DE3904822A1 - Mehrschneidiges senk-, bohr- oder aufbohrwerkzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein mehrschneidiges Senk-, Bohr­ oder Aufbohrwerkzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

In der EP-A-01 31 136 ist ein dreischneidiger Kegelsenker beschrieben, der auswechselbare Schneid­ elemente trägt. Die Schneidelemente sitzen in im wesentlichen sich radial bezüglich der Drehachse des Kegelsenkers erstreckenden Aufnahmetaschen, die von geraden Flächen begrenzt sind, an denen die Schneidelemente anliegen.

Die radial innenliegende Anlagefläche ist eine Tangentenfläche an einen zu der Drehachse des Kegelsenkers konzentrischen Kegel. Sie bestimmt den radialen Abstand des Schneidelementes von der Dreh­ achse des Kegelsenkers. Die Schnittkraft in Umfangs­ richtung wird von einer Anlagefläche aufgenommen, die sich etwa radial erstreckt, d.h. in einer Ebene liegt, die zu der Drehachse parallel ist.

Die Befestigung jedes Schneidelementes an dem Grund­ körper des Senkers geschieht mit Hilfe einer Fixier­ schraube, die in ein Gewinde in der großen, radial verlaufenden Anlagefläche eingedreht wird. Ent­ sprechend groß müssen die radialen Abmessungen des eingesetzten Schneidelementes sein. Jedes Schneidelement hat deswegen gegenüber seiner Dicke eine verhältnismäßig große radiale Er­ streckung im Senkergrundkörper.

Die bekannte Anordnung eignet sich nur für Senker mit großem Nenndurchmesser, weil sonst der Platz fehlt, um die Schrauben einzudrehen.

Bei der Benutzung des bekannten Senkers werden die eingesetzten, im Grundriß etwa dreieckförmigen Schneidelemente von den Flachseiten her belastet, wie dies bei Wendeschneidplatten üblich ist. Die Freifläche dagegen wird von der Schmalseite des Schneidelementes gebildet, weshalb die Führung des bekannten Senkers in der Bohrung nur auf einer kleinen Fläche erfolgt, die obendrein nicht gut an die kegelige Fläche der erzeugten Bohrung angepaßt ist. Der bekannte Senker neigt deswegen dazu, an der Wand der Senkung Ratternarben zu erzeugen.

Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, ein Senk-, Bohr- oder Aufbohrwerkzeug mit auswechselbaren Schneid­ elementen zu schaffen, das auch für kleine Durchmesser geeignet ist und das eine verbesserte Oberflächengüte der erzeugten Bohrung gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Werkzeug mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Durch die Ausbildung der Anlageflächen als Ausschnitte von einer Rotationsfläche, die zu der Drehachse des Senkers konzentrisch ist, wird eine großflächige Unter­ stützung des Schneidelementes erreicht. Es ist hierdurch möglich, das Schneidelement flach und damit mit seiner längeren Erstreckung in Umfangsrichtung anzuordnen und nicht, wie beim Stand der Technik, radial. Es können Schneidelemente eingesetzt werden, die auf ihrer Freifläche über einen wesentlich längeren Bereich abge­ rundet kontouriert werden können, ohne daß die Gefahr besteht, daß die Rückseite bzw. die von der Schneid­ kante in Umfangsrichtung abliegende Kante drückt. Bei Verwendung der üblichen Wendeschneidplatten mit ge­ rader Freifläche besteht die Gefahr, daß die Hinter­ kante der Wendeschneidplatte drückt und die Bohrungs­ wand beschädigt. Außerdem neigt die gerade Freifläche leicht zum Verhaken im zu bohrenden Material, was den Senker schwingen läßt und in der Senkung Ratternarben erzeugt.

Schließlich gestattet die als Rotationsfläche gestaltete Auflagefläche die Verwendung von sehr dünnen Schneid­ elementen, d.h. Schneidelementen, die in radialer Richtung, bezogen auf die Senkergeometrie, nur eine geringe Erstreckung aufweisen. Dennoch entstehen sehr stabile Schneidenverhältnisse, die Voraussetzung für glatte Bohrungsflanken sind. Ferner sind mit der neuen Anordnung Senker mit auswechselbaren Schneidelementen möglich, deren kleinster Nenndurchmesser bei 10 mm liegt. Dies ist ein Durchmesserbereich, der bislang aus­ schließlich einstückigen Senkern vorbehalten gewesen ist.

