DE3037568A1

DE3037568A1 - Genuteter gewindebohrer und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE3037568A1
Application number: DE19803037568
Authority: DE
Inventors: Antrag Auf Nichtnennung
Original assignee: Guenther and Co GmbH
Current assignee: Guenther and Co GmbH
Priority date: 1980-10-04
Filing date: 1980-10-04
Publication date: 1982-04-22
Also published as: JPS5796723A; DE3037568C2; GB2084497A; GB2084497B; US4462727A; FR2491368B1; FR2491368A1

Description

Die Erfindung betrifft einen genuteten Gewindebohrer mit hinterschliffene Flanken aufweisenden Gewindestollen.

Das Hinterschleifen der ' Zahn- bzw. Gewindestollen von Gewindebohrern verhindert -ein "Klemmen" des Werkzeuges bei einsetzendem Verschleiß, und erhöht dadurch die Standzeit. Während, bei Gewindebohrern, deren Zahnstollen nicht hinterschliffen sind, die Flanken der Zahnstollen auf ihrer ganzen Fläche zur Anlage an dem bereits geschnittenen Gewinde kommen, führt das Hinterschleifen dazu, daß nur noch die in der Schneidrichtung nutseitigen Kanten der Zahnstollen am geschnittenen Gewinde anliegen. Dadurch werden die Führungseigenschaften des Gewindes beeinträchtigt, und es vergrößert sich- die Gefahr eines Verschneidens. Die richtige Größe des Hinterschliffs stellt also immer einen Kompromiß dar.

Besonders bei Gewindebohrern mit spiralförmig verlaufenden Nuten ist dieses Problem stark ausgeprägt, da hierbei eine durch den Spiralwinkel £ bestimmte axiale Kraftkomponente beim Schneiden wirksam wird. Während diese Kraftkomponente bei nicht hinterschliffenen Gewindebohrern in Schneidrichtung vorderen Flankenflächen am geschnittenen Gewinde aufgenommen werden, geschieht dies bei hinterschliffenen Gewindebohrern wie beschrieben nur an einzelnen Kanten.

Das Hinterschleifen der Zahnstollen geschieht nun üblicherweise so, daß eine an ihrem Umfang entsprechend den gewünschten Flankenwinkeln ^ oder QC.' angeschrägte, kreisförmige Schleifscheibe in die Gewindestollen eingreifen kann, während der Gewindebohrerrohling in üblicher Weise um seine Gewindeachse gedreht und entsprechend vorgeschoben wird. Macht die rotierende Schleifscheibe nun insgesamt eine Relativbewegung in einem Winkel von ziemlich genau 90° auf die

Achse des Gewindebohrerrohlings' zu," so führt dies "zu'fortlaufend tiefer werdenden- Gewiride~stoliehY * "" ■'

Die genannte Relativbewegung wird Huri so ausgeführt,' daß sich die rotierende Schleifscheibe im Augenblick ihres Angriffs an die eine nutseitige Kante eines ' Gewindes toll ens genau in der für die -Abmessung 'des vorgesehenen Gewindes richtigen Position -beTindetj^w^rehd^-sie^^eitf^Weitof^rohen des Gewindebohrerrohlings bis' zur anderen hütseitigen "Kante des jeweiligen Gewindestolleris an die Gewindebohrerachse herangeführt wird. Bis zum Eingriffin den nächsten Ge'windestollen wird dann die Schleifscheibe wieder""äüf den "gewünschten Ursprungswert zurückgeführt'.--·"--"-

