DE4239311A1 - Bohrer mit austauschbarem Schneideinsatz - Google Patents
Bohrer mit austauschbarem SchneideinsatzInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Bohrer, bestehend aus einem im
wesentlichen zylindrischen Halter mit einer Längsachse und
einer rechtwinklig dazu verlaufenden Querachse, mit einer
Bohrspitze, in der eine längs der Querachse verlaufende Nut
mit einem Nutgrund und mit Nutseitenwänden angeordnet ist,
und mit einem in der Nut angeordneten Schneideinsatz, insbe
sondere aus Hartmetall, der zwei punktsymmetrisch zur
Längsachse, im wesentlichen parallel zur Querachse angeord
nete Hauptschneiden, zwei sich nach vorne anschließende
Spanflächen und zwei je einer Spanfläche auf der anderen
Seite der Querachse gegenüberliegende Rückseitenflächen auf
weist.
Ein solcher Bohrer ist bekannt aus dem gattungsbildenden
Stand der Technik in Form der DE-PS 32 04 210. Bei dem dort
beschriebenen Bohrer sind Befestigungselemente in Form von
Schrauben vorgesehen, mit denen der Schneideinsatz in der
Nut des Schafts gehalten wird, indem er mit den Nutseiten
flächen verschraubt wird. Hierzu weist der Schneideinsatz
mindestens eine rechtwinklig zur Querachse und rechtwinklig
zur Längsachse des Bohrers angeordnete Bohrung auf, durch
die eine Schraube hindurchgreift. Der Schraubenkopfist da
bei vorzugsweise als Senkkopf ausgebildet und liegt so in
einer entsprechend angesenkten Bohrung des Schneideinsatzes,
daß der Schraubenkopf mit der Oberfläche des Schneidein
satzes bündig abschließt oder gegenüber der Oberfläche ver
senkt angeordnet ist. Die Schraube ist aber insbesondere bei
einer bevorzugten Ausführungsform mit zwei Bohrungen so
angeordnet, daß der Schraubenkopf in einer Spanfläche liegt
und ein mit einem Gewinde versehener Schraubenschaft auf der
der Spanfläche gegenüberliegenden Rückseitenfläche des
Schneideinsatzes aus tritt und in eine in der entsprechenden
Nutseitenwand angebrachten Gewindebohrung eingreift. Die
Mittelachsen der in dem Schneideinsatz zur Aufnahme der
Befestigungsschrauben vorgesehenen Bohrungen und die Mittel
achsen der in den Nutseitenflächen zur Aufnahme des Gewinde
teils der Befestigungsschrauben vorgesehenen Gewindebohrun
gen sind dabei etwas versetzt zueinander angeordnet, so daß
beim Einschrauben einer mit einem Senkkopf ausgestatteten
Schraube eine Kraft ausgeübt wird, die den Schneideinsatz in
Richtung auf den Nutgrund bewegt und dort zur Anlage bringt.
Dem beschriebenen Stand der Technik haftet der Nachteil an,
daß die in den Spanflächen des Schneideinsatzes liegenden
Schraubenköpfe eine saubere Spanabfuhr behindern. Darüber
hinaus schwächen die zur Aufnahme der Befestigungsschrauben
im Schneideinsatz vorgesehenen Bohrungen den Schneideinsatz,
so daß als Ausgleich eine relativ große Erstreckung des
Schneideinsatzes in Längsrichtung des Bohrers vorgesehen wer
den muß. Das Verhältnis von Durchmesser dieses Bohrers, d. h.
der Abstand der Nebenschneiden voneinander, zu der Höhe
des Schneideinsatzes ist daher bei dem gattungsgemäßen Stand
der Technik relativ klein, was bei gegebenem Durchmesser zu
einer relativ großen Erstreckung des Schneideinsatzes in
Längsrichtung des Bohrers und damit zu einer Schwächung der
Bohrspitze des Bohrers führt.
Aus der DE-PS 36 11 999 ist weiterhin ein zwei- oder mehr
schneidiges Bohrwerkzeug bekannt, bei dem austauschbare
Schneidelemente mittels Schrauben in in der Bohrspitze
entsprechend ausgebildeten Ausnehmungen befestigt sind, wo
bei die austauschbaren Schneidelemente in Schneidrichtung
hinter der Hauptschneide mit Befestigungsabschnitten verse
hen sind, die jeweils eine Bohrung aufweisen, durch die
Schrauben mit in der Stirnseite der Bohrerspitze ausgebilde
ten, zur Bohrerachse parallelen Gewindebohrung eingreifen.
Die Befestigungsschrauben gemäß diesem Stand der Technik
sind also parallel zur Bohrerachse angeordnet, und es ist
für jede Hauptschneide jeweils ein eigenes Schneidelement
bzw. ein eigener Schneideinsatz vorgesehen. Auch bei diesem
Stand der Technik stellt sich das Problem, daß die
Befestigungsschrauben durch Bohrungen in den Schneidein
sätzen verlaufen, so daß Bohrungen in den Schneidelementen
vorgesehen werden müssen, die die geometrischen Gestaltungs
möglichkeiten einschränken und zu einer entsprechenden Ver
größerung der Schneideinsätze führen.
