DE7341563U - Bohrwerkzeug, insbesondere fuer hochfeste werkstoffe - Google Patents

Description

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Bohrwerkzeug, insbesondere für hochfeste Werkstoffe

Die Erfindung betrifft ein Bohrwerkzeug, insbesondere für hochfeste Werkstoffe, mit zwei um etwa 18O zueinander versetzt angeordneten Schneidplatten mit in radialer Richtung geneigten und im zentriechen Bereich des Bohrwerkzeuges axial zurückversetzten Schneiden, auf welche die Gesamtschnittbreite so verteilt ist, daß die eine Schneide etwa die radial äußere Hälfte der Schnittbreite und die andere Schneide die radial innere Hälfte der Schnittbreite überdeckt, wobei die Schneidplatten sowohl in axialer als auch in radialer Sichtung unter einem Spanwinkel geneigt sind.

Zum Bohren hochfester Werkstoffe, insbesondere hochfester Eisenbahnschienen, mit einer Zugfestigkeit von Og= 120 - 135 kp/mm² sind normale HSS-Spiralbohrer ungeeignet. Einerseits werden nur kurze Standzeiten erreicht (ca. 100 mm Bohrungstiefe pro Anschliff), andererseits sind nur geringe Schnittgeschwindigkeiten anwendbar, so daß sich lange Pearbeitungszeiten ergeben.

Versuche mit hartmetallbestückten Spiralbohrern brachten ebenfalls keine brauchbaren Ergebnisse. Die Standzeiten konnten zwar etwas erhöht werden, durch die wesentlich höheren Werkzeugkosten ergaben sich aber insgesamt noch höhere Bearbeitungskosten.

Die Untersuchungen zeigten, daß bei Werkstoffen mit den obengenannten hohen Festigkeiten ein wirtschaftliches Bohren mit Werkzeugen, die mit ihrem Zentrum zuerst in den Werkstoff eindringen - d. h. mit einer Schnittgeschwindigkeit von praktisch 0 - nicht möglich ist.

Durch die US-PS 35 kO 323 ist ein mit Schneidplatten veree-ener Bohrer gemäß dem Gattungsbegriff bekannt, bei dem die äußere Schneide nach außen geneigt und die innere Schneide zur Bohrerachee hin nach innen geneigt ist und die axial vorderste Stelle der Schneidkanten sich ungefähr in der Mitte zwischen der Bohrerachse und dem Umfang des Bohrers

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befindet- Durch diese Maßnahme wird zwar eine gleichmäßige Aufteilung der Schnittbreite auf die beiden Schneiden erreicht, die Schnittkräfte wirken aber nur in einer Sichtung auf den Bohrer, was sich sehr ungünstig auf die Bohrerreibung und damit auf den Bohrerverschleiß auswirkt, außerdem wird der Bohrer seitlich abgedrängt und neigt damit zum Verlaufen. Abgesehen davon, daß keine fluchtenden Bohrungen entstehen, schneidet beim Rückzug des Bohrers die äußere Schneidkante nach und bricht dabei leicht aus.

Ua die Spitze des Bohrers von beiden Schneidplatten gebildet wird, wird ausgerechnet an einer der empfindlichsten Stellen, nämlich der vorderen Schneidkante, die Spandicke aufgeteilt. Dadurch bildet eich an dieser Stelle nicht der optimal günstigste Spanquerschnitt, wodurch ebenfalls eine merkliche Verschleißsteigerung eintritt.

Als nachteilig für die Bearbeitung hochfester Werkstoffe wirken sich aber die negativ ausgebildeten axialen und radialen Spanwinkel dieses Bohrwerkzeuges aus, die nach kürzester Bearbeitungszeit zu Ausbrüchen an der inneren Schneidplatte führen.

Die Anordnung der vordersten Schneidkante mittig zwischen Bohrerachse und Bohrerumfang hat auch zur Folge, daß beim Durchbrechen des Bohrers ein Materialrand stehen bleibt, der sich, je dünner er wird, um so eher nach außen aufbiegt und dann als scharfer Grat stehen bleibt.

Gute Zerspanungsergebnisse konnten bislang nur mit den bekannten Tieflochbohrverfahren erreicht werden (z. B. Einlippenbohrer, BTA, Ejektorbohrer). Die hiermit erreichten Standzeiten und Bohrgeschwindigkeiten sind an und für sich zufriedenstellend. Das Tieflochbohrverfahren benötigt aber einen großen zusätzlichen Aufwand für den Kühl- und insbesondere Spülmitteleinsatz und für drβ Abdichtung am Bohrerein- und -austritt. Aus diesem Grunde eignen sich diese Verfahren auch nicht für verstellbare Mehrspindel-Bohrmaschinen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, ein Bohrwerkzeug für die Bearbeitung hochfester Werkstoffe, insbesondere für die Bearbeitung von

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hochfesten Eisenbahnschienen zu schaffen, welches eine ausreichend hohe Standzeit aufweist und infolge zulässiger hoher Schnittgeschwindigkeit und Vorschubgeschwindigkeit eine kurze Bohrzeit ermöglicht.

