DE7735147U1 - Bohrwerkzeug fuer bohrungen in metallvollmaterial von werkstuecken - Google Patents

Description

Titel : Bohrwerkzeug für Bohrungen in Metallvollmaterial von Werkstücken

Anmelder: KOMET Stahlhalter- und Werkzeugfabrik ' Robert Breuning GmbH, 7122 Besigheim

Die Erfindung betrifft ein Bohrwerkzeug für Bohrungen in Vollmaterial von Werkstücken, mit einem Schaft und mindestens einem an der Stirnseite des Schaftes in einer Aussparung angeordneten, mehrere g}.eichlange Schneidkanten aufweisenden, auswechselbaren Schneideinsatz, von denen jeweils zwei mit dem Werkstück in Eingriff stehen und von denen eine Schneidkante unmittelbar an die Bohrerachse angrenzt bzw. dieselbe geringfügig überschreitet, wobei die beiden jeweils in Eingriff stehenden Schneidkanten (wirksamen Schneidkanten) mit einer parallelen zur Bohrerachse jeweils annähernd den gleichen Winkel einschließen und jedem Schneideinsatz 1 an den Spanflächen des jeweiligen Schneideinsatzes mündender, in Dreh- und Vorschubrichtung gewendelter Spankanal zugeordnet ist.

Mit einem derartigen Bohrwerkzeug nach dem DE-GM 77 21 135 werden beim Bohren von Bohrungen in Metallvollmaterial hohe Bohrleistungen bei großer Arbeitsgenauigkeit erzielt. Diese hohen Bohrleistungen sind beim Bohren in Metallvollmaterial mit einem entsprechend großen Anfall von Spänen verbunden. Ist das Bohrwerkzeug mit an die Spanflächen der Schneideinsätze angrenzenden, in Dreh- und Vorschubrichtung gewendelten Spankanälen ausgerüstet, so werden die Späne durch die Förderwirkung der gewendelten Spankanäle recht gut aus der Bohrung des Werkstückes gefördert, solange die Bohrung nicht besonders tief ist. Mit zunehmender Bohrtiefe ergeben sich jedoch Schwierigkeiten, die Spane aus der Bohrung herauszubekommen. Es wurde festgestellt, daß die Spankanäle verstopfen können, wodurch sich das Bohrwerkzeug immer schwerer

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dreht und häufig Brüche an den Schneideinsätzen bzw. auf dem Bohrwerkzeug selbst eintreten. Außerdem leidet unter einer ungenügenden Spanabfuhr auch die Qualität der Bohrung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bohrwerkzeug für Bohrungen in Metallvollmaterial von Werkstücken der eingangs erwähnten Art hinsichtlich der Spanabfuhr zu verbessern, so daß auch tiefere Bohrungen mit hoher Bohrleistung und großer Arbeitsgenauigkeit hergestellt werden können.

Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß zumindest der Steigungswinkel der an die Spanflächen des Schneideinsatzes angrenzenden Flanke des Spankanals von dem Schneideinsatz zu dem dem Schneideinsatz abgekehrten hinteren Schaftende hin abnimmt.

Dank dieser Ausgestaltung können Bohrungen in Metallvollmaterial mit hoher Bohrleistung und großer Arbeitsgenauigkeit auch bei tieferen Bohrungen ausgeführt werden, deren Tiefe dem doppelten oder mehrfachen Bohrungsmesser entspricht. In der Nähe des Schneideinsatzes, wo die durch die Schneidkanten vom Vollmaterial abgehobenen Späne doch eine gewisse Bewegungsenergie besitzen, werden die Späne durch eine größere Steigung der Flanke des Spankanales rasch im Spankanal weitertransportiert. In den weiter von dem Schneideinsatz entfernten Teilen des Spankanales nimmt dann der Steigungswinkel der für das Fördern der Späne maßgebenden, an die Spanflächen des Schneideinsatzes angrenzenden Flanke immer mehr ab. Bei kleiner werdendem Steigungswinkel vergrößert sich jedoch die in axialer Richtung wirkende Kraftkomponente der fördernden Flanke auf die Späne, so daß diese auch besser weitertransportiert werden.