Ausgehend von dem gattungsgemäßen Stand der Technik liegt
der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, einen Bohrer mit
einem auswechselbaren Schneideinsatz zu schaffen, bei dem
der Einsatz in einer in der Bohrspitze quer verlaufenden Nut
gehalten wird, ohne daß hierzu Bohrungen im Schneideinsatz
selbst erforderlich sind und der hinsichtlich seiner Abmes
sungen so gestaltet werden kann, daß die Bohrspitze des Halters
möglichst wenig geschwächt wird. Dabei soll die Erfin
dung ein möglichst großes Anwendungsgebiet haben und insbe
sondere für alle gängigen Bohrergeometrien zur Zerspanung
unterschiedlichster Werkstoffe anwendbar sein.
Die Lösung der Aufgabe ist bei einem Bohrer gemäß dem gat
tungsgemäßen Stand der Technik dadurch gekennzeichnet, daß
der Halter des Bohrers zwei vorzugsweise in einer Radial
ebene des Bohrers liegende, jeweils im Bereich einer Rück
seitenfläche des Schneideinsatzes angeordnete Bohrungen auf
weist, die jeweils in eine Nutseitenwand münden, wobei die
Längsachsen der Bohrung unter jeweils einem spitzen Winkel
zu der jeweiligen Nutseitenwand und der anliegenden Rücksei
tenfläche des Einsatzes verlaufen, daß in den Bohrungen aus
jeweils einer Nutseitenfläche aus tretende Anschlagelemente
angeordnet sind, daß mindestens eines der beiden Anschlag
elemente in Richtung der Längsachse der Bohrung beweglich
ist und daß in den Rückseitenflächen des Einsatzes mit den
Anschlagelementen korrespondierende Stützflächen bildende
Vertiefungen vorgesehen bzw. ausgeformt sind.
Um punktsymmetrische Verhältnisse zu schaffen, ist bevorzugt
vorgesehen, daß die Längsachsen der zur Aufnahme der An
schlagelemente im Schaft des Bohrers vorgesehenen Bohrungen
unter demselben spitzen Winkel zu der jeweiligen Nutsei
tenwand und der jeweils anliegenden Rückseitenfläche des
Schneideinsatzes angeordnet sind, und daß die Längsachsen
der Bohrungen denselben Abstand von der Längsachse des Boh
rers bzw. des Halters aufweisen. Weiterhin ist das minde
stens eine bewegliche Anschlagelement bevorzugt in Form ei
ner Schraube, insbesondere in Form einer Madenschraube, mit
einem Innensechskant ausgeführt.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kommt das Schneid
element ohne durchgehende Bohrung aus. Die Form des Schneid
elements wird extrem einfach, d. h. das bearbeitete Volumen
des Schneidelements wird minimiert. Anstelle der im Stand
der Technik vorgesehenen Bohrungen, die rechtwinklig zu der
im Gattungsbegriff definierten Querachse verlaufen, sind er
findungsgemäß lediglich Stützflächen bildende Vertiefungen
vorgesehen, deren Flächennormalen im Gegensatz zum Stand der
Technik nicht rechtwinklig zur Querachse, sondern diese un
ter einem spitzen Winkel schneidend verlaufen. Im Zusam
menspiel mit den erfindungsgemäß vorgesehenen Anschlagele
menten, die in Bohrungen im Halter des Bohrers angeordnet
sind, ergibt sich damit eine Befestigungsmöglichkeit, bei
der der Schneideinsatz nicht geschwächt wird und daher ent
sprechend flach, d. h. in Längsrichtung des Bohrers kleine
Abmessungen aufweisend, ausgeführt werden kann. Damit eignet
sich die erfindungsgemäße Befestigung für alle möglichen
Schneidengeometrien, auch für solche, bei denen der Schnei
denverlauf eine bereichsweise Verringerung der Schneidenele
mentdicke erfordert.
Zur Befestigung wird der Schneideinsatz in die Nut eingelegt
und in einem zweiten Schritt das zumindest eine bewegliche
Anschlagelement von der Außenseite des Bohrerschaftes her
nach innen verschoben, vorzugsweise wird ein Anschlagelement
in Form einer Madenschraube eingedreht. Da die Bohrungen je
weils im Bereich einer Rückseitenfläche des Einsatzes in ei
ner Nutseitenwand münden und mit der Nutseitenwand einen
spitzen Winkel einschließen, liegt der Schnittpunkt jeweils
einer Längsachse einer Bohrung mit der Querachse auf der je
weils anderen Seite in bezug auf die Längsachse des Bohrers.
