DE2416157C2 - Bohrwerkzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Bohrwerkzeug mit mindestens einem an einem Werkzeugkörper angeordneten Schneidkörper und mindestens einer an einer Führungsleiste gebildeten Stützfläche, wobei diese Stützfläche mit der Wandung der bereits hergestellten Bohrung einen Spalt für einen Schmiermittelfilm begrenzt, über den sich das Bohrwerkzeug beim Bohren an der Bohrungswand abstützt.

Bohrwerkzeuge dieser Art sind durch die DE-AS 38 743 bekannt Sie dienen insbesondere zum Herstellen von Tiefbohrungen, d. h. Bohrungen, deren Tiefe größer ist als dreimal der Bohrungsdurchmesser. Um ein seitliches Verlaufen des Werkzeuges von der Achse der herzustellenden Bohrung zu vermeiden, weisen diese bekannten Werkzeuge zwei Führungsleisten und einen Schneidkörper auf, deren radial äußeren Flächen nicht nur als Führungsflächen zum Einführen des Bohrwerkzeuges in eine fertige Bohrung, sondern auch als Stützflächen dienen, die die beim Bohren entstehenden Schnittkräfte über den Schmiermittelfilm an der Bohrungswand abstützen. Hierbei ist bei diesen bekannten Bohrwerkzeugen ein ungleichmäßiger Verschleiß der StUtzleisten und der Stützflächen der Schneiden nicht zu vermeiden, wodurch sich eine Neigung des Werkzeuges zum Mittenverlauf, kurze Standlängen und beim Bohren Schwingungen ergeben. Das führt zu unrunden Bohrungen mit welligen Bohrungsoberfiächen, für die keine genauen Toleranzen eingehalten werden können.

Durch die US-PS 32 74 863 sind Bohrwerkzeuge bekannt bei denen am Werkzeugkörper zwei Schneidkörper und eine Führungsleiste angeordnet sind, wobei die Schneiden der Schneidkörper in einer Diametralebene liegen. Auch bei diesem bekannten Bohrwerkzeug dienen die Außenflächen der Schneidkörper als Stützflächen, so daß auch hier das Bohrwerkzeug

to während des Bohrens von den drei durch die Schneidkörper und die Führungsleiste gebildeten Stützflächen an der Bohrungswand abgestützt ist

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, bei einem Werkzeug der eingangs genannten Gattung eine besser

ts beherrschbare Führung und damit verbunden eine genauere Herstellungstoleranz für Bohrungen zu erreichen.

Diese Aufgabe isi gemäß der Erfindung dadurch gelöst daß mindestens ein zusätzlicher, die auf die Stützfläche wirkende resultierende Schnittkraft beeinflussender Schneidkörper vorgesehen ist wobei diese Stützfläche nur von einer einzigen Führungsleiste gebildet ist Durch die Benutzung der bekannten theoretischen Kenntnisse und durch die Auswertung praktischer Versuchsergebnisse können die beim Bohren auftretenden Schnittkräfte der einzelnen Schneiden sowohl hinsichtlich ihrer Größe als auch hinsichtlich ihrer Richtung ermittelt werden. Auch sind die Kräfte bekannt die von dem Schmiermittelfilm einer einzigen Stützfläche bei den verschiedenen Drehzahlen von Bohrwerkzeugen ohne Unterbrechung abstützbar sind. Der Stand der Technik bietet daher dem Fachmann die Mittel, die erfindungsgemäße Lehre anzuwenden und den zusätzlichen Schneidkörper an einem Bohrwerkzeug so anzuordnen, daß seine beim Bohren erzeugte Schnittkraft die Schnittkraft des anderen Schneidkörpers teilweise so aufhebt daß die Resultierende dieser Schnittkräfte eine von Null verschiedene Größe besitzt die jedoch noch so klein ist daß sie von dem Schmiermittelfilm der Stützfläche der einen einzigen Führungsleiste ohne Unterbrechung abstützbar ist Durch die Ermittlung der Größe und der Richtung der Resultierenden der Schnittkräfte kann die Lage der einzigen Führungsleiste exakt ermittelt werden, bei der die Resultierende der Schnittkräfte voll durch den Schmiermittelfilm an der durch die Führungsleiste gebildeten Stützfläche aufgenommen werden kann. Das hat aber zur Folge, daß beim Bohren mit dem erfindungsgemäßen Bohrwerkzeug die Lebensso dauer der einen Führungsleiste wesentlich erhöht wird. Daraus ergibt sich eine erhöhte Lebensdauer des Bohrwerkzeuges. Durch die exakte Führung des Bohrwerkzeuges durch die Führungsleiste ist es möglich, die Genauigkeit der Bohrung im Bereich weniger Hundertstel Millimeter und die Welligkeit im Bereich bis zu 20 Mikrometer zu halten. Auch wird ein Verlaufen der Bohrung aus der Mitte vermieden.

