DE3855998T2

DE3855998T2 - Bohrer

Info

Publication number: DE3855998T2
Application number: DE3855998T
Authority: DE
Inventors: Kurt Karlsson; Leif Karlsson
Original assignee: Sandvik AB
Current assignee: Sandvik Intellectual Property AB
Priority date: 1987-05-21
Filing date: 1988-05-17
Publication date: 1997-12-18
Anticipated expiration: 2008-05-18
Also published as: US4889455A; SE8702106D0; EP0292455B1; SE8702106L; SE457696B; EP0479335B1; DE3876683T2; DE3855998D1; DE3876683D1; JPS6445505A; EP0292455A3; EP0479335A2; JPH0724969B2; EP0292455A2; EP0479335A3

Description

Die Erfindung betrifft einen Bohrer zum Bohren von aufeinander geschichteten Werkstücken nach dem einleitenden Teil des Anspruches 1.
Ein bekannter Bohrer hat zwei identische&sub9; sechseckige Wendeschneidplatten bzw. -einsätze, die in Ausnehmungen in der vorderen Oberfläche des Bohrerschaftes angeordnet sind. Die aktiven Schneidkanten der Schneideinsätze sind so gebrochen, daß die Halbierende jeder Schneidkante zu der Mittellinie des Bohrers parallel wird.
Das Dokument JP-A-5537209 beschreibt einen Bohrer vom Typ nach dem einleitenden Teil des Anspruches 1. Dieser Bohrer hat einen inneren Einsatz von im wesentlichen dreieckiger Konfiguration mit ersten und zweiten aktiven Schneidkanten. Wenn ein solcher Bohrer zum Stapelbohren durch mehrere Platten verwendet wird, hat er die Neigung, nicht gerade in die Platten einzudringen, die unter der obersten Platte angeordnet sind.
Beim Bohren wird gewöhnlich ein Anguß- bzw. Durchbruchstutzen gebildet, wenn durch ein Werkstück gebohrt wird. Beim Bohren von aufeinander geschichteten Werkstücken kann, wenn die Platten übereinander geschichtet sind, dieser Angußstutzen nicht von dem spanabhebenden Bereich verschwinden, da eine angrenzende Platte die Bewegung des Angußstutzens verhindert. Der Angußstutzen rotiert mit dem bekannten Bohrer, bis die Vorschubkraft groß genug wird, um den Angußstutzen zu brechen. Bei dieser großen Vorschubkraft besteht die Gefahr des Ausfalls bzw. des Versagens der Schneidkante und/oder des Bohrers.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das oben erwähnte Problem durch die Schaffung eines Bohrers für Stapel- bzw. Schichtbohrung mit einem neuen Typ der Schneidgeometrie zu schaffen.
Die vorangehende Aufgabe wird grundsätzlich durch die Schaffung eines Bohrers vom anfangs erwähnten Typ erhalten, der die in Anspruch 1 erwähnten Merkmale aufweist. Besondere Ausführungsformen der Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Ausführungsformen, die für das Verständnis der Erfindung und die Ausführungsformen der Erfindung hilfreich sind, werden nachfolgend genauer in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen beschrieben:
Figur 1 zeigt einen nicht die Erfindung darstellenden Bohrer in Seitenansicht,
Figur 2 zeigt den Bohrer in einer Draufsicht,
Figur 3 zeigt die Verteilung der Schneideinsätze des Bohrers in einer Seitenansicht,
Figur 4 zeigt einen herkömmlichen Bohrer in Eingriff mit einem Werkstück in einer Seitenansicht,
Figur 5 zeigt einen Bohrer in Eingriff mit einem Werkstück in einer Seitenansicht, und
Figur 6 zeigt eine Ausführungsform eines Bohrer nach der Erfindung in Eingriff mit einem Werkstück in einer Seitenansicht.
Die Figuren 1, 2 und 3 zeigen einen Bohrer 10. Der Bohrer weist einen Bohrkörper 11 und zwei Schneideinsätze 12,13 auf. Der Bohrkörper hat eine zylindrische Grundform, die durch einen Durchmesser D bestimmt ist. Der Bohrkörper hat einen Schaft 14, einen Anschlag- und Antriebsflansch 15, zwei gerade oder schraubenförmige Spankehlen 16,17 und zwei Sitze für den Schneideinsatz, die auf entgegengesetzten Seiten der Mittellinie CL des Bohrers angeordnet sind.
Der Bohrkörper hat auch Durchgänge 18 für ein Spülmedium.
Die Sitze des Schneideinsatzes sind so beschaffen, daß sie zwei verschiedene Schneideinsätze 12,13 aufnehmen, die an dem Bohrkörper geschraubt sind. Ein erster Schneideinsatz 12, der sogenannte zentrale Schneideinsatz, ist in einem Sitz vorgesehen, welcher die Mittellinie des körpers schneidet und den Umfang des Bohrers nicht erreicht. Der zentrale Schneideinsatz 12 hat eine sechseckige Grundform mit neun Schneidkanten 19A, B und C; 20A, B und C und 21A, B und C, von denen drei zur selben Zeit aktiv sind.
