DE2619517C3

DE2619517C3 - Gewindebohrer mit Schälschnitteffekt

Info

Publication number: DE2619517C3
Application number: DE19762619517
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Emuge-Werk Richard Glimpel Fabrik fur Praezisionswerkzeuge Vormals Moschkau & Glimpel 8560 Lauf De
Current assignee: Emuge-Werk Richard Glimpel Fabrik fur Praezisionswerkzeuge Vormals Moschkau & Glimpel 8560 Lauf De
Priority date: 1976-05-03
Filing date: 1976-05-03
Publication date: 1981-11-05
Also published as: IT1077253B; DE2619517B2; FR2350163A1; FR2350163B1; CH629408A5; DE2619517A1; SE7705045L; SE457241B

Description

- -^- ) 2300

wobei K eine Materialkonstante ist.

2. Gewindebohrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl η der Gewindegänge mehr als 8 und weniger als 20 beträgt.

Die Erfindung betrifft einen Gewindebohrer mit Schälschnitteffekt, mit einem Gewindeschneidteil, über dessen gesamte Länge sich eine Nutung erstreckt, die eine vom ersten Gewindegang nach hinten schräg ungeknickt ansteigende Spannut umfaßt, wobei eine Anzahl π von Gewindegängen mit konstanter Gewindesteigung fund Gewindetiefe t, ein Flankenfreiwinkel «o, ein Flankendurchmesserverjüngungsquotient gcfe, vorgesehen sind und die Spannut und die Spanfläche unter einem Einstellwinkel β zwischen Formwerkzeug und Gewindebohrer-Mittellinie erzeugt ist, der größer als 3° ist.

Der Gewindeschneidteil weist eine Anzahl η von Gewindegängen auf. Die Gewindesteigung P, die Gewindetiefe t, der Spanwinkel γ und der Gewinde-Außendurchmesser d eines Gewindebohrers sind in DIN 802 definiert. Der Flankenfreiwinkel Λο ist eine Abweichung zwischen einem Radius um die Gewindebohrer-Mittelachse und den Verlauf des Gewinderückens um die Gewindebohrer-Mittelachse, wird gemessen am ersten vollen Zahn nach dem Anschnittbereich des Gewindeschneidteils und wird in Winkelminuten angegeben. Der Flankendurchmesserverjüngungsquotient qdi wird als Quotient von Flankendurchmesserverjüngung pro Längeneinheit angegeben. Der Einstellwinkel λ ist der Winkel zwischen Gewindebohrer-Mittelachse und der Rotationsebene des FormWerkzeugs und, bei einer bestimmten Betrachtungsweise, gleich dem Winkel, den eine in Bohrerlängsrichtung verlaufende, in einen Abschnitt der Spanfläche gelegte Gerade mit der Gewindebohrer-Mittelachse einschließt. Der Einstellwinkel β ist der Winkel zwischen Gewindebohrer-Mittelachse und einer Vorschubebene rechtwinkelig zur Rotationsebene des Formwerkzeugs und entspricht in etwa dem Winkel, den eine entlang dem Grund, d.h. dem tiefsten Bereich der Spannut

ίο verlaufende Gerade mit der Gewindebohrer-Mittelachse einschließt.

Bei einem bekannten (DE-OS 23 31 927, DE-GM 19 63 231) Gewindebohrer der eingangs genannten Art erstreckt sich die Spannut nur über einen Teil des

Gewindeschneidteils und wird dann von einer Ölnut fortgesetzt, wobei am Übergang der Spannut in die ölnut ein Knick vorhanden ist. Die Erzeugung zweier verschiedener unter einem Winkel zueinander verlaufender Nuten ist aufwendig. Der Versuch, die Spannut

unter Weglassung der Ölnut nach hinten hin, d. h. bis zum letzten Gewindegang zu verlängern, mißlingt bei dem dort vorgesehenen Einstellwinkel ß, da die Spannut vor dem letzten Gewindegang ausläuft, so daß keine durchgehende Nutung mehr vorhanden ist. Wenn man weiterhin den Einstellwinkel β verkleinert, damit die Spannut sich bis zum letzten Gewindegang erstreckt, dann ist bei gegebener Länge des Gewindeschneidteils der Winke! β nicht mehr groß genug, um die erwünschte Funktion der Spannut zu gewährleisten.

