DE4417166A1 - Bohrgerät - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bohrgerät, wie z. B.
einen Bohrer und insbesondere eine Verbesserung bei einem
Schneidwerkzeug, das zum Bohren von Aluminiumgußstücken
geeignet ist.
Ein Bohrwerkzeug, wie beispielsweise das der oben genannten
Art, ist in den Fig. 4 bis 8 gezeigt. Dieses Bohrwerkzeug hat
einen Werkzeugkörper 1, der einen rechteckigen Querschnitt
entlang seiner Achse aufweist. Zwei Spannuten 2, 2, die beide
einen V-förmigen Querschnitt besitzen, sind in der
Seitenfläche des Werkzeugkörpers 1 derart ausgebildet, daß
sie linear vom vorderseitigen Ende zum rückseitigen Ende des
Werkzeugkörpers verlaufen. Die Kantenlinie, an der die
gesehen in Drehrichtung nach vorne weisende Wandfläche jeder
Nut die stirnseitige Freifläche schneidet, bildet eine
vordere Schneidkante 3, während die Kantenlinie, an der die
oben erwähnte Wandfläche einen äußeren Umfangsrand schneidet,
eine äußere Umfangsschneidkante 5 bildet. Bei diesem
Bohrwerkzeug ist der Endabschnitt des Bohrers an der hinteren
Seite des äußeren Umfangsrandes 4 derart geschnitten, daß ein
flacher Schneidrücken 6 ausgebildet ist und ein zweiter Rand
7 ist an der Hinterseite des Schneidrückens 6 ausgebildet.
Dieses Bohrwerkzeug weist angesichts der Tatsache, daß die
Spannuten 2, 2 geradlinig verlaufen, eine hohe Festigkeit
auf. Da das Bohrwerkzeug darüber hinaus durch vier Ränder
geführt wird, ist eine Vibration während des Bohrens wirksam
unterdrückt, wodurch eine hohe Bearbeitungsgenauigkeit
gewährleistet ist.
Die Fig. 9 und 10 zeigen ein anderes Bohrwerkzeug, wie es in
der japanischen Gebrauchsmusteroffenlegung Nr. 57-100419
offenbart ist. Dieses Bohrwerkzeug hat zwei erste Spannuten
11, die in der äußeren Umfangsfläche ausgebildet sind. Eine
zweite Spannut 13 und eine dritte Spannut 14 sind in der
erwähnten Reihenfolge in Rotationsrichtung an jedem
Schneidrücken 12 angeordnet, der zwischen den beiden ersten
Spannuten 11 ausgebildet ist. Eine Grobschneidkante 11a, eine
Zwischenschlichtschneidkante 13a und eine
Schlichtschneidkante 14a sind an den Kantenlinien
ausgebildet, an denen die stirnseitige Freifläche auf die
nach vorne weisenden Wandflächen der ersten, zweiten und
dritten Spannut 11, 13 und 14 treffen, so daß diese
Schneidkanten unterschiedliche Durchmesser haben, die sich
schrittweise erhöhen.
Es sei bemerkt, daß bei diesem Typ von Bohrwerkzeug die
Bohrlast durch mehrere Schneidkanten aufgeteilt wird, so daß
die Last an jeder Schneidkante, d. h. die Menge an Metall, die
durch Schneiden von jeder Schneidkante entfernt werden muß,
reduziert ist, was sowohl die Bohrgenauigkeit wie auch die
Oberflächengüte wirksam verbessert, wobei die Lebensdauer der
Schneidkante verlängert wird.
Diese bekannten Bohrwerkzeuge haben die folgenden Nachteile.
Das zuerst beschriebene Bohrwerkzeug erzeugt aufgrund der
Reibung zwischen den äußeren Umfangsrändern und der Wand der
Bohrung viel Wärme, da vier äußere Umfangsränder vorgesehen
sind. Darüber hinaus neigen die metallenen Schneidspäne dazu,
zu dem zweiten Rand hingeführt zu werden, da die
Schneidrücken abgeflacht sind. Folglich neigen die
Schneidspäne dazu, zwischen dem zweiten Rand und der Bohrwand
eingeklemmt zu werden, so daß sie dazwischen verschweißt
werden, wodurch die bearbeitete Oberfläche aufgerauht wird
und die benötigte Bohrleistung erhöht wird.
Bei dem als zweites beschriebenen Bohrwerkzeug ist der
gesamte Schneidwiderstand größer als derjenige, der durch
Bohrer mit zwei Kanten erzeugt wird, da dieser viele, d. h.
sechs Schneidkanten, aufweist. Andererseits stehen lediglich
zwei Ränder zum Führen des Werkzeugkörpers während des
Bohrens zur Verfügung. Folglich neigt der Werkzeugkörper zum
Vibrieren. Darüber hinaus haben nur zwei Schneidkanten,
nämlich die Schlichtschneidkanten 14a, 14a von den insgesamt
sechs vorhandenen Schneidkanten an dem Bohrwerkzeug Anteil am
Schlichten der Bohrung. Demzufolge ist in der Praxis eine
Grenze bei der Verbesserung der Bohrgenauigkeit und der
Feinheit der bearbeiteten Oberfläche vorhanden.