Dabei spielt es keine Rolle, ob diese Rotationsfläche eine ununterbrochene, durchgehende Fläche ist, oder ob diese Fläche zum Zweck einer besseren Spanabfuhr an den den Spanflächen benachbarten Teilen durch Ausnehmungen bzw. Spanraumnuten unterbrochen ist.

Die Abstützung wird weiter verbessert, wenn noch eine zweite Anlagefläche für jedes Schneidelement vorgesehen ist und diese Anlageflächen ebenfalls auf einer Rotationsfläche liegen oder Ausschnitte aus einer Rotationsfläche sind, die zu der Dreh­ achse koaxial ist. Im Falle eines Kegelsenkers oder eines ähnlich gestalteten Senkers, der sich in Richtung auf seine Spitze zu verjüngt, entsteht eine gute, selbstzentrierende Wirkung der Schneidelemente, wenn die erste und die zweite Rotationsfläche mit­ einander einen Innenwinkel einschließen, der kleiner als 90° ist. Durch die Kombination aus Schnittdruck und Vorschubkraft wird das Schneidelement auf die bei­ den Rotationsflächen gepreßt und in der entstehenden Ecke zwischen den beiden Flächen fixiert. Die Klemm­ mittel brauchen dann fast keine Kraft aufzunehmen.

Die Halterung der Schneidelemente ist ohne Fixier­ schrauben möglich, wenn zusätzlich eine dritte Art von Anlageflächen vorgesehen ist, die wiederum auf einer Rotationsfläche liegen oder Ausschnitte von dieser sind und die sich längs der ersten Rotations­ fläche im Abstand von der zweiten Rotationsfläche be­ finden. Diese Rotationsfläche kann auf einem oder mehreren von dem Grundkörper lösbaren Gliedern an­ gebracht sein und sorgt bei entsprechender Gestaltung dafür, daß die Schneidelemente auf alle drei Anlage­ flächen niedergezogen werden. Im Falle von Formsenkern kann die zweite Rotationsfläche in der Nähe der Werkzeugspitze und die dritte Rotationsfläche an einzeln lösbaren Gliedern angebracht sein, die sich nahe dem Schaft des Werkzeuges befinden.

Um die Schneidelemente auch in Umfangsrichtung großflächig festlegen zu können, sitzen auf einer, vorzugsweise der radial am weitesten innenliegenden und die größte Erstreckung in Richtung der Drehachse aufweisenden Rotationsfläche Anschlagglieder, die eine vierte Art von Anlageflächen tragen.

Sowohl die Anschlagglieder als auch die Schneidele­ mente selbst lassen sich sehr einfach durch erteilen rohrförmiger Grundkörper erzeugen, deren Außenflächen entsprechend den die Anlageflächen bildenden Rotations­ flächen geformt sind.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Gegen­ standes der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 das erfindungsgemäße Senk-, Bohr- und Aufbohrwerkzeug, in einer Seitenansicht und teilweise geschnitten längs der Linie I-I nach Fig. 2,

Fig. 2 das Werkzeug aus Fig. 1, in einer Draufsicht auf die Spitze und im vergrößerten Maßstab,

Fig. 3 einen rohrförmigen, teilweise geschnittenen Rohling für die Schneidelemente bzw. die An­ schlagglieder, an denen die Schneidelemente anliegen, und

Fig. 4 ein Formsenkwerkzeug gemäß der Erfindung, in einer Seitenansicht.

In den Fig. 1 und 2 ist ein linksschneidender, dreischneidiger Kegelsenker 1 veranschaulicht, der einen Grundkörper 2 mit einem Morsekegelschaft 3 und einen Senkerkopf 4 aufweist. Der Senkerkopf 4 sowie der Morsekegelschaft 3, die einstückig mit­ einander verbunden sind, sind koaxial zu einer Dreh­ achse 5, um die das Werkzeug bei der Bearbeitung eines Werkstückes rotiert.

An dem Senkerkopf 4 ist ein mit seiner Spitze von dem Morsekegelschaft 3 wegweisender, massiver Kegel 6 mit einer Kegelmantelfläche 7 ausgebildet. Die Kegel­ mantelfläche 7 ist koaxial zu der Drehachse, und ihr Durchmesser vergrößert sich in Richtung auf den Morse­ kegelschaft 3. Am, bezogen auf Fig. 1, oberen Ende der Kegelmantelfläche 7 ist in dem Senkerkopf 4 eine weitere Kegelmantelfläche 8 ausgebildet, die so orientiert ist, daß sie sich in Richtung auf den Morsekegelschaft 3 zu verjüngt. Auch die Kegelmantel­ fläche 8 ist zu der Drehachse 5 konzentrisch. Die Mantellinie der Kegelmantelfläche 8 schließt mit der in der gleichen Ebene liegenden Mantellinie der Kegel­ mantelfläche 7 einen Winkel ein, der kleiner als 90° ist.

