EP2406028A1 - Bohrerspitze sowie bohrwerkzeug mit einer bohrerspitze - Google Patents

Bohrerspitze sowie bohrwerkzeug mit einer bohrerspitze

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EP2406028A1
EP2406028A1 EP10706922A EP10706922A EP2406028A1 EP 2406028 A1 EP2406028 A1 EP 2406028A1 EP 10706922 A EP10706922 A EP 10706922A EP 10706922 A EP10706922 A EP 10706922A EP 2406028 A1 EP2406028 A1 EP 2406028A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
drill bit
drill
drilling tool
cutting
rotation
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP10706922A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jürgen SCHWÄGERL
Herbert Rudolf Kauper
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kennametal Inc
Original Assignee
Kennametal Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kennametal Inc filed Critical Kennametal Inc
Publication of EP2406028A1 publication Critical patent/EP2406028A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • Y10T408/909—Having peripherally spaced cutting edges
    • Y10T408/9095—Having peripherally spaced cutting edges with axially extending relief channel

Definitions

  • the invention relates to a drill bit according to the preamble of claim 1 and a drilling tool with such a drill bit.
  • a drill bit according to the preamble of claim 1 can be taken for example from DE 10 2006 025 294 A1.
  • a drilling tool is described with a special asymmetric design.
  • the drill bit of this drill has two main cutting edges, which - unlike a symmetrical design - are not rotationally symmetrical with respect to a 180 ° rotation about the axis of rotation of the drilling tool.
  • the main cutting edges extend to a cutting edge, which is followed by a secondary cutting edge, which runs along a flute.
  • an additional Stützfase is formed on the back of the drill. With the Stauerfase the drilling tool is supported on the bore wall.
  • the invention has for its object to provide a drilling tool that is easy to manufacture and in which the rattling is avoided as possible.
  • the object is achieved with a drill bit with the features of claim 1 and by a drilling tool with such a drill bit.
  • the drill bit comprises a fluted base extending in the axial direction along a rotation axis.
  • the main body has a front end face on which at least two main cutting edges are provided. These run in the radial direction outwards to a cutting edge.
  • the drill tip is formed asymmetrically in the cutting area and thus in particular in a cross section at the level of the cutting corners. At the same time, it is provided that this asymmetric configuration merges in the axial direction into a symmetrical configuration and preferably also remains symmetrical for the remaining axial length of the drilling tool.
  • an asymmetrical design with respect to the rotation about the axis of rotation is understood to mean that the drill tip deviates from a rotational symmetry.
  • the drill tip deviates from a 180 ° rotational symmetry and, in the case of an embodiment with three main cutting edges, from a 120 ° rotational symmetry, etc.
  • the drill bit tip can be made asymmetrical with respect to a plurality of asymmetry features. Preferably, but not necessarily, all asymmetry features go into a symmetrical configuration. over.
  • the transition to the symmetrical design therefore generally refers to at least one asymmetry feature.
  • the main cutting edges of the drill bit are usually connected to each other via a so-called cross cutting edge, which forms the foremost tip of the drill bit tip on the axis of rotation.
  • the main cutting edges extend in the radial direction to the outside.
  • the radial outward direction is generally understood to mean that the main cutting edges extend from the drill center or the transverse cutting edge to the outer circumference of the main body.
  • the main cutting edges do not run along a straight line but rather are curved.
  • the main cutting edges are followed by a main relief surface, which merges into a flute.
  • the main free surfaces are usually formed in the manner of conical surface and the entire drill bit is cone-like.
  • the particular advantage of the special design with the transition from the frontal asymmetry to the spaced apart in the axial direction of the front symmetric configuration is the fact that the asymmetry is limited to a shortest possible area of the entire drilling tool, the drilling tool then to the asymmetric Region is thus formed symmetrically.
  • asymmetric production deviating from the symmetrical design is required only in the region of the drill tip.
  • For the rest of the drill body can therefore be resorted to conventional symmetrical machining process for the production of the drilling tool.
  • a uniform chip flow is ensured by the symmetry in the axially rearward region. This is particularly advantageous for long drills.
  • Such drilling tools are used in industrial production for the production of high-precision boreholes. For this purpose, they are clamped with a shaft in a receptacle of a machine tool that can be programmed, for example, in view of the desired speed and the desired feed and automatically performs the drilling process.
