DE69404788T2

DE69404788T2 - Bohrer

Info

Publication number: DE69404788T2
Application number: DE69404788T
Authority: DE
Inventors: Ronny Karlsson; Robert Stedt
Original assignee: Seco Tools AB
Current assignee: Seco Tools AB
Priority date: 1993-09-14
Filing date: 1994-09-09
Publication date: 1997-12-04
Anticipated expiration: 2014-09-10
Also published as: JPH07164227A; EP0642863B1; JP3602577B2; SE508466C2; US5478176A; DE69404788D1; EP0642863A1; SE9302971D0; SE9302971L

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Bohrer nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, wie beispielsweise aus der DE-C-1 59 437 bekannt.

Beschreibung des Standes der Technik

Bohrer des oben definierten Typs werden zum Metallschneiden und speziell zum Bohren von Löchern in metallischen Werkstücken verwendet. Während des Metallschneidens werden an dem Meißelende des Schaftes des Bohrers Späne erzeugt, wobei diese Späne gebildet und von dem Meißelende des Schaftes des Bohrers zu dem entgegengesetzten Ende des Schaftes des Bohrers transportiert werden und dieser Transport in den Nuten stattfindet.
Um den Transport von Spänen in den Nuten zu verbessern, ist es bereits aus der EP-A- 0 549 548 bekannt, eine abrupte Vergrößerung der Querschnittsfläche des Abschnittes der spiralförmigen Nuten, die die Späne transportieren, im Vergleich mit dem Abschnitt der spiralförmigen Nuten, die die Späne bilden, zu haben. Eine solche Vergrößerung der Querschnittsfläche reduziert jedoch die Geschwindigkeit der Schneidflüssigkeit, die die Späne trägt, und dies wird den Spantransport negativ beeinflussen. Da Material entfernt wird, wenn die Querschnittsfläche der Nuten vergrößert wird, wird die Starrheit des Bohrers vermindert.
Aus dem japanischen Patent Nr.3-142 116 ist bereits ein Bohrer mit Nuten mit einer Querschnittsfläche bekannt, die sich in einer Richtung von dem Meißel des Bohrers weg vergrößert. Die Nuten haben jedoch teilweise eine spiralförmige und teilweise eine gerade Erstreckung. Diese Gestalt ergibt keinen optimalen Transport der Späne. Man bekommt auch die gleiche Verminderung der Starrheit wie bei der EP-A-0 549 548.

Aufgaben und Merkmale der Erfindung

Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen optimalen Transport von Spänen in einem Bohrer des obendefinierten Typs zu bekommen, wobei dieser Transport durch Schneidflüssigkeit bewirkt wird, die in den Nuten wandert und die Späne mit sich trägt, wobei vermieden wird, die Starrheit des Bohrers zu reduzieren. Die Pumpwirkung der Nuten wird durch die Abnahme der Nutenlänge abgeglichen. Das Ziel der Erfindung wird durch einen Bohrer erreicht, der die Merkmale der beigefügten Ansprüche hat.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Nachfolgend wird eine Ausführungsform der Erfindung beschrieben, wobei auf die beliegende Zeichnung Bezug genommen wird, worin
Fig. 1 eine Seitenansicht eines Bohrers nach der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 2a einen Schnitt entlang IIa-IIa in Fig. 1 zeigt,
Fig. 3a einen Schnitt entlang IIa-IIIa in Fig. 1 zeigt,
Fig. 4a einen Schnitt entlang IVa-IVa in Fig. 1 zeigt,
Fig. 2b einen Schnitt entlang IIb-IIb in Fig. 1 zeigt,
Fig. 3b einen Schnitt entlang IlIb-IlIb in Fig. 1 zeigt und
Fig. 4b einen Schnitt entlang IVb-IVb in Fig. 1 zeigt.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung

Der Bohrer 10 gemäß Fig. 1 enthält einen Schaft 1 2 mit einer Mittelachse 13 in Längsrichtung. Der Schaft 12 hat weiterhin ein erstes Meißelende 14 und ein zweites entgegengesetztes Ende 16. Selbst wenn die beschriebene Ausführungsform in der vorliegenden Anmeldung einen Bohrer mit einem allgemein kompakten Schaft betrifft, so schließt der Gedanke der vorliegenden Erfindung doch auch Bohrer mit röhrenförmigen Schäften ein. Der Ausdruck "allgemein kompakte Schäfte" deckt Bohrer ab, die Schäfte mit Löchern für Schneid-/Kühlflüssigkeit in sonst kompakten Schäften haben.
An dem ersten Meißelende 14 ist der Schaft 12 mit zwei Schneid kanten ausgestattet, die entweder an den Schaft 12 gelötet sein, mit dem Schaft 12 aus einem Stück bestehen oder auf Wendeeinsätzen vorgesehen sein können, die an dem Schaft 12 befestigt sind.
An dem zweiten Ende 16 hat der Schaft 12 einen dickeren Abschnitt 18, der zum Einsetzen in einen Halter geeignet ist. Von dem ersten Meißelende bis zu einem Mittelabschnitt 20 hat der Schaft 12 einen allgemein konstanten Außendurchmesser.
In der beschriebenen Ausführungsform erstrecken sich zwei Nuten 22 spiralförmig von dem Meißelende 14 zu dem Mittelabschnitt 20. Wenn die Nuten 22 maschinell in den Bohrerrohling eingearbeitet werden, werden zwei Grate 24 erzeugt, die sich auch von dem Meißelende 14 aus bis zu dem Mittelabschnitt 20 hin spiralförmig erstrecken. In der Umfangsrichtung des Schaftes 12 überbrücken die Grate 24 die Nuten 22.
In Fig. 1 ist auch gezeigt, wie der Schrägungswinkel α allmählich von dem Meißelende 14 zu dem Mittelabschnitt 20 hin abnimmt. Ein typischer Wert für den Schrägungswinkel α in dem Bereich des Meißelendes 14 ist 20 bis 25º, und ein typischer Wert für den Schrägungswinkel α in dem Bereich des Mittelabschnitts 20 ist 10 bis 15º.
In den Fig. 2a bis 4a sind Querschnitte gezeigt, die in Ebenen liegen, welche sich senkrecht zu der Mittellinie 13 in Längsrichtung des Schaftes 12 erstrecken. So ist die Außenkontur der Querschnitte rund. Wie klar in den Fig. 2a bis 4a gezeigt ist, gibt es einen Verstärkungsabschnitt 26 in der Mitte des Schaftes 12, wobei dieser Verstärkungsabschnitt 26 einen im wesentlichen konstanten Durchmesser zwischen dem Meißelende 14 und dem Mittelabschnitt 20 hat. Von dem Meißelende 14 aus erstrecken sich zwei Kühlmittellochzweige 28 zu dem Mittelabschnitt 20 hin, wobei diese Löcher 28 in einem mittigen Kühlmittelloch 30 miteinander verschmelzen, das sich durch den gesamten Schaft 1 2 erstreckt, d. h. das mittige Kühlmittelloch 30 durchdringt die Endwand des dickeren Abschnittes 18.
Wie weiterhin aus den Fig. 2a bis 4a ersichtlich ist, hat der Grat 24 eine im wesentlichen konstante Umfangserstreckung in den Querschnitten gemäß den Fig. 2a bis 4a, d. h. in den Querschnitten, die in einer Ebene senkrecht zu der Mittelachse 13 in Längsrichtung liegen. In Fg. 3a ist die Wand der Nut 22 von Fig. 2a durch gestrichelte Linien angegeben, und in Fig. 4a ist die Wand der Nut 22 von Fig. 2a durch gestrichelte Linien und die Wand der Nut 22 in Fig. 3a durch gepunktete Linien angegeben. Beim Studium dieser Anzeigelinien in den Fig. 2a bis 4a kann man lernen, daß die Querschnittsfläche der Nuten 22, d. h. die durch die Wände der Nut 22 und die die Grate 24 überbrückende gestrichelte Linie 32 (auch offene Seite genannt) begrenzte Fläche nur marginal aufgrund der maschinellen Bearbeitung in Richtung von dem Meißelende 14 zu dem Mittelabschnitt 20 hin zunimmt. Dies bedeutet, daß die Starrheit des Schaftes 12 prinzipiell die gleiche zwischen dem Meißelende 14 und dem Mittelabschnitt 20 bleibt. In dieser Verbindung sollte darauf hingewiesen werden, daß es mit komplizierteren maschinellen Bearbeitungsmethoden möglich ist, die Querschnittsflächen der Nuten 22 in den Fig. 2a bis 4a konstant zu halten.
In den Fig. 2b bis 4b sind Querschnitte gezeigt, die in einer Ebene liegen, welche einen Winkel α' mit der Ebene senkrecht zu der Mittelachse 13 in Längsrichtung bildet. So ist die Außenkontur dieser Querschnitte elliptisch. Der Winkel α' ist gleich dem Schrägungswinkel α der Nuten 22 in dem Punkt, wo die Ebenen die mittige Achse 13 in Längsrichtung schneiden. Wie oben festgestellt wurde, variiert der Schrägungswinkel α in der Längsrichtung des Schaftes 12.
Wie aus den Fig. 2b bis 4b ersichtlich ist, nimmt die Querschnittsfläche der Nuten 22, d. h. die Fläche, die von den Wänden der Nut 22 und der die Grate 24 überbrückenden gestrichelten Linie 32 begrenzt ist, in Richtung von dem Meißelende 14 zu dem Mittelabschnitt 20 hin zu, d. h. die Querschnittsfläche der Nut 22 in Fig. 2b ist die kleinste, die Querschnittsfläche der Nut 22 in Fig. 3b ist größer als die in Fig. 2b, aber kleiner als die in Fig. 4b, und die Querschnittsfläche der Nut 22 in Fig. 4b ist größer als beide Querschnittsflächen der Nut 22 in Fig. 2b und 3b. Die Querschnittsfläche jeder Nut 22 bei voller Breite an dem Meißelende nimmt um 5 ± 2 % in Richtung zu dem Mittelabschnitt 20 hin zu. In Fig. 3b ist die Nut 22 in Fig. 2 durch getrichelte Linien angegeben. In Fig. 4b ist die Nut in Fig. 2b durch gestrichelte Linien und die Nut 22 in Fig. 3b durch gepunktete Linien angegeben. So gibt es eine allmähliche Zunahme eines Querschnitts der Nuten 22 von dem Meißelende 14 zu dem Mittelabschnitt 20 hin, die einen Winkel α mit einer Ebene bildet, die senkrecht zu der mittigen Achse 13 in Längsrichtung ist, wobei der Winkel α' dem Schrägungswinkel α in der Fläche entspricht, wo die Ebenen einander und die mittige Längsachse 13 schneiden. Durch eine solche Gestaltung gibt es keine Blockierungsprobleme mit der Schneidflüssigkeit und den Spänen, wenn sie von dem Meißelende 14 zu dem Mittelabschnitt 20 hin wandern. Gleichzeitig ist die Starrheit des Schaftes 12 prinzipiell die gleiche zwischen den Endmeißel 14 und dem Mittelabschnitt 20.
Aus den Fig. 2b bis 4b ist ersichtlich, daß die Zunahme der Querschnittsfläche der Nuten 22 durch Verbreiterung der offenen Seite 32 der Nuten 22 erreicht wird. Innerhalb des Gedankens der vorliegenden Erfindung ist es jedoch auch möglich, die Querschnittsfläche der Nuten 22 weiterhin durch Verminderung des Durchmessers des Verstärkungsabschnittes 26 zu vergrößern. In einem solchen Fall ist es erforderlich, die Fläche des mittigen Kühlmittelloches 30 zu verkleinern, um eine geeignete Starrheit des Bohrers 10 zu bewahren. So wird die Tiefe der Nuten 22 durch einen Kompromiß des Steifigkeitserfordernisses in dem Schaft 12 einerseits und des Wunsches nach geräumigen Nuten 22 andererseits bestimmt.
Der Bohrer 10 nach der vorliegenden Erfindung funktioniert auffolgende Weise.
Die Schneid kanten des Meißelendes 14 ergeben eine spanentfernende Bearbeitung eines Werkstückes, um ein Loch zu erzeugen. Die entfernten Späne werden dann in die Nuten 22 gezwungen, wo sie eine spiralförmig gedrehte Form annehmen. Während des Bohrens wird Schneidflüssigkeit über das mittige Kühlmittelloch 30 und die Kühlmittelzweiglöcher 28 zu dem Meißelende 14 geführt. Die zu dem Meißelende 14 geführte Schneidflüssigkeit wird dann von dem Meißelende 14 zu dem mittleren Abschnitt 20 über die spiralförmigen Nuten 22 geführt. Die weggeführte Flüssigkeit trägt die entfernten Späne mit sich, die so zu dem Mittelabschnitt 20 des Schaftes 12 transportiert werden. Wenn die Schneidflüssigkeit aus dem gebohrten Loch entfernt wird, vereinigen sich die Späne auf dem Werkstück um das Loch herum.
Da die Querschnittsfläche der Nuten 22, wie in den Fig. 2b bis 4b zu sehen, in Richtung von dem Meißelende 14 zu dem Mittelabschnitt 20 hin zunimmt, nimmt die Geschwindigkeit der Schneidflüssigkeit in axialer Richtung entlang dem Schaft 12 von dem Meißelende 14 zu dem Mittelabschnitt 20 hin ab, wenn der Schrägungswinkel α einen konstanten Wert hat. So ergeben die Schneidflüssigkeit und die Späne während ihrer Entfernung von dem Meißelende 14 zu dem Mittelabschnitt 20 hin eine Blockierwirkung.
Um diese Abnahme der Geschwindigkeit zu kompensieren, nimmt der Schrägungswinkel α, siehe Fig. 1, in Richtung von dem Meißelende 14 zu dem Mittelabschnitt 20 hin ab. Dies bedeutet, daß die Geschwindigkeit in Axialrichtung des Schaftes 1 2 beibehalten werden kann, da der Abstand, über den die Schneidflüssigkeit zu wandern hat, abnimmt. Da somit die Pumpwirkung der Nuten mit der Zunahme des Nutvolumens abnimmt, wird die kontinuierliche Abnahme des Schrägungswinkels diesen Effekt ausgleichen und der Bohrer seine Festigkeit behalten. Es ist bevorzugt, daß die Nuten 22 eine spiralförmige Erstreckung über den gesamten Weg von dem Meißelende 14 bis zu dem Mittelabschnitt 20 haben, da die spiralförmige Erstreckung eine erwünschte Pumpwirkung auf die Entfernung der Schneidflüssigkeit ergibt, die die Späne mit sich trägt. Innerhalb des Gedankens der vorliegenden Erfindung liegt jedoch auch die Möglichkeit, daß der Schrägungswinkel α O wird, bevor die Nuten den Mittelabschnitt 20 erreichen.

Claims

1. Bohrer (10), vorzugsweise zum Metallschneiden, mit einem im wesentlichem kompakten Schaft (12) mit einem ersten Spitzenende (14), das wenigstens eine Schneidkante einschließt, einem zweiten entgegengesetzten Ende (16) und einem Zwischenabschnitt (20), der zwischen dem ersten Spitzenende (14) und dem zweiten entgegengesetzten Ende (16) angeordnet ist, einer Anzahl von Hohlkehlen (22) entsprechend der Schneidkantenanzahl, wobei sich diese Hohlkehlen (22) von dem Spitzenende (14) zu dem Zwischenabschnitt (20) des Schaftes (12) erstrecken und das verfügbare Volumen für in den Hohlkehlen (22) wandernde Schneidflüssigkeit allmählich von dem Spitzenende (14) zu dem Zwischenabschnitt (20) hin zunimmt, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrägungswinkel (α) der Hohlkehlen (22) allmählich von dem Spitzenende (14) zu dem Zwischenabschnitt (20) abnimmt und daß in Querschnitten (Fig. 2a bis 4a), die in Ebenen senkrecht zu einer Längsmittelachse (13) des Schaftes (12) liegen, Flächen (24), die die Hohlkehlen (22) miteinander verbrücken, eine im wesentlichen konstante Ausdehnung zwischen den Hohlkehlen (22) in der Umfangsrichtung haben.

2. Bohrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Querschnitten (Fig. 2b bis 4b), die in Ebenen liegen, welche einen Winkel (α') mit einer Ebene senkrecht zu einer Längsmittelachse (13) des Schaftes (12) bilden, die Querschnittsfläche der Hohlkehlen (22) in Richtung von dem Spitzenende (14) zu dem Zwischenabschnitt (20) zunimmt, wobei dieser Winkel (α') gleich dem Schrägungswinkel (α) in einem Bereich ist, wo die senkrechte Ebene die Längsmittelachse (13) schneidet.

3. Bohrer nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (12) einen allgemein konstanten Außendurchmesser zwischen dem Spitzenende (14) und dem Zwischenabschnitt (20) hat.

4. Bohrer nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrägungswinkel (α) in dem Bereich des Spitzenende (14) einen Wert in der Größe von 20 bis 25º hat.

5. Bohrer nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrägungswinkel in dem Bereich des Zwischenabschnittes (20) eine Wert im Bereich von 10 bis 15 º hat.

6. Bohrer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche der Hohlkehlen (22) durch Aufweiten der Hohlkehlen (22) an ihren offenen Seiten (32) zunimmt.

7. Bohrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche einer jeden Hohlkehle (22) um 5 % ± 2 % in Richtung zu dem Zwischenabschnitt (20) hin zunimmt.