Zweckmäßig wird das Bohrwerkzeug so ausgebildet, daß der Steigungswinkel der nicht an die Spanflächen des Schneideinsatzes angrenzenden Flanke konstant ist oder in einem geringeren Maße zum Schaftende hin abnimmt als der Steigungswinkel der an die Spanflächen angrenzenden Flanke. Hierdurch

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wird erreicht, daß sich der Querschnitt des Spankanales von dem Schneideinsatz zu dem hinteren Schaftende hin erweitert, was die Spanabfuhr besonders begünstigt und Verstopfungen praktisch völlig ausschließt.

Vorteilhaft sollte ferner die an die Spanflächen angrenzende Flanke des Spankanals stufenförmig ausgebildet sein und abwechselnd Abschnitte mit kleinerem Steigungswinkel und Abschnitte mit größerem Steigungswinkel aufweist, wobei die Steigungswinkel der zuletzt genannten Abschnitte zum hinteren Schaftende hin stufenweise abnehmen. Die Stufen in der fördernden Flanke des Spankanales können beim Fräsen dieser Flanke dadurch erzielt werden, daß von Zeit zu Zeit der axiale Vorschub des Bohrwerkzeuges angehalten wird, während sich der Bohrer gegenüber dem Fräser weiterdreht. Anschließend wird der axiale Vorschub des Bohrwerkzeuges wieder eingeschaltet und dann ein Abschnitt mit größerer Steigung erzeugt. Hierdurch wird der Spankanal von Stufe zu Stufe plötzlich etwas weiter, wodurch der Span mehr Platz hat und ungehinderter abfließen kann. In den Abschnitten mit kleinerem Steigungswinkel beschleunigt sich die Bewegung des Spanes im Spankanal.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den übrigen Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im folgenden näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispieles

des Bohrwerkzeuges
Fig. 2 die Stirnansicht desselben
Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel in Seitenansicht mit einer ausschnittsweisen Vergrößerung.

Der Schaft 1 des Bohrwerkzeuges weist an seiner Stirnseite zwei Aussparungen 2 für die Aufnahme je eines sechseckförmigen Schneideinsatzes 3 aus Hartmetall auf. Über eine nicht dargestellte Kühlmittelbohrung kann der Stirnseite 1a des Bohrwerkzeuges Kühlmittel zugeführt werden. Das Bohrwerkzeug kann ruhend angeordnet sein und das Werkstück drehend oder umgekehrt. Die sechseckförmigen Schneideinsätze sind so ausgebildet, daß zwei benachbarte Schneidkanten an jeder zweiten Ecke einen Winkel von etwa 156 - 160° miteinander einschließen. Jeder der Schneideinsätze 3 ist dabei in der Aussparung so angeordnet, daß die "beiden jeweils in Eingriff stehenden Schneidkanten mit einer zur Bohrerachse Parallelen jeweils annähernd den gleichen Winkel einschließen. Die beiden Schneideinsätze 3 sind in radialer Richtung so zueinander versetzt angeordnet, daß sich ihre Arbeitsbereiche etwas überdecken.

An jeden der Schneideinsätze 3 schließt sich ein in Dreh- und Vorschubrichtung gewendelter Spankanal 4 an. Jeder Spankanal kann, wie es aus Fig. 2 ersichtlich ist, hierbei einen etwa halbkreisförmigen Querschnitt aufweisen. Die an die Spanflächen 3a des jeweiligen Schneideinsatzes angrenzende, das heißt in Verlängerung der Spanflächen 3a liegende Flanke jedes Spankanal es 4 ist mit dem Bezugszeichen 4a bezeichnet. Die nicht an die Spanflächen 3a angrenzende Flanke 4b erstreckt sich etwa senkrecht zu den Spanflächen 3a. Maßgebend für die Förderwirkung ist in erster Linie die an die Spanflächen 3a angrenzende Flanke 4a.

