DE8536123U1

DE8536123U1 - Bohrwerkzeug

Info

Publication number: DE8536123U1
Application number: DE8536123U
Authority: DE
Original assignee: Komet Stahlhalter- und Werkzeugfabrik Robert Breuning 7122 Besigheim De GmbH
Current assignee: Komet Stahlhalter- und Werkzeugfabrik Robert Breuning 7122 Besigheim De GmbH
Priority date: 1985-12-21
Filing date: 1985-12-21
Publication date: 1987-04-16
Also published as: DE3545586C2; IT1213551B; GB2184373B; GB8630420D0; AT393098B; SE8605407D0; SE8605407L; ATA308686A; CH671353A5; JPS62157707A; DE3545586A1; JP2504976B2; FR2591921B1; IT8622578A0; SE465409B; GB2184373A; FR2591921A1

Description

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- 1 Bohrmerkzeug.

Die Erfindung betrifft ein Bohrwerkzeug mit einem Ein-Bpannschaft, einem daran anschließenden kurzen Übergangsteil und einem däiian anschließenden, im wesentlichen zylindrischen Schneidteil, welches zwei diametral gegenüberlegende, um weniger als 360° geuendelte Spannuten, zwei zwischen diesen verbliebene, im wesentlichen diametral verlaufende Stege und an seinem vorderen Ende mindestens zwei in je einer Aussparung äef Stege snQEupunete, auswechselbare Schneidplatten aufweist, die um etwa 180° in Umfangsrichturtg versetzt zueinander jeweils mit verschiedenen RadialabBtänden von der BohrerachBe angeordnet sind, wobei die Spannuten,beginnend am vorderen Ende des Übergangsteiles zu dessen hinteren Ende hin, eine abnehmende Tiefe aufweisen und am hinteren Ende des Übergangsteiles in dessen Mantelfläche auslaufen.

Bei einem derartigen bekannten Bohrwerkzeug (DE-GM 7B 3G 277 oder Katalog der Patentinhaberin ¹¹HOMET KUB Ldendeplatten-Bohrer" , 9/82, Seite 12) weisen die Spannuten einen konstanten Steigungswinkel auf. Die Wendelung jeder Spannut erstreckt sich über etwa 180°, d.h. etwa um eine halbe Umdrehung des Bohrwerkzeuges. Derartige Bohrer sind für eine Bohrtiefe geeignet, die etwa dreimal dem Bohrerdurchmesser entspricht. Bei größeren Bohrtiefen können sich Schwierigkeiten bei der Spanabfuhr ergeben und außerdem weisen die Bohrwerkzeuge keine ausreichende Steifigkeit auf, so daß der Bohrer bei hohen Schnittkräften von der Bahrerachse abgedrängt wird. Diese Abdrängung ist dadurch bedingt, daß auf die am Umfang des Bohrers angeordnete, radial äußere Schneidplatte größere Schnittkräfte einwirken

a]&tgr; auf die radial innen liegende, angrenzend an die Bahrerachse arbeitende Schneidplatte. Durch die einseitig höhere Belastung des Bohrwerkzeuges wird die Abdrängung des Bohrwerkzeuges hervorgerufen. Diese Abdrängung führt dazu, daß die Bohrung einen größeren Durchmeaser aufweist als der Nenndurchmesser des Bohrers und daß beim Rückzug des Bohrers an der Bohrungswandung Rillen entstehen können. Trotz der verschiedensten Vorschläge, die auf die Schneidplatten wirkenden Kräfte gegeneinander

iö auszugleichen (DE-OS 27 51 255, EP=PS 5^ 913) _t let- bisher ein vollständiger Schnittkraftauegleich nicht gelungen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bohrwerkzeug der eingangs erwähnten Art zu schaffen, welchee auch bei Bohrtiefen über viermal Bahrerdurchmesser eine ausreichende Steifigkeit und damit hohe ArbeitBgenauigkeit aufweist und sine gute Spanabfuhr gewährleistet.

Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß der Steigungswinkel der Spannuten vom vorderen Ende des Schneidteiles zu dessen hinteren Ende zunimmt, und daß zumindest der Steigungswinkel im hinteren Bereich des Schneidteiles so groß gewählt ist, daß am vorderen Ende des Übergangsteiles, dort wo die Spannuten noch ihre volle Tiefe aufweisen, die durch den dortigen Querschnitt (Anbindungsquerschnitt) des Schneidteiles verlaufende Mittellinie jedes der beiden Stege in etwa in Richtung der Gesamtresultierenden der auf die Schneidplatten einwirkenden Schnittkräfte verläuft.

