DE3208889A1

DE3208889A1 - Kernbohrer

Info

Publication number: DE3208889A1
Application number: DE19823208889
Authority: DE
Inventors: Everett Douglas 48504 Flint Mich. Hougen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-09-21
Filing date: 1982-03-11
Publication date: 1983-04-07
Also published as: NO820621L; MX156023A; GB2106018B; YU75982A; FR2513157A2; CA1176542A; RO83662A; TR22166A; ES265798U; AU546136B2; IT8248137A0; CS420482A2; PL138978B1; BG47492A3; GR77678B; HU188782B; CS241107B2; AR227097A1; BR8201938A; JPS5859712A

Description

Beschreibung Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kernbohrer.

Das amerikanische Reissue Patent No. 28416 des gleichen Anmelders betrifft einen Kernbohrer, der eine Vielzahl von Zähnen aufweist, die im Abstand um das vordere (untere) Ende des Bohrers herum angeordnet sind. Jeder Zahn ist mit einer Vielzahl von in Umfangsrichtung versetzt bzw. gestaffelt angeordneten Schneidkanten versehen. Die Schneidkanten sind so ausgebildet, daß jede ihren eigenen Span schneidet. Die radial innerste Schneidkante erstreckt sich in Radialrichtung über eine flache Hohlkehle, die in dem Steg zwischen aufeinanderfolgenden Zähnen ausgebildet ist, und die äußerste Schneidkante verläuft in Radialrichtung über eine äußere Hohlkehle, die sich zwischen aufeinanderfolgenden Zähnen des 3ohrers spiralförmig nach oben erstreckt. Nach der Lehre des vorstehend erwähnten Patentes besitzt die äußeren Hohlkehle eine radiale Tiefe, die etwa der halben Dicke der ringförmigen Wandung des Bohrers entspricht, während der Steg eine Dicke besitzt, die ebenfalls etwa der halben Dicke der ringförmigen Wandung entspricht. Folglich weist die radial innere Schneidkante eines jeden Zahnes eine radiale Abmessung auf, die auch etwa der halben Wanddicke des Bohrers entspricht. Somit ist die Hohlkehle mit einer ausreichenden radialen Tiefe versehen, um die Abführung der von beiden Schneidkanten erzeugten Späne zu ermöglichen.

In dem vorstehend erwähnten Patent ist des weiteren vorgeschlagen, daß bei der Anordnung von drei in Umfangsri chtung gestaffelten Schneidkanten an jedem Zahn, so daß jeder Zahn anstelle von zwei Spänen drei Späne erzeugt, die radiale Tiefe der Hohlkehle und die Dicke des Steges in gleicher Weise dimensioniert werden sollen wie bei dem mit den zweistufigen Zähnen versehenen Bohrer

und daß derjenige Abschnitt der Bohrerwandung, der der Tiefe der Hohlkehle entspricht, zu zwei in Umfangsrichtung gestaffelten Schneidkanten anstelle einer einzigen Schneidka,nte ausgebildet werden soll. Die ra.dial äußerste Schneidkante soll hierbei von einer äußeren Bille gebildet werden, die eine relativ kurze axiale Abmessung besitzt und sich in die Hohlkehle öffnet. Die Hohlkehle besitzt dabei jedoch immer noch eine radiale Abmessung, die etwa der halben V.'anddicke des Bohrers entspricht, so daß sie den von der radial innersten Schneidkante erzeugten Span ohne weiteres aufnehmen kann. Zusätzlich dazu besitzt der Stegabschnitt der Wand noch eine einzige Schneidkante, deren Breite etwa der halben Wanddicke des Bohrers entspricht und der von dieser Schneidkante gelöste Span muß radial in die Hohlkehle hinein verschoben werden. Obwohl der in der vorstehend genannten Patentschrift beschriebene Bohrer weitaus besser arbeitet als die bisher verwendeten Kernbohrer kann es beim Einsatz des Bohrers zum Bohren von Löchern in der Fertigung dazu kommen, daß sich die Späne nicht frei aus der inneren Rille heraus- und in die Hohlkehle hineinbewegen. Wenn dies der Pail ist, verläuft der Bohrvorgang viel langsamer, und es wird eine konische, uberdimensionierte Bohrung mit einer rauheren Oberfläche erzeugt. Hinzu kommt, daß die Lebensdauer der Schneidkante beträchtlich verkürzt wird. Vom Erfinder wurde festge-

g stellt, daß die praktikabelste Vorgehnsweise zur Lösung dieses Problems der schlechten Spanabführung aus der Rille und Hohlkehle eines Kernbohrers darin besteht, einen Bohrer zu schaffen, der dünne, schmale Späne erzeugt, die in einfacher Weise in die Hohlkehle geleitet werden, sobald sie abgelöst worden sind.

Nach der Erzeugung eines Spanes beginnt dieser normalerweise sofort, sich in eine Spirale zu verformen. Das Volumen und die Steifigkeit eines spiralförmigen Spanes

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werden durch dessen Breite und Dicke bestimmt. Wenn ein Span breit ist, krümmt er sich nicht sofort und nimmt ein relativ großes Volumen ein. Derartige spiralförmige Späne mit großem Volumen führen dazu, daß weniger Spanmaterial in einer vorgegebenen Zeitdauer durch den von einer Hohlkehle gebildeten Kanal nach oben fließen kann. Wenn jedoch ein Span schmal ist, krümmt er sich sofort, wenn er auf ein Hindernis trifft, wie beispielsweise die Wand einer Hohlkehle oder einer Bohrung, so daß daher bei dessen Aufwärtsbewegung durch eine Hohlkehle eine weitaus geringere Tiefe derselben erforderlich ist. Ein schmaler Span kann schneller in die Hohlkehle hinein verschoben werden und besitzt eine geringere Neigung, die Hohlkehle zu verstopfen. Ein schmaler Span kann darüber hinaus in einfacher Weise über seine elastischen Grenzen hinaus verformt und somit zu kleineren Stücken aufgebrochen werden. Hinzu kommt, daß sich ein schmaler Span zu einer radial zusammendrückbaren, federähnlichen spiralförmigen Schraubenlinie verformt, die sich bei der Aufwärtsbewegung in einer spiralförmigen Hohlkehle mit anderen schraubenlinienförmigen Spänen verschlingen kann. Wenn derartige, miteinander verschlungene spiralförmige Späne mit der Wandung der durch den Bohrer erzeugten Bohrung in Eingriff treten, leistet die dadurch entstehende Reibung gegenüber einer weiteren Rotation derselben zusammen mit dem Bohrer Widerstand, so daß die Späne durch die hintere Seitenwand der schraubenlinienförmigen Hohlkehle zwangsweise mitgeführt werden, ohne daß es zu einem Verstopfen der Hohlkehle kommt. Folglich kann eine Hohlkehle im Querschnitt reduziert werden, wenn die Breite der Späne verringert wird. Hinzu kommt, daß bei Verringerung der Größe der Hohlkehle bei einer Bohrerseitenwand einer vorgegebenen Dicke die Festigkeit des Bohrers erhöht wird, da der zwischen aufeinanderfolgenden Zähnen vorhandene Steg dicker wird. Ein dickerer Steg sorgt für eine größere Steifigkeit, so daß auf diese Weise eine genauere Bohrung mit einer besseren Oberflächengüte

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erzeugt wird. Mit einem Bohrer einer erhöhten Festigkeit kann ein dickerer Span geschnitten und/oder eine größere Anzahl von Zähnen Verwendung finden. Somit wird auch die Geschwindigkeit des Bohrvorganges erhöht. 5

Hauptziel der Erfindung ist es, einen Kernbohrer zu schaffen, der wirksamer, schneller und genauer arbeitet, eine bessere Oberflächenqualität erzeugt und eine längere Lebensdauer besitzt.
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Ein anderes Ziel der Erfindung besteht darin, einen mit Spannuten versehenen Kernbohrer zu schaffen, der einen größeren Bruchwiderstand aufweist als bekannte Bohrer entsprechender Größe.

Ein spezielleres Ziel der Erfindung besteht darin, einen mit Spannuten versehenen Kernbohrer zu schaffen, bei dem jeder Zahn eine Zahl von mindestens drei Schneidkanten besitzt, von denen jede vorzugsweise eine radiale Abmessung aufweist, die wesentlich geringer ist als die halbe Wanddicke des Bohrers, so daß die radiale Abmessung der Spannut nur etwa ein Drittel der Wanddicke des Bohrers betragen kann, wobei jedoch die Spannut noch ausreichend tief ist, um den von der breitesten Schneidkante erzeugten Span frei aufzunehmen.