Wie man aus Fig. 1 erkennen kann, besitzt die an die Spanflächen 3a angrenzende Flanke 4a des Spankanals 4 in der "ähe des Schneideinsatzes 3 einen Steigungswinkel# von beispielsweise 6Q° . Der Steigungswinkel wird hierbei, ähnlich wie es bei Schraubengewinden üblich ist, jeweils von der Normalen (Senkrechten) N zur Bohrerachse a gemessen. In der Nähe des Schneideinsatzes 3 ist der Steigungswinkel verhältnismäßig groß, damit die von den Schneiden losgelösten Späne,"welche noch eine gewisse Bewegungsenergie innehaben, möglichst rasch

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und ungehindert sich annähernd in Längsrichtung des Bohrwerkzeuges zu dessen hinteren Ende 1b hin bewegen können. Nach der Erfindung nimmt der Steigungswinkel der Flanke 4a zu dem hinteren Ende 1b zweckmäßig kontinuierlich ab. Die Größe des Steigungswinkels ß/\ der Flanke 4a beträgt bei einem halben Umlauf (dieser halbe Umlauf ist in der Zeichnung ebenfalls sichtbar, da zwei um 180° zueinander versetzte Spankanäle vorgesehen sind) beispielsweise noch 57°. Nach einem vollständigen Umlauf hat der Steigungswinkel fri beispielsweise die Größe von 54 . Durch die Verringerung des Steigungswinkels von (I über ß^ zu /I^ nimmt die in axialer Richtung gerichtete, auf die Späne wirkende Kraftkomponente KA, welche die Späne zum hinteren Ende 1b des Bohrwerkzeuges befördert, ständig zu. Hierdurch wird eine zunehmende Förderwirkung erreicht, die die zunehmende Reibung in dem Spankanal ausgleicht und eine sichere Entspanung gewährleistet. Eine hilfreiche Einrichtung für die sichere Entspanung ist außerdem die Zufuhr von ölhaltigem Kühlmittel. Dieses Kühlmittel hat zwei Aufgaben, es hilft zunächst die Späne aus der Bohrung herauszuschwemmen, wobei es die Reibung zwischen den Spänen und dem Spankanal 4 verringert. Zum anderen bewirkt das Kühlmittel eine Kühlung des Werkstückes und der Schneideinsätze 3·

'/Jährend bei der für die Förderwirkung maßgeblichen Flanke 4a des Spankanal es 4 der Steigungswinkel lh über ß>/\ zu [^χ ständig abnimmt, ist es zweckmäßig, v/enn der Steigungswinkel ß der nicht an die Spanflächen 3a des Schneideinsatzes 3 angrenzenden Flanke 4b konstant ist oder in einem geringeren Maße zum Schaftende 1b hin abnimmt als der Steigungswinkel (3>, fi A ,[-> j_ der an die Spanflachen 3a angrenzenden Flanke 4ε. Auf diese Weise erweitert sich der Querschnitt des Spankanales 4 kontinuierlich zu dem hinteren Ende 1b des Werkzeuges hin. Der sich erweiternde Spankanal 4 gibt den Spänen mehr Raum, verringert somit die Reibung und vermeidet die Gefahr von Verstopfungen. Ob der Winkel [^> , der beispielsweise am vorderen Ende des Bohrwerkzeuges dem Winkel f> entsprechen kann, konstant gehalten

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wird oder sich in einem geringeren Maße verringert wie der Winkel β , ρ λ ■> y L der Flanke 4a hängt auch von der gewünschten Stabilität des Bohrwerkzeuges ab. Je mehr der Winkel (S¹ der nicht an die Spanflächen 3a angrenzenden Planke 4b von dem Steigungswinkel der Flanke 4a abweicht, desto mehr wird der verbleibende Materialquerschnitt zum Ende des Bohrwerkzeuges hin verringert. Hier muß selbstverständlich ein gewisser Kompromiß getroffen werden.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten, vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist die an die Spanflächen angrenzende Flanke, die insgesamt mit 14a bezeichnet wird, stufenförmig ausgebildet. Sie weist abwechselnd Abschnitte 14'a mit kleinerem Steigungswinkel 6l\ und Abschnitte 14"a mit größerem Steigungswinkel/kf