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Da es sich flicht erreichen läßt, di_E Schneidplatten bq anzuordnen, daß die auf sie wirkenden Schnittkräfte aish vollständig ausgleichen, entsteht immer eine Gesamtresultierende, die das Bohrwerkzeug in einer bestimmten Richtung von der Bchrerachse abzudrängen sucht. Wenn man nun gemäß der Erfindung die beiden Stege des Schneidteiles, dort uio dieses in das Übergangsteil übergeht, sg anordnet, daß die beiden Stege in Richtung der resultierenden Kraft verlaufen, dann weist das Schneidteil in

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lieh einer quer zur Mittellinie verlaufenden Biegeachse das höchste Flächen-Trägheitsmoment und damit auch die größte Steifigkeit auf. Damit nun die Mittellinie der Stege an der richtigen Stelle zu liegen kommt, kann man bei einem Bohrwerkzeug mit vorgegebener maximaler Bohrtiefe, die Steigung der Spannuten nicht beliebig wählen. Der Steigungswinkel der Spannuten soll gemäß der Erfindung vom vorderen Ende des Schneidteils zu dessen hinteren Ende hin zunehmen. Am vorderen Ende sieht man einen kleinen Steigungswinkel von vorzugsweise etwa 25°bis etwa 3D⁰ vor, der die Späne möglichst rasch von dem Bereich der Schneidplatten wegtransportiert. Im hinteren Bereich des Schneidteiles muß man nun den Steigungswinkel so wählen, daß die Stege und deren MIttellinie an der gewünschten Stelle zu liegen kommen. Zwischen dem vorderen und dem hinteren Bereich des Schneidteiles kann der Steigungswinkel stufenweise oder kontinuierlich zunehmen. Durch den zunehmenden Steigungswinkel werden auch die Spannuten gegenüber einem Bohrwerkzeug, bei dem die Spannuten von der Bührerspitze ab den gleichen Steigungswinkel aufweisen, verkürzt. Damit wird auch der bieg, den die Späne von

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den Schneidplatten bis zum Ende der Bohrung zurückzulegen haben, verkürzt und die Spanabfuhr verbessert. Stellt msn die Spannuten, wie sb Üblich ist, mit einem Fingerfräser her, dann ergeben sich bei einer größeren Steigung und gleichbleibendem Durchmesser des Fingerfräsers gräBere Stegbreiten. Diese größeren Stegbreiten sind dann am hinteren Ende des Schneidteiles vorhanden und erhöhen in diesem Bereich das Flächenträgheitsmoment.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung ist in folgendem, anhand eines in der zeich· nung dargestellten, AusfUhrungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäBen Bohruierkzeuges,

Figur 2 einen Schnitt nach der Linie II-^II der Fig. 1 in vierfacher Vergrößerung.

Das Bohrwerkzeug 1 weist einen Einspannschaft 2 auf, mit welchem das Bahrwekrzeug mit einer Drehmaschine verbindbar ist. Der eigentliche Arbeitsteil des Bohrwerkzeuges 1 ist entsprechend DIIM 1412 mit Schneidteil 3 bezeichnet Dieses Schnsidteil 3 hat eine Länge L1 (in DIN 1412 als "Schneidlänge" bezeichnet), die beim gezeigten Ausführungsbeispiel etwas mehr als ein Sechsfaches des Arbeitsdurchmessers D ist. Dementsprechend beträgt auch die maximale Bohrtiefe des dargestellten Bohrwerkzeuges 1 ein Sechsfaches des Durchmessers. Zwischen dem Einspannschaft 2 und dem Schneidteil 3 ist ein Übergangsteil h

vorgesehen, welches heim gezeigten Ausführungsbeispiel den gleichen Durchmesser aufweist, uie der Einspannschaft 2 und das Schneidteil 3. Das Übergangsteil k kann sich jedoch gegebenenfalls auch, wie es strichpunktiert dargestellt ist, zum Einspannteil 2 im Durchmesser konisch erweitern, so daB auch das Einspannteil 2 einen größeren Durchmesser aufweist, als das Schneidteil 3.