Beim Anziehen der Anschlagelemente oder im Falle nur eines
beweglichen Anschlagelements beim Anziehen des einen
Anschlagelements wird daher ein Moment auf den Schneidein
satz ausgeübt, dessen Drehrichtung gleich dem Moment ist,
das durch die Reaktionskräfte an den Schneiden des Bohrers
beim Bohren erzeugt wird. Als Folge des erzeugten Moments
werden die beiden Rückseitenflächen des Schneideinsatzes in
ihren äußeren Randbereichen gegen die entsprechenden Nutsei
tenwände gedrückt und kommen dort zur Anlage. Die auf die
Schneidkanten ausgeübten Kräfte werden dort abgestützt.
Da die Anschlagelemente unter einem Winkel angestellt sind,
führt ein Verschieben eines Anschlagelements in Richtung der
Längsachse der das Anschlagelement aufnehmenden Bohrung
dazu, daß über den Kontakt zwischen einer Stirnfläche des
Anschlagelements und der jeweiligen korrespondierenden
Stützfläche in der entsprechenden Rückseitenfläche des Ein
satzes, der Schneideinsatz in Richtung der Querachse um
einen entsprechenden vektoriellen Anteil verschoben wird,
bis diese Bewegung durch eine entsprechende Gegenbewegung
des anderen Anschlagelements kompensiert wird. Auf diese
Weise läßt sich die Zentrierung des Schneideinsatzes relativ
zur Längsachse des Bohrers einfach bewerkstelligen. Die Ein
stellung wird bei punktsymmetrischer Anordnung der Anschlag
elemente, die dann bevorzugter Weise in einer gemeinsamen Ra
dialebene liegen besonders einfach und zuverlässig.
Vorzugsweise ist weiter vorgesehen, daß die Stützflächen
eben ausgebildet sind und von einem kreissektorförmigen Rand
begrenzt sind. Auf diese Weise lassen sich die Stützflächen
bzw. die sie bildenden Vertiefungen mittels eines Fräsers
fertigungstechnisch einfach herstellen. Weiterhin kann vor
teilhafterweise vorgesehen sein, daß zumindest eine eine
Stützfläche bildende Vertiefung sich bis zum Schneideinsatz
rücken, d. h. bis zu der dem Nutgrund zugewandten Kante er
streckt. Auf diese Weise kann der Schneideinsatz aus der Nut
des ihn aufnehmenden Halters herausgezogen werden, ohne daß
das korrespondierende Anschlagelement vollständig aus dem
Nutbereich herausgedreht bzw. gezogen werden muß. Dies ist
insbesondere vorteilhaft, wenn ein Anschlagelement als nicht
verstellbares bzw. längs der Achse bewegliches Anschlagele
ment ausgeführt ist.
Insbesondere im letzten Fall kann ein Anschlagelement vorge
sehen sein, das aus einer Madenschraube besteht, deren Länge
kleiner ist als die Länge der sie aufnehmenden im Halter an
geordneten Bohrung so daß in dem verbleibenden, der Boh
reraußenseite zugewandten Raum eine Konterschraube in Form
einer kurzen Madenschraube mit Innensechskantkopf angeordnet
sein kann. Auf diese Weise wird ein einmalig einstellbares
Anschlagelement geschaffen, dessen Lage nach einmal erfolg
ter Zentrierung des Schneideinsatzes nicht mehr verändert
werden muß. In der diesem Anschlagelement zugewandten Rück
seitenwand des Schneideinsatzes kann eine Vertiefung der be
schriebenen Art ausgebildet sein, nämlich eine Vertiefung,
die bis zur der der Nut zugewandten Kante des Schneidein
satzes reicht.
Entsprechend kann auf der gegenüberliegenden Seite des
Schneideinsatzes, d. h. auf der anderen Rückseitenfläche,
eine Vertiefung vorgesehen sein, die nicht bis zum Nutgrund
reicht, so daß bei eingeschraubtem Anschlagelement, d. h.
eingeschraubter Madenschraube ein Herausfallen des
Schneideinsatzes verhindert wird. Mit einer solchen asymme
trischen Gestaltung der Vertiefungen wird der zusätzliche
Vorteil erzielt, daß ein falsches Einsetzen des Schneidele
ments nicht möglich ist, solange der feste, einmal einge
stellte Anschlag nicht verändert wird.
Weiterhin kann bevorzugt vorgesehen sein, daß die Längsach
sen der die Anschlagelemente, beispielsweise die Maden
schrauben, aufnehmenden Bohrungen gegenüber den in den Rück
seitenflächen des Schneideinsatzes ausgebildeten Stützflä
chen etwas versetzt angeordnet sind, so daß die Stirnflächen
der Anschlagelemente, beispielsweise die Stirnflächen der
Madenschrauben die in den Rückseitenflächen ausgebildeten
Stützflächen nur teilweise überdecken. Auf diese Weise wird
erreicht, daß die Madenschrauben, bzw. vergleichbare An
schlagelemente, die Stützflächen nur mit einem Teil der
Stirnfläche berühren, dessen Relativbewegung beim Einschrau
ben auf den Nutgrund gerichtet ist. Auf diese Weise wird auf
den Schneideinsatz eine Kraft ausgeübt, die ihn auf den Nut
grund zu zieht, wodurch während der Montage ein definierter
Sitz des Schneideinsatzes in der Nut erzielt wird.