Um eine Resultierende der an den Schneiden beim Bohren erzeugten Schnittkräfte zu erhalten, die auf die einzige Führungsleiste gerichtet ist und nur wenig von Null verschieden ist, können die Schneiden mit einem von Null oder 180° verschiedenen Winkel zueinander angeordnet werden. Hierbei können z. B. für das Kernbohren mehrere zusätzliche Schneiden vorhanden sein.

Die Schneiden der beiden Schneidkörper können jedoch auch verschieden lang sein.
Durch die Anwendung mehrerer an sich nicht

notwendiger Schneiden wird der Vorschub pro Umdrehung des Bohrwerkzeuges gesteigert Dadurch, daß sich die kürzeren Schneiden nur über einen radial äußeren Teilbereich der zerspanenden Zone erstrecken, reichen alle Schneiden bis zum äußeren Umfang, nämlich dort, wo zwangsläufig die höchste Umfangsgeschwindigkeit auftritt, eine Reihe von Schneiden vorhanden ist, während abgestuft zum Zentrum hin, wo die Umfangsgeschwindigkeit abnimmt, die Anzahl der wirkenden Schneiden abnimmt Damit ergibt sich als zusätzlicher Vorteil eine gleichmäßige Abnutzung der verschiedenen Schneiden und damit eine Erhöhung der Lebensdauer des Bohrwerkzeuges trotz der durch die Mehrzahl der Schneiden erhöhten Vorschubleistung des Bohrwerkzeuges.

Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen von Bohrwerkzeugen gemäß der Erfindung im einzelnen erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine Stirnansicht eines ersten Aur'ührungsbeispieles eines Kernbohrwerkzeuges;

Fig.2 einen Schnitt nach der Linie IMl des Kernbohrwerkzeuges nach Fig. 1 und der von diesem gebohrten Bohrung;

F i g. 3 und 4 der F i g. 1 entsprechende Darstellungen eines zweiten und dritten Ausführungsbeispieles von Vollbohrwerkzeugen.

Das in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel eines Kernbohrwerkzeuges weist in einem Werkzeugkörper 11 vier Schneidkörper 12 auf, deren radial äußere Schmalflächen Führungsflächen 13 bilden und deren Schneiden 14 sich über die ganze zu zerspanende Zone erstrecken. Hierbei weist jede Schneide 14 zwei Schneidenschenkel auf, die einen überstumpften Winkel begrenzen, dessen Scheitel eine Spitze 15 bildet, die in die Bohrrichtung des Bohrwerkzeuges gerichtet ist Alle Spitzen 15 aller Schneiden 14 befinden sich in gleichen radialen Abständen von der Werkzeugachse 16. Durch diese Ausbildung der Schneiden 14 wird eine vorteilhafte Zentrierung des Bohrwerkzeuges erreicht

Die Richtung der Resultierenden der Schnittkräfte der Schneiden 14 ist in F i g. 1 durch den Pfeil 17 angegeben. In der Richtung des Pfeiles 17 ist in einer Axialnut 18 des Werkzeugkörpers 11 in einem elastisch nachgiebigen Dämpfungsmaterial 19 aus Guß, Bronze, Nylon oder dergleichen eine Führungsleiste schwimmend gelagert, die wegen ihrer stützenden Funktion im folgenden als Stüizleiste 21 bezeichnet wird.

Die Schneidkörper 12 sind hierbei so angeordnet, daß so die Resultierende der Schnittkräfte ihrer Schneiden 14 zwar größer als Null, aber immer noch so klein ist, daß der Schmiermittelfilm, der sich zwischen der Stützfläche 22 der Stützleiste 21 und der Bohrungswand ausbildet in der Lage ist, ohne abzureißen diese Kraft auf die Bohrungswand zu übertragen.

Dadurch, daß der Schmiermittelfilm an der Stützleiste 21 beim Bohren durch die besondere vorher genau berechnete Anordnung der Schneidkörper 12 nicht abreißt, wird eine hohe Lebensdauer sowohl der Stützleiste 21 und damit auch des ganzen Bohrwerkzeuges erreicht Durch die einwandfreie Führung durch die Stützleiste 21 werden die Schneiden 14 der Schneidkörper 12 gleichmäßig abgenutzt, was ebenfalls zur Lebensdauer des Bohrwerkzeuges beiträgt.

Bei dem in F i g. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel sind diejenigen Teile, die dem Ausführungsbeispiel nach den Fi g. 1 und 2 entsprecher», mit um 100 vergrößerten Bezugszahlen bezeichnet, so daß durch diesen Hinweis auf das erste Ausführungsbeispiel nach den F i g. 1 und 2 Bezug genommen wird.