Diese Aufgabe wurde bei einem Bohrwerkzeug nach der Gattung dadurch gelöst, daß beide Schneiden in an sich bekannter Weise zur Bohrerachse hin nach innen geneigt sind und die axial vorderste Stelle der Schneidkante sich am oder nahe am Umfang des Bohrwerkzeuges befindet und daß die Spanwinkel der Schneidplatten sowohl axial als auch radial in einem Bereich von 0 bis 5 positiv gewählt sind.

Mit dem erfindungsgemäßen Bohrwerkzeug können hochfeste Werkstoffe wirtschaftlich zerspant werden, wobei die Späne als Wendespäne einwandfrei abfließen und der Bohrer durch die Symmetrierung der Schnittkräfte ein sogenanntes "fliegendes Arbeiten", d. h. ohne Verwendung einer Führungsbuchse, ermöglicht. Aufgrund dessen, daß die vorderste Schneidkante des Bohrwerkzeuges sich am Umfang des Werkzeuges befindet, wird der Bohrweg auf ein Minimum verkürzt. Dies wirkt sich besonders bei kurzen Bohrungen sehr vorteilhaft aus. Außerdem wirft sich beim Durchbrechen des Bohrers kein Grat auf, da sich ein tellerförmiges Beststück ausbildet, welches leicht abfällt.

Als günstig hat es sich in weiterer Ausgestaltung der Erfindung erwiesen, daß der Abstand zwischen der Bohrerachse und der inneren Schneidplatte senkrecht zur Spanfläche wenigsten 0,1 bis 0,3 mm beträgt.

Durch diese Maßnahme wird an der Schneide immer eine gewisse Mindestgeschwindigkeit garantiert. Es bleibt zwar theoretisch ein Materialzäpfchen von mindestens 0,2 mm Durchmesser stehen, diesee wird aber vom abrollenden Span laufend abgerissen. Durch diese Maßnahme wird das gefürchtete Ausbrechen der inneren Schneidplatte vermieden und es wird eine hohe Standzeit des Bohrwerkzeuges erreicht.

Zweckmäßigerweise ist der Bohrerschaft mit einer an sich bekannten zentralen Kühl- und Schmiermittelbohrung versehen, von welcher kleinere Bohrungen zu den Freiflächen führen. Durch diese Kühl- und

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Schmiermittelzuführung werden die Schneiden immer sicher geschmiert und gekühlt, so daß die Wärmebeiast ag der Schneiden in tragbaren Grenzen gehalten wird.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidplatte der inneren Schneide eine größere Härte als die äußere Schneidplatte aufweist. Diese Ausbildung widerspricht zwar den Aussagen des bislang bekannten Standes der Technik, daß die innere Schneidkante infolge der geringeren Schnittgeschwindigkeit mit einem Werkstoff mit weniger hartem Material ausgebildet sein soll (z. B. DT-AS 17 52 077). Die Untersuchungen haben aber gezeigt, daß diese Regel bei der Bearbeitung von hochfesten Werkstoffen nicht gilt und daß mit der vorgeschlagenen Ausbildung der Schneiden überraschenderweise hervorragende Standzeitergebnisse erreicht werden.

Es sind zwar bereits Bohrwerkzeuge bekannt, die mit einer vordersten Schneidenspitze versehen sind, die außerhalb des Bohrerzentrums liegt, z. B. DT-PS 9 11 799. Diese Bohrer sind aber speziell für weiche Werkstoffe gestaltet und daher für hochfeste Werkstoffe nicht geeignet.

Es sind auch Langloch-Fräser nach DIN 8027 mit nach innen geneigter Schneide bekannt. Diese Fräser sind für das Bohren hochfester Werkstoffe aber ebenfalls nicht geeignet. Zwar dringt bei diesen Werkzeugen die äußere Schneidenkante zuerst in den Werkstoff ein, es ergibt aber eine ungleiche Spanbildung an den verschiedenen Schneiden und der größere Span staucht sich in der Spanlücke. Außerdem sind die Schnittkräfte unsymmetrisch und wirken sich sowohl auf die Bohrerreibung und damit die Standzeit als auch auf die Führungsgenauigkeit und damit auf die zu erzielendem Toleranzen negativ aus. Da ferner die Kühlmittelzufuhr von außen nicht sicher gewährleistet ist, ist mit vorzeitigem Verschleiß und Schneidenausbrüchen infolge Wärmestau zu rechnen.