Der erfindungsgemäße Aufbau der Bohrspitzenhalterung eignet
sich für alle gängigen Schneidenverläufe, Bohrerquerschnitte
und Bohrspitzengeometrien. Dies ist in erster Linie darauf
zurückzuführen, daß die zur Befestigung des Einsatzes erfor
derlichen Funktionsflächen am Einsatz selbst sowie am Halter
möglichst einfach gehalten sind und daß auf diese Weise zum
einen das Volumen des Schneideinsatzes und zum anderen das
Zerspanungsvolumen am Halter minimiert werden können.
Gute Ergebnisse bei der Zerspanung von hochfesten Materia
lien können zum Beispiel dann erzielt werden, wenn der
Schaft des Bohrers Spannuten aufweist, die im Bereich der
Spanflächen des Schneideinsatzes auslaufen und bündig in
diese übergehen.
Für die Zerspanung von zähen und festen Werkstoffen ist es
von Vorteil, wenn die Spanfläche konkav gekrümmt ist. Ebenso
können die Hauptschneiden konkav gekrümmt sein. Die Befesti
gungsgeometrie kann in diesem Fall durch die erfindungsge
mäße Gestaltung der Schneideneinsatzhalterung unverändert
beibehalten werden. Bedingt durch die schräge Anordnung der
Bohrungen für die Aufnahme der Spann- und Anschlagelemente
wird das Schneidelement im Bereich der konkaven Oberfläche
nicht zusätzlich geschwächt. Gleichwohl kann durch geeignete
Wahl des Anstellungswinkels zwischen Bohrungsachse für die
Spann- und Anschlagelemente und Nut-Stützfläche beim Spannen
und Justieren des Schneidelements ein Moment aufgebracht
werden, das der Schnittrichtung des Bohrers entgegengerich
tet ist und damit bereits von der Ersteinstellung an einen
satten Sitz des Schneidelements im Schlitz garantiert.
Mit der erfindungsgemäßen Gestaltung der Befestigung kann
das Verhältnis zwischen dem Durchmesser des Bohrers, d. h.
der Abstand der beiden Nebenschneiden voneinander, zu der
Abmessung des Schneideinsatzes in Längsrichtung des Bohrers
erheblich angehoben werden, vorzugsweise in einen Bereich
von etwa 2. Es hat sich gezeigt, daß die Bohrspitzenhalte
rung ohne weiteres für Bohrwerkzeuge einsetzbar ist, die
Bohrungstiefen von bis zu 7×d erlauben.
Der erfindungsgemäße Bohrer hat aufgrund seiner Schneiden
einsatzbefestigung erhebliche Festigkeitsreserven. Er kann
deshalb ohne weiteres zum Zerspanen von sehr zähen Werkstof
fen eingesetzt werden. In diesem Fall kann vorgesehen sein,
daß der Spitzenwinkel größer als 140° ist, zumindest aber
größer als 130°.
Bevorzugt weist der erfindungsgemäße Bohrer einen
Kühlmittelkanal auf, durch den eine Kühlflüssigkeit, wie
beispielsweise eine Schneidemulsion vom Schaftende des Boh
rers zur Bohrspitze gefördert werden kann. Der Kühlmittelka
nal ist vorzugsweise in der Längsachse des Bohrers angeord
net, wobei er sich im Bereich der Bohrspitze teilen kann und
zwei abzweigende Teilkanäle vorzugsweise im Bereich der zum
Schaft gehörenden Hauptfreiflächen austreten.
Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die
Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht eines Halters eines erfin
dungsgemäßen Bohrers,
Fig. 2 eine Draufsicht auf die Bohrerspitze des in Fig. 1
dargestellten Halters,
Fig. 3 einen Schnitt durch die Bohrerspitze des Halters
längs der Linie III-III in Fig. 2,
Fig. 4 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Schneid
einsatzes,
Fig. 5 eine Draufsicht auf den Schneideinsatz gemäß Fig. 4,
Fig. 6 einen Schnitt längs der Linie VI-VI in Fig. 4,
Fig. 7 eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Schneidein
satzes in Richtung der Querachse,
Fig. 8 eine schematische Darstellung des in die Nut des
Halters eingesetzten Schneideinsatzes gemäß den Fig.
2 und 7, und
Fig. 9 einen Schnitt längs der Linie IX-IX in Fig. 8.
Fig. 1 zeigt einen Halter 10 eines erfindungsgemäßen Boh
rers, der im wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist und
eine Längsachse X und eine in Fig. 3 gezeigte, rechtwinklig
dazu verlaufende Querachse Y aufweist. Der Halter 10 weist
einen Schaft 11 und eine Bohrerspitze 12 auf.
Wie die Fig. 2 und 3 zeigen, ist in der Bohrerspitze eine
längs der Querachse Y verlaufende Nut 14 mit einem Nutgrund
16 und mit Nutseitenwänden 18′, 18′′ angeordnet.
