DE2512854C3

DE2512854C3 - Verfahren zum Herstellen von Wendelbohrern o.ä. Werkzeugen

Info

Publication number: DE2512854C3
Application number: DE19752512854
Authority: DE
Inventors: Frank F. Raleigh N.C. Erdelyi
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-03-28
Filing date: 1975-03-22
Publication date: 1981-05-14
Also published as: DE2512854A1; DE2512854B2

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Wendelbohrern oder ähnlichen Werkzeugen entsprechend dem Oberbegriff der Ansprüche 1 bzw. 2.

Nach dem Stand der Technik sind zur Herstellung von Wendelbohrern mit Kühlkanälen im wesentlichen zwei Verfahren bekannt. Bei dem einen Verfahren (US-PS 29 35 906 bzw. US-PS 24 05 298) wird von einem Rohling mit zentraler Längsbohrung, also einem rohrförmigen Rohling ausgegangen, bei dem gegenüberliegende Wandabschnitte durch Walzen eingeformt und in gegenseitige Verbindung gebracht werden. Dabei entstehen die verdrallten Spannuten und die beiden Hohlräume, die als Kühlkanäle dienen. Die geringen Festigkeiiseigenschaften solcher Bohrer ließ es angezeigt erscheinen, die eigentliche Bohrerspitze ohne Kflblkanäle auf einen in der erläuterten Weise hergestellten Bohrer aufzusetzen, wobei dann die Kühlkanäle in die Spannuten der Bohrerspitze münden (US-PS 29 35 906). Bei dickwandigen Rohlingen ist dagegen vor dem Walzen der Spannuten zum Ausbilden der beiden Kühlkanäle noch ein Zerspanungsvorgang erforderlich (US-PS 24 05 298). Die Herstellung solcher Bohrer aus einem rohrförmigen Rohling durch Zusammendrücken gegenüberliegender Wandabschnitte zur Ausbildung der beiden Kühlkanäle ist für Hochleistungsbohrer nicht geeignet

Bei dem anderen bekannten Verfahren (AT-PS 2 79998) werden die Wendelbohrer in der üblichen Weise durch spanloses Verformen, nämlich durch Drallwalzen oder Strangpressen hergestellt, wobei von einem Rohling mit beispielsweise zwei außermittigen Längsbohrungen ausgegangen wird, die mit einem Werkstoff gefüllt werden, der nach dem Walzen bzw. Strangpressen wieder entfernt wird. Ais Füllmaterial kann u. a. Messing dienen, das beim Härten des fertigen Wendelbohrers herausgeschmolzen wird. Auch bei diesem Verfahren sind zusätzliche Arbeitsgänge erforderlich, und die Kühlkanalquerschnitte variieren je nach Fließverhalten oder Werkstoffe.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem sich mit Kühlkanälen versehene Wendelbohrer od. dgL ohne Festigkeitseinbußen und mit genau vorausbestimmbaren Kühlkanalquerschnitten wirtschaftlich herstellen lassen und das mit einfachen Zusatzeinrichtungen auf herkömmlichen Drallwalz- bzw. Strangpreßvorrichtungen durchführbar ist

Ausgehend von dem vorstehend geschilderten Stand der Technik gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 bzw. 2 wird die Lösung der genannten Aufgabe in den Merkmalen des kennzeichnenden Teils der Ansprüche 1 bzw. 2 gesehen. Beiden Verfahren ist gemeinsam, daß die Herstellung der Wendelbohrer od. dgl. mit innenliegenden Kühlkanälen in einem Arbeitsgang auf einer üblichen Drallwalzmaschine oder Strangpreßeinrichtung erfolgen kann. Zusätzlich bedarf es lediglich des Domes bzw. der Dome mit einer entsprechenden Halterung, wobei die Enden der Dorne in der maßgebenden Verformungsebene angeordnet werden. Dabei wird für Wendelbohrer mit kleineren Durchmessern, beispielsweise 2 mm, von einem handelsüblichen Stahlrohr bzw. von einem Rundstab mit konzentrischer Bohrung gemäß Anspruch 1 ausgegangen. Für größere Durchmesser ab etwa 5 mm kann ein Rundstab mit vorgebohrten außermittigen Kanälen nach Anspruch 2 verwendet werden. Für Durchmesser über 30 mm empfiehlt es sich, das Drallwalzen in zwei Stufen vorzunehmen, nämlich zunächst die Spannuten einzuwalzen und dabei die Kühlkanäle auszubilden und anschließend zu verdrallen.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine vorteilhafte Weiterbildung, bei der während der Umformung die Enden des Doms bzw. der Dorne in Längsrichtung gegenüber der Lage der Verformungsebene verschoben werden. Damit ist es möglich, den

