DE2934622A1

DE2934622A1 - Bohrer mit austauschbaren einsaetzen

Info

Publication number: DE2934622A1
Application number: DE19792934622
Authority: DE
Inventors: Jun Robert Wellington Berry
Original assignee: Fansteel Inc
Current assignee: Fansteel Inc
Priority date: 1978-09-01
Filing date: 1979-08-28
Publication date: 1980-03-20
Also published as: GB2029735B; CA1135539A; IT7950123A0; US4210406A; GB2029735A; FR2434674A1; FR2434674B1; IT1120548B; ES483764A1

Description

Bohrer mit austauschbaren Einsätzen

Die Erfindung betrifft Bohrer zum Eindringen in hartes Material, die austauschbare und indizierbare Hartmetalleinsätze aufweisen.

Hartmetall (Wolframkarbid)-Einsätze in Scheibenform eines indizierbaren und austauschbaren Typs (Wegwerfeinsätze) sind seit einigen Jahren bei Fräsmaschinen sowie als Einstahlwerkzeuge im Gebrauch. Darüber hinaus sind derartige Einsätze, die in Patronen angeordnet sind, auch bei Bohrstangen verwendet worden, wie in der US-PS 31 52 493 beschrieben ist. Eine Fräsmaschine mit austauschbaren Einsätzen ist in der US-PS 3? 57 39? offenbart. Ein anderes Beispiel einer Bohrstange ist in der US-PS 40 30 Θ43 beschrieben, wobei die Einsätze in axialen Seitenschlitzen verklemmt sind. In der US-PS 35 40 323 ist ein Bohrer mit Wegwerfeinsätzen offenbart. In dieser Patentschrift ist die Verwendung eines mittigen Haltestiftes beschrieben, der den Einsatz in Berührung mit einer Haltetasche drückt.

In der letztgenannten Patentschrift ist ein typischer Bohrer mit austauschbaren Einsätzen beschrieben, bei dem die Einsätze in radialem Abstand voneinander angeordnet sind, um in Diametralrichtung des Bohrlochs eine gleiche Menge Material zu entfernen.

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Dae erfindungsgemäße Konzept für einen Bohrer mit austauschbaren Einsätzen besteht in der Auswahl, Anordnung und Form der Einsätze am Bohrkörper, so daß die Schneidtätigkeit eines jeden Zahnes ausgeglichen wird. Die für jeden Zahn anfallende Schneidarbeit ist durch Ausbildung und Anordnung der Eineätze so bemessen, daß das entfernte Spanvolumen eines jeden Zahnes pro Umdrehung etwa gleich ist. Wenn beispielsweise ein bestimmtes Bohrloch einen größeren Durchmesser bekommt, nimmt dessen Umfang zu, so daß bei jeder Umdrehung des Bohrers die für den größeren Durchmesser bestimmten Zähne mehr Material entfernen als die für den kleineren Durchmesser bestimmten Zähne. Mittels der vorliegenden Erfindung gelingt es, das von jedem Zahn zu entfernende Materialvolumen auszugleichen. Durch diese Ausführung wird das Drehmoment des Bohrkörpers gleichmäßiger verteilt, wodurch einer der Gründe für das Entstehen von Vibrationen entfällt. Darüber hinaus wird auch das von jedem Einsatz entfernte Spanvolumen gleich, wodurch die Abführung der Späne einfacher wird.

Die vorliegende Erfindung achlägt darüber hinaus auch ein Werkzeug vor, das als Bohrstange für die Fertigbearbeitung eingesetzt werden kann, indem es in einfacher Weise in Radialrichtung um einen kleinen Betrag verschoben wird. Bei einer automatischen Werkzeugmaschine hat dies in bezug auf die benötigte Zeit viele Vorteile, da die erforderliche Anzahl der Werkzeugstationen u.a.

vermindert wird.

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Andere Merkmale der Erfindung betreffen die Ausbildung der Befestigungseinrichtungen für die Einsätze. Diese und andere Merkmale werden in der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorderansicht eines Bohrers mit austauschbaren Einsätzen;

Fig. 2 eine Rückansicht des in Fig. 1 dargestellten Bohrers;

Fig. 3 eine Endansicht des Bohrers der Fig. 1 und 2;

Fig. 4 eine vergrößerte Ansicht, in der dargestellt ist, wie der Bohrer in ein Werkstück eingreift;

Fig. S eine modifizierte Ausführungsform eines Bohrers, bei dem ein länglicher Einsatz am Außendurchmesser Verwendung findet;

Fig. 6 eine Endansicht des Bohrers der Fig. 5;

Fig. 7 eine Seitenansicht eines Bohrers, bei dem drei Einsätze Verwendung finden;

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Fig. θ eine schematische Ansicht, die den Aufbau eines Bohrers mit drei Einsätzen zeigt und die Überlappung darstellt; und

Fig. 9 eine schematische Ansicht, die die Anordnung der Einsätze in einem Bohrer mit drei Einsätzen zeigt.