Ein anderes Ziel der Erfindung besteht darin, einen Kernbohrer zu schaffen, der einen besseren Wirkungsgrad und eine größere Festigkeit besitzt als bekannte Kernbohrer der gleichen Größe. Dieses Ziel wird dadurch erreicht, daß jeder Zahn des Bohrers mit mindestens drei Schneidkanten ausgestattet wird, von denen jede in der Lage ist, einen getrennten Span zu erzeugen, und von denen zwei auf demjenigen Abschnitt der Bohrerseitenwand ausgebildet sind, der radial einwärts von der Spannut angeordnet ist, d.h. in dem Stegabschnitt zwischen aufeinanderfolgenden Zähnen.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung eines Kernbohrers, der aus zwei axial benachbarten und teleskopartig miteinander verbundenen Abschnitten hergestellt werden kann, so daß der vordere Endabschnitt des Bohrers, an dem die Zähne vorgesehen sind, aus einem relativ teuren Bohrwerkzeugmaterial, wie beispielsweise für hohe Drehzahlen geeignetem Stahl, und bei dem der Hauptteil des Bohrers aus weniger teurem Material, wie beispielsweise wärmebehandeltem, relativ niedrig legiertem Stahl, hergestellt werden kann.

Ein anderes Ziel der Erfindung besteht darin, eine Ausführungsform eines Kernbohrers zu schaffen, die die Herstellung von Bohrern mit kleinem Durchmesser und einer wesentlich geringeren Neigung zur Bildung von Haarrissen ermöglicht, wenn die Spannuten geschliffen oder wärmebehandelt werden.

Ferner ist es Ziel der Erfindung, eine Ausführungsform eines Kernbohrers zur Verfügung zu stellen, die es ermöglicht, daß ein Bohrer einer Normgröße in einfacher Weise in seinem Durchmesser verringert werden kann, um einen Bohrer einer Spezialgröße herzustellen.

Noch ein anderes Ziel besteht darin, einen Kernbohrer zu schaffen, der für einen Bohrvorgang durch eine Vielzahl von stapelweise angeordneten Werkstücken besonders geeignet ist. Schließlich ist es ein Ziel der Erfindung, einen Kernbohrer zu schaffen, der zur Ausführung von Hochleistungsbohrvorgängen geeignet ist, ohne daß dabei die Spannuten und Rillen verstopfen.

Die bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäß ausgebildeten Kernbohrers besitzt eine ringförmige Seitenwand, die mit einer Vielzahl von in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten Zähnen um das untere Ende herum und einer entsprechenden Anzahl von schrau-

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benlinienförmigen Spannuten um ihren Äußenumfang herum versehen ist. Jeder Zahn ist mit einer Vielzahl von in Umfangsrichtung und vorzugsweise in Vertikalrichtung gestaffelt angeordneten Schneidkanten ausgestatte, wobei mindestens zwei der Schneidkanten auf demjenigen Abschnitt des Zahnes ausgebildet sind, der der Dicke des Steges zwischen aufeinanderfolgenden Zähnen entspricht, und wobei die verbleibenden Schneidkanten auf demjenigen Abschnitt des Zahnes ausgebildet sind, der der radialen Tiefe der Spannut entspricht. Bei einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kernbohrers ist die kombinierte Breite der beiden radial inneren Schneidkanten größer als die kombinierte Breite der restlichen Schneidkanten, wobei die Dicke des Steges größer ist als die Tiefe der Spannut. In jedem Fall ist die Tiefe der Spannut mindestens so groß wie die Breite der breitesten der beiden inneren Schneidkanten. Die Wanddicke des Bohrers kann so dimensioniert sein , daß ein relativ schmaler Bohrweg erzeugt wird, um die zur Durchführung des Bohrers durch ein Werkstück erforderliche Energie auf einem vernünftigen niedrigen Wert zu halten.

Andere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung hervor. Es zeigen:

Figur 1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Kernbohrers; 30

Figur 2 eine vergrößerte Teilansicht des in Figur 1 dargestellten Bohrers, wobei der durch den Kreis 2 angedeutete Bereich dargestellt ist;

Figur 3

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einen Teilschnitt durch den Kernbohrer entlang der Linie 3-3 in Figur 1;

Figur 4 eine teüs perspektivische, teils geschnittene Teilansicht eines Zahnes des Bohrers;

Figur 5

Figur 6

Figur 7

eine perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform eines Kernbohrers;

eine vergrößerte Teilansicht des in Figur 5 dargestellten Bohrers, wobei der gezeigte Bereich dem Kreis β entspricht;

eine teils perspektivische, teils geschnittene Ansicht eines Zahnes des in Figur 5 dargestellten Bohrers;

Figur 8 eine Teilunteransicht in vergrößertem Maßstab, die den Bohrer in Relation zu dem

Werkstück zeigt, durch das er geführt wird;

Figur 9 eine perspektivische Teilansicht eines

weiteren Bohrers, der gegenüber dem in den Figuren 5 bis 8 dargestellten Bohrer geringfügig abgewandelt ist;

Figur 10 einen vertikalen Teilschnitt durch eine

andere Ausführungsform eines Kernbohrers;

Figur 11 eine perspektivische Teilansicht des in Figur 10 gezeigten Bohrers;

Figur 12 eine Teilansicht eines Abschnittes des in Figur 10 dargestellten Bohrers;

Figur 13 eine Teilendansicht des Bohrers;

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Figur 14 einen Teilvertikalschnitt durch eine andere Ausführungsform eines Kernbohrers; und

Figur 15 einen Teilvertikalschnitt, in dem die Art

und Weise dargestellt ist, in der der in Figur 14 dargestellte Kernbohrer zum Bohren

durch stapelweise angeordnete Werkstück eingesetzt wird.

Der in den Figuren 1 bis 4 dargestellte Kernbohrer 10 umfaßt einen Bohrerkörper 12 und einen Schaft 14· Der Bohrerkörper 12 besitzt die Form eines umgedrehten Bechers und weist eine Seitenwand 16 und eine obere Wand 18 auf. Das untere Ende der Seitenwand 16 ist mit einer Vielzahl von Schneidzähnen 20 versehen, die vorzugsweise in gleichmäßigen Abständen voneinander angeordnet sind. Eine spiralförmige Spannut 22 erstreckt sich um den Außenumfang des Bohrers herum in der Nähe eines jeden Zahnes 20 nach oben. Aufeinanderfolgende Spannuten 22 sind durch einen Rücken 24 am Außenumfang des Bohrers voneinander getrennt. Bei dem dargestellten Bohrer erstrecken sich die Spannuten und Rücken über die Gesamtfläche der Bohrerseitenwand. Bei einigen Anwendungsfällen arbeitet der Bohrer jedoch noch wirksamer, wenn die Spannuten und Rücken wesentlich kürzer sind als die Seitenwand. Die Abschnitte der ringförmigen Seitenwand zwischen den aufeinanderfolgenden Zähnen 20 umfassen Stege 26. Die radial äußere Seite 28 eines jeden Steges 26 bildet die radial innere Wand einer jeden Spannut 22. Jede Spannut 22 umfaßt eine vordere Seitenwand 30 und eine hintere Seitenwand 32.

Bei der in den Figuren 1 bis 4 dargestellten Ausführungsform eines Kernbohrers ist jeder Zahn 20 mit drei Schneidkanten 34, 36, 38 versehen. Die Schneidkante 34 ist in. Rotationsrichtung im Abstand von der Schneidkante 36 angeordnet, während die Schneidkante 36 in Rotationsrichtung im Abstand vor der Schneidkante 38 angeordnet

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- ve -

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ist. Die Schneidkante 34 ist am unteren Ende- der hinteren Seite 40 einer inneren Hohlkehle 42 vorgesehen. Das obere Ende der Hohlkehle 42 ist in Aufwärt srichtung, wie bei 44 gezeigt, radial auswärts geneigt. Die Schneidkante 36 ist am unteren Ende der hinteren Seite 46 einer zweiten Hohlkehle 48 angeordnet, die in dem Steg 26 unmittelbar benachbart zur inneren Hohlkehle 44 ausgebildet ist. Das obere Ende der zweiten Hohlkehle 48 ist oberhalb der inneren Hohlkehle 42 radial auswärts nach oben gekrümmt, wie bei 50 gezeigt.

Die Schneidkanten 34, 36 sind durch eine sich in Umfangsrichtung erstreckende Schulter 51 am unteren Ende der radial inneren Seite 52 der Hohlkehle 48 voneinander getrennt. Die Schneidkante 38 ist am unteren Ende der

j 3 hinteren Seite 32 der Spannut 22 angeordnet und von der Schneidkante 36 durch eine Schulter 54 am unteren Ende der Spannut 22 nach hinten beabstandet.