Die Querachse Y und die senkrecht dazu stehende Koordinaten
achse Z spannen eine Radialebene auf, die in Fig. 2 angedeu
tet ist. In dieser Radialebene sind zwei Gewindebohrungen
20′ und 20′′ angeordnet, die von der Außenseite 22 des Boh
rerschafts ausgehen und in den Nutseitenflächen 18′ bzw.
18′′ münden. Die Längsachsen 24′ und 24′′ der Bohrungen 18′
und 18′′ sind jeweils unter einem spitzen Winkel zur Quer
achse Y′ bzw. zu den Nutseitenflächen 18′ und 18′′ angeord
net. Die Schnittpunkte 25′, 25′′ der Längsachsen 24′ bzw.
24′′ mit der Querachse Y liegen jeweils auf der anderen
Seite der Längsachse X des Halters 10 als die jeweiligen
Bohrungen selbst.
Mit S′ und S′′ sind die Spannkräfte bezeichnet, die über die
Spann- und Anschlagelemente 50′ und 50′′ auf einen
Schneideinsatz 25 aufgebracht werden, der formschlüssig in
der Nut 14 aufgenommen ist. Beim gezeigten Ausführungsbei
spiel liegen die Achsen 24′ und 24′′ in einer gemeinsamen
Radialebene. Es soll jedoch an dieser Stelle bereits hervor
gehoben werden, daß diese Ausrichtung für die erfindungsge
mäße Funktion der Schneideinsatzhalterung keine unabdingbare
Voraussetzung ist. Die in der Zeichnung dargestellte punkt
symmetrische Anordnung der Spann- und Anschlagelemente ist
ebenfalls nicht unbedingt erforderlich, wenngleich sie Vor
teile hinsichtlich Fertigung, Montage und Handhabung mit
sich bringt. Fig. 9 läßt erkennen, daß der spitze Winkel α
zwischen der Achse 24 und einer Nutseitenwand 18′ bzw. 18′′
so gewählt ist, daß die Spannkräfte S′′ und S′ ein Moment M
=S′′× H auf den Schneideinsatz 25 übertragen, das der
Schnittrichtung RS des Bohrers entgegengerichtet ist. Mit
anderen Worten, die Spannkräfte bewirken, daß der
Schneideinsatz beim Justieren und beim Befestigen mit seinen
Rückseitenflächen 30′ bzw. 30′′ satt gegen die zugeordneten
Nutseitenwände 18′ bzw. 18′′ gepreßt werden.
Die Fig. 4, 5 und 7 zeigen drei Ansichten des in die Nut
14 einzusetzenden Schneideinsatzes 25. Fig. 5 zeigt eine
Draufsicht des Schneideinsatzes mit zwei konkav gekrümmten
Hauptschneiden 26′, 26′′; zwei daran anschließenden
Hauptfreiflächen 28′ und 28′′ sowie zwei in Fig. 5 senkrecht
zur Zeichenebene angeordneten Rückseitenflächen 30′ und
30′′. Bei der in Fig. 4 gezeigten Ansicht ist die Rücksei
tenfläche 30′ sichtbar, während unterhalb der Längsachse x
eine dem Betrachter zugewandte, zur Hauptschneide 26′′ gehö
rende Spanfläche 32′′ sichtbar ist.
Wie Fig. 4 zeigt, ist in die Rückseitenfläche 30′ eine Ver
tiefung 34′ eingelassen, die bis zu einem Schneidkanten
rücken 36 reicht. Der Schneidkantenrücken 36 liegt in zusam
mengebautem Zustand von Schneideinsatz und Halter am Nut
grund 16 an. Die Vertiefung 34′ weist eine ebene Stützfläche
38′ auf, die ebenso wie die Seitenwand der Vertiefung 34′
mittels eines zylinderförmigen Fräsers hergestellt wird und
in einem dem Schneidkantenrücken 36 abgewandten Bereich von
einem kreissektorförmigen Rand 40′ begrenzt ist.
In der dem Betrachter in Fig. 4 abgewandten Rückseitenfläche
30′′ ist eine gestrichelt dargestellte Vertiefung 34′′ ein
gebracht, die eine Stützfläche 38′′ bildet, die von einem
kreissektorförmigen Rand 40′′ einerseits und einem geraden
Randstück 42′′ andererseits begrenzt wird.
Fig. 6 zeigt einen Schnitt längs der Linie VI-VI in Fig. 4.
Während die Vertiefung 38′ senkrecht zur Zeichenebene nach
unten hin offen ist, ist die Vertiefung 38′′ senkrecht zur
Zeichenebene in Fig. 6 begrenzt.
Fig. 6 zeigt weiterhin, daß die in Fig. 6 strichpunktiert
dargestellten Flächennormalen auf den Stützflächen 38′ und
38′′ unter einem spitzen Winkel zur Querachse Y verlaufen.
Dieser Winkel ist gleich dem Winkel, unter dem die in Fig. 3
dargestellten strichpunktiert dargestellten Längsachsen der
Bohrungen 20′ und 20′′ zur Querachse Y bzw. zu den Nutsei
tenflächen 18′ und 18′′ verlaufen.