An seinem von dem Morsekegelschaft 3 abliegenden Ende ist der Kegelstumpf 6 mit einem Innengewinde 9 ver­ sehen, in das eine Schlitzschraube 11 eingeschraubt ist. Die Schlitzschraube j 1 trägt einen scheiben­ förmigen, geschlitzten Kopf 12, der an seiner Unter­ seite, d.h. der dem Kegelstumpf 6 zugekehrten Seite, plan ist. Die Gewindebohrung 9 für die Schraube 11 ist ebenfalls zu der Drehachse 5 konzentrisch, wo­ mit ihre Unterseite 13 eine zu der Drehachse 5 konzentrische Kreisringfläche darstellt.

Auf der Kegelmantelfläche 7 sitzen äquidistant ver­ teilt insgesamt drei Anschlagglieder 14, die jeweils mit Hilfe zweier versenkter Zylinderkopfschrauben 15 an dem Kegelstumpf 6 festgeschraubt sind. Dabei ist ihre an der Kegelmantelfläche 7 anliegende Fläche 16, d.h. die radial innenliegende Fläche 16, so gestaltet, daß sie ganzflächig auf der Kegelmantelfläche 7 auf­ liegt. Das heißt die Fläche 16 stellt einen Ausschnitt aus derselben Kegelfläche dar, die auch die Kegelmantel­ fläche 7 bildet. Um die Anschlagglieder 14 auch in Richtung etwa parallel zu der Drehachse 5 in beiden Richtungen exakt festzulegen, so daß die Zylinderkopf­ schrauben 15 nur die Anschlagglieder 14 auf der Kegel­ mantelfläche 7 festzuhalten brauchen, sind die Anschlag­ glieder 14 mit einer oberen Anlagefläche 17 verse­ hen, die in ihrem Verlauf an die Kegelmantelfläche 8 angepaßt ist. Die Anschlagglieder 14 sind auf die­ se Weise an insgesamt zwei Flächen mit dem Senker­ kopf 4 verbunden und auf diese Weise exakt ge­ führt. Um die Haltekraft der Anschlagglieder 14 auf der Kegelmantelfläche 7 zu vergrößern, können Paßfedern verwendet werden, die in fluchtenden Nuten in der Kegelmantelfläche 7 und in den Anschlaggliedern 14 sitzen; diese Nuten sind wegen der Übersichtlich­ keit nicht veranschaulicht.

Eine in Drehrichtung weisende ebene Fläche der An­ schlagglieder 14 bildet eine Anlagefläche 19 für ins­ gesamt wiederum drei Schneidelemente 21, die unterein­ ander gleiche Gestalt haben. Sie entsprechen in ihrer Form der Gestalt der Anschlagglieder 14, lediglich mit dem Unterschied, daß ihre radial außenliegende Fläche 22 nicht, wie bei den Anschlaggliedern 14, Ausschnitte aus einer Kegelmantelfläche sind, die zu der Drehachse 5 konzentrisch ist, sondern ent­ sprechend dem gewünschten Freiwinkel gegenüber dieser Kegelmantelfläche geneigt sind, wie dies bei aus dem Vollen gearbeiteten einstückigen Kegelsenkern der Fall ist. Mit Hilfe der Schraube 11 sind die Schneidelemente 21 auf den Kegelmantelflächen 7 und 8 festgeklemmt. Sie sind deswegen geringfügig länger als die Anschlag­ glieder 14.

Sowohl die Anschlagglieder 14 als auch die Schneid­ elemente 21 können aus rohrförmigen Rohlingen 23 erhalten werden, wie sie in Fig. 3 beispielhaft dar­ gestellt sind. Der Rohling 23 enthält eine Kegel­ bohrung 24, die dieselben Abmessungen aufweist wie die Kegelmantelfläche 7. An seinem oberen Ende ist der Rohling 23 mit einer Kegelmantelfläche 25 ver­ sehen, deren Abmessungen der Kegelmantelfläche 8 entsprechen, und sein unteres Ende trägt eine Kreis­ ringfläche 26 entsprechend der Kreisringfläche 13. Der Rohling 23 ließe sich also ohne weiteres auf den Kegelstumpf 6 des Werkzeuges 1 aufstecken und durch Anziehen der Schraube 11 spielfrei haltern. Aus diesem Rohling 23 werden die Schneidelemente 21 sowie die Anschlagglieder 14 erhalten, indem Trenn­ schnitte durchgeführt werden, die eine Schnittebene 27 entstehen lassen, die längs einer Mantellinie die kegelförmige Außenumfangsfläche 28 des Rohlings 23 durchsetzt und die innerhalb der kegelförmigen Bohrung 24 neben der Drehachse 5 vorbeiläuft. Die Schnittfläche 27 verläuft unter dem Freiwinkel gegenüber der durch die Mantellinie und die Drehachse 5 gehenden Ebene.

