DE3590753C2 - Bohrwerkzeug - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Bohrwerkzeug, welches sich aus einem Halter und einem Schneidteil zusammensetzt, welches in Form von zwei Scheiben ausgebildet ist, die im Halter gegensinnig zueinander und exzentrisch zu seiner Mittelachse eingesetzt sind und über ihre Stirnflächen teilweise aneinander anliegen, in welchen Stirnflächen Vertiefungen zur Unterbringung einer den radialen Abstand der Scheiben zueinander sichernden Einlage ausgeführt sind.

Es ist ein Bohrwerkzeug gemäß dem UdSSR-Urheberschein Nr. 7 18 232 bekannt, welches am 28.07.78 erteilt und im Jahre 1980 veröffentlicht wurde, das einen Halter sowie ein Schneidteil enthält, welches in Form von zwei Scheiben ausgebildet ist, die im Halter exzentrisch zu seiner Achse eingesetzt sind und über ihre Stirnflächen teilweise miteinander kontaktieren, in welchen Stirnflächen Vertiefungen zur Unterbringung einer Einlage ausgeführt sind, die einen vorgegebenen Bohrerdurchmesser gewährleistet. Dieser Bohrer kann beim Aufsenken von zylindrischen Bohrungen erfolgreich eingesetzt werden. Als Folge davon daß das Schneidteil dieses Bohrers in konstruktiver Hinsicht zwei miteinander verbundene runde Scheiben darstellt, kann das Bohrwerkzeug zum Herstellen von Bohrungen in einem massiven Werkstoff nicht empfohlen werden, weil sich im Mittelpunkt des Kopfteiles des Bohrwerkzeuges die Schneidkante der einen Scheibe in der unmittelbaren Nähe von der Freifläche der anderen Scheibe befindet. Beim Bohren einer Bohrung in einem massiven Werkstoff stützt sich die Spanwurzel (an der der Span eine hinreichend hohe Steifigkeit aufweist) gegen die Freifläche der Schneidscheibe ab und der Span dringt in der Regel zwischen die aneinander anliegenden Stirnflächen der Schneidscheiben ein. Der zwischen die Scheiben eingedrungene Span erschwert den Zerspanungsvorgang, erhöht die Temperatur in der Zerspanungszone und setzt somit die Standzeit des Bohrers herab. Das diametrale Maß des Bohrers befindet sich in einem hinreichend großen Abstand von der kopfseitigen Stirnseite des Halters und entspricht etwa 2/3 R, wobei R den Radius der Schneidscheibe kennzeichnet. Folglich kann die Diagonale des Halterquerschnitts nicht größer als der Durchmesser der zu bearbeitenden Bohrung in einer Ebene sein, die im Abstand 2/3 R von der Mittellinie der Schneidscheiben liegt, d.h., der Abstand von der kopfseitigen Stirnseite des Halters bis zur Mittellinie der Schneidscheiben soll minimal sein, wodurch der Halter einen maximalen Querschnitt aufweist. Ein kleiner Halterquerschnitt gewährleistet nicht die erforderliche Steifigkeit des Bohrers. Es sei auch bemerkt, daß bei der Bearbeitung von Bohrungen im massiven Werkstoff ungefähr 1/4 der gesamten ringförmigen Schneidkannte jeder Scheibe am Zerspanungsprozeß unmittelbar teilnimmt (bei nur einer Einspannung des Schneidteils), was die Standzeit des Bohrers im Vergleich mit fünf- und sechsflächigen Scheiben ebenfalls verringert.

Aus der FR 25 65 862 ist ein weiteres Bohrwerkzeug bekannt, welches aus einem Halter besteht, an dessen unteren Ende in zwei Aufnahmen sich zwei gegenüberliegende teilweise deckende Schneidplatten fest angeordnet sind. Die Schneidplatten sind kreisförmig und sind symmetrisch in bezug auf die Halterachse angeordnet. Entlang der Längsachse des Halters sind zwei Nuten eingebracht, welche zur Abführung der Späne dienen.

