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Kernbohrwerkzeug
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(Zusatz zu Patentanmeldung P 25 53 035.2)~ Die Erfindung bezieht sich
auf ein Kernbohrwerkzeug mit einem zumindest teilweise als Hohlçörper ausgebildeten
Schaft und mit Schneidelementen, nach Patentanmeldung P 25 53 o35.2 Beim Kernbohrwerkzeug
nach der Hauptanmeldung sind die Schneidelemente unmittelbar an einem hohlzylindrischen
Bohrkopf befestigt, der mit dem Schaft bzw. einem
Verlängerungsst;ic-
lösbar verbunden ist. Dies bedeutet, da man für verschiedene Bohrdurchmesser auch
verschiedene Bohrköpfe mit dem entsprechenden Schneidelementensatz benötigt. Dies
ist jedoch relativ aufwendig und teuer und bedeutet eine erhebliche Lagerhaltung
sowohl hinsichtlich der Bohrkörpfe als auch hinsichtlich der damit verbundenen Schneidelemente.
Ein weiterer Nachteil besteht darin, das im Falle einer Beschadigung im allgemeinen
der gesamte Bohrt kopf ausgewechselt werden muß. Ein weiterer Nachteil besteht darin,
da das Herstellen der Bohrköpfe selbst mit den in einem genauen winkligen Abstand
voneinander angeordneten Einschnitten für die ßchneidelemente relativ FomPliziert
und daher teuer ist.
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Ein anderes Ternbohrwerlzeug verwendet mit einem Schneidelement versehenen
Kassetten, die mittels eines Stiftes in die Stirn einer Hohlbohrkrone , die mit
dem Schaft verbindbar ist, eingesteckt und dort gehalten werden. Auch hier ist eine
Bohrkrone notwendig. Darüber hinaus ist diese Anordnung der Kassetten relativ anfällig
gegenüber auftretenden hohen Beanspruchungen.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Kernbohrwerkzeug
der eingangs genannten Art zu schaffen bzw.
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dahingehend zu verbessern, da? es hinsichtlich Herstellung,
Lagerhaltung
und Umrüstung eine wesentliche Vereinfachung mit sich bringt, eld hohen Belastungen
standI:?lt.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgem vorgesehen, da jedes Schneidelement
an einem Schneidentrger gehalten ist und da' die Schneidenträger einzeln am vorderen
Ende des Schaftes angeordnet sind.
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Dadurch, da. man statt der auswechselbaren Bohrköpfe nur die einzelnen
Schneidentrëger auswechselbar macht, verbilligt sich das Werkzeug erheblich, da
das Herstellen dieser Schneidenträger wesentlich einfacher ist.
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Des weiteren können die Schneidenträger in gewissem Umfange für mehrere
Durchmesser der zu schaffenden Bohrungen verwendet werden. Bei einer Beschädigung
der Schneide reicht es im allgemeinen aus, einzelne Schneidelemente oder im schlimmsten
Falle den einen Schneidenträger auszuwechseln, während die übrigen belassen werden
können. Des weiteren sind vielfältige Kombinationsmöglichkeiten hinsichtlich der
Anordnung der einzelnen Schneidenträger gegeben. Die Austauschbarkeit zumindest
eines Teiles der Schneidenträger untereinander ermöglicht eine geringe Lagerhaltung.
Des weiteren können Materialien mit höchster Festigkeit für die Schneidenträger
verwendet werden, ohne daß dadurch das Werkzeug wesentlich verteuert wird. Ein weiterer
Vorteil besteht darin, daß die abgehobenen Späne wesentlich besser
und
freier abgefiQlrt werden können, da zwischen den einzelnen Schneidenträgern ein
freier Zwischenraum besteht. Dieser freie Raum wurde bisher von den zwischen den
Schneidelementen angeordneten Bereichen des Bohrkopfes eingenommen. Da der Schneidentr-ger
direkt auf dem rohrförmigen bzw. hohlzylindrischen Schaft sitzt, können die Späne
ohne weiteres und unmittelbar über den Äußenumfang des Hohlschaftes gleiten, und
abgeführt werden. Wesentlich ist erfindungsgemäß ferner, die Schneidelemente durch
bestimmte, einfach zu bewirkende Anordnung das Werkzeug zentrieren; auch sind die
Schneidentrager sehr stabil und können in einfacher Weise derart mit dem Schaft
verbunden werden, daR dadurch hohe Leistungen möglich sind.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung ist der
Schaft aus einem in das betreffende Werkzeugfutter einspannbaren Grundteil und einem
austauschbaren Verlängerungsstück zusammengesetzt. Dies hat den Vorteil, daß man
mehrere Verlängerungen mit beispielsweise stufenweise unterschiedlichen Durchmessern
vorsehen kann, an denen die Schneidenträger befestigt werden. Dadurch kann man mit
einem Satz von Schneidelementen, die bei der Herstellung einen erheblichen Preisanteil
ausmachen, einen relativ großen Durchmesserbereich, von beispielsweise loo - 300
mm abdecken. Hierdurch ergibt sich insbesondere dann eine günstige Preisrelation,
wenn mit einem Werkzeug bzw. einer Werkzeugmaschine mehrere
Durchmesser
gefertigt werden müssen. Auch hierdurch ist die Lagerhaltung wesentlich vereinfacht.
