DE3113688A1 - Annular borer for sheet metal - Google Patents
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Abstract
Description
Metallbohrer Metal drill
Die Erfindung bezieht sich auf einen Bohrer mit einem zylindrischen oder rohrförmigen Körper, der um die Zylinderachse drehbar, in Axialrichtung vorschiebbar und an seinem vorderen Ende offen ist.The invention relates to a drill with a cylindrical or tubular body, which is rotatable about the cylinder axis, can be advanced in the axial direction and is open at its front end.
Es sind die verschiedensten Werkzeuge zum Schneiden von Löchern in verhältnismäßig dickes Metall bekannt. So zeigt die US-Patentschrift 3 765 789 ein Ringloch-Schneidwerkzeug, und Kernbohrer sind ebenfalls bekannt.There are all sorts of tools for cutting holes in relatively thick metal known. For example, U.S. Patent No. 3,765,789 shows one Annular hole cutting tools and core drills are also known.
Beim Bohren eines Loches in eine Metallplatte mittels eines herkömmlichen Kernbohrers werden lange ununterbrochene Metallspäne von der Platte abgehoben. Diese Späne kringeln sich häufig und lassen sich nicht leicht aus dem Bohrloch entfernen.When drilling a hole in a metal plate using a conventional With the core drill, long, uninterrupted metal chips are lifted from the plate. These Chips often curl up and cannot be easily removed from the borehole.
Infolgedessen sammeln sich die Späne bald nach Beginn des Bohrens vor den Schneidkanten, so daß sie den Bohrwiderstand erhöhen.As a result, the chips accumulate soon after drilling starts in front of the cutting edges so that they increase the drilling resistance.
Dies verhindert ein-Durchbohren dicker Platten, und außerdem können die Späne den Bohrer im Bohrloch beschädigen oder zerstören, wenn weitergebohrt wird.This prevents thick plates from being pierced through, and also can the chips damage or destroy the drill in the borehole if drilling continues will.
Ferner sind Kernbohrer zum Bohren von Löchern mit verhältnismäßig großem Durchmesser durch verhältnismäßig dickes Aluminium und andere Weichmetallplatten bekannt. Diese Bohrer haben ein zylindrisches oder rohrförmiges Messer, das mit weiten, sich in Axialrichtung erstreckenden Nuten in seiner Umfangswand über den größten Teil seiner Länge zum Abführen von Spänen aus dem Bohrloch versehen ist. Derartige Kernbohrer sind zum Bohren von Hartmetallplatten jedoch nicht stabil genug.Furthermore, core drills for drilling holes with relative large diameter through relatively thick aluminum and other soft metal plates known. These drills have a cylindrical or tubular knife that goes with to expand into Axially extending grooves in its peripheral wall provided over most of its length for removing chips from the borehole is. However, such core drills are not stable for drilling hard metal plates enough.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schneidwerkzeug oder einen Bohrer zum Bohren von Löchern mit großem Durchmesser durch Stahl oder andere Hartmetallplatten sowie andere Arten von Materialien anzugeben, z.B. für Platten mit einer Dicke von mindestens 25 mm.The invention is based on the object of a cutting tool or a drill bit for drilling large diameter holes through steel or others Specify hard metal plates as well as other types of materials, e.g. for plates with a thickness of at least 25 mm.
