-
Gegenstand der Erfindung
-
Die
Erfindung betrifft generell ein Bohrsystem und einen Schneideinsatz,
wie es jeweils in den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 8 offenbart ist. Ein
derartiges Bohrsystem und ein derartiger Schneideinsatz sind aus
dem Dokument EP-A-0 508 468 bekannt.
-
Hintergrund der Erfindung
-
Bohrsysteme
werden häufig
verwendet, um zylindrische Löcher
bzw. Bohrungen in metallische Werkstücke einzubringen. Der Schneid-
oder Bohrvorgang des Bohrsystems kann durch ein langgestrecktes
und im Wesentlichen zylindrisches Bohrwerkzeug, wie beispielsweise
eine Kombination aus einem Werkzeughalter und einem Bohreinsatz,
der wahlweise daran angebracht wird, ausgeführt werden. Eine derartige
Anordnung kann anschließend
in der Weise eingesetzt werden, dass ein Ende des Werkzeugshalters
fest in einer Antriebseinrichtung, die den Halter um seine Längsachse
in Drehung versetzt, angebracht wird. Am gegenüberliegenden Ende des langgestreckten
Werkzeughalters gelangt der Schneideinsatz in Eingriff mit dem zu
schneidenden Material. Alternativ kann das Werkstück relativ zu
dem Halter und dem Schneideinsatz in Drehung versetzt werden, wie
es beispielsweise bei Anbringung des Halters im Drehstock einer
Drehmaschine und dergleichen der Fall ist. Weiterhin können das Werkstück und das
Werkzeug relativ zueinander in Drehung versetzt werden. Die Verwendung
von Schneideinsätzen
ermöglicht
den schnellen Austausch des Einsatzes bei Verschleiß der Schneidflächen anstelle
des Austausches des gesamten Werkzeuges und erlaubt weiterhin, dass
das Werkzeug durch einen einfachen Austausch des Einsatzes und nicht
der gesamten Bohranordnung für
eine Reihe von unterschiedlichen Bohranwendungen verwendet werden
kann.
-
Für viele
Anwendungen kann es wünschenswert
sein, ein Loch bzw. eine Bohrung in einem Werkstück auszubilden, welches bzw.
welche mit einer flachen bzw. ebenen Bodenfläche endet. Generell kann zu
Beginn der Herstellung eines derartigen Loches bei einem Bohrsystem,
wie es vorstehend beschrieben wor den ist, ein Typ an Bohreinsatz
benutzt werden und anschließend
ein Einsatz verwendet werden, um den gewünschten flachen Boden in dem Loch
zu erzeugen. Bekannte Schneideinsätze, die dazu ausgestaltet
wurden, Löcher
mit flachem Boden zu bohren, weisen verschiedene Nachteile auf.
Beispielsweise besitzt ein Typ dieser Einsätze Schneidkanten, die sich
von einem Mittenabschnitt aus strecken und die durch Ebenen gebildet
sind, die in zueinander gegenläufigen
Winkel verlaufen, wobei der Mittenabschnitt entfernt ist, um die
Schneidflächen aufzunehmen,
die das Loch mit flachem Boden schneiden sollen. Das Entfernen dieses
Mittenabschnitts erzeugt einen geschwächten Bereich bzw. Punkt oder
eine geschwächte
Linie, so dass die bekannten Einsätze plötzlich zerbrachen oder rissen. Darüber hinaus
wurden die Schneideinsätze
zum Erzeugen von Löchern
mit flachen Böden
mit einer unausgeglichenen Geometrie erzeugt, was zu einem Flattern
während
des Bohrens führte.
Dieses Flattern oder diese Instabilität kann Abweichungen bei den Abmessungen
des zu bohrenden Loches hervorrufen, was ebenfalls als Auslaufen
bekannt ist und was nicht wünschenswert
ist. Weiterhin werden bekannte Bohrsysteme und Einsätze in der
Weise ausgestaltet, dass die Späne
aus dem Bohrvorgang nicht effektiv ausgebildet wurden, was zu einer
Verschlechterung in der Oberflächengüte der Schneidflächen führte. Die
Ausgestaltung der Schneidflächen
erlaubt darüber
hinaus auch nicht die Erzeugung eines positiven Spanwinkels in Verbindung
mit Spanabführkehlen, um
die Spanbildung zu erleichtern.