Ein zweiter Schneideinsatz 13, der sogenannte periphere Schneideinsatz, hat eine dreieckige Grundform und ist vom herkömmlichen Typ. Figur 3 zeigt eine Verteilung von Schneideinsätzen für den Bohrer nach der Erfindung. Der periphere Schneideinsatz 13, der durch eine fortlaufende Linie dargestellt wird, hat drei Schneidkanten 22, 23 und 24. Die Schneidkanten treffen sich an drei Schneidecken in abgerundeten Nasenteilen. Der Schneideinsatz 13 hat eine aktive Schneidkante 22, welche sich vom Umfang des Bohrers in radialer Richtung nach innen zu einem Punkt hin erstreckt, der in einem Abstand von der Mittellinie CL angeordnet ist. Der Schneideinsatz 13 hat eine Mittellinie CL&sub2;, welche mit der Mittellinie CL des Bohrers einen Winkel α&sub2; bildet. Die Mittellinie CL&sub2; fällt mit einer Winkelhalbierenden bzw. Mittellinie des Schneideinsatzes zusammen. Die aktive Schneidkante 22 bildet mit der Mittellinie CL einen Winkel α&sub3;, und der Winkel α&sub3; ist zu dem Winkel α&sub2; komplementär. Der Winkel α&sub2; beträgt 0 - 30 Grad, vorzugsweise um 5 Grad, und der Winkel α&sub3; beträgt 60 bis 90 Grad, vorzugsweise um 85 Grad.
Der zentrale Schneideinsatz 12 wird in Figur 3 als eine punkuerte Linie gezeigt, da der Schneideinsatz 12 nach dem Schneideinsatz 13 in die Rotationsrichtung R kommt. Der Schneideinsatz 12 liegt um 182 Grad nachdem Schneideinsatz 13 in der Rotationsrichtung. Aus Darstellungsgründen werden die Schneideinsätze gleichzeitig auf derselben Seite der Mittellinie CL gezeigt. Der Schneideinsatz 12 hat drei aktive Schneidkanten 19A, 19B und 19C in dieser Position. Der Schneideinsatz 12 hat eine Mittellinie CL&sub1;, die axial nach vorne von der Mittellinie CL des Bohrers divergiert und mit dieser einen spitzen Winkel γ bildet. Der Winkel γ beträgt 5 bis 30 Grad. Eine erste Schneidkante 19A, die durch eine Abschrägung in einer Schneidecke gebildet ist, bildet einen Winkel um 10 bis 30 Grad mit einer Verlängerungslinie L&sub1; einer zweiten Schneidkante 19B. Die Schneidkante 19B ihrerseits wird durch eine dritte Schneidkante 19C gebrochen, welche mit der Verlängerungslinie L&sub1; einen Winkel β bildet. Der Winkel β beträgt 10 bis 30 Grad, vorzugsweise 15 bis 25 Grad. Die nächste erste Schneidkante 20A bildet mit der dritten Schneidkante 19C einen inneren stumpfen Winkel von ungefähr 110 Grad. Die erste, zweite und dritte Schneidkante 20A, B und C und 21A, B und C sind als Schneidmittel in der gezeigten Position inaktiv, können aber, wenn nötig, in eine aktive Position geschaltet werden. Die letzteren Schneidkanten haben jedoch eine wechselseitige Beziehung, die mit der oben beschriebenen identisch ist. Die erste Schneidkante 19A ist so geschaffen, daß sie um 20 Grad bezüglich der Mittellinie CL des Bohrer schräg liegt, so daß ihr Brechpunkt mit der zweiten Schneidkante 19B axial vorn vor ihrem Brechpunkt mit der dritten inaktiven Schneidkante 21A liegt. Die Schneidkante 19A schneidet die Mittellinie des Bohrer und kann somit direkt zu dem Zentrum des Bohrers schneiden. Die zweite Schneidkante 198 bildet mit der Mittellinie CL des Bohrers einen Winkel α&sub1;. Der Winkel α&sub1; beträgt 60 bis 90 Grad, vorzugsweise um 85 Grad. Die Verlängerungslinie L&sub1; der zweiten Schneidkante 19B schneidet die Mittellinie CL des Bohrers in einem Punkt P&sub1;. Die aktiven Schneidkanten 19A, B und C des zentralen Schneideinsatzes erstrecken sich mindestens von der Mittellinie CL zu einem Punkt, der in einem Abstand von dem Umfang des Bohrers vorgesehen ist.
Die Schneidkanten 19B und 19C bilden einen stumpfen inneren Winkel von ungefähr 120 bis 170 Grad, und die Halbierende dieses Winkels fällt mit der Mittellinie CL&sub1; des Schneideinsatzes zusammen.
Die aktive Schneidkante 22 des peripheren Schneideinsatzes 13 ist so geschaffen, daß sie die dritte Schneidkante 19C des zentralen Schneideinsatzes 12 bei dem Punkt P&sub3; überlappt Die Position des Punktes P&sub3; wird durch den erforderlichen Durchmesser D des Bohrers bestimmt. Zum Nutzen des optimalen Kraftgleichgewichtes sollten die Längen der aktiven Schneidkanten der Schneidein sätze auf entgegengesetzten Seiten der Mittellinie CL identisch sein. Zum Beispiel
bei Bohrern mit größeren Durch messern sind die Sitze der Schneideinsätze und die Schneidkanten so geschaffen, daß der Punkt P&sub3; radial nach außen und axial nach hinten bewegt wirdu d.h. der periphere Sitz und der periphere Schneideinsatz werden nach außen und nach hinten bezüglich der in Figur 3 gezeigten Position bewegt. Der Punkt P&sub3; liegt jedoch immer auf der dritten Schneidkante 19C. Eine Verlängerungslinie L&sub2; der aktiven Schneidkante 22 des peripheren Schneideinsatzes schneidet die Mittellinie CL des Bohrers in einem Punkt P&sub2;. Der Punkt P&sub2; liegt immer axial hinter dem oben beschriebenen Punkt P&sub1;. Der Abstand F zwischen den Punkten P&sub1; und P&sub2; beträgt das 0.01- bis 0.05-fache des Durchmessers D des Bohrers. Der Durchmesser D des Bohrers liegt zwischen 27 und 60 mm. Die Schneideinsätze 12 und 13 sind vorzugsweise einseitig und haben in ihren Spanoberflächen spanbrechende Nuten.
Figur 4 zeigt einen herkömmlichen Bohrer beirn Schichtbohren, d.h. beim Bohren einer Vielzahl von Platten zur selben Zeit. Die Platten wurden zum Beispiel an ihren Randteilen zusammengeschweißt. Beim Bohren durch die oberste Platte E werden ein Ring 25 und ein Angußstutzen 26 in der Form einer Unterlegscheibe wegen der Form des peripheren Schneideinsatzes und der Lage des zentralen Schneideinsatzes zu der Mittellinie gebildet. Der Ring 25 und der Anguß stutzen 26 rotieren mit dem Bohrer und verhindern dadurch weiteres Bohren, bis im besten Fall die Vorschubkraft groß genug wird, den Ring und den Angußstutzen zu brechen. Im schlechtesten Fall fallen der Bohrer oder die Schneideinsätze aus. Raum bzw. Platz, der häufig zwischen angrenzenden Platten gebildet ist, erleichtert die Bildung des Ringes oder des Angußstutzens.
Figur 5 zeigt einen Bohrer 10 beim Schichtbohren. Das durch den Ring und den Angußstutzen verursachte, oben erwähnte Problem wird durch den Bohrer 10 völlig vermieden, weil das radiale innere Ende der zweiten Schneidkante 19B des zentralen Schneideinsatzes dasjenige ist, das zuerst die Platte E durchdringt. Somit schneidet der Bohrer 10 radial vom Zentrum und nach außenu und daher können die schädigenden Elemente 25 und 26 nicht gebildet werden. Der Grund dafür, daß die aktiven Schneidkanten 19B und 22 in der axialen Richtung im Abstand gehalten sind, liegt darinu das Material an dem Austrittsteil des Loches solange wie möglich stabil zu haltenu um ein sauberes Schneiden des Loches zu erhalten. Die Schneidkante 19A bildet einen kleinen konischen Teil an dem Durchbruch der ersten Platte E, der leicht zusammen mit den Spänen durch das Spülmedium weggespült wird.
Figur 6 zeigt eine Ausführungsform eines Bohrers 30 nach der Erfindung beim Schichtbohren. Der Durchmesser des Bohrers beträgt 15 bis 27 mm. Der zentrale Schneideinsatz 32 des Bohrers 30 hat die Grundform eines Parallelogramms und eine Mittellinie CL&sub3;, die axial nach vorne 2 bis 10 Grad bezüglich der Mittellinie CL des Bohrers konvergiert. Der Schneideinsatz 32 hat sechs Schneidkanten und zwei schaltbare Positionen. Die Formen und die Neigungen bezüglich der Mittellinie CL der Schneidkanten sind mit denen identischu die in Verbindung mit der Figur 3 beschrieben wurden. Die Halbierende B des stumpfen Winkels zwischen zwei angrenzenden Schneidkantenteilen bildetv ähnlich wie oben beschriebenv mit der Mittellinie CL einen spitzen Winkelv bildet aber mit der Mittellinie CL&sub3; einen spitzen Winkel. Der periphere Schneideinsatz 33 hat eine rechteckige Grundform mit zwei Schneidkanten. Der Schneideinsatz 33 hat eine Mittellinie CL&sub4;, welche dieselbe Neigung wie die oben erwähnte Mittellinie CL&sub2; hat. Die aktive Schneidkante des Schneideinsatzes 33 ist in derselben Weise angeordnet wie die oben beschriebene Schneidkante 22.
Die Aufbauten der Schneideinsätze 32, 33 sorgen für die Gestaltung eines Bohrers zum Schichtbohren mit einem verhältnismäßig kleinen Durchmesser.
Somit bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen Bohrer, dessen Form das Bohren von Schichten ohne die Bildung von ausbrechenden Angußstutzen erlaubt, um das Ausfallen des Schneideinsatzes und Bohrers zu vermeiden.

Claims

1. Bohrer zum Schichtbohren mit einem Bohrkörper (11), der um eine erste Mittellinie (CL) rotierbar und mit Spanrillen (16,17) ausgestattet ist, und mit einem ersten Schneideinsatz (12; 32), welcher lösbar an einem ersten Schneideinsatzsitz des Bohrkörpers befestigt ist, und mit einem zweiten Einsatz (13; 33), der lösbar an einem zweiten Schneideinsatzsitz des Bohrkörpers befestigt ist, wobei die Schneideinsätze auf entgegengesetzten Seiten einer ersten Mittellinie (CL) des Bohrers in dem axial vorderen Ende des Bohrers vorgesehen sind, wobei der erste Schneideinsatz (12; 32) mindestens teilweise radial innerhalb des zweiten Schneideinsatzes (13; 33) vorgesehen ist, wobei der erste Schneideinsatz eine aktive Schneidkante hat, die erste und zweite Schneidkantenteile (19A, 19B) aufweist, die in einer stumpfwinkligen Lage ausgerichtet sind, wobei die Winkelhalbierende des ersten Schneideinsatzes (12; 32) mit der ersten Mittellinie (CL) des Bohrers einen ersten spitzen Winkel (γ) in einer axial nach vorn gerichteten Richtung bildet und wobei der zweite Schneideinsatz (13; 33) eine gerade aktive Schneidkante (22) hat und wobei eine erste gedachte Verlängerungslinie (L&sub1;) des zweiten Schneidkantenteils (19B) des ersten Schneideinsatzes die erste Mittellinie (CL) an einem Punkt (P&sub1;) schneidet und wobei eine zweite Verlängerungslinie (L&sub2;) des zweiten Schneideinsatzes die Mittellinie an einem Punkt (P&sub2;) schneidet, der in einem Abstand (F) von dem zuerst erwähnten Punkt in einer Richtung axial nach hinten angeordnet ist, wobei das erste Schneidkantenteil (19A) die erste Mittellinie (CL) des Bohrers schneidet und mit der ersten Verlängerungslinie (L&sub1;) einen zweiten spitzen Winkel bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Einsatz (32) die Grundform eines Parallelogramms mit sechs Schneidkantenteilen hat, die so angeordnet sindv daß ein drittes Kante nteil (19C) das zweite Kantenteil (19B) in einem stumpfen Winkel schneidet, wobei es radial weiter von den ersten und zweiten Teilen (19A, 19B) angeordnet ist, daß die Verlängerungslinien (L&sub1;, L&sub2;) mit der Mittellinie dieselben Winkel bilden und daß das erste Schneidkantenteil (19A) einen Winkel von ungefähr 10 bis 30 Grad mit dem zweiten Schneidkantenteil (19B) bildet, das Schneidkantenteil (19A) die Mittellinie (CL) zwischen zwei Punkten schneidet, wo die Verlängerungslinien (L&sub1;,L&sub2;) die Mittellinie schneiden und daß der Abstand (F) dieser Punkte, an denen die Verlängerungslinien die Mittellinie schneiden, als 0,01- bis 0,05-faches des Durchmessers des Bohrers bestimmt ist.

2. Bohrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzelchnetv daß der zweite Schneideinsatz (33) eine rechtwinklige Grundform und zwei Schneidkanten hat und daß der zweite Schneideinsatz eine Mittellinie (CL&sub4;) hat, welche in einer Richtung axial nach vorn von der ersten Mittellinie (CL) des Bohrers divergiert.

3. Bohrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlängerungslinien (L1,L2) jede mit der ersten Mittellinie (CL) des Bohrers einen Winkel (α&sub1;,α&sub3;) von ungefähr 60 bis 90 Grad, vorzugsweise von ungefähr 85 Grad bildet.

4. Bohrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste spitze Winkel (γ) 5 bis 30 Grad, vorzugsweise 10 bis 20 Grad beträgt.