DE2851183A1

DE2851183A1 - Bohrer

Info

Publication number: DE2851183A1
Application number: DE19782851183
Authority: DE
Inventors: Ryosuke Hosoi
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-12-03
Filing date: 1978-11-27
Publication date: 1979-06-13
Also published as: SE7812393L; SE440324B; BR7807813A; FR2410526B1; CA1086995A; IT1192615B; DE2851183C2; GB2010142A; IT7852151A0; GB2010142B; IN149349B; US4381162A; FR2410526A1; US4222690A

Description

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Anmelder: Ryosuke Hosoi

5-9-10, kami-minami, Hirano-ku, Osaka, Japan

Bohrer

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Bohrer mit einem Paar spiralförmiger Schneidkanten. Insbesondere bezieht sie sich auf eine Verbesserung der Form der Schneidkanten, und speziell auf einen Bohrer, der für einen Hochleistungsbetrieb geeignet ist.

üblicherweise verwendete Bohrer besitzen einen Meißelabschnitt, der insofern einen Widerspruch in sich birgt, als er, wenn er dazu ausgelegt ist, mit verbesserter Schärfe und einem sanften Entfernen der Späne zu schneiden, eine nicht ausreichende Festigkeit besitzt, wohingegen dieser Meißelabschnitt, wenn er eine verstärkte Festigkeit aufweist, schlechte Schneidfähigkeit hat und ungeeignet für einen Betrieb mit hohem Vorschub ist. Weiterhin sind in den letzten Jahren vielfach Werkstücke hoher Härte zu bearbeiten, die schwierig zu schneiden oder bohren sind, so daß es notwendig wird, Carbidhartmetall-Legierungen für Bohrer zu verwenden, jedoch gibt die Verwendung von Carbidhartmetall-Legierungen dem Mittelabschnitt des Bohrers, an dem die Schneidgeschwindigkeit fast Null ist und der Spanwinkel des Meißelabschnitts einen besonders großen negativen Winkel aufweist, keine guten Schneideigenschaften. Zusätzlich ist dieser Bohrerzentrumsabschnitt einer Kompressionsbelastung unterworfen, die der Größe des Vorschubs entspricht. Um derartigen Schwierigkeiten zu begegnen, wurde von dem Anmelder bereits ein Bohrer mit einer spiralförmigen Schneidkante vorgeschlagen. Selbst wenn der Bohrerzentrumsabschnitt derart ausgelegt ist, daß er eine verbesserte Schneidfähigkeit bei einer spiralförmigen Schneidkante besitzt, werden jedoch die Späne nicht sanft entfernt, es sei denn, daß der Abschnitt der Schneidkante, der nahe dem Zentrum liegt, mit einer gewünschten Schneidbrust (rake face) ausgebildet ist. Falle die Späne nicht vorsichtig entfernt werden können, schädigen sie den Bohrer, wenn dieser mit hoher Umdrehungszahl oder mit großem Vorschub betrieben wird. Ein weiteres Problem tritt bei üblicher-

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weise verwendeten Bohrern auf, wenn sie mit verdrehten Rillen ausgebildet sind. Wenn der Bohrer bei einem Betrieb mit hoher Geschwindigkeit und großem Vorschub verwendet wird, wird der erzeugte Span gegen die Rillenfläche gedrückt, wodurch das Ende des länglichen Spans in die Bohrinnenfläche trifft und darin festschweißt. Dieses Phänomen behindert die Rotation des Bohrerschaftes und führt möglicherweise zu einem Brechen des Bohrers.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Bohrer zu schaffen, der Schneidkanten besitzt, die in geeigneter Weise für einen Betrieb mit großem Vorschub ausgebildet sind.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Schneidkanten vom Rotationszentrum des Bohrers zentralsymmetrisch bezüglich des Zentrums verlaufen und von unten gesehen in Rotationsrichtung des Bohrers nach außen im Mittelabschnitt stärker als im äußeren Abschnitt des Bohrers gekrümmt sind, wobei jede Schneidkante mit einer Schneidbrust ausgebildet ist, die einen Spanwinkel von fast Null an dem Teil hat, der einem Meißelabschnitt entspricht.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Bohrers ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Dadurch wird ein Bohrer geschaffen, der, wenn er eine Spitze aus einer Carbidhartmetall-Legierung besitzt, eine verbesserte Schneideigenschaft im Zentrumsabschnitt aufweist, während er gleichzeitig ein vorsichtiges Entfernen der Späne ermöglicht. Weiterhin besitzt der Bohrer eine hohe Festigkeit in sich selbst und verbesserte Schneideigenschaften. Im Betrieb frißt er wirkungsvoll in das Werkstück, insbesondere im Zentrumsabschnitt. Außerdem ermöglicht der erfindungsgemäße Bohrer ein vorsichtiges Entfernen der Späne.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den zugehörigen Zeichnungen deutlich.

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Fig. 1 ist eine Ansicht von unten, die einen erfindungsgemäßen Bohrer darstellt;

Fig. 2 ist eine Seitenansicht des Bohrers;

Fig. 3 ist eine Seitenansicht des Bohrers, der gegenüber der Stellung in Fig. 2 um 90° um seine Achse gedreht wurde;

Fig. 4 ist ein Schnitt entlang der Linie IV - IV in Fig. 1;

Fig. 5 ist die Seitenansicht einer weiteren Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen Bohrers;

Fig. 6 ist eine Seitenansicht des gegenüber in Fig. 5 um 90° gedrehten Bohrers;

Fig. 7 ist eine Ansicht von unten;

Fig. 8 ist ein Schnitt entlang der Linie VIII - VIII in Fig. 7;

Fig. 9 ist die Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;

Fig.10 ist die Unteransicht von Fig. 9; Figuren 11a bis 11e sind Schnittansichten entlang der Linie III-III· in Fig. 9, um den Bohrer während des Schneidbetriebes zu zeigen;

Fig.12 ist die Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der

Erfindung;
'Fig.13 ist die Unteransicht von Fig. 12;

Fig.14 ist eine Schnittansicht entlang der Linie XIV - XIV in Fig. 12; und

Figuren 15a bis 15c sind Darstellungen, die zeigen, wie ein Span gebildet wird.

Der in den Figuren 1 bis 4 dargestellte Bohrer besitzt Spitzen 1, einen Schaft 2, verdrehte Rillen 3 und ein konisches Ende mit einem Zentrum 11 im Apex des Konus, und ein Paar Schneidkanten 10, die von dem Zentrum 11 symmetrisch bezüglich des Zentrums verlaufen. Jede der Spitzen 1 ist beispielsweise aus einer Carbidhartmetall-Legierung in Form einer Platte hergestellt und an dem konischen Ende des Schaftes 2 durch Hartlöten oder mit Bolzen als Austauschteil befestigt. Anstatt daß getrennte Spitzen an dem Schaft 2 befestigt sind, können die Spitzen auch einstükkig mit dem Schaft 2 ausgebildet werden. Von unten gesehen ist die Schneikante 10 spiralförmig gekrümmt nach außen in Richtung der Bohrerdrehung, wobei die Krümmung von dem Außenumfang des

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Bohrers in Richtung des Zentrums zunimmt. Der äußere Abschnitt der Kanten ist im wesentlichen gerade. Der Abschnitt jeder Schneidkante, der einem Meißel entspricht, ist nicht mit einem Meißel, sondern mit einer Schneidbrust 12 ausgebildet, die einen Spanwinkel von etwa Null besitzt. Der Spanwinkel steigt in Richtung des äußeren ümfanges des Bohrers progressiv an. Vorsprünge 4, die als Spanbrecher dienen, führen zu einem Biegen und Brechen der Späne in kleine Teile, so daß die Späne leicht entfernt werden können.

Beim Betrieb des Bohrers schlüpfen die Späne seitwärts an den Schneidbrüsten 12 am Zentrumsabschnitt, wo die Schneidgeschwindigkeit niedriger ist. Weiterhin kann, da die Späne am Mittelabschnitt dünner als am Umfangsabschnitt sind, der Kantenteil am Zentrumsabschnitt am Brechen gehindert werden. Bei bisher bekannten Bohrern besitzt der Meißelabschnitt im Zentrum der Schneidkante keine gute Schneideigenschaft und beinhaltet, wenn er als Schneidkante dient, einen Widerspruch in sich, da es ermöglicht wird, daß die Späne gegen die Schneidkante gedrückt werden und ein weicher Schneidbetrieb verhindert wird. Bohrer aus Garbidhartmetall-Legierungen sind demzufolge der Möglichkeit eines Bruchs im Zentrumsabschnitt unterworfen. Aus diesem Grunde besitzen Hochgeschwindigkeits-Stahlbohrer eine geringe Schneidfähigkeit, während Carbidhartmetall-Legierungsbohrer nicht zum Schneiden von Stahl verwendet werden können. Mit dem oben beschriebenen Aufbau ermöglicht die Schneidkante, die in Richtung der Vorwärtsbewegung geneigt ist, ein seitliches Abgehen der Späne mit dem Ergebnis, daß die Späne eine verminderte Dicke besitzen und keinen hohen Schneidwiderstand erzeugen. Da sie sehr viel weniger gegen die Schneidkante gedrückt werden, sind die Späne leicht entfernbar, was einen zufriedenstellenden Schneidbetrieb sichert. Da die Schneidkanten spiralförmig sind und in Richtung zum Mittelpunkt eine vergrößerte Krümmung besitzen, wobei sich die Schneidbrüste von dem Mittelpunkt erstrecken, gleitet oder rutscht der Bohrer nicht auf dem Werkstück, sondern faßt sehr wirkungsvoll sofort in dem Werkstück trotz der langsa men Bewegung der Schneidkanten am Zentrum.

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Die oben beschriebenen Merkmale ermöglichen es, übliche Werkzeugstähle und Carbidhartmetail-Legierungen für den erfindungsgemäßen Bohrer zu verwenden. Während die Schneidkanten der herkömmlichen Gestalt dazu neigen, am Zentrumsabschnitt zu brechen, wo die Kante mit geringerer Geschwindigkeit sich bewegt, so daß Carbidhartmetall-Legierungen nicht für übliche Schneidkanten geeignet sind, sind Carbidhartmetall bei der vorliegenden Erfindung ohne Frakturen verwendbar, da die Kanten nahe dem Zentrumsabschnitt lediglich einen verminderten Widerstand antreffen, während ein seitliches Wegschlüpfen der Späne ermöglicht wird. Die Verwendung von Carbidhartmetall-Legierungen setzt den Bohrer in die Lage, Materialien zu bearbeiten, die schwierig zu schneiden sind oder eine hohe Härte aufweisen, und weiterhin erhält der Bohrer eine verbesserte Schneidfähigkeit. So übertrifft die Schneidfähigkeit des Bohrers aus Carbidhartmetall-Legierungen das bislang Mögliche um das Fünf- bis Sechsfache. Dadurch wird ein schneller Betrieb s ichergesteilt.

Die Figuren 5 bis 8 zeigen eine weitere Ausführungsform, die im wesentlichen den gleichen Aufbau wie die Ausführungsform nach den Figuren 1 bis 4 aufweist mit der Ausnahme, daß Ausnehmungen 6 und 7 ausgebildet sind, um Schneidbrüste an den vorderen Teilen der Schneidkanten 10 zu bilden. Jede der Ausnehmungen 6 und 7 ist deshalb ausgebildet, da, falls die die verdrehte Rille 3 bildende Fläche gleichzeitig zu dem vorderen Ende der Schneidkante 10 verläuft, um eine Schneidbrust zu bilden, kaum eine Schneidbrust an dem vorderen Ende der Schneidkante 10 ausgebildet wird. Die am vorderen Endabschnitt ausgebildete Ausnehmung liefert so eine ausreichende Schneidbrust 12. Eine vergrößerte Schneidbrust kann an dem vorderen Ende ausgebildet werden, ohne daß die Ausnehmung vorgesehen wird, indem der Bohrkopf 30 abgesenkt wird, so daß das Ende 31 des Kopfes 30 in der Stellung liegt, die durch die gestrichelte Linie 40 in den Figuren 5 und 6 dargestellt wird, jedoch besitzt dieser Kopf 30, der die Spitzen 1 trägt, dann ein verringertes Volumen, so daß die Langspitzen nicht mehr mit genügender Stärke gelagert werden, um einem Schwerlastschneidbetrieb zu widerstehen. Die Ausnehmungen 6 und 7 liefern dennoch ausreichende Schneidbrüste an den vorderen Enden der Schneidkan-

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ten, ohne daß die Stärke des die Spitzen tragenden Kopfes verringert wird.

Die Figuren 9 bis 11 zeigen eine weitere Ausfuhrungsform der vorliegenden Erfindung, die im wesentlichen denselben Aufbau wie die vorangegangenen Ausführungen aufweist mit der Ausnahme, daß jede Schneidbrust 12 an der Stelle, an der sie mit der verdrehten Rille 3 übereinstimmt, mit einem Vorsprung 4 versehen ist, der als Spanbrecher dient. Der Vorsprung kann in Übereinstimmung mit den Schneidbedingungen in geeigneter Weise geformt werden.

Die Wirkungsweise des Spanbrechers wird unter Bezugnahme auf die Figuren 11a bis e beschrieben. Wenn ein Bohrer, der keinen Spanbrecher besitzt, mit großem Vorschub verwendet wird, greift der so erhaltene Span, der dick ist, zwischen den Außenumfang des Bohrers und die Fläche 9 ein, die die Bohrung bildet, wenn die verdrehte Rille 3 sich nähert. Als Ergebnis frißt sich der Span in die die Bohrung bildende Fläche und verschmilzt mit ihr, was die Rotation des Bohrers stört, die Entfernung des Spans verhindert und einen Fehler auf der äußeren ümfangsfläche des Bohrers erzeugt. Mit dem oben beschriebenen Aufbau, in dem der Vorsprung 4 auf der Schneidfläche 12 ausgebildet ist mit einer Ausnehmung 5 mit einer Krümmung, die zwischen dem Vorsprung 4 und der Schneidkante 10 vorgesehen ist, rollt sich ein Span 8 in Fig. 11a zuerst entlang dem Ausnehmungsabschnitt 5 zu dem in Fig. 11b gezeigten Zustand und streckt sich dann zu dem in Fig. 11c gezeigten Zustand danach zu dem in Fig. 11d dargestellten, stößt gegen die die Bohrung bildende Fläche 9 mit seinem vorderen Ende, woraufhin ein weiteres Anwachsen des Spans verhindert wird. Als

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Ergebnis wird der Span 8 abgebrochen, wie es in Fig. He zu sehen ist. Selbst wenn er gegen die die Bohrung bildende Fläche stößt, schmilzt das Ende des Spans 8, das abgerundet ist, nicht an ihr fest. Auf diese Weise werden kleine Spanteile mit.abgerundeten Enden aufeinanderfolgend nach oben zum Entfernen gebracht.

Die Ausnehmung 5 ist dadurch ausgebildet, daß ein Vorsprung 4 zwischen der Schneidkante 10 und der verdrehten Rille 3 vorgesehen ist. Wäre der Vorsprung 4 nicht vorhanden, würde ein

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Span 80 nach vorn entlang der verdrehten Rille 3 ohne Einrollen geschoben, wie es durch die gestrichelte Linie in Fig. 11a dargestellt ist, wobei dessen vorderes Ende 80a in Stoßkontakt mit der Innenfläche 9 kommt. Daraufhin wird der Span in den Raum zwischen dem Bohreraußenumfang 20 und der die Bohrung bildenden Fläche 9 gebracht und schmilzt, wie es mit 80b in Fig.11 dargestellt ist, fest, wodurch die Außenumfangsfläche 20 und die Innenfläche 9 beschädigt werden, was die Drehung des Bohrers beeinträchtigt und das Entfernen der danach erzeugten Späne verhindert. Selbst falls das vordere Ende des Spans nicht in der gebohrten Fläche aufgenommen wird, erstreckt sich ein kontinuierlicher, gedrehter Span entlang der Rille 3, der gegen die verdrehte Rillenfläche 3 reibt und die Innenfläche 9, was einen Reibwiderstand erzeugt, der im Verhältnis zur Länge des Spans anwächst und demzufolge den Span an einem Entlangwandern entlang der verdrehten Rille hindert. Als Ergebnis wird der Span in gleicher Weise aufgenommen.

Die Figuren 12 bis 15 zeigen eine weitere Ausführungsform der Erfindung, in der ein Vorsprung 4, der als Spanbrecher dient, sich kontinuierlich etwa von dem vorderen Ende der Schneidkante 10 entlang des Zentrums jeder verdrehten Rille 3 erstreckt. Wenn er mit großem Vortrieb verwendet wird, erzeugt der Bohrer einen dicken Span 8, der sich entlang der Rillenfläche in Richtung zur Normalen der Schneidkante 10 erstreckt. Das vordere Ende des Spans ist gebogen und durch den Vorsprung 4 in der in den Figuren 15 a bis c gezeigten Weise einmal gedreht. Der Span wird dann über den Vorsprung 4 ausgestoßen und an seinem vorderen Ende gegen die Innenfläche, die die Bohrung bildet, gepreßt, wodurch der Span abgebrochen wird. Der Span 8, der nun in dem Zustand ist, der in Fig. 15c dargestellt ist, steigt entlang der verdrehten Rille 3 nach oben. Der Span 8 mit einem eingedrehten vorderen Ende schmilzt nicht an der Innenfläche, die die Bohrung bildet, fest, wenn er gegen die Fläche stößt. Ohne die Vorsprünge 4 würde der Bohrer, falls er mit hoher Umdrehungszahl und großem Vortrieb verwendet wird, einen länglichen kontinuierlichen Span bilden, der beim Drehen abgegeben würde, was eine Beeinträchtigung während des Betriebs darstellt. Darüber hinaus

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könnten Späne leicht in der Bohrungsfläche untergebracht werden. Ein Bohrer des oben beschriebenen Aufbaus erzeugt jedoch zerteilte kleine Späne mit gedrehten vorderen Enden, die leicht durch die verdrehten Rillen entfernbar sind. Da sich die VorSprünge des oben erwähnten Aufbaus kontinuierlich an den Rillenflächen längs zu ihnen erstrecken, bleiben sie als solche erhalten und erfüllen die ihnen zugedachte Funktion auch dann, wenn der Bohrer zunehmend kürzer aufgrund des Wiederschärfens der abgenutzten Schneidkanten wird.

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Claims

DiPU-CHEM. dr. HARALD STACH ^QC11 PATENTANWALT *Ö«D I J AOENAUERALLEE 30 · 3000 HAMBURQ 1 · TELEFON (040) 244833 Patentansprüche

1.) Bohrer mit einem Paar spiralförmiger Schneidkanten, dadurch gekennzeichnet/ daß die Schneidkanten (10) vom RotationsZentrum (11) des Bohrers zentralsymmetrisch bezüglich des Zentrums verlaufen und von unten gesehen in Rotationsrichtung des Bohrers nach außen im Zentrumsabschnitt stärker als im äußeren Abschnitt des Bohrers gekrümmt sind, wobei jede Schneidkante mit einer Schneidbrust (12) ausgebildet ist, die einen Spanwinkel von fast Null an dem Teil hat, der einem Meißelabschnitt entspricht .

2. Bohrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidkante (10) spiralförmig ausgebildet ist, so daß sie von unten gesehen eine zunehmende Krümmung in Richtung zum Zentrum aufweist und weiter außen in Nähe des Bohrerumfangs im wesentlichen geradlinig verläuft.

3. Bohrer nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ausnehmung (5; 6,7) in einer verdrehten Rille (3) des Bohrers in der Nähe des vorderen Endes jeder Schneidkante (10) ausgebildet ist₄ um eine Schneidbrust für die Schneidkante in Nähe des vorderen Endes zu bilden.

4. Bohrer nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vorsprung (4) zum Einrollen des vorderen Endes eines Spanes an der Schneidbrust (12) jeder Schneidkante (10) ausgebildet ist.

5. Bohrer nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß er verdrehte Rillen (3) und einen Vorsprung (4) aufweist, der im wesentlichen entlang der Mitte jeder der- Rillen verläuft.

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