Am v/orderen Ende des Schneidteiles 3 sind in je einer 1D Aussparung 5 desselben zwei Schneidplatten G und 7 auswechselbar angeordnet. Es handelt sich um sogenannte Ulendeplatten. Diese beiden Schneidplatten sind um etwa 180° in Umfangsrichtung versetzt zueinander angeordnet, wobei die äußere Schneidplatte 6 über den Umfang des Schneidteiles 3 geringfügig vorsteht und zur Bearbeitung des äußeren Bereiches der Bohrung dient, während die Schneidplatte 7 an der Bohrerachse A angeordnet ist und den inneren Bereich der Bohrung bearbeitet. Die Arbeitsbereiche der beiden Schneidplatten überschneiden sich je nach Bohrerdurchmesser mehr oder weniger.

Das Schneidteil 3 weist ferner zwei diametral gegenüberliegende, wendelförmig verlaufende Spannuten B, 9 auf, von denen die Spannut B der äußeren Schneidplatte S und üie Spannut 9 der inneren Schneidplatte 7 zugeordnet iat. Bei größerer' Durchmessern können auf dem gleichen Durchmesser wie die Schneidplatten 6 und 7 noch weitere Schneid platten vorgesehen sein.

Soweit das Material zur Bildung der Spannuten 8, 9 nicht weggefräst ist, verbleiben zwischen den Spannuten 8, 9 zwei Stege 10, die sich vom zentralen Kern 11 aus in

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radialer Richtung sektorförmig erweitern. Im Kern 11 ist eine Kühlmittelbahrung 12 vorgesehen. Die Spannuten 8, 9 haben auf die ganze Länge L1 des Schneidteiles 3 eine gleichbleibende Tiefe. Vom hinteren Ende des Schneidteiles ab oder vom vorderen Ende des Übergangsteiles h nimmt die Tiefe der Spannuten 8, 9 bis zum hinteren Ende des Übergangsteiles k kontinuierlich ab. Am hinteren Ende des Übergangsteiles k, dort wo das Schaftteil 2 beginnt, laufen die Spannuten 8, 9 in die Mantelfläche des Über-

gangsteiles aus.

Der Steigungswinkel &bgr; bzu.y#1, den die Spannuten mit einer Normalen N gegenüber der Bohrerachse einschließen, nimmt vom vorderen Ende des Schneidteiles 3 zu dessen hinteren Ende stufenweise ader zweckmäßig kontinuierlich zu. Am vorderen Ende des Schneidteiles 3 kann der Steigungswinkel &bgr; gemessen am Umfang etwa 35 bis 30° betragen, während der Steigungswinkel /51 am hinteren Ende der Spannuten 8, 9 wesentlich größer ist und von den nachfolgend erläuterten Parametern abhängig ist.

Figur 2 zeigt einen Q,u°rschnitt des Schneidteiles 3 an dessen hinterem Ende bzw. am vorderen Ende des Übergangsteiles h. An dieser Stelle haben die beiden Spannuten 8, 9 nach ihre volle Tiefe und beginnen von dort aus nach hinten in die Mantelfläche dea Übergangsteiles k auszulaufen. Die beiden diametral gegenüberliegenden Stege 10 haben je eine in der Querschnittsebene verlaufende Mittellinie M, die durch die symmetrische Anordnung der Spannuten 8, 9 eine gemeinsame, diametral verlaufende Mittellinie M ist. Die Flächenabschnitte jedes Steges 10 zu beiden Seiten der Mittellinie M sind in etwa gleich groß.

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Auf jede der Schneidplatten G, 7, deren Lage in Bezug auf den in Figur 2 dargestellten Querschnitt strichpunktiert eingezeichnet ist, wirken Schnittkräfte ein. Diese Schnittkräfte wirken nicht nur senkrecht zu den Spanflächen der beiden Schneidplatten 6, 7, sondern auch in radialer Richtung, und zwar bei der äußeren Schneidplatte G in der Regel radial nach innen und bei dei inneren Schneidplatte 7 in der Regel radial nach außen. Es ergibt sich hieraus an jeder Schneidplatte eine resultierende Kraft F1 bzw. F2, UJDb^i erfahrungsgemäß die Kraft F1 etwa doppelt so groß ist wie die Kraft FZ. Ordnet man diese beiden Kräfte F2, F2, wie es in Figur 2 unten dargestellt ist, in einem Kräftediagramm an, so ergibt sich eine Gesamtresultierende FR. Erfindungsgemäß soll nun die Mittellinie M der Stege 1D so angeordnet werden, daß sie in etwa in Kraftrichtung der Gesamtresultierenden FR verläuft, wie es in Figur 2 dar(j2stellt ist. Auf diese Ideise hat dann das Schaftteil 3 in dem Querschnitt, wo es an das vordere Ende des Übargangsteiles k rtigrenzt, das größte Flächenträgheitsmoment in Bezug auf eine Biegeachse a, die senkrecht zu der Mittelebene m verläuft.