  • a preferred asymmetry feature is to be seen in that the angular distance of a cutting edge, or a main cutting edge at a defined radial distance from the axis of rotation, to the cutting edge leading in the direction of rotation or to the leading main cutting edge is different from the angular distance to the trailing cutting edge or the trailing cutting edge ie the cutting corners are not uniformly distributed around the circumference.
  • the secondary cutting edges have different inclinations in the transitional region from the symmetrical to the asymmetric configuration. Due to these different inclinations, therefore, the angular distance of the secondary cutting edges to each other changed.
  • inclination of the secondary cutting edge is here understood the angle that the Secondary cutting edge encloses a line extending in the axial direction and lying on the circumferential line of the drilling tool. Since the secondary cutting edge also forms the rear edge of a flute, based on the direction of rotation, a swirl angle of the flutes is also determined via the secondary cutting edge. As a result, the helix angle of the flutes also changes in the transition region.
  • the flutes at the level of the cutting corners on an asymmetrical configuration which then merges in the axial direction in a symmetrical configuration.
  • This is of particular advantage in particular in the case of (nodular drilling tools, since this ensures that the flutes of the exchangeable drill tip part, in particular, are aligned with the flutes of the drill body, so that no interfering edges, etc. are formed.
  • the flutes also have the same cross-sectional areas in the asymmetrical region, that is, the space available for the removal of the chips in both flutes is at least substantially the same. Due to the asymmetry of the cross-sectional areas in the asymmetric region, therefore, for example, a larger width of a chip flute is compensated by a smaller depth.
  • the main free surfaces which adjoin the respective main cutting edge, are symmetrical to one another at their rear end to the extent that the rearward ends of the main relief surfaces have the same angular distance from one another, ie are arranged in an equally distributed manner.
  • the rear end is understood here to be the end of the main free surface facing away from the associated main cutting edge, at which point it merges into an associated chip flute. Therefore, preferably only the cutting corners or the main cutting edges are arranged unevenly distributed. Insbesonde- In the design of the drill tip as an exchangeable module part, it is achieved that the receptacle for fastening the drill tip can be designed symmetrically.
  • the asymmetric configuration merges continuously and in particular uniformly, namely without kinks and edges, into the symmetrical configuration.
  • This uniform course ensures, in particular, safe chip removal.
  • this is also relatively easy to design in terms of manufacturing technology.
  • the drill bit tip is formed as an exchangeable module part intended for insertion into a drill bit body of a modular drilling tool.
  • provision is made in particular for the symmetrical design to be achieved at the axially rear end of the exchangeable module part, in particular at its rear end face. This ensures that the asymmetrically formed at the front end of the drill bit can be used in a symmetrically shaped drill body.
  • the axial length of the transition region, in which the symmetrical configuration merges into the asymmetrical configuration is preferably less than or equal to a functional axial length of the exchangeable bit tip part in the case of an exchangeable tip part.
  • the term "functional axial length” is understood to mean, in particular, the length up to which the functional surfaces of the flute of the drill bit acting on the chip removal pass into the assigned areas of the flutes of the drill body or the length at which the minor cutting edges of the drill point fit into the associated secondary cutters of the drill body pass.
  • the actual axial extent of the drill bit may exceed this functional axial length, for example due to mounting pins, etc.
  • the axial length of the transition region is preferably 0.5 to 5 times the nominal diameter of the solid tool.
  • the axial length of the transition region is usually about 0.5 to 1 times the nominal diameter of the drill bit.
  • Fig. 1 is a plan view of the front end face as a replaceable
  • FIG. 2 is a plan view of the rear, rear end side of the drill bit according to FIG. 1, FIG.
  • FIGS. 1 and 2 are a side view of the drill bit according to FIGS. 1 and 2,
  • Fig. 4A, B, C are sectional views through the drill bit of Fig. 1 to 3 according to the
  • FIG. 5 is a fragmentary perspective view of a modular
  • the drill bit 2 according to FIGS. 1 to 3 is designed as an exchangeable module part, which can be inserted into a drill body 4, as shown in FIG. 5, and forms a drilling tool 5 with it.
  • the drill bit 2 is integrally formed in the embodiment and has a special shaped base 6 on. It is thus formed by this base body 6.
  • the drill tip 2 has an axis of rotation 8, which at the same time is the axis of rotation about which the entire drilling tool 5 rotates in the direction of rotation 10.
  • the drill tip 2 has at its front end face a transverse cutting edge 12 which crosses the axis of rotation 8 and in each case merges into a main cutting edge 14A.B, which extend in the radial direction outwards and terminate at a cutting edge 16A, B.
