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Die Erfindung betrifft ein Bohrwerkzeug mit einem Schaftabschnitt, mit einer Drehachse, um die das Bohrwerkzeug bei bestimmungsgemäßem Gebrauch rotiert, mit einem wenigstens eine Schneide aufweisenden Bohrabschnitt und mit einem zwischen dem Schaftabschnitt und dem Bohrabschnitt angeordneten, wenigstens eine Schneide aufweisenden Fräsabschnitt, nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
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Ein gattungsgemäßes Bohrwerkzeug ist aus der
DE 20 2013 101 404 U1 bekannt. Mit diesem Bohrwerkzeug ist es aufgrund der Konizität des zwischen dem Schaftabschnitt und dem Bohrabschnitt angeordneten Fräsabschnitts möglich, gratfreie Bohrungen herzustellen, was insbesondere auf der Austrittsseite der Bohrung große Vorteile mit sich bringt, da solche Grate nicht nur sehr störend sind, sondern auch zu Beschädigungen an Bauteilen führen können.
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Nachteilig bei der bekannten Lösung ist jedoch die Tatsache, dass der konische Abschnitt des Fräsabschnitts verhältnismäßig lang ist, was insbesondere bei der Einbringung von Bohrungen in Rohre mit einem geringen Durchmesser das Problem mit sich bringen kann, dass die Bohrerspitze die gegenüberliegende Wandung des Rohrs beschädigt. Da der konische Abschnitt des Fräsabschnitts jedoch den Durchmesserunterschied zwischen dem zylindrischen Abschnitt des Fräsabschnitts und dem einen kleineren Durchmesser aufweisenden Bohrabschnitt überwinden muss, ist es erforderlich, diesen mit einer gewissen Länge auszuführen, da sich ansonsten ein zu flacher Winkel für den konischen Abschnitt ergibt, was wiederum dazu führen kann, dass der zuvor durch den Bohrabschnitt erzeugte Grat nicht vollständig entfernt wird.
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Ein weiterer Nachteil der bekannten Lösung besteht darin, dass aufgrund der im Übergangsbereich zwischen dem konischen und dem zylindrischen Abschnitt des Fräsabschnitts vorhandenen Kante eine Axialkraft auf das Bohrwerkzeug wirkt, die in bestimmten Fällen eine Beschädigung oder gar ein Abreißen des Bohrwerkzeugs bewirken kann.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Bohrwerkzeug zu schaffen, mit dem ein Grat an der Austrittsseite der Bohrung sicher entfernt werden kann, das jedoch eine größere Haltbarkeit als bekannte Lösungen besitzt und dessen Fräsabschnitt außerdem mit einer verhältnismäßig geringen Länge ausgeführt werden kann.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
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Durch den sich über die Länge des Übergangsabschnitts verändernden Steigungswinkel der Mantelfläche wird eine kontinuierliche Änderung der auf das Bohrwerkzeug wirkenden Belastung erreicht, was die Dauerhaltbarkeit desselben verbessert. Darüber hinaus ergibt sich auf diese Weise eine einfachere Möglichkeit, den Durchmesserunterschied zwischen dem Fräsabschnitt und dem Bohrabschnitt zu überbrücken, sodass der Übergangsabschnitt und dadurch der gesamte Fräsabschnitt kürzer ausgeführt werden kann als bei bekannten Lösungen. Dies ermöglicht beispielsweise die Bearbeitung von Rohren mit geringem Durchmesser ohne Beschädigung der inneren Wandung, wobei in jedem Fall der beim Bohren entstehende Grat zuverlässig entfernt wird.
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Dadurch, dass erfindungsgemäß die Mantelfläche wenigstens annähernd tangential in den zylindrischen Abschnitt übergeht, tritt im Prinzip in diesem Bereich keine Axialkraft auf, sodass eine Beschädigung oder gar ein Abreißen des Bohrwerkzeugs verhindert werden kann.
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Eine bezüglich des sich ändernden Steigungswinkels der Mantelfläche einfach herstellbare Ausführungsform ergibt sich, wenn die den Übergangsabschnitt umhüllende Mantelfläche zumindest abschnittsweise gekrümmt ist.
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Dabei kann vorgesehen sein, dass die den Übergangsabschnitt umhüllende Mantelfläche über die gesamte Länge des Übergangsabschnitts gekrümmt ist. Dies ermöglicht eine noch einfachere Fertigung des erfindungsgemäßen Bohrwerkzeugs.