Damit nun die Mittellinie M in etwa in Richtung risr Gesamtresultierende FR verläuft und damit das Flächenträgheitsmoment vom vorderen Ende zum hinteren Ende des Schaffteiles 3 ständig zunimmt, muß die LJendelung der Spankanäle B, 9 kleiner als 36D° sein. Hierbei wählt man die Steigungen im mittleren und hinteren Bereich des Schaftteiles 3 so, daß die Mittellinie M an der gewünschten, durch die Kraftrichtung der GeBamtresultierenden FR bestimmten Stelle zu liegen kommt. Die Kraftrichtung der Gesamtresultierenden FR kann man entweder zeichnerisch und rechnerisch oder zweckmäßig mittels eines geeigneten Meßgerätes

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f (Kistler, Ziff. 3, Achsen-Meßgerät) ermitteln.

bJErden die Spankanäle 8, 9 in üblicher Weise mit einem Fingerfräser mit vom vorderen Ende des Schneidteiles 3 ; 5 zunehmendem Steigungswinkel hergestellt, dann ergibt sich hierdurch, daß die sogenannte Stegbreite S bzoj. S1 der Stege 10 vom vorderen Ende des Schneidteiles 3 zu dessen hinteren Ende zunimmt. Hierdurch haben die Stege 10 des Schneidteiles 3 in dem Bereich des in Figur 2 dargestellten Querschnittes ihre grö3te Stegbreite, wodurch das Flächenträgheitsmoment des Stegteiles ":> in

, diesem Bereich nocii zusätzlich vergrößert wird, was

ebenfalls zur Erhöhung der Steifigkeit des Bohrwerkzeuges 1 beiträgt.

Versuche haben ergeben, daß bei Bohrwerkzeugen mit gleich-

|/ artigem Aufbau die Kraftrichtung der Gesamtresultierenden

innerhalb eines gewissen Schwankungsbereiches in etwa in der gleichen Richtung in bezug auf die durch die Spanflächen der beiden Schneidplatten 6, 7 hindurchgehenden Ebene liegt. liJenn sich bei Bohrwerkzeugen der im Ausführungsbeispiel gezeigten Art die Wendelung jeder Spannut B, 9 von dem vorderen Ende des Schneidteiles 3 bis zu dem vorderen Ende des Übergangsteiles k über einen UJinkelbereich von etwa 250° bis etwa 270°, vorzugsweise etwa 260°, \ erstreckt, denn liegt die Mittellinie M in etwa in Kraft

richtung der GEsamtrEsultierenden FR.

: ü)ie bereits oben kurz angegeben wurde, werden die Span-

^; 30 nuten B, 9 zweckmäSig mit einem Fingerfräser hergestellt,

wobei das Bohrwerkzeug gedraht und gleichzeitig in seiner Achsrichtung relativ zum Fingerfröser verschoben wird. LJird ein Fingerfräser mit zylindrischer Form verwendet,

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so haben die beiden Spannuten B, 9 im Querschnitt die in Figur 2 dargestellte Form, bei der die beiden Begrenzungs flächen Ba und Bb bzw. 9a und 9b annähernd rechtwinklig zueinander verlaufen. Dig Begrenzungsflächen Ba und 9a werden hierbei durch die Stirnfläche des FingerfrMsers gefräst, während die Begrenzungsflächen Bb und 9b durch Beine Umfangsflache bearbeitet werden.

Es iat nun zweckmäßig, in die Begrenzungsfläche Ba, die sich am vorderen Ende des Schneidteiles 3 etwa senkrecht zur Schneidplattenebene der Schneidplatte 6 erstreckt, eine sich über die ganze Länge des Schneidteiles 3 erstreckende Rille 13 mit segmentförmigem Querschnitt anzuordnen. Durch diese Rille soll erreicht werden, daß die radial nach außen dringenden 'Späne immer wieder zum Innern der Spannut B hin zurückgefördert werden. Außerdem soll die Rille im vorderen Bereich ßes Schnäidteiles 3 den Span formen. Durch die Rille 13 wird ferner der Spanraum derjenigen Spannut vergrößert, die der am Umfang angeordneten Schneidplatte 6 zugeordnet ist. Diese Schneidplatte erzeugt nämlich ein wesentlich größeres Spanvolumen als die innere Schneidplatte 7.