Der in Fig. 1 gezeigte Bohrkörper 20 weist auf jeder Seite seitlich ausgeschnittene Abschnitte 22 und 24 auf, die in Einsatztaechen 26 und 28 enden, die sehnenförmig in bezug auf die Rotationsachse angeordnet sind. In der Tasche 26 ist ein quadratischer Einsatz 30 angeordnet. Der Einsatz wird von einer gehärteten Schraube 32 in einer Gewindebohrung gehalten. Die Schraube besitzt einen kleinen flachen Kopf, der von dem Einsatz 30 aufgenommen ist, um die Spanabführung nicht zu behindern. Oie Schraube weist einen zum Anziehen dienenden Kanal 34 (Fig. 6} auf, der sich von Ende zu Ende in Axialrichtung erstreckt, so daß von jedem Ende ein Schlüssel eingeführt werden kann, um die Schraube festzuziehen oder zu lösen. Die Länge des Kanals 34 sichert einen festen Kontakt mit dem Schlüssel, wodurch ein Abnutzen der Ecken verhindert wird.

Bei dieser Ausführungsform ist der Einsatz 30 vorzugsweise quadratisch ausgebildet und besitzt Seiten, die sich von der Schneidkante winklig wegerstrecken, um eine positive Schneidbrust vorzusehen.

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Der in der Tasche 28 aufgenommene sechseckige Einsatz 40 wird ebenfalls von einer mit einer Ausnehmung versehenen Schraube gehalten und weist ebenfalls winklig zur Schneidkante angeordnete Seiten auf, so daß ein positiver Schneidvorgang stattfindet. Der Einsatz 40 besitzt eine Kante 42, die zum Tiefenfräsen dient, und eine Ecke 44, die die Auflenwandung der Bohrung bildet.

Die geometrischen Abmessungen des Werkzeuges sind am besten in Fig. 4 dargestellt. Fig. 4 zeigt, wie das Werkzeug in ein Werkstück 50 eindringt. Der Einsatz 30 besitzt eine führende Kante, die sich über die Mitte, d.h. über die Rotationsachse hinaus, erstreckt, so daß sie das in der Mitte befindliche Material und das umgebende Material entfernt. Der Einsatz 40 entfernt dasjenige Material, das sich außerhalb des von dem Einsatz 30 bestrichenen Bereiches befindet,und legt den Durchmesser der Bohrung 52 fest.

In Fig. 4 ist die Strecke D. der gewünschte Bohrungsdurchmesser, während es sich bei der Strecke D₂ um den Durchmesser desjenigen Bereiches handelt, der von dem mittleren Einsatz 30 bestrichen wird. Die Durchmesser D. und D_ und die Länge der Seiten der Einsätze 30 und 40 sind so festgelegt, daß von den beiden Einsätzen jeweils gleiche Bereiche bestrichen werden. Der Gesamtbereich A₁ ist TT r, , wobei r. der Radius von D₁ ist, so daß

A₁ gleichy 1 ist. Der überstrichene Innenbereich A_ istIJ^-Tp 4

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2 groß, was *f 2 entspricht, wobei r„ der Radius von D„ ist. Somit entspricht der Bereich A₁. - A„ dem von dem äußeren Einsatz 40 überstrichenen Bereich. 0er von dem Einsatz 30 überstrichene Bereich A₂ ist gleich dem Bereich A. - A_. Dies kann schnell errechnet werden, und die Einsätze können so ausgebildet werden, daß sie gleiche Bereiche bestreichen und somit bei jeder Umdrehung gleiche Materialvolumina entfernen.

Der in Fig. 5 dargestellte Bohrkörper 60 weist einen quadratischen Einsatz 62 auf, der den inneren Bereich bestreicht, und einen länglichen stangenförmigen Einsatz 64, der den äußeren Bereich bestreicht. Geeignete Klemmeinrichtungen 65 können Verwendung finden, um den Einsatz 64 zu fixieren.

In Fig. 7 ist ein Bohrkörper 70 gezeigt, der zum Bohren von Löchern mit größerem Durchmesser dient und drei Einsätze aufweist. Ein quadratischer Einsatz 72 stellt den mittleren Schnitt her. Ein sechseckiger Einsatz 74 in einer Zwischenstellung bestreicht den nächsten Bereich. Ein quadratischer Einsatz 76 bestreicht den äußeren Bereich.