Die US 42 51 172 beschreibt ein Bohrwerkzeug mit einem Halter in dessen unteren Ende eine Nut vorgesehen ist, in welche zwei sich teilweise überlappende Schneidplatten eingebracht sind. Diese Schneidplatten weisen jedoch jeweils nur eine Seitenfläche mit einer Schneidkante auf und besitzen im wesentlichen eine konische Gestalt. Sind die Schneidkanten der Schneidplatten verschließen, dann müssen diese Schneidplatten ausgetauscht werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bohrwerkzeug zu schaffen, bei dem die Scheiben des Schneidteils konstruktiv derart ausgeführt sind, daß die Steifigkeit und die Standzeit des Bohrwerkzeuges erhöht wird. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jede Scheibe des Schneidteils mindestens fünf Seitenflächen aufweist, die am Umfang der Scheibe und symmetrisch zur Achse derselben liegen, wobei die Scheiben so angeordnet sind, daß die Neigungswinkel ihrer in Arbeitsstellung liegenden Seitenflächen zur Mittelachse des Halters untereinander gleich sind.

Eine jede Seitenfläche der Scheibe stellt die Freifläche des Bohrers dar, und die Kreuzung dieser Seitenfläche mit der Stirnfläche der Scheibe bildet die Schneidkante. Deshalb nimmt dank der Ausführung der Schneidscheiben mit Seitenflächen, d.h. mit mindestens fünf Seitenflächen, der Abstand zwischen der Schneidkante der einen Scheibe und der Freifläche der anderen Scheibe zu. Folglich hat die Spanwurzel praktisch keine Möglichkeit zum direkten Anliegen an der Freifläche der Schneidscheibe. Außerdem wird in erheblichem Maße die Spanabführung von der Schneidkante erleichtert, die im zentralen Teil des Schneidteiles liegt, da die Spanbewegungsrichtung zur Freifläche der Scheibe nahezu parallel ist. Die aus einzelnen zugeordneten Abschnitten bestehende Schneidkante gewährleistet eine gute Spanbrechung.

Ferner liegt in diesem Fall das diametrale Bohrermaß im Bereich der kopfseitigen Stirnseite des Halters, wodurch die Diagonale des Halterquerschnitts eine Größe haben kann, die dem Bohrerdurchmesser nahekommt und somit im Vergleich mit einem Bohrer, der mit runden Schneidscheiben ausgestattet ist, vergrößert ist. Folglich kann die Steifigkeit und Festigkeit des Halters wesentlich erhöht werden.

Es ist zweckmäßig, eine jede Scheibe mit einer Axialbohrung auszuführen, in der eine Schraube eingesetzt ist, die ein in die Einlage eingreifendes Gewindeteil aufweist. Das Vorhandensein der Seitenflächen an den Schneidscheiben setzt voraus, die Schneidscheiben in bestimmten Winkellagen zur Bildung der erforderlichen Größe des spitzen Winkels des Bohrers zu fixieren. Dieser Winkel wird durch zwei Seitenflächen gebildet, von denen jede zur Symmetrieachse des Schneidteils geneigt ist. Dieser Winkel ist mit Hilfe der in der Axialbohrung der Scheibe eingesetzten Schraube festgelegt, mit denen die Winkel stufenlos verändert werden können und deren vorgegebener Wert durch Andrücken der Schneidscheiben an die Einlage zuverlässig fixiert werden kann. Die Seitenflächen können bei einem Radius ineinander übergehen, der einen stetigen Übergang von der einen Seitenfläche zur anderen gewährleistet. Das Vorhandensein des Radiusübergangs vergrößert die Länge der Schneidkante, wodurch die Bearbeitungsgüte erhöht wird und die Intensität der Belastung der im Bereich des größten Bohrdurchmessers liegenden Abschnittes der Schneidkanten vermindert werden.

Zur Herstellung von Bohrungen in nichtzähen Werkstoffen wie Gußeisen, Bronze werden die Seitenflächen jeder Scheibe zweckmäßigerweise geradlinig ausgebildet.

In einer weiteren zweckmäßigen Ausführungsform sind die Seitenflächen jeder Scheibe mit einer gekrümmten Form ausgebildet, wodurch die Zuverlässigkeit der Zentrierung des Werkzeuges beim Bohren erhöht und der Prozeß der Spanbrechung weiter erleichtert wird.

Im folgenden wird die vorliegende Erfindung durch eine ausführliche Beschreibung einer konkreten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeig

Fig. 1 die Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Bohrwerkzeugs mit einem Schneidteil und einem teilweise dargestellten Halter;

Fig. 2 eine Ansicht längs der Linie II-II gemäß Fig. 1;

Fig. 3 die Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Bohrwerkzeugs bei dem die Seitenflächen seines Schneidteils eine krummlinige Form aufweisen, die aus konkaven und konvexen Radiusabschnitten besteht.

