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Bohrer für Metallbohrmaschinen
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Die Erfindung betrifft einen Bohrer für Metallbohrmaschinen mit einem
zylindrischen Schaft und einem an dessen freien Ende ausgebildeten Spitzenkonus,
der mindestens zwei Spanbrechernuten besitzt, von denen jede auf der einen Seite
von einer Hauptschneide begrenzt ist, deren eine Flanke an die Spanbrechernut unter
einem vorherbestimmten Spanwinkel anschließt, während die andere Flanke mit einer
Tangente an die Hauptschneide einen vorherbestimmten Freiwinkel einschließt, wobei
ein der Spitze des Spitzenkonus benachbarter Teil der Hauptscheide gegenüber dem
übrigen Teil der Hauptschneide gegensinnig zur Drehrichtung der Bohrmaschine abgewinkelt
ist.
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Durch die Wahl der genannten Winkel, und zkar des Spitzenwinkels,
des Spanwinkels und des Freiwinkele, kann man je nach der Härte des zu zerspanenden
Werkstoffs und je nachdem, ob die Bohrmaschine von Hand oder maschinell angetrieben
wird, bestimmte Arbeitseigenschaften des Bohrers erzielen, und zwar derart, daß
der Bohrer beim Bohren einwandfrei gesteuert werden kann und schwingungsfrei arbeitet
und die am Bohrer wirksamen Kräfte zu keinen Verformungen des Werkstückes im Bereich
des zu bohrenden Loches führen.
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Der Bohrer soll ferner eine möglichst lange Standzeit haben und beim
Bohren möglichst wenig Wärme erzeugen. Durch die Form der Spanbrechernut wird auch
die Form des Spans beeinflußt. Beim Bohren von Löchern mit den üblichen Bohrern
tritt
ein weiteres Problem auf, das bisher nicht gelöst wurde. Wenn der Bohrer beim Bohren
aus dem Werkstück wieder austritt, entsteht ein mehr oder-weniger großer Grat, der
in vielen Fällen in einem eigenen Arbeitsschritt entfernt werden muß, beispielsweise
wenn am Rand eines durch eine Rohrwand gebohrten Loches ein das Loch umgebender
Anschlußflansch für eine Zapfstelle ausgebildet werden soll.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht nun in der Schaffung eines für
eine Metallbohrmaschine bestimmten Bohrers, mit dem ein Loch gebohrt werden kann,
ohne daß ein Grat entsteht.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist der Bohrer für eine Metallbohrmaschine
gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß der Spanwinkel längs des abgewinkelten
Teils der Hauptschneide im wesentlichen ebensogroß ist wie längs des übrigen Teils
der Hauptschneide, so daß der Bohrer auch längs des abgewinkelten Teils der Hauptschneide
zum Zerspanen von weichem Metall geeignet ist und beim Ablösen des letzten Spans
die von dem abgewinkelten Teil der Hauptschneide ausgeübte Schnittkraft den zu zerspanenden
Werkstoff nicht in den freien Raum zu bewegen trachtet, sondern der Schnittdruck
auf den Span in der radialen Richtung des Bohrerschafts wirkt bzw. bei einer stärkeren
Abwinkelung der Hauptschneide mit einem negativen Schnittdruck gearbeitet werden
kann, der eine dem Vorschub entgegenwirkende Komponente besitzt.
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Die Abwinkelung der Schneide beträgt 5 bis 45 Grad, vorzugsweise
etwa 20 bis 30 Grad.
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Nachstehend werden die Ausbildung eines Ausführungsbeispiels des
Bohrers gemäß der Erfindung sowie dessen Vorteile und Eigenschaften ausführlicher
anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert. In diesen zeigt Figur 1 einen Bohrer
gemäß der Erfindung rechtwinklig zu der Tangente an die Hauptschneide gesehen, Figur
2 denselben Bohrer nach einer Drehung um
90 Grad, d. h. in der Richtung
der Tangente an die Hauptschneide gesehen, Figur 3 einen Teilschnitt längs der Linie
III-III in Figur 1 in einer zur Hauptschneide rechtwinkligen Ebene und Figur 4 die
Schnitte Bo bis B4 in der Figur 1.