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Wenn dabei vorgesehen ist, dass die Krümmung der den Übergangsabschnitt umhüllenden Mantelfläche über die gesamte Länge des Übergangsabschnitts einen identischen Radius aufweist, so ist die Fertigung des Bohrwerkzeugs besonders einfach, da der Übergangsabschnitt keine unterschiedlichen Radien oder andere aufwändig herzustellende Formen aufweist.
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Jedoch ist es auch möglich, dass die Krümmung der den Übergangsabschnitt umhüllenden Mantelfläche einen sich über die Länge des Übergangsabschnitts verändernden Radius aufweist. Dies kann für bestimmte Anwendungen vorteilhaft sein und ermöglicht gegebenenfalls eine Verkürzung des Übergangsabschnitts.
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Eine weitere Ausführungsform kann darin bestehen, dass die den Übergangsabschnitt umhüllende Mantelfläche zumindest abschnittsweise gekrümmt ist und wenigstens einen geraden Abschnitt aufweist. Um bestimmte Durchmesserübergänge schneller überbrücken zu können, kann eine solche Ausführungsform gegebenenfalls Vorteile aufweisen.
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Alternativ kann außerdem vorgesehen sein, dass die den Übergangsabschnitt umhüllende Mantelfläche mehrere, jeweils unterschiedliche Steigungen aufweisende gerade Abschnitte aufweist. Hierbei ist es gegebenenfalls möglich, vollständig auf gekrümmte Abschnitte zu verzichten, was zwar einen höheren Fertigungsaufwand erfordert, jedoch bei bestimmten Anwendungen vorteilhaft sein kann.
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Um eine sichere Entfernung des beim Bohren zwangsläufig entstehenden Grats zu gewährleisten, kann eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung darin bestehen, dass der Durchmesserunterschied zwischen dem Fräsabschnitt und dem Bohrabschnitt 0,05 mm–2,0 mm beträgt.
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Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die den Übergangsabschnitt umhüllende Mantelfläche mit einem Winkel zwischen 0° und 6° in den zylindrischen Abschnitt übergeht. Eine solche Ausführung wird als wenigstens annähernd tangentialer Übergang der den Übergangsabschnitt umhüllenden Mantelfläche in den zylindrischen Abschnitt angesehen und stellt sicher, dass nur eine vergleichsweise geringe Axialkraft bzw. im Falle eines Winkels von 0° keinerlei Axialkraft in diesem Bereich auftritt.
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Um eine einfache Fertigung des Bohrwerkzeugs zu erreichen, kann des Weiteren vorgesehen sein, dass es vollständig aus Hartmetall, aus Hochleistungs-Schnellarbeitsstahl oder aus PKD besteht.
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Alternativ ist es auch möglich, dass der Bohrabschnitt und der Fräsabschnitt aus einem Schneidwerkstoff bestehen, und dass der Schaftabschnitt aus einem weicheren Material als der Bohrabschnitt und der Fräsabschnitt besteht. Dies ermöglicht eine gegebenenfalls kostengünstigere Herstellung des Bohrwerkzeugs, da für den Schaftabschnitt ein günstigeres Material verwendet werden kann.
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Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellt.
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Es zeigt:
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1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Bohrwerkzeugs;
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2 eine vergrößerte Darstellung gemäß der Linie II aus 1;
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3 eine alternative Ausführungsform gemäß der Darstellung von 2;
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4 eine alternative Ausführungsform gemäß der Darstellung von 2; und
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5 eine alternative Ausführungsform gemäß der Darstellung von 2.
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1 zeigt ein Bohrwerkzeug 1, das einen Schaftabschnitt 2 zum Einspannen desselben in eine geeignete Spanneinrichtung für ein solches Werkzeug und einen Bohrabschnitt 3 aufweist, der die dem Schaftabschnitt 2 gegenüberliegende Spitze des Bohrwerkzeugs 1 bildet. Der Bohrabschnitt 3 weist wenigstens eine Schneide 4 auf, es können jedoch auch mehrere Schneiden 4 vorgesehen sein. Bei bestimmungsgemäßen Gebrauch, d. h. wenn das Bohrwerkzeug in der Spanneinrichtung eingespannt ist, rotiert dasselbe um eine durch die Spitze des Bohrabschnitts 3 verlaufende Drehachse 5.
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Zwischen dem Schaftabschnitt 2 und dem Bohrabschnitt 3 ist ein Fräsabschnitt 6 vorgesehen, der wiederum wenigstens eine Schneide 7, gegebenenfalls auch eine größere Anzahl an Schneiden 7, aufweist. Die Anzahl der Schneiden 7 des Fräsabschnitts 6, der auch als Schälabschnitt bezeichnet werden kann, entspricht vorzugsweise der Anzahl der Schneiden 4 des Bohrabschnitts 3. Die wenigstens eine Schneide 7 des Fräsabschnitts 6 kann gewendelt oder gerade ausgeführt sein. In einer nicht dargestellten Ausführungsform könnte der Fräsabschnitt 6 auch mit einer Schruppverzahnung versehen sein, um bei größeren Spantiefen den Schnittdruck zu verringern.