  • a respective secondary cutting edge 18A.B. runs along a drill back 17A, B.
  • the cross-cutting edge 12 is formed in the embodiment in an approximately S-shaped and the main cutting edges 14A.B take an arcuate course.
  • the main cutting edges 14A 1 B fall toward the cutting edge 16A, B in the axial direction, so that the end face of the drill tip 2 is designed to be conical overall.
  • Each of the main cutting edges 14A.B is followed by a main relief surface 19A, B, which extends to a rear end 20A, B, where it then merges into a flute 22A.B.
  • the flutes 22A, B are formed coiled in the embodiment.
  • notches 24, which serve as engagement surfaces for an assembly tool for inserting or removing the drill bit tip 2 from the drill bit body 4 are worked into the main clearance surfaces 19A.
  • the drill bit 2 has a stepped geometry and comprises a mounting pin 25 and additionally a centering pin 26 with respect to the mounting pin 25 reduced diameter.
  • the flutes 22A, B are guided by a head portion having the front end face up into the fastening pin 25, so that this seen in cross section is circular with the flute 22A.B forming trough-like recesses formed.
  • the mounting pin 25 At the bottom of the head part is a designated as a rear end surface 27, the mounting pin 25 radially projecting support surface formed.
  • this rear end face 27 extends perpendicular to the axis of rotation 8. With this end face 27, the drill bit 2 lies in the installed state on a corresponding bearing surface of the drill bit body 4, as can be seen from FIG.
  • the drill bit 2 which has an asymmetrical configuration in the region of its front end with respect to a rotation through 180 ° about the axis of rotation 8, wherein at the same time in the further course in the axial direction, the drill bit 2 has a symmetrical configuration.
  • dashed lines are shown in Figs. 1, 2 and 4A to 4C.
  • the two cutting corners 16A.B are arranged distributed unevenly over the circumference that their angular distance from each other therefore is different.
  • the difference of the angular distance is here for example in the range of about 20 °, ie the angular distance between the two cutting corners 16A 1 B is on the one hand about 190 ° and on the other hand about 170 °.
  • the flutes 22A.B are formed asymmetrically.
  • the drill bit 2 has further asymmetry features.
  • a guide bevel 28 extending on the drill back 17A 1 B, ie on the outer circumference of the base body 6, is provided adjacent to the respective secondary cutting edge 18A.B.
  • a support bevel 30 is provided on the drill back 17A in addition to the guide bevel 28, this is not formed on the drill back 17B associated with the second main cutting edge 14B.
  • the Stauerfase 30 has the same or almost the same outer diameter as theticiansfase 28.
  • a clearance is formed instead of the support chamfer 30.
  • a clearance is also formed between the guide chamfer 28 and the chamfer 30.
  • the rearward ends 20A.B of the main relief surfaces 19A.B, particularly on the outer circumferential line, are rotationally symmetrical with each other so far that the rearward ends 20A.B are the same angular distance from each other exhibit.
  • the opening angle of the two flutes 22A.B, ie the angular distance between the respective cutting edge 16A 1 B and the respective associated rearward arranged on the outer circumference end 20A.B is different.
  • the asymmetry with respect to the position of the cutting corners 16A 1 B and the flutes 22A.B is returned in the transition region 32 to a symmetrical configuration.
  • the transition region 32 is shown in Fig. 3 and extends in the axial direction from the respective cutting edge 16A 1 B to the rear end face 27.
  • the length of this transition region 32 is in this case approximately in the range between 20 and 40% of the nominal diameter D of the drill bit 2 ( see Fig. 1).
  • a symmetrical configuration is already reached at the end of the transitional region 32.
  • the minor cutting edges 18A 1 B are already rotationally symmetrical (at 180 °) to each other again at this point.
  • the cross-sectional geometry of the flutes 22A, B is symmetrical.
  • the supporting chamfer 30, in contrast, remains - as can be seen in particular from FIG. 5 - up to the rear end face 27, ie, to the end of the drill bit tip 2.
  • this is in particular the configuration of the flutes 22A 1 B and the angular spacing of the secondary cutting edges. the 18A 1 B to each other.
  • a complete symmetry is formed.
  • the support bevel 30 thus does not go over uniformly but abruptly into the drill body 4.
  • the modular drilling tool 5 is shown in the assembled state.
  • the drill bit 2 is clamped between two opposite, axially extending legs 34.