Das erfindungsemäe Sernbohrwer-zeug ist damit billig in der Fertigung und bedarf
weder beim Kunden noch beim Verbraucher noch beim Hersteller einer groft en Lagerhaltung.
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Die Schneidentrger sind zweckmäßigerweised aufenumfangsseitig am Schaft
befestigt und sind mittels einer in Achsrichtung des Schaftes verlaufenden Verzahnung
oder Riffelung und / oder in einer in Achsrichtung verlaufenden Nut im Schaft gehalten.
Dadurch können sich die Schneidentr-ger während eines Bearbeitungsvorganges unmittelbar
am Schaft abstiftzen, so da die Biegehr-fte beim Schnitt nicht durch eine Biegung
am Schneidenträger aufgenommen werden müssen, da sich hierdurch eine unmittelbare
formschlüssige Kupplung in den Nuten bzw. mit der Verzahnung erreichen l-t.
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Zweckmäßigerweise stützen sich die Schneidenträger auch in axialer
Richtung an einer Schulter des Schaftes ab.
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Dies lann in einfacher Weise schon bei der Montage dadurch gewährleistet
sein, daß die SchneidentrEger durch beispielsweise Schrauben derart am Schaft befestigbar
sind, daß sie sich in Richtung der Schulter bewegen und sich gegebenenfalls unter
Vorspannung an diese anlegen. Dies wird dadurch erreicht, da3 die Bohrungen in den
Schneidenträgern derart
gegenüber dem Befestigungsgewinde in Achsrichtung
versetzt sind, da sie beim Fortziehen der Schrauben den Schneidentrager in Richtung
des Pfeils A auf die Maschinenspindel (in Richtung der Vorschubkr?1fte) zu ziehen.
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Bei einem weiteren Ausfahrungsbeispiel vorliegender Erfindung sind
die Schneiden an den Schneidenträgern derart angeordnet, daß die beiden inneren
und mittleren Schneiden jeweils zwei ringförmige Schnitte und die innere Schneide
einen ringförmigen Schnitt erzeugen bzw. erzeugt. Dies hat den groSJen Vorteil,
dan die Spinne relativ gehalten werden können, da die beiden äußeren Schneiden sich
gegenseitig die Späne in zwei schmale Späne unterteilen. Auf diese Weise halten
sich auch die Schnittdrücke etwa im Gleichgewicht.
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Im bJbrigen sind die Schneiden so geneigt angeordnet, daß sie eine
SelbstzentrIerung des Werkzeugs bewirken. Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen
der Erfindung sind folgender Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand
des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben und erläutert
wird. Es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Teil eines Schaftes eines
Kernbohrwerkzeuges gemäß einem Ausfii1i.rungsbeispiel vorliegender Erfindung,
Fig.
2 eine Stirnansicht gemaR Pfeil II der Fig. 1, Fig. 3a, 3b eine rückwärtige Stirnansicht
bzw.
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eine Draufsicht auf ein beim Kernbohrwerkzeug verwendeten Schneidenträger
und Fig. 4a bis 4c in vergrößerter schematischer, übereinandergelegter Darstellung
die Anordnung und relative Lage der verschiedenen verwendeten Schneidelemente zueinander.
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Vom erfindungsgemäßen Werkzeug 111 zum Bohren von Kernbohrungen ist
in der Zeichnung, insbesondere in Fig. 1, lediglich ein hohlzylindrisches Schaftteil
112 dargestellt, das mit einem anderen nicht dargestellten Werkzeugschaft lösbar
verbindbar ist, welcher in ein Bohrfutter einer Werkzeugmaschine einspannbar ist.