Ein AuefUhrungebeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Ee zeigt

Fig. 1 ein« Ansieht des teilweise dargestellten Werkzeuges; Fig. 2 eine Aneicht von links des Werkzeuges nach Fig. 1;

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Fig. 3 eine Seitenansicht von rechts des Werkzeuges nach Fig. 1; Fig. k eine Ansicht in Richtung X des Werkzeuges nach Fig. 1.

Die Fig. 1 bis k zeigen ein Bohrwerkzeug mit einem Schaft (10), an dessen Frontseite die Schneidplatten (11, 12) in entsprechend geformten Taschen (13» Ι'*) eingelötet sind. Selbstverständlich kann der Bohrer ab einem gewissen Durchmesser auch in Wendeplattenausführung hergestellt werden.

Der Schaft (1O) hat zur Späneabfuhr zwei Spannuten (15, 15')» die mindestens um das halbe Bohrerdurchmessermaß langer sind als die zu bohrende Bohrtiefe.

Die Schneiden (16, 17) des Bohrwerkzeuges sind zur Bohrerachse (18) hin nach innen geneigt, d. h· der Einstellwinkel P ist kleiner als 90

Die Schneidplatten (11, 12) sind so angeordnet, daß jede Schneidplatte ungefähr die Hälfte der zu zerspanenden Schnittbreite (s) übernimmt (s = 1/2 Bohrerdurchmesser). Bei einem drei- oder mehrschneidigen Bohrwerkzeug wird die Schnittbreite entsprechend der Schneidenzahl aufgeteilt.

Die äußere Schneidplatte (11) übernimmt außerdem die Führung des Bohrwerkzeuges in der Bohrung. Beim Bohren dringt die außenliegende Schneidkante der Schneidplatte (11) zuerst in das zu bearbeitende Werkstück ein. Zur Stabilisierung ist diese Schneidkante mit einer Fase (19) versehen.

Die Spanwinkel $ der beiden Schneidplatten - sowohl der radiale Spanwinkel ^ als auch der axiale Spanwinkel ^_a - sind in einem Bereich von 0° bis 5° positiv. Die innere Schneidplatte (12) ist außerdem so angeordnet, daß der Abstand zwischen der Bohrerachse (18) und ihrer Schneidkante (20) senkrecht zur Spanfläche wenigsten 0,1 bis 0,3 mm beträgt (Fig. k).

Das zum Bohren notwendige Schmier- bzw. Kühlmittel wird durch eine zentrale Bohrung (21) durch den Schaft (10) des Bohrer? geführt und irr.

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vorderen Toil dee Bohrers über zwei weitere kleinere Bohrungen (22, 2}) zu den Freiflächen (24, 2V) zugeleitet.

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Claims (3)

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1. Bohrwerkzeug, insbesondere für hochfeste Werkstoffe, mit zwei um etwa 18O° zueinander versetzt angeordneten Schneidplatten mit in radialer Sichtung geneigten uuu im zentrischen Bereich des Bohrwerkzeuges axial zurübkversetzten Schneiden, auf welche die Qesamtschuittbreite so verteilt ist, daß die eine Schneide etwa die radial äußere Hälfte der Schnittbreite und die andere Schneide die radial innere Hälfte der Schnittbreite überdeckt, wobei die Schneidplatten sowohl in axialer als auch in radialer Richtung unter einem Spanv.'inkel geneigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß beide Schneiden (16, 17) zur Bohrerachse (18) hin nach innen geneigt sind und die axial vorderste Stelle der Schneidkante sich am oder nahe am Umfang des Bohrwerkzeuges befindet und daß die Spanwinkel der Schneidplatten (11, 12) sowohl axial als auch radial in einem Bereich von 0° bis 5° positiv gewählt sind.

2. Bohrwerkzeug gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der Bohrerachse (18) und der Schneide der inneren Schneidplatte (12) senkrecht zur Spanfläche wenigstens 0,1 bis 0,3 mm beträgt.

3. Bohrwerkzeug gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrer-Schaft (1O) mit einer an sich bekannten zentralen Kühl- und Schmiermittelbohrung (21) versehen ist, von welcher kleinere Bohrungen (22, 23) zu den Freiflächen (2k, 2V) führen.

k. Bohrwerkzeug gemäß Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidplatte (12) der inneren Schneide eine größere Härte als die äußere Schneidplatte (11) aufweist.

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