-
Die
europäische
Patentanmeldung 0 508 468, welche den nächstkommenden Stand der Technik
für die
vorliegende Erfindung bildet, offenbart einen Bohrer, welcher ein
Schneidkantenpaar besitzt, das an rotationssymmetrischen Positionen
um dessen Rotationsachse angeordnet ist. Jede der Schneidkanten
weist einen ersten geraden Schneidbereich und einen zweiten geraden
Schneidbereich, welche auf der gleichen geraden Linie zueinander ausgerichtet
sind, und einen gekrümmten
Scheidbereich auf, welcher zwischen dem ersten und dem zweiten geraden
Schneidbereich angeordnet ist. Der gekrümmte Schneidbereich besitzt
einen dritten geraden Schneidbereich, welcher sich in eine Richtung erstreckt,
die den zweiten geraden Schneidbereich in einem vorbestimmten Winkel
schneidet. In Folge dieses Aufbaus ist es möglich, eine Spananhäufung usw.
zu verhindern, welche während
des Bohrvorgangs hervorgerufen werden kann. Bei einem mit einer
Spitze versehenen Wegwerfbohrer ist eine Kerbe in einem Aufnahmeabschnitt
eines Einsatzes ausgebildet, welcher an einem Schaft angebracht
ist. Ein Halteabschnitt des Schaftes, der mit der Kerbe übereinstimmt,
ist mit einem Durchgangsschraubenloch versehen. Eine Schraubenspindel
ist in das Durchgangsschraubenloch eingesetzt und ein kugelförmiges Druckelement
ist zwischen dem vorderen Ende der Schraubenspindel und der Oberfläche der
Kerbe des Einsatzes angeordnet. In Folge dieses Aufbaus ist es möglich, die
Trennung des Einsatzes von dem Schaft zu verhindern.
-
Zusammenfassung der Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung ist auf ein Bohrsystem und eine Bohreinsatzgestaltung
gerichtet, die es erlauben, Löcher
bzw. Bohrungen mit einem im Wesentlichen flachen Boden in einer
verbesserten Weise herstellen zu können. Das Bohrsystem gemäß der Erfindung
enthält
ein Körperelement
mit einer im Wesentlichen zylindrischen Seitenoberfläche und
einem Montageende sowie einem hierzu gegenüberliegenden Schneidende und
einer Längsachse.
Das Körperelement
ist so ausgestaltet, dass es zur Drehung um seine Längsachse
antreibbar ist oder dass das Werkstück sich dreht oder dass sich
sowohl das Körperelement
als auch das Werkstück
relativ zueinander drehen. An dem Schneidende des Körperelements
ist zumindest eine erste sowie eine zweite Schneidfläche vorgesehen,
wobei sich die erste Schneidfläche
radial von einer Position, die benachbart zu der Dreh- oder Längsachse
des Körperelements
angeordnet ist, zu einem ersten äußeren Ende erstreckt.
Obwohl in verschiedenen Anwendungen das Körperelement und die Schneidflächen gegenüber einem
drehenden Werkstück
stationär
angeordnet sind, werden die Achse des Körperelements und der Schneidflächen als
Drehachse bezeichnet, die bei einer solchen Anwendung die Achse
ist, um die sich das Werkstück
dreht. Die zweite Schneidfläche erstreckt
sich ebenfalls von einer Position, die benachbart der Längs- oder
Drehachse des Körpers
angeordnet ist, zu einem zweiten äußeren Ende radial nach außen, jedoch
in eine Richtung, welche entgegengesetzt zu der Schneidfläche weist.
Weiterhin erstreckt sich ein Steg zwischen der zumindest ersten und
der zweiten Fläche über die
Drehachse des Körpers
hinweg, um die erste und die zweite Schneidfläche miteinander zu verbinden.
Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
bilden die erste und die zweite Schneidkante und der Steg eine kontinuierliche
Fläche,
welche Festigkeit und Werkzeugstabilität bewirkt. Weiterhin sind bei
dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
die erste und die zweite Schneidfläche gegenläufig von einer Schneidkante
zu einer Endkante nach unten angewinkelt, wobei sich der Stegabschnitt
zwischen den beiden Schneidkanten erstreckt, um den Mittenabschnitt
des Werkzeuges für flache
Böden zu
verstärken.
Die Höhe
der Schneidkanten jeder Schneidfläche bleibt konsistent bzw. gleichmäßig zur
Erzeugung eines Loches mit flachen Boden. Bei einem bevorzugten
Ausführungsbeispiel wird
ein Mittenpunkt in der Bodenfläche
durch Zunahme des Winkels eines sich nach oben erstreckenden Abschnittes
der Schneidkante benachbart dem Steg hergestellt.
-
Bei
einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel
enthält
das Bohrsystem einen Werkzeughalter mit einer im Wesentlichen zylindrischen Seitenoberfläche und
einer Längsachse,
wobei der Werkzeughalter ein Montageende und ein Schneidende besitzt.
Ein Bohreinsatz mit einer Drehachse wird wahlweise an dem Schneidende
des Halters befestigt. Der Einsatz wird an einer Position so befestigt,
dass die Dreh- oder Mittelachse des Einsatzes im Wesentlichen mit
der Längsachse
des Halters übereinstimmt.
Der Einsatz besitzt zumindest eine erste und eine zweite Schneidfläche, wobei
sich die erste Schneidfläche
radial von einer Position benachbart der Drehachse des Einsatzes
zu einem ersten äußeren Ende
erstreckt. Die zweite Schneidfläche erstreckt
sich radial von einer Position benachbart der Drehachse zu einem
zweiten äußeren Ende
in eine Richtung, die entgegengesetzt zu der der ersten Schneidfläche weist.
Ein Steg erstreckt sich zwischen zumindest der ersten und der zweiten
Fläche über die
Drehachse hinweg, um die erste und die zweite Schneidfläche miteinander
zu verbinden.
-
Bei
beiden vorstehenden Ausführungsbeispielen
nimmt die Beanspruchung des Mittenabschnittes des Werkzeugs oder
Einsatzes durch die Schneidfläche
mit einer ausbalancierten bzw. ausgeglichenen Geometrie weiter ab.
Die ausgeglichene Geometrie des Werkzeugs verhindert darüber hinaus,
dass das Werkzeug flattert und Abweichungen in dem Loch, welches
hergestellt wird, erzeugt werden.
-
Der
bevorzugte Flachboden-Werkzeugeinsatz bzw. der Werkzeugeinsatz zum
Herstellen von Löchern
mit flachen Böden
gemäß der vorliegenden Erfindung
kann mit Bohrungen versehen sein, welche es erlauben, den Einsatz
an einem Werkzeughalter anzubringen. Die Bohrungen können versetzt
zu Bohrungen in dem Halter angeordnet sein, um es dem Einsatz zu
ermöglichen,
in Eingriff mit einem Sitz, der in dem Werkzeughalter vorgesehen
ist, gezogen zu werden. Darüber
hinaus kann ein Schlitz in den Boden des Einsatzes eingebracht sein,
um ein Positionierelement, welches in dem Sitz oder Einsatzschlitz
des Halters vorgesehen ist, aufzunehmen, um den Einsatz richtig
in dem Werkzeughalter anzuordnen und zu positionieren.
-
Kehlen
können
in Verbindung mit der ersten und der zweiten Schneidfläche zum
Entfernen von Späne
des durch die Schneidkanten geschnittenen Materials vorgesehen sein,
wobei die Kehlen mit einem positiven Spanwinkel ausgebildet sind,
um die Spanerzeugung zu erleichtern. Optional können Spanbrecher in die Schneidflächenkanten
des Flachboden-Werkzeugeinsatzes eingeschnitten sein, um die leichtere
Entfernung von angestautem Material zu ermöglichen.
-
Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Bohrsystem
bereitzustellen, welches Löcher
mit flachen Boden ohne die Nachteile des Standes der Technik schneiden
kann.
-
Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Bohrsystem
bereitzustellen, das ausbalanciert ist, so dass das Werkzeug nicht
innerhalb des Loches flattert und daher Abweichungen in dem zu bohrenden
Loch hervorruft.
-
Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Bohrsystem
zum Erzeugen von Löchern
mit flachen Böden
bereitzustellen, das einen positiven Spanwinkel hat, welcher es
ermöglicht,
leichter Späne
des Werkstückmaterials
aus dem zu bohrenden Loch zu bilden.
-
Diese
sowie andere Aufgaben und Vorteile der Erfindung sowie die Details
beispielhafter Ausführungsformen
werden aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungsfiguren
deutlicher verstanden.
-
Kurze Beschreibung
der Zeichnungsfiguren
-
1 ist
eine auseinandergezogene Darstellung einer Bohrwerkzeuganordnung
eines bevorzugten Ausführungsbeispiels.
-
2 ist
eine Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines Flachboden-Bohreinsatzes
der vorliegenden Erfindung ohne einen Mittenpunkt an der Schneidfläche.
-
3 ist
eine Draufsicht auf den Flachboden-Bohreinsatz, der in 2 gezeigt
ist.
-
4 ist
eine perspektivische Ansicht von oben links auf den Flachbodeneinsatz
der 2.
-
5 ist
eine Seitenansicht eines Flachbodeneinsatzes gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung mit einem Mittenpunkt an der Schneidfläche.
-
6 ist
eine Draufsicht des Flachbodeneinsatzes, wie er in 5 gezeigt
ist.
-
7 ist
eine perspektivische Ansicht von oben links auf den Flachbodeneinsatz,
wie er in 5 gezeigt ist.
-
8 ist
eine seitliche Querschnittsansicht des Flachbodeneinsatzes der vorliegenden
Erfindung.
-
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsform
-
Es
wird nun auf die vorliegenden, bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung Bezug genommen, wobei Beispiele hiervon in den beigefügten Zeichnungsfiguren
wiedergegeben sind. Wann immer möglich,
werden die gleichen Bezugszeichen in sämtlichen Zeichnungsfiguren
verwendet, um gleiche oder ähnliche
Teile zu kennzeichnen.
-
Bei
der vorliegenden Erfindung enthält
die bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung eine Zusammenstellung von Bauteilen, jedoch ist zu
bemerken, dass diese Bauteile als ein integrales Bohrsystem ausgebildet
sein können.
Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
enthält
die Bohrwerkzeuganordnung 10 einen Halter 12,
welcher einen Schaft 14 und einen Kopfabschnitt 16,
der mit diesem zusammenwirkt, besitzt. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
weist der Halter 12 eine im Wesentlichen zylindrische Form
mit einem ersten Ende 20 und einem zweiten Ende 22 auf,
wobei das zweite Ende 22 und ein Abschnitt des Schaftes 14 dazu
eingerichtet sind, fest in einer Bohrmaschine während des Gebrauchs montiert
zu werden. Wie aus 1 hervorgeht, besitzt das erste
Ende 20 des Halters 12 einen Klemm- oder Halterschlitz 30,
welcher sich über
den gesamten Durchmesser des Kopfabschnittes 16 oder zumindest über einen
Abschnitt hiervon generell an dem Ort der Drehachse 18 des
Halters 12 erstreckt. Der Halterschlitz 30 besitzt
eine Bodenwand 32, die sich im Wesentlichen in senkrechter
Ausrichtung relativ zu der Drehachse 18 des Halters 12 erstreckt. Bei
dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
kann die Anordnung 10 weiterhin einen Ausrichtvorsprung oder
Paßistift 24 enthalten,
welcher präzise
gegenüber
der Achse 18 angeordnet ist und welcher sich von der Bodenwand 32 des
Halterschlitzes 30 aus erstreckt. Der Stift 24 kann
innerhalb eines Loches 26, welches sich von der Bodenwand 32 des
Schlitzes 30 entlang der Achse 18 des Haltekörpers nach
unten erstreckt, in einem Presssitz oder in einer anderen Befestigungsbeziehung
zu dem Positionierstift 24 angeordnet werden. Alternativ
kann der Ausrichtvorsprung, welcher bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
ein Stift 24 enthält,
in einer anderen Art und Weise ausgestaltet sein, um die entsprechende Funktionalität des Stiftes
zu erreichen, wie beispielsweise als integrales Element, welches
sich von der Bodenwand 32 aus erstreckt. Innerhalb des
Halterschlitzes 30 ist ein Bohreinsatz 35 präzise gegenüber dem
Halter 12 angeordnet, um die gewünschte Bohrfunktion in Verbindung
mit dem Halter auszuführen.
Wie nachstehend noch näher
im Detail erläutert wird,
besitzt der Einsatz 35 eine Punktgeometrie, welche eine
Reihe an Schneidflächen
umfasst, die präzise
gegenüber
der Achse 18 des Halters 12 angeordnet sind und
die eine gewünschte
Geometrie des Loches mit flachem Boden bei gleichzeitiger Minimierung
von Fehlern bei einem sich ergebenden Bohrvorgang unter Verwendung
der Anordnung 10 erzeugen.
-
Insbesondere
kann das bevorzugte Ausführungsbeispiel
des Halters 12 so konfiguriert sein, dass es an seinem
ersten Ende 20 ein paar Klemmarme 34 aufweist,
welche sich über
den Halterschlitz 30 hinaus erstrecken. Die Klemmarme 34 enthalten
vorzugsweise Öffnungen 36,
welche Schrauben 38 aufnehmen, um den Bohreinsatz 35 in seiner
Position innerhalb des Halterschlitzes 30 zu sichern. Bei
der bevorzugten Ausgestaltung sind die Löcher 36 mit einem
Gewinde versehen, das in Eingriff mit Schrauben 38 gelangte,
und stimmen mit Schraubenlöchern,
die in dem Bohreinsatz 35 ausgebildet sind, in einer vorbestimmten
Weise überein, um
den Bohreinsatz in einer vorbestimmten Anordnung innerhalb des Halterschlitzes 30 zu
positionieren. Jeder der Klemmarme 34 kann darüber hinaus eine
Schmiermittelentlüftung 28 enthalten,
welche das Aufbringen und Strömen
eines Schmiermittels benachbart den Schneidflächen des Bohreinsatzes erlaubt,
um den Bohrvorgang zu erleichtern. Die Klemmarme 34 können darüber hinaus
angewinkelte oder gekrümmte
Flächen
enthalten, welche die Spanentfernung über Spanaustragsnuten 37 an
jeder Seite des Halters 12 erlaubt. Die Sitzfläche 32 ist
darüber
hinaus in der Weise dargestellt, dass sie als eine planen Fläche gestaltet
ist, welche mit dem planen Bodenabschnitt des bevorzugten Bohreinsatzes 35 übereinstimmt,
obwohl andere Ausgestaltungen der Bodenfläche 32 verwendet werden
können
und hierin mit enthalten sind.
-
Es
wird nun auf die 2 bis 4 Bezug genommen.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des
Bohreinsatzes 35 ist in diesen Figuren gezeigt und insbesondere
der Flachboden-Schneideinsatz der vorliegenden Erfindung ohne einen
Mittenpunkt. Es wird noch einmal darauf hingewiesen, dass der Schneideinsatz 35 und
die zugehörige
Schneidgeometrie, wie sie beschrieben werden, einstückig in dem
Körper
des Halters 12 ausgebildet sein können, um ein einstückiges Bohrwerkzeug
zu bilden, wobei ein solches Ausführungsbeispiel in der Erfindung
enthalten ist. Der Einsatz 35 kann vier Seiten aufweisen, wobei
die obere Seite mit einer besonderen Schneidgeometrie versehen ist,
um Löcher
mit flachen Böden zu
erzeugen. Die Schneidgeometrie wird von einer ersten Fläche 56 und
von einer zweiten Fläche 58 gebildet,
von denen jede eine Schneidkante 62 bzw. 64 besitzt.
Die Flächen 56, 58 und
die zugehörigen Schneidkanten 62, 64 sind
so ausgestaltet, dass sie in Verbindung miteinander funktionieren,
um ein Loch mit einem im Wesentlichen flachen Boden zu erzeugen.
Bei möglichen
Anwendungen des Bohrsystems kann dieser Einsatz bei einer hauptsächlichen
Verwen dung bei bereits existierenden Löchern mit flachen Böden die
gleiche Größe wie das
Werkzeug aufweisen. Alternativ kann das Bohrsystem dazu verwendet
werden, Löcher
mit kleinerer Größe aufzubohren,
wenn es mit Haltern einer kürzeren
Länge verwendet
werden. Es ist anzumerken, dass das Bohrsystem, sei es nun ein integrales
Werkzeug oder eine Anordnung, die einen Halter 12 in Kombination mit
einem Einsatz 35 aufweist, in jedem gewünschten Durchmesser oder Größe für eine bestimmte
Anwendung vorgesehen werden kann.
-
Der
Einsatz 35 kann als ein plattenartiger Körper 50 mit
einer Dicke, mit einer unteren Seite 52 und einer oberen
Seite 54 ausgestaltet sein. Die untere Seite 52 sitzt
an einer Oberfläche 32 des
Halters 12, wie dies vorstehend erläutert worden ist. Die Seitenkanten
des Körpers 50 definieren
den Durchmesser oder die Breite des Loches, welches durch die Bohranordnung
erzeugt wird. Die obere Seite 54 des Körpers 50 ist mit zumindest
zwei Flächen 56, 58 und zugehörigen Schneidkanten 62 bzw. 64 versehen, die
dazu dienen, eine Schneidgeometrie zu definieren, um ein Loch mit
einem flachen Boden zu erzeugen. Jede der Flächen 56, 58 erstreckt
sich radial von einer Position, die benachbart zu der Mitten- oder Drehachse 60 des
Einsatzes 35 angeordnet ist. Wenn der Einsatz 35 innerhalb
des Werkzeughalters 12, wie es vorstehend erläutert worden
ist, angeordnet und der Werkzeughalter 12 in Drehung versetzt wird,
oder sich das Werkstück
oder beide um ihre Längsachse
drehen, wird der Einsatz 35 in Verbindung mit dem Halter 12 um
die Achse 60 gedreht, um das Schneiden eines Werkstückes mittels
der Schneidkante 62, 64 zu bewirken. Von den Schneidkanten 62, 64 bilden
die Flächen 56, 58 Freiflächen, welche
in einem Winkel nach unten oder weg von ihren entsprechenden Schneidkanten
verlaufen, um die Erzeugung und die Entfernung von Spanmaterial während des
Schneidvorganges zu ermöglichen. Dieser
Winkel der hinteren Freifläche
von den Schneidkanten 62, 64 kann jeden beliebigen
Wert für eine
bestimmte Anwendung aufweisen, jedoch ist er im Allgemeinen ein
wie auch immer georteter flacher Winkel, um eine Freifläche bereitzustellen,
ohne dass eine übermäßige Bearbeitung
notwendig ist oder ohne dass ein Verlust an Materialfestigkeit eintritt,
was bei einem steileren Winkel der Fall wäre. Dieser hintere Freiflächenwinkel
ist in 8 bei 65 gezeigt. Wie aus den Figuren
unmittelbar hervorgeht, sind die entsprechenden Flächen 56, 58 von
den entsprechenden Schneidkanten 62, 64 in entgegengesetzte
Richtungen nach unten im Winkel verlaufend angeordnet, um jeder
Schneidkante 62, 64 zu ermöglichen, das Material zu schneiden,
wenn das Werkzeug und der Einsatz 35 relativ zu dem Werkstück in Drehung
versetzt werden.
-
Bei
einer Schneidgeometrie dieser Ausgestaltung erzeugt die gegenüberliegende
Charakteristik der Flächen 56, 58 und
der zugehörigen
Schneidkanten 62, 64 ein signifikantes Problem
bei der gewünschten
Bildung eines Loches mit flachen Boden. Um ein Loch mit flachen
Boden bilden zu können, muss
die Höhe
der Schneidkanten 62, 64 konsistent bzw. gleichmäßig über die
ganze Strecke zu der Mittenachse 60 bleiben. Wenn die Schneidkanten 62, 64 sich
zu der Drehachse 60 des Einsatzes ohne jede Veränderung
fortsetzen, würde
die Schneidkantenhöhe
nicht konsistent bleiben und ein Loch mit flachen Boden könnte nicht
erzeugt werden. Wenn sich die Schneidfläche über die Drehachse 60 hinaus
erstreckt, ist es offensichtlich, dass ein Abschnitt der Schneidfläche der
Drehung des Einsatzes an der Stelle, an der sich die Schneidfläche über die
Drehachse 60 hinaus erstreckt, der Drehung entgegenwirken
würde.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
wird dieses Problem durch Ausbildung einer leicht nach oben geneigten
Fläche
bei jeder der Freiflächen 56, 58 an
einer Stelle unmittelbar benachbart der Drehachse 60 beseitigt.
Die nach oben schräg verlaufende
Fläche,
welche zu jeder der Schneidflächen 56, 58 gehört, ist
im Wesentlichen in 3 bei 66 gezeigt und
erstreckt sich in einer Ebene, welche mit der Längsachse des Einsatzes 35 ausgerichtet ist.
In 2 ist die zu der Fläche 56 gehörende Fläche 66 gezeigt
und der Winkel 68 repräsentiert
den Neigungswinkel dieser Fläche
relativ zu der Schneidkante 62 oder zu der Horizontalen.
Da die Freifläche 56 von
der Schneidfläche 62 über den
hinteren Spanwinkel, der vorstehend erläutert worden ist, nach unten
in einem Winkel verläuft,
ist der nach oben schräg verlaufende
Winkel 68 der Fläche 66 so
ausgebildet, dass er in Verbindung mit dem hinteren Spanwinkel in
der Weise funktioniert, dass sich diese Winkel und die entsprechenden
Flächen
zumindest annähernd an
der Drehachse 60 des Einsatzes 35 treffen. Darüber hinaus
ist in Übereinstimmung
mit jedem der nach oben geneigten Flächen 66 ein Ausschnittsbereich 69 vorgesehen,
welcher in Verbindung mit dem hinteren Spanwinkel 65 und
dem Neigungswinkel oder dem Freiflächenübergangswinkel 68 zusammenwirkt,
um die gewünschte
Schneidgeometrie zu bilden. Die Ausschnittsbereiche 69 beseitigen
die scharfe Ecke der Schneidkante an einem Punkt benachbart der
Drehachse 60, ohne die Kontinuität der Schneidkanten zu stören, um
das Erhalten der gewünschten
Geometrie des Loches mit flachem Boden zu erleichtern.
-
Um
weiter die Ausbildung der Geometrie des Loches mit dem gewünschten
flachen Boden zu erleichtern, enthält der Ausschnittsbereich 69 vorzugsweise
eine erste und eine zweite Fläche 71, 73,
wie es in 4 gezeigt ist. Es ist zu bemerken,
dass an einer gegenüberliegenden
Seite der Drehachse ein ähnlicher
Ausschnittsbereich vorgesehen ist, obwohl dieser gegenüberliegend
angeordnet ist. Die Fläche 71 erstreckt
sich einwärts
von der Schneidkante 64 zu einer Schnittlinie zwischen
den Flächen 71, 73 und
einem Punkt unmittelbar benachbart zu dem erzeugten Steg 70.
Die Fläche 73 erstreckt
sich anschließend
nach außen,
um sich mit einem Abschnitt der Spanfläche 75 unterhalb der
Höhe des
Steges 70 zu schneiden, wodurch so nicht der Schneidvorgang der
anderen Schneidkante 62 gestört wird. Der Winkel 77 kann,
wie es in 4 gezeigt ist, so ausgewählt sein,
dass er diese Merkmale aufnimmt. Der Winkel 77 ist als
eine Funktion des gewünschten Stegdurchmessers,
der die Spanfläche
oder Fläche 75 und
den Freiflächenübergangswinkel 68 schneidet,
in der Weise ausgewählt,
dass sich diese Flächen
an dem gleichen Punkt treffen. In Folge der einander gegenüberliegenden
Charakteristik der Flächen 56, 58 und
der zugehörigen
Schneidkanten 62, 64 bildet diese Ausgestaltung
in Verbindung mit jeder Fläche
den Steg 70 an der Stelle der Drehachse 60 des
Einsatzes 35, wodurch eine kontinuierliche Fläche erzeugt
wird, welche in Eingriff mit dem Loch mit einem flachen Boden gelangt
und die Geometrien des Loches mit flachem Boden, wie diese gewünscht sind,
erzeugt.
-
Der
Steg 70, der durch die Ausgestaltung der Schneidflächen mit
Bezug auf einander ausgebildet ist, bietet signifikante Vorteile
bei der Werkzeuggestaltung. Der Steg 70 erhöht deutlich
die Festigkeit des Einsatzes an dem Bereich der Drehachse 60,
wodurch eine geschwächte
Zone und ein möglicher Bruchpunkt,
wie er bei den bekannten Ausgestaltungen vorgefunden wurde, beseitigt
wird. Der Steg 70 stellt weiterhin bereit, dass jede der
Schneidkanten 62, 64 im Wesentlichen kontinuierlich
zu der Drehachse verläuft,
um eine Geometrie für
ein Loch mit einem wahren flachen Boden zu erzeugen, anstatt dass
ein Abschnitt des Lochs, welcher nicht bearbeitet wird oder von
dem Material in unerwünschter
Weise entfernt wird, vorhanden ist. Die Schneidkante des Einsatzes 35 bleibt daher
auf einer konsistenten bzw. gleichbleibenden Höhe entlang des gesamten Profils der
Schneidkante. Dies unterstützt
erheblich die Stabilität
am Einsatz des Bohrwerkzeuges. Diese Eigenschaft wird durch die
neutrale oder ausgeglichene Geometrie der Schneidflächen erzeugt,
welche in signifikanter Weise jede Tendenz des Bohrsystems zum Flattern
im Gebrauch verringert.
-
Ein
weiterer signifikanter Vorteil der Schneidgeometrie, welche zu dem
Bohrsystem und dem Bohreinsatz gemäß der vorliegenden Erfindung
gehört,
wird in der relativen Leichtigkeit der Herstellung gesehen. Bei
dem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann
das Bohrsystem, welches den Einsatz 35 enthält, aus
einem einfachen Materialstück
gefertigt werden, wobei weniger Vorverarbeitungsschritte bei der
Herstellung des Einsatzes 35 notwendig sind. Der Rohling,
welcher ein plattenartiger Körper
sein kann und welcher den Einsatz 35 bildet, kann anschließend die
Schneidflächen 56, 58 aufweisen,
die auf ihm ausgebildet sind, wobei nur ein relativer nominaler
Betrag des Materials an den Kerben 69 entfernt wird. Bei
den Versuchen des Standes der Technik würde signifikant mehr Material
in der Schneidflächengeometrie
zu entfernen sein, was einen erhöhten
Maschineneinsatz erforderlich macht und zu einer unausgeglichenen
Schneidgeometrie führt,
welche zu einem unstabilen Lauf und zum Flattern neigt. Die Schneidgeometrie
der vorliegenden Erfindung erleichtert darüber hinaus die Ausgestaltung
eines positiven Spanwinkels 75 benachbart der Schneidkanten 62, 64,
um die Spanbildung von dem Ort benachbart der Schneidkanten deutlich
zu erleichtern. Wie in 8 gezeigt ist, ist der Spanwinkel 80 ein
positiver Winkel, der es erlaubt, eine scharfe Schneidkante mit
einem signifikanten Volumen, das in der Spanfläche 75 für eine wirksame
Bildung von Spänen während des
Bohrvorgangs ausgestaltet ist, auszubilden. Falls dies weiterhin
gewünscht
wird, kann jede der Flächen 56, 58 mit
Spanbrechern 82 versehen sein, um die Verringerung und
die Größe sowie das
Entfernen von Späne,
die während
des Bohrvorgangs erzeugt werden, zu erleichtern.
-
Die
Schneidgeometrie besitzt darüber
hinaus eine Verringerung in dem Durchmesser des Werkzeuges, ohne
dass die Wirksamkeit des Werkzeuges hiervon negativ beeinflusst
wird. Wenn der Durchmesser des Werkzeuges verringert wird, bleibt die
Mittengeometrie- des Werkzeuges in diesem Bereich konstant.
-
Daher
kann ein Werkzeug mit einem größeren Durchmesser
im Vergleich zu einem reduzierten Durchmesser bei bekannten Werkzeugen
hergestellt werden.
-
Es
wird nun auf die 5 bis 7 Bezug genommen,
welche eine ähnliche
Einsatzgestaltung wiedergeben, jedoch die Schneidgeometrie so ausgestaltet
ist, dass sie einen kleinen Mittenpunkt in dem flachen Bodenloch
erzeugt, was bei einigen Anwendungen wünschenswert ist. Die Erzeugung
eines kleinen Mittel- oder
Bohrpunktes in der Mitte des Loches mit flachem Boden erleichtert
weiterhin die Bearbeitungsprozesse, was bei besonderen Verwendungen
wünschenswert
ist. Der Mittenpunkt bei diesem Ausführungsbeispiel dient darüber hinaus
dazu, die Stabilität
und die Festigkeit des Werkzeuges zu erhöhen bzw. zu verbessern. Bei
dem Ausführungsbeispiel
der 5 bis 7 sind viele Aspekte des Bohreinsatzes 100 in ähnlicher
Weise ausgestaltet und es wird auf die vorstehende Beschreibung
Bezug genommen. Bei diesem Ausführungsbeispiel
ist der Neigungswinkel 102 der geneigten Fläche 66,
welche mit jeder der Flächen 56, 58 zusammen
wirkt, erhöht.
Auf diese Weise wirkt die Beziehung zwischen dieser geneigten Fläche, welche
mit jeder der Flächen 56, 58 zusammenwirkt,
und in Übereinstimmung
mit dem Freiflächenwinkel 65 jeder
der Schneidflächen
(vgl. 8) zusammen, um wiederum einen Steg zwischen den
Schneidflächen
zu bilden, jedoch kann er ebenfalls einen kleinen Punkt im Wesentlichen
an der Drehachse 60 des Einsatzes 100 erzeugen.
Diese Geometrie bildet einen kleinen Bohrpunkt in der Geometrie
des Loches mit flachem Boden aus. Durch die Erhöhung des Spanwinkels beginnt
die Richtung des Steges zwischen den Schneidkanten 62 und 64,
sich relativ zu der Drehachse des Einsatzes zu drehen, jedoch wird
ein kontinuierlicher Steg aufrecht erhalten. Die diagonale Dicke 104 sowie
der Stegschneiddurchmesser 106 kann um einige Grade modifiziert
werden durch Änderungen
des Spanwinkels und/oder des Neigungswinkels der Flächen 66,
um die Festigkeit zu erhöhen,
oder auf andere Weise, um die Gestaltung des Werkzeuges zu verändern, wie
es bei verschiedenen Einsätzen
der Fall ist.
-
Das
Werkzeug mit flachem Boden gemäß der vorliegenden
Erfindung kann aus einem Material wie Hochgeschwindigkeitsstahl
(HSS), Karbit oder anderen Materialien, die dem Stand der Technik
bekannt sind und die ähnliche
Eigenschaften in der Härte
und in der Kantenschärfen-Aufrechterhaltung
aufweisen, eingesetzt werden. Diese Basismaterialien können anschließend mit
einem harten Be schichtungsmaterial, wie Titannitrid (TiN), Titankohlenstoffnitrid
(TiCN) und Titanaluminiumnitrid (TiALN) oder anderen geeigneten
Beschichtungen, beschichtet werden, um weiterhin Härte und
Kantenfestigkeitseigenschaften bereitzustellen. Verschiedene Kombinationen
dieser oder anderer geeigneter Basismaterialbeschichtungen können verwendet
werden, um die verschiedenen Verwendungen abzudecken.