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die oben
beschriebenen Probleme der bekannten Bohrgeräte zu
beseitigen. Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, ein Bohrgerät zu schaffen, das ein Verschweißen
der Metallspäne verhindert und das während des Bohrens stabil
geführt werden kann, während gleichzeitig die Maßgenauigkeit
des Bohrlochs und die Feinheit der Oberfläche verbessert
sind.
Das erfindungsgemäße Bohrwerkzeug umfaßt einen Werkzeugkörper
10, der zwei in seiner Umfangsfläche ausgebildete Spannuten 11
aufweist. Eine Schneidkante 13 ist an der Kantenlinie
ausgebildet, an der die stirnseitige Freifläche des
Werkzeugkörpers die Wandfläche jeder Spannut schneidet, die
gesehen in Drehrichtung des Werkzeugs nach vorne weist. Ein
erster Rand 15 ist an dem Ende des Schneidrückens vorgesehen,
der, sich gesehen in Drehrichtung des Werkzeugs, an der
Hinterseite der Spannut 11 befindet, während ein zweiter Rand
17 an dem Ende des Schneidrückens vorgesehen ist, das sich
benachbart zu dem Schneidkantenrücken 16 befindet. Die
Schneidrücken sind mit Aussparungen 20 versehen, deren Tiefe
sich jeweils zunehmend von dem ersten Rand in Richtung des
zweiten Randes vergrößert. Eine Nebenschneidkante 30 ist an
der Kantenlinie ausgebildet, an der die stirnseitige
Freifläche die Wandfläche der Aussparung 20 trifft, die,
gesehen in Drehrichtung des Bohrers, nach vorne weist.
Alternativ ist eine erste äußere Umfangsschneidkante 13b mit
einem Kantenaußendurchmesser D1 und einer Position
vorgesehen, die um einen Abstand B von der ersten äußeren
Umfangsschneidkante 13b zurückgezogen ist, wobei der erste
Rand 15 einen Außendurchmesser D hat, der größer ist als der
oben erwähnte Durchmesser D1, und wobei eine erste
Nebenschneidkante 30 und eine zweite Nebenschneidkante 31 an
den Kantenlinien der Schneidkanten 13b und des ersten Randes
15 vorgesehen sind. Darüber hinaus ist an der Kantenlinie, an
der die äußere Umfangsfläche 17a des zweiten Randes 17 die
nach hinten weisende Wandfläche 11b der Spannut 11 trifft,
ein abgeschrägter Abschnitt 32 ausgebildet, der die Flächen
17a, 11b unter stumpfen Winkeln schneidet, so daß er entlang
des zweiten Randes 17b verläuft.
Fig. 1 zeigt eine Aufsicht von unten auf einen Bohrer
gemäß einer ersten erfindungsgemäßen
Ausführungsform, gesehen längs der Achse des
Bohrers.
Fig. 2 ist eine Seitenansicht des in Fig. 1 gezeigten
Bohrers, gesehen in der Richtung 11 von Fig. 1.
Fig. 3 ist ein Querschnitt entlang der Linie 111-111 von
Fig. 2.
Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht eines bekannten
Bohrwerkzeugs.
Fig. 5 ist eine Querschnittsansicht eines herkömmlichen
Bohrers.
Fig. 6 ist eine Aufsicht von unten auf einen bekannten
Bohrer mit vier Umfangsrändern.
Fig. 7 ist eine Ansicht von unten eines weiteren bekannten
Bohrers.
Fig. 8 ist eine Seitenansicht des in Fig. 7 dargestellten
Bohrers.
Fig. 9 ist eine Ansicht von unten auf einen weiteren
bekannten Bohrer.
Fig. 10 ist eine Seitenansicht des in Fig. 9 dargestellten
Bohrers.
Fig. 11 ist eine Ansicht von unten auf einen Bohrer gemäß
einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung.
Fig. 12 ist eine Seitenansicht des in Fig. 11 dargestellten
Bohrers.
Fig. 13 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie
III-III von Fig. 12.