auf, wobei die Steigungswinkel 6<r der zuletzt genannten Abschnitte zum hinteren Schaftende hin stufenweise abnehmen. Die Abschnitte 14'a mic kleinerem Steigungswinkel ß>u[ können dabei ca. 0,2 - 0,5 mm lang sein und die Abschnitte 14"a mit größerem Steigungswinkel ß>S etwa 10 - 12 mm. Diese stufenförmige Ausbildung der Flanke 14a kann in einfacher Weise dadurch erreicht werden, daß man beim Fräsen der Flanke 14a den axialen Vorschub des Bohrwerkzeuges 10 von Zeit zu Zeit anhält und in dieser Zeit das Bohrwerkzeug 10 nur in Umfangsrichtung weiterdreht. Infolge des größeren Durchmessers des Fräswerkzeuges entsteht bei dieser verhältnismäßig kurzen Bewegung in Umfangsrichtung jedoch kein genau senkrecht zur Bohrerachse a verlaufender Absatz, sondern der Abschnitt 14'a mit verringertem Steigungswinkel. Nachdem dieser Abschnitt 14'a hergestellt ist, wird das Bohrwerkzeug 10 wieder sowohl in axialer Richtung als auch in Umfangsrichtung weiterbewegt.

Durch diese spezielle Ausgestaltung der Flanke 14a des Spankanales 14 hat der Spankanal kurzzeitig jeweils einen wesentlich kleineren Steigungswinkel(^u , als ihn der generelle Verlauf der Flanke 14a hat. Dieser immer wieder vorhandene Heinere Steigungswinkel beschleunigt den Span in Richtung

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des Spankanals und sorgt demzufdge für eine verbesserte Spanabfuhr. Auch wird durch die stufenförmige Ausbildung der Flanke 14a der Spankanal 14 von Stufe zu Stufe etwas weiter, wodurch der Span mehr Platz hat und ungehinderter abfließen kann.

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Claims (5)

Ansprüche

1. Bohrwerkzeug für Bohrungen in Metallvollmaterial von Werkstücken, mit einem Schaft und mindestens einem an der Stirnseite des Schaftes in einer Aussparung angeordneten, mehrere gleichlange Schneidkanten aufweisenden, auswechselbaren Schneideinsatz, von denen jeweils zwei mit dem Werkstück in Eingriff 3tehen und von denen eine Schneidkante unmittelbar an die Bohrerachse angrenzt bzw. dieselbe geringfügig überschreitet, wobei die beiden jeweils in Eingriff stehenden Schneidkanten (wirksamen Sch.neidkant.-en) mit einer Parallelen zur Bohrerachse jeweils annähernd den gleichen Winkel einschließen und/Scnneideinsatz ein an den Spanflächen des jeweiligen Schneideinsatzes mündender, in Dreh- und Vorschubrichtung gewendelter Spankanal zugeordnet ist, nach Patent 27 30 418, dadurch gekennzeichnet , daß zumindest der Steigungswinkel(ß ,ßi,ßl (V) der an die Spanflächen (3a) des Schneideinsätzes (3) angrenzenden Planke (4a, 14a) des Spankanals (4, 14) von dem Schneideinsatz (3) zu dem dem Schneideinsatz (3) abgekehrten hinteren Schaftende (1b, 10b) hin abnimmt.

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2. Bohrwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steigungswinkel ((?>') der nicht an die Spanflächen (3a) des Schneideinsatzes (5) angrenzenden Flanke (4b, 14b) konstant ist oder in einem geringsten Maße zum Schaftende hin abnimmt als der Steigungswinkel (ß fri) der an die Spanflächen (3a) angrenzenden Flanke (4a, 14a).

3. Bohrwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steigungswinkel (fi,/^ ,βχ) der an die Spanflächen (3a) des Schneideinsatzes (3) angrenzenden Flanke (4a) kontinuierlich abnimmt.

4. Bohrwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die an die Spanflächen (3a) angrenzende Flanke (14a) des Spankanals (14) stufenförmig ausgebildet ist und abwechselnd Abschnitte (14'a) mit kleinerem Steigungswinkel ((?4 ) und Abschnitte (14"a) mit größerem Steigungswinkel (ßs" ) aufweist, wobei die Steigungswinkel φί) der zuletzt genannten Abschnitte (14"a) zum hinteren Schaftende (1Ob) hin stufenweise abnehmen.

5. Bohrwerkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschnitte (14'a) mit kleinerem Steigungswinkel ((^q) ca. 0,2 - 0,5 mm und die Abschnitte (14"a) mit größerem Steigungswinkel (|i>S\) etwa 10 - 12 mm lang sind.