j« Aufgabe der Erfindung ist es also, einen Gewindebohrer der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem eine sich über den gesamten Gewindeteil ungeknickt erstreckende, ölzufuhr zulassende Nutung unabhängig von dem Einstellwinkel β gegeben ist, der für den

ι ι Schälschnitteffekt, d. h. das nach vorne Lenken der Späne, und die Größe der von der Spannut gebildeten Spankammer von Bedeutung ist. Der Erfindung liegt dabei der Gedanke zugrunde, den Gewindeschneidteil von hinten her bis zur Spannut zu verkürzen, d. h. hinten

•to liegende Führungszähne des Gewindes soweit als möglich wegzulassen und die Führungseigenschaften des Gewindebohrers durch andere Maßnahmen zu verbessern.

Die Erfindung sieht zur Lösung dieser Aufgabe einen Gewindebohrer der eingangs genannten Art vor, der dadurch gekennzeichnet ist, daß die Spannut sich über den gesamten Gewindeteil bis zum letzten Gewindegang erstreckt und die Anzahl η der Gewindegänge so bemessen ist, daß die Tiefe der Spannut beim letzten

■>o Gewindegang das 0,1- bis 2fache der Gewindetiefe t beträgt und für den Flankenfreiwinkel «o und den Flankendurchmesserverjüngungsquotienten qd₂ folgende Abhängigkeit von der Anzahl η der Gewindegänge eingehalten ist:

U₁₁ ~ K -\ 22,5 (/)-5) ;

qcl₂ « 1/((1 -/,/35) · 2300),

bo wobei K eine Materialkonstante ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Gewindebohrer erstreckt sich die Spannut ungeknickt unter einem konstanten Winkel ansteigend über den gesamten Gewindeschneidteil, so daß die Herstellung der

μ durchgehenden Nutung vereinfacht ist. Dabei ist der F.instellwinkel β weitgehend frei und unter Berücksichtigung der von der Spannut gewünschten Eigenschaften wählbar, weil die Erstreckung der Spannut vom ersten

bis zum letzten Gewindegang durch Weglassen hintenliegender Gewindegänge erreicht ist Da das Weglassen hintenliegender Gewindegänge an sich mit einer Verschlechterung der Führungseigenschaften des Gewindebohrers verbunden ist, sind bei dem Gewindebohrer die für diese Führungseigenschaften wesentlichen Größen oco und qdz optimiert. Diese Größen werden so eingestellt, daß sie die für die Führung des Gewindebohrers notwendigen Werte aufweisen. Die Materialkonstante K=\ bei Bearbeitung von Stahl πι mittlerer Zugfestigkeit

Da Gewindebohrer im praktischen Einsatz meist ohne steigungskonformen Maschinenvorschub arbeiten müssen, ist es notwendig, daß die sogenannten Führungszähne, das sind die Schneidzähne hinter den π Anschnittzähnen, eine ausreichende Führung im bereits geschnittenen Gewinde gewährleisten und so der axialen Schnittkraftkomponente einen ausreichenden Widerstand entgegensetzen. Daneben soll aber der Gewindebohrer auch frei schneiden. Die Optimierung dieser Forderungen führt zu der Feststellung, daß der Flankenfreiwinkel «o und der Flankendurchmesserverjüngungsquotient qd₂ eine Funktion der Gewindelänge bzw. der Anzahl der Gewindegänge η sein müssen. Aus der Formel für «o erkennt man, daß die Anzahl der 2> Gewindegänge stets größer als 5 sein muß. «o ist abhängig vom Gewindedurchmesser d und der Gewindesteigung ρ und weiterhin von einer Materialkonstanten des zu bearbeitenden Materials.