  • the legs 34 have a contact surface 36, which is formed obliquely inclined.
  • the leg 34 engages quasi in the respective main free surface 19 A, B, the drill bit 2 therefore does not cover the legs 34.
  • the end face of the legs 34 therefore forms a continuation of the main flats 19A.B.
  • the symmetrical configuration is already present at the end face of the drill bit tip 2 in the area of the rearward end 2OA, B of the main flank surfaces 19A.B.
  • the drill body 4 is completely rotationally symmetrical.
  • the secondary cutting edges 18A.B of the drill bit 2 preferably merge into corresponding secondary cutting edges 4OA (only one can be seen) of the drill body 4.
  • the flutes 42A of the drill body are helically formed in the embodiment. Alternatively, they can also run straight.
  • cooling channels 44 are incorporated into the drill body 4. These occur here within the respective flute 42A of the drill body 4 slightly spaced from the drill bit 2.
  • the opening of the cooling channel 44 in the respective flute 42A is in this case oriented such that it - in an imaginary projection in the axial direction - partially, in particular half, of the associated main cutting edge 14A 1 B is covered.
  • the outlet openings of the cooling channels 44 are therefore aligned with these main cutting edges 14A, B.
  • the drilling tool 5 is used to produce high-precision boreholes with the best possible surface quality of the bore wall. Due to the asymmetry features a chatter-free drilling is achieved even in deep boreholes.
  • the drill bit is for example made of hard metal or of a sintered material.
  • the drill body 4 is made, for example, from a HSS steel.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Die Bohrerspitze (2) umfasst einen mit Spannuten (22A,B) versehen Grundkörper (6), der sich in axialer Richtung entlang einer Rotationsachse (8) erstreckt und an dessen vorderer Stirnseite zumindest zwei Hauptschneiden (14A,B) vorgesehen sind, die in radialer Richtung nach aussen zu einem Schneideck (16A,B) verlaufen. In einem Querschnitt betrachtet weist der Grundkörper auf Höhe der Schneidecken (16A,B) bezüglich einer Rotation um die Rotationsachse (8) eine Asymmetrie auf. Gleichzeitig ist der Querschnitt des Grundkörpers von den Hauptschneiden (14A,B) beabstandet symmetrisch ausgebildet. Die Bohrerspitze (2) ist insbesondere als austauschbares Modulteil eines modular aufgebauten Bohrwekzeugs (5) ausgebildet. Ein Bohrgrundkörper (4), in den die Bohrerspitze (2) einsetzbar ist, kann daher selbst symmetrisch ausgebildet sein.

Description

Beschreibung Bohrerspitze sowie Bohrwerkzeug mit einer Bohrerspitze
Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Bohrerspitze gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Bohrwerkzeug mit einer derartigen Bohrerspitze.
Eine Bohrerspitze gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist beispielsweise aus der DE 10 2006 025 294 A1 zu entnehmen. Darin wird ein Bohrwerkzeug mit einer speziellen asymmetrischen Ausgestaltung beschrieben. Die Bohrerspitze dieses Bohrwerkzeugs weist zwei Hauptschneiden auf, die - anders als bei einer symmetrischen Ausgestaltung - bezüglich einer 180°-Drehung um die Rotationsachse des Bohrwerkzeugs nicht drehsymmetrisch angeordnet sind. Die Hauptschneiden erstrecken sich bis zu einem Schneideck, an das sich jeweils eine Nebenschneide anschließt, die entlang einer Spannut verläuft. Umfangsseitig am so genannten Bohrerrücken schließt sich an die jeweilige Nebenschneide eine Führungsfase an. Ergänzend ist vorgesehen, dass lediglich zu einer der beiden Querschneiden eine zusätzliche Stützfase am Bohrerrücken ausgebildet ist. Mit der Stützfase stützt sich das Bohrwerkzeug an der Bohrungswand ab.
Mit dieser asymmetrischen Ausgestaltung des Bohrers ist ein Unrundlaufen des Bohrers, nämlich das so genannte „Rattern", vermieden oder zumindest vermindert. Bei symmetrischen Bohrern können nämlich Schwingungen des Bohrwerkzeugs während des Bohrvorgangs aufgrund der Symmetrie anwachsen und quasi „aufschaukeln", so dass aufgrund des Schwingens des Bohrwerkzeugs Unregelmäßigkeiten in der Bohrungswand erzeugt werden, die auch als „Rattermarken" bezeichnet werden. Dieses Problem nimmt mit zunehmender Bohrungslänge zu.