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Der Fräsabschnitt 6 weist einen dem Schaftabschnitt 2 zugewandten zylindrischen Abschnitt 8 und einen dem Bohrabschnitt 3 zugewandten Übergangsabschnitt 9 auf. Der Bohrabschnitt 3 weist einen geringeren Durchmesser als der Fräsabschnitt 6, insbesondere als der zylindrische Abschnitt 8 des Fräsabschnitts 6, auf. Vorzugsweise beträgt der Durchmesserunterschied zwischen dem Fräsabschnitt 6, insbesondere dem zylindrischen Abschnitt 8 des Fräsabschnitts 6, und dem Bohrabschnitt 3 0,05 mm bis 2,0 mm. Der genannte Durchmesserunterschied zwischen dem Fräsabschnitt 6 und dem Bohrabschnitt hängt selbstverständlich stark vom Durchmesser des jeweiligen Werkzeugs ab. Beispielsweise kann bei einem Nenndurchmesser des Bohrwerkzeugs 1 von 1,0 mm ein Durchmesserunterschied von 0,05 mm ausreichen, wohingegen bei einem Nenndurchmesser des Bohrwerkzeugs 1 von 30 mm ein Durchmesserunterschied von 1,0–2,0 mm erforderlich sein kann. Der Übergangsabschnitt 9 überbrückt diesen Durchmesserunterschied zwischen dem zylindrischen Abschnitt 8 des Fräsabschnitts 6 und dem Bohrabschnitt 3.
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Der Übergangsabschnitt 9 bzw. eine den Übergangsabschnitt 9 bei der Rotation des Bohrwerkzeugs 1 umhüllende Mantelfläche 9a weist einen sich über die Länge des Übergangsabschnitts 9 verändernden Steigungswinkel auf. Dies ist in der Darstellung von 1, bei der das gesamte Bohrwerkzeug 1 dargestellt ist, nur schwer zu erkennen, geht jedoch aus den vergrößerten Darstellungen der Ausführungsformen gemäß der 2 bis 5 deutlicher hervor.
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Des Weiteren geht die den Übergangsabschnitt 9 umhüllende Mantelfläche 9a wenigstens annährend tangential in den zylindrischen Abschnitt 8 über. Unter der Angabe "wenigstens annährend tangential" ist insbesondere zu verstehen, dass die den Übergangsabschnitt 9 umhüllende Mantelfläche 9a mit einem Winkel zwischen 0° und 6° in den zylindrischen Abschnitt 9 übergeht.
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Beim Einbringen einer Durchgangsbohrung in ein nicht dargestelltes Werkstück mit Hilfe des Bohrwerkzeugs 1 ergibt sich, nachdem der Bohrabschnitt 3 auf der gegenüberliegenden Seite seines Eintritts ausgetreten ist, ein Grat auf der Austrittsseite des Bohrabschnitts 3. Durch die beschriebene Ausführung des Übergangsabschnitts 9, der sich von dem Bohrabschnitt 3 zu dem zylindrischen Abschnitt 8 des Fräsabschnitts 6 hin vergrößert, wird dieser Grat entfernt, bis schließlich der zylindrische Abschnitt 8 in das Werkstück eintritt und dadurch den Fertigdurchmesser der mit dem Bohrwerkzeug 1 erzeugten Bohrung herstellt. Mit dem Bohrwerkzeug 1 hergestellte Durchgangsbohrungen sind dadurch im Prinzip gratfrei.
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Die Länge des zylindrischen Abschnitts 8 des Fräsabschnitts 6 kann so gewählt werden, dass sie der Dicke des zu bearbeitenden Werkstücks und damit der Länge der mit dem Bohrwerkzeug 1 zu erzeugenden Durchgangsbohrung entspricht. Selbstverständlich kann die Länge des zylindrischen Abschnitts 8 die Dicke des Materials auch überschreiten. Durch die beschriebene Ausführung des Übergangsabschnitts 9 kann die Länge desselben verringert werden, so dass mit dem Bohrwerkzeug 1 insbesondere rohrförmige Werkstücke mit einem relativ geringen Innendurchmesser bearbeitet werden können, ohne beschädigt zu werden.