Querschnitt der Kühlkanäle zur Bohrerspitze zu verringern, so daß sich für die austretende Kühlflüssigkeit eine Düsenwirkung ergibt

Zweckmäßig sind bei einem Dorn zur Durchführung des Verfahrens das Ende bzw. die Enden in Draürichlung abgewinkelt Damit ergibt siel' eine verringerte Beanspruchung des Doms.

Es ist zwar schon bekannt, sowohl beim Walzen als auch beim Strangpressen von Hohlprofilen Dorne zu verwenden.

Beim Walzen von sechskantigen Stangen dient beispielsweise ein in der Verformungsebene der beiden Walzen angeordneter Dorn zum Offen- und Rundhalten der Innenbohrung (US-PS 14 73 777). Auch beim Walzen von Rohren sind selbstverständlich Formdorne bekannt (US-PS 5 82 472).

Ebenso gilt dies für das Strangpressen von Hohlprofilen. Dabei hat man den zentrischen Innendorn mit einem konischen Ende versehen (US-PS 29 03 130), um durch die axiale Einstellung des Dorns den Innenquerschnitt des stranggepreßten Hohlprofiis verändern zu können. Darüber hinaus ist auch schon ein Dorn bekannt der in zwei sich verjüngende Enden gegabelt ist (CH-PS 4 64 835) und zum Strangpressen eines Rechteckprofils mit zwei Kanälen dient.

Diesem Stand der Technik ist aber nicht der Gedanke entnehmbar, z. B. mit Kühlkanälen versehene Wendelbohrer herzustellen, bei denen ein Verdrallen des Längsprofils, d. h. der Spannuten erforderlich ist und gleichzeitig damit die Kühlkanäle ebenfalls entsprechend dem Verlauf der Spannuten zu verdrallen sine.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch die Verformungsebene 4-4 der in den Fig.2 und 3 schematisch dargestellten J5 Drallwalzvorrichtung,

Fig.2 einen Axialschnitt durch einen Rohling mit zentrischer Längsbohrung und eingeschobenem Dorn mit gegabelten Enden in einer Drallwalzvorrichtung,

Fig.3 einen Axialschnitt durch einen Rohling mit zwei außermittigen Längsbohrungen und eingeschobenen Dornen in der Drallwalzvorrichtung,

F i g. 4 einen Schnitt durch einen aus dem in F i g. 2 dargestellten Rohling hergestellten Wendelbohrer,

Fig.5 einen Schnitt durch einen aus dem in Fig.3 dargestellten Rohling hergestellten Wendelbohrer,

F i g. 6 eine schematische Darstellung einer bekannten Drallwalzvorrichtung,

Fig.7 eine schematische Darstellung einer der Drallwalzvorrichtung nach F i g. 6 vorgeschalteten Ge- so radwalzvorrichtung,

F i g. 8 einen Axialschnitt durch eine Strangpreßvorrichtung mit eingesetztem Dorn,

F i g. 9 einen Axialschnitt durch den in F i g. 8 dargestellten Dorn,

F i g. 10 eine Stirnansicht des Dornendes und

F i g. 11 einen Schnitt durch die Strangpreßmatrize in Fig. 8.