Wie Fig. 9 zeigt, greifen im zusammengebauten Zustand An
schlagelemente in Form von Madenschrauben 50′ und 50′′ in
die Vertiefungen 34′ und 34′′ ein. Die Madenschrauben 50′
und 50′′ werden nach Einsetzen des Schneideinsatzes in die
Nut 14 eingeschraubt, bis sie an den Stützflächen 38′ und
38′′ anliegen. Aufgrund der speziellen Anordnung der
Längsachsen 24′ und 24′′ der Bohrungen 20′ und 20′′ drehen
die weiter eingedrehten Madenschrauben den Schneideinsatz in
Fig. 9 im Uhrzeigersinn, d. h. in der gleichen Richtung wie
die durch Pfeile angedeuteten, an den Hauptschneiden 26′ und
26′′ angreifenden Schnittreaktionskräfte. Hierdurch kommt
der Schnitteinsatz mit seinen Rückenseitenflächen 30′ und
30′′ an den entsprechenden Nutseitenflächen 18′ und 18′′ im
äußeren Bereich des Durchmessers des Bohrers zur Anlage, wo
durch die an den Hauptschneiden 26′ und 26′′ angreifenden
Schnittreaktionskräfte abgestützt werden.
Wie Fig. 9 weiterhin zeigt, sind die Längsachsen 24′ und
24′′ der Bohrungen 20′ und 20′′ mit etwas größerem Abstand
voneinander angeordnet, als die Flächennormalen 39′ und 39′′
der Stützflächen 38′ und 38′′ (vgl. Fig. 6), so daß die
Stirnflächen 52′ und 52′′ der Madenschrauben 50′, 50′′ die
Stützflächen 38′ und 38′′ des Schneideinsatzes 25 nur teil
weise überdecken. Hierdurch wird erreicht, daß die mit einem
Rechtsgewinde versehenen Madenschrauben beim Eindrehen zwi
schen ihren Stirnflächen und den jeweiligen Stützflächen
eine Relativbewegung aufweisen, die in Fig. 9 in Richtung
der senkrecht zur Zeichenebene verlaufenden Längsachse des
Bohrers nach unten gerichtet ist, so daß der Schneideinsatz
25 mit seinem Schneideinsatzrücken 36 auf den Nutgrund 16
gedrückt wird. Weiterhin ist ein Einstellen bzw. eine Zen
trierung des Schneideinsatzes 25 in Richtung der Y-Achse
möglich, indem eine der beiden Madenschrauben 50′ und 50′′
herausgedreht wird, während die andere hineingedreht wird.
Wenn die Zentrierung bzw. Einstellung des Schneideinsatzes
abgeschlossen ist, wird ein Anschlagelement mittels der Kon
terschraube gesichert. Dieses Anschlagelement wirkt dann mit
der Ausnehmung 38′ zusammen, die bis zur Endfläche 36 durch
gezogen ist, so daß dieses feste Anschlagelement ständig im
Halter verbleiben kann. Es ergibt sich damit eine asymmetri
sche Gestalt des Schneideinsatzes, der somit nur mit einer
bestimmten Orientierung in den Halter eingesetzt werden kann.
Anhand der Fig. 9 kann eine weitere Besonderheit des Erfin
dungsgegenstandes erläutert werden. Wie ersichtlich, sind
die Stützflächen 38′ und 38′′ derart bezüglich der Achsen
24′ und 24′′ angeordnet, daß der Flächenkontakt zwischen den
Stirnseiten der Madenschrauben 50′ und 50′′ mit den zugehö
rigen Stützflächen 38′ bzw. 38′′ im wesentlichen nur auf ei
ner Seite der Schraubenachsen 24′, 24′′ stattfindet. Dies
bedeutet, daß beim Justieren und beim Spannen des Schneiden
einsatzes zwischen Madenschraube und Schneideinsatz Reib
kräfte auftreten, die auf den Schlitzgrund 16 zu gerichtet
sind. Beim Justieren und beim Spannen bleibt folglich eine
feste axiale Auflage des Schneideinsatzes im Schlitzgrund
sichergestellt.
Bei dem in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiel ist die
Madenschraube 50′ deutlich kürzer ausgeführt als die Maden
schraube 50′′, so daß in der Bohrung 20′ zusätzlich eine
Konterschraube 55 Platz hat. Die Konterschraube 55 ist eben
falls mit einem Innensechskant ausgeführt. Nach Zentrierung
des Schneideinsatzes kann durch Anziehen der Konterschraube
55 die Lage der Madenschraube 50′ gesichert werden. Bei ei
nem notwendigen Wechsel des Schneideinsatzes 25 ist es dann
lediglich notwendig, die Madenschraube 50 zu lösen und so
weit herauszudrehen, daß sie nicht mehr in den Bereich der
Nut 14 hineinragt. Da die Vertiefung 34′ in Richtung auf den
Nutgrund 16 bzw. den Schneideinsatzrücken 36 offenhin ausge
bildet ist, kann der Schneideinsatz dann in Richtung der X-
Achse aus der Nut gezogen werden, ohne die Kombination aus
Madenschraube 50′ und Konterschraube 55 lösen zu müssen.