Die Bodenfläche eines jeden Zahnes ist mit zwei Hinterschneidungs- oder Räumflächen 56, 58 versehen. Im Betriebszustand des Bohrers ist die Hinterschneidungsflache 56 axial nach oben und radial nach innen geneigt, während die Hinterschneidungsfläche 58 axial nach oben und radial nach außen geneigt ist. Zusätzlich dazu ist jede dieser Hinterschneidungsflächen von den entsprechenden Schneidkanten aus in einer Umfangsrichtung in geringem Maße, beispielsweise von 8 bis 10°, nach oben geneigt, um den nötigen Abstand für die Schneidkanten zu schaffen. Die beiden Hinterschneidungsflächen 56, 58 schneiden sich in einem Scheitel 60, der die radial äußerste Schneidkante 38 schneidet. Obwohl die Hinterschneidungsflächen 56, 58 so geschliffen sein können, daß der Scheitel 60 irgendeine der Schneidkanten schneidet, wird in den meisten Fällen vorgezogen, daß dieser Scheitel die äußerste Schneidkante schneidet. Infolge der Neigungen der Hinterschneidungsflächen 56, 58 sind die Schneidkanten 34,

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36, 38 in Axialrichtung geneigt und sowohl in Vertikalais auch in Umfangsrichtung zueinander versetzt angeordnet.

Eines der wichtigsten Merkmale des erfindungsgemäß ausgestalteten Kernbohrers ist darin zu sehen, daß der Steg 26 am unteren Ende eines jeden Zahnes zwei Schneidkanten 34, 36 aufweist. Bei der in den Figuren 1 bis 9 dargestellten Ausführungsform eines Kernbohrers weist der Steg eine radiale Abmessung auf, die vorzugsweise größer ist als die radiale Tiefe der benachbarten Spannut 22. Da die Schneidkanten 34, 36, 38 in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt angeordnet sind, wird von jeder Schneidkante ein getrennter Span erzeugt, wenn der Bohrer rotiert und in ein Werkstück eingeführt wird. Die Abmessungen des Bohrers relativ zueinander sind so, daß die radiale Tiefe der Spannut 22 nicht wesentlich geringer und vorzugsweise größer ist als die breitere Kante der beiden Schneidkanten 34, 36· Somit wird der von der Schneidkante 34 erzeugte Span unmittelbar nach dessen Entstehen durch die radiale Neigung dieser Schneidkante und die oberen Endabschnitte 44 und 50 der Hohlkehlen 42 und 48 in die Hohlkehle 4Ö und danach in die Spannut 22 geführt. In ähnlicher Weise wird der von der Schneidkante 36 erzeugte Span unmittelbar nach dessen Entstehen durch die radiale Neigung dieser Schneidkante und die gekrümmte Wandung 50 der Hohlkehle 48 in die direkt benachbarte Spannut 22 geführt. Die axiale Abmessung der zweiten Hohlkehle 4b ist vorzugsweise größer als die axiale Abmessung der Hohlkehle 42, um auf diese Weise die leichte Abführung des Spanes von der Schneidkante 34 in die Hohlkehle 4ö und danach in die Spannut 22 zu fördern und dadurch die Neigung zum Anhäufen und Verstopfen der Späne in der Hohlkehle 42 zu vermeiden. Obwohl durch die Neigung der Schneidkante 34 der von ihr erzeugte Span nach oben und außen geführt wird, d.h. in einer Richtung senkrecht zur Radialrichtung der Kante 34 und zur Ebene der Hinter-

schneidungsfläche 56, sollte die Umfangsabmessung der Hohlkehle 42 ausreichend klein sein, um zu verhindern, daß sich der von der Kante 34 erzeugte Span direkt in der Hohlkehle 42 im starken Maße zusammenrollt. Wenn die Hohlkehle 42 in einer Umfangsrichtung ausreichend klein ist, neigt der von der Kante 34 erzeugte Span dazu, relativ gerade zu bleiben, und wird schneller nach oben und aus der Hohlkehle heraus in die Spannut 22 geführt. Die Breite der inneren Hohlkehle 42 in Umfangsrichtung sollte vorzugsweise nicht größer als etwa die Hälfte der Dicke des Steges 26 sein und im Bereich von etwa einem Drittel der Dicke des Steges 26 liegen. Die Abmessung der Hohlkehle 42 in Umfangsrichtung sollte im umgekehrten Verhältnis zur Dicke des Steges 26 stehen. Somit werden die von den Schneidkanten 34, 36 erzeugten Späne unmittelbar nach ihrem Entstehen radial nach außen und axial nach oben in die Spannut 22 geführt. Der von der Schneidkante 38 erzeugte Span wird in ähnlicher Weise nach oben in die Spannut 22 gelenkt.

Da jeder dieser Späne relativ schmal ist und dazu neigt, axiale und keine radiale Spiralen zu bilden, werden die Späne in wirksamer V/eise durch die Hohlkehlen radial auswärts geführt. Da sich die spiralförmigen Späne von jeder der Schneidkanten axial aufwärts und radial auswärts in die Spannut 22 bewegen, neigen sie dazu, sich ineinander zu verschlingen.Sobald die ineinander verschlungenen spiralförmigen Späne mit der Wandung der gebildeten Bohrung in Berührung treten, stoppt die dadurch erzeugte Reibung die Drehung der Späne zusammen mit dem Bohrer. Wenn dies auftritt, tritt die hintere Seite 32 der Spannut, in der sich die Späne befinden, mit den spiralförmigen Spänen in Eingriff und führt diese nach oben aus der Spannut heraus. Da die spiralförmigen Späne schmal sind und insbesondere dann, wenn sie auch relativ dünn sind, können sie in einfacher V/eise zwischen der Innenseite 28 der Spannut und der Wandung der im

Werkstück gebildeten Bohrung zusammengedrückt werden. Da des weiteren die hintere Seite 32 einer jeden Spannut 22 als kontinuierliche Spirale ausgebildet ist, verläuft der Strom der Späne in den Spannuten nach oben kontinuierlich, glatt und ungehindert. Wenn daher die Hohlkehlen 42, 48 so geformt und bemessen sind, daß sie die von den Schneidkanten 34, 36 erzeugten Späne im wesentlichen direkt in die Spannut 22 führen, und da der Strom der Späne durch die Spannut nach oben ungestört und ungehindert verläuft, wird ein freier Strom der Späne nach oben aus der Spannut heraus sichergestellt. Der freie Strom von kleinen Spänen innerhalb der Spannut nach oben wird noch verbessert, wenn der Bohrer im Inneren mit einem unter Druck stehenden Kühlmittel versorgt wird. Hinzu kommt, daß aufgrund der Tatsache, daß die Späne schmal und schwach sind, diese dazu neigen, beim Austritt aus der Bohrung sofort zu brechen und sich daher nicht um den Bohrer und/oder die Welle wickeln, wenn sie aus der erstellten Bohrung austreten. Polglich wird der weitere Austritt von danach erzeugten Spänen nicht blockiert oder behindert.

Wenn darüber hinaus, wie vorstehend erwähnt, die Hohlkehle 42 in Umfangsrichtung schmal ausgebildet ist, wird ein Aufrollen des von der Schneidkante 34 erzeugten Spanes verhindert, so daß dieser in einem relativ geraden Zustand in die Spannut 22 eingeführt wird. Dadurch wird die Wahrscheinlichkeit verringert, daß sich der Span innerhalb der Hohlkehle und der Spannut verkeilt und diese verstopft.

Falls es gewünscht wird, einen geringen Abstand zwischen dem Innenumfang der Wand 16 und dem herausgebohrten zylindrischen Körper vorzusehen, kann der Innenumfang der Wand 16 über eine kurze Entfernung, wie beispielsweise i/2 Zoll, wie bei 62 in Figur 3 angedeutet, unter einem Winkel von etwa 1° vom unteren Ende der Wand aus

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nach, außen konisch ausgebildet sein. Der sich über dem konischen Abschnitt befindende Abschnitt des Innenurafangs der Bohrerseitenwand kann zylindrisch ausgebildet sein, wie bei 64 angedeutet. Somit besitzt in einer geringen Entfernung über den Schneidkanten der Innenumfang des Bohrers einen Abstand von etwa 0,008 Zoll von der äußeren zylindrischen Fläche des aus dem Werkstück herausgebohrten Körpers. Spiel zwischen dem Innenumfang der Bohrerwand 16 und dem herausgebohrten zylindrischen Körper kann auch dadurch erhalten werden, daß man den zylindrischen Innenumfang gegenüber dem Außenumfang des Bohrers geringfügig exzentrisch ausbildet. Wie ebenfalls in Figur 3 gezeigt ist, kann die Tiefe der Spannut 22, falls dies gewünscht wird, in Aufwärtsrichtung zunehmend größer ausgebildet sein, indem die Innenseite 28 der Spannut so geschliffen wird, daß sie sich radial einwärts bis zu dem Abschnitt 62 in Aufwärtsrichtung mit einer geringfügig größeren Neigung erstreckt als oberhalb dieses Abschnittes. Dadurch erhält der von der Schneidkante 38 erzeugte Span unmittelbar nach seinem Entstehen radiales Spiel. Folglich kann die Spannut als Ganzes mit einem Querschnitt versehen sein, dessen Fläche in Aufwärtsrichtung ansteigt, um den Austritt der Späne aus der Nut weiter zu erleichtern. Jede Spannut kann des weiteren abgeschrägt ausgebildet sein, so daß sie in Umfangsrichtung an ihrem oberen Ende breiter ist als an ihrem unteren Ende.

