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Verfahren zur Herstellung eines Bohrers, sowie ein Gerät zur Durchführung
des Verfahrens Die vorliegende Erfindung betrifft Bohrer, und insbesondere Bohrer,
die einen schraubenförmigen Bohrerkörper aufweisen, der aus einer stabförmigen Stahlkörper
in Schraubenform gewickelt ist.
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Es ist bekannt (US-Patentschrift 770 480) Bohrer dadurch herzustellen,
das ein Stab aus Stahl auf eine Stange in schraubenform gewickelt wird. Dieses Verfahren
schraubenförmige Bohrerkörper herzustellen hat jedoch gewisse Begrenzungen, insbesondere
zur Herstellung von Bohrer mit einem Durchmesser von weniger als etwa 18 bis 20
mm, und zwar wegen der Schwierigkeit einen Stab oder einen Draht um eine Stange
Zü -wickeln, deren Durchmesser erheblich kleiner ist als der Durchmesser des gewickelten
Körpers.
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Die als Dorn beim Wickeln verwendete Stange muss nämlich, um die beim
Wickeln ausgeübten Kräfte widerzustehen, einen Durchmesser besitzen, der die Grösse
des Durchmessers des gewickelten Stabs nicht erheblich unterschreitet, weshalb die
beim Wickeln gebildete achsiale Öffnung einen Durchmesser bekommt, der etwa ebenso
gross ist als der des Stabes. Jedoch hat es sich insbesondere für Bohrer von kleinerem
Durchmesser als etwa 12 bis 15 mm erwiesen, dass die spanfördernden Eigenschaften
des Bohrers durch eine derart grosse zentrale Öffnung erheblich beeinträchtigt wird,
mit in anderer Weise hergestellte "Spiralbohrer verglichen, wozu noch komumty dass
die Drehfestigkeit des Bohrers bei Durchmesser desselben unterhalb der genannten
Abmessungen durch eine zentrale Öffnung allzu sehr beeinträchtigt wird. Beispielsweise
sei erwähnt, dass Versuche g#ezeigt haben, dass ein Bohrer, der aus hochqualitativem
Federstanldraht hergestellt ist und der ein Aussendiameter von etwa 5 mm hat,
überhaupt
keine achsiale Öffnung besitzen darf, um befriedigende Drehfestigkeit zu erhalten.
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Andererseits bringt das Verfahren, schraubenförmige Bohrer durch
Wickeln von Draht aus hochqualitativem Federstahl zur Bildung eines schraubenförmigen
Bohrerkörpers gewisse und erhebliche Vorteile insbesondere aus zwei Gesichtspunkten,
nämlich erstens dass die Bohrer viel billiger hergestellt werden können als durch
beispielsweise Fräsen, und zweitens dass Bohrer#hergestellt werden können, die,
dank der Eigenschaften des Materials aus dem sie hergestellt sind, während des Bohrens
gebogen werden können, was ein Bohren in einer anderen Richtung als die Richtung
des Spannfutters bezw. die Richtung des Bohrers an dessen die Bohrenspi-tze abgewandten
Ende, ermöglicht.
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung
eines Bohrers, dessen Körper aus Stahldraht besteht, der in Schraubenform gewickelt
ist und der in fertigem Zustand am einen Ende eine Schneide besitzt und gegebenenfalls
mit einer mittigen Ziehschraube ausgerüstet ist. Das Verfahren ermöglicht die Herstellung
eines Bohrerkörpers, der eine mittige Öffnung in .der achsialen Richtung des schraubenförmigen
Körpers besitzt, die jede gewünschte Grösse hinunter auf Null besitzen kann, sowie
Bohrerkörper, die einen mittigen Kern besitzen (was einer1#negativen Öffnung" an
der Schraubenachse entsprechen würde).
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Das Verfahren nach der Erfindung ist dadurch gekennzeI#Knet, dass
der schraubenförmige Körper eines Bohrers dadurch hergestellt wird, dass man wenigstens
zwei Stahldrähte um einander derart wickelt, dass jede davon einen schraubenförmigen
Körper bildet, der, nachdem er am Ende mit einer Schneide und gegebcnenfall
mit
einer mittigen Ziehschraube versehen worden ist, den Körper eines Bohrers bildet.
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Dadurch, dass zwei oder mehrere Stahldrähte um einander gewickelt
werden, wirken die Kräfte, die die Verformung des Drahts herbeiführen, einander
entgegen, wodurch der Bedarf an einem mittigen Dorn zum Aufwickeln des Drahts entfällt.
