DE69817068T2

DE69817068T2 - Bohrer

Info

Publication number: DE69817068T2
Application number: DE69817068T
Authority: DE
Inventors: Jens Hamberg
Original assignee: Seco Tools AB
Current assignee: Seco Tools AB
Priority date: 1997-04-30
Filing date: 1998-04-03
Publication date: 2004-06-09
Anticipated expiration: 2018-04-04
Also published as: SE9701627D0; SE9701627L; CN1197709A; EP0876868B1; EP0876868A1; US5947653A; CN1092554C; JPH1119812A; KR100540724B1; SE512187C2; KR19980081837A; DE69817068D1

Description

Technisches Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Bohrer gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Stand der Technik
Bohrer der vorstehend erwähnten Art werden für das spanabhebende Bearbeiten und speziell für das Bohren von Löchern in metallischen Werkstücken verwendet. Während des Bearbeitens werden Späne an dem die Spitze bildenden Ende des Bohrschaftes erzeugt, wodurch die Späne gebildet und von dem die Spitze bildenden Ende des Schaftes zu dem gegenüberliegenden Ende des Bohrerschaftes transportiert werden. Dieser Transport erfolgt über die Spannuten.
Zur Erhöhung der Tiefe der Spannut des Mitteleinsatzes ist ein Modell eines Bohrers vorgesehen worden, bei dem ein mittiger Kühlkanal, der sich längs eines Teils der Länge des Bohrerschaftes erstreckt, durch zwei Kühlkanäle ersetzt wird, die längs der gesamten Länge des Bohrerschaftes laufen. Bei Anwendung dieses bekannten Spiralbohrers laufen die Kühlkanäle spiralförmig in dem Bohrerschaft, wodurch die Kühlkanäle zwischen den spiralförmig laufenden Spannuten angeordnet sind, d. h. die Kühlkanäle stören nicht die Spannuten.
Aus der US-A-5,509,761 ist ein Bohrer bekannt, bei welchem zwei Kühlkanäle längs der ganzen axialen Erstreckung des Schaftes und der Spannuten laufen. Diese beiden geraden Kühlkanäle haben eine gewisse Neigung zur Mittelachse des Bohrers, um ein störendes Eingreifen mit den spiralförmigen Spannuten zu vermeiden. Der Oberbegriff des unabhängigen Anspruches betrifft die EP-A1-0 750 960, welche einen Bohrer mit vollständig geraden Kühlkanälen offenbart.
Aufgaben und Merkmale der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Bohrers der oben erwähnten Art, bei dem eine einfache Herstellung des Bohrers mit einem zweckmäßigen Transport der Späne in den Spannuten kombiniert ist, wobei der Transport mittels eines Kühlmediums erfolgt, vorzugsweise eines Kühlmittels, welches über die Kühlkanäle zugeführt und über die Spannuten zurückgeführt wird. Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß der Aufbau bzw. das Modell der Kühlkanäle und der Spannuten derart sein soll, daß die Festigkeit des Bohrers im Vergleich zu bekannten Bohrern nicht negativ beeinflußt wird. Die Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden durch einen Bohrer gelöst, der die Merkmale des Anspruches 1 aufweist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend wird eine Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen beschrieben, bei denen zeigt:
1 eine Seitenansicht eines Bohrers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in 1;
3 einen Schnitt entlang der Linie III-III in 1;
4 eine Endansicht des Schaftes des Bohrers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
5 einen Schnitt entlang der Linie V-V in 4; und
6 einen schematischen Querschnitt durch einen Schaft des Bohrers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, bei welchem die Konturen der Späne und der Bohrwandung gezeigt sind.
Ausführliche Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
Der in 1 gezeigte Bohrer weist einen Schaft 12 mit einem ersten eine Spitze bildenden Ende 14 und einen Halter 16 auf, mit dem ein zweites gegenüberliegendes Ende 18 des Schaftes 12 verbunden ist. Der Halter 16 ist vorgesehen, um in einem (nicht gezeigten) Adapter eines Maschinenwerkzeuges eingeführt zu werden. Der Schaft 12 und der Halter 16 haben eine gemeinsame Längsmittelachse 20, welche auch die Drehachse des Bohrers 10 bildet. Die Drehrichtung des Bohrers 10 ist durch den Pfeil 21 in 3 gezeigt worden.
Das erste, eine Spitze bildende Ende 14 des Schaftes 12 ist mit einem Mitteleinsatz 22 und einem (teilweise verdeckten) Umfangseinsatz 24 versehen. Vorzugesweise sind die Schneideinsätze 22, 24 austauschbar. Der Schaft hat von dem ersten, die Spitze bildenden Ende 14 zu der zweiten gegenüberliegenden Endfläche 18, die mit dem Halter 16 verbunden ist, einen im wesentlichen konstanten Durchmesser D.
Bei der gezeigten Ausführungsform erstrecken sich zwei Spannuten 26, 28, von denen nur eine 26 in 1 gezeigt ist, spiralförmig von dem ersten, die Spitze bildenden Ende 14 zu dem Halter 16, wo die Spannuten 26, 28 dadurch enden, daß sie ins Nichts hinausgehen. Wie in 1 gezeigt ist, hat die Spannut 26 eine gewissen Spiralwinkel v. Eine bevorzugte Größe dieses Winkels v liegt in dem Intervall von 2°–5°. Die in 1 nicht gezeigte Spannut 28 hat einen genauso großen Spiralwinkel v. In diesem Zusammenhang sei bemerkt, daß in den Grenzen der Erfindung ein negativer Spiralwinkel mit derselben Drehrichtung möglich ist, siehe Pfeil 21 in 3. Ein negativer Spiralwinkel ist für die Vibrationsdämpfung des Bohrers 10 vorteilhaft.
Jede Spannut 26, 28 hat eine Querschnittsgestalt, die entlang der gesamten Länge L des Schaftes 12 im wesentlichen konstant ist.
Der Bohrer 10 gemäß der Erfindung ist vorzugsweise für Bohrer vorgesehen, bei denen die Länge des Schaftes L zum Schaftdurchmesser D (siehe 1) wie folgt in Beziehung steht: 5 × D ≥ L ≥ 3 × D. Wenn ein geeigneter Spiralwinkel v innerhalb des oben erwähnten Intervalles ausgewählt ist, kann eine Spiralverdrillung der Spannuten 26, 28 von etwa 30° über die gesamte Länge des Schaftes 12 erhalten werden.
Wie in den 2–6 gezeigt ist, laufen zwei Kühlkanäle 30, 32 in dem Schaft 12, wobei sich die Kühlkanäle 30, 32 von dem freien Ende des Halters 16 und ganz durch den Schaft 12 zu dem die Spitze bildenden Ende 14 erstrecken, in welches sie sich öffnen. In dem gezeigten Beispiel laufen die Kühlkanäle 30, 32 parallel zu der Mittelachse 20 und in dem selben Abstand von dieser in dem Halter 16 sowie entlang einem Hauptteil der Länge L des Schaftes 12. Wie man am deutlichsten in den 4 und 5 sieht, ist ein Abbiegen der Kühlkanäle 30, 32 vorgesehen, bevor sie sich in das erste, die Spitze bildende Ende 14 öffnen. Der Grund für dieses Abbiegen liegt darin, daß die Kühlkanäle 30, 32 in dem ersten, die Spitze bildenden Ende 14 derart enden, daß sie mit den Schneideinsätzen 22, 24 oder ihren Befestigungsmitteln keinen Störeingriff vorsehen. Der Kühlkanal 32 öffnet sich auch in die Umfangsfläche des Schaftes 12. Aus den Schnittansichten in den 2 und 3 sieht man deutlich, daß trotz der Tatsache, daß die Spannuten 26, 28 spiralförmig sind, die Kühlkanäle 30, 32 keinen störenden Eingriff mit den Spannuten 26, 28 längs der gesamten Länge des Schaftes 12 haben. Dies wird dadurch erreicht, daß der Schnitt II-II unmittelbar neben dem Halter 16 und der Schnitt III-III neben dem die Spitze bildenden Ende 14 angeordnet werden. Dies erklärt sich natürlicherweise dadurch, daß die gesamte Spiralverdrillung über der ganzen Länge L des Schaftes 12 nur etwa 30° beträgt. Die Spiralverdrillung wird am klarsten durch das Studium der Spannut 28 in den 2 und 3, bei welcher die Gesamtspiralverdrillung klein ist. In diesem Zusammenhang sei erwähnt, daß überraschenderweise gezeigt wurde, daß auch für Bohrer mit einem Verhältnis einer Schaftlänge L zum Schaftdurchmesser D von 5 × D ≥ L ≥ 3 × D, sie bei einer Spiralverdrillung über die ganze Länge L des Schaftes, die etwa 30° beträgt, ausreichend ist, ohne irgendwelche meßbaren Verschlechterungen des Übergangs der Späne in den Spannuten 26, 28 registriert wurden. Diese Entdeckung schaffte für die Kühlkanäle 30, 32 die Möglichkeit, gerade oder geradlinig und parallel zur Mittelachse 20 längs im wesentlichen der ganzen Länge L des Schaftes 12 zu laufen. Dies ist ein hervorstechender Vorteil bei der Herstellung des Bohrers 10 gemäß der vorliegenden Erfindung.
Dadurch, daß man die Kühlkanäle 30, 32 in einem Abstand von der Mittelachse 20 des Schaftes 12 laufen läßt, ist der Kern 34 des Bohrers 10, siehe 2, intakt, was für die Festigkeit des Bohrers 10 vorteilhaft ist. Der Kerndurchmesser des Bohrers 10 ist in 2 mit 35 bezeichnet. Vorzugsweise beträgt der Kerndurchmesser 35 etwa 22% des Schaftdurchmessers D. Aus den 2, 3 und 6 ist zu erkennen, daß der Kern 34 des Bohrers 10 bezüglich der Mittelachse 20 des Bohrers 10 exzentrisch angeordnet ist, was davon abhängt, daß die Tiefe der Spannut 26 für den Mitteleinsatz 22 erhöht wurde, während die Tiefe der Spannut 28 für den Umfangseinsatz 24 zu einem gewissen Grade verringert wurde. Es ist allgemein bekannt, daß die Späne von dem Mitteleinsatz 22 kreisförmig geformt sind, während die Späne aus dem Umfangseinsatz 24 eine trapezförmige Kontur haben, siehe 6. Die Maße der Späne hängen im wesentlichen von der Schneidgeometrie des die Spitze formenden Endes ab, und deshalb kann man empirisch klären, welche Maximalmaße für die entsprechenden Späne ein gewisser Bohrer erzeugt. Dieses Wissen wurde verwendet, als die Spannuten 26, 28 bemessen wurden.
Wie zum Beispiel in 6 veranschaulicht ist, ist es wichtig, daß die Spannut 26 eine Tiefe hat, welche den kreisförmig geformten Span von dem Mitteleinsatz 22 in der Spannut 26 enthalten kann. In der Spannut 28 für den Umfangseinsatz 24 wurde die Querschnittsfläche in größtmöglichem Maße an die trapezförmige Kontur des Spanes von dem Umfangseinsatz 24 angepaßt. Wie man am klarsten in 2 sieht, hat die Spannut 28 einen im wesentlichen ebenen Boden 36 und ebene Seitenwände 38, die zueinander im wesentlichen parallel sind. Die Seitenwände 38 und der Boden 36 sind über weich gerundete Übergänge miteinander verbunden. Das Verhältnis zwischen der Breite B der Spannut 28 und dem Durchmesser D des Schaftes 12 ist so, daß B vorzugsweise etwa der halbe Durchmesser D ist, d. h. B ≈ 0,5 × D. Durch das Studium der 6 versteht man, daß der Querschnitt der Spannut 28 auffallend an die trapezförmige Gestalt des Spanes angepaßt wurde, insbesondere die parallelen Seitenwände der Spannut 28 dazu führen, daß am Umfang des Schaftes 12 nur ein Minimum an Material im Bereich der Spannut 28 entfernt wurde, was für die Steifigkeit des Bohrers 10 vorteilhaft ist.

Claims

Bohrer (10) für die spanabhebende Bearbeitung mit einem Schaft (12), der eine Längsrichtung (L) und ein erstes, eine Spitze bildendes Ende (14) hat mit mindestens zwei Schneidkanten, und ein zweites gegenüberliegendes Ende (18), zwei Spannuten (26, 28), die sich von dem ersten, die Spitze bildenden Ende (14) zu dem gegenüberliegenden Ende (18) des Schaftes (12) erstrecken, und zwei Kühlkanäle (30, 32) hat, die sich durch den Schaft (12) des Bohrers (10) erstrecken und in dem ersten, die Spitze bildenden Ende (14) enden, wobei die Kühlkanäle (30, 32) längs einem Hauptteil der Länge (L) des Schaftes (12) eine lineare Erstreckung haben und parallel zu einer Mittelachse (20) des Schaftes (12) verlaufen, wobei der Bohrer (10) ein Spiralbohrer ist und eine Schneidkante Teil eines Mitteleinsatzes (22) ist und die andere Schneidkante Teil eines Umfangseinsatzes (24) ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkanäle (30, 32) in dem Bereich am nahesten an dem die Spitze bildenden Ende (14) von ihrer linearen Erstreckung im Rest des Schaftes (12) abbiegen.
Bohrer (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkanäle (30, 32) in ihrer linearen Erstreckung längs des Hauptteils der Länge (L) des Schaftes (12) in gleichem Abstand von der Mittelachse (20) angeordnet sind.
Bohrer (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannuten (26, 28) einen Spiralwinkel (v) im bereich von 2°–5° haben.
Bohrer (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die spiralförmige Verdrillung der Spannuten (26, 28) längs der gesamten Länge (L) des Schaftes (12) etwa 30° beträgt.
Bohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kerndurchmesser (35) des Bohrers (10) etwa 22% des Durchmessers (D) des Schaftes bildet.
Bohrer (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannut (26) für den Mitteleinsatz (22) einen teilweise kreisförmigen Querschnitt hat.
Bohrer (10) nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannut (28) für den Umfangseinsatz (24) im wesentlichen parallele Seitenwände hat.
Bohrer (10) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannut (28) für den Umfangseinsatz (24) eine Breite (B) hat, die im wesentlichen dem halben Durchmesser (D) des Schaftes (12) entspricht.