Die Anordnung eines schweren, stärkeren Stegabschnittes, während gleichzeitig die Breite aller Späne sehr gering gehalten wird, hat darüber hinaus den Vorteil, daß sie eine in Axialrichtung tiefere innere Hohlkehle erlaubt. Eine axial tiefere Hohlkehle fördert nicht nur einen größeren Kühlmittelfuß über die Zähne des Bohrers, sondern ermöglicht desweiteren, daß die Zähne für eine längere Zeitdauer geschärft werden können, bevor ein Nachschleifen der Hohlkehlen erforderlich wird.

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Um den Energiebedarf für den Vorschub eines κ in ein Werkstück, wie beispielsweise aus Stahl, zu verringern, ist es erforderlich, daß der von dem Bohrer erzeugte Bohrweg relativ schmal ist. Pur einen Bohrer, mit dem ein Loch geringer oder mittlerer Größe in Stahl gebohrt werden soll, beispielsweise bis zu einem Durchmesser von 1 Zoll, liegt ein praktischer Wert für die Wanddicke des Kernbohrers in einem Bereich von etwa 0,160 bis 0,180 Zoll. Wenn bei einem dBrartigen Bohrer jeder Zahn mit drei Schneidkanten versehen ist, wie in den Figuren 1 bis 4 dargestellt, und die Seitenwand des Bohrers etwa 0,180 Zoll dick ist, kann, wenn ein dicker Steg gewünscht wird, die radiale Tiele der Spannut 22 im Bereich von 0,08 Zoll liegen und somit die Dicke des Steges 26 etwa 0,100 Zoll betragen. Die beiden inneren Schneidkanten 34, 36 können eine Breite von etwa 0,050 Zoll besitzen, oder, falls gewünscht, kann die innerste Schneidkante 34 eine Breite von etwa 0,045 Zoll und die mittlere Schneidkante 36 eine Breite von etwa 0,055 Zoll aufweisen. Somit kann mit einem relativ starken Steg und einer relativ dünnen ringförmigen Wand jeder Span, der von den drei Schneidkanten erzeugt wird, sofort von der Spannut 22 aufgenommen werden. Die Umfangsabmessung einer jeden Spannut ist vorzugsweise siebenmal größer als die radiale Tiefe einer jeden Wut. Wenn jedoch kein dicker Steg erforderlich ist, wird der Bohrer so bemessen, daß die Dicke des Steges um etwa 0,010 Zoll geringer ist als die Hälfte der Wanddicke des Bohrers. Wenn daher die Bohrerseitenwand etwa 0,180 Zoll dick ist, kann die Dicke des Steges etwa 0,080 Zoll betragen, und die Hohlkehle kann 0,100 Zoll tief sein. In diesem Pail können die Schneidkanten 34» 36 jeweils eine Breite von etwa 0,040 Zoll aufweisen. In allen Fällen ist die Tiefe der Hohlkehle größer als die Breite von beiden inneren Schneidkanten. Wenn die zur Verfügung stehende Antriebsenergie begrenzt ist, kann ein Bohrer mit großem Durchmesser mit einer

dünneren Seitenwand ausgebildet werden, um die zur Rotation des Bohrers erforderliche Leistung herabzusetzen. Wenn die Seitenwand relativ dünn ist, ist der Steg vorzugsweise dicker ausgebildet als die Tiefe der Spannut, um die Festigkeit des Bohrers zu erhöhen.

Der in den Figuren 5 bis 8 dargestellte Kernbohrer unterscheidet sich von dem der Figuren 1 bis 4 im wesentlichen nur in einem Merkmal. Bei dem in den Figuren 5 bis 8 dargestellten Bohrer ist der Abschnitt eines jeden Zahnes, der der Tiefe der Spannut 22 entspricht, anstatt mit einer einzigen Schneidkante, wie bei 38 in den Figuren 1 bis dargestellt, mit zwei Schneidkanten 70, 72 ausgestattet. In diesem Fall kann jede der Schneidkanten 70, 72 eine Breite aufweisen, die etwa der Hälfte der Tiefe der Hohlkehle entspricht. Die Hinterschneidungsflachen 56, 58 an jedem Zahn sind in der vorstehend in Verbindung mit den Figuren 1 bis 4 beschriebenen Weise geneigt und schneiden sich vorzugsweise in einem Scheitel 74, der wiederum die äußerste Schneidkante 72 etwa in deren Kittelpunkt schneidet.

Bei dem in den Figuren 5 bis 8 dargestellten Bohrer ist die Schneidkante 72 gegenüber der Schneidkante 70 in Umfangsrichtung um einen sehr geringen Betrag versetzt angeordnet, so daß diese Schneidkanten einen einzigen Span erzeugen, der eine mittlere Schwächungslinie aufweist. In der Praxis sollte bei einem zur Bearbeitung von Stahl bestimmten Bohrer die Schneidkante 72 nur um etwa ein Viertel des Ausmaßes des Versatzes des anderen Zahnes, vorzugsweise um nicht mehr als etwa 0,015 Zoll, versetzt sein. Der auf diese Weise von den Schneidkanten 70, 72 erzeugte verformte einzige Span bricht sehr leicht, sobald er auf ein Hindernis trifft. Dieser einzige schwache Span wird jedoch unmittelbar in die große Spannut 22 gelenkt, die verhindert, daß sich die schmalen Späne in dem Abschnitt der Spannut zwischen der Schulter

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82 (Figur 8) und der Seitenwand 76 der hezustellenden Bohrung anhäufen.

Wenn die Schneidkante 72 gegenüber der Schneidkante 70 derart nach hinten versetzt angeordnet ist, daß jede dieser Kanten eigene Späne erzeugt, wird vorgezogen, daß der der Schneidkante 72 zugeordnete Abschnitt der Spannut 22 als Hohlkehle 84 (Figur 9) ausgebildet wird, die eine vertikale Abmessung aufweist, die im wesentliehen der vertikalen Abmessung der Hohlkehlen 44, 50 entspricht. 'Uexin daher die Kante 72 in ausreichender Weise versetzt angeordnet ist, so daß sie einen getrennten Span erzeugt, wird der erzeugte Span von der Hohlkehle 64 unmittelbar in die große Spannut 22 geführt und neigt somit nicht dazu, die Hohlkehle 84 zu verstopfen.

Wenn der in Figur 9 dargestellte Bohrer in Drehungerversetzt und in ein Werkstück eingeführt wird, werden durch die Schneidkanten 34, 36 und 70, 72 vier getrennte Späne erzeugt. Bei dem in den Figuren 5 bis Ö dargestellten Bohrer erzeugen die Kanten 34, 36 jeweils getrennte Späne und die Kanten 70, 72, wie vorstehend erläutert, einen einzigen Span, der leichter bricht. In jedem Falle wird der von der Schneidkante 34 erzeugte Span im wesentlichen unmittelbar in die Spannut 22 nach außen geführt. Desgleichen wird auch der von der Schneidkante 36 erzeugte Span im wesentlichen unmittelbar nach oben und nach außen in die Spannut 22 gelenkt. In ähnlicher Weise werden der von den Schneidkanten 70, 72 erzeugte einzige Span oder die von diesen erzeugten getrennten Späne in der Spannut 22 nach oben geführt.

Nahezu unmittelbar nachdem die Späne von den Schneidkanten 34, 46, 70 erzeugt und in die Spannut 22 geführt worden sind, treten sie jedoch in Reibkontakt mit der Seitenwand 76 der im Werkstück ausgebildeten Bohrung. Da

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diejenigen Späne, die noch nicht zerbrochen sind, normalerweise eine etwa spiralförmige Gestalt besitzen, wenn sie mit der Seitenwand in Eingriff treten, stoppt der dadurch erzeugte Reibungswiderstand die Drehung der spiralförmigen Späne zusammen mit dem Bohrer. Als Folge davon werden die Späne nahezu unmittelbar von dem hinteren Seitenwandabschnitt 78 der Spannut 22 ergriffen (Figur 6) und in der vorstehend beschriebenen Weise ohne Störung nach oben aus der Spannut herausgeführt. Aufgrund der kleinen Umfangsabmessung der Schulter 82 werden daher bei dem in den Figuren 5 bis 8 dargestellten Bohrer die Späne nicht von dem hinteren Seitenwandabschnitt 80 der Spannut 22 berührt und mitgerissen. Dies ist wünschenswert, da dadurch die Neigung der Späne zu einem Verkeilen zwischen dem Außenumfang des Bohrers und der Seitenwand 76 der herzustellenden Bohrung wesentlich reduziert wird. Dies trifft insbesondere dann zu, wenn die Späne dünn und sofort verformbar sind. Da die Späne des weiteren schmal sind, besteht eine geringere Wahrscheinlichkeit, daß sie auf die Wand der hezusteilenden Bohrung treffen, wenn sie nach oben durch die Spannuten abgeführt werden. Schließlich werden die schmalen Späne nach ihrem Austritt aus der herzustellenden Bohrung schneller zerbrochen und neigen daher nicht dazu, sich um den Bohrer und/ oder die Antriebswelle zu wickeln, so daß auf diese Weise die freie Abführung der danach erzeugten Späne nicht gestört wird.

Sin anderer Vorteil der in den Figuren 5 bis 8 und 9 dargestellten Ausführungsformen, bei denen derjenige Abschnitt der Zähne, der der Tiefe der Spannut entspricht mit zwei Schneidkanten anstelle von einer Schneidkante versehen ist, ist darin zu sehen, daß man dann, wenn man einen Bohrer herstellen will, der beispielsweise einen um 0,020 Zoll kleineren Außendurchmesser besitzt als ein Bohrer mit Normgröße, nur einen

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fertigen Bohrer mit Normgröße nehmen und von dessen Außenumfang 0,010 Zoll abschleifen muß. Die Tiefe der Spannut 22 wird dabei nur um 0,010 Zoll reduziert und ist immer noch groß genug, um die von den anderen drei Schneidkanten erzeugten Späne in der Breite aufnehmen zu können. Sogar bei dem in den Figuren 1 bis 4 dargestellten Bohrer kann der Außendurchmesser heruntergeschliffen werden, um einen Bohrer mit Spezialgröße herzustellen, natürlich unter der Voraussetzung, daß die radiale Tiefe der entstehenden Spannut noch etwa so groß ist wie die Breite des breitesten Spanes.

Ein weiterer Vorteil eines Bohrers mit mindestens zwei Schneidkanten sowohl im Stegabschnitt als auch in deinjenigen Abschnitt des Zahnes, der der Tiefe der Spannut entspricht, ist darin zu sehen, daß sich ein Tietallspan nach dem Erzeugen um bis zu 10 p ausdehnt. Bei den in den Figuren 5 bis 8 und 9 dargestellten Bohrern ist die Tiefe der Spannut 22 um mehr als 10 ',Ό großer als die Breite der größten Schneidkante. Somit wird die Neigung der sich ausdehnenden Späne, sich in der Spannut 22 anzuhäufen, weiter herabgesetzt. Obwohl die Kanten 70, 72 des in den Figuren 5 bis 8 dargestellten Bohrers einen einzigen Span erzeugen, weist der Span eine mittlere Schwächungslinie auf und bricht daher sofort in kleine schmale Späne auf.

Ein anderer, mit der Anordnung von zwei Schneidkanten am Stegabschnitt verbundener Vorteil besteht darin, daß man, falls dies gewünscht wird, eine stärkere Wand vorsehen und eine breitere Nut schneiden kann. Bislang ist man in den Fällen auf Schwierigkeiten gestoßen, in denen die Breite der Schneidkante am Steg etwa 0,10 Zoll überschritten hat, da es schwierig war, den breiten Span radial nach außen in die Spannut zu verlagern. Bei der vorliegenden Erfindung können sich die von den Schneidkanten am Stegabschnitt des Bohrers erzeugten beiden schmalen Späne in radialer und axialer Richtung in die

äußere Spannut sehr rasch hineinbewegen, so daß ein in der Breite 0,200 Zoll überschreitender Bohrweg ohne weiteres auf Fertigungsbasis erreicht werden kann.

Die in den Figuren 10 bis 15 dargestellten Bohrer sind dem in den Figuren 1 bis 4 gezeigten Bohrer sehr ähnlich und unterscheiden sich nur geringfügig von diesem. Bei dem in den Figuren 1 bis 4 dargestellten Bohrer ist die Räumfläche 56 radial einwärts und axial aufwärts unter einem Winkel von etwa 20 bis 25° geneigt, woraus folgt, daß die Schneidkanten 34» 36 in ähnlicher Weise geneigt sind. Dies wird hier als "positiver innerer Neigungswinkel" bezeichnet. Ein Neigungswinkel dieser Größe ist für Bohrvorgänge geeignet, bei denen die Spanbelastung am Bohrer nicht übermäßig groß ist, beispielsweise 0,002 bis 0,003 Zoll pro Umdrehung. Die erzeugten dünnen Späne sind äußerst flexibel und verformen sich ziemlich rasch. Wie vorstehend erwähnt, wird ein Span nach seiner Erzeugung in einer Bahn nach oben geleitet, die senkrecht zur Ebene der Räumfläche und senkrecht zur radialen Orientierung der Schneidkante verläuft. Daher werden mit einem relativ großen positiven inneren Neigungswinkel die Späne durch die Schneidkanten 34, 36 radial nach außen gegen die Seitenwand der herzustellenden Bohrung geleitet. Wenn die Späne dünn sind, können sie sich leicht verformen, und es treten geringe Schwierigkeiten bei der Ausführung der Späne durch die Spannuten des Bohrers nach oben auf, wie vorstehend erwähnt.

Wenn die Späne relativ dick sind, verbiegen sie sich nicht ohne weiteres, wenn sie auf die Seitenwand der herzustellenden Bohrung auftreffen, und können die Spannuten verstopfen, wenn viele Bohrungen auf Fertigungsbasis hergestellt werden. Aus diesem Grunde ist ein hoher Neigungswinkel für die Schneidkanten 34, 36, wie er in den Figuren 1 bis 4 gezeigt ist, dann nicht wünschenswert, wenn der Bohrer zum Bohren von zahlreichen Löchern

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mit einer relativ hohen Vorschubgeschwindigkeit auf Fertigungsbasis eingesetzt wird, beispielsweise einer Spanbelastung von 0,006 Zoll. In denjenigen Fällen, in denen der Bohrer unter Bedingungen eingesetzt werden soll, die eine hohe Spanbelastung verursachen, sollte die radiale Neigung der beiden inneren Schneidkanten wesentlich geringer sein als 25 > so daß die Späne mehr vertikal nach oben und weniger seitlich nach außen geführt werden. Für hohe Spanbelastungen sollte der radiale Neigungswinkel der beiden inneren Schneidkanten ■
liegen.

kanten vorzugsweise in einem Bereich von +10 bis -3

Bei dem in Figur 10 dargestellten Bohrer liegt der iieigungswinkel a der Schneidkanten 34 und 36 in der Nähe von +10°, und bei dem in den Figuren 14 und 15 dargestellten Bohrer beträgt der Neigungswinkel b dieser Schneidkanten etwa -3°. Durch Neigungswinkel in dieser Größenordnung werden die von diesen Schneidkanten erzeugten Späne im Vergleich zu einem Neigungswinkel von 25° in einer vertikaleren Bahn geführt. Bei relativ niedrigen Neigungswinkeln sollten diese Schneidkanten auch vorzugsweise mit positiven radialen Spanwinkeln r relativ zum Innenumfang des Bohrers versehen sein, wie in Figur 13 gezeigt. Wenn der radiale Spanwinkel dieser Kanten geringfügig positiv ist, beispielsweise bis zu 10°, wird jeder von diesen Kanten erzeugte Span geringfügig radial auswärts und aufwärts geführt. Sogar dann, wenn der Neigungswinkel etwa -3° (Figur 14) beträgt, bewirkt ein geringfügig positiver radialer Spanwinkel (10°) eine Führung der Späne geringfügig radial nach außen und vertikal nach oben, so daß die Späne entweder gerade die oberen geneigten Flächen 44 und 50 der Hohlkehlen 42 und 48 freigeben oder mit diesen unter einem selir kleinen Winkel in Eingriff treten, so daß sie nur mit sehr geringer Verbiegung nach oben durch die Spannuten 22 abgelenkt werden können. Ein geringer

Neigungswinkel minimiert die erforderliche Verbiegung des Spanes durch, die oberen Enden der Hohlkehlen 42, 51 oder durch die Seitenwand der herzustellenden Bohrung. Durch geringe Neigungswinkel im Bereich \on etwa +10° bis -3° wird daher die Neigung der Spannuten 22 zum Verstopfen, wenn die Späne relativ dick sind, herabgesetzt.