Erfindungsgemäß weist ein Metallschneidwerkzeug oder Bohrer einen zylindrischen Körper auf, der an seinem vorderen Ende offen und mit mehreren Nuten in seiner äußeren zylindrischen Oberfläche versehen ist, wobei jede dieser Nuten am vorderen Ende des Körpers und auch in Rückwärtsrichtung offen ist. Zwischen den Nuten sind auseinanderliegende Messerteile vorgesehen, und jeder dieser Messerteile hat einen an seinem vorderen Ende vorstehenden Schneidezahn. Bei einigen der Schneidezähne ist eine innere Wand weggeschnitten, um einen äußeren Zahn zu bilden, während bei den übrigen Zähnen eine äußere vordere Endwand weggeschnitten ist, um einen inneren Zahn zu bilden.According to the invention, a metal cutting tool or drill has a cylindrical body, which is open at its front end and with several grooves is provided in its outer cylindrical surface, each of these grooves is open at the front end of the body and also in the rearward direction. Between Grooves are provided knife parts apart, and each of these knife parts has an incisor protruding from its front end. On some of the incisors an inner wall is cut away to form an outer tooth while at an outer front end wall is cut away from the remaining teeth to form an inner one Tooth form.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung ausführlicher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht, teilweise im Axialschnitt, eines erfindungsgemäß ausgebildeten Bohrers, Fig. 2 eine vergrößerte Seitenansicht des zylindrischen Körperteils des Bohrers, Fig. 3 die Ansicht 3-3 der Fig. 2, Fig. 4(a) und 4(b) vergrößerte Schnitte von Teilen des zylindrischen Körpers, Fig. 5(a) und 5(b) ähnliche Ansichten wie die nach den Fig. 4(a) und 4(b), die den Bohrer jedoch während des Betriebs zeigen, und Fig. 6(a) bis 6(e) vergrößerte Schnitte von Teilen der Schneidezähne des Bohrers in einer Folge verschiedener Betriebsphasen.A preferred embodiment of the invention is described below described in more detail with reference to the drawing. They show: FIG. 1 a side view, partially in axial section, of a drill designed according to the invention, FIG. 2 a enlarged side view of the cylindrical body part of the drill, Fig. 3 die View 3-3 of Figures 2, 4 (a) and 4 (b) enlarged sections of parts of the cylindrical Body, Figs. 5 (a) and 5 (b) are views similar to those of Figs Figs. 4 (a) and 4 (b), however, showing the drill in operation, and Fig. 6 (a) to 6 (e) enlarged sections of parts of the cutting teeth of the drill in one Sequence of different operating phases.
Nach den Zeichnungen weist die erfindungsgemäße Vorrichtung einen zylindrischen Bohrkörper 1 auf, der an seinem vorderen oder unteren Ende offen und an seinem anderen oder oberen Ende einteilig mit einem Kragen 3 versehen ist. Der Kragen 3 ist mit Innengewinde 2 versehen, in das ein Antriebsschaft 4 eingeschraubt ist.According to the drawings, the device according to the invention has a cylindrical drill body 1, which is open at its front or lower end and is provided in one piece with a collar 3 at its other or upper end. Of the Collar 3 is provided with an internal thread 2 into which a drive shaft 4 is screwed is.
Der Bohrkörper 1 hat einen mittleren rohrförmigen Teil 1c mit einer gleichförmigen, verhältnismäßig dünnen Wand, die parallel zur Drehachse 30 des Körpers 1 und des Schaftes 4 verläuft. Am vorderen Ende des Körpers 1 ist er radial nach außen vergrößert oder verdickt, und zwar in gleich weit auseinanderliegenden Abschnitten. Die verdickten Teile bilden eine geradzahlige Anzahl in Umfangsrichtung auseinanderliegender Messerteile 6, die zwischen sich in Umfangsrichtung auseinanderliegende Kanäle oder Nuten 5 bilden. Die äußere Oberfläche des Körpers 1 hat aus ein anderliegende Schultern 31 (Fig. 1, 2, 4a und 4b), die die verstärkten Messerteile 6 bilden. Wie anhand der Fig. 4(a) und 4(b) am besten zu erkennen ist, sind die inneren und äußeren Wandflächen der Messerteile 6 unter einem Winkel A konisch, so daß die Teile 6 an ihren vordersten Enden am dicksten sind und nach oben hin allmählich dünner werden.The drill body 1 has a central tubular part 1c with a uniform, relatively thin wall that is parallel to the axis of rotation 30 of the body 1 and the shaft 4 runs. At the front end of the body 1, it is radially towards enlarged or thickened on the outside, in sections equidistant from each other. The thickened parts form an even number spaced apart in the circumferential direction Blade parts 6, which are spaced apart in the circumferential direction channels or Form grooves 5. The outer surface of the body 1 has a different shoulders 31 (FIGS. 1, 2, 4a and 4b) which form the reinforced knife parts 6. How based on Best seen in Figures 4 (a) and 4 (b) are the inner and outer panels the knife parts 6 conical at an angle A, so that the parts 6 at their foremost Ends are thickest and gradually thinner towards the top.
