DE29808068U1 - Bohrer - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen Bohrer gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Es ist seit etwa Mitte der 70er Jahre bekannt, bei Bohrern, die für den Hammer- und Schlagbohrbetrieb bestimmt sind, die Drehmitnahmefunktion von der Verriegelungsfunktion zu trennen und zwei einander gegenüberliegende Verriegelungsnuten sowie hierzu im wesentlichen im Winkel von 90 Grad versetzte Drehmitnahmenuten vorzusehen. Die Drehmitnahmenuten sind zum rückwärtigen Ende des Bohrerschafts hin offen, während die meist konkav geformten Verriegelungsnuten zum rückwärtigen Ende des Schaftes hin geschlossen sind, um zu verhindern, daß der Bohrer sich aus der Werkzeugaufnahme lösen kann.

Mit zunehmender Maschinenleistung ist über die Jahre hinweg die Sicherheit und Qualität der Verankerung des Bohrers in der Werkzeugaufnahme, also in der Regel dem Bohrfutter wichtiger geworden. Andererseits sind Bohrer im rauhen Alltagsbetrieb häufig einer besonderen Belastung unterworfen. Während die heutzutage verwendeten Hartmetallplatten durchweg eine gute Standzeit erlauben, neigt der Schaftbereich eines stark belasteten Bohrers dazu, auszuschlagen.

Um zu verhindern, daß bei stark ausgeschlagenen Nuten eine versehentliche um 90 Grad versetzte Einsteckmöglichkeit gegeben ist, die gegebenenfalls gefährlich sein könnte, ist es bekannt geworden, mindestens eine Mitnahmenut asymmetrisch anzuordnen. Diese Maßnahme ist ebenfalls seit langem bekannt.

Trotz ihrer Vorteile wird in vielen Fällen gerade im härteren Einsatz eine symmetrische Anordnung der Drehmitnahmenuten bevorzugt, nachdem Vergleichsversuche ergeben haben, daß die symmetrische Ausgestaltung etwas belastbarer ist.

Ein stark belasteter Bohrer ist im Betrieb Schwingungen von beträchtlicher Amplitude unterworfen, wobei das Schwingungsbild regelmäßig eine Mischung zwischen Longitudinal-, Transversal- und Drehschwingungen darstellt. Hierzu sind verschiedene Untersuchungen durchgeführt worden, die sich vor allem auf die Schallabstrahlung und die Möglichkeit konzentrierten, mögliche Resonanzen bereits vom konstruktiven Aufbau des Bohrers her auszuschalten.

Trotz dieser verschiedenen Untersuchungen und zahlreichen Lösungsvorschlägen zur Verbesserung der Bohrleistung wie auch der Standzeit wäre nach wie vor eine Verbesserung insofern gerade auch bei Hochleistungsbohrern wünschenswert.

Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Bohrer gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 zu schaffen, der hinsichtlich der Standzeit verbessert ist und eine verbesserten Kraftübertragungwirkungsgrad zwischen Werkzeugaufnahme und Bohrer ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die erfindungsgemäßen Schmiertaschen ermöglichen überraschend die Bereitstellung eines Bohrers, der eine deutlich bessere Standzeit erreicht. Dies ist bereits deswegen überraschend, da aufgrund der zusätzlichen Ausbildung von Schmiertaschen die Anlagefläche vom Querschnitt her reduziert ist. Jedoch ermöglicht ein erfindungsgemäßer Bohrer die bessere Verarbeitung der Mikroschwingungen des Bohrers, die im kraftübertragenden Bereich des Bohrerschafts hauptsächlich Longitudinalschwingungen sind. Indem der Bohrer trotz fester Einspannung sich aufgrund der Schmierfunktion der Schmiertaschen in Mikroschwingungen bewegen kann, wird weniger verlustwärme erzeugt und von der Bohrleistung abgezweigt. Die beim Stand der

-s-

Technik nicht kompensierten Mikroschwingungen führen überraschend zu einem höheren Verschleiß trotz größerer Anlagefläche als die erfindungsgemäß ungehinderten Mikroschwingungen des Bohrers.

Besonders bevorzugt ist es, die Anlageflächen im wesentlichen konvex zu gestalten. Die ballige Oberfläche bietet eine dem Grunde nach verschleißarme Anlage. Zudem weisen ballige oder konvexe Oberflächen sich zur Anlagefläche hin verjüngende freie Querschnitte auf. Bei Füllung mit Schmiermittel sind diese besonders gut geeignet, für die gleichmäßige Verteilung des Schmiermittels zu sorgen.