Diese niedrigen Neigungswinkel der inneren Schneidkanten haben v/eitere Vorteile. Wenn sich der Neigungswinkel 0 annähert, wird die Länge der Schneidkante und die Breite des erzeugten Spanes geringer. Ein schmalerer Span wird die Spannut rascher heraufgeführt als ein breiterer Span, so daß auch aus diesem Grund eine geringere Verstopfung der Spannuten bewirkt wird. Wenn die Späne frei und glatt die Spannuten hinauf gleiten, wird zur Rotations des Bohrers weniger Energie benötigt, als wenn sich die Späne in den Spannuten ansammeln. Wenn der Bohrer einem geringeren Drehmoment ausgesetzt ist, kann er eine dünnere Seitenwand aufweisen, und man kann von einer längeren Lebensdauer ausgehen, da die Belastung geringer ist.

Ein weiterer Vorteil von relativ geringen inneren Neigungswinkeln ist darin zu sehen, daß der Bohrer Bohrungen in aufeinandergestapeltem Material ausführen kann. In Figur ist beispielsweise ein Bohrer dargestellt, der in zwei vertikal aufeinandergestapelten Platten P₁ und P„ Bohrungen herstellt. Da das radial innere Ende der Schneidkante die Vorderkante des Werkzeuges bildet, wird, sobald das innere Ende der Kante 34 durch die obere Platte P₁ gedrungen ist, der innerhalb des Bohrers befindliche Kern S sauber von der Platte P₁ getrennt, und die Schneidkante 34 kann dann sofort in die darunter liegende Platte P₂ eindringen. Wenn der innere Neigungswinkel auf beispielsweise +10° erhöht wird, führt der Bohrer immer noch leicht

Bohrungen in aufeinandergestapeltem Material aus. Dies ist darauf zurückzuführen, daß dann, wenn die Scheitellinie 60 (Figur 10) das oberste Materialstück durchdrungen hat, der radial auswärts verlaufende Flansch des Kernes sehr dünn ist und, obwohl der Kern freigebohrt ist, ein auf den Bohrer ausgeübter geringer Abwärtsdruck ausreicht, um den Bohrer leicht in das darunter befindliche Materialstück eindringen zu lassen und somit den um den Kern des obersten Materialstückes herum verbleibenden dünnen Steg oder Flansch zu verbiegen und zu durchbohren. Es wurde festgestellt, daß ein innerer Neigungswinkel von etwa +3 sowohl in bezug auf starke Spanbelastungen als auch auf Bohrvorgänge in stapelweise angeordnetem Material hervorragende Ergebnisse liefert.

Wie vorstehend in Verbindung mit den Figuren 1 bis 4 erwähnt worden ist, stellt die Scheitellinie 60 die Schnittlinie der beiden Räumflächen 56, 58 dar und schneidet vorzugsweise die äußere Schneidkante 38.

Die Schneidkante 38 besitzt vorzugsweise einen positiven radialen Spanwinkel (nicht größer als etwa 10 ) relativ zum Außenumfang des Bohrers. Bei den in den Figuren 10 bis 15 dargestellten Ausführungsformen ist die äußere Schneidkante 38 in der Nähe ihres äußeren Endes mit einer zusätzlichen Räumfläche 86 versehen, die unter einem größeren äußeren Neigungswinkel, beispielsweise 40 bis 45 zur Horizontalen, nach oben und radial nach außen geneigt ist. Dieser Winkel ist in Figur 10 mit c bezeichnet, und der äußere Neigungswinkel der Räumfläche 58, der vorzugsweise im Bereich von etwa 20 bis 25° liegt, ist mit der Bezeichnung d versehen. Die Erfahrung hat gezeigt, daß es beträchtliche Vorteile mit sich bringt, wenn der äußerste Abschnitt der äußeren Schneidkante unter einem ziemlich steilen Winkel, wie beispielsweise 40 bis 45°, geneigt ist. Dieser große Neigungswinkel trägt nicht nur dazu bei, den von der äußeren Schneidkante erzeugten Span nach innen von der

Wand der herzustellenden Bohrung weg zu führen, sondern führt auch zu einem relativ großen eingeschlossenen Winkel e an den äußeren Enden der Schneidkanten 38, d.h. dem Winkel zwischen dem Außenumfang der Seitenwand des Bohrers und den Räumflächen am unteren Ende. Ein großer eingeschlossener Winkel an diesem Umfangsabschnitt des Bohrers führt zu einem geringeren Abspanen des Werkzeuges und einer längeren Lebensdauer desselben.

Wie in Figur 13 dargestellt ist, schneidet die Scheitellinie 60 die Kante 38 etwa in der Mitte über die Tiefe der Spannut 22. Vorzugsweise befindet sich die Schnittlinie 88 zwischen der Räumfläche 5& und der Räumflache 86 etwa um ein Viertel der Spannuttiefe vom Außenumfang des Bohrers nach innen versetzt. Wie in Figur 13 ferner gezeigt ist, ist die Schneidkante 38 mit einer Schulter 54 mit einem relativ großen Eadius 90 verbunden. Diese abgerundete Schulter 90 erstreckt sich vorzugsweise um mindestens etwa 0,040 Zoll von der Schneidkante 36 nach vorne. Obwohl die Schulter zwischen diesen beiden Schneidkanten in diesem Ausmaß gekrümmt ist, erzeugen die beiden Kanten getrennte Späne, wenn sie einen Vertikalabstand voneinander aufweisen, der größer is als die Vorschubrate des Bohrers. Solange wie diese beiden Kanten einen Abstand von etwa 0,010 Zoll voneinander aufweisen, werden zwei getrennte Späne erzeugt. Der vertikale Abstand zwischen den beiden Kanten wird durch die Länge der Schulter zwischen ihnen und den Neigungswinkeln der Räumflächen festgelegt. Wie vorstehend erwähnt, neigt ein Span zum Expandieren, sobald er erzeugt worden ist. Ein relativ starker Span besitzt eine größere Neigung zum Expandieren als ein dünner Span. Die abgerundete Schulter 90 ermöglicht das Einrollen und sofortige Ausdehnen eines starken Spanes, ohne eine Bindungswirkung zwischen der Wandung der herzustellenden Bohrung und der Schulter 54 zu erzeugen. Der von der Kante 38 erzeugte eingerollte Span gleitet daher die Spannut 22 frei nach oben.

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Mit dem erfindungsgemäß ausgebildeten Kernbohrer werden die Vorteile einer einfachen Spanausführung sowie andere Vorteile erreicht, ohne daß hierzu die Festigkeit des Bohrers reduziert werden muß. Dies trifft insofern zu, als daß mindestens 3, vorzugsweise 4 oder mehr,Schneidkanten an jedem Zahn vorgesehen sind und die Tiefe der Spannut wesentlich geringer sein kann als die Breite oder Dicke des Stegabschnittes zwischen aufeinanderfolgenden Zähnen. Die Festigkeit eines Kernbohrers mit einer mit Spannuten versehenen Seitenwand wird in erster Linie durch die Dicke des Steges bestimmt. Wenn daher bei einem speziellen Bohrer der Steg eine vorgegebene Minimaldicke aufweisen soll, kann die Gesamtwanddicke eines erfindungsgemäß ausgebildeten Bohrers geringer sein als bei einem Bohrer nach dem Stand der Technik, da erfindungsgemäß die Tiefe der Spannut geringer sein kann als die Dicke des Steges und immer noch ausreicht, um den von irgendeiner der Schneidkanten erzeugten breitesten Span aufzunehmen. Eine dünnere Seitenwand ist sowohl aus Kostengründen als auch in bezug auf die Erzeugung eines möglichst schmalen Bohrweges wünschenswert. Ein dickerer Steg ist jedoch nicht kritisch. Da der Steg mit zwei Schneidkanten versehen ist, werden die Späne einfacher und glatter in die äußere Spannut geführt.

Die auf den Steg ausgeübte Belastung ist daher wesentlich geringer, wenn dieser mit zwei Schneidkanten versehen ist, als bei einer einzigen Schneidkante. Die Festigkeitseigenschaften des Bohrers werden daher verbessert, obwohl die Dicke des Steges geringer ist als die Tiefe der Spannut.