Wie aus F i g. 1 ersichtlich, liegt bei einer Drallwalzvorrichtung das Walzkaliber I in der Verformungsebe- t>o ne 4-4 gemäß F i g. 2,3,6,7 zwischen den Walzwerkzeugen Ta, 7 h, Tc und Td und enthält, wie aus F i g. 2 und 3 ersichtlich, einen Dorn 2 bzw. Dorne 3 mit konischen Enden 2-3 bzw. 23' deren Querschnitt an der Spitze, wie F i g. 1 bei 10 zeigt, flach ausgebildet ist. Der Dorn 2 bzw. b5 die Dorne 3 werden in der maßgebenden Verformungsebene 4-4 in der aus den Fig. 1—3 ersichtlichen Lage festgehalten.

Als maßgebende Verformungsebene 4-4 wird hier diejenige Ebene senkrecht zur Achse der Drallwalzvorrichtung bezeichnet, in der sich die Achsen 24 aller Walzwerkzeuge 7a, 7b, Tc und Id kreuzea Das Walzkaliber 1 hat an dieser Stelle den kleinsten Querschnitt, und es ist hier die Verformung des Werkstückes IVbeendet

Nach Erhitzen eines Rohlings R auf Uniformtemperatur durch eine Heizspule H wird der Dorn 2 bzw. werden die Dorne 3 in die Längsbohrung 2a bzw. die Längsbohrungen 3a des Rohlings R eingeschoben und mit Hilfe eines Einstößers 5 (Fig.2) bzw. 5a (Fig.3) unmittelbar in die öffnung des Walzkalibers 1 gefördert und sodann in der Verformungsebene 4-4 festgehalten.

Während der Einstößer 5 bzw. 5a seine Axialbeweguag relativ zum Dorn 2 bzw. den Dornen 3 in Richtung des Pfeiles 6 (F i g. 2) bzw. 6a (F i g. 3) fortsetzt wird der Rohling R fortlaufend verdrallt und im Querschnitt verändert und das fertig bearbeitete Werkstück IV von dem Dorn 2 bzw. den Dornen 3 im Walzkaliber 1 abgeschoben und als fertig verdrallter Wendelbohrer mit innenliegenden Kühlkanälen 9 bzw. 8 auf bekannte Weise ausgestoßen. Dadurch, daß der Dorn 2 bzw. die Dorne 3 durch den Einstößer 5 bzw. 5a hindurchgeführt sind, kann der Einstößer 5 bzw. 5a bei stillstehendem Dorn 2 bzw. 3 ungehindert über diesen weiterfahren. Nach Beendigung des UmformVorganges wird ein neuer Rohling R in die Heizspule //eingeschoben, und es beginnt eine neue Arbeitsperiode.

In F i g. 2 ist der Rohling R ein handelsübliches Stahlrohr bzw. ein Rundstab mit einer konzentrischen Längsbohrung 2a. Der Dorn 2 ist in diesem Falle als zylindrischer Rundstab mit zwei die Kühlkanäle 9 erzeugenden konischen Enden 23 ausgebildet Diese verlaufen von ihrem Ansatz bis zu ihrer Spitze 12 hin etwa kegelig und sind in der Verformungsebene 4-4 des Walzkalibers 1 festgehalten, so daß das Werkstück W fortlaufend nach erfolgter Profilierung als verdrallter Wendelbohrer oder dergleichen von ihnen abgeschoben und auf bekannte Weise ausgestoßen wird.

Der Kern des Wendelbohrers, der aus rohrförmigem Ausgangsmaterial hergestellt wird, besteht gemäß Fig.4 aus bei 25 zusammengepreßten Teilen. Diese Teile werden durch Hitze und/oder den sehr hohen Umformdruck verschweißt Bei einigen Stahlsorten ist es zu empfehlen, vor dem Umformvorgang die innere Oberfläche der Längsbohrung 2a des Rohlings R mit einem das Verschweißen fördernden M zu überziehen.