Das Schaftteil 112 ist beispielsweise ein Verlängerungsstück, mit dem das Werkzeug
111 an unterschiedlich tiefe, zu schaffende Bohrlöcher angepaßt werden kann. Die
Verlängerung bzw. das Schaftteil 112. kann entsprechend unterschiedlich lang sein
und kann auch erfindungsgemäß an unterschiedliche Durchmesser von zu schaffenden
Kernbohrungen angepaft
werden, indem hohlzylindrische Schaftteile
112 mit unterschiedlichem, beispielsweise stufenweise sich vergrößerndem bzw. verkleinerndem
Durchmesser auf Lager gehalten und entsprechend verwendet bzw. an den Werkzeug schaft
angesetzt werden. Die lösbare Verbindung zwischen dem bzw. den Schaftteilen 112
und dem nicht dargestellten WerlLzeugschaft kann in geeigneter Weise erfolgen.
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Wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich, besitzt das Schaftteil 112
über seine ringförmige Stirnfläche 114 verteilt sechs Schneidelemente 115, 116 und
117, von denen jeweils zwei dieselbe Lage besitzenden Elemente einander gegenüberliegend
angeordnet sind. Die Schneidelemente können, wie beim Ausführungsbeispiel jeweils
paarweise gleich ausgebildet sein. Es können z.B. drei mal drei Schneidelemente
verwendet werden, die dann jeweils an den Ecken eines Dreiecks angeordnet sind.
Jedes der Schneidelemente 115, 116, 117 ist an einem etwa länglich quaderförmigen
Schneidenträger 118, 119 bzw. 120 befestigt, der außenumfangsseitig am Schaftteil
112 lösbar angebracht ist. Dadurch ist es möglich, jeweils einen Schneidenträger
gegen einen anderen auszuwechseln, wenn dies notwendig sein sollte.
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Jeder Schneidenträger 118, 119, 120 besteht im wesentlichen aus einem
Xopf 121, an dem das betreffende Schneidelement
115, 116, 117 befestigt,
vorzugsweise angeschraubt ist, und aus einem Hals 122, über den der Schneidentrç
ger 118, 119, 120 am Schaftteil 112 befestigbar ist. Der Hals 122 besitzt an seiner
Unterseite eine längs verlaufende Verzahnung oder wellenartige Rillung 123, mit
der er in eine entsprechende axial verlaufende Verzahnung oder wellenartige Rillung
am Umfang des Schaftteils 112 eingreifen kann. Die Verzahnung oder Rillung am Schaftteil
112 ist an einer axial verlaufenden Abflachung'angebracht, an die der Schneidenträger
119 mit seinem Halsteil 122 angesetzt wird, so daß er sich während des Schneidvorganges
in radialer Richtung formschliissig am Schaftteil 112 abstützen kann. Die axiale
Abflachung 124 geht zur Stirnfläche 114 des Schaftteils 112 hin in eine die gesamte
Dicke bzw. Breite der Stirnflache 114 durchdringende Ausnehmun; 126 über, in der
der Kopf 121 des Schneidentr gers von vorne eingesetzt und gehalten ist. Der Grund
der Ausnehmung 126 bildet eine Anlagefläche 127, an der in eingebautem Zustand eine
Stufenfläche 128 am tbergang: zwischen KQf 121 und Hals 122 des Schneidenträgers
119 satt anliegt. Der Schneidenträger 118, 119, 120 ist im Schaftteil 112 derart
gehalten, da die Innenfläche des Kopfes 121 im wesentlichen etwa eine Tangente an
den Innenumfang des Schaftteiles 112 bildet und wobei der Kopf 121 mit dem betreffenden
Schneideelement 115, 116, 117 die Stirnfläche 114 des Schaftteils 112 überragt.
