DE60031297T2

DE60031297T2 - Schneidkopf und werkzeugkörperzusammenbau

Info

Publication number: DE60031297T2
Application number: DE60031297T
Authority: DE
Inventors: Jörgen ENG; Sven Engstrand; Jonas Svensson; Anna Hedberg
Original assignee: Sandvik Intellectual Property AB
Current assignee: Sandvik Intellectual Property AB
Priority date: 1999-12-21
Filing date: 2000-12-13
Publication date: 2007-05-16
Anticipated expiration: 2020-12-14
Also published as: EP1239986B1; DE60031297D1; US6524034B2; CN1413131A; EP1239986A1; SE9904709D0; SE518154C2; KR20020064354A; WO2001045885A1; US20010018013A1; JP2003517942A; CN1240508C; SE9904709L

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Bohrer mit einem Werkzeugkörper und einer Vorderspitze.
Hintergrund und Zusammenfassung
Es ist bekannt, eine separate und austauschbare Bohreinsatzspitze vorzusehen, die an einen Bohreinsatzkörper anbringbar ist. Die Spitze kann aus härterem Material hergestellt sein als der Werkzeugkörper, denn die Spitze pflegt den größten Kräften ausgesetzt zu sein. Das Werkzeug kann aus einem weniger harten und in typischer Weise weniger teuren Material hergestellt sein. Weil die Spitze einen relativ kleinen Prozentsatz an dem gesamten, den Bohrer ausmachenden Materialanteil aufweisen kann, können die Gesamtkosten des Bohrers minimal gemacht werden. Außerdem kann die erwartete Lebensdauer des Bohrers mit einer härteren Spitze relativ zu Bohrern, die ganz aus weicherem Material hergestellt sind, relativ länger sein. Die Kosten für den Austausch einer härteren Bohrerspitze sind in typischer Weise niedriger als die Kosten für den Austausch eines ganzen Bohrers, der aus dem selben Material wie die Bohrerspitze hergestellt ist. US-Patent Nr. 4,950,108, US-Patent Nr. 4,684,298 und EP-Patent Nr. 0 358 901 offenbaren Bohreraufbauten mit einem Werkzeugkörper und einer austauschbaren Spitze.
In typischer Weise sind die Bohrerspitze und der Werkzeugkörper durch eine oder mehrere, gewöhnlich zwei Befestigungseinrichtungen aneinander befestigt, wie z. B. Bolzen oder Schrauben, die sich durch Löcher in der Bohrerspitze in Gewindelöcher in dem Werkzeugkörper erstrecken. Da Torsionskräfte, die zwischen der Spitze und dem Körper übertragen werden, hoch zu sein pflegen, ist es notwendig, relativ große Befestigungseinrichtungen in dem Aufbau zu verwenden. Die Benutzung großer Befestigungseinrichtungen führt zu einem Verlust an Oberfläche an der Spitze und kann störend auf den Betrieb des Bohrers einwirken. Außerdem macht es die Verwendung von großen Befestigungseinrichtungen schwierig, die Vorteile einer separaten harten Bohrerspitze und eines weicheren Werkzeugkörpers in Bohrern geringer Größen oder sogar in Bohrern größerer Größen, die beim Bohren von harten Materialien benutzt werden sollen, zu genießen. Ferner ist es oft notwendig, Buchsen in der Bohrerspitze vorzusehen, um ein übermäßiges Spiel zwischen der Bohrerspitze und dem Werkzeugkörper während des Betriebes zu vermeiden. Es ist wünschenswert, einen Bohrer vorzusehen, welcher die Ver wendung kleiner Befestigungseinrichtungen erlaubt, um die Spitze und den Werkzeugkörper aneinander zu befestigen, wenngleich doch die Übertragung von Drehmoment zwischen der Spitze und dem Werkzeugkörper in dem selben oder einem größeren Maße erlaubt wird als bei Aufbauten, bei denen größere Befestigungseinrichtungen verwendet werden, und welcher die Probleme eines übermäßigen Spieles zwischen der Spitze und dem Werkzeugkörper vermeidet.
Die schwedische Patentanmeldung Nr. 9501687-9 offenbart einen Bohrer mit einer Spitze, der mit einem mittigen Bolzen, welcher sich durch den Körper erstreckt, an dem Werkzeugkörper befestigt ist. Die Spitze ist mit einem Innengewinde passend zu dem Bolzen versehen. Einander zugeneigte Oberflächen der Spitze und des Werkzeugkörpers sind mit passenden parallelen Nuten und Rippen versehen. Es ist wünschenswert, einen Aufbau mit einer Spitze und einem Werkzeugkörper vorzusehen, der nicht eine Mittelbohrung durch den Werkzeugkörper erfordert.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Bohrer, wie er in Anspruch 1 bestimmt ist, vorgesehen. Dieser Bohrer ist insofern einzigartig, als ein Drehmoment zwischen der Spitze und dem Werkzeugkörper nur durch mindestens eine Befestigungseinrichtung übertragen wird, die sich versetzt zu der Mittelachse des Bohrers und den zusammenwirkenden Profilflächen der Spitze und des Werkzeugkörpers befindet. Im Gegensatz zu der oben erwähnten EP 0 358 901 wird ein Bohrer offenbart mit einer Spitze und einem Werkzeugkörper, die durch eine Grenzfläche verbunden sind, welche nicht nur zwei passende Profilflächen aufweist sondern auch einen zentralen Führungsbohrer am Vorderende des Werkzeugkörpers und ein zentrales Durchgangsloch in der Spitze, wobei das Loch den Führungsbohrer aufnimmt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung verstehen sich durch Lesen der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen, in welchen gleiche Bezugszahlen gleiche Elemente bezeichnen, und bei denen ist:
1 ein schematischer Seitenquerschnitt eines Bohrers mit einer Spitze und einem Werkzeugkörper gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 eine Bodenansicht einer Spitze gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
3 eine Bodenansicht einer anderen Ausführungsform der Spitze gemäß der Erfindung; und
4 ein schematischer Seitenquerschnitt einer anderen Ausführungsform des Bohrers gemäß der vorliegenden Erfindung.
Ausführliche Beschreibung
Eine Ausführungsform eines Bohrers mit einer Spitze 21 und einem Werkzeugkörper 23 ist im Querschnitt in 1 gezeigt. Die Spitze 21 hat ein erstes Ende 25 für das Berühren eines Werkstückes und ein zweites Ende 27. Das zweite Ende 27 hat eine musterartige bzw. profilierte Oberfläche 29 mit Ausnehmungen und Vorsprüngen und mindestens einem Durchgangsloch 31, welches sich von dem zweiten Ende durch die Spitze erstreckt. Vorzugsweise ist das Durchgangsloch 31 parallel zu einer Mittelachse der Spitze.
Der Werkzeugkörper 23 hat ein erstes Ende 33 mit einer Profilfläche 35, welche der Profilfläche 29 der Spitze für das Zusammenpassen mit der Profilfläche der Spitze entspricht. Vertiefungen bzw. Ausnehmungen und Vorsprünge der Profilfläche 29 der Spitze 21 passen zu Vorsprüngen und Ausnehmungen bzw. Vertiefungen der Profilfläche 35 des Werkzeugkörpers 23. Der Werkzeugkörper 23 weist ferner mindestens ein Gewindeloch 37 auf, welches eingerichtet ist, um in Flucht zu dem Durchgangsloch 31 in der Spitze 21 zu liegen.
Mindestens eine Befestigungseinrichtung 39 mit einem Gewindeende 41 und einem Befestigungsende 43 ist vorgesehen. Die Befestigungseinrichtung 39 erstreckt sich durch das Durchgangsloch 31 derart, daß das Befestigungsende 43 gegen eine Oberfläche 45 in dem Loch in Widerlage kommt, und das Gewindeende 41 paßt zu dem Gewinde in dem Durchgangsloch 37. Vorzugsweise sind zwei Durchgangslöcher 31, zwei Gewindelöcher 37 und zwei Befestigungseinrichtungen 39 gemäß Darstellung in 1 vorgesehen. Das Durchgangsloch 31 in der Spitze 21 ist vorzugsweise eine konische Ansenkung mit einem größeren Abschnitt und einem kleineren Abschnitt und einer Übergangsfläche 45 zwischen dem größeren und dem kleineren Abschnitt, gegen welche das Befestigungsende der Befestigungseinrichtung 39 in Widerlage kommt. Die Durchgangslöcher 31 und die Gewindelöcher 37 sind vorzugsweise unter gleichen Radien von einer Mittelachse der Spitze bzw. des Werkzeugkörpers angeordnet und bestimmen einen Winkel von 180°, gemessen von der Mittelachse.
Bei dem Bohrer gemäß der Erfindung wird ein Drehmoment zwischen der Spitze und dem Werkzeugkörper nur durch mindestens eine Befestigungseinrichtung 39 und dem Kontakt zwischen den Ausnehmungen und den Vorsprüngen der Musterfläche 29 der Spitze und der Musterfläche 35 des Werkzeugkörpers übertragen. Das Vorsehen der Profilfläche begünstigt die Übertragung eines erheblich größeren Drehmomentes, als mit zwei Schrauben allein vorge sehen werden kann, und folglich ist die Benutzung kleinerer Schrauben ermöglicht, wobei an dem ersten Ende 25 der Spitze mehr von einer Arbeitsfläche vorgesehen wird.
2 zeigt eine Ausführungsform der Profilfläche 29 der Spitze 21. Man erkennt, daß die Profilfläche 35 des Werkzeugkörpers 23 vorzugsweise ein Spiegelbild der Profilfläche 29 zur Spitze ist. Die Profilfläche 29 ist in der Form einer Vielzahl von radialen Ausnehmungen und Vorsprüngen, die sich von einer Mittelachse der Spitze 21 erstrecken. 3 zeigt eine alternative Ausführungsform, bei welcher die Profilfläche 29 in der Form einer Vielzahl von parallelen Ausnehmungen und Vorsprüngen ist. Jede beliebige Anzahl geeigneter Muster kann für die Profilflächen 29 und 35 vorgesehen sein, wie z. B. Fischgrätenmuster, gekrümmte Muster und dergleichen, vorausgesetzt, die Muster begünstigen die Übertragung eines Drehmomentes während der Benutzung des Bohrers. Ein vollständig kreisförmiges Muster, welches auf der Mittelachse der Spitze und des Werkzeugkörpers zentriert ist, wäre wahrscheinlich am wenigstens für die Übertragung eines Drehmomentes geeignet, denn Torsionskräfte von einem kreisförmigen Vorsprung auf der Spitze und dem Werkzeugkörper würden nicht Kräften auf dem anderen der Spitze und des Werkzeugkörpers entgegenstehen oder würden wegen einer Deformation des Musters während des Betriebes nur an gewissen Punkten entgegenstehen.
Wie man in 1 sieht, kann der Werkzeugkörper 23 mit einem ersten Durchgangsabschnitt 47 mit einem ersten Ende 49 an einem zweiten Ende 51 des Werkzeugkörpers und einem zweiten Ende 53 an einer Stelle entfernt von dem ersten Ende 33 des Werkzeugkörpers versehen sein. Der Werkzeugkörper 23 kann ferner mit einem zweiten Durchgangsabschnitt 55 versehen sein, der sich von dem zweiten Ende 53 des ersten Durchgangsabschnittes 47 zu einer Stelle 57 auf einer Seitenfläche 59 des Werkzeugkörpers erstreckt. Der erste und der zweite Abschnitt 47 und 55 bestimmen zusammen einen Durchgang und haben ausreichende Größe, um ein Schmiermittel oder Kühlmittel durch den Durchgang hindurch vorzusehen.
Wie man in 4 sieht, ist es auch möglich, ein Schmiermittel oder ein Kühlmittel zu einer Stelle nahe der Spitze dadurch vorzusehen, daß verschiedene Durchgangslöcher 61'' durch die Spitze vorgesehen sind, welche sich zu dem zweiten Ende der Spitze erstrecken. Der Körper 23'' hat einen ersten mittigen Durchgangsabschnitt 47'' mit zwei Durchgangsabschnitten 55'', die sich unter einem Winkel aus dem ersten Durchgangsabschnitt 47'' zu dem ersten Ende 33'' des Körpers 23'' erstrecken und die mit zwei Durchgangslöchern 61'' ausgefluchtet sind, die sich durch die Spitze 21'' erstrecken.
Vorzugsweise hat die Spitze 21 eine größere Härte als der Werkzeugkörper 23, so daß der Bohrer eine längere Lebensdauer hat als ein Bohrer, der ganz aus dem Material hergestellt ist, aus welchem der Werkzeugkörper hergestellt ist.
Diese Erfindung wurde zwar gemäß einer bevorzugten Ausführungsform veranschaulicht und beschrieben, es versteht sich aber daß Variationen und Änderungen im Rahmen der Erfindung vorgenommen werden können, wie sie in den Ansprüchen bestimmt ist.

Claims

Bohrer mit einem Werkzeugkörper (23) und einer Vorderspitze (21), die lösbar an dem Werkzeugkörper angebracht ist und ein erstes Ende (25) hat für die Berührung mit einem Werkstück sowie ein zweites Ende (27) für die Berührung eines ersten Endes (33) des Werkzeugkörpers (23), wobei das zweite Ende (27) der Werkzeugspitze (21) aus einer Profilfläche (29) mit Ausnehmungen und Vorsprüngen besteht und sich mindestens ein Durchgangsloch (31) zwischen die Enden (25, 27) der Spitze erstreckt, wobei das erste Ende (33) des Werkzeugkörpers (23) aus einer Profilfläche (35) mit Ausnehmungen und Vorsprüngen besteht, die zu der Profilfläche (29) der Bohrerspitze (21) passen, und mindestens ein Loch (37) ein Innengewinde hat und mit dem Durchgangsloch (31) in der Spitze in Flucht liegt, der Bohrer ferner eine Befestigungseinrichtung (39) aufweist, die ein Außengewinde hat und sich durch das Durchgangsloch (31) in der Spitze sowie in das Loch (37) in dem Werkzeugkörper erstreckt, das Außengewinde mit dem Innengewinde in Eingriff kommt, wobei die Löcher (31, 37) in der Bohrerspitze bzw. dem Werkzeugkörper gegenüber einer Mittelachse des Bohrers versetzt sind und wobei ein Drehmoment zwischen der Spitze (21) und dem Werkzeugkörper nur durch die Befestigungseinrichtung und die Profilflächen (29, 35) der Spitze und des Werkzeugkörpers übertragen wird.
Bohrer nach Anspruch 1, wobei die Spitze (21) zwei Durchgangslöcher (31) aufweist und der Werkzeugkörper (23) zwei Gewindelöcher (37) aufweist und die zwei Befestigungseinrichtungen (39) sich durch die Durchgangslöcher (31) erstrecken und mit ihren Außengewinden mit den Innengewinden der Gewindelöcher in Eingriff kommen.
Bohrer nach Anspruch 2, wobei die Befestigungseinrichtungen (39), die Durchgangslöcher (31) und die Gewindelöcher (37) auf demselben Radius um eine Mittelachse der Spitze und des Bohrerkörpers angeordnet sind.
Bohrer nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Befestigungseinrichtungen (39), die Durchgangslöcher (31) und die Gewindelöcher (37), von der Mittelachse gemessen, miteinander einen Winkel von 180° bilden.
Bohrer nach Anspruch 1, wobei der Werkzeugkörper (23) einen ersten Durchgangsabschnitt (47) einschließt mit einem ersten (49) Ende an einem zweiten Ende (51) des Werkzeug körpers (23) sowie einem zweiten Ende an einem Punkt im Abstand von dem ersten Ende (33) des Werkzeugkörpers, und ein zweiter Durchgangsabschnitt (55), der sich von dem zweiten Ende des ersten Durchgangsabschnittes (47) zu einem Punkt auf einer Seitenfläche des Werkzeugkörpers erstreckt und die ersten und zweiten Durchgangsabschnitte einen Durchgang bilden und ausreichend groß sind, um ein Schmiermittel oder Kühlmittel durch den Durchgang zur Verfügung zu stellen.
Bohrer nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei die Profilfläche (29) der Spitze (21) und die Profilfläche des Werkzeugkörpers (35) jede eine Vielzahl von sich radial erstreckenden Ausnehmungen und Vorsprüngen aufweist.
Bohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Durchgangsloch ein angesenktes Loch bzw. eine konische Ansenkung ist mit einem größeren Abschnitt und einem kleineren Abschnitt und einer Übergangsfläche (45) dazwischen, wobei die Befestigungseinrichtung (39) ein Sicherungsende (43) für eine Widerlage gegen die Übergangsfläche (45) hat.
Bohrer nach Anspruch 1, wobei der Körper (23'') einen ersten Mitteldurchgangsabschnitt (47'') mit verschiedenen Durchgangsabschnitten (55'') hat, die sich unter einem Winkel zu dem ersten Durchgangsabschnitt (47'') zu dem ersten Ende (33'') des Körpers (23'') erstrecken und mit Durchgangslöchern (61'') in Flucht liegen, welche sich durch die Spitze erstrecken, wobei die Durchgangsabschnitte (47'', 55'') einen Durchgang bilden und ausreichend groß sind, um ein Schmiermittel oder Kühlmittel durch den Durchgang zur Verfügung zu stellen.