DE7613993U1 - Gewindebohrer mit schaelschnitteffekt - Google Patents

Description

DIPL.-ING. DR. JUR. ¹W. BÖHME 8500 NÜRNBERG, den

DIPL.-ING. E. KESSEL Frauentorflrnben73(amPI8rrer)

FMDi ,Mr \/ RAUN/11= Telelon: (0911)22 7362,204296,204297

DIP L.-l N G. V.tJÜMIVlt Telegrammadresse: PATBOM PATENTANWÄLTE τ_β|_βΧΝΓ._:οβ23β3β

Bankkonto: Deutsche Bank Nürnberg

(BLZ 76070012) Nr. 137315
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Anmelderin; Firma EMUGE-WERK Richard Glimpel Fabrik für

Präzisionswerkzeuge vormals Moschkau 4 Glimpel

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Titel t/Gewindebohrer mit Schälschnitteffekt/

Gebrauchsmus ter

Die Neuerung betrifft einen Gewindebohrer mit Schälschnitteffekt, mit einem Gewindeteil, über dessen gesamte Länge sich eine Nutung erstreckt, die eine vom ersten Gewindegang nach hinten schräg ungeknickt ansteigende Spannut umfaßt, die eine

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weist, daß entstehende Späne nach vorne bzw. in Vorschubrichtung geleitet werden, wobei eine Anzahl η von Gewindegängen, eine konstante Gewindesteigung P,eine Gewindetiefe t,ein Spanwinkel feiner spanfläche, ein Flankenfreiwinkel d\/ _Q, ein Flankendurchmesserverjüngungsquotient qdg, ein Krümmungsradius r <_n des Nutprofiles und ein Gewinde-Außendurchmesser d vorgesehen sind und die Spannut und die Spanfläche unter einem Einstellwinkelß zwischen Formwerkzeug und Gewindebohrermittellinie erzeugt ist, der größer als j5° ist.

Dabei ist η die Anzahl von Gewindegängen, die der Gewindeteil aufweist. Bezüglich Gewindesteigung P, Gewindetiefe t, Spanwin-

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kel f und Gewinde-Außendurchraesser d wird auf DIN 8θ2 verwiesen. Der Flarüosnfreiwinkel (£_ ist eine Abweichung zwischen einem Radius um die Gewindebohrer-Mittellinie und den Verlauf des Gewinderückens um die Gewindebohrer-Mittellinie, wird gemessen am ersten vollen zahn nach dem Anschnittbereich des Gewindeteiles und wird in Winkelminuten angegeben. Der Flarkendurohmesserverjüngungsquotient qdp wird als Quotient von Flankendurchmesserverjüngung pro Längeneinheit angegeben. Der Einfallwinkel öl ist der Winkel zwischen Gewindebohrer-Mittellinie und der Rotationsebene des Formwerkzeuges und, unter einem ganz bestimmten Betrachtungswinkel, gleich dem Winkel, den eine in Bohrerlängsrichtung verlaufende, in einen Abschnitt der Spanfläche gelegte Gerade mit der Gewindebohrer-Mittellinie einschließt. Der Einstellwinkel β ist der Winkel,zwischen Gewindebohrer-Mittellinie

Formwerkzeuges und entspricht in etwa dem winkel, den eine entlang dem Grund, d.h. dem tiefsten Bereich der Spannut verlaufende Gerade mit der Gewindebohrer-Mittellinie einschließt.

Bei einem bekannten (DT-OS 2 331 927, DT-GM 1 9^3 23I) Gewindebohrer dieser Art erstreckt sich die Spannut nur über einen Teil des Gewindeteiles und wird dann von einer ölnut fortgesetzt, wobei am übergang der Spannut in die ölnut ein Knick vorhanden ist. Die Erzaugung zweier verschiedener unter einem Winkel zueinander verlaufender Nuten ist aufwendig. Der Versuch, die Spannut unter Weglassung der ölnut nach hinten hin, d.h. bis zum letzten Gewindegang zu verlängern, mißlingt, da die Spannut vor dem letzten Gewindegang ausläuft, so daß keine durchgehende

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Nutung mehr vorhanden ist. Wenn man weiterhin den Einstellwinkel ρ verkleinert, damit die Spannut sich bis zum letzten Gewindegang erstreckt, dann ist bei gegebener Länge des Gewindeteiles der Winkel fs nicht mehr groß genug, um die erwünschte Punktion der Spannut zu gewährleisten.