Die äußeren Oberflächen des Körpers 1 in den Nuten oder Vertiefungen 5 sind Fortsetzungen der äußeren zylindrischen Oberfläche des rohrförmigen Teils 1c des Zylinders 1 (siehe Fig. 1).The outer surfaces of the body 1 in the grooves or depressions 5 are continuations of the outer cylindrical surface of the tubular part 1c of the cylinder 1 (see Fig. 1).
Der Körper 1 ist im Uhrzeigersinne drehbar, und die vordere Seite oder Kante 6e jedes Messers 6 verläuft nach oben unter einem rückwärts geneigten Winkel, so daß die Weite der Nut 5 nach oben zunimmt.The body 1 is rotatable clockwise, and the front side or Edge 6e of each knife 6 runs upwards at a backwards inclined angle, so that the width of the groove 5 increases upwards.
Jeder Messerteil 6 hat einen Schneidezahn 6a oder 6b (Fig. 2), der nach unten oder vorn über das vordere Ende der Nuten 5 nahe der voreilenden Kante 6e übersteht. Am vorderen Ende jedes Messerteils 6, wo die Kante 6e mit dem vorderen Ende zusammentrifft, ist eine Schneidspitze 7 aus einer Superhartmetalllegierung befestigt, z.B. durch Schweißen.Each knife part 6 has a cutting tooth 6a or 6b (Fig. 2), the down or forward over the front end of the grooves 5 near the leading edge 6e survives. At the front end of each knife part 6, where the edge 6e with the front End meets, is a cutting tip 7 made of a super hard metal alloy attached, e.g. by welding.
Das vordere Ende jedes Zahns 6a und die daran befestigte Spitze 7 sind an ihren inneren Enden weggeschnitten, wie es bei 20a (Fig. 4(a)) dargestellt ist, während jeder Zahn 6b und die zugehörige Spitze 7 an ihren äußeren Ecken weggeschnitten sind, wie es bei 20b (in Fig. 4(b)) dargestellt ist. Die Seiten 20a und 20b sind geschärft und verlaufen unter einem Winkel B relativ zu einer Radialebene, so daß ein äußerer Zahn 6a mit Spitze 7a und ein innerer Zahn 6b mit Spitze 7b gebildet werden.The front end of each tooth 6a and the tip 7 attached to it are cut away at their inner ends as shown at 20a (Fig. 4 (a)) is, while each tooth 6b and the associated tip 7 are cut away at their outer corners as shown at 20b (in Fig. 4 (b)). Pages 20a and 20b are sharpened and extend at an angle B relative to a radial plane, so that an outer tooth 6a with a tip 7a and an inner tooth 6b with a tip 7b are formed will.
Wie die Fig. 4(a) und 4(b) zeigen, ist das vordere Ende jedes äußeren Zahns 6a ebenfalls sowohl an den äußeren als auch inneren Seiten 21 und 22 unter einem Winkel C zu einer Radialebene des Zylinders 1 geschärft, während das vordere Ende jedes inneren Zahns 6b an seiner inneren Seite 23 ebenfalls unter einem Winkel C geschärft bzw. geschliffen ist. Das vordere Ende jeder äußeren Spitze 7a ragt nach vorn oder axial über das vordere Ende jeder inneren Spitze 7b um eine Strecke D hinaus. Die Seiten 21 und 22 laufen zusammen und bilden eine in Umfangsrichtung verlaufende vordere Kante 29, während die Seiten 23 und 20b ebenfalls zusammenlaufen und eine in Umfangsrichtung verlaufende Kante 32 bilden. Ferner laufen die Seiten 20a und 22 zusammen, so daß sie eine in Umfangsrichtung verlaufende Kante 33 bilden, die in derselben Radialebene 34 wie die Kante 32 liegen sollte. Der radiale Abstand Wb (Fig. 4(b)) zwischen der scharfen vorderen Kante 32 und der innersten Kante 36 der inneren Spitze 7b sollte etwa gleich dem Abstand Wa (Fig. 4(a)) der Kante 33 von der äußersten Kante 37 der äußeren Spitze 7a sein. Die Kante 33 liegt in der gleichen radialen Ebene wie das vordere Ende 32 der inneren Spitze 7b. Die Abstände Wa und Wb sLnd etwa halb so dick wie diejenigen Teile der Spitzen 7a und 7b, die oberhalb der scharfen Enden liegen.As shown in Figs. 4 (a) and 4 (b), the front end is each outer Tooth 6a also on both the outer and inner sides 21 and 22 below Sharpened an angle C to a radial plane of the cylinder 1, while the front End of each inner tooth 6b on its inner side 23 also at an angle C is sharpened or ground. The front end of each outer tip 7a protrudes forward