Gemäß einer modifizierten Ausgestaltung ist es vorgesehen, die Anlageflächen der Flanken nicht ballig, sondern im wesentlichen spitz zulaufend vorzusehen. Diese Ausgestaltung erlaubt eine etwas verbesserte Anpassung an die Exemplarstreuungen von Werkzeugaufnahmen, die teilweise ebenfalls einem gewissen Verschleiß unterworfen sind.

Erfindungsgemäß besonders günstig ist es, eine schmalere Drehmitnahmenut asymmetrisch mit einer breiteren Drehmitnahmenut zu kombinieren.

Besonders günstig ist es ferner, daß die Schmiertaschen und die Anlageflächen sich in Längsrichtung des Bohrers, also parallel zur Bohrermittenachse erstrecken. Durch diese Ausrichtung wird verhindert, daß die insofern in Querrichtung unebene Oberfläche wie eine geriffelte Haftoberfläche wirkt. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Flanken der Drehmitnahmenuten erlaubt dem gegenüber eine aufgrund des Schmiermittelfilmes geringstmögliche Reibung gegenüber den Mikrobewegungen des Bohrerschafts.

Durch die Schwingungen wird der Bohrer abwechselnd gestaucht und streckt sich aus. Bei jeder Stauchung verkürzt sich die

Länge des Bohrerschafts etwas, wobei die Bewegung am vorderen Ende des Einspannfutters oder der Werkzeugaufnahme am größten und am hinteren Ende praktisch zu vernachlässigen ist. Das Material des Bohrers neigt aufgrund der Materxalstauchung in Längsrichtung dazu, sich in Querrichtung auszudehnen, sodaß in engen Grenzen eine elastische Verformung auch im Bereich der Drehmitnahmenuten stattfindet.

in diesem Zusammenhang ist es bevorzugt, wenn der Abstand zwischen der Stirnfläche jedes Mitnehmers und dem Nutengrund etwas größer als Null ist, beispielsweise 50 bis 20 &mgr;&tgr;&eegr;.

weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung.

Es zeigen:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bohrerschafts im Schnitt, zur Darstellung eines erfindungsgemäßen Bohrers,-

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bohrers, in einer Darstellung des Schafts,-

Fig. 3 der Bohrer in der Ausführungsform gemäß Fig. 2, wobei die Erstreckung der Mitnehmer der Werkzeugaufnahme angedeutet ist;

Fig. 4 ein Schnitt einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bohrers, in der Darstellung gemäß den Figuren l und 2; und

Fig. 5 ein Schnitt einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bohrer.

Ein erfindungsgemäßer Bohrer weist, wie es aus Fig. l ersichtlich ist, einen Bohrerschaft 12 auf, der in besonderer Weise ausgebildet ist.

Zwei an sich bekannte, einander gegenüberliegende Verriegelungsnuten 14 und 16 erstrecken sich kalottenförmig über einen Teil des Bohrerschafts 12 und sind insbesondere zum rückwärtigen Ende des Bohrerschafts 12 hin geschlossen.

Demgegenüber sind eine erste Drehmitnahmenut 18 und eine zweite Drehmitnahmenut 2 0 nach hinten offen. Im wesentlichen ist jede Drehmitnahmenut 18, 20 trapezförmig ausgebildet, wobei erfindungsgemäß jedoch gezielt von der Trapezfprm abgewichen wird.

Jede Drehmitnahmenut 18 und 2 0 weist eine belastete Flanke 22 und eine unbelastete Flanke 24 auf. In der Ausführungsform gemäß 1 sind beide Flanken 22 und 24 je ballig ausgebildet und für die Anlage an einem trapezförmigen Mitnehmer, wie er aus Fig. 3 ersichtlich ist, bestimmt. Die Balligkeit ist so gewählt, daß die Anlage etwa in der radialen Mitte jeder Flanke erfolgt, so daß dort je recht große Anlagebereiche 26 vorliegen.

Radial außerhalb und radial innerhalb der Anlagebereiche 26 erstrecken sich damit je zwei Schmiertaschen 28, wie es sinngemäß besser aus Fig. 3 ersichtlich ist.

Jede Drehmitnahmenut 18 und 20 weist ferner einen Nutengrund 3 0 auf, der sich symmetrisch zu einer Mittenachse 34 des Bohrers erstreckt.

Erfindungsgemäß ist die zweite Drehmitnahmenut 2 0 etwas schmaler als die erste Drehmitnahmenut 18. Ferner liegt sie der ersten Drehmitnahmenut 18 nichtdiametral gegenüber, sondern ist etwas nacheilend angeordnet. Aufgrund dieser Anord-

nung ist der Umfangswinkel 35 zwischen der belasteten Flanke 22 der zweiten Drehmitnahmenut und der in Drehrichtung davorliegenden Verriegelungsnut 16 deutlich vergrößert. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, daß die Drehmitnahme über die belastete Flanke 22 je auf einen dort möglichst steifen Bohrerschaft trifft.