Eine Aufgabe der Neuerung ist es also, einen Gewindebohrer der anfangs genannten Art zu schaffen, bei dem eine sich über den gesamten Gewindeteil ungeknickt erstreckende, ölzufuhr zulassende Nutung unabhängig von dem Einstellwinkel (3 gegeben ist, der für den Schälschnitteffekt, das nach vorne Lenken der Späne und die Größe der von der Spannut gebildeten Spankammer von Bedeutung ist. Der Neuerung liegt dabei der Gedanke zugrunde, den Gewindeteil von hinten her bis zur Spannut zu verkürzen, d.h. hinten liegende Führungszähne des Gewindes soweit als möglich wegzulassen und die Pührungseigenschaften des Gewindebohrers durch andere Maßnahmen zu verbessern.

Die Neuerung sieht einen Gewindebohrer der anfangs genannten Art vor, der dadurch gekennzeichnet ist, daß die Spannut sich über den gesamten Gewindeteil bis zum letzten Gewindegang erstreckt und die Anzahl η der Gewindegänge derart bemessen ist, daß die Tife der Spannut beim letzten Gewindegang das 0,1 bis 2-fache der Gewindetiefe t beträgt und für den Flankenfreiwinkel ö\,q und den Flankendurehmesserverjüngungsquotienten qd„ folgende Abhängigkeit von der Anzahl η der Gewindegänge eingehalten ist: »2,5 (n-5) ; qd^i/ ((1-n/35) x 2300), wobei K eine Materialkonstante ist.

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Bei einem neuerungsgemäßen Gewindebohrer erstreckt sich die Spannut ungeknickt unter einem konstanten Winkel ansteigend über den gesamten Gewindeteil, so daß die Herstellung der durchgehenden Nutung vereinfacht ist. Dabei ist der Einstellwinkel β weitgehend frei und unter Berücksichtigung der von der Spannut gewünschten Eigenschaften wählbar, weil die Erstreckung der Spannut vom ersten bis zum letzten Gewindegang durch Weglassen hintenliegender Gewindegänge erreicht ist. Da das Weglassen hinten-I^ liegender Gewindegänge an sich mit einer Verschlechterung der Führungseigenschaften des Gewindebohrers verbunden ist, sind bei dem Gewindebohrer die für diese Führungseigenschaften wesentlichen Größen öL, und qdg optimiert. Diese Größen werden so eingestellt, daß sie die für die Führung des Gewindebohrers notwendigen Werte aufweisen. Die Materialkonstante K1 bei Bearbeitung von Stahl mittlerer Zugfestigkeit.

Da Gewindebohrer im praktischen Einsatz meist ohne steigungskonformen Maschinenvorschub arbeiten müssen, ist es notwendig, daß

*■ die sogenannten Führungs ζ ahne, das sind die Schneidzähne hinter den Anschnittzähnen, eine ausreichende Führung im bereits geschnittenen Gewinde gewährleisten und so der- axialen Schnittkraftkomponente einen ausreichenden Widerstand entgegensetzen. Daneben soll aber der Gewindebohrer auch frei schneiden. Die Optimierung dieser Forderungen führt zu der Feststellung, daß der Flankenfreiwinkel ^₀ und der Flankendurchmesserverjüngungsquotient qd₂ eine Funktion der GewindelHnge bzw. der Anzahl der Ge-^ windegänge η sein müssen. Aus der Formel für <k>_Q erkennt man, daß die Anzahl der Gewindegänge stets größer als 5 sein muß.

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(L₀ ist abhängig vom Gewindedurchmesser d und der Gewindesteigung ρ und weiterhin von einer Materialkonstanten des zu bearbeitenden Materials.

Bei dem neuerungsgemäßen Gewindebohrer können Späne aus der Spannut nach hinten nicht austreten. Bei einem neuerungsgemäßen Gewindebohrer bildet das hintere Ende der Spankammer, d.h. der Span nut keine gefährliche Staustelle für Spänej vielmehr ist der Span raum zur Aufnahme von Spänen vergrößert, da die Spannut in der Regel über eine vergrößerte Anzahl von Gewindegängen geführt ist. Ein wiederholtes Nachschleifen des Anschnittes und ein weitgehendes Verlängern des Anschnittes ist möglich. Die breiteren Anschnittzähne haben eine größere Stabilität und eine bessere steigungskonforme Führung der Anschnittzähne beim Gewindeschneiden. Die breiteren Anschnittzähne ergeben sich aus dem Winkel&und der fehlenden Knickung der Spannut.

Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es, wenn sich die Span-

nut über mehr als acht Gewindegänge erstreckt, wenn sich die Spannut über weniger als 20 Gewindegänge erstreckt und/oder wenn der Einstellwinkel(2maximal 10° beträgt. Diese Maßnahmen ergeben im Rahmen der Erfindung eine besonders vorteilhafte Gestaltung der Spannut.

Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es weiterhin, wenn für den Einstellwinkel β folgende Abhängigkeit vom Gewindedurchmesser d eingehalten 1st: O^ f«(d /50) + J5. f ist eine Konstante. Bei metrischem Regelgewinde ist f 1. Diese Beziehung gilt für

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d< 20 mm. Bei größeren Abmessungen beträgt (3 ^6-10°. Diese Bedingungen sollten bei einem neuerungsgemäßen Gewindebohrer im Hinblick auf die von der Spannut geforderten Eigenschaften und die Fiihrungseigenschaften des Gewindebohrers möglichst eingeLalten werden. Gemäß der angegebenen Formel hängt der Einstellwinkel (3 stark vom Gewinde durchmess er ab und vergrößert sich mit wachsendem Gewindedurchmesser bis zu einem Höchstwert von pa. 10°♦ Bei einem erfindungsgernäßen Gewindebohrer unterstützt ein winkel

mit den angegebenen Werten in Verbindung mit dem Winkel dt in Spaneförderung in optimaler Weise.

Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es auch, wenn der Spanwinkel f vom Ende des Anschnittbereiches bzw. vom Beginn der Führungszähne an zup letzten Gewindegang hin bis zu einem negativen wert abnimmt. Liese Gestaltung reduziert die Gefahi; des Verschneidens durch Nachschaben der Führungszähne. Die stetige Reduzierung des Spanwinkels im Bereich des Führungsgewindeteiles verbessert die Führung des erfindungsgemäßen Gewindebohrers. Die kontinuierliche Abnahme des Spanwinkels ergibt sich beim erfindungsgeraäßen Gewindebohrer zwangsläufig.

Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es dabei, wenn für den kleinsten Krümmungsradius r . des Nutprofiles folgende Abhängigkeit von der Gewindesteigung P eingehalten ist: r_min = (0,5 bis 1,2) xP. Dies ist eine Optimierung der Nutenform.

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Der Einstellwinkel (^-beträgt z.B. 0°, wobei sich die Spannut ausschließlich In Richtung der Längserstreckung des Gewindebohrers erstreckt. Wenn <£- verschieden von 0 ist, die Spannut also schräg zur Achse des Gewindebohrers verläuft, dann ist es besonders zweckmäßig und vorteilhaft, wenn der Einstellwinkel CC maximal 20° beträgt. Dabei verläuft die Spannut stets ^egensinnig zur Steigungsrichtung des Gewindes. Ein größerar winkelctwürde unsaubere Gewindeflanken an der Planke mit dem stumpfen Keilwinkel ergeben.

Anhand der Zeichnung wird die Neuerung nachfolgend näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Pig.1 schematisch eine Seitenansicht eines Gewindebohrers, Pig.2 eine Frontansicht des Gewindebohrers gemäß Fig.1, Pig.3 einen Schnitt gemäß Linie B-B* in Fig.1, Fig.k einen Schnitt gemäß Linie C-C* in Fig.1, Fig.5 e*nen Schnitt gemäß Linie D-D* in Fig.1, Fig.6 eine Draufsicht auf den Gewindebohrer gemäß Fig.1 bis 5

während der Herstellung mit einem Formwerkzeug und Fig.7 eine Seitenansicht der Anordnung gemäß Fig.6.