Bei dem erfindungsgemäßen Gewindebohrer können j» Späne aus der Spannut nach hinten nicht austreten. Bei einem erfindungsgemäßen Gewindebohrer bildet das hintere Ende der Spankammer, d. h. der Spannut keine gefährliche Staustelle für Späne; vielmehr ist der Spanraum zur Aufnahme von Spänen vergrößert, da die r> Spannut in der Regel über eine vergrößerte Anzahl von Gewindegängen geführt ist. Ein wiederholtes Nachschleifen des Anschnittes und ein weitgehendes Verlängern des Anschnittes ist möglich. Die breiteren Anschnittzähne haben eine größere Stabilität und eine w bessere steigungskonforme Führung der Anschnittzähne beim Gewindeschneiden. Die breiteren Anschnittzähne ergeben sich aus dem Winkel β und der fehlenden Knickung der Spannut.

Auf Grund der erfindungsgemäßen Gestaltung des 4"> Gewindebohrers nimmt dessen Spanwinke' γ vom Ende des Anschnittbereichs bzw. vom Beginn der Führungszähne an zum letzten Gewindegang hin von einem positiven Wert bis zu einem negativen Wert ab. Diese Gestaltung reduziert die Gefahr des Verschneidens w durch Nachschaben der Führungszähne. Die stetige Reduzierung des Spanwinkels im Bereich des Führungsgewindeteils verbessert die Führung des erfindungsgemäßen Gewindebohrers. Die kontinuierliche Abnahme des Spanwinkels ergibt sich beim erfindungsgemäßen v> Gewindebohrer zwangläufig.

Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es, wenn die Anzahl η der Gewindegänge mehr als 8 und weniger als 20 beträgt. Diese Gewindegang-Anzahlen ergeben im Rahmen der Erfindung eine besonders vorteilhafte fao Gestaltung der Spannut.

An Hand der Zeichnung wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 schematisch eine Seitenansicht eines Gewindebohrers, ti^r>

F i g. 2 eine Frontansicht des Gewindebohrers gemäß Fig. 1 in einem gegenüber Fig. 1 vergrößerten Maßstab.

Fig.3 einen Schnitt gemäß Linie B-B' in Fig. 1 in einem gegenüber F i g. 1 vergrößerten Maßstab,

Fig.4 einen Schnitt gemäß Linie C-C in Fig. 1 in einem gegenüber F i g. 1 vergrößerten Maßstab,

Fig.5 einen Schnitt gemäß Linie D-D' in Fig. 1 in einem gegenüber F i g. 1 vergrößerten Maßstab,

Fig. 6 eine Draufsicht auf den Gewindebohrer gemäß Fig. 1 bis 5 während der Herstellung mit einem Formwerkzeug und

Fig.7 eine Seitenansicht der Anordnung gemäß Fig. 6.

Ein Gewindebohrer gemäß Zeichnung besitzt ein Gewindeschneidteil 1 und ein Schaftteil 2 mit einem Vierkant-Endstück 4. Der Gewindeschneidteil ist mit drei Spannuten 5 versehen, kann jedoch auch zwei oder mehr als drei Spannuten aufweisen. Der Gewindeschneidteil 1 besitzt vorne einen Anschnittbereich 6 mit in der Höhe verkürzten Gewindezähnen und daran nach hinten anschließend einen Führungsbereich 7 mit vollen Gewindezähnen. Der Spanwinkcl γ ist gemäß F i g. 3 am Beginn des Fiihrungsteils 7 noch positiv, gemäß F i g. 4 mitten im Führungsteil circa Null und am Ende des Fiihrungsteils, d. i;. am Schluß des Gewindeschneidteils 1 gemäß Fig.5 negativ. Dem Gewindebohrer ist eine Mittelachse 8 zugeordnet.