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Jedoch ist es manchmal erwünscht, Bohrerkörper herzustellen, die
eine achsiale Öffnung besitzen, obgleich der Durchmesser dieser Öffnung erheblich
kleiner sein soll, als der Durchmesser des gewickelten Drahts um Bohrer mit annehmbaren
Stärkeeigenschaften und spanfördernden Eigenschaften zu erhalten. In diesem Fall
können die Drähte um einen Kern gewickelt werden, der aus einem Draht besteht, dessen
Durchmesser kleiner und erheblich kleiner als der Durchmesser der gewickelten Drähte
sein kann.
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Dieser Kern, der mit den um einander und um den Kern gewickelten Drähte
beim Wickeln mitgezogen werden kann, wird während des Wickelns im wesentlichen keinerlei
Seitenkräfte ausgesetzt, da die Kräfte, die das Biegen der Bohrerkörper bildenden
Drähte verursachen, einander gegenseitig aufheben.
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Wenn Drähte von etwas unterschiedlichem Durchmesser, ohne Verwendung
eines Kerns, um einander gewickelt werden, und voraus gesetzt die für das Wickeln
des dünneren Drahts erforderlichen Kräfte die für die Herbeiführung einer bestehenden
Verformung des stärkeren Drahts ü#erschreiten, wird der stärkere Draht eine Dchruubenform
beigebracht, bei der ein achsialer Kern durch den gebildeten Bohrerkörper hindurchläuft,
währenddem der dünnere Draht eine entsprechende mittige Öffnung beigebracht wird.
Beide Schraubenformen sind als Halbzeug zur Herstellung von Bohrern für.
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ähnliche oder unterschiedliche Zwecke verwendbar.
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Wenn zwei oder mehrere Drähte um einander ohne Verwendung eines Kerns
gewickelt werden, wird ein schraubenförmiger Körper gebildet, dessen achsialen Schnitt
eine Folge von sinusförmigen Bogen beiderseits der Achse bilden.
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Das Verfahren nach der Erfindung und ein Gerät zur Ausführung des
Verfahrens ist im folgenden an Hand der Zeichnung näher beschrieben. In der Zeichnung
zeigt Fig.1 ein Gerät zur Herstellung nach der Erfindung von schraubenförmigen Bohrern
bzw. dem schraubenförmigen Körperteil eines Bohrers, Fig. 2 eine von der Ausführung
nach Fig. 1 etwas abweichende Ausführung eines Geräts zur Herstellung von Bohrerkörpern
mittels einer Abwandlung des an Hand der ig. 1 beschriebenen Verfahrens, Fig. 3
eine Ausführung eines Holzbohrers mit einem mittels des Verfahrens nach der Erfindung
hergestellten Bohrerkörper der am einen Ende eine Schneide und eine Ziehschraubenspitze
aufweist und dessen äusseren Teilen am Umfang des schraubenförmigen Bohrerkörpers
durchschleifen, zweckmässigerweise Centerless-Schleifen, eine äussere zylinderflächenförmige
Oberfläche beigebracht worden ist, und Fig. 4 einen für das Bohren in Beton oder
dgl. geeigneten Bohrer, der einen aus zwei in einander geschlungenen Schraubendrähten
gebildeten Bohrenkörper, der am einen Ende mit einer Hartmetallschneide aussertistet
ist, aufweist.
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Das Verfahren nach der Erfindung ist zunächst an fiana der Fig. 1
erleutert, die für das Verstehen der Erfindung wesentlichen Teile eines Geräts zur
Herstellung der sc-hraubenförmigen Itc#lbzeuge, aus denen die Bohrer in weiteren
Verfahrensschritte, im
wesentlichen Schleifens hergestellt werden
können. Mit dem in Fig. 1 dargestellten Gerät werden gleichzeitig zwei schraubenförmige
Körper hergestellt, und zwar durch Wickeln von zwei Drähte um einander unter Ziehen
der Drähte-durch Führungsbohrungen eines Drahthalters.
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Wesentlich bei der Herstellung der Bohrerkörper ist, dass die um
einander gewickelten Drähte derart gewickelt werden, dass sie über die ganze Länge
der gebildeten schraubenförmigen Körpern genau die gleiche Steigung erhalten, und
zwar deswegen, weil dies eine# Voraussetzung dafür ist, dass die um einander, gegebenenfalls
in verhältnismässig grossen Längen, gewickelten Drähte unter gegenseitigem Drehen
aus einander geschraubt und-somit achsial geschoben werden können.