Das in Fig. 1 und 2 dargestellte erfindungsgemäße Bohrwerkzeug ist mit einem Halter 1 und einem zusammengesetzten einstellbaren Schneidteil ausgestattet. Das in Fig. 1 gezeigte Schneidteil besteht aus zwei Scheiben 2 und 3, die in der Nut des Halters 1 befestigt und exzentrisch zur Achse 4 desselben angeordnet sind. Die Scheiben 2 und 3 stehen teilweise miteinander über ihre Stirnflächen 5 (Fig. 2) und 6 in Kontakt. In den Stirnflächen 5 und 6 der Scheiben 2 und 3 sind Vertiefungen, jeweils 7 und 8, ausgeführt, in denen eine zusammengesetzte Einlage angeordnet ist, die aus einer Einlage 9, die sich in der Vertiefung 7 befindet, und einer Einlage 10, die sich in der Vertiefung 8 befindet, besteht, und die beispielsweise mit Hilfe eines Stiftes und einer Schraube (in der Figur nicht dagestellt) gegeneinander fixiert werden. Die Einlage 9, 10 gewährleistet ein vorgegebenes diametrales Bohrermaß. Am Umfang jeder Scheibe 2 und 3 des Schneidteils sind, wie in Fig. 1 dargestellt, fünf zueinander in einem Winkel angeordnete Seitenflächen jeweils 11 und 12 ausgeführt, die zur jeweiligen Achse 13 (Fig. 2) und 14 symmetrisch sind.

Die Scheiben 2 und 3 sind im Halter 1 so eingesetzt, daß die Neigungswinkel ϕ je einer ihrer Seitenflächen 11 und 12 zur Mittelachse 4 des Halters 1 untereinander gleich sind. Die Seitenflächen 11 der Scheibe 2 weisen ebenso wie die Seitenflächen 12 der Scheibe 3 eine geradlinige Form auf und gehen bei einem Radius r ineinander über. Das diametrale Bohrermaß eilt dank den vorhandenen Seitenflächen 11 und 12 an den Scheiben 2 und 3 im Betrieb des Bohrers einer Linie 15 voraus, welche durch die Achsen 13 und 14 der Schneidscheiben 2 und 3 verläuft.

Ferner kann der Durchmesser mit dem größten Querschnitt des Kopfteils 16 des Halters 1 zusammenfallen. Folglich kann die Diagonale 17 (Fig. 2) des Querschnitts des rechteckigen Teils 18 des Halters 1 ein Maß aufweisen, das dem diametralen Bohrermaß ⌀ nahekommt. Außerdem bedingt das Vorhandensein der Seitenflächen 11 und 12 an den Schneidscheiben 2 und 3 den Abstand zwischen der Schneidkante 19 (Fig. 1) der Scheibe 2 und der Freifläche 20 der Scheibe 3, wodurch die Spanabführung aus der Spanungszone in bedeutendem Grade um so mehr erleichtert wird, wie die Richtung der Spanabführung mit der Ebene der Freifläche 20 der Scheibe 3 zusammenfällt. In den Scheiben 2 und 3 sind Axialbohrungen ausgeführt, in denen Schrauben 21 (Fig. 2) und 22 eingesetzt sind. Die Gewindeteile 21 ^I und 22 ^I der Schrauben 21 und 22 greifen in die einstellbaren Einlagen 9 und 10 ein. Die Schrauben 21 und 22 gewährleisten eine feste gegenseitige Verbindung der Schneidscheiben 2 und 3, indem sie die letzteren in einer bestimmten Winkellage fixieren, bei welcher die Schneidkanten 19 und 23 der Scheiben 2 und 3, unter der Bedingung, daß ϕ=ϕ ist, einen spitzen Winkel 2 ϕ des Bohrwerkzeugs bilden.

In Fig. 3 ist eine Ausführungsform des Bohrwerkzeugs dargestellt, bei dem die Seitenflächen 24 und 25 der Scheiben 26 und 27 eine gekrümmte Form aufweisen und bei einem Radius ρ ineinander übergehen, wobei die Form der Seitenflächen sowohl konvex als auch konkav sein kann. Die Scheiben 26 und 27 sind sechsflächig und in der Nut eines Halters 28 exzentrisch zur Mittelachse 29 desselben angeordnet, wobei die Neigungswinkel ϕ₁ ihrer Seitenflächen zur Mittelachse 29 des Halters 28 gleich sind.