Andererseits wird durch die entsprechend ausgebildete Ver
tiefung 34′′ bei eingeschraubter Madenschraube 50′′ gewähr
leistet, daß der Einsatz 25 nicht aus der Nut 14 herausfal
len kann.
Die Befestigungselemente in Form von Anschlagelementen bzw.
Madenschrauben gemäß der Erfindung greifen auf den jeweili
gen Rückseitenflächen 30′, 30′′ des Einsatzes 25 an, so daß
den Einsatz 25 durchsetzende Bohrungen entfallen können. Wie
die Fig. 4 und 5 zeigen, können bei dem erfindungsgemäßen
Schneideinsatz daher große Verhältnisse für den Abstand der
beiden Nebenschneiden 27′ und 27′′ (=D) zur Gesamtabmessung
t des Schneideinsatzes 25 in Richtung der X-Achse gewählt
werden. Dieses Verhältnis, das vom Spitzenwinkel beeinflußt
ist, beträgt etwa 2. Das Verhältnis D/t*, wobei t* die
axiale Länge des Führungsdurchmessers bedeutet, kann in Be
reiche um 3,5 angehoben werden.
Fig. 1 zeigt, daß der Halter 10 bzw. der Schaft 11 des Boh
rers einen Kühlmittelkanal 60 aufweisen kann, der sich im
Bereich der Bohrerspitze 12 in zwei Teilkanäle 62′, 62′′
teilt. Die beiden Teilkanäle 62′ und 62′′ treten jeweils im
Bereich zwischen jeweils einer Spannut 64′′, 64′ und einer
Bohrung 20′, 20′′ aus einer jeweiligen Hauptfreifläche des
Bohrers aus.
Durch den erfindungsgemäßen Bohrer wird ein Bohrer mit einem
auswechselbaren Schneideinsatz geschaffen, der fertigungs
technisch einfach herzustellen ist, bei dem der Schneidein
satz die Bohrerspitze des Halters weniger schwächt als bei
bisher bekannten Bohrerbauformen und der mithin stabiler
ist, und bei dem ein notwendiger Wechsel des Schneidein
satzes schnell und einfach zu bewerkstelligen ist.
Selbstverständlich sind Abweichungen von dem zuvor beschrie
benen Ausführungsbeispiel möglich, ohne den Grundgedanken
der Erfindung zu verlassen. So ist der Schneideinsatz nicht
auf eine punktsymmetrische Gestaltung beschränkt. Es sind
auch grundsätzlich andere Schneidenverläufe denkbar, wenn
gleich ein besonderer Vorteil der Erfindung gerade dann zum
tragen kommt, wenn aufgrund eines spezifischen Schneidenver
laufs die Stärke des Schneideinsatzes im Bereich der
Schneidbrust verringert ist. Als Werkstoffe für den
Schneideinsatz können neben Hartmetall auch Keramik- und
Cermet-Werkstoffe Anwendung finden. Die Schneidenplatte kann
als geschliffene oder auch lediglich als gesinterte und da
mit preisgünstigere Platte ausgeführt sein. Das Anwendungs
gebiet liegt bei Bohrungstiefen bis 7,5×d, wobei d den Boh
rungsdurchmesser bezeichnet.
Claims (21)
1. Bohrer, bestehend aus einem im wesentlichen zylindri
schen Halter (10) mit einer Längsachse (X) und einer
rechtwinklig dazu verlaufenden Querachse (Y), mit einer
Bohrspitze (12), in der eine längs der Querachse (Y)
verlaufende Nut (14) mit einem Nutgrund (16) und mit
Nutseitenwänden (18′, 18′′) angeordnet ist, und mit ei
nem in der Nut angeordneten Schneideinsatz, insbeson
dere aus Hartmetall, der vorzugsweise zwei punktsymme
trisch zur Längsachse (X) angeordnete Hauptschneiden
(26′, 26′′) mit zugeordneten, sich nach vorne an
schließende Spanflächen (32′, 32′′) und zwei je einer
Spanfläche auf der anderen Seite der Querachse (Y) ge
genüberliegene Rückseitenflächen (30′, 30′′) aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß der Halter (10) zwei vorzugsweise in einer Ra dialebene (R) des Bohrers liegende, jeweils im Be reich einer Rückseitenfläche (30′, 30′′) des Ein satzes (25) angeordnete Bohrungen (20′, 20′′) auf weist, die jeweils in einer Nutseitenwand (18′, 18′′) münden, wobei die Längsachsen (24′, 24′′) der Bohrungen (20′, 20′′) unter jeweils einem spitzen Winkel zu der jeweiligen Nutseitenwand (18′, 18′′) und der anliegenden Rückseitenfläche (30′, 30′′) des Einsatzes (25) verlaufen,
- - daß in den Bohrungen (20′, 20′′) aus jeweils einer Nutseitenfläche (18′, 18′′) austretende Spann- und Anschlagelemente (50′, 50′′) angeordnet sind,
- - daß mindestens eines der beiden Anschlagelemente (50′′) in Richtung der Längsachse (24′′) der Bohrung (20′′) beweglich bzw. einstellbar ist, und
- - daß in den Rückseitenflächen (30′, 30′′) des Ein satzes (25) mit den Anschlagelementen (50′, 50′′) korrespondierende Stützflächen (38′, 38′′) bildende Vertiefungen (34′, 34′′) vorgesehen bzw. ausgeformt sind.