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Nachfolgend werden verschiedene Ausführungsformen des Bohrwerkzeugs 1 beschrieben, bei denen jeweils die den Übergangsabschnitt 9 bei der Rotation des Bohrwerkzeugs 1 umhüllende Mantelfläche 9a einen sich über die Länge des Übergangsabschnitts 9 verändernden Steigungswinkel aufweist.
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Bei der Ausführungsform von 2 ist die den Übergangsabschnitt 9 umhüllende Mantelfläche 9a zumindest abschnittsweise, im dargestellten Ausführungsbeispiel über die gesamte Länge des Übergangsabschnitts 9 gekrümmt, d.h. die Mantelfläche 9a weist eine Krümmung 10 auf. In dem Ausführungsbeispiel von 2 weist die Krümmung 10 der den Übergangsabschnitt 9 umhüllenden Mantelfläche 9a über die gesamte Länge des Übergangsabschnitts 9 einen identischen Radius auf.
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Bei der Ausführungsform von 3 ist die den Übergangsabschnitt 9 umhüllende Mantelfläche 9a ebenfalls zumindest abschnittsweise und dabei ebenfalls insbesondere über die gesamte Länge des Übergangsabschnitts 9 gekrümmt. Im Unterschied zu der Ausführungsform von 2 weist die Krümmung 10 der den Übergangsabschnitt 9 umhüllenden Mantelfläche 9a jedoch einen sich über die Länge des Übergangsabschnitts 9 verändernden Radius auf.
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Bei der Ausführungsform von 4 ist die den Übergangsabschnitt 9 umhüllende Mantelfläche 9a zwar ebenfalls zumindest abschnittsweise gekrümmt, die Krümmung 10 verläuft jedoch nicht über die gesamte Länge des Übergangsabschnitts 9, sondern sie weist wenigstens einen, im vorliegenden Fall genau einen geraden Abschnitt 11 auf.
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Bei der Ausführungsform von 5 weist die den Übergangsabschnitt 9 umhüllende Mantelfläche 9a mehrere gerade Abschnitte 10 auf, die jeweils unterschiedliche Steigungen aufweisen.
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Der Durchmesserunterschied zwischen dem Bohrabschnitt 3 und dem Fräsabschnitt 6 hängt unter anderem auch von dem zu bearbeitenden Material ab, wobei bei zu einer größeren Gratbildung neigenden Materialien, wie zum Beispiel Aluminium, größere Durchmesserunterschiede erforderlich sind. Da der zylindrische Abschnitt 8 den Nenndurchmesser des Bohrwerkzeugs 1 darstellt, wird in diesem Fall der Bohrabschnitt 3 mit einem geringeren Durchmesser ausgeführt. Der sich dadurch ergebende größere Durchmesserunterschied kann beispielsweise im Fall der Ausführungsform von 2 dadurch ausgeglichen werden, dass die Krümmung 10 mit einem kleineren Radius ausgeführt wird. Umgekehrt führt ein größerer Radius der Krümmung 10 des Übergangsabschnitts 9 zu einem geringeren Durchmesserunterschied zwischen dem zylindrischen Abschnitt 8 und dem Bohrabschnitt 3.
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Selbstverständlich sind auch bei den Ausführungsformen der 3, 4 und 5 verschiedene Möglichkeiten gegeben, mit denen die beschriebene Durchmesserverringerung von dem zylindrischen Abschnitt 8 zu dem Bohrabschnitt 3 über den Übergangsabschnitt 9 erreicht werden kann.
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Insbesondere in dem Fall, in dem der Übergangsabschnitt 9 mit der Krümmung 10 in den zylindrischen Abschnitt 8 übergeht, kann ein tangentialer Übergang, d. h. ein Übergang mit einem Winkel von 0 Grad, erreicht werden.
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Das Bohrwerkzeug 1 kann vollständig aus Hartmetall, aus Hochleistungs-Schnellarbeitsstahl oder aus PKD, also polykristallinem Diamant, bestehen. Es ist jedoch auch möglich, lediglich den Bohrabschnitt 3 und den Fräsabschnitt 6 aus einem Schneidwerkstoff, wie beispielsweise Hartmetall, Hochleistungs-Schnellarbeitsstahl, Keramik, PKD oder einem anderen geeigneten Material, auszuführen und den Schaftabschnitt 2 aus einem weicheren Material als den Bohrabschnitt 3 und den Fräsabschnitt 6 auszuführen. Beispielsweise könnte in diesem Fall der Fräsabschnitt 6 mit dem Schaftabschnitt 2 verlötet, verschraubt oder auf andere geeignete Art und Weise verbunden werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202013101404 U1 [0002]