or axially over the front end of each inner tip 7b by a distance D addition. The sides 21 and 22 converge and form one in the circumferential direction running leading edge 29, while sides 23 and 20b also converge and form a circumferential edge 32. Furthermore, the pages are running 20a and 22 together so that they form a circumferential edge 33, which should lie in the same radial plane 34 as the edge 32. The radial distance Wb (FIG. 4 (b)) between the sharp front edge 32 and the innermost Edge 36 of the inner tip 7b should be approximately equal to the distance Wa (Fig. 4 (a)) of the Be edge 33 from the outermost edge 37 of the outer tip 7a. The edge 33 lies in the same radial plane as the front end 32 of the inner tip 7b. the Distances Wa and Wb are about half as thick as those parts of the tips 7a and 7a 7b, which are above the sharp ends.
Die vorderen Enden5a (Fig. 2 und 5(b)) der Nuten 5 des Zylinders 1, die vor den inneren Spitzen 7b liegen, sind an ihren äußeren und vorderen Ecken abgeschrägt.The front ends 5a (Figs. 2 and 5 (b)) of the grooves 5 of the cylinder 1, which are in front of the inner tips 7b are at their outer and front corners beveled.
Der Schaft 4 hat eine mittlere Bohrung 10, die an ihrem vorderen Ende offen und an ihrem hinteren Ende geschlossen ist. Ein spitzer Zentrierstift 8 ist in der Bohrung 10 gleitend gelagert und wird durch eine Druckfeder 11 nach vorn gedrückt, so daß sein spitzes Ende normalerweise über das vordere Ende der Schneidezähne 6a und 6b hinausragt. Der Stift 8 hat eine axiale Nut 9, in die eine in den Schaft 4 geschraubte Sicherungsschraube 12 gleitend eingreift, so daß sich der Stift 8 mit dem Schaft 4 mitdreht, jedoch nicht durch die Feder 11 aus der Bohrung 10 herausgedrückt werden kann.The shaft 4 has a central bore 10 at its front end is open and closed at its rear end. A pointed centering pin 8 is slidably mounted in the bore 10 and is pushed forward by a compression spring 11 pressed so that its pointed end is normally over the front end of the incisors 6a and 6b protrudes. The pin 8 has an axial groove 9, one in the shaft 4 screwed locking screw 12 engages slidingly so that the pin 8 rotates with the shaft 4, but not pushed out of the bore 10 by the spring 11 can be.
Vorzugsweise ist im Schaft 4 eine Schmiermittel-Zuftlhreinrichtung vorgesehen, um die Schneidezähne beim Bohren zu schmieren und zu kühlen. Diese Einrichtung hat einen Ring 13 (Fig. 1), der auf einem mittleren Teil des Schaftes drehbar gelagert und zwischen zwei Sicherungsringen 17 gehalten ist. Über eine radiale Bohrung 14 und eine innere Ringnut 15'im Ring 13 und eine radiale Bohrung 16 im Schaft 4 wird Öl in die Bohrung 10 geleitet. Zwei O-Ringe 18 sorgen für eine Abdichtung der Nut 15. Der Zentrierstift 8 ist in seiner Außenseite mit einer weiteren axialen Nut 19 versehen, die von seinem oberen Ende nach vorn bis zu einer Stelle verläuft, die unterhalb des Schaftes 4 liegt, um das Innere des Zylinders 1 mit dem auf der Rückseite des Stiftes 8 liegenden Teil der Bohrung 10 zu verbinden. Das kühlende Schmiermittel kann daher über die Bohrungen 14 und 16 sowie die Nut 19 bis an die Zähne 6a und 6b strömen.A lubricant supply device is preferably located in the shaft 4 provided to lubricate and cool the incisors while drilling. This facility has a ring 13 (Fig. 1) which is rotatably mounted on a central part of the shaft and is held between two retaining rings 17. Via a radial bore 14 and an inner annular groove 15 ′ in the ring 13 and a radial bore 16 in the shaft 4 Oil passed into the bore 10. Two O-rings 18 ensure that the groove is sealed 15. The centering pin 8 has a further axial groove on its outside 19, which runs from its upper end forward to a point which is below the shaft 4 to the inside of the cylinder 1 with the on the Back of the pin 8 lying Part of the bore 10 to connect. The cooling lubricant can therefore through the bores 14 and 16 and the groove 19 to the teeth 6a and 6b flow.