Da alle Trennschnitte in der gleichen Weise durchge­ führt werden, verlaufen alle Schnittflächen 27 unter demselben Winkel gegenüber der vorgenannten Ebene. Ein auf diese Weise erzeugtes Anschlagglied 14 er­ gibt also eine Anlagefläche 19, die unter dem gleichen Winkel gegenüber der obengenannten Bezugsebene ver­ läuft wie eine benachbarte Anlagefläche 29 des Schneidelementes 21. Auch seine Freifläche 31 weist denselben Winkel gegenüber der Bezugsebene auf. Das Schneidelement 21 ist deswegen, abgesehen von seiner Freifläche 22 und seiner Spanfläche 31 ganzflächig von dem Senkerkopf und dem Anschlagglied 14 unter­ stützt.

Die Kegelmantelflächen 7 und 8 sowie die Kreisring­ fläche 13 bilden als zu der Drehachse 5 konzentrische Rotationsflächen große Anlageflächen für die Schneid­ elemente 21. Wie insbesondere die Fig. 1 erkennen läßt, bilden die in einer Ebene liegenden Mantellinien der Kegelmantelflächen 7 und 8 zusammen mit dem in der­ selben Ebene liegenden Radius der Kreisringfläche 13 ein Dreieck, dessen eine Kante sich unter einem spitzen Winkel gegenüber der Drehachse 5 erstreckt. Die anderen beiden Kanten, also die Mantellinien der Kegelmantel­ fläche 8 und der Radius der Kreisringfläche 13, laufen dagegen in überwiegend radialer Richtung von der Dreh­ achse 5 weg. Aufgrund dieser Geometrie werden beim An­ ziehen der Befestigungsschraube 11 alle Schneidelemente 21 auf die zugehörigen Anlageflächen gedrückt. Eine exakte Positionierung ohne Befestigungsöffnungen in den Freiflächen 22 der Schneidelemente 21 ist somit gewährleistet. Sie können aus der Halterung radial nicht freikommen.

Die gezeigte Anordnung ist nicht nur bei Kegelsenkern einsetzbar, sondern - wie Fig. 4 zeigt - auch bei Formsenkwerkzeugen. Hierbei sitzen die Schneidele­ mente 21 wiederum auf einer Kegelmantelfläche 7, die konzentrisch die Drehachse umgibt. Dabei ist jedoch die Kegelmantelfläche 7 durch größere Span­ raumnuten 33 unterbrochen.

Die Kreisringfläche 13 ist an den Grundkörper 2 einstückig angeformt, und zwar an einem zylindri­ schen Fortsatz 34, der in entsprechenden Taschen 35 zwei Wendeschneidplatten 36 zum Bohren enthält, die an den zylindrischen Fortsatz 34 vorne und radial außen liegen.

Um die Schneidelemente 21 einsetzen zu können, ist deswegen die nahe dem Einspannschaft 3′ liegende Kegelmantelfläche 8 auf mehrere Einsatzstücke 37 aufgeteilt, die mit Senkschrauben 38 an dem Senker­ kopf 4 oberhalb der Schneidelemente 91 festgeschraubt werden. Die in Umfangsrichtung liegenden Anschlag­ stücke 14 sind aus Darstellungsgründen nicht sicht­ bar. Im übrigen ist die Halterung der Schneidelemente 21 wie bei dem vorerwähnten Kegelsenker 1.

Anstelle der Kegelmantelfläche 7 kann auch eine Zylin­ derfläche verwendet werden.