Die Bearbeitung von Bohrungen mit dem Bohrwerkzeug dieser Bauart geschieht nach dem bekannten Verfahren unter Einsatz von entsprechenden Bohrmaschinen. Beim Herstellen von Bohrungen in Metallen und Legierungen mittels des Bohrwerkzeugs mit dem einstellbaren Bearbeitungsdurchmesser, wobei das Bohrwerkzeug mit fünfflächigen Scheiben 2 und 3 oder mit sechsflächigen Scheiben 26 und 27 ausgestattet ist, wird nur eine von fünf oder sechs Schneidkanten 19 und 23 bzw. 30 und 31 einem Verschleiß ausgesetzt. Beim Abstumpfen dieser Schneidkanten werden die Scheiben 2 und 3 um die eigenen Achsen 13 und 14 um 72°, die Scheiben 26 und 27 auch jeweils um 60° um die eigenen Achsen (in Fig. nicht gezeigt) gedreht und in den neuen Positionen festgestellt. So werden andere, scharf angeschliffene Schneidkanten in Einsatz gebracht.

Die Gesamtheit solcher Faktoren wie die Mehrpunkt-Fixierung der Schneidscheiben unter gleichzeitiger Gewährleistung eines optimalen Abstandes zwischen der Schneidkante der einen Scheibe und der Freifläche der anderen sichert eine hohe Standzeit des einstellbaren Schneidteiles und dessen Lebensdauer. Die Möglichkeit einer stufenlosen Einstellbarkeit der Größe des spitzen Winkels des Bohrers erhöht seinen Einsatzbereich, da die Herstellung von Bohrungen in verschiedenen Werkstoffen ohne Nachschleifen der Schneidkanten ermöglicht wird. Außerdem kann dieser Bohrer als einstellbarer Senker oder Fräser eingesetzt werden. Das Aufeinanderfolgen der Seitenflächen bei dem Radius "r" gestattet es, die Oberflächengüte von Bohrungen bei der Ausführung von Bohr- und Ausbohroperationen zu erhöhen.

Mit dem größten Erfolg kann die Erfindung anstelle der bekannten Spiral- und Flachbohrwerkzeuge mit einem Durchmesser über 40 mm zur Bearbeitung und Herstellung von Bohrungen in einem massiven Werkstoff (Metall oder Metallegierungen) angewendet werden. Außerdem kann die Erfindung zur Bearbeitung von inneren kurzen Kegelflächen, zum Ausbohren von Zylinderflächen sowie zum Fräsen verschiedener Oberflächen verwendet werden.

Claims (5)

1. Bohrwerkzeug mit einem Halter (1, 28) und einem Schneidteil, welches in Form von zwei Scheiben (2 und 3, 26 und 27) ausgebildet ist, die im Halter (1, 28) gegensinnig zueinander und exzentrisch zu seiner Mittelachse (4, 29) eingesetzt sind und über ihre Stirnflächen (5 und 6) teilweise aneinander anliegen, in welchen Stirnflächen Vertiefungen (7 und 8) zur Unterbringung einer den radialen Abstand der Scheiben zueinander sichernden Einlage (9, 10) ausgeführt sind, dadurch gekennzeichnet, daß jede Scheibe (2 und 3, 26 und 27) des Schneidteils mindestens fünf Seitenflächen (11 und 12, 24 und 25) aufweist, die am Umfang der Scheibe und symmetrisch zur Achse (13 und 14) derselben liegen, wobei die Scheiben (2 und 3, 26 und 27) so angeordnet sind, daß die Neigungswinkel (ϕ, ϕ₁) ihrer in Arbeitsstellung liegenden Seitenflächen (11 und 12, 24 und 25) zur Mittelachse (4, 29) des Halters (1, 28) untereinander gleich sind.

2. Bohrer nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jede Scheibe (2 und 3) mit einer Axialbohrung ausgeführt ist, in der eine Schraube (21 und 22) eingesetzt ist, die ein in die Einlage (9, 10) eingreifendes Gewindeteil (21 ^I und 22 ^I) aufweist.

3. Bohrer nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Seitenflächen (11 und 12, 24 und 25) jeder Scheibe (2 und 3, 26 und 27) bei einem Radius (r, ρ) ineinander übergehen.

4. Bohrer nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Seitenflächen (11 und 12) jeder Scheibe (2 und 3) eine geradlinige Form aufweisen.

5. Bohrer nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Seitenflächen (24 und 25) jeder Scheibe (26 und 27) eine gekrümmte Form aufweisen.