Ein anderer Vorteil einer Ausführungsform eines erfindungsgemäß ausgebildeten Bohrers geht aus Figur 3 hervor-VVie vorstehend ausgeführt, kann in der Nähe eines jeden Zahnes die Dicke des Steges 26, falls dies gewünscht wird, wesentlich größer sein als die Tiefe der Spannut 22. Dies ist darauf zurückzuführen, daß der Abschnitt

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IO

des Zahnes, der der Stegdicke entspricht., mit mindestens zwei Schneidkanten versehen ist, von denen eine jede eine Breite besitzt die vorzugsweise wesentlich geringer ist als die Tiefe der Spannut. Wenn daher die Innenwand 28 der Spannut unmittelbar benachbart zu ihrem unteren Ende und relativ scharf hinauf bis etwa zu dem in Figur mit 62 bezeichneten Abschnitt radial nach innen und aufwärts abgeschrägt ist, hat der >. von der Kante 38 erzeugte Span sofort Abstand zur Spannut. Wenn der Innenumfang des Bohrers benachbart zu seinem unteren Ende in Aufwärtsrichtung radial nach außen abgeschrägt ist, besitzt der Steg 26 seine minimale Dicke in der Nähe des oberen Endes der Bohrerseitenwand in dem mit 86 in Figur 3 bezeichneten Bereich. Dieser Bereich 86 wird dann der kritische Abschnitt des Bohrers in bezug auf dessen Festigkeit. Daraus folgt, daß bei einem herkömmlich ausgebildeten Bohrer, bei dem die Tiefe einer Spannut in der Nähe des Zahnes des Bohrers so groß ist wie die Dicke des Steges, die Gesamtwanddicke des Bohrers wesentlich größer sein müßte, wenn der Bohrer mit einer Spannut einer in Aufwärtsrichtung ansteigenden Tiefe und. mit einem Freiraum um seinen Innenumfang herum versehen wäre. Daraus folgt ebenfalls, daß bei einem erfindungsgemäß ausgebildeten Bohrer ein wesentlich größerer Freiraum um den Innenumfang des Bohrers herum erreicht werden kann, ohne hierzu die Wandstärke des Bohrers wesentlich erhöhen zu müssen. Ein größerer Freiraum ist auch in bezug auf die Verbesserung des Kühlmittelzustromes zu den Zähnen des Bohrers wünschenswert.

Die Anordnung eines relativ dicken Steges und einer relativ flachen Spannut in einem Kernbohrer ist auch in bezug auf die Fertigung von großer Bedeutung. Wenn man bei einer vorgegebenen Wandstärke versucht, eine relativ tiefe Spannut in die Seitenwand einzuschleifen, besteht eine relativ große Neigung zur Bildung von

kleinen Haarrissen im Steg, was zu einer relativ kurzen Lebensdauer des Werkzeuges führen kann. Relativ tiefe Spannuten erhöhen auch die Neigung zur Bildung von Haarrissen während der Wärmebehandlung. Wenn jedoch die Spannut relativ flach und der Steg relativ dick ist, kann der Stegabschnitt wesentlich mehr Wärmeenergie absorbieren und somit die Neigung zur Ausbildung von derartigen Rissen während der Wärmebehandlung und dem Einschleifen der Spannuten wesentlich herabsetzen. Eine flache Spannut ist desweiteren in. bezug auf die Herstellungskosten wünschenswert. Sie kann in einem geringeren Zeitraum eingearbeitet oder eingeschliffen werden und führt zu einer proportional größeren Lebensdauer des Werkzeuges.

Obgleich dies in der Zeichnung nicht dargestellt ist, benötigt der größte Teil der Kernbohrer einen mittleren Führungsstift oder einen mittleren Führungsbohrer. Die zur Halterung des Führungsstiftes oder Führungsbohrers dienende Bohrung 88 im Schaft 14 muß dabei aus praktischen Gesichtspunkten mindestens eine vorgegebene Größe besitzen. So muß der Innendurchmesser des Bohrers mindestens dem Durchmesser des Führungsstiftes oder Führungsbohrers entsprechen. Da der erfindungsgemäß ausgebildete Bohrer einen Steg aufweist, der dicker sein kann als die Tiefe der Spannut, kann mit einer Führungsbohrung einer vorgegebenen Größe der Außendurchmesser eines erfindungsgemäß ausgebildeten Bohrers geringer sein als der minimale praktische Außendurchmesser eines herkömmlich ausgebildeten Bohrers.

Ein anderer Vorteil, der auf die Tatsache zurückzuführen ist, daß der erfindungsgemäß ausgebildete Bohrer einen dickeren Stegabschnitt aufweist als herkömmlich ausgebildete Bohrer, besteht darin, daß der Bohrer zweistückig hergestellt werden kann, und zwar aus einem Zahnabschnitt und einem Körperabschnitt, die im Stegabschnitt in Axialrichtung teleskopartig zusammen-

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gesetzt und über ein Gewinde, Schweißen etc. aneinanderbefestigt werden. Der dickere Steg ermöglicht eine derartige teleskopartige Verbindung, ohne die Festigkeit des Bohrers hierdurch wesentlich zu tangieren. Ein Bohrer einer derartigen zwei stückigen Konstruktion hat naturgemäß Kostenvorteile. Nur der Zahnabschnitt muß aus teurem Stahl gefertigt sein. Darüber hinaus muß bei einem Verschleiß der Zähne nur der Zahnabschnitt ersetzt werden anstelle des gesamten Bohrers.

Ein dickerer Stegabschnitt ermöglicht darüber hinaus auch die Ausbildung von mehr Zähnen um den Umfang des Bohrers herum, da er ein größeres Drehmoment und größeren Schub aufnehmen kann. Eine größere Anzahl von Zähnen führt zu 5 mehr Schneidkanten und zu einem schnelleren Ablauf des Bohrvorganges.

Im Falle der in den Figuren 5 bis 8 und 9 dargestellten Bohrern, bei denen jeder Zahn mit vier Schneidkanten versehen ist, wird es bevorzugt, die beiden inneren Schneidkanten und die beiden äußeren Schneidkanten jeweils mit etwa der gleichen Breite zu versehen. Spezielle Überlegungen können jedoch zu anderen Ausf'ührungsformen führen; wenn man beispielsweise eine sehr glatte Fläche am Kern erreichen will, sollte die innerste Schneidkante 34 beträchtlich schmaler sein als die in Radialrichtung nächst-folgende Schneidkante 36. In jedem Fall sollte die breitere dieser beiden Schneidkanten nicht breiter sein als die Tiefe der Spannut 22.

Wenn man andererseits wünscht, eine extrem glatte Bohrung in einem Werkstück herzustellen, dann sollte die äußerste Schneidkante 72 beträchtlich schmaler sein als die in Eadialrichtung nächstfolgende Schneidkante 70. Wenn man sowohl eine Bohrung mit glatter Wandung und einen Kern mit glatter Wandung herstellen will, sollten die innersten und äußersten Schneidkanten schmaler sein als die mittleren Schneidkanten. Wenn der Bohrer zu Bearbeitung von Stahl eingesetzt wird und mindestens vier Schneidkanten besitzt,

werden die besten Ergebnisse normalerweise erzielt, wenn die breiteste Schneidkante eine Breite von nicht mehr als etwa 0,0625 Zoll besitzt. Wenn jedoch eine erhöhte Steifigkeit gewünscht wird, kann die Breite dieser Schneidkante beträchtlich erhöht werden, und zwar um das Zwei- oder Dreifache.

Obwohl es bevorzugt wird, den Scheitel zwischen den Eäumflachen 56, 58 so auszubilden, daß er die äußerste Schneidkante schneidet, können auch für bestimmte Anwendungszwecke die Räumflächen so geschliffen sein, daß der Scheitel eine der anderen Schneidkanten schneidet. Wenn beispielsweise der Bohrer dazu verwendet werden soll, ein Loch in zwei oder mehrere Werkstücke zu bohren, die aufeinander gestapelt sind, und wenn die innerste Schneidkante einen relativ großen positiven radialen Neigungswinkel, beispielsweise 25°, besitzt, dann sollte der Scheitel zwischen den beiden Räumflachen sehr eng am Innenumfang der Seitenwand des Bohrers liegen.

Wenn bei einem derartigen Bohrer der Scheitel oder der höchste Punkt des Bohrers eng benachbart zum Innenumfang seiner Seitenwand liegt, treten bei der Vorschubbewegung des Bohrers durch die beiden übereinanderliegenden Werkstücke nur wenig Probleme auf. Wenn jedoch, wie in den Figuren 10 bis 15 gezeigt, die innerste Schneidkante einen niedrigen oder negativen Neigungswinkel aufweist, können sich die beiden Räumflächen entlang der äußersten Schneidkante schneiden und der Bohrer kann noch zur Herstellung von Bohrungen in aufeinandergestapeitem Material verwendet werden.

Der höchste Punkt des Bohrers kann zur inneren Schneidkante 34 hin verschoben werden, ohne die Lage des Scheitels 74 zu ändern. Da die Räumfläche 56 in Umfangsrichtung aufwärts geneigt ist, ist der Scheitel 74 bei einer ausreichenden Erhöhung der Länge der Schultern 51, 54 im Abstand oberhalb anstatt unterhalb der Schneidkante 34

angeordnet. In diesem Falle beginnt die Schneidkante 34 mit dem Bohrvorgang und dringt vor dem Scheitel 74 in das oberste Werkstück ein. Wenn daher die Schneidkante 34 auf einer sehr geringen Breite gehalten wird, hindert sie die auf dem herausgebohrten Körper verbleibende kleine Lippe nicht daran, sich nach oben in die Bohrung des Bohrers zu bewegen, so daß der Bohrer das darunter befindliche Werkstück frei durchdringen kann.