2. Bohrer nach Anspruch 1 insbesondere mit einer punktsym
metrischen Schneidengeoemetrie, dadurch gekennzeichnet,
daß die Bohrungen (20′, 20′′) unter dem selben spitzen
Winkel zu der jeweiligen Nutseitenwand (18′, 18′′) und
der anliegenden Rückseitenfläche (30′, 30′′) des Ein
satzes (25) verlaufen.
3. Bohrer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Längsachsen (24′, 24′′) der Bohrungen (20′, 20′′) den
selben Abstand von der Längsachse (X) des zylindrischen
Halters (10) des Bohrers aufweisen.
4. Bohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß mindestens ein Anschlagelement
(50′, 50′′) eine Schraube ist.
5. Bohrer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Schraube eine Madenschraube (50′, 50′′) mit einem In
nen-Sechskantkopf ist.
6. Bohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß mindestens eine der Stützflächen
(38′, 38′′) eine ebene Fläche ist.
7. Bohrer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die
ebene Stützfläche (38′, 38′′) durch einen geraden Rand (42′, 42′′)
und einen kreissektorförmigen Rand begrenzt
wird, und daß sich an den kreissektorförmigen Rand
(40′, 40′′) eine senkrecht dazu verlaufende, zylinder
mantelförmige Wand (39′, 39′′) anschließt, die die
zweite Wand der Vertiefung (34′, 34′′) bildet.
8. Bohrer nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch ge
kennzeichnet, daß sich die Vertiefung (34′) bis zu der
dem Nutgrund zugewandten Kante (36) des Schneidein
satzes (25) erstreckt.
9. Bohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß das Anschlagelement aus einer Ma
denschraube (50′) und einer diese sichernden Konter
schraube (55) besteht.
10. Bohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die auf den Rückseitenflächen (30′,
30′′) des Schneideinsatzes (25) ausgebildeten Vertie
fungen (34′, 34′′) und die von ihnen gebildeten Stütz
flächen (38′, 38′′) in bezug auf die Bohrungen (20′,
20′′) dergestalt versetzt angeordnet sind, daß sich
rechtwinklig zu den Längsachsen (24′, 24′′) der An
schlagelemente (50′, 50′′) erstreckende Stirnflächen
(52′, 52′′) und die Stützflächen (38′, 38′′) nur teil
weise überdecken.
11. Bohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Hauptschneiden (26′, 26′′) kon
kav gekrümmt sind.
12. Bohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der Schaft (11) des Bohrers zwei
sich von der Bohrerspitze (12) wegerstreckende Spannu
ten (64′, 64′′) aufweist.
13. Bohrer nach den Ansprüchen 11 und 12, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Spanflächen (32′, 32′′) des
Schneideinsatzes (25) konkav gekrümmt sind und in die
Spannuten (64′, 64′′) übergehen.
14. Bohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der Durchmesser (D) zwischen 10 und
50 mm, vorzugsweise zwischen 18 mm und 40 mm beträgt.
15. Bohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß das Verhältnis (D/t) zwischen dem
Durchmesser (D) des Bohrers und der Gesamtabmessung (t)
des Schneideinsatzes (25) in Längsrichtung des Bohrers
etwa 2 beträgt.
16. Bohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß das Verhältnis (D/t*) zwischen dem
Durchmesser (D) des Bohrers und der axialen Länge t*
des Führungsdurchmessers des Schneideinsatzes (25) bis
in den Bereich um 3,5 angehoben ist.
17. Bohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der Spitzenwinkel größer ist als
130°.
18. Bohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß in dem Halter ein Kühlmittelkanal
(60) angeordnet ist.
19. Bohrer nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß
sich der Kühlmittelkanal (60) verzweigt.
20. Bohrer nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß
der Kühlmittelkanal (60) in der Längsachse (X) des Boh
rers (10) verläuft und sich im Bereich der Bohrerspitze
(12) in zwei Teilkanäle (62′, 62′′) teilt, die im Be
reich zwischen jeweils einer Spannut (64′, 64′′) und
den Bohrungen (20′, 20′′) für die Anschlagelemente
(50′, 50′′) aus der zum Halter (10) gehörenden jeweili
gen Hauptfreifläche austreten.
21. Bohrer nach einem der Ansprüche 2 bis 20, dadurch ge
kennzeichnet, daß die von den Spann- und Anschlagele
menten auf den Schneideinsatz übertragenen Kräfte ein
Moment (M) erzeugen, das der Schnittrichtung (RS) des
Bohrers entgegen gerichtet ist.
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