Man kann auch in die entsprechende Begrenzungsfläche 9a der anderen Spannut, welche der an der Bohrerachse A angeordneten Schneidplatte 7 zugeordnet ist, eine gleichartige Rille 1*t einarbeiten. Diese sollte sich jedoch zweckmäßig nur von dem vorderen Ende des Schneidteiles auf etwa 1/3 bis 1/2 seiner Länge erstrecken, wie es in 3D Figur 1 dargestellt ist. Auf diese Weise wird der Querschnitt des Schneidteiles in seinem stärker beanspruchten hinteren Teil durch die Rille 1*» nicht geschwächt.

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Da daa von der inneren Schneidplatte 7 erzsugte Spanvulumen kleiner ist, reicht der Spanraum der Spannut 9 völlig aus.

Claims

- 11 Anspruchs

1. BDhruiErkzEug mit einem Einspannschaft, einem daran anschließenden kurzen Übergangsteil und einem daran anschließenden, im wesentlichen zylindrischen Schneidteil, welches zwei diametral gegsnübErliEgEnde, um weniger als 360° geuiendelte Spannuten, zwei zwischen diesen verbliebene, im wesentlichen diametral verlaufende Stege und an seinem vorderen Ende mindestens zwei in je einer Aussparung der Stege angeordnete, auswechselbare Schneidplatten aufweist, die um etwa

1G 180° in Umfangsrichtung versetzt zueinander jeweils mit verschiedenen Radialabständen von der Bohrerachse angeordnet, sind, wobei die Spannuten beginnend am vorderen Ende des Übergangsteiles zu dessen hinterem Ende hin eine abnehmende Tiefe aufweisen und am hinteren Ende des Übergangsteiles in dessen Mantelfläche auslSvufen, dadurch gekennzeichnet, daß der Steigungswinkel iß, yöD der Spannuten (B, 9) vom vorderen Ende des Schneidteiles (3) zu dessen hinterem Ende zunimmt und daß zumindest der Steigungswinkel (^D im hinteren Bereich des Schneidteiles (3) so groß gewählt ist, daß am vorderen Ende des Übergangsteiles (*&diams;), dort wo die Spannuten (B₁ 9) noch ihre volle Tiefe aufweisen, die durch den dortigen Querschnitt (Anbindungsquerschnitt) (Fig. 2) des Schneidteiles (3) verlaufende Mittellinie (M) jedes der bsiden Stege (10) in etwa in Richtung der Gesamtresultierenden (FR) der auf die Schneidplatten (6, 7) einwirksnden Schnittkräfte (F1, F2) verläuft.

2. Bohrwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steigungswinkel (ß) der Spannuten (8, 9) am vorderen Ende des Schneidteiles (3) etwa 25° bis etwa 30° beträgt und zum hinteren Ende des Schneidteiles (3) stufenweise oder kontinuierlich zunimmt.

3. Bonrwerkzeug nach Ansprch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß sich die Wendelung jeder Spannut (8, 9) vom dem vorderen Ende des Schneidteiles ^3) bis

1D zu dem vorderen Ende des Übergangsteiles (4) über einen UlinKelbereich von etwa 250° bis etwa ^70°, vorzugsweise von etwa 260°, erstreckt.

4. Bohrwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Spannunt (8, 9) zwei annähernd rechtwinklig zueinander verlaufende Begrenzungsflächen (8r., 8b; 9a, 9b) aufweist und daß die Spannut (8), welche der am Umfang angeordneten Schneidplatte (G) zugeordnet ist, in ihrer Begrenzungsfläche (8a), die sich am vorderen Ende des Schneidteiles (3) etwa senkrecht zur Schneidplattenebene erstreckt, eine sich über die ganze Länge des Schneidteiles (3) erstreckende Rille (13) mit segmentförmigem Querschnitt aufweist.

5. Bohrwerkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der entsprechenden Begrenzungsflache (9a) der anderen Spannut (9), welche der an der Bnhrerachse (A) angeordneten Schneidplatte (7) zugeordnet ist, eine gleichartige Rille (14) eingearbeitet ist, welche

3D sich von dem vorderen Ende des Schneidteiles (3) auf etwa 1/3 bis 1/2 seiner Länge erstreckt.