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Der Bohrer besitzt einen zylindrischen Schaft 1 und einen an dessen
freiem Ende ausgebildeten Spitzenkonus 2 mit dem Spitzenwinkel fl- 9 In dem Spitzenkonus
sind zwei einander gegenüberliegende Spanbrechernuten 3 ausgebildet, von denen jede
auf der einen Seite von einer Hauptschneide 4 begrenzt ist, deren eine Flanke 5
der unter einem vorherbestimmten Spanwinkel g an die benachbarte Wandung der Spanbrechernut
3 anschliel3t, während din andere Flanke 6 mit einer Tangente T an die Hauptschneide4
einen vorherbestimmten Freiwinkel $ einschließt. Die Hauptschneide 4 besitzt einen
der Spitze des Spitzenkonus 2 benachbarten Teil 4 a, der gegenüber dem übrigen Teil
4 b der Hauptschneide 4 gegensinnig zur Drehrichtung der Bohrmaschine unter einem
Winkel ß abgewinkelt ist. Das zum Ausbilden einer Spanbrechernut in einem Bohrerwerkstück
dienende Werkzeug wird in dem Bohrerwerkstück in einer Richtung geführt, die mit
der Mittellinie A des Werkstücks einen Winkel einschließt, der kleiner ist als die
Hälfte des Spitzen winkels In dem Dadurch erhaltenen Bohrer schließt gemäß der Figur
2 der Grund der Spanbrechernut in der Richtung einer Tangente an die Hauptschneide
gesehen mit der Mittellinie A des Bohrers einen Winkel 3 ein, der kleiner ist als
die Hälfte des Spitzenwinkels 1 des Bohrers. Infolgedessen wird der Spanwinkel #
zur Spitze des Spitzenkonus hin kleiner, was zu zwei Vorteilen führt. Mit abnehmendem
Spanwinkel y nimmt der Keilwinkel t (Figur 3) zu, wodurch die Standzeit des Bohrers
verlängert wird. -Dann kann die an der Spitze des Spitzenkonus ausgebildete Querschneide
genügend dünn ausgebildet werden, während der Bohrer oberhalb
dieser
Querschneide noch eine genügende Dicke besitzt (Schnitt B1 in Figur 4). Damit dieses
Ergebnis erzielt wird, ist es ferner notwendig, daß rechtwinklig zu der Tangente
T an die Hauptschneide gesehen (Figur 1) der Grund der Spanbrechernut sich auf beiden
Seiten der Mittellinie A des Bohrers erstreckt, so daß auf der der Spitze des Spitzenkonus
zugekehrten Seite der Grund der Spanbrechernut sich in der Drehrichtung des Bohrers
gesehen stromaufwärts von der genannten Mittellinie befindet. Für das Erzielen vorteilhafter
Zerspanungseigenschaften und zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe
ist es bei einem Bohrer mit abgewinkelter Hauptschneide 4 von wesentlicher Bedeutung,
daß der abgewinkelte Teil 4 a der Hauptschneide eine Schneidenkante bildet, an welcher
der Spanwinkel 2 im wesentlichen ebensogroß ist wie an dem übrigen Teil der Hauptschneide.
Zur Ausbildung eines derartigen abgewinkelten Teils 4 a der Hauptschneide wird im
Anschluß an die Span brechernut 3 eine von deren Richtung abweichende Verlängerungsnut
3 a ausgebildet. Hinsichtlich der Bohrkräfte verändern sich die Bedingungen beim
Ablösen des letzten Spans. Wenn beispielsweise ein Loch in eine Rohrwand gebohrt
wird, bewirkt der Teil 4 a der Hauptschneide, daß der letzte Span auf der Innenseite
des Rohrs nicht unter Bildung eines Grates ins Rohrinnere geschoben, sondern aufwärtsgedrückt
und gegen die bereits bearbeitete Randfläche des Loches abgeschnitten wird. Dabei
sind die Winkel ß und i so gewählt, daß der Schneidenteil 4 a ähnlich wie ein Schnitzwerkzeug
arbeitet.
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Die Abwinkelung unter dem Winkel ß bewirkt, daß die Hauptschneide
4 eine größere Gesamtlänge hat, so daß der Bohrer ähnlich arbeitet wie ein Bohrer
mit einem kleineren Spitzenwinkel 1 , der einen längeren Spitzenkonus 2 und eine
längere Hauptschneide 4 bedingen würde. Eine Verkleinerung des Spitzenwinkels <1
würde zwar im Hinblick auf die Schnittkräfte zu verschiedenen Vorteilen führen,
z. B. zu einer geringeren Gefahr des Ausbrechens des Werkstoffes und einer geringeren
Tendenz zur Gratbildung, doch muß aus
geometrischen und anderen
in der Praxis erkannten Gründen ein Spitzenwinkel e von etwa 90 Grad als optimal
angesehen werden. Das Abwinkeln der Hauptschneide unter dem Winkel ß erleichbrt
auch die Anwendung des praktisch optimalen Spitzenwinkels Yl und ermöglicht daher
das Bohren eines Loches beispielsweise in der Wand eines engen Rohrs, ohne daß der
Bohrer in die gegenüberliegende Rohrwand einschneidet.
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In praktischen Versuchen wurde festgestellt, daß die der Erfindung
zugrundeliegende Aufgabe gelöst werden kann, wenn der Winkel ß je nach den Arbeitsbedingungen
im Bereich von 5 bis 45 Grad, vorzugsweise im Bereich von 20 bis 30 Grad liegt.
Die mit einem Spanwinkel g schneidende Hauptschneide 4 kann an verschiedenen Stellen
abgewinkelt sein, oder die beiden Teile der Hauptschneide können ohne scharfen Knick
mit einem Radius ineinander übergehen.
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An einem angeschliffenen Bohrer tritt ein Verschleiß normalerweise
im Bereich der Schneidenecke 7 auf, an welcher die Hauptschneide,# die Spanfläche,
die Freifläche und die Mantelfläche des Schafts einander berühren. Bei normal angeschliffenen
Bohrern ist zwischen der Hauptschneide 4 und der Mantelfläche des Schafts einerseits
und einer Grenzlinie 8 der Freifläche ein Winkel von etwa 90 Grad vorhanden, so
daß die Schneidenecke 7 Schnittkräften ausgesetzt ist, welche die Standzeit des
Bohrers zu verkürzen trachten.
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Durch die Abwinkelung der Hauptschneide 4 unter dem Winkel ß wird
nun die Schneidenecke 7 abgestumpft, so daß auf die Schneidenecke 7 keine so ungünstigen
Kräfte wirken können.