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Dieses wesentliche Problem bei der Herstellung von Bohrer nach der
Erfindung ist durch Verwendung eines Geräts der in Fig. 1 und 2 dargestellten Art
gelöst, wobei Fig. 1 die wesentlichen Teile eines Geräts zum gleichzeitigen Herstellen
von zwei Bohrerkörper-Halbzeugen darstellt, währenddem Fig. 2 die wesentlichen Teile
eines Geräts zeigt, mit welchem in einem Zug ein einziger Körper mit-Beihilfe eines
schraubenförmigen, unter Verwendung des Verfahrens herstellbaren Dorns hergestellt
wird.
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Fig. 1 zeigt ein zweckmässigerweise aus zwei identischen Blockteilen
29 gebildeten Block zur Führung der Drähte vor dem Wickeln derselben um einander,
zu welchem Zweck jeder Blockteil 29 ein Kanal 30 besitzt, sodass, wenn die Blockteile
auSeinander gelegt werden, zwei Führungen für Drähte 21 und 22 gebildet werden,
die an eine Stirnwand des durch den zwei Teilen 29 gebildeten Blocks, gegenseitig
etwas verschoben, munden. In der in Fig. 1 gezeigten Ausführung ist ausserdem ein
Kanal 31 vorhanden, der
sich in die achsiale Richtung der herzustellenden
Schraubenkörper erstreckt und die zur Führung eines Kerndrahts 20 beim Wickeln der
schraubenförmigen Körper eingerichtet ist Ein solcher Kerndraht wird dann verwendet,
wenn Bohrerkörper mit einer achsial durchlaufenden mittigen Öffnung herzustellen
sind.
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Die Wahl des Winkels #a, in den die Führungskanäle gegen die achsiale
Richtung (etwas schief) einlaufen, bestimmt im wesentlochen die Steigung des gebildeten
schraubenförmigen Körpers und kann unter Berücksichtigung der gewünschten Steigung
experimentell oder berechnungsma;#ssig mit Leitung der gewünschten Steigung und
Drahtabmessungen berechnet werden. Um zum in den meisten Fällen optimalen Ergebnis
bezüglich der Eigenschaften der herzustellenden Bohrer zu gelangen, ist der Winkel
a so zu wählen, dass die Dichte der Wicklung so nahe an der theoretisch maximal
mögliche Dichte ist als überhaupt möglich, wobei der Steigungswinkel bei der theoretisch
maximalen Dichte selbstverständlich von der Stärke des gegebenenfalls verwendeten
Kerndrahts 20 abhängig ist und bei Abwesenheit eines Kerndrahts lediglich durch
die Zahl der gleichzeiiig um-einander gewickelten Drähte, im Falle Fig. 1 somit
zwei, matematisch festgelegt ist.
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Eine entsprechende Einrichtung mit einem Block für drei Kanäle 30,
die dann-um 1200 um die Schraubenachse in Block gegenseitig versetzt sind, könne
für die gleichzeitige Herstellung von drei schraubenförmigen Körper verwendet werden.
Jedoch ist die bei gleichzeitigem Wickeln von lediglich zwei'Drähte erhaltene Steigung,
gegebenenfalls unter Verwendung einer Kerndraht, für den meisten Zwecken am geeignetsten.
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Bei der Herstellung der Bohrerkörper-Halbzeuge wird das eine
Ende
eines jeden Drahts 21, 22 und gegebenenfalls des Kerndrahts 20 in einem drehbaren
und in Achsenrichtung der zu bildenden Bohrenlcörper verschieblichen Halter 33 befestigt,
für welchen Zweck der Halter 33 ein Klemmblock 34 besitzt. Durch Drehen des Halters
33 unter gleichzeitigem Verschieben desselben in achsialer Richtung von dem Block
29 weg, werden die Drähte 21 und 22 um einander und gegebenenfalls gemeinsam um
den Kerndraht 20 zur Bildung der schraubenförmigen Körper gewickelt.
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Zweckmässigerweise, obgleich nicht erforderlicherweise werden, nach
Herausziehen einiger Wicklungen in der beschriebenen Art, FührungsblOcke 35 gegen
die Drähte zur Führung der Wicklungen gepresst, zu welchem Zweck die Blöcke mit
den Wicklungen entsprechenden Nuten 36 ausgerüstet sein können.