Die Fig. 5(a), 5(b) und 6(a) stellen den Bohrer oder Kernbohrer im Betrieb dar. Der Kernbohrer wird durch einen mit dem Schaft 4 gekuppelten (nicht dargestellten) Motor gedreht, während das spitze Ende des Zentrierstifts 8 in einer mittleren Ausnehmung oder Stelle auf einer Metallplatte 24 angeordnet ist, wobei der Stift 8 durch die Feder 11 gegen die Platte 24 gedrückt und dadurch der Bohrer zentriert wird.Figures 5 (a), 5 (b) and 6 (a) represent the drill or core drill in the Operation. The core drill is coupled to the shaft 4 by a (not shown) motor rotated while the pointed end of the centering pin 8 in a central recess or point is arranged on a metal plate 24, wherein the pin 8 pressed by the spring 11 against the plate 24 and thereby the drill is centered.
Während des Vorschubs des Bohrers in Richtung auf die Metallplatte 24 wird der Zentrierstift 8 in die Bohrung 10 zurUckgedrückt. Dabei schneiden zuerst die äußeren Zähne 6a und dann die inneren Zähne 6b in die Platte ein, weil die Kante 29 vor den Zähnen 6b liegt. In diesem Augenblick beginnt auch das Schmiermittel zu fließen.During the advance of the drill towards the metal plate 24 the centering pin 8 is pushed back into the bore 10. Cut first the outer teeth 6a and then the inner teeth 6b into the plate because the edge 29 lies in front of the teeth 6b. At this moment the lubricant also starts to flow.
Zuerst schneiden alle äußeren Spitzen 7a (Fig. 5(a)) in die Metallplatte 24 ein, wobei sie jeweils einen äußeren im wesentlichen geraden Metallspan 24a mit der radialen Breite Wa abheben.First, all of the outer tips 7a (Fig. 5 (a)) cut into the metal plate 24, each having an outer substantially straight metal chip 24a of the radial width Wa.
Danach schneiden alle inneren Zähnen 7b (Fig. 5(b)) in die Platte 24 ein, wobei sie einen inneren, gewendelten Metallspan 24b mit der radialen Breite Wb abheben, der unabhängig von dem äußeren Span 24a ist. Die beiden Späne 24a und 24b wandern in getrennten Nuten 5 nach hinten.Thereafter, all of the internal teeth 7b (Fig. 5 (b)) cut into the plate 24, wherein they have an inner, coiled metal chip 24b with the radial width Lift off Wb which is independent of the outer chip 24a. The two chips 24a and 24b migrate to the rear in separate grooves 5.
Da das vordere Ende jedes äußeren Zahns 7a jeweils mit einer äußeren und inneren Schneidkante 21 und 22 unter entgegengesetztem Winkel (in Axialrichtung gesehen) versehen ist, wandert der Metallspan 24a etwa geradlinig oder axial nach hinten, wie es in Fig. 5(a) dargestellt ist, längs der vorauslaufenden Kante 6a des Messers 6.Since the front end of each outer tooth 7a each with an outer and inner cutting edges 21 and 22 at opposite angles (in the axial direction seen) is provided, the metal chip 24a moves approximately in a straight line or axially rear, as shown in Fig. 5 (a), along the leading edge 6a of the knife 6.