Der Hals
122 ist mit drei in Längsrichtung hintereinander angeordneten
Bohrungen 131 versehen, die mit einem Zentrierkonus 132 versehen sind und in die
Befestigungsschrauben 133 einsteckbar sind, die in Gewindebchrungen 134 des Schaftteiles
112 einschraubbar sind. Dabei wird der Schneidenträger 118, , 120 mittels der Befestigungsschrauben
13 derart am Schaftteil 112 befestigt, da wihrend des Anziehens der Schrauben der
Schneidenträger in Achsrichtung gem: Pfeil A verschoben wird, bis die Stufenfläche
128 des Kopfes 121 an der Anlagefläche 127 des Schaftteils 112 vorzugsweise unter
Vorspannung anliegt. Dies wird dadurch erreicht, da die Bohrungen in den Schneidenträgern
derart gegerniber den Befestigungsgewinden in Achsrichtung versetzt sind, dak sie
beim Festziehen der Schrauben den Scheidenträger in Richtung des Pfeiles A auf die
Maschinenspindel (in Richtung der Vorschubkräfte) zu ziehen. Auf diese Weise wird
sichergestellt, daJ der Schnei3iruck und der Vorschubdruck unmittelbar auf das Schaftteil
112 übertragen bzw. übergeben wird. Am Kopf 121 ist ferner in axialer Richtung eine
von der Stufenfläche 128 her zugängliche Sacklochbohrung 136 (Fig. 3) angeordnet,
die von der Innenfläche 139 des Kopfes geschnitten wird und in die ein Sicherungsstift
137 einsteckbar ist, der die Sacklochbohrung 136 und die Innenflache 139 überragt
und der in eingebautem Zustand in eine Bohrung in der Stirnfläche 114 des
Schaftteiles
112 eindringt. Der Stift 137 ist in der Bohrung gehalten. Er dient lediglich dazu,
eine Besch idigung der Schneide bei einer tberbeanspruchung zu verhindern.
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An der einen in Einbaulage radial gerichteten und in Schneidrichtung
vorderen Oberflache besitzt der Kopf 121 jedes Schneidenträgers 118, 119, 120 eine
vom freien Ende her offene, in Längsrichtung verlaufende Ausnehmung 141, die an
ihrer inneren Ecke in eine von der Ausnehmung geschnittene Sacklochbohrung 142 übergeht
und die zwar im wesentlichen die Form der Schneidelemente 115, 116 und 117 besitzt,
jedoch entsprechend der vorgesehenen Lage der Schneidelemente 115, 116, 117 jeweils
eine andere relative Lage am Schneidenträger 118, 119, 120 einnimmt. Von der Ausnehmung
141 geht in Umfangsrichtung verlaufend eine Gewindebohrung 143 aus, in die eine
Schraube einschraubbar ist, mit der die mit einer Befestigungsbohrung 146 versehenen
Schneidelemente 115, 116, 117 am Schneidenträger 119 befestigbar sind. Die Schneidelemente
sind gemäß Fig. 1 als etwa romboidförmige Wendeschneidplatten ausgebildet und in
der Ausnehmung 141 am Schneidenträger 119 derart gehalten, daß ihre Schneidkante
147 die schräg nach innen zur Werkzeuglängsachse oder zu dieser senkrecht verlaufende
Stirnfläche 129 des Kopfes 121 überragt.
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Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind die identisch ausgebildeten
Schneidelemente 115, 116, 117 an ihren zugeordneten Schneidentrigern 118, 119, 120
derart angeordnet, daS, wie insbesondere Fir. 2 zeigt, sich drei mal zwei Paare
von Schneidelementen ergeben, wobei die Elemente jedes Paares gleichartig angeordnet
sind und diametral einander gegenüberliegen. Die einzelnen Paare von Schneideiementen
sind mit den &ußeren bzw. inneren Ecken ihrer Schneidkanten 147 radial unterschiedlich
weit nach außen bzw. innen ragend angeordnet. Die au,°eren Ecken der Schneidkanten
147 der äußeren Schneidelemente 115 verlaufen auf einem Außenkreis 148 und bestimmen
den maximalen Bohrungsdurchmesser des Werkstücks, wobei sie den Außenumfang der
Schneidenträger 118, 119, 120 überragen. Die inneren Ecken der Schneid'Lanten 147
der inneren Schneidelemente 117 sind so weit nach innen angeordnet, daß sie auf
einem Innenlrreis 149 verlaufen und den Innendurchmesser der Bohrung des Werkstücks
bzw. den Außendurchmesser des aus dem Werkstück herausgebohrten Kernes bestimmen,
wobei sie den Innenumfang des Schaftteiles 112 überragen. Dazwischen liegen die
Schneidelemente 116, die die Funktion einer noch zu erläuternden Spanteilung übernehmen.
