringfügig kleineren Außendurchmessers des
Bohrerschaftes gegenüber
dem Durchmesser des Schneidenkopfes durch das durchströmende Kühlmittel
ausgespült.
Hilfreich dabei sind kleine spiralförmige Fördernuten im Bohrerschaft und
eine strukturierte Schaftoberfläche,
die eventuell entstehende Langspäne
durch einen Mahlwerkeffekt bricht.
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Durch die wegen des nicht zu zerspanenden Bohrkernes
geringeren Spanbreiten, entstehen sowieso schmälere Späne und eine geringere Spanmenge,
die eine Spanabführung
erleichtern.
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Das Verlaufen des Bohrers ist beim
Hohlbohrer nicht mehr so ausgeprägt
wie beim Spiralbohrer, weil er vom ersten Span an eine Mittenführung am Bohrkern
hat, an dem er sich führt.
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Wenn man den Hohlbohrer beim Anbohren in
einer Außenführung lagerartig
kurz führt,
kann der Zentriervorgang entfallen, weil der Bohrkern ein Verlaufen
verhindert.
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Die Beschreibung des erfindungsgemäßen Hohlbohrers
erfolgt anhand einer Zeichnung des Hohlbohrers.
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Es zeigen:
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1 die
Seitenansicht des Hohlbohrers
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2 den
Längsschnitt
durch den Hohlbohrer
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3 eine
Draufsicht auf die Schneiden des Hohlbohrers
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Der Hohlbohrer 1 besteht
aus einem Schneidenteil 2 mit z. B. sechs Stirnschneiden 3,
die sich in den Umfangsschneiden 4 im Schneidenteil 2 am
Außendurchmesser fortsetzen. Der Schneidenteil 2 hat den
Außendurchmesser
der herzustellenden Bohrung, z. B. sechs mm. Der Schaft 5 ist
im Außendurchmesser
kleiner als der Schneidenteil 2. Die Länge des Schneidenteils 2 ist
kurz, z. B. gleich dem Durchmesser des Schneidenteils 2.
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Im Schaft 5 sind Fördernuten 6 als
Fortsetzung der Umfangsschneiden 4 steigend zum Ende des
Schaftes 5 hin eingearbeitet. Die Fördernuten 6 unterstützen den
Spänetransport
wie eine Förderschnecke
zum Ende des Schaftes 5 hin. Der Schaft 5 kann
darüber
hinaus mit einer Oberflächenstrukturierung 7 versehen
sein, die dazu dient, wie ein Mahlwerk eventuell entstehende Langspäne zu brechen.
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Der Kern des Hohlbohrers 1 ist
mit einer Kernbohrung 8 ausgebohrt. Im Bereich des Schneidenteils 2 hat
die Kernbohrung 8 den Durchmesser des Bohrkernes, der nicht
zerspant wird. Im übrigen Bereich
des Hohlbohrers 1 ist der Durchmesser der Kernbohrung 8 größer als
im Schneidenteil 2.
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In der Kernbohrung 8 des
Schneidenteils 2 sind Kühlmittelnuten 9 eingearbeitet,
die dem Kühlmittel
erlauben, zu den Stirnschneiden 3 zu gelangen. Das Kühlmittel
für den
Bohrvorgang kann so durch den Hohlbohrer 1 zum Schneidenteil 2 gelangen
und beim Ausströmen
entlang des Schaftes 5 die Bohrspäne ausspülen.
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Der Hohlbohrer 1 wird am
Spannteil 10 des Hohlbohrers 1 eingespannt.
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Eine weitere nicht dargestellte Ausführungsform
des Hohlbohrers 1 hat eine nicht dargestellte durchgehend
gleichdicke Kernbohrung 8, die exzentrisch parallel zur
Mittelachse verläuft.
Dadurch wird ein kleinerer Bohrkern als der Durchmesser der Kernbohrung 8 erzeugt.
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Der Hohlbohrer 1 wird überwiegend
für Durchgangbohrungen
größerer Länge eingesetzt. Der
im Hohlbohrer 1 nach Fertigstellung der Bohrung verbleibende
Bohrkern wird durch das Kühlmittel, das
durch die Kernbohrung 8 strömt, ausgestoßen.
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Die Stirnschneiden 3 des
Schneidenteils 2 können
mit einem Spitzenwinkel 11 gleich Null Grad oder einem
anderen Winkel ausgeführt
werden.
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- 1
- Hohlbohrer
- 2
- Schneidenteil
- 3
- Stirnschneiden
- 4
- Umfangsschneiden
- 5
- Schaft
- 6
- Fördernuten
- 7
- Oberflächenstrukturierung
- 8
- Kernbohrung
- 9
- Kühlmittelnute
- 10
- Spannteil
- 11
- Schneidenwinkel