Während eine zur Gewindebohrerachse konzentrische" Xbwicklungsflache eines nicht ' hinterschliffeheri Gewin'destoll'ens zwischen zwei Nuten die Form eines Parallelogramms "aufweist das einerseits durch die Schraubenlinien und andererseits durch die Nutkanten begrenzt wirdV"'ibe~sitz"eh bei " "hirrterschliffenen Gewindebohrern ""die" entsprechenden Tläcnen"' die Form eines Trapezes. Dessen parallele Seiten werden weiterhin durch die Nuten begrenzt^ während nur hoch ^:"äh der "einen Nutseite die parallelen ScriräuBeni'i'nien ~von der Fläche" berührt werden und die hi^:cht' parällelon'^; Seifen der' FläcTie' um jeweils den gleichen Winkeibetrag ~ β j 'und βτ, von¹ benachbarten Schraubenlinien abweichen; ' Die geharinten ""Flächen sind bei hinterschliffenen 'Gewindebohrern; also "kieihe'r als bei nicht hinterschliff enen," und^ es kommt nur noch an der Nutseite zur Anlage des ' Gewindebohrers an das"bereits ^geschnittene Gewinde, an der" die Ecken der genanh'ten Flächen die Schraubenlinien berühren. " ' .. -· -—- >

Der Erfindung liegt die Aufgabe' zugrunde,- einen Gewindebohrer zu schaffen, bei dem die'' Führung¹ seigehs^häften möglichst so gut sind, wie bei einem ' nicht' hinterschliff enen Gewindebohrer, bei dem es In der^: Regel also nicht zum Ver-

schneiden kommen kann, und der andererseits aber die Vorzüge hinterschliffener.Gewindebohrer besitzt. Weiterhin besteht die' Aufgabe darin,, ein Verfahren zur Herstellung solcher Gewindebohrer vorzuschlagen.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei einem Gewindebohrer der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß der Hinterschliff benachbarter Flanken der Gewindestollen verschieden groß ist. Demgemäß besitzt die weniger hinterschliffene Flanke, vor allem, wenn der Hinterschliff nicht allzu groß ist, eine fast genauso gute Führungseigenschaft wie eine nicht hinterschliffene Flanke, während die im Verhältnis zu dieser Flanke stärker hinterschliffene benachbarte Flanke für ein besonders gutes Freischneiden sorgt, da hier der Hinterschliffwinkel vergleichsweise groß ist, was ein Klemmen des Werkzeuges bei einsetzendem Verschleiß weitgehend vermeidet.

Die von der Bohrrichtung .fortweisenden Flanken der Gewindestollen können stärker hinterschliffen sein, als die in Bohrrichtung weisenden Flanken, wenn die Förderung der Bohrspäne entgegen der Bohrrichtung vorgesehen ist. Diese Lösung ist besonders bei spiralig genuteten Gewindebohrern von Vorteil, da die bereits beschriebene, durch den Spiralwinkel (f hervorgerufene Kraftkomponente in Richtung der Gewindeachse nunmehr von der weniger hinterschliffenen Flanke des jeweiligen Gewindestollens nicht mehr exakt punktförmig übertragen wird, sondern entsprechend dem Verlauf der Spitze des Hinterschliffwinkels über einen gewissen Bereich der Flanke verteilt wird. Eine solche Lösung empfiehlt sich also bei Gewindebohrern für Rechtsgewinde die rechtsgedrallt und solche für Linksgewinde die linksgedrallt sind. - Es gibt aber auch gedrall te Gewindebohrer, die die Späne in Bohrrichtung, also nach vorne, fördern. Hierbei sind Gewindebohrer für Rechtsgewinde linksgedrallt und für Linksgewinde rechtsgedrallt. Bei diesen Gewindebohrern werden dann erfindungsgemäß die in Bohrrichtung weisenden Flan-

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ken stärker hiüvcc : ohliffer .

Es hat sich herausgestellt, - daß erfindungsgemäße Gewindebohrer die besten Eigenschaften aufweisen, wenn jeweils nur eine der benachbarten Flanken hinterschliffen ist, während die andere auf ihrer vollen Länge einer Schraubenlinie entspricht. Je nach Verwendungszweck kann entweder die in Bohrrichtung weisende oder die von ihr fortweisende Flanke hinterschliffen sein.