Da andererseits das vordere Ende jedes inneren Zahns 7b durch die einzige innere Schneidkante 23 gebildet ist, die unter einem Winkel zu einer Radialebene verläuft, wandert der Metallspan 24b zwar längs der Kante 6e des Messers 6, doch wird er zuerst unter einem Winkel radial nach außen und hinten, wie es in Fig. 5(b) dargestellt ist, geleitet. Die abgeschrägte Fläche 5a des Zylinders 1 an seinem vorderen Ende läßt dem Span 24b Raum frei, so daß er unter einem Winkel hoch wandern kann. Dann stößt der Span 24b an der äußeren Wand 25 des Bohrlochs an, so daß er sich radial nach innen krffa.t und dann zickzackförmig zwischen der Wand 25 und der Außenseite des Zylinders 1 durch den Kanal 5 weiterläuft.On the other hand, since the front end of each inner tooth 7b by the single inner cutting edge 23 is formed which is at an angle to a radial plane runs, the metal chip 24b migrates along the edge 6e of the knife 6, but it is first at an angle radially outwards and backwards, as shown in Fig. 5 (b) is shown, directed. The inclined surface 5a of the cylinder 1 on his front end leaves the chip 24b free space so that it migrates up at an angle can. Then the chip 24b abuts the outer wall 25 of the borehole so that it krffa.t radially inward and then zigzag between the wall 25 and the outside of the cylinder 1 continues through the channel 5.
Da die Messer 6 an ihren vorderen Enden dicker sind, wie die Fig. 4(a) und 4(b) zeigen, laufen die Außen- und Innenseiten jedes Messers 6 nach hinten zusammen, so daß sie die Wände des Bohrlochs nicht berühren. Dadurch wird der Bohrwiderstand verringert.Since the knives 6 are thicker at their front ends, as shown in Fig. 4 (a) and 4 (b) show the outer and inner sides of each knife 6 run backwards together so that they do not touch the walls of the borehole. This increases the resistance to drilling decreased.
Obwohl sich die Metallspäne 24a und 24b winden oder kringeln können, wandern sie dennoch in ihrer eigenen Nut 5 stetig und ohne gegenseitige Störung nach außen. Da sich ferner jede Nut 5 allmählich nach hinten erweitert, kann jeder Span 24a und 24b leicht nach oben wandern.Although the metal chips 24a and 24b can twist or curl, they still wander in their own groove 5 steadily and without mutual interference outward. Furthermore, since each groove 5 gradually widens backward, anyone can Span 24a and 24b move slightly upwards.
Die radiale Breite der voreilenden Kanten 6e (Fig. 2) ist etwa gleich der Breite Wa (Fig. 4(a)) und der Breite Wb (Fig. 4(b)), so daß die von den Schneidkanten abgehobenen Späne nach oben längs der Kanten 6e wandern können, wie es in den Fig. 5(a) und 5(b) dargestellt ist.The radial width of the leading edges 6e (FIG. 2) is approximately the same of the width Wa (Fig. 4 (a)) and the width Wb (Fig. 4 (b)) so that those of the cutting edges lifted chips can migrate upwards along the edges 6e, as shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b) is shown.
Durch diese Ausbildung des Bohrers mit getrennten inneren und äußeren Schneidkanten, um getrennte äußere und innere Metallspäne abzuheben, von denen jeder schmaler als ein einziger Span bei herkdmmlichen Bohrern ist, läßt sich die Außenwand des linders 1 in den Nuten 5 stabil ausbilden, im Gegensatz zu Schlitzen, die durch den zylindrischen Körper herkömmlicher Bohrer, die für Aluminium benutzt werden, durchgehend ausgebildet sind. Die durchgehende Wand gibt dem Zylinder eine so hohe Festigkeit, daß er zum Bohren durch Stahlplatten, Beton und andere harte Materialien geeignet ist.This design of the drill with separate inner and outer Cutting edges to lift separate outer and inner metal chips, each of which is narrower than a single chip in conventional drills, the outer wall des linders 1 form stable in the grooves 5, in contrast to Slots made through the cylindrical body of conventional drills used for aluminum are used, are continuously formed. The continuous wall gives the cylinder so high a strength that it can be used for drilling through steel plates, concrete and others hard materials is suitable.
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