In F i g. 3 ist ein Ausführungsbeispiel zr nerstellung von Wendelbohrern ab etwa 5 mm durchmesser dargestellt. Der Rohling R wird auf bekannte Weise mit zwei oder mehr Längsbohrungen 3a versehen. Nach erreichter Umformtemperatur werden die Dorne 3 mit ihren Spitzen 11 bis in die öffnung des Walzkalibers 1 eingeschoben. Dann werden die Walzwerkzeuge Ta, Tb, 7cund Td'm Richtung des Pfeiles 14 in Drehung versetzt, und der Umformvorgang beginnt Die Dorne 3 werden in der Verformungsebene 4-4 des Walzkalibers 1 festgehalten, und das verdrallte Werkstück W wird von ihnen abgeschoben und auf bekannte Weise ausgestoßen.

F i g. 5 zeigt einen Wendelbohrer mit Kühlkanälen 8 tropfenförmigen Querschnitts. Form und Querschnitt der zu erzeugenden Kühlkanäle 8, 9 hängen von der Form bzw. dem Querschnitt des Doms 2 bzw. der Dorne 3 in der Verformungsebene 4-4 ab. Durch kegelige oder andersartig verjüngte Ausbildung der Enden 23 bzw. 23'

ist es möglich, den Querschnitt der Kühlkanäle 8, 9 zu variieren. Durch axiale Verschiebung in Richtung des Pfeils 13 (F i g. 2) bzw. 13a (F i g. 3) des Doms 2 bzw. der Dorne 3 kann der Querschnitt der Kühlkanäle 9 bzw. 8 verringert werden. Die axiale Verschiebung kann mit dem Vorschub des Rohlings R verbunden sein, so daß die Kühlkanäle 9 bzw. 8 mit proportionaler Qu»rschnittsverringerung hergestellt werden können. Die Querschnittsverjüngung der Kühlkanäle 9 ist bei 15 in F i g. 1 und 4 dargestellt ι ο

In den F i g. 6 und 7 ist eine bekannte Drallwalzvorrichtung dargestellt, mit der Wendelbohrer mit innenliegenden Kühlkanälen 8 bzw. 9 herstellbar sind. F i g. 7 zeigt eine Vorwalzstufe zwischen der Heizspule H und der Drallwalzvorrichtung. Das Walzkaliber 1 der r> Vorwalzstufe ist hierbei als Geradwalzvorrichtung ausgebildet und mit den nicht dargestellten Dornen 3 ausgerüstet. Diese Ausführungsform wird bei größeren Wendelbohrern mit z.B. über 30mm Durchmesser verwendet.

F i g. 8 zeigt eine Strangpresse, deren Verformungskaliber aus einer ringförmigen Matrize 19 besteht, in die der Dorn 2 eingeführt wird. Der Dorn 2 ist gemäß Fig.2 ausgebildet und hat zur Herstellung der Kühlkanäle 21 konische Enden 23, deren Spitzen 12 in der maßgebenden Verformungsebene 20-20 der Matrize 19 festgehalten sind. Die Matrize 19, die zur Herstellung von Wendelbohrern oder dergleichen entsprechend profiliert ist wird auf diese Weise durch das Einfügen des Doms 2 zur Herstellung von 3d Wendelbohrern mit innenliegenden Kühlkanälen 21 verwendbar.

In Fig.9 ist eine Ausführungsform des Doms 2 dargestellt. Die die Kühlkanäle 21 formenden Enden 23 sind konisch ausgebildet und im Winkel 16 gegenüber der Achse geneigt angeordnet Da auch hier die Form und der Querschnitt der zu erzeugenden Kühlkanäle 21 von der Form und den Abmessungen der Enden 23 bzw. deren Spitzen 12, die sich in der Verformungsebene 20-20 befinden, abhängen, kann wiederum durch axiale Verschiebung des Domes 2 in Richtung des Pfeiles 13 in Fig.8 der Querschnitt der Kühlkanäle 21 verändert werden. Bei größeren Abmessungen kann der Dorn 2 gekühlt sein. Zu diesem Zweck ist er mit einer Bohrung 17 und einem darin eingelegten Rohr 18 als Kühlmittelkanal ausgestattet. Die Form der konischen Enden 23 des Doms 2 ist in einer Ansicht in Achsrichtung in Fig. 10 dargestellt.