F i g. 6 und 7 zeigen den Gewindebohrer in zwei zueinander rechtwinkelig stehenden Ebenen. Diese Ebenen definieren in Verbindung mit einem Formwerkzeug 9 und den Einstellwinkeln « und β am anschaulichsten die Lage der Spannuten 5 und der Spanflächen sowie deren Form im Gewindebohrer. Das Formwerkzeug ist z. B. eine Schleifscheibe oder ein Formfräser. Formwerkzeug und Gewindebohrer werden bei Erzeugung der Spannut relativ zueinander bewegt und zwar entweder entlang der Linie 10, oder entlang der Mittelachse 8 bei gleichzeitiger Drehung des Gewindebohrers um die Mittelachse 8. Durch letztere Maßnahme wird eine spiralförmige Spannut erzeugt.

Für die Gestaltung der Spannut ist es von Vorteil, wenn der Einstellwinkel β maximal 10° beträgt. Dabei ist für den Einstellwinkel β folgende Abhängigkeit vom Gewindedurchmesser t/eingehalten:

ßzzf (dVSO) + 3.

/"ist eine Konstante. Bei metrischem Regelgewinde ist f— 1. Diese Beziehung gilt für d <20 mm. Bei größeren Abmessungen beträgt /3 = 6—10°. Diese Bedingungen sind bei dem Gewindebohrer im Hinblick auf die von der Spannut geforderten Eigenschaften und die Führungseigenschaften des Gewindebohrers eingehalten. Gemäß der angegebenen Formel hängt der Einstellwinkel β stark vom Gewindedurchmesser ab und vergrößert sich mit wachsendem Gewinaedurchmesser bis zu einem Höchstwert von ca. 10°. Bei dem Gewindebohrer unterstützt ein Winkel β mit den angegebenen Werten in Verbindung mit dem Winkel λ die Späneförderung in optimaler Weise.

Der Einstellwinkel λ beträgt z. B. 0°, wobei sich die Spannut ausschließlich in Richtung der Längserstreckung des Gewindebohrers erstreckt. Wenn a. verschieden von 0 ist, die Spannut also schräg zur Achse des Gewindebohrers verläuft, dann ist es vorteilhaft, wenn der Einstellwinkel λ maximal 20° beträgt. Dabei verläuft die Spannut stets gegensinnig zur Steigungsrichtung des Gewindes. Ein größerer Winkel λ würde unsaubere Gewindeflanken an der Flanke mit dem stumpfen Keilwinkel ergeben.

Bei dem gezeigten Gewindebohrer ist für den kleinsten Krümmungsradius r„„„des Nutprofils folgende Abhängigkeit von der Gewindesteigung Feingehalten: r,_ran=(0,5 bis 1,2) · P. Dies ist eine Optimierung der Nutenform.

Hk izu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Gewindebohrer mit Schälschnitteffekt, mit einem Gewindeschneidteil, über dessen gesamte Länge sich eine Nutung erstreckt, die eine vom ersten Gewindegang nach hinten schräg ungeknickt ansteigende Spannut umfaßt, wobei eine Anzahl π von Gewindegängen mit konstanter Gewindesteigung Pund Gewindetiefe t, ein Flankenfreiwinkel txo, ein Flankendurchmesserverjüngungsquotient gcfc, vorgesehen sind und die Spannut und die Spanfläche unter einem Einsteüwinkel β zwischen Formwerkzeug und Gewindebohrer-Mittelachse erzeugt ist, der größer als 3° ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannut (5) sich über den gesamten Gewindeschneidteil (1) bis zum letzten Gewindegang erstreckt und die Anzahl η der Gewindegänge so bemessen ist, daß die Tiefe der Spannut beim letzten Gewindegang das 0,1- bis 2fache der Gewindetiefe t beträgt und für den Flankenfreiwinkel «o und den Flankendurchmesserverjüngungsquotienten ^cZ₂ folgende Abhängigkeit von der Anzahl π der Gewindegänge eingehalten ist:

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