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Wie sich aus Fig. 4 ergibt, sind die Paare von Schneidelementen 115,
116, 117 derart angeordnet, daß die äußeren und mittleren Schneidelemente 115, 116
jeweils zwei ringförmige
Späne und die inneren Schneidelemente
117 jeweils nur einen einzigen ringförmigen Span während des Bearbeitungsvorgans
abheben. Dies bedeutet, daß die äußeren und inneren Schneidelemente 115, 116 derart
relativ zueinander angeordnet sind, da@ des Schneidenbereich 147c des mittleren
Schneidelementes 116 (gestrichelt dargestellt) die Schneidenl-ante 147 des äußeren
Schneidelements 1@5 (in ausgezogenen Linien dargestellt) in zwei Schneidenbereiche
147a und 147b unterteilt, während der Schneidenbereich 147b des ueren Schneidelementes
1 15 die Schneidenkante 147 des mittleren Schneidelementes 116 in die beiden Schneidenbereiche
147c und 147d unterteilt.
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Ferner macht das mittlere Schneidelement 116 den Span des inneren
Schneidelementes 117 (strichpunktiert dargestellt) schmäler. Die gesamte wirksame
Schneidkante ist durch eine punktierte Umhüllende dargestellt, Dies hat den Vorteil,
da während der Bearbeitung mehr (hier 5) schmale Späne statt beispielsweise nur
dreier breiter Späne entstehen. Dies wiederum wirkt sicil positiv auf das aufzuwendende
Drehmoment aus.
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Die erwähnt, sind dreimal zwei Schneidelemente bzw. Schneidenträger
an der Stirn 114 des Schaftteils 1,2 angeordnet. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel
ist die winkelmäßige Anordnung bzw. Aufteilung des ßchneidträgers 118, 119, 120
über die Stirnfläche 114 des Schaftteiles 112 derart getroffen, da zwischen dem
jeweiligen mit den äußeren Schneidelementen 115 versehenen Schneidenträger 118 und
dem mit dem mittleren
Schneidelement 116 versehenen Schneidenträger
119 ein Winkel von 650 zwischen den letzeren und dem folgenden mit dem inneren Schneidelement
117 versehenen Schneidenträger 120 ein Winkel von 550 und zwischen dem letzteren
und dem folgenden nächsten mit dem äußeren Schneidelement 115 versehenen Schneidenträger
118 ein Winkel von 60° besteht. Es versteht sich, daß die winkelmäßige Aufteilung
auch in anderer Weise erfolgen kann.
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Der besondere Vorteil vorliegender Erfindung besteht neben der einfachen
Auswechselbarkeit der Schneidenträger 118, 119, 120 bzw. der betreffenden Schneidelemente
115, 116, 117 darin, daQ die Schneidenträger an verschiedne hohyIindrischen Schaftteilen
112 angesetzt und befestigt werden können, die sich nicht nur in der Länge sondern
auch hinsichtlich ihres Außendurchmessers unterscheiden, so daß mit ein und demselben
Satz von Schneidelementen 115, 116 bzw. 117 und Schneidenträgern 118, 119 bzw. 120
weite Durchmesserbereiche von zu bohrenden Kernbohrungen abgedeckt werden können.
Dies bedeutet auch eine wenig aufwendige und wenig kostspielige Lagerhaltung. Ein
weiterer Vorteil der außenumfangsseitigen Anordnung der Schneidentrager am Schaftteil
112 liegt darin, daß zwischen den einzeln Schneidenträgern 119 jeweils ein Zwischenraum
150 besteht, über den die Späne einfach und unmittelbar abgeführt werden können,
welcher Raum bei bekannten Kernbohrwerkzeugen von-Fleisch
eines
Bohrkopfs ausgeführt ist.
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Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist im zylindrischen Schaftteil
112 ferner ein Zentrierelement 151 innerhalb eines etwa topfförmigen Zentrierkolbens
152 axial verschiebbar gelagert, der im Schaftteil 112 durch Sicherungsringe 153
unverschiebbar gehalten ist. Wie in der Hauptanmeldung beschrieben, ist das Zentrierelement
151 während des Bohrvorganges entgegen der Wirkung von im Zentrierkolben 152 angeordneten
Tellerfedern verschiebbar. Des weiteren ist der Zentrierkolben 152 mit einer Durchgangsbohrung
154 zum Zuführen eines Kühlmittels zum zu bearbeitenden Werkstück versehen.