Die Tiefe beider Drehmitnahmenuten 18 und 2 0 ist bevorzugt im wesentlichen gleich, wobei es sich versteht, daß bei Bedarf eine Anpassung an die je vorliegenden Werkzeugaufnahmen auch mit unterschiedlicher Tiefe möglich ist.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 2 entspricht in den wesentlichen Bestandteilen der Ausfuhrungsform gemäß Fig. l, so daß eine erneute Beschreibung insofern entbehrlich ist, zumal gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. Unterschiedlich ist jedoch die Ausgestaltung der belasteten und unbelasteten Flanken 22 und 24 der Drehmitnahmenuten 18 und 20. Die Oberfläche der Flanken 22 und 24, die je einander entspricht, ist bei dieser Ausfuhrungsform wellig, wobei zwei Wellenbögen nach der Art einer Kettenlinie aneinander angeschlossen sind, bei denen die konvexen Bereiche Anlageflächen 26 bilden.

Dementsprechend erstrecken sich bei dieser Ausgestaltung pro Flanke 22 beziehungsweise 24 drei Schmiertaschen 28 entlang der Drehmitnahmenut 18 beziehungsweise 20.

Bei der Ausgestaltung gemäß Fig. 2 sind die Anlageflächen je verteilt, und die maximalen Abstände der Schmiertaschen zu den Anlagebereichen oder -flächen sind geringer als bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1. Daher ist die Schmierung bei dieser Ausgestaltung verbessert, wobei dennoch die Flächenpressung kein unzulässig hohes Maß annimmt.

Wie eine Werkzeugaufnahme mit dem erfindungsgemäßen Bohrer-

schaft 12 zusammenwirkt, ist am besten aus Fig. 3 ersichtlich. Ferner ist aus Fig. 3 ersichtlich, daß zwischen einer Stirnfläche 36 ein Mitnehmer 38 der Werkzeugaufnahme und im entsprechenden Nutengrund 3 0 ein kleiner Spalt 40 verbleibt, der ebenfalls als eine Art Schmiertasche wirkt und zugleich ein gewisses Spiel für eine Materialverdrängung bietet.

Erfindungsgemäß ist es ferner günstig, daß Schmiertaschen 28 auch zum Außenumfang 42 des Bohrers 10 hin vorgesehen sind. Damit lagert sich auch an der Umfangsflache des Bohrers in gewissem Maße Schmiermittel ab, wobei es sich versteht, daß die Umfangsflache 42 deutlich weniger belastet als beispielsweise die belastete Flanke 22 ist und daher im Grunde eine Schmiermittelverteilung dort entbehrlich ist.

Eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bohrers ist aus Fig. 4 ersichtlich. Auch hier sind gleiche Bezugszeichen für gleiche Teile vorgesehen, so daß eine erneute Beschreibung entbehrlich ist. Unterschiedlich ist je die Ausgestaltung der Flanken 22 und 24 der Mitnahmenuten. Bei der Ausgestaltung gemäß Fig. 4 sind diese sägezahnförmig ausgebildet, wobei bewußt die vorspringenden Bereiche der Oberflächen relativ spitz gehalten sind. Diese sollen sich in Anpassung an das je verwendete Bohrfutter soweit erforderlich abflachen, so daß eine insofern spielarme Führung gerade dort gegeben ist. Es versteht sich, daß diese Abflachung nur im geringen Submillimeterbereich, also beispielsweise über 10 &mgr;&tgr;&agr; erfolgt, und der weiteren Steifheit und Lebensdauer des erfindungsgemäßen Bohrers auch bei dieser Ausführungsform keinen Abbruch tut.

Nachdem pro Flanke 22 bzw. 24 bei dieser Ausführungsform vier Schmiertaschen 28 vorgesehen sind, liegt bei dieser Ausführungsform eine besonders gute Schmierung vor.

Es versteht sich, daß verschiedene Änderungen der Ausgestal-

tungen möglich sind, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. So kann zum Beispiel die Drehmitnahmenut 18 deutlich, beispielsweise um 15 Grad in der Darstellung gemäß den Figuren nach rechts versetzt angeordnet sein. Hierdurch wird die belastete Flanke 22 der Drehmitnahmenut 18 noch steifer und der Bohrer ist für die Übertragung noch höherer Drehmomente geeignet.