In Fig.3 ist ein Vollbohrwerkzeug dargestellt, bei dem nur ein einziger Schneidkörper 112 vorgesehen ist, dessen Schneide 114 sich fiber die ganze zu zerspanende Zone erstreckt Neben dem Schneidkörper 112 ist noch ein weiterer Schneidkörper 123 vorgesehen, dessen Schneide 124 sich längs eines Teiles einer Sehne ihres Flugkreises 125 erstreckt und dadurch wesentlich kürzer ist als die Schneide 114 des Schneidkörpers 112. Gleichzeitig ergibt sich dadurch, daß die Schneide 124 nicht auf die Achse 116 des Bohrwerkzeuges gerichtet ist und dadurch mit der entsprechenden Radialebene des Bohrwerkzeuges einen spitzen Winkel einschließt Durch diese Anordnung des Schneidenkörpers 123 kann die Resultierende der Schnittkräfte der Schneiden 114 und 124 im gewünschten Maße sowohl hinsichtlich ihrer Richtung als auch hinsichtlich ihrer Größe dimensioniert werden. In der durch den Pfeil 117 angegebenen Richtung dieser Resultierenden ist in einer Axialnut in einem elastisch nachgiebigen Dämpfungsmaterial 119 eine Stützleiste 121 pendelnd gelagert. Gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel hat das in F i g. 3 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel den zusätzlichen Vorteil, daß hier am äußeren Umfang des Bohrwerkzeuges, nämlich dort, wo die Umfangsgeschwindigkeit größer ist, die Besetzung mit Schneiden, nämlich mit den beiden Schneiden 114 und 124, größer ist als im zentralen Bereich, wo nur eine Schneide, nämlich die Schneide 114, vorhanden ist Dadurch wird erreicht, daß dort, wo die Geschwindigkeit der Schneide größer ist und dadurch die Schneide stärker abnutzt, mehr Schneiden zur Verfügung stehen, so daß dadurch an diesen Stellen die Abnutzung der Schneiden entsprechend verringert wird. Man erhält dadurch eine gleichmäßigere Abnutzung der Schneiden und dadurch eine größere Lebensdauer des Bohrwerkzeuges.

In F i g. 4 sind diejenigen Teile, die dem Ausführungsbeispiel nach Fig.3 entsprechen, mit um 100 größeren Bezugszahlen bezeichnet, so daß durch diesen Hinweis auf das zweite Ausführungsbeispiel Bezug genommen wird.

Bei dem dritten Ausführungsbeispiel nach Fig.4 handelt es sich ebenso wie bei dem zweiten Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 um ein Vollbohrwerkzeug mit nur einem einzigen Schneidenkörper 212, dessen Schneide 214 sich über die ganze zu zerspanende Zone erstreckt Außer dem Schneidkörper 212 sind noch drei weitere Schneidenkörper 223, 233 und 243 mit Schneiden 224 bzw. 234 und 244 vorgesehen. Alle Schneiden bilden hierbei von Null und 180° verschiedene Winkel miteinander und erstrecken sich nur über den äußeren Teil eines Radius ihres Flugkreises 225. Die einzige Stützleiste 221 ist ebenso wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 und 2 in einem elastisch nachgiebigen Dämpfungsmaterial 219 schwimmend gelagert.

Bei dem dritten Ausführungsbeispie! ist besonders darauf geachtet, daß die Zerspanungszonen mit größerer Umfangsgeschwindigkeit der Schneiden stärker besetzt sind als die Zerspanungszonen mit geringerer Umfangsgeschwindigkeit, wobei die Besetzung mit Schneiden zum Mittelpunkt stetig abnimmt.

Auch bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Schneiden 214, 224, 234, 244 so angeordnet, daß die Resultierende ihrer Schnittkräfte zwar von Null verschieden, aber doch noch so klein ist daß sie durch

die von dem Schmiermittelfilm der Stützfläche 222 der Stützleiste 21 ohne Unterbrechung abstützbar ist, wobei die Stützleiste 221 in der durch den Pfeil 217 angegebenen Richtung dieser Resultierenden angeordnet ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Bohrwerkzeug mit mindestens einem an einem Werkzeugkörper angeordneten Schneidkörper und mindestens einer an einer Führungsleiste gebildeten Stützfläche, wobei diese Stützfläche mit der Wandung der bereits hergestellten Bohrung einen Spalt für einen Schmiermittelfilm begrenzt, Ober den sich das Bohrwerkzeug beim Bohren an der Bohrungswand abstützt, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein zusätzlicher, die auf die Stützfläche (22, 222) wirkende resultierende Schnittkraft beeinflussender Schneidkörper (12; 123; 223,233,243) vorgesehen ist, wobei diese Stützfläche nur von einer einzigen Führungsleiste (21,121, 221) gebildet ist

2. Bohrwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneiden (14) der beiden Schneidkörper (12) einen von Null und 180° verschiedenen Winkel miteinander bilden.

3. Bohrwerkzeug für das Kernbohren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere zusätzliche Schneidkörper (12) vorhanden sind.

4. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneiden (114, 124) der beiden Schneidkörper (112 bzw. 123) verschieden lang sind.

5. Bohrwerkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die kürzere Schneide (124) mit einer ihr zugeordneten Radialebene, die durch ihren Berührungspunkt mit ihrem Flugkreis (125) geht, einen größeren Winkel einschließt als die längere Schneide (114) mit der dieser zugeordneten Radialebene.