DE69510790T2

DE69510790T2 - Bohrer und schneideinsatz

Info

Publication number: DE69510790T2
Application number: DE69510790T
Authority: DE
Inventors: Ake Sjoelander; Tommy Tukala
Original assignee: Sandvik AB
Current assignee: Sandvik Intellectual Property AB
Priority date: 1994-05-09
Filing date: 1995-05-05
Publication date: 2000-02-10
Anticipated expiration: 2015-05-06
Also published as: CN1147779A; JPH09512755A; EP0758935B1; EP0758935A1; CN1052931C; KR100333467B1; SE9401598L; KR970702770A; DE69510790D1; ATE182096T1; BR9507682A; SE9401598D0; US5622461A; WO1995030505A1; SE504315C2; ES2135733T3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Bohrer zum Bohren von vorzugsweise metallischen Werkstücken und einen Schneideinsatz für die Verwendung in diesem Bohrer nach dem Oberbegriff der Ansprüche 1 bzw. 4 und wie aus der EP-A-0.181.844 bekannt ist. Der Bohrer besteht aus einem Bohrerschaft, der mindestens zwei darin axial gebildete Spankehlen und mindestens zwei Schneideinsatzplätze hat, um Blockiermittel aufzunehmen, und Schneideinsätze mit gegenseitig identischer Form, wobei die aktive Schneidkante eines Schneideinsatzes von diesem seitlich derart hervorsteht, daß der Durchmesser der Bohrung während des Spanflusses durch eine Spankehle dadurch bestimmt wird. Die aktive Schneidkante des anderen Schneideinsatzes ist radial innerhalb des Umfanges des Bohrerschaftes für den Spanfluß durch die andere Spankehle angeordnet.
Das Dokument DE-B-27 30 418 beschreibt einen Bohrer, der mit zwei sechseckigen Einsätzen von gegenseitig identischer Form ausgestattet ist, die in zwei Schneideinsatzplätzen in dem vorderen gebrochenen Teil derart aufgenommen werden, daß sich eine Winkelhalbierende jedes Kantenpaares parallel zu der Mittelachse des Bohrers erstreckt.
Ein anderer Bohrertyp wird in der EP-A-181.844 beschrieben. Die Einsätze dieses Bohrers haben hauptsächlich rechteckige Form, wobei jede Endoberfläche des Bohrers durch zwei Schneidkanten begrenzt ist, welche sich unter einem stumpfen Winkel schneiden, wobei der radial äußere Einsatz des Bohrers so geneigt ist, daß die Größe des zu bohrenden Loches bestimmt ist, während sich die Längsachse des radial inneren Einsatzes parallel zu der Mittelachse des Bohrers erstreckt, während sie dazu vorgesehen ist, denselbigen zu überlappen.
Mit Bohrern des vorgenannten Typs ist es schwierig, Löcher mit kleinen Durchmessern zu schaffen. Ferner ist es schwierig, solche Bohrer zum Stapelbohren zu verwenden, d. h. Bohren einer Vielzahl von Platten zur selben Zeit. Während einer solchen Art von Stapelbohren wird gewöhnlich ein Ausbruchblock gebildet. Der Block rotiert mit dem Bohrer, und bei großer Vorschubkraft besteht ein Störungsrisiko für Schneidkante und/oder Bohrer.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die oben erwähnten Probleme zu lösen.
Die Erfindung wird unten genauer in Verbindung mit den folgenden Zeichnungen beschrieben, welche eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeigen.
Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht des vorderen Schneidteils eines Bohrerschaftes der Erfindung.
Fig. 2 zeigt eine Draufsicht des in Fig. 1 gezeigten Bohrers.
Fig. 3 ist eine vergrößerte Seitenansicht des Bohrers in Fig. 1.
Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht des Bohrers in den Fig. 1-3.
Fig. 5 ist eine Seitenansicht entlang der Linie V-V in Fig. 3.
Fig. 6 ist eine vergrößerte Seitenansicht eines Schneideinsatzes, wie er bei dem Bohrer in den Fig. 3-4 gezeigt ist.
Die Fig. 1-4 zeigen einen Teil eines zylindrischen Bohrerschaftes 10, der an seinem vordersten Teil mit zwei Schneideinsatzplätzen 11 und 12 versehen ist, die hauptsächlich auf jeder Seite der Mittellinie CL des Bohrers positioniert sind. Axiale Kehlen bzw. Rillen oder Durchgänge für den Spanfluß erstrecken sich zu den Einsatzplätzen und sind durch 13 und 14 dargestellt. Diese Kehlen können gerade oder schraubenförmig sein. Der Bohrerschaft 10 weist auch Kanäle 15 zur Zuführung von Kühlmedium zum vorderen Schneidendteil des Bohrers auf. Beide Schneideinsatzplätze 11 und 12 sind zentral mit Löchern versehen, um Gewindesperrschrauben 18 zum Sperren bzw. Blockieren der zentral mit Öffnungen versehenen Schneideinsätze 16, 17 in den Plätzen aufzunehmen. Die Plätze bestehen aus einem zentralen Platz 11, der radial innerhalb des Umfanges des Bohrerschaftes 10 angeordnet ist, und einem Umfangsplatz 12, der in dem Umfang des Bohrerschaftes endet. Die Schneideinsatzplätze 11 und 12 sind in dem Bohrerschaft 10 so geformt, daß sie verschiedene axiale Freiwinkel beschreiben und zusammen das Bohren des vollständigen Lochdurchmessers schaffen.
Der radial äußere Einsatz 16 ist unter einem bestimmten Winkel derart geneigt, daß der Durchmesser des gebohrten Loches dadurch bestimmt ist.
Ein Kernteil M ist zwischen den inneren und äußeren Einsätzen 16, 17 mit einer solchen Breite vorgesehen, daß ausreichende Festigkeit des Bohrers geschaffen wird. Die Abmessung des Bohrers wird durch den Durchmesser D bestimmt. Jeder Schneideinsatzplatz weist eine tangentiale Stützoberfläche 19, eine axiale Stützoberfläche 20 und eine radiale Stützoberfläche 21 auf.
Jeder Einsatz hat eine längliche, polygonale Gestalt, eine rhombische Gestalt mit einer oberen Fläche 23 und einer unteren Fläche 22, die in der Hauptsache zueinander parallel sind. Die Flächen 22 und 23 sind durch zwei gegenüberliegende Endflächen verbunden, welche kurzen Seiten eines Grundrechteckes entsprechen. Die untere Fläche 22 ist kleiner als die obere Fläche 23, und daher schafft der Schneideinsatz einen positiven Freiwinkel. Die Schnittlinien der kurzen Seiten mit der oberen Fläche 23 bilden zwei Hauptschneidkanten 24, 25, wobei jede dieser Kanten auf ihrer Mitte gebrochen ist und ein V mit innerem stumpfen Winkel δ bildet, wobei nur eine von diesen das Werkstück bei jeder Bohrtätigkeit schneidet. Jede dieser Kanten ist an Teilen abgerundet, welche Nasenteile 26, 27 und 28, 29 bilden, zwischen denen die größte Breite W&sub1; bestimmt ist. Der kürzeste Abstand zwischen den langen Seitenoberflächen des Einsatzes ist durch W&sub2; bestimmt.
Wie aus Fig. 3 hervorgeht, haben beide Einsätze 16 und 17 rhombische Gestalt, während sie unter einem bestimmten geneigten Winkel gegen die Längsachse (CL) des Bohrers angeordnet sind. Der zentral angeordnete Einsatz 17 ragt axial um einen bestimmten Abstand vor den Umfangseinsatz 16 hervor, um sicherzustellen, daß die radialen Kräfte vorteilhafter gerichtet werden, so daß der gewünschte Durchmesser geschaffen wird. Der äußere Einsatz 16 ist unter einem Winkel α und der innere Einsatz 17 unter einem Winkel β bezüglich der Längsachse CL des Bohrers geneigt. Der Winkel α soll in Bohrern für Massivbohren kleiner sein als der Winkel β. Der Winkel β sollte sich vorzugsweise auf den Wert von 4-8º belaufen, wohingegen der Winkel α einen Wert in dem Bereich von 1-3º haben sollte. In Bohrern zum Stapelbohren für die Herstellung eines Loches in einer Anzahl von Platten sollte der Winkel α etwas größer sein als der Winkel β, weil bei dieser Art Bohranwendungen gewöhnlich ein Ausbrechblock gebildet wird, wodurch ein größerer Überlappungsgrad zwischen den Einsätzen erforderlich wird.
In Fig. 6 wird die rhombische Gestalt des Einsatzes 16, 17 genauer gezeigt. Eine gerade Seitenoberfläche 30 erstreckt sich längs zwischen den Nasenteilen 26 und 28. Der Radius diagonal gegenüberliegender Nasenteile 26 und 29 ist etwas größer als der Radius des anderen Paares diagonal entgegengesetzter Nasenteile 27 und 28. Ähnlich wie bei dem Einsatz in der EP-A- 181.844 könnte dieser Einsatz so gesehen werden, als sei er aus zwei teilweise überlappenden Dreiecken T1 und T2 zusammengesetzt, worin jede Seitenoberfläche des Dreiecks in der Mitte gebrochen ist, so daß jede Schneidkante an dem Bruch einen stumpfen Winkel bildet. Der Einsatz hat jedoch einen derartigen Aufbau, daß die Nasenteile 26 und 27 nicht völlig mit dem Umriß der Nasenteile der hervorstehenden Oberfläche des Dreiecks zusammenfallen. Die zwischen zwei nebeneinanderliegenden Nasenteilen angeordnete Seitenoberfläche fällt mit der Kante 24 des vorstehenden Dreiecks zusammen, aber die Enden, welche abgerundete Nasenteile 28 und 29 bilden, sind seitlich von der vorstehenden Oberfläche ihres zugeordneten Dreiecks T2 in einer Richtung verschoben, während das entgegengesetzte Paar abgerundeter Nasenteile 26 und 27 ähnlich seitlich in der entgegengesetzten Richtung von den Nasenteilen ihres zugeordneten Dreiecks T1 verschoben ist.
Der dritte Eckenteil jedes Dreiecks ist verhältnismäßig zentral in dem Schneideinsatz mit einem Abstand d voneinander angeordnet. Dieser Abstand ist kürzer als die gesamte Länge L des Einsatzes, so daß d das 0.5- bis 0,9- vorzugsweise 0,7- bis 0,9-fache der Länge L wird.
Wie aus Fig. 6 hervorgeht, ist der untere Nasenteil 28 auf der linken Seite in einem bestimmten Abstand seitlich innerhalb der untersten linken Ecke des Dreiecks T2 angeordnet, während der untere Nasenteil 29 auf der rechten Seite in einem bestimmten Abstand seitlich außerhalb der untersten rechten Ecke desselben Dreiecks T2 angeordnet ist. Dieser Aufbau des Einsatzes wird dank der Tatsache geschaffen, daß eine Winkelhalbierende S1, welche durch die entgegengesetzten stumpfwinkligen Ecken der Dreiecke T1 und T2 gezogen ist, einen Winkel mit der Winkel halbierenden S2 bildet, welche durch die zentral angeordneten Ecken gezogen ist, zwischen denen der Abstand d bestimmt ist. Die Größe des Winkels y sollte vorzugsweise zwischen dem Bereich von 2-6º gewählt sein.
Zusätzlich dazu ist der Bohrer vorzugsweise so aufgebaut, daß der radial innere Einsatz 17 eine solche radiale Ausrichtung hat, daß er aus einer 180º-Beziehung mit dem radial äußeren Einsatz 16 um einen Winkel θ versetzt angeordnet wird, wobei θ eine solche Größe hat, daß der Bohrer radial gegen die radialen Schneidkräfte im Gleichgewicht gehalten wird, die auf den Bohrerschaft 10 wirken. Gewöhnlich liegt der Winkel A in dem Bereich von 5-7º.
Durch Schaffung eines Bohrers mit Einsätzen mit rhombischer Gestalt wurde es möglich, den Durchmesser des Bohrers zu verringern, ohne die Dicke des Kernteiles M negativ zu beeinflussen, da diese Gestalt des Einsatzes es dem Einsatz ermöglicht, unter einer bestimmten Neigung von der Längsachse des Bohrers in Erscheinung zu treten. Bei einem wie in der EP-A-181.844 bestimmten und beschriebenen Bohrer könnte ein Durchmesserbereich von 17,5-26 mm verwendet werden, während ein zum Beispiel in dieser Anmeldung bestimmter Bohrer erfolgreiche Verwendung von Bohrern mit einem Durchmesser in dem Bereich von 12,7-26 mm ermöglicht.

Claims

1. Bohrer mit einem Bohrerschaft (10), der mindestens zwei darin axial gebildete Spankehlen (13, 14) und mindestens zwei Schneideinsatzplätze (11, 12) hat, um hauptsächlich verlängerte, polygonale Schneideinsätze (16, 17) mit gegenseitig identischer Form aufzunehmen, wobei die aktive Schneidkante (24) eines Schneideinsatzes (16) von diesem seitlich hervorsteht, so daß der Durchmesser (D) der Bohrung während des Spanflusses durch eine Spankehle (13) dadurch bestimmt ist, und die aktive Schneidkante des anderen Schneideinsatzes (17) radial innerhalb des Umfanges des Bohrerschaftes (10) für den Spanfluß durch die andere Spankehle (14) angeordnet ist, wobei aktive Schneidkanten an den kurzen Seitenoberflächen der Schneideinsätze vorgesehen sind, die Seitenoberflächen in der Mitte so gebrochen sind, daß jede Schneidkante einen inneren stumpfen Winkel (δ) an dem Bruch bildet, und der radial äußere Einsatz (16) unter einem Winkel (α) bezüglich der Längsachse (CL) des Bohrers geneigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Einsatz (16, 17) rhombische Basisform hat und so angeordnet ist, daß die Längsachse des radial äußeren Einsatzes (16) unter einem Winkel (a) gegen die Längsachse (CL) geneigt ist, der kleiner ist als der Winkel (β) der Neigung zwischen der Längsachse des radial inneren Einsatzes (17) und der Bohrachse (CL), wodurch jeder Einsatz aus zwei entgegengesetzten teilweise überlappenden Dreiecken (T1, T2) besteht, welche gebrochene Seitenoberflächen haben, an denen die Enden, welche abgerundete Nasenteile (28) und (29) bilden, seitlich von der hervorstehenden Oberfläche ihres zugeordneten Dreiecks (T2) in einer Richtung verschoben sind, während das entgegengesetzte Paar der abgerundeten Nasenteile (26) und (27) ähnlich seitlich in der entgegengesetzten Richtung aus ihrem zugeordneten Dreieck (T1) verschoben sind.

2. Bohrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Winkel (β) auf einen Wert in der Größenordnung von 4 bis 8º beläuft.

3. Bohrer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der radial innere Einsatz (17) axial um einen bestimmten Abstand vor dem radial äußeren Einsatz (16) vorsteht.

4. Schneideinsatz für einen Bohrer der in Anspruch 1 beschriebenen Art mit verlängerter, polyglonaler Grundform mit langen und kurzen Seitenoberflächen, der eine obere und eine untere Fläche (22, 23) hat, die im wesentlichen parallel sind, und mit sie verbindenden Seitenoberflächen, wobei die untere Fläche (22) kleiner ist als die obere Fläche (23), so daß der Schneideinsatz (21) eine positive Schneidgeometrie annimmt, wobei Schneidkanten (24, 25) an Teilen der Schnittlinien zwischen den Seitenoberflächen und der oberen Fläche (23) gebildet sind, die Schneidkanten (24, 25) auf die kurzen Seitenoberflächen des Schneideinsatzes begrenzt sind, die Oberflächen in der Mitte so gebrochen sind, daß jede Schneidkante einen inneren stumpfen Winkel (15) an dem Bruch bildet und daß der kürzeste Abstand (w&sub2;) zwischen den langen Seitenoberflächen (30) des Schneideinsatzes kürzer ist als der Abstand (w&sub1;) zwischen den Enden der jeweiligen Schneidkante (24, 25), dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz eine rhombische Grundform hat, bei der die Enden der kurzen Seitenoberflächen an Teilen abgerundet sind, die Nasenteile (26, 27) und (28, 29) bilden, welche die größte Breite (w&sub1;) des Einsatzes bestimmen, wodurch der Einsatz aus zwei entgegengesetzten, sich teilweise überlappenden Dreiecken (T1, T2) besteht, die gebrochene Seitenoberflächen haben, bei welchen die Enden, welche abgerundete Nasenteile (28) und (29) bilden, seitlich von der vorstehenden Oberfläche ihres zugeordneten Dreiecks (T2) in einer Richtung versetzt sind, während das entgegengesetzte Paar der abgerundeten Nasenteile (26) und (27) ähnlich seitlich in der entgegengesetzten Richtung aus ihrem zugeordneten Dreieck (T1) versetzt sind.

5. Schneideinsatz nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius jedes der zwei diagonal entgegengesetzten Nasenteile (26) und (29) etwas größer ist als der Radius der anderen diagonal entgegengesetzten Nasenteile (27) und (28).

6. Schneideinsatz nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß seine vorstehende Oberfläche aus zwei teilweise überlappenden Dreiecken (T1, T2) besteht, wobei jedes Dreieck durch Seitenoberflächen begrenzt ist, die in der Mitte so gebrochen sind, daß jede Kante einen inneren stumpfen Winkel (δ) an dem Bruch bildet.

7. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ecke jedes Dreiecks (T1, T2) verhältnismäßig zentral in dem Schneideinsatz in einem Abstand (d) voneinander angeordnet ist, so daß (d) den 0,5 bis 0,9-fachen Abstand (L) des Einsatzes beträgt.

8. Schneideinsatz nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Abstand (d) auf einen Wert beläuft, der 0,7 bis 0,9 mal der Abstand (L) des Einsatzes ist.

9. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß er einen solchen Aufbau hat, daß eine durch die entgegengesetzten, stumpfwinkligen Ecken der Dreiecke (T1) und (T2) gezogene Winkelhalbierende (S1) einen Winkel (y) von 2 bis 6º mit einer Winkelhalbierenden (S2) bildet, die durch die zentral angeordneten Ecken der vorspringenden Dreiecke gezogen ist, zwischen welchen der Abstand (d) bestimmt ist.