Der erfindungsgemäße Gewindebohrer wird vorteilhafterweise so hergestellt, daß eine den Flankenwinkeln Cc bzw. <xf entsprechend an ihrem Umfang angeschrägte kreisförmige Schleifscheibe jeweils um einen, festen Betrag auf die Bohrerachse hinbewegt wird und dabei der Bohrer durch Drehen um seine Achse um den Betrag einer Stollenlänge .weitergedreht wird, wobei aber der Winkel ⁷V* zwischen der Bewegungsrichtung der Schleifscheibe (Relativbewegung) und der. Bohrerachse um mehr als etwa 1° von 90° abweicht. Es handelt sich bei der Relativbewegung der Schleifscheibe bezüglich der Senkrechten auf die Achse des Gewindebohrers also um eine Vorwärts-Seitwärtsbewegung, während nach dem Stand der Technik nur eine Vorwärtsbewegung bekannt ist.

Geringe Abweichungen des" Winkels,dieser Relativbewegung von 90 - um etwa 1 - gab es zwar auch, aber es handelte sich hierbei um ungewollte Abweichungen, die durch die Verjüngung des Gewindebohrers oder durch den Steigungswinkel des Gewindes hervorgerufene Verzerrungen bedingt sind. Nach der Erfindung wirkt aber auch eine bewußt hervorgerufene Bewegungskomponente de-r Schleifscheibe in Richtung der Achse des Gewindebohrers.

Da die Flanken der Gewindestollen von Gewindebohrern für unsymmetrische Gewinde dementsprechend auch bei jeweils

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benachbarten Flanken unterschiedlich geneigt sein müssen, kann die Schleifscheibe an ihrem Umfang entsprechend den korrespondierenden Flankenwinkeln und an beiden Seiten unterschiedlich stark angeschrägt sein.

Die Vorwärts-Seitwärtsbewegung der Schleifscheibe kann nun (90° + Qt ) bis (90° -0C^f) oder umgekehrt - also (90° + 0C' ) bis (90 - QL ) betragen; bei Gewindebohrern für symmetrische Gewinde also entsprechend (90° +Cc) bis (90° -OC). Die Seitwärtskomponente der Bewegung der Schleifscheibe kann dabei gleichläufig oder gegenläufig zum der Steigung entsprechenden Vorschub der Achse des Gewindebohrers während des Hinterschheidens wirksam sein, je nachdem, ob die in der Bohrrichtung oder die von- ihr fortweisende Flanke stärker hinterschliffen werden soll als die benachbarte. Der Maximalbetrag der Seitwärtsbewegung der Schleifscheibe in Bezug auf die Senkrechte zur Achse des Gewindebohrers soll jedenfalls so bemessen sein, daß in diesem Fall noch eine von zwei benachbarten. Flanken hinterschliffen ist, während die andere auf ihrer vollen Länge der betreffenden Schraubenlinie entspricht.
/-V . ■ ..

Schließlich kann es - von besonderem Vorteil sein, wenn die Hinterschleifbewegung (Relativbewegung) auf einer gekrümmten Linie erfolgt.

Die Erfindung wird anhand von in· den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen nachfolgend des näheren beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen spiralig genuteten Gewindebohrer für ein Rechtsgewinde; .

Fig. 2 eine perspektivische Teilansicht eines Gewindebohrers wie in Fig. Γ;

Fig. 3a bis 3c konzentrische Abwicklungsflächen unterschiedlich hinterschliffener Gewindebohrer für jeweils einen Gewindestollen; und

Fig. 4 einen Teillängsschnitt eines Rechtsgewindebohrerrohlin.',s durch die Ebene seiner Achse und den Durchmesser der Schleifscheibe.

In Fig. 1 und 2 sind die Nuten um den Betrag des Winkels £ in bezug auf die Achse des Gewindebohrers spiralig geneigt. Im Bereich seiner Spitze ist der Gewindebohrer besonders stark konisch geneigt, und die Flanken 7 und 8 der einzelnen Gewindestollen laufen nicht spitz zusammen, sondern werden durch Flächen 1 voneinander getrennt, die durch den konischen Anschliff entstehen und an der Spitze des Gewindebohrers am größten sind.

Jeder Gewindestollen weist nutseitige Seitenflächen 5 und 6 auf. Dabei entspricht bei hinterschliffenen Gewindebohrern nur die eine dieser beiden Seitenflächen (hier 5) dem gewünschten Gewinde, während die gegenüberliegende (hier 6), bedingt durch den Hinterschliff, kleiner ist. In Fig. 2 geben eine bezüglich der Gewindestollen - mit den Flächen 1, 5, 6, 7 und 8 - nach außen weisenden Linien die äußeren Begrenzungslinien vor dem Hinterschleifen wieder. Es wird daraus außerdem deutlich, daß die Flanken 8 hier stärker als die Flanken 7 hinterschliffen sind.

Nur an der die volle Größe aufweisenden und in Richtung der späteren Schneidbewegung liegenden Seitenfläche 5, greift beim Gewindeschneiden die durch das Zerspanen des zu bohrenden Materials entstehende Kraft 2 an. Diese besitzt eine Axialkomponente 4 und eine Radialkomponente 3. Die Axialkomponente 4 erzeugt einen Andruck der Flanken 7 bzw. ihrer

vorderen Kanten zur Seitenfläche 5 gegen das geschnittene Gewinde. Bei scharfen Gewindebohrern und leicht zerspanbaren Werkstoffen kann es in diesem Fall zum Verschneiden kommen.

Legt man durch einen Gewindestollen einen Schnitt, der konzentrisch zur Achse des Gewindebohrers verläuft, so ist diese Fläche wie eingangs beschrieben, im Falle nicht hinterschliff ener Gewindebohrer ein Parallelogramm, bei dem die Schnittlinien durch die Flanken den Schraubenlinien des Gewindes entsprechen und die Schnittlinien durch die Seitenflächen der Stollen, den Nuten. Ein solcher Schnitt ist trapezförmig bei hinterschliffenen Gewindebohrern, wobei entsprechend dem Hinterschliff der Flanken 7 und 8 diese Schnittlinien zusammenlaufen und jeweils mit den zugehörigen Schraublinien gleichgroße Hinterschliffwinkel β ^ j, einschließen, sofern es sich um die bisher bekannten hinterschlif fenen Gewindebohrer handelt, wie in Fig. 3c dargestellt.

Bei erfindungsgemäßen Gewindebohrern sind die Hinterschliffwinkel, wie aus den Fig. 3a und b hervorgeht, ungleich, d.h. einer dieser beiden Winkel ist wesentlich kleiner als die bisher bekannten Hinterschliffwinkel βή_{χ . Zwar liegt auch in diesem Falle nur eine Ecke 15 an dem geschnittenen Gewinde an, jedoch laufen Schraubenlinie und Schnittlinie der Flanke so langsam auseinander, daß sich die am Punkt 15 angreifende Kraft auf einen mehr oder weniger großen Bereich der betreffenden Flanke verteilt, und zwar besonders dann, wenn durch einen entsprechenden Hinterschliff dafür Sorge getragen wird, daß sich der Hinterschliffwinkel /9j in Richtung auf den Berührungspunkt 15 allmählich dem Werte O nähert, sich also längs des Gewindestollens ändert. Der eine der beiden Hinterschliffwinkel kann auch 0° betragen, so daß die gesamte Flankenfläche am geschnittenen Gewinde anliegt.

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Beim Herstellen eines erfindungsgemäßen Gewindebohrers gemäß Fig. 4 wird der Gewindebohrerrohling um seine Achse in Richtung 9 gedreht und in Richtung 10 vorwärts bewegt. Dabei greift die rotierende, an ihrem Umfang entsprechend den Flankenwinkeln *%-> bzw. Ού angeschrägte, kreisförmige Schleifscheibe 16 zwischen den Flanken 7, 8 der. Gewindestollen ein. Zu Beginn jedes einzelnen SchleifVorganges befindet sich die Schleifscheibe in einer solchen Position (Fig. 4), daß der Schliff zu einer Formgebung entsprechend dem gewünschten Gewinde führt. Beim Weiterdrehen des Rohlings in Richtung 9 um den Betrag einer Stollenlänge wird nun die Schleifscheibe als ganzes relativ zum Gewindebohrerrohling z.B. vorwärts in Richtung 12, d.h. radial zum Rohling, und seitwärts in Richtung 13, d.h. axial zum Rohling, bewegt. Als Ganzes führt die Schleifscheibe 16 also eine Relativbewegung zur Achse des Gewindebohrerrohlings in Richtung 11 aus. Dadurch wird ein zunehmend tiefer werdender Hinterschliff auf der Länge des einzelnen Stollens erzeugt. Während der Rohling um den Betrag der Nutbreite weitergedreht wird, fährt die Schleifscheibe in die gewünschte Ausgangslage zurück; beim nächsten Stollen beginnt der SchleifVorgang von neuem. Bei dieser Vo rwärts-Seitwärtsbewegung oder einer solchen Bewegung der Schleifscheibe als Ganzes, die sofort in der resultierenden Richtung 11 verläuft, entsteht un-abhängig von der Richtung der Rotationsachse der Schleifscheibe in Bezug auf die Gewindebohrerachse, ein Winkel y zwischen der Achse des Gewindebohrerrohlings und der resultierenden Richtung, in die die Schleifscheibe als Ganzes bewegt wird. Dieser Winkel Ύ" kann im ExtremfalJ 90° + qc bzw. 90° + cc' betragen. In diesen Extrernfallen wird eine der beiden Flanken überhaupt nicht angeschliffen, sondern nur jeweils die ihr benachbarten Flanken.

Die Relativbewegung der Schleifscheibe, kann auch in bezug auf die Achse des Gewindebohrerrohlings so vorlaufen, daß der Winkel If zu Beginn des Schleifens an einem Gewindestollen den Maximalwert besitzt und sich dann allmählich einem Wert von etwa 90° nähert. Dadurch werden die Spitzenkräfte an der Vorderkante der am geschnittenen Gewinde anliegenden Flanke verringert und auf eine größere Flankenfläche verteilt.

Claims

Dr.-lng. Reiman König ;■"-;* Di|fl.-Jrtg._:KJÄLte Bergen

Cecilienallee 76 -4 Düsseldorf 3O Telefon 45ΞΟΟΘ Patentanwälte

P 30 37 568.9 _ _3# Oktober 1980

33 529- B

Günther & Co., Voltastraße 31,
6000 Frankfurt 90

"Genuteter Gewindebohrer und Verfahren zu seiner

Herstellung,"

Patentansprüche:

ί 1.^) Genuteter Gewindebohrer mit hintersehliffene Flanken aufweisenden Gewindestollen, dadurch gekennzeichnet, daß der Hinterschliff benachbarter Flanken (7, 8) verschieden groß ist,
2. Gewindebohrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei entgegen der Bohrrichtung vorgesehener Förderung der Bohrspäne die von der -Bohrrichtung fortweisenden Flanken (8) stärker hinterschliffen sind als die in Bohrrichtung weisenden Flanken (7) und umgekehrt bei in Bohrrichtung vorgesehener Förderung der Bohrspäne.
3. Gewindebohrer nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils nur eine der benachbarten Flanken (7, 8) hinterschliffen ist·, während die andere auf ihrer vollen Länge der Schraubenlinie entspricht.
4. Verfahren zum Herstellen genuteter Gewindebohrer nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine den Flankenwinkeln (cCct/) entsprechende, auf ihrem Umfang angeschrägte, kreisförmige Schleifscheibe (16) jeweils um einen festen Betrag auf die Bohrerachse (9)

hinbewegt und dabei der Bohrer durch Drehung seiner Achse um den Betrag einer Stollenlänge weitergedreht wird sowie der Winkel {γ) zwischen der Richtung der Relativbewegung der Schleifscheibe und der Bohrerachse um mehr als etwa 1° von 90° abweicht.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Winke
umgekehrt.

der Winkel {f) (90° + Ct ) bis (90° - OC) beträgt oder
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Relativbewegung längs einer gekrümmten Linie verläuft.