Ein Gewindebohrer gemäß zeichnung besitzt ein Gewindeteil 1 und ein Schaftteil 2 mit einem Vierkant-Endstück 4. Der Gewindeteil ist mit drei Spannuten 5 versehen, kann jedoch auch zwei oder mehr als drei Spannuten aufweisen. Der Gewindeteil 1 besitzt vorne einen Anschnittbereich 6 mit in der Höhe verkürzten Gewindezähnen und daran nach hinten anschließend einen Führungsbereich 7 mit vollen Gewindeζahnen. Der Spanwinkel ψ ist gemäß

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Pig.3 am Beginn des Fuhrungsteiles 7 hoch positiv, gemäß Pig.K mitten im Pührungsteil circa Null und am Ende des Führungsteiles, d.h. am Schluß des Gewindeteiles 1 gemäß Fig.5 negativ. Dem Gewindebohrer ist eine Mittellinie 8 zugeordnet.

Fig.6 und 7 zeigen den Gewindebohrer in zwei zueinander rechtwinkelig stehenden Ebenen. Diese Ebenen definieren in Verbindung mit einem Formwerkzeug 9 und den Einstellwinkeln & und β am anschaulichsten die Lage der Spannuten 5 und der Spanlfächen sowie deren Form im Gewindebohrer. Das Formwerkzeug ist z.B. eine Schleifscheibe oder ein Formfräser. Formwerkzeug und Gewindebohrer werden bei Erzeugung der Spannut relativ zueinander bewegt und zwar entweder entlang der Linie 10, oder entlang der Mittelachse 8 bei gleichzeitiger Drehung des Gewindebohrers um die Mittelachse 8. Durch letztere Maßnahme wird eine spiralförmige Spannut erzeugt.

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Claims (1)

1. Schutzansprüche

   1. Gewindebohrer mit Schälschnitteffekt, mit einem Gewindeschneidteil, über dessen gesamte Länge sich eine ^Nutung erstreckt, die eine vom ersten Gewindegang nach hinten schräg ungeknickt ansteigende Spannut umfaßt, die eine zur Gewindebohrer-Mittellinie derart geneigte Spanfläche aufweist, daß entstehende Späne nach vorne bzw. in Vorschubrichtung geleitet werden, wobei eine Anzahl η von Gewindegängen, eine konstante Gewindesteigung P, eine Gewindetiefe t, ein Spanwinkel f einer Spanfläche, ein Plankenfrei^inkel& _Q, ein Päankendurchmesserverjüngungsquotient qd^, ein Krümmungsradius r aes Nutprofiles und ein Gewindedurchmesser d vorgesehen sind unci die Spannut und die Spanfläche unter einem Einstellwinkel β zwischen Formwerkzeug und Gewindebohrer-Mittellinie erzeugt ist, der größer als 3 ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannut (5) sich über den gesaraten Gewindeschneidteil (1) bis zum letzten Gewindegang erstreckt und die Anzahl η der Gewindegänge derart bemessen ist, daß die Tiefe der Spannut beim letzten Gewindegang das 0,1 bis 2-fache der Gewindetiefe t beträgt und für den Plankenfreiwinkel&_ und den Plankendurchmesserverjüngungsquotienten qdg folgende Abhängigkeit von der Anzahl η der Gewindegänge

   eingehalten ist: <k^ iF| (22,5 (n-5) ;qd_o^ ,

   χ 2300

   wobei K eine Materialkonstante ist.

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   φ ι ι , ι ι »t .·«-«··■

   ■ -ίο-

   2. Gewindeboher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

   j sich die Spannut (5) über mehr als acht Gewindegänge erstreckt.

   « Gewindebohrer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Spannut (5) über weniger als "k..\ Gewindegänge erstreckt.

   4. Gewindebohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Einstellwinkel ^:} maximal 10° beträgt.

   5. Gewindebohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für den Einstellwinkel ρ folgende Abhängigkeit vom Gewindedurchraesser d eingehalten ist: (3 ⁰^ (d²/50) + 3, bei d<20 nun, und \2 «* 8-10, bei d > 20 mm.

   6. Gewindebohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Spanwinkel J' vom Ende des Anschnittbereiches (6) bzw. vom Beginn der Führungszähne (7) an zum letzten Oewindegang hin bis zu einem negativen wert abnimmt.

   7. Gewindebohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für den kleinsten Krümmungsradius r . des Nutprofiles folgende Abhängigkeit von der Gewindesteigung P eingehalten ist: r_min = (0,5 bis 1,2) xP.

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   If

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   8. Gewinaebohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Einstellwinkel Qi maximal 20° beträgt.

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