F i g. 11 zeigt einen Schnitt durch die Matrize 19 mit dem eingelegten Dorn 2 in der Verförmungsebene 20-20.

Bei dem bekannten Drallwalzen von Wendelbohrern oder dergleichen erfolgt der Waizvorgang vom Schaftteil ausgehend zur Bohrerspitze hin. Beim Strangpressen aber wird in der Gegenrichtung, d. h. also von der Bohrerspitze zum Schaftteil hin gearbeitet Demzufolge ist es empfehlenswert bei größeren Wendelbohrern mit konischem Schaft den Schaftteil aus billigerem Material herzustellen und nachträglich anzulöten bzw. anzuschweißen.

Bei Verwendung des Doms 2 bzw. der Dome 3 bleiben die Kühlkanäle 8, 9 bzw. 21 des fertigen Werkstückes W offen, so daß eine nachträgliche Bearbeitung dieser Kanäle entfällt Es folgt hieraus auch, daß Wendelbohrer mit innenliegenden Kühlkanälen nunmehr auch in kleineren Abmessungen durch Strangpressen hergestellt werden können.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von Wendelbohrern oder ähnlichen Werkzeugen mit verdrallten Spannuten und innenliegenden, dem Verlauf der Spannuten folgenden Kühlkanälen durch Drallwalzen oder Strangpressen, bei dem an einem mit einer zentralen Längsbohrung versehenen, zylindrischen Rohling nach Erhitzen auf die Umformtemperatur durch in Längsrichtung fortlaufende, spanlose Umformung unter Verringerung des Ausgangsquerschnittes und unter entsprechender Längung die Spannuten eingeformt und gleichzeitig durch Veränderung des Querschnitts der Längsbohrung die Kühlkanäle ausgebildet werden, dadurch gekennzeich- is net, daß für die spanlose Umformung in die Längsbohrung (2ajdes Rohlings (R) ein Dorn (2) mit nich gabelnden, die Anzahl und den Querschnitt der zugeordneten Kühlkanäle (9,21) bestimmenden, sich verjüngenden Enden (23) eingeführt wird und diese Enden (23) in vorbestimmter Lage zu den Umformwerkzeugen (7a, 7b, 7 c, 7d; 19) in der maßgebenden Verformungsebene (4-4,20-20) angeordnet werden.

2. Verfahren zum Herstellen von Wendelbohrern oder ähnlichen Werkzeugen mit verdrallten Spannuten und innenliegenden, dem Verlauf der Spannuten folgenden Kühlkanälen durch Drallwalzen oder Strangpressen, bei dem an einem zylindrischen Rohling, der mit einer der Anzahl der Kühlkanäle entsprechenden Anzahl von außermittigen Längsbohrungen versehen ist, nach Erhitzen auf die Umformtemperatur durch in Längsrichtung fortlaufende, spanlose Umformung unter Verringerung des Ausgangsquerschnittes und unter entsprechender Längung die Spannuten eingeformt und gleichzeitig durch Veränderung der Querschnitte der Längsbohrungen die zugeordneten Kühlkanäle ausgebildet werden, dadurch gekennzeichnet, daß für die spanlose Umformung in die Längsbohrungen (3a) des Rohlings (R) jeweils ein Dorn (3) mit einem den Querschnitt des zugeordneten Kühlkanals (8) bestimmenden, sich verjüngenden Ende (23') eingeführt wird und die Enden (23') aller Dorne (3) in vorbestimmter Lage zu den Umformwerkzeugen (7a, 7b, 7c, 7d) in der maßgebenden Verformungsebe- 4 ne (4-4) angeordnet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß während der Umformung die Enden (23) bzw. (23') des Domes (2) bzw. der Dorne (3) in Längsrichtung gegenüber der Lage der Verformungsebene (4-4,20-20) verschoben werden.

4. Dorn zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit sich gabelnden und verjüngenden Enden bzw. mit einem sich verjüngenden Ende, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden (23) bzw. das Ende (23') des Domes (2) bzw. (3) in Drallrichtung abgewinkelt sind bzw. ist.