Claims (18)

1. Mehrschneidiges Senk-, Bohr- oder Aufbohrwerkzeug (1) mit einem eine Drehachse aufweisenden Grundkörper (2), der zur Befestigung von lösbaren Schneidelementen (21) mit Aufnahmeeinrichtungen versehen ist, die für jedes Schneidelement (21) wenigstens eine erste und eine zweite Anlagefläche (7, 8, 13) aufweisen, wobei alle ersten Anlageflächen (7) untereinander gleich sind sowie dieselben Abstände von der Dreh­ achse (5) aufweisen und auch alle zweiten Anlage­ flächen (8, 13) untereinander gleich sind sowie untereinander dieselben Abstände von der Drehachse (5) aufweisen, und mit Klemmitteln zum Fixieren der Schneidelemente (21) in der zugehörigen Aufnahmeein­ richtung und zum Andrücken der Schneidelemente (21) an die entsprechenden Anlageflächen (7, 8, 13), da­ durch gekennzeichnet, daß wenigstens die ersten oder die zweiten Anlageflächen (7, 8, 13) zumindest Aus­ schnitte aus einer Rotationsfläche sind, die kon­ zentrisch um die Drehachse (5) herumliegt.

2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (2) zumindest eine im wesent­ lichen durchgehende Rotationsfläche (7, 8) aufweist, die koaxial zu der Drehachse (5) ist und die die ersten oder die zweiten Anlageflächen bildet.

3. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotationsfläche (7, 8) eine Kegelfläche ist.

4. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (2) wenigstens eine weitere Rotationsfläche (7, 8) aufweist, die, bezogen auf die erste Rotationsfläche (7, 8), radial nach außen verläuft, daß die Mantellinien der beiden Rotations­ flächen (7, 8) oder ihre Verlängerungen einen Winkel miteinander einschließen, der kleiner als 90° ist, derart, daß eine konkave Ecke entsteht, und daß die diesen Winkel einschließenden Linien in einer Ebene liegen.

5. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte Art von Anschlagflächen vorhanden ist, die zumindest Ausschnitte aus einer Rotations­ fläche (13) sind, die konzentrisch um die Drehachse (5) herum liegt.

6. Werkzeug nach den Ansprüchen 1 und 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine der Rotationsflächen (7, 8, 13) an einem von dem Grundkörper (2) lösbaren Glied (11) vorgesehen ist.

7. Werkzeug nach den Ansprüchen 1 und 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine der Rotationsflächen (7, 8, 13) auf mehrere von dem Grundkörper (2) lösbare Glieder (37) aufgeteilt ist.

8. Werkzeug nach den Ansprüchen 3 und 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die dritte Rotationsfläche (13) bezüglich der ersten Rotationsfläche (7, 8) derart angeordnet ist, daß ihre Mantellinien oder deren Verlängerungen einen Winkel miteinander einschließen, der gleich oder kleiner 90° ist, und daß die diesem Winkel miteinan­ der einschließenden Linien in einer gemeinsamen Ebene liegen.

9. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die radial unten liegende Rotationsfläche (7) eine gerade Mantellinie aufweist.

10. Werkzeug nach den Ansprüchen 1 und 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sämtliche Rotationsflächen (7, 8, 13) eine gerade Mantellinie aufweisen.

11. Werkzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die zumindest in Verlängerung einander schnei­ denden Mantellinien ein Dreieck begrenzen, dessen eine Kante parallel oder in einem spitzen Winkel zu der Drechachse (5) verläuft und dessen andere Seiten im wesentlichen von der Drehachse (5) weg­ weisen.

12. Werkzeug nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer Rotationsfläche (7) Anschlagglieder (14) sitzen, die eine vierte Art von Anlageflächen (19) bilden, die jeweils in einer zugehörigen Ebene liegen, die zu der Drehachse (5) parallel ist oder zu dieser in einem spitzen Winkel verläuft.

13. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidelemente (21) Ausschnitte aus einem rohrförmigen Körper (23) sind, dessen radial innenliegende Fläche (24) die Abmessungen der ersten Rotationsfläche (7) aufweist und dessen radial außenliegende Oberfläche (28) die Gestalt der ge­ wünschten zu erzielenden Bohrung oder Senkung auf­ weist.

14. Werkzeug nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidkante in einer Ebene liegt, die die Drehachse (5) der Rotationsflächen (7, 8, 13) enthält.

15. Werkzeug nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die radial außenliegende Fläche (28) des rohr­ förmigen Körpers (23) eine Kegelmantelfläche ist.

16. Werkzeug nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die radial innenliegende Oberfläche (24) sowie die radial außenliegende Oberfläche (28) des rohr­ förmigen Körpers jeweils Kegelmantelflächen sind, die zueinander koaxial sind und in derselben Richtung konvergieren.

17. Werkzeug nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagglieder (14) Ausschnitte aus rohr­ förmigen Körpern (23) sind, von denen eine Außen­ fläche (24) an die Gestalt einer Rotationsfläche (7) des Grundkörpers (2) angepaßt ist.

18. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Anlagefläche eine Zylinderfläche ist.