In Fig. 5 ist eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bohrers dargestellt. Dieser Bohrer ist von seinem Schaft her so ausgebildet, daß er für den Keilwellenantrieb geeignet ist. Er ist für eine !landesübliche Keilwellen-Werkzeugaufnahme bestimmt, die je im wesentlichen trapezförmige Mitnehmer aufweist.

Dementprechend ergeben sich zwischen den balligen Flanken 22, 24 und den Mitnehmern je Schmiertaschen 28, und zwar sowohl am oberen Ende als am unteren Ende jeder Flanke 22, 24, während sich die Anlagebereiche 26 dazwischen erstrecken.

Dementsprechend ist die Neigung der Flanken 22, 24 in dem dem Nutengrund 3 0 nahen Bereich größer und an dem dem Umfang 42 nahen Bereich kleiner als die entsprechende Neigung des dazugehörigen Mitnehmers.

Auch bei dieser Lösung ergibt sich eine besonders günstige Kraftverteilung und aufgrund der Aufspaltung der Drehmitnahme auf zahlreiche Oberflächen eine relativ geringe Belastung für jeden Mitnehmer und die zugehörigen Drehmitnahmenuten 10.

Claims (14)

1. Bohrer, mit zwei Drehmitnahmenuten (18, 20), die einander nichtdiametral gegenüberliegen und für den Eingriff an Mitnehmern einer Werkzeugaufnahme bestimmt sind und insbesondere mit zwei weiteren, gegenüber diesen im wesentlichen rechtwinklig versetzten, einander gegenüberliegenden Verriegelungsnuten (14, 16), dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die belasteten Flanken der Drehmitnahmenuten (18, 20) Schmiertaschen (28) gegenüber den Mitnehmern aufweisen.

2. Bohrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die belasteten Flächen Anlagebereiche (26) für die Anlage zwischen Drehmitnahmenut-Flanke (22, 24) und Drehmitnehmer aufweisen, die den Schmiertaschen (28) benachbart sind.

3. Bohrer nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich Anlagebereiche (26) für die Anlage

zwischen den Drehmitnahmenut-Flanken (22, 24) und den Mitnehmern mit den Schmiertaschen (28) abwechseln.

4. Bohrer nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Anlagebereiche (26) für die Anlage zwischen den Drehmitnahmenuten-Flanken (22, 24) und den Mitnehmern ballig ausgebildet sind.

5. Bohrer nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Anlagebereiche (26) für die Anlage der Drehmitnahmenuten-Flanken (22, 24) an den Drehmitnehmern im Lieferzustand des Bohrers spitz zulaufend ausgebildet sind.

6. Bohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmiertaschen sich entlang der Drehmitnahmenuten-Flanken (22, 24) im wesentlichen parallel zur Bohrerachse erstrecken.

7. Bohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede Drehmitnahmenut (18, 20) aus einer belasteten und einer unbelasteten Flanke (22, 24) und einem Nutengrund besteht und eine Schmiertasche (28) je im Bereich des Übergangs zwischen Nutengrund und Flanke (22, 24) ausgebildet ist.

8. Bohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die belastete und die unbelastete Flanke (22, 24) der Drehmitnahmenut (18, 20) eine zueinander spiegelsymmetrische Balligkeit aufweist.

9. Bohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Breiten der einander gegenüberliegenden Drehmitnahmernuten (18, 20) unterschiedlich sind und insbesondere die zu den Verriegelungsnuten (14, 16) symmetrische, erste Drehmitnahmenut (18) breiter als die zweite, unsymmetrische Drehmitnahmenut (20) ist.

10. Bohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die unbelastete Flanke (24) einer schmaleren, zweiten Drehmitnahmenut (20) der unbelasteten Flanke (24) einer breiteren, ersten Drehmitnahmenut (18) diametral gegenüber liegt.

11. Bohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die belastete Flanke (22) der ersten Drehmitnahmenut (18) einen winkelabstand von mehr als 35 Grad, insbesondere etwa 38 Grad zur sich anschließenden Verriegelungsnut (14) weist.

12. Bohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die belastete Flanke (22) einer zweiten Drehmitnahmenut (20) einen Winkelabstand von mehr als 40 Grad, insbesondere etwa 42 Grad zur sich anschließenden Verriegelungsnut (16) aufweist.

13. Bohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Drehmitnahmenut (2 0) gegenüber der symmetrischen Anordnung zur ersten Drehmitnahmenut (18) um einen Winkel von 3 bis 10, insbesondere etwa 5 Grad gegen die Drehrichtung des Bohrers versetzt ist.

14. Bohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flanken der Drehmitnahmenuten (18, 20) uneben sind und insbesondere als Flanken eines Keilwellenschaftes ausgebildet sind.