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Fig. 2 illustriert die Herstellung eines Bohrer-Halbzeugs mit achsialer
Öffnung durch den schraubenförmigen Bohrerkörper unter Verwendung eines Dorns 40
der geeigneter Weise unter Verwendung des anhand der Fig. 1 beschriebenen Verfahrens,
jedoch mit der Abwandlung, dass, statt Drähte 21, 22 gleicher Stärke, Drähte mit
etwas von einander abweichenden Durchmessern um einander gewickelt worden sind,
wobei der eine der dadurch gebildeten schraubenförmigen Körper eine mittige Öffnung
bekommt, währenddem der zweite einen mittig durchgehenden Kern, eine 11negative"
Öffnung, bekommt. Der letztere Körper hat die Form entsprechend des in Fig. 2 gezeigten
Dorns 40. Für die Herstellung des Dorns 40 ist es zweckmässig, ein nichtgebärteter,
hochqualitativer Stahl zu verwenden, der, nach der Verformung, zu einer höheren
Härte als ditenige des für die Herstellung der Bohrerkörper verwendeten Stalls gehärtet
wird. Das Wickeln der Bohrerkörper aus einem Draht 41 wird grundsätzlich in
derselben
Weise als in Verbindung mit Fig 1 beschrieben durchgeführt, Jedoch mit Ausnahme
davon, dass' der Dorn 40 durch ei-ne-Bohrung in dem Block 49 in achsialer Richtung
mitdurchgezogen wird. Durch die Form des Dorns 40 wird erreicht, dass, obgleich
die Stärke des Dorns im wesentlichen dieselbe als diejenige des gewickelten Drahts
besitzen kann, der für die Wicklung wirksame Fläche' des Dorns den achsial durchgehenden'
~Kern desselben entspricht, weshalb dem Bohrerkörper-Halbzeug eine achsiale Öffnung
gegeben werden kann, deren Durchmesser beliebig viel kleiner als der Druchmesser
des Drahts gegeben werden kann.
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Um ein Bohrer mit zufriedenstellenden spanspeisenden Eigenschaften
zu erhalten, wird das Bohrerkörper-Halbzeug an dessen Aussenseite zylindrisch geschliffen,
vorzugSweise mittels Centerless-Schleifen, so dass somit die Aussenwand des Bohrers
als ein schraubenförmiges, zylindrisches Band verläuft. Um optimale spahnfördernde
Eigenschaften zum Bohren in-hartem.oder weichem Holz zu erreichen, ist es zweckmässig
an der Aussenseite des Körpers bis zwischen 0,2 und 0,4 vom Drahtdurchmesser abzuschleifen
sowohl wenn weniger als 0,2 des Drahtdurchmessers als wenn mehr als 0,4 des Drahtdurchmessers
abgeschliffen wird, entsteht ein Risiko, dass der gebildete Span beim Bohren in
gewissem Holz nicht zufriedenstellend fortbefördert wird, im ersten Falle wegen
Stockungen an der Aussenseite des Bohrers und im zweiten Falle wegen zentral gelegener
Stockungen.
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Fig. 3 zeigt einen nach dem Verfahren aus einem' kreisrunden Draht
51 aus hochqualittivem Federstahl hergestellten Bohrer, dessen Bohrerkörper 52 durch
Biegen in der beschriebenen Art des Drahts 51, Centerless-Schleifen des so entstandenen
schraubenförmigen
Körpers sowie Schleifen einer radialen Schneide
53 sowie eine Randschneide 54 und Anbringen einer Ziehschraubenspitze 55 zum Erhalten
des fertigen Bohrers behandelt worden ist. In der in Fig. 3 gezeigten Ausführung
setzt der schraubenförmige Körper an dessen der Schraubenspitze entgegensetzten
Ende in einen radialen Teil 56 fort, der, zusammen mit einem Teil 57 und einem nicht
gezeigten Griff einen Kurbel für den Bohrer bildet.
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Wie angedeutet kann ein Bohrer dieser Art beim Bohren in einer Wand
an einer Ecke dicht an die nahegelegene Wand gebracht werden.' Fig. 4 zeigt ein
Ausführung eines Bohrers, der aus zwei ineinander geschlungenen Drähten 62 und 63
und einen einer konischen Bohrung 60 eingelötete Hartmetallschneide 61 gebildet
wird. Auch dieser Bohrer kann dicht an eine Wand an einer Ecke beim Bohren in der.
nahegelegenen Wand gebracht werden.