In Fig. θ ist ebenfalls ein Bohrer mit drei Einsätzen schematisch gezeigt, wobei drei quadratische Einsätze 80, 82 und 84 übereinander gelegt sind, um die Schnittverteilung darzustellen. In Fig. 9 ist gezeigt, wie die Einsätze in Umfengsrichtung um

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den Bohrkörper herum verteilt sind, wobei die drei Durchmesser D,j, Dp und Ο« eingezeichnet sind. Die mathematischen Parameter sind wiederum sehr einfach und besagen, daß der Bereich der Gesamtbohrung D^ gleichmäßig aufgeteilt ist, so daß jeder Einsatz die gleiche Fläche bestreicht und das gleiche Materialvolumen herausschneidet.

In jedem Fall hat der Bereich mit dem größten Durchmesser das engste Schneidband, und der größere Widerstand wird infolge der Entfernung zur Mitte durch das engere Band ausgeglichen. Auf diese Weise findet ein Ausgleich in bezug auf die Schneidverteilung statt, so daß ein gleichmäßiger Schneidwi.derstand und ein gleichmäßiges Spanvolumen für jeden Einsatz erreicht wird.

Durch die Verwendung eines sechseckigen Einsatzes für den äußeren Bereich werden sechs Indices für diesen Einsatz zur Verfugung gestellt. Wenn der Bohrer in einer Situation eingesetzt wird, bei der nach dem Bohren ein abschließender Materialabtrag wünschenswert ist, kann der Bohrkörper in Radialrichtung der Bohrung verschoben werden, so daß der äußere Einsatz den abschließenden Schnitt an der Wandung des gebohrten Loches durchführt. In diesem Fall wird durch die zusätzlichen Indices des äußeren Einsatzes der zusätzliche Verschleiß infolge des der Fertigbearbeitung dienenden Schnittes ausgeglichen.

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Bsi automatischen bandgesteuerten Maschinen wird durch diese Möglichkeit zum Bohren und Räumen viel Zeit gespart und eine separate Station für den zweiten Schnitt vermieden·

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Claims

2934822 FANSTEEL INC. Tantalum Place North Chicago, Illinois 60064, USA M-5038 27. August 1979 Patentansprüche

1.) Bohrer mit einem Bohrkörper, der ein Bearbeitungs- und Antriebsende aufweist, wobei im Bearbeitungsende zu sehnenförmig angeordneten Stützflächen benachbarte Ausnehmungen in Umfangsrichtung um die Körperachse herum gleichmäßig verteilt angeordnet sind und wobei an den Stützflächen gehaltene Schneideinsätze in Richtung auf das Schneidende des Bahrkörpers angeordnete und von diesem vorstehende Schneidkanten aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidkanten in Radialrichtung gemeinsam beabstandet sind, um den gesamten Bereich eines zu bohrenden Werkstückes zu bestreichen, und so ausgebildet sind, daß jede Schneidkante einen im wesentlichen gleichen Bereich des zu bohrenden Gesamtbereiches bestreicht.

2. Bohrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsätze indizierbare, scheibenförmige Einsätze aus Hartmetall sind und einen quadratischen Einsatz einschließen, der angeordnet ist, um den mittleren Abschnitt des zu

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bohrenden Gesamtbereiches auszuschneiden, sowie einen sechseckigen Einsatz, der zum Schneiden eines Umfangsbereiches außerhalb des mittleren Abschnittes dient.

3. Bohrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsätze indizierbare, scheibenförmige Einsätze aus Hartmetall sind und einen quadratischen Einsatz einschließen, der zum Schneiden des mittleren Abschnittes des zu bohrenden Gesamtbereiches angeordnet ist, sowie einen sechseckigen Einsatz, der zum Schneiden eines Zwiachenumfangebereiches außerhalb des mittleren Abschnittes dient, und einen quadratischen Einsatz zum Schneiden eines abschließenden Umfangsbereiches außerhalb des Zwischenbereiches.

4. Bohrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Einsatz eine mittlere Bohrung aufweist und daß die Halteeirtrichtungen für jeden Einsatz eine Schraube umfassen, die einen relativ kleinen Kopf aufweist, der in der Außenfläche des Einsatzes versenkt angeordnet ist, sowie einen Gewindeschaft, der in den Bohrkörper eingeschraubt ist.

5. Bohrer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraube eine axiale Bohrung aufweist, die sich von einem Ende zum anderen Ende durch diese erstreckt und zur Aufnahme eines Schraubenschlüssels von jedem Ende her dient.

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