Das erfindungsgemäße Bohrgerät umfaßt einen Werkzeugkörper 10
mit zwei Spannuten 11, die in dessen Umfangsfläche
ausgebildet sind. Eine Schneidkante 13 ist an der Kantenlinie
ausgebildet, an der die stirnseitige Freifläche des
Werkzeugkörpers die Wandfläche jeder Spannut schneidet, die,
gesehen in Drehrichtung des Werkzeugs, nach vorne weist. Ein
erster Rand 15 ist an dem Ende des Schneidrückens vorgesehen,
das sich an der Hinterseite der Nut 11, gesehen in
Drehrichtung des Werkzeugs, befindet, während ein zweiter
Rand 17 an dem Ende des Schneidrückens vorgesehen ist, das
sich neben dem Schneidkantenrücken 16 befindet. Die
Schneidrücken sind mit Aussparungen 20 versehen, deren Tiefe
zunehmend von dem ersten Rand in Richtung des zweiten Randes
zunimmt. Eine Nebenschneidkante 30 ist an der Kantenlinie
ausgebildet, an der die stirnseitige Freifläche die
Wandfläche der Aussparung 20 trifft, die, gesehen in
Drehrichtung des Werkzeugs, nach vorne weist. Alternativ ist
eine erste äußere Umfangsschneidkante 13b mit einem
Kantenaußendurchmesser D1 und einer Position vorgesehen, die
um einen Abstand B von der ersten äußeren Umfangsschneidkante
13b zurückgezogen ist, wobei der erste Rand 15 einen
Außendurchmesser D hat, der größer ist als der oben erwähnte
Durchmesser D1, und wobei eine erste Nebenschneidkante 30 und
eine zweite Nebenschneidkante 31 an den Kantenlinien dieser
äußeren Umfangsschneidkanten 23b, 23a vorgesehen sind.
Darüber hinaus ist ein abgeschrägter Abschnitt 32 an der
Kantenlinie ausgebildet, an der die äußere Umfangsfläche 17a
des zweiten Randes 17 die nach hinten weisende Wandfläche 11b
der Spannut 11 schneidet, wobei der abgeschrägte Abschnitt 32
die Flächen 17a, 11b unter stumpfen Winkeln schneidet, so daß
er sich entlang des zweiten Randes 17b erstreckt.
Gemäß dieser Anordnung ist ein Einfangen der Metallspäne
zwischen dem Rand und der Fläche des Bohrlochs vermieden, so
daß ein Aufrauhen der bearbeiteten Oberfläche aufgrund eines
"Einfressens" derartiger Metallspäne vermieden ist. Darüber
hinaus ist der Werkzeugkörper sicher geführt und zeigt
verringerte Vibrationen während des Bohrens, wodurch die
Bearbeitungsgenauigkeit erhöht ist und der Feinheitsgrad der
Oberflächenbearbeitung erhöht ist.
Bei einer besonderen Ausführungsform der Erfindung, bei
welcher der abgeschrägte Abschnitt 32 vorgesehen ist, ist an
dem Abschnitt des Schneidrückens neben dem
Schneidkantenrücken eine ausreichende Werkzeugfestigkeit
erzielt, wodurch Probleme durch ein Brechen des
Werkzeugabschnittes, der belastet ist, oder ein Brechen des
gesamten zweiten Randes während des Bohrens vermieden ist,
wodurch die Lebensdauer des Werkzeugs verlängert ist.
Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird
nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 3
beschrieben. Fig. 1 zeigt eine Ansicht von unten auf einen
Bohrer nach der ersten Ausführungsform, Fig. 2 ist eine
Seitenansicht der Ausführungsform, gesehen in der Richtung
11, und Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie
III-III von Fig. 2. Spannuten 11 sind an der äußeren
Umfangsfläche des Werkzeugkörpers 10 derart ausgebildet, daß
sie in Richtung der Achse des Werkzeugkörpers 10 verlaufen.
Eine Schneidkante 13 ist an der Kantenlinie ausgebildet, an
der die nach vorne weisende Wandfläche jeder Spannut, gesehen
in Drehrichtung des Werkzeugs, die stirnseitige Freifläche 12
trifft. Die Schneidkante 13 ist gerade und verläuft in
Richtung des Mittenbereichs des Bohrers aufgrund eines
verringerten Abschnitts 13a, der in der Wand ausgebildet ist,
die den Kernabschnitt bildet. Die Freifläche 12 ist ebenfalls
gerade und verläuft von der Schneidkante 13 zu einer
Mittellinie L, die durch den Mittelpunkt der Drehung des
Bohrers verläuft. Die Breite W der Freifläche 12 beträgt
0,015D bis 0,10D (D ist der Durchmesser des Bohrers). Die
Größe der Schneide ist entsprechend gering. Der Abschnitt
jedes Schneidrückens 14, benachbart zu der Spannut 11, stellt
einen ersten Rand 15 dar, während der Abschnitt des
Schneidrückens 14 neben dem Schneidkantenrücken 16 einen
zweiten Rand 17 bildet. Der zwischen diesen Rändern 15 und 17
um die Achse gebildete Winkel beträgt vorzugsweise zwischen
800 und 1000.
Die Dicke des Kerns T ist zwischen 0,1D bis 0,2D festgelegt.
Der innerste oder auch Bodenabschnitt jeder Nut 11, der sich
über eine bestimmte Länge einschließlich des Abschnitts
erstreckt, der die Kernbreite T bildet, stellt einen Teil
einer zylindrischen Oberfläche 18 mit Radius R zwischen 0,1D
und 0,3D dar. Die Wand der Nut zwischen dem Ende der
zylindrischen Fläche 18 und dem Schneidkantenrücken 16 stellt
auch einen Teil einer weiteren zylindrischen Oberfläche 19
dar, die, gesehen in Drehrichtung, vorne ausgespart ist. Der
Winkel 6 zwischen der zylindrischen Fläche 19 und einer
Tangente an den zweiten Rand 17 ist zwischen 60° und 80°
festgelegt. Das Bezugszeichen 10a bezeichnet Ölbohrungen, die
in dem Werkzeugkörper 10 ausgebildet sind.
In jedem Schneidrücken 14 des Werkzeugkörpers 10 ist eine
Aussparung 20 ausgebildet. Jede Aussparung 20 enthält einen
konvex gekrümmten Flächenabschnitt 20a, der sich von dem
ersten Rand in Richtung des zweiten Randes derart erstreckt,
daß sich seine Tiefe zunehmend vergrößert und einen tiefsten
konkav gekrümmten Oberflächenabschnitt 20b, der sich neben
dem zweiten Rand 17 befindet. Der Endabschnitt des konvex
gekrümmten Oberflächenabschnitts 20a neben dem ersten Rand
hat einen großen Krümmungsradius und verläuft somit im
wesentlichen flach. Wenn die Spannut 11 als gerade Nut
ausgebildet wird, kann dieser Abschnitt des konvex gekrümmten
Oberflächenabschnitts 20a vollständig flach verlaufen.
Darüber hinaus stellt die Grenze zwischen dem konkav
gekrümmten Oberflächenabschnitt 20b und dem zweiten Rand 17,
gesehen von unten auf das Werkzeug, einen stumpfen Winkel
dar, so daß ein Bruch des Werkzeugs an diesem Grenzabschnitt
vermieden ist. Genauer gesagt, ist der Winkel (α zwischen 0
und 20° festgelegt, der zwischen der geraden Linie, welche
die Rotationsachse des Werkzeugkörpers 10 mit dem Punkt
verbindet, an dem der konkav gekrümmte Flächenabschnitt 20b
und der zweite Rand 17 einander schneiden und zwischen einer
Tangente an den konkav gekrümmten Flächenabschnitt 20 an dem
oben erwähnten Schnittpunkt. Andererseits ist bei
Berücksichtigung des Querschnitts der Winkel 8 zwischen der
geraden Linie, welche die Drehachse des Werkzeugkörpers 10
mit dem Punkt verbindet, an dem der konkav gekrümmte
Flächenabschnitt 20b und der zweite Rand 17 einander
schneiden und der Tangente an den konkav gekrümmten
Flächenabschnitt 20b an dem oben beschriebenen Schnittpunkt
auf einen Bereich zwischen -5° und 20° eingestellt.
Vorzugsweise ist der Winkel δ positiv: Der zwischen dem
konkav gekrümmten Flächenabschnitt 20b und dem zweiten Rand
17 gebildete Winkel ist nämlich ein spitzer Winkel. Wenn der
oben erwähnte Winkel δ positiv gewählt wird, ist es möglich,
die Tendenz der Metallspäne zu unterdrücken, daß diese
zwischen dem zweiten Rand 17 und der Wandfläche des Bohrlochs
eingefangen werden.
Bei diesem Bohrer beginnt der erste Rand 15 an einer Stelle,
die geringfügig vom äußeren Umfangsende 13b der Schneidkante
13 in Richtung des Basisendes des Werkzeugs zurückgezogen
ist. Dieser äußere Umfangsabschnitt 29 ist mit einem
Freiwinkel in Richtung der Hinterseite versehen.
Eine erste Nebenschneidkante 30 ist an der Kantenlinie
ausgebildet, an der die Endfläche 15b des ersten Randes 15
und die Wandfläche der Spannut 11, die, gesehen in
Drehrichtung des Werkzeugs, nach vorne weist, einander
treffen. Folglich ist der Außendurchmesser D1 der
Schneidkante 13 geringfügig kleiner als der Außendurchmesser
D der ersten Nebenschneidkante 30, gemessen von der Achse O,
d. h. geringfügig geringer als der Außendurchmesser des ersten
Randes 15. Der Außendurchmesser D des Bohrwerkzeugs meint den
Außendurchmesser D der ersten Nebenschneidkante 30. Die
Differenz D-D1 zwischen dem Außendurchmesser D der ersten
Nebenschneidkante 30 und dem Außendurchmesser D1 der
Schneidkante 13 ist auf 5% oder weniger des Außendurchmessers
D der ersten Nebenschneidkante 30 festgelegt.
Bei dieser Ausführungsform sind die Aussparungen 20 und der
zweite Rand 17 verlängert, so daß sie die stirnseitige
Freifläche 12 des Werkzeugkörpers 10 erreichen, so daß die
Endfläche 17b des zweiten Randes 17 mit der stirnseitigen
Freifläche 12 fluchtet. Eine zweite Nebenschneidkante 31 ist
an der Kantenlinie ausgebildet, an der sich die Wandfläche
des konkav gekrümmten Flächenabschnitts 20b der Aussparung
20, die, gesehen in Drehrichtung des Werkzeuges, nach vorne
weist, und die Endfläche 17b des zweiten Randes 17 treffen.
Da die stirnseitige Freifläche in Richtung der Hinterseite,
gesehen in Drehrichtung des Werkzeugs, mit einem Freiwinkel
versehen ist, befindet sich die Nebenschneidkante 31
ebenfalls näher an der Basis des Werkzeugs als das äußere
Umfangsende 13b der Schneidkante 13, wie dies bei der ersten
Nebenschneidkante 30 der Fall ist. Die zweite
Nebenschneidkante 31 befindet sich näher an dem freien Ende
des Werkzeuges als dies bei der ersten Nebenschneidkante 30
der Fall ist. Darüber hinaus ist der zweite Rand 17 derart
ausgebildet, daß er den gleichen Außendurchmesser wie der
erste Rand 15 aufweist. Folglich ist der Außendurchmesser der
zweiten Nebenschneidkante 31 genauso groß wie der
Außendurchmesser D der ersten Nebenschneidkante 30.
Bei dieser Ausführungsform schneidet die Endfläche 17b des
zweiten Randes 17 die äußere Umfangsfläche 17a entlang einer
Kantenlinie P1-P2. Die Anordnung ist derart, daß das Ende P1
neben der zweiten Nebenschneidkante 31 sich näher an dem Ende
der Werkzeugbasis als das andere Ende P2 befindet.
Bei dem Bohrwerkzeug mit der oben beschriebenen Bauweise ist
eine Vibration des Werkzeugkörpers 10 vermieden, da der
Werkzeugkörper 10 durch die ersten und zweiten Ränder 15, 17
stabil geführt werden kann.
Bei dieser Ausführungsform ist die Maßgenauigkeit wie auch
die Feinheit der bearbeiteten Oberfläche verbessert, da das
Schlichtschneiden durch die ersten und zweiten
Nebenschneidkanten 30, 31 durchgeführt wird, nachdem das
Grobschneiden durch die Schneidkante 13 vollzogen worden ist.
Bei dieser Ausführungsform sind zwei erste Nebenschneidkanten
30, 30 und zwei zweite Nebenschneidkanten 31, 31 vorgesehen.
Somit sind vier Nebenschneidkanten mit im wesentlichen einem
konstanten Abstand in Umfangsrichtung des Werkzeugkörpers 10
vorgesehen wie im Falle der vier Ränder 15, 17. Somit ist es
möglich, stabil ein Bohren mit einem hohen Grad an
Gleichförmigkeit und Genauigkeit über die gesamte Länge der
Bohrung zu bewirken.
Bei dieser Ausführungsform ist der Abstand D-D1 zwischen dem
Außendurchmesser D der ersten und zweiten Nebenschneidkanten
30, 31 und der Außendurchmesser D1 der Schneidkante 13 so
gewählt, daß sie nicht mehr als 5% des Außendurchmessers D
beträgt. Wenn die Differenz D-D1 5% des Außendurchmessers D
überschreitet, so erhöht sich die Menge des Metalls, die
durch die ersten und zweiten Nebenschneidkanten geschnitten
werden muß, drastisch, so daß diese Nebenschneidkanten 30, 31
nicht mehr als Schlichtschneidkanten dienen können.
Feine Metallspäne oder Staub, die als Ergebnis des
Schneidvorgangs der ersten und zweiten Nebenschneidkanten 30,
31 erzeugt wurden, werden in Richtung des Basisendes des
Werkzeugkörpers 10 entlang der Aussparungen 20 weggefördert,
so daß das Risiko verringert ist, daß sich Metallspäne, die
durch die zweite Nebenschneidkante 31 gebildet worden sind,
in den Bereich zwischen dem zweiten Rand 17 und dem Bohrloch,
das gebohrt wird, eingeführt werden, wodurch Probleme, wie
beispielsweise ein Verschweißen der Metallspäne mit der
Wandung der Bohrung, vermieden sind. Ferner verringert sich
bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Tiefe der
Aussparung 20 zunehmend in Richtung des zweiten Randes 17, so
daß Pulver oder Staub des bearbeiteten Metalls sich sanft
entlang der Aussparung 20 in den tiefsten Abschnitt, d. h. den
konkav gekrümmten Oberflächenabschnitt 20b der Aussparung in
Übereinstimmung mit der Drehgeschwindigkeit des Werkzeugs
bewegen können, von wo sie wirksam in Richtung des Basisendes
des Werkzeugs zusammen mit den Metallspänen weggefördert
werden. Es ist deshalb möglich, ein Eindringen in den Bereich
zwischen dem zweiten Rand 17 und der Wandung des Bohrlochs
effektiver zu verhindern, wodurch Probleme, wie z. B. das
Auf rauhen der bearbeiteten Oberfläche aufgrund Verschweißen
mit Metallstaub, vermieden sind.
Ferner befindet sich bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel die zweite Nebenschneidkante 31 näher an
dem Werkzeugende als die erste Nebenschneidkante 30, so daß
das Schlichten hauptsächlich durch die zweite
Nebenschneidkante 31 durchgeführt wird. Demzufolge ist die
Menge an Metallspänen, die durch die erste Nebenschneidkante
30 erzeugt wird und in die Spannut 11 gefördert wird,
verringert, wodurch Probleme, wie ein Verstopfen mit
Metallspänen, vermieden ist, das bislang aufgrund einer
Interferenz zwischen den durch die erste Schneidkante 30
geschnittenen und in die Spannut geförderten Metallspänen und
den Metallspänen, die nach dem Ausbilden durch die
Schneidkante 13 ebenfalls in die Nut 11 gelangen, aufgetreten
ist.
Bei dieser Ausführungsform befindet sich das Ende P1 der
Endkantenlinie des zweiten Randes 17 neben der zweiten
Nebenschneidkante 31 näher an dem Basisende des Werkzeugs als
das gegenüberliegende Ende P2. Mit dieser Anordnung ist es
möglich, die Endkantenlinie P1-P2 des zweiten Randes 17 als
Schlichtkante zum Schlichten der Oberfläche des Bohrlochs zu
verwenden.
Grundsätzlich zieht sich beim Bohren in einem
Aluminiummaterial das durch die Schneidkanten gebohrte
Bohrloch sofort nach dem Bohren zusammen und verringert
seinen Durchmesser, so daß der Durchmesser des Bohrers so
ausgewählt werden muß, daß er eine solche Reduzierung des
Bohrdurchmessers aufgrund der Kontraktion kompensiert. Im
Gegensatz dazu wird die Bohrung, die sich nach dem Bohren
durch die Schneidkante 13 zusammengezogen hat und die durch
die zweite Nebenschneidkante 31 geschlichtet worden ist,
durch die Endkantenlinie P1-P2 des zweiten Randes 17 auf
einen Durchmesser abgeschabt, der im wesentlichen gleich dem
Außendurchmesser D der zweiten Nebenschneidkante 31 ist. Dies
beseitigt im wesentlichen die Notwendigkeit, die Verringerung
der Größe der Bohrung zu kompensieren. Eine ähnliche
Anordnung kann an dem Ende des ersten Randes 15 vorgesehen
werden, der sich näher an der Werkzeugbasis als der zweite
Rand 17 befindet. Eine derartige Anordnung verbessert die
Bearbeitungsgenauigkeit der Bohrung noch weiter.
Bei dieser Ausführungsform ist die Endfläche 17b des zweiten
Randes 17 mit der stirnseitigen Freifläche 12 des
Werkzeugkörpers 10 verbunden. Die Endfläche 17b kann jedoch
als schräge Fläche ausgebildet sein, die radial nach außen
und in Richtung der Hinterseite, gesehen in Drehrichtung des
Werkzeugs, verjüngt ist. Gemäß dieser Anordnung wird das
vordere Ende P1 der Endkantenlinie P1-P2 des zweiten Randes
17 in Berührung mit dem zu bearbeitenden Werkstück gebracht,
bevor das andere Ende P2 der Endkantenlinie P1-P2 in
Berührung mit dem Werkstück gebracht wird, wodurch eine
Interferenz zwischen dem Ende P2 und dem Werkstück vermieden
ist, so daß die Feinheit der bearbeiteten Bohrfläche
verbessert ist.
Bei dieser Ausführungsform sind die äußeren Umfangsflächen
15a, 17a der ersten und zweiten Ränder 15, 17 auf einer
zylindrischen Fläche ausgebildet, die mit der Achse O des
Werkzeugkörpers 10 zentriert ist. Dies ist jedoch lediglich
beispielhaft und der äußeren Umfangsfläche 15a des ersten
Randes 15 kann ein vorbestimmter Freiwinkel auferlegt werden.
Mit dieser Anordnung ist eine Reibung zwischen dem Bohrloch
und dem Werkzeug verringert, wodurch verschiedene
unerwünschte Effekte vermieden sind, die durch die Erzeugung
von Hitze im bearbeiteten Abschnitt erzeugt werden, wie z. B.
ein Verschweißen der Metallspäne, ein Zusammenziehen des
Bohrlochs nach dem Bearbeiten usw. Bezüglich der
Führungseigenschaften ist eine Vibration in Richtung der
Hauptkomponente des Schneidwiderstands durch den zweiten Rand
17 unterdrückt, während die Vibration in Richtung der
Komponente senkrecht zur Hauptwiderstandskomponente durch den
ersten Rand 15 ausreichend unterdrückt werden kann, sogar
wenn letzterer einen Freiwinkel hat, da diese Vibration nicht
so groß ist. Somit ist die Führungseigenschaft nicht im
wesentlichen beseitigt, wie dies im Falle von vier Rändern
der Fall ist.
Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird
nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 11 bis 13
beschrieben. Fig. 11 zeigt eine Ansicht von unten auf die
zweite Ausführungsform, Fig. 12 zeigt eine Seitenansicht,
gesehen in der Richtung II von Fig. 11, und Fig. 13 ist eine
Querschnittsansicht entlang der Linie III-III von Fig. 12.
Bei dieser Ausführungsform ist ein abgeschrägter Abschnitt 32
an der Kantenlinie ausgebildet, an der die äußere
Umfangsfläche 17a des zweiten Randes 17 und die in
Drehrichtung des Werkzeugs nach vorne weisende Wandfläche 11b
der Spannut 11 einander schneiden, wobei der abgeschrägte
Abschnitt 32 sowohl die äußere Umfangsfläche 17a wie auch die
Wandfläche 11b unter stumpfen Winkeln schneidet. Der
abgeschrägte Abschnitt 32 erstreckt sich entlang des zweiten
Randes 17 von der stirnseitigen Freifläche 12 des
Werkzeugkörpers in Richtung des Basisendes des Werkzeugs. Der
zwischen dem abgeschrägten Abschnitt 32 und der äußeren
Umfangsfläche 17a des zweiten Randes 17 ausgebildete Winkel R
ist zwischen 90° und 120° festgelegt. Die Breite t1 des
abgeschrägten Abschnitts 32 wird in Beziehung zur Breite t2
der äußeren Umfangsfläche 17a des zweiten Randes 17 derart
festgelegt, daß sie zwischen 0,1 × t2 und 0,5 × t2 liegt.
Durch Vorsehen dieses abgeschrägten Abschnitts 32 ist es
möglich, die Breite t2 der äußeren Umfangsfläche 17a des
zweiten Randes 17 zu verringern, d. h. die Fläche dieser
äußeren Umfangsfläche 17a, während die Dicke des zweiten
Randes 17 in Umfangsrichtung unverändert bleibt. Der zweite
Rand 17 führt den Werkzeugkörper 10, da dessen äußere
Umfangsfläche 17a in Gleitkontakt mit der Oberfläche des
Bohrlochs während des Bohrvorgangs steht. Deshalb verringert
die Verringerung im Bereich der äußeren Umfangsfläche 17a,
die in Gleitkontakt mit der Bohroberfläche steht,
entsprechend die Reibungskraft, die auf den Werkzeugkörper
durch die Oberfläche der Bohrung wirkt, wodurch die Last, die
auf den zweiten Rand 17 während des Bohrens wirkt, verringert
ist.
Deshalb ermöglicht das Bohrgerät dieser Ausführungsform eine
Verringerung der Last, die während des Bohrens auf den
zweiten Rand 17 wirkt, während die Wanddicke des zweiten
Randes 17 beibehalten wird, wodurch ein Abbrechen des zweiten
Randes 17 vermieden ist, was anderenfalls durch Auftreten
einer großen Last während des Bohrens verursacht werden
könnte. Somit ist es möglich, die Lebensdauer der Werkzeuge
effektiv zu verlängern, insbesondere der Werkzeuge mit
kleinen Durchmessern, die oft eine nicht ausreichende
Festigkeit am zweiten Rand 17 aufweisen.
Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf
die Wendelbohrer wie die oben beschriebenen Ausführungsformen
beschränkt, sondern kann auf verschiedene Arten von
Bohrwerkzeugen, wie z. B. auf Bohrer mit geraden Spannuten,
auf Schaftfräser und auf Bohrwerkzeuge angewandt werden.
Durch Verwenden von TiC, TiN oder Diamantbeschichtungen an
den Abschnitten, die besonders großer Abnutzung unterliegen,
kann die Schmierung zwischen den Rändern und der Oberfläche
des Bohrlochs verbessert werden, ebenso wie der
Schneidwiderstand.
Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen sind die
Schneidkanten 13 und die Nebenschneidkanten 21 direkt aus dem
Werkzeugkörper 10 gebildet. Solche Ausführungsformen sind
jedoch lediglich beispielhaft und können in vielerlei
Hinsicht modifiziert werden. Beispielsweise kann ein
ultrahart gesintertes Material, das im wesentlichen aus
Diamant oder CBN (kubischem Bornitrid) besteht, durch Löten
mit den Abschnitten des Werkzeugkörpers verbunden werden,
welche die Schneidkanten und Nebenschneidkanten bilden, und
ein solches gesintertes Material wird als Material für
Schneidkanten und Nebenschneidkanten verwendet. Bei
Verwendung einer solchen Konstruktion ist es möglich, die
Abnutzungsfestigkeit an den Kantenabschnitten weiter zu
verbessern, an denen die Abnutzung besonders groß ist.
Claims (4)
1. Bohrgerät, umfassend:
- - einen Werkzeugkörper (10), der um eine Achse (O) drehbar ist;
- - zwei Spannuten (11), die in der äußeren Umfangsfläche des Werkzeugkörpers (10) derart ausgebildet sind, daß zwischen diesen zwei Schneidrücken ausgebildet sind;
- - zwei in den Schneidrücken ausgebildete Aussparungen (20);
- - Schneidkanten, die an den Kantenlinien ausgebildet sind, an denen die Wandflächen der Spannuten (11), die, gesehen in Drehrichtung des Werkzeugs, nach vorne weisen, die stirnseitigen Freiflächen (12) schneiden;
- - erste Ränder (15), die an den Enden der Schneidrücken neben den und an der Hinterseite der jeweiligen Schneidkanten ausgebildet sind, wobei jeder erste Rand sich näher an der Werkzeugbasis als die Schneidkante befindet und einen Außendurchmesser hat, der größer als derjenige der Schneidkante ist;
- - zweite Ränder (17), die an den Enden des Schneidrückens neben Schneidkantenrücken ausgebildet sind, wobei der zweite Rand mit den stirnseitigen Freiflächen (12) verbunden ist und den gleichen Außendurchmesser wie der zweite Rand (17) besitzt;
- - erste Nebenschneidkanten, die an den Kantenlinien ausgebildet sind, an denen die in Drehrichtung des Werkzeugs nach vorne weisenden Wandflächen der Spannuten (11) sich mit den Endflächen der ersten Ränder schneiden; und
- - zweite Nebenschneidkanten, die an den Kantenlinien ausgebildet sind, an denen sich die in Drehrichtung des Werkzeugs gesehen nach vorne weisenden Wandflächen der Aussparungen mit den Endflächen der zweiten Ränder (17) schneiden, wobei die zweiten Nebenschneidkanten näher an dem freien Ende des Werkzeugs angeordnet sind als die ersten Nebenschneidkanten.
2. Bohrgerät, umfassend:
- - einen Werkzeugkörper (10), der um eine Achse (O) drehbar ist;
- - zwei Spannuten (11), die in der äußeren Umfangsfläche des Werkzeugkörpers (10) derart ausgebildet sind, daß zwischen diesen zwei Schneidrücken ausgebildet sind;
- - Schneidkanten, die an den Kantenlinien ausgebildet sind, an denen die Wandflächen der Spannuten (11), die, gesehen in Drehrichtung des Werkzeugs, nach vorne weisen, die stirnseitigen Freiflächen (12) schneiden;
- - erste Ränder, die an den Enden der Schneidrücken neben den und auf der Rückseite der Spannuten vorgesehen sind, gesehen in Drehrichtung des Werkzeugs;
- - zweite Ränder, die an den Enden der Schneidrücken neben Schneidkantenrücken (16) vorgesehen sind und die den gleichen Außendurchmesser wie die ersten Ränder haben;
- - wobei die ersten und zweiten Ränder im wesentlichen mit einem gleichen Abstand in Umfangsrichtung angeordnet sind;
- - Aussparungen, die in den Schneidrücken derart vorgesehen sind, daß sie neben den zweiten Rändern derart angeordnet sind, daß sie sich von dem freien Ende in Richtung des Basisendes des Werkzeugs erstrecken;
- - Nebenschneidkanten, die an den Kantenlinien ausgebildet sind, an denen sich die in Drehrichtung des Werkzeugs nach vorne weisenden Wandflächen der Aussparungen mit den stirnseitigen Freiflächen schneiden; und
- - abgeschrägten Abschnitten (32), die an den Kantenlinien ausgebildet sind, an denen sich die äußeren Umfangsflächen der zweiten Ränder mit den in Drehrichtung des Werkzeugs gesehen nach hinten weisenden Wandflächen der Spannuten derart schneiden, daß sie mit den äußeren Umfangsflächen und den nach hinten weisenden Wandflächen einen stumpfen Winkel bilden.
3. Bohrgerät nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Spannuten (11) und die
Aussparungen miteinander verdrillt sind.
4. Bohrgerät nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Spannuten und die Aussparungen
geradlinig verlaufen.
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