Da die Späne unmittelbar nach ihrer Erzeugung dazu neigen, sich geringfügig auszudehnen, ist es wünschenswert, die Oberfläche 2& der Spannut 22 so zu schleifen, daß die Spannut ihre maximale radiale Tiefe an der Verbindungsstelle der Oberflächen 26, 32 besitzt. Dadurch wird der Reibungswiderstand des von der Schneidkante 3& erzeugten Spanes gegen die Innenwand der Spannut auf ein Minimum gebracht.

Claims

Patentansprüche

Γ\

/ 1 . Kernbohrer mit einer allgemein zylindrischen ringförmigen Seitenwand, die mit einer Vielzahl von Schneidzähnen versehen ist, die in Umfangsrichtung um das untere Ende derselben im Abstand angeordnet sind, wobei die Seitenwand mit Einrichtungen zur Befestigung des Bohrers an einem drehbaren Antriebselement versehen ist, und einer Vielzahl von Spannuten, die mit Umfangsabstand um die Seitenwand herum angeordnet sind und sich vom unteren Ende derselben nach oben erstrecken, wobei jeder Zahn mit dem nächsten benachbarten Zahn über einen in Umfangsrichtung verlaufenden Steg am Innenumfang der ringförmigen Seitenwand verbunden ist und diese Stege radial zu den Spannuten benachbart angeordnet sind, wobei jede Spannut 5 mit Umfangsabstand angeordnete und allgemein radial verlaufende vordere und hintere Seitenwände und eine in Umfangsrichtung verlaufende Innenwand aufweist, welch letztere die radial äußere Seite des Steges bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne (20) mit einer Vielzahl von mindestens drei radial verlaufenden Schneidkanten (34, 36, 38; 70, 72) versehen sind, die eine radial innere Schneidkante (34), eine radial mittlere Schneidkante (36) und mindestens eine radial äußere Schneidkante (38; 70, 72) umfassen, wobei die innere und mittlere Schneidkante (34, 36) auf den Stegen (26) ausgebildet und so relativ zueinander angeordnet sind, daß jede einen getrennten Span erzeugt,

wenn .der Bohrer (1O) gedreht und in ein Werkstück einwird,

geführt /daß die Gesamtbreite der von der inneren und mittleren Schneidkante erzeugten Späne mindestens der Dicke der Stege (26) entspricht, wobei sowohl die innere als auch die mittlere Schneidkante (34» 36) eine radiale Abmessung aufweisen, die geringer ist als die Dicke der Stege (26), daß die Stege (26) mit Hohlkehlen (42, 48; 84) versehen sind, die sich von der inneren und mittleren Schneidkante an den Zähnen nach

oben erstrecken und sich radial auswärts in die radial benachbarte Spannut (22) an ihrem oberen Ende öffnen, daß die äußeren Schneidkanten (38; 70, 72) mindestens zum Teil das untere Ende der in Umfangsrichtung hinteren Seitenwände der benachbarten Spannuten (22) bilden und daß jede Spannut (22) eine radiale Abmessung besitzt, die nicht geringer ist als die radialen Abmessungen der inneren und mittleren Schneidkanten (34, 36), und eine Abmessung in Umfangsrichtung, die wesentlich größer ist als ihre radiale Abmessung, so daß bei Drehung und axialer Einführung des Bohrers in ein Werkstück die von der inneren und mittleren Schneidkante (34, 36) an den Stegabschnitten der Bohrerseitenwand erzeugten Späne durch ihre entsprechende Hohlkehle (42, 48; 84) nach oben und in die radial benachbarte Spannut (22) geführt werden.
2. Kernbohrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zahn (20) mit drei Schneidkanten (34, 36, 36) versehen ist.
3· Kernbohrer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidkanten (34, 36, 38) an jedem Zahn (20) in Umfangsrichtung derart versetzt angeordnet sind, daß das radial äußere Ende der inneren Schneidkante (34) gegenüber dem radial inneren Ende der mittleren Schneidkante (36) in Rotationsrichtung des Bohrers nach vorne versetzt ist und daß das radial äußere Ende der mittleren Schneidkante {2>6) gegenüber dem radial inneren Ende der äußeren Schneidkante (3δ) nach vorne versetzt i st.

-ρ -
4. Kernbohrer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Steges (26) größer ist als die
radiale Tiefe der Spannut (22).
5. Kernbohrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innere und mittlere Schneidkante (34, 36)
radial auswärts und axial aufwärts unter einem Winkel, der nicht größer ist als etwa 10°, zur Horizontalen geneigt sind.
10
6. Kernbohrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innere und mittlere Schneidkante (34, i&)
radial auswärts und axial unter einem Winkel zwischen +10 und -3° zur Horizontalen geneigt sind.
7· Kernbohrer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede innere Schneidkante (34) einen positiven
Spanwinkel (rake angle) relativ zum Innenumfang der Bohrerseitenwand besitzt.
8. Kernbohrer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede äußere Schneidkante (38; 70, 72) einen
positiven radialen Spanwinkel relativ zum Außenumfang der Bohrerseitenwand aufweist.
9- Kernbohrer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zahn (20) mit zwei radial entgegengesetzt geneigten Räumflächen (back-off faces) (56, 58)
versehen ist, die von jeder Schneidkante ebenfalls

axial aufwärts und in Umfangsrichtung rückwärts geneigt sind, wobei eine der Räumflächen mit mindestens der inneren und mittleren Schneidkante (34, 3S) in Radialrichtung zusammen verläuft und radial auswärts und
axial aufwärts unter einem Winkel zur Horizontalen

geneigt ist, der nicht größer ist als 10 .

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10. Kernbohrer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zahn (20) mit zwei radial entgegengesetzt geneigten Räumflächen (56, 58) versehen ist, die ebenfalls axial aufwärts und in Umfangsrichtung von jeder Schneidkante rückwärts geneigt sind, wobei eine der Räumflächen in Radialrichtung mit mindestens der inneren und mittleren Schneidkante (34, 36) zusammen verläuft und axial radial auswärts unter einem Wink
neigt ist.

einem Winkel von +10° bis -3° zur Horizontalen ge-
11. Kernbohrer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sich die andere Räumfläche von der äußeren Schneidkante (38) nach hinten erstreckt und radial auswärts und axial aufwärts unter einem Winkel geneigt ist, der nicht größer ist als etwa 25 ·
12. Kernbohrer nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die zuletzt erwähnte Räumfläche radial auswärts und axial aufwärts unter einem Winkel zwischen etwa 20 und 25° geneigt ist.
13· Kernbohrer nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zahn (20) eine dritte Räumfläche (86) aufweist, die sich von der äußeren Schneidkante (38) nach hinten und vom Außenumfang der Bohrerseitenwand radial einwärts erstreckt, wobei die dritte Räumfläche (86) radial auswärts und unter einem Winkel von etwa 40 bis 45 zur Horizontalen axial aufwärts geneigt ist.
14· Kernbohrer nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Räumfläche (86) an der äußeren Schneidkante (38) ein radiales Ausmaß besitzt, das etwa einem Viertel der radialen Tiefe der benachbarten Spannut (22) entspricht.

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15. Kernbohrer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede mittlere Schneidkante (36) mit ihrer benachbarten äußeren Schneidkante (38) über eine in Umfangsrichtung verlaufende Schulter (90) verbunden ist, die zumindest teilweise eine gekrümmte Fläche aufweist, die in der Nähe des äußeren Endes der mittleren Schneidkante (36) endet.
16. Kernbohrer nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Schulter (90) eine Länge in Umfangsrichtung aufweist, die größer ist als das radiale Ausmaß der mittleren Schneidkante (36), und daß die gekrümmte Fläche einen Radius umfaßt, der den Abschnitt der sich in Umfangsrichtung erstreckenden Schulter unmittelbar hinter dem radial äußeren Ende der mittleren Schneidkante (36) tangiert.
17· Kernbohrer nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die gekrümmte Fläche an ihrem gegenüberliegenden Ende die äußere Schneidkante (38) im wesentlichen tangiert.
18. Kernbohrer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zahn (20) mit vier radial verlaufenden Schneidkanten (34, 36, 70, 72) versehen ist, von denen die beiden äußersten Schneidkanten (70, 72) das untere Ende der hinteren Seitenwandabschnitte der benachbarten Spannut (22) bilden.

19· Kernbohrer nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke eines jeden Steges (26) mindestens etwas größer ist als die radiale Tiefe einer jeden Spannut (22).