Durch die asymmetrische Ausgestaltung wird insgesamt das Rattern zumindest reduziert. Die asymmetrische Ausgestaltung ist jedoch herstellungstechnisch im Vergleich zu einer symmetrischen Ausgestaltung aufwändiger zu fertigen. Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bohrwerkzeug zu ermöglichen, das einfach herzustellen ist und bei dem das Rattern möglichst vermieden ist.
Lösung der Aufgabe
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit einer Bohrerspitze mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Bohrwerkzeug mit einer solchen Bohrerspitze.
Die Bohrerspitze umfasst einen mit Spannuten versehenen Grundkörper, der sich in axialer Richtung entlang einer Rotationsachse erstreckt. Der Grundkörper weist eine vordere Stirnseite auf, an der zumindest zwei Hauptschneiden vorgesehen sind. Diese verlaufen in radialer Richtung nach außen zu einem Schneideck. Um das Rattern möglichst zu verhindern, ist die Bohrerspitze im Schneidenbereich und damit insbesondere auch in einem Querschnitt auf Höhe der Schneidecken asymmetrisch ausgebildet. Gleichzeitig ist vorgesehen, dass diese asymmetrische Ausgestaltung in axialer Richtung in eine symmetrische Ausgestaltung übergeht und vorzugsweise für die verbleibende axiale Länge des Bohrwerkzeugs auch symmetrisch bleibt.
Unter asymmetrischer Ausgestaltung bezüglich der Rotation um die Rotationsachse wird hierbei verstanden, dass die Bohrerspitze von einer Drehsymmetrie abweicht. Bei zwei Hauptschneiden weicht die Bohrerspitze daher von einer 180°- Drehsymmetrie und bei einer Ausgestaltung mit drei Hauptschneiden von einer 120° Drehsymmetrie ab, etc.. Die Bohrerspitze kann hierbei hinsichtlich mehrerer Asymmetriemerkmale asymmetrisch ausgebildet sein. Vorzugsweise, jedoch nicht zwingend, gehen sämtliche Asymmetriemerkmale in eine symmetrische Ausge- staltung über. Der Übergang in die symmetrische Ausgestaltung bezieht sich daher allgemein zumindest auf ein Asymmetriemerkmal.
Die Hauptschneiden der Bohrerspitze sind üblicherweise über eine so genannte Querschneide miteinander verbunden, die die vorderste Spitze der Bohrerspitze auf der Rotationsachse ausbildet. Die Hauptschneiden erstrecken sich hierbei in radialer Richtung nach außen. Unter radialer Richtung nach außen wird allgemein verstanden, dass sich die Hauptschneiden von der Bohrermitte bzw. der Querschneide aus zum Außenumfang des Grundkörpers erstrecken. Üblicherweise verlaufen die Hauptschneiden nicht entlang einer geraden Linie, sondern sind vielmehr gekrümmt ausgebildet. An die Hauptschneiden schließt sich jeweils eine Hauptfreifläche an, die in eine Spannut übergeht. Die Hauptfreiflächen sind üblicherweise nach Art von Kegelmantelflächen ausgebildet und die gesamte Bohrerspitze ist kegelartig.
Der besondere Vorteil der speziellen Ausgestaltung mit dem Übergang von der stirnseitigen Asymmetrie zu der in axialer Richtung von der Stirnseite beabstandeten symmetrischen Ausgestaltung ist darin zu sehen, dass die Asymmetrie nur auf einen möglichst kurzen Bereich des gesamten Bohrwerkzeugs beschränkt ist, das Bohrwerkzeug anschließend an den asymmetrischen Bereich also symmetrisch ausgebildet ist. Hierdurch ist lediglich im Bereich der Bohrerspitze eine von der symmetrischen Ausbildung abweichende asymmetrische Fertigung erforderlich. Für den restlichen Bohrkörper kann daher auf übliche symmetrische Bearbeitungsverfahren zur Herstellung des Bohrwerkzeugs zurückgegriffen werden. Auch ist durch die Symmetrie im axial rückwärtigen Bereich ein gleichmäßiger Spanablauf sichergestellt. Dies ist insbesondere bei langen Bohrern von Vorteil. Schließlich sind auch die Anforderungen beispielsweise beim Einbringen von Kühlkanälen geringer als bei einer asymmetrischen Ausgestaltung, da der Toleranzabstand der in den Bohrkörper eingebrachten Kühlkanäle zu den jeweiligen Spannuten bei einer symmetrischen Ausgestaltung bei allen Kühlkanälen identisch ist. Ein entscheidender Vorteil ergibt sich zudem bei so genannten modularen Bohrwerkzeugen, bei denen die Bohrerspitze insbesondere als austauschbares Modulteil stirnseitig in einen Bohrergrundkörper einsetzbar ist. Bei einem derartigen modularen Bohrwerkzeug können daher sowohl symmetrische als auch asymmetrisch ausgestaltete Bohrerspitzen nunmehr gleichermaßen auf einen einheitlichen Bohrergrundkörper - je nach Anforderungsprofil - nach Art eines Baukastenprinzips eingesetzt werden.
Derartige Bohrwerkzeuge werden in der industriellen Fertigung für die Erzeugung von hochgenauen Bohrlöchern eingesetzt. Hierzu werden sie mit einem Schaft in eine Aufnahme einer Werkzeugmaschine eingespannt, die sich beispielsweise im Hinblick auf die gewünschte Drehzahl und den gewünschten Vorschub programmieren lässt und den Bohrvorgang automatisch ausführt.
Zur Ausbildung der Asymmetrie können unterschiedliche Asymmetriemerkmale vorgesehen sein. Ein bevorzugtes Asymmetriemerkmal ist darin zu sehen, dass der Winkelabstand eines Schneidecks, oder einer Hauptschneide bei definiertem radialem Abstand zur Rotationsachse, zu dem in Rotationsrichtung vorlaufenden Schneideck bzw. zu der vorlaufenden Hauptschneide verschieden ist zu dem Winkelabstand zu dem nachlaufenden Schneideck bzw. der nachlaufenden Schneide, d.h. die Schneidecken sind um den Umfang nicht gleichverteilt angeordnet. Zweckdienlicherweise ist ergänzend vorgesehen, dass die sich an die Schneidecken anschließenden Nebenschneiden - nach einem Übergangsbereich - um den Umfang gleichverteilt und damit drehsymmetrisch angeordnet. Ab einem vorgegebenen axialen Abstand von den Schneidecken weisen daher voneinander benachbarte Nebenschneiden jeweils den gleichen Winkelabstand auf.
Für die Ausgestaltung der Asymmetrie im stirnseitigen Bereich der Bohrerspitze ist gemäß einer zweckdienlichen Weiterbildung vorgesehen, dass die Nebenschneiden im Übergangsbereich von der symmetrischen zur asymmetrischen Ausgestaltung unterschiedliche Neigungen aufweisen. Durch diese unterschiedlichen Neigungen verändert sich daher der Winkelabstand der Nebenschneiden zueinander. Unter Neigung der Nebenschneide wird hierbei der Winkel verstanden, den die Nebenschneide zu einer sich in Axialrichtung erstreckenden und auf der Umfangs- linie des Bohrwerkzeugs liegenden Geraden einschließt. Da die Nebenschneide zugleich die - bezogen auf die Drehrichtung - rückwärtige Kante einer Spannut bildet, wird über die Nebenschneide zugleich ein Drallwinkel der Spannuten bestimmt. Damit verändert sich im Übergangsbereich also auch der Drallwinkel der Spannuten. Hierbei ist zweckdienlicherweise vorgesehen, dass ausgehend von dem asymmetrischen Bereich lediglich eine Nebenschneide eine andere Neigung aufweist als im asymmetrischen Bereich, wohingegen die andere Nebenschneide mit der gleichen Neigung wie im symmetrischen Bereich weitergeführt wird.
Bevorzugt weisen auch die Spannuten auf Höhe der Schneidecken eine asymmetrische Ausgestaltung auf, die in axialer Richtung dann in eine symmetrische Ausgestaltung übergeht. Dies ist von besonderem Vorteil insbesondere bei (nodularen Bohrwerkzeugen, da damit sichergestellt ist, dass die Spannuten des austauschbaren Bohrerspitzenteils insbesondere fluchtend in die Spannuten des Bohrergrundkörpers übergehen, dass also keine störenden Kanten etc. ausgebildet sind.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist weiterhin vorgesehen, dass die Spannuten auch im asymmetrischen Bereich gleiche Querschnittsflächen aufweisen, dass also der für den Abtransport der Späne zur Verfügung stehende Raum in beiden Spannuten zumindest im Wesentlichen gleich ist. Aufgrund der Asymmetrie der Querschnittsflächen im asymmetrischen Bereich wird daher beispielsweise eine größere Breite der einen Spannut durch eine geringere Tiefe kompensiert.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung sind die Hauptfreiflächen, die sich an die jeweilige Hauptschneide anschließen, an ihrem rückwärtigen Ende zueinander insoweit symmetrisch ausgebildet, als dass die rückwärtigen Enden der Hauptfreiflächen zueinander den gleichen Winkelabstand aufweisen, also gleichverteilt angeordnet sind. Unter rückwärtigem Ende wird hierbei das der zugeordneten Hauptschneide abgewandte Ende der Hauptfreifläche verstanden, an dem diese in eine zugeordnete Spannut übergeht. Es sind daher vorzugsweise lediglich die Schneidecken bzw. die Hauptschneiden ungleichverteilt angeordnet. Insbesonde- re bei der Ausgestaltung der Bohrerspitze als ein austauschbares Modulteil wird damit erzielt, dass die Aufnahme zur Befestigung der Bohrerspitze symmetrisch ausgebildet sein kann.
Zweckdienlicherweise ist vorgesehen, dass die asymmetrische Ausgestaltung stetig und insbesondere gleichmäßig, nämlich knick- und kantenfrei, in die symmetrische Ausgestaltung übergeht. Durch diesen gleichmäßigen Verlauf wird insbesondere ein sicherer Spanabtransport gewährleistet. Gleichzeitig ist dies auch fertigungstechnisch vergleichsweise einfach auszubilden.
Zweckdienlicherweise ist die Bohrerspitze als ein austauschbares Modulteil ausgebildet, das zum Einsetzen in einen Bohrergrundkörper eines modularen Bohrwerkzeugs vorgesehen ist. Hierbei ist insbesondere vorgesehen, dass am axial hinteren Ende des austauschbaren Modulteils, insbesondere an dessen hinterer Stirnfläche, die symmetrische Ausgestaltung erreicht ist. Damit wird gewährleistet, dass die an der vorderen Stirnseite asymmetrisch ausgebildete Bohrerspitze in einen symmetrisch ausgebildeten Bohrergrundkörper einsetzbar ist.
Die axiale Länge des Übergangsbereichs, in dem die symmetrische Ausgestaltung in die asymmetrische Ausgestaltung übergeht, ist bei einem austauschbaren Spitzenteil vorzugsweise kleiner oder gleich einer funktionalen axialen Länge des austauschbaren Bohrerspitzenteils. Unter funktionaler axialer Länge wird hierbei insbesondere die Länge verstanden, bis zu der die für den Spanabtransport wirksamen Funktionsflächen der Spannut der Bohrerspitze in die zugeordneten Flächen der Spannuten des Bohrergrundkörpers übergehen bzw. die Länge, bei der die Nebenschneiden der Bohrerspitze in die zugeordneten Nebenschneiden des Bohrergrundkörpers übergehen. Die tatsächliche axiale Erstreckung der Bohrerspitze kann beispielsweise aufgrund von Befestigungszapfen etc. diese funktionale axiale Länge überschreiten.
Werden anstelle von modularen Bohrwerkzeugen Vollbohrer, beispielsweise Vollhartmetallbohrer, verwendet, so beträgt die axiale Länge des Übergangsbereichs vorzugsweise das 0,5 - bis 5-Fache des Nenndurchmessers des Vollwerkzeugs. Bei der Verwendung von austauschbaren Bohrerspitzen beträgt die axiale Länge des Übergangsbereichs üblicherweise etwa das 0,5- bis 1 -Fache des Nenndurchmessers des Bohrwerkzeugs.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert.
Beschreibung der Figuren
Es zeigen jeweils in beispielhaften Darstellungen:
Fig. 1 eine Aufsicht auf die vordere Stirnfläche einer als austauschbares
Modulteil ausgebildeten Bohrerspitze, Fig. 2 eine Aufsicht auf die rückwärtige, hintere Stirnseite der Bohrerspitze gemäß Fig. 1 ,
Fig. 3 eine Seitenansicht auf die Bohrerspitze gemäß den Fig. 1 und 2,
Fig. 4A,B,C Schnittansichten durch die Bohrerspitze der Fig. 1 bis 3 gemäß den
Schnittlinien A-A, B-B, C-C in Fig. 3, Fig. 5 eine ausschnittsweise perspektivische Darstellung eines modularen
Bohrwerkzeugs mit einem Bohrergrundkörper und der in diesen stirnseitig eingesetzten Bohrerspitze gemäß den Fig. 1 bis 3.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In den Figuren sind gleich wirkende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Die Bohrerspitze 2 gemäß den Fig. 1 bis 3 ist als ein austauschbares Modulteil ausgebildet, welches in einen Bohrergrundkörper 4, wie er in Fig. 5 dargestellt ist, eingesetzt werden kann und mit diesem ein Bohrwerkzeug 5 bildet. Die Bohrerspitze 2 ist im Ausführungsbeispiel einstückig ausgebildet und weist einen speziell geformten Grundkörper 6 auf. Sie ist also durch diesen Grundkörper 6 gebildet. Die Bohrerspitze 2 weist eine Rotationsachse 8 auf, die im Betrieb zugleich die Drehachse ist, um die sich das gesamte Bohrwerkzeug 5 in Drehrichtung 10 dreht.
Die Bohrerspitze 2 weist an ihrer vorderen Stirnseite eine die Rotationsachse 8 querende Querschneide 12 auf, die jeweils in eine Hauptschneide 14A.B übergeht, die in radialer Richtung nach außen verlaufen und an einem Schneideck 16A,B enden. Ausgehend vom jeweiligen Schneideck 16A.B verläuft an einem Bohrerrücken 17A,B entlang eine jeweilige Nebenschneide 18A.B. Die Querschneide 12 ist im Ausführungsbeispiel in etwa S-förmig ausgebildet und auch die Hauptschneiden 14A.B nehmen einen bogenförmigen Verlauf an. Zudem fallen die Hauptschneiden 14A1B zum Schneideck 16A,B hin in axialer Richtung ab, so dass die Stirnfläche der Bohrerspitze 2 insgesamt kegelartig ausgebildet ist. An die Hauptschneiden 14A.B schließt sich jeweils eine Hauptfreifläche 19A,B an, die sich bis zu einem rückwärtigen Ende 20A,B erstreckt, wo sie dann jeweils in eine Spannut 22A.B übergeht. Die Spannuten 22A,B sind im Ausführungsbeispiel gewendelt ausgebildet. Am äußeren Umfang sind in die Hauptfreiflächen 19A.B Kerben 24 eingearbeitet, die als Angriffsflächen für ein Montagewerkzeug zum Einsetzen bzw. Herausnehmen der Bohrerspitze 2 aus dem Bohrergrundkörper 4 dienen.
An seinem rückwärtigen Ende weist die Bohrerspitze 2 eine gestufte Geometrie auf und umfasst einen Befestigungszapfen 25 sowie ergänzend einen Zentrierzapfen 26 mit gegenüber dem Befestigungszapfen 25 verringertem Durchmesser. Die Spannuten 22A,B sind von einem die vordere Stirnfläche aufweisenden Kopfteil bis in den Befestigungszapfen 25 hinein geführt, so dass dieser im Querschnitt gesehen kreisförmig mit die Spannut 22A.B bildende muldenartige Ausnehmungen ausgebildet ist. An der Unterseite des Kopfteils ist eine als hintere Stirnfläche 27 bezeichnete, den Befestigungszapfen 25 radial überstehende Auflagefläche ausgebildet. Diese hintere Stirnfläche 27 erstreckt sich im Ausführungsbeispiel senkrecht zu der Rotationsachse 8. Mit dieser Stirnfläche 27 liegt die Bohrerspitze 2 im eingebauten Zustand auf einer korrespondierenden Auflagefläche des Bohrer-grundkörpers 4 auf, wie aus Fig. 5 zu entnehmen ist. Die Befestigung der Bohrerspitze 2 im Bohrergrundkörper 4 erfolgt über eine Steck- und Drehbewegung. Die spezielle Ausgestaltung des Befestigungsbereichs sowie die spezielle Ausgestaltung des Bohrergrundkörpers 4 mit seinem stirnseitigen Aufnahmebereich gehen aus der WO 03/070408 A1 hervor, auf die hiermit verwiesen wird.
Von entscheidender Bedeutung ist die spezielle Ausgestaltung der Bohrerspitze 2, die im Bereich ihrer vorderen Stirnseite eine asymmetrische Ausgestaltung bezüglich einer Drehung um 180° um die Rotationsachse 8 aufweist, wobei gleichzeitig im weiteren Verlauf in axialer Richtung die Bohrerspitze 2 eine symmetrische Ausgestaltung aufweist. Zur besseren Verdeutlichