DE2851183C2

DE2851183C2 - Wendelbohrer

Info

Publication number: DE2851183C2
Application number: DE2851183A
Authority: DE
Inventors: Ryosuke Osaka Hosoi
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-12-03
Filing date: 1978-11-27
Publication date: 1984-05-24
Also published as: GB2010142B; IN149349B; SE440324B; DE2851183A1; IT1192615B; SE7812393L; CA1086995A; FR2410526B1; FR2410526A1; IT7852151A0; BR7807813A; GB2010142A; US4222690A; US4381162A

Description

Die Erfindung betrifft einen Wendelbohrer mit zwei zur Bohrerach&e zentralsymmetrisch von dieser auf gekrümmten Linien verlaufenden Schneidkanten, die in einen äußeren, im wesentlichen gerade verlaufenden Abschnitt übergehen, wobei im Bereich der Bohrerachse Ausspitzungen vorgesehen sind.

Üblicherweise verwendete Bohrer besitzen vorn an den Schneidka"'en im Bereich der Bohrerachse einen Abschnitt, der insofern einen Widerspruch in sich birgt, als er dann, wenn er an der Querschneide ausgespitzl ist. um mit verbesserter Schärfe und einem verbesserten Entfernen der Späne zu arbeiten, t^ne nicht ausreichende Festigkeit besitzt; wohin gegen dieser Mittelabschnitt, wenn er die ursprüngliche Form und Festigkeit aufweist, schlechte Schneidfähigkeit hat und ungeeignet für einen Betrieb mit hoher Vorschubgeschwindigkeii ist.

Weiterhin sind in den letzten |ahren vielfach Werkstücke aus Werkstoff hoher Härte zu bearbeiten, die schwierig zu schneiden oder zu bohren sind, so daß es notwendig wird, Carbidhartmetall-Legierungcn für Bohrerschneiden zu verwenden. Jedoch gibt die Verwendung von Carbidhartmetall-Legierungen an der Querschneide des Bohrers, an welcher die Schneidgeschwindigkeit fast Null ist und der Spanwinkcl des Querschneidenabschnittes einen besonders großen negativen Winkel aufweist, keine guten Schncideigenschaften. Zusätzlich ist dieser Mittelabschnitt im Bereich der Querschneide einer KomprcssionsbcUistung unterworfen, die der Größe des Vorschubes entspricht.

Ein Wendelbohrer der eingangs bezeichneten Art ist aus der DE-PS Il 73 310 bekannt. Der dort gezeigte Wendelbohrer hat im Bereich der Bohrerachse Ausspilzungen, durch die von der Bohrerachse nach außen auf gekrümmten Linien verlaufende Schneidkanten entstehen. Diese gehen in einen äußeren, im wesentlichen gerade verlaufenden Schneidabschnitt über. Vom Mittelabschnitt im Bereich der Bohrerachsc verlaufen die Schneidkanten kreisförmig um je einen festen Mittelpunkt gekrümmt.

Außerdem hat der .Spanwinkel bei diesem bekannten Wendelbohrer im Bereich der Bohrerachsc einen negativen Wert, der nach der dort angegebenen Lehre nicht bis etwa 0" an der Bohrornehse haben kann.

Der Erfindung licgi daher die Aufgabe zugrunde, daß die bei ausgespiizten Bohrwerkzeugen nach der eingangs bezeichneten Art erreichbare Vorschubgeschwindigkeii weiter gesteigert werden kann, bei gleichzeitiger Verbesserung der Qualität der herzustellenden Bohrung.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schneidkanten von unten gesehen in Rotationsrichtung vom Zentrum spiralförmig nach außen mit abnehmender Krümmung verlaufen und daß der Spinwinkel im Bereich der Bohrerachse etwa 0° ist. Durch diese

ίο Maßnahmen kann der neue Wendelbohrer auch im Betrieb mit großer Vorschubgeschwindigkeit eingesetzt werden. Mit anderen Worten, kann die erforderliche Vorschubkraft auch gegenüber anderen ausgespitzten Wendelbohrern noch weiter verringert werden. Die spiralförmigen Schneiden dienen der Bildung kurzbrechender Späne bzw. deren einwandfreiem Abführen, wodurch die Qualität der hergestellten Bohrung gesteigert werden kann.

In der DE-AS 27 37 827 ist ein Schaftfräser vorgc-

?n schlagen worden, bei welchem die Krümmung der Schneidkante ihr Maximum nahe der Fräserachse hat und in Richtung zum Umfang hin abnimmt. Bei diesem älteren Vorschlag handelt es sich aber um ein Fräswerkzeug, wodurch sich allein schon gegenüber dem erfindungsgemäß betrachteten Bohrwerkzeug funktionell Unterschiede ergeben. Ein Fräswerkzeug nach dem älteren Vorschlag muß zwar ebenfalls in der Lage sein, senkrecht zu seiner Drehachse in ein Werkstück einzustechen. Die wesentliche Vorschubbewegung erfolgt je-

jo doch senkrecht zur Drehachse. Dadurch treten die beim Bohren vorhandenen Schwierigkeiten hinsichtlich der Spanabfuhr nicht auf.

Bei weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind die Schneidkanten an einem an der Bohrspitze befestigten Schneideinsatz vorgesehen. Der Wendelbohrer gemäß der Erfindung kann bei Verwendung eines solchen Schneideinsatzes, der beispielsweise aus Hartmetall bestehen kann, besonders vorteilhaft zu 0' ausgestaltet werden. Wenn für den Schneideinsatz eine Carbidharimetall Legierung verwendet wird, gelingt auch die Verbesserung der Schneideigenschaften im Zentrum im Bereich der Bohrerachse, während gleichzeitig ein schonendes Entfernen der Späne möglich ist. so daß sich die Qualität der herzustellenden Bohrung auch dann verbessern läßt, wenn größere Vorschubgeschwindigkeiten eingestellt werden. Der Wendelbohrer gemäß der Erfindung besitzt eine hohe Festigkeit in sich selbst und verbesserte Schtieideigenschaften. Im Betrieb dringt der Bohrer wirkungsvoll in das Werkstück ein. insbesondere im /cntrumsabschniit.

Aus dem Buch »Zcrsp;inungswerkzcuge für den Sondermaschinenbau und automatische Fertigungstaktstraßen« von V. Rocek, auf S. 68/69, wird zwar ein Spiralbohrer mit Ausspit/.ungen angegeben, bei welchem der Vorschub drei- bis viermal so groß sein kann, wie bei gewöhnlichen Bohrern. Bei den dort angezogenen Bohrern beginnt die Schneidkante von unten gesehen nicht spiralförmig nach außen vom Zentrum verlaufend mit abnehmender Krümmung, und im Bereich der Bohrer-

bo achse ist der Spanwinkel auch nicht zu O⁵ ausgebildet. Die mit den danach bekannten Bohrern erreichten Bohrungen können nicht die erfindungsgemäß erreichte hohe Qualität vorsehen.

Die vorliegende Erfindung wird aus der folgenden

hl Beschreibung eines Aiisfühiungsbeispiels im Zusammenhang mit den Zeichnungen erläutert.

!■' i g. I ist eine Ansicht von unten, die einen crfindiingsgemäßen Wendelbohrer darstellt:

F i g. 2 ist eine Seitenansicht des Bohrers;

Hg. 3 ist eine Seitenansicht des Bohrers, der gegeniber der Stellung in Fig.2 um 90" um seine Achse ;edreht wurde:

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

Fig.5 ist die Seitenansicht einer weiteren Ausfüh-•ungsform des erfindungsgemäßen Wendelbohrers:

F i g. 6 ist eine Seitenansicht des gegenüber in F i g. 5 jm 90° gedrehten Bohrers;

F i g. 7 ist eine Ansicht von unten;

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

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

F i g. 10 ist die Unteransicht von F i g. 9.

Der in den F i g. 1 bis 4 dargestellte Wendelbohrer besitzt Schneideinsätze 1. einen Schaft 2, Spannuten 3. ein konisches Ende vorn an der Spitze einer Bohrerachse 11 und ein Paar Schneidkanten 10. die von der Bohrerachse 11 zentralsymmetrisch verlaufen. Jeder Schneideinsatz 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. Statt der Befestigung getrennter Schneideinsätze am Schaft 2, können die Schneideinsätze auch einstückig mit dem Schaft ausgebildet werden. Von unten gesehen ist die Schneidkante 10 in Drehrichtung des Bohrers spiralförmig nach außen gekrümmt, wobei die Krümmung von dem Außenumfang des Bohrers in Richtung des Zentrums zunimmt. Der äußere Abschnitt der Schneidkanten 10 ist im wesentlichen gerade. Der Mittelabschnitt jeder Schneidkante, welcher der Querschneide entspricht, ist mit einer Spanfläche 12 ausgebildet, die einen Spanwinkel von etwa Null besitzt. Der Spanwinkcl steigt in Richtung des äußeren Umfanges des Wendelbohrers allmählich an. Vorsprünge 4. die als Spanbrecher dienen, führen zu einem Biegen und Brechen der Späne in k'eine Teile, so daß die Späne leicht entfernt werden könnnen.

Beim Betrieb des Bohrers gleiten die Späne seitwärts an den Spanflächen 12 am Zentrumsabschnilt, wo die Schneidgeschwindigkeit niedriger ist. Weil die Späne am Mittelabschnitt dünner als am Umfangsabsehnitt sind, kann der Kantenteil am Zentrumsabschnitt am Brechen gehindert werden. Bei bisher bekannten Boh rein besitzt der Mittelabschnitt im Zentrum der Schneidkante keine gute Schneideigenschaft und beinhaltet, wenn er ausgesetzt, einen Widerspruch in sich, da es ermöglicht wird, daß die Späne gegen die Schneidkante gedrückt werden und ein Schneidbetrieb verhindert wird. Bei Bohrern mit Schneiden aus Carbidhartmetall-Legierungen sind demzufolge der Möglichkeit eines Bruchs im Zentrumsabschnitt. Aus diesem Grunde besitzen Hochgeschwindigkeits-Stahlbohrer eine geringe Schneidfähigkeit, während mit Hartmetall bestückte Bohrer 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 gedruckt werden, sind die Späne leicht entfernbar, wodurch ein zufriedenstellender Schneidbeiricb gesichert ist.

Da die Schneidkanten spiralförmig sind und in Richtung zum Mittelpunkt eine vergrößerte Krümmung besitzen, wobei sich die Spanflächen von tier Bohrerachse erstrecken, gleitet oder rutscht der Bohrer nicht auf dem Werkstück, sondern dringt trotz der langsamen Bcwegung der Schneidkanten in der Bohrerachse sehr wirkungsvoll in das Werkstück ein.

Die oben beschriebenen Merkmale ermöglichen es, übliche Werkzeugstahl und Carbidhartmetall-Legierungen für den erfindungsgemäBen 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, ist Carbidhartmetall bei der vorliegenden Erfindung ohne Bruchgefahr verwendbar, da die Schneidkanten nahe der Bohrerachse lediglich einen verminderten Widerstand antreffen, während ein seitliches Wegschlüpfen der Späne ermöglicht wird. Die Verwendung von Carbidhartmetall-Legierungen versetzt den Bohrer in die Lage, Werkstoffe zu bearbeiten, die schwierig zu zersp.'_:"en sind oder eine hohe Härte aufweisen, und weiterhin erhält der Bohrer ein verbesserte Schneidfähigkeit. So übertrifft die Schneidfähigkeit des Bohrers aus Carbidhartmetall-Legierungen das bislang Mögliche um das Fünf- bis Sechsfache. Dadurch wird ein schneller Betrieb sichergestellt. Die F i g. 5 bis 8 zeigen eine weitere Ausführungsform eines Wendelbohrcrs. die im wesentlichen den gleichen Aufbau wie die Ausführungsform nach den F i g. 1 bis 4 aufweist mit der Ausnahme, daß an den vorderen Teilen der Schneidkanten 10 Ausspitzungen 6 und 7 ausgebildet sind. Jede Ausspitzung 6 bzw. 7 ist auch deshalb ausgebildet, da wegen der gleichzeitigen Erstreckung der die Spannut 3 bildenden Fläche bis zum vorderen Ende der Schneidkante 10 am vorderen Ende der Schneidkante 10 kaum eine Spanfläche ausgebildet wird. Die am vorderen Endabschnitt ausgebildete Ausspilzung 6,7 sorgt also für eine ausreichende Spanfläche 12. Eine vergrößerte Spanfläche kann auch ohne Ausspitzung an dem vorderen Ende dadurch ausgebildet werden, daß die Flächen an der Bohrspilze 30 zurückgesetzt wird, so daß die Begrenzung 31 der Bohrspitze 30 in der Stellung liegt, die durch die gestrichelte Linie 40 in den F i g. 5 und 6 dargestellt wird. Dann betitzt aber die Bohrspilze 30. welche den Schneideinsatz 1 trägt, ein verringertes Volumen, so daß diese nicht mehr mit genügender Festigkeit gelagert wird. Die Ausspitzungen 6 und 7 liefern dennoch ausreichende Spanflächen an den vorderen F.nden der Schneidkanten, ohne daß die Stär-

ϊο ke der die Schneideinsätze tragenden Bohrspitze verringert wird.

Die Fig. 9 und 10 zeigen eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die im wesentlichen ien^ol'K'n Aufbau wie die vorangegangenen Ausführungen aufweist mit der Ausnahme, daß jede Spanfläche 12 an der Stelle, ad der sie mit der Spirahw'. 3 übereinstimmt, mit einem Vorsprung versehen ist. der als Spanbrecher dient. Der Vorsprung kann in Übereinstimmung mit den Schneidbedingungen in geeigneter

bo geformt werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Wendelbohrer mit zwei zur Bohrerachse (11) zentralsymmetrisch von dieser auf gekrümmten Linien verlaufenden Schneidkanten (10), die in einen äußeren, im wesentlichen gerade verlaufenden Abschnitt übergehen, wobei im Bereich der Bohrerachse (11) Ausspitzungen (6, 7) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidkanten (10) von unten gesehen in Rotationsrichtung vom Zentrum (II) spiralförmig nach außen mit abnehmender Krümmung verlaufen und daß der Spanwinkel im Bereich der Bohrerachse (11) etwa 0° ist.

2. Wendelbohrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidkanten (10) an einem an der Bohrspitze (30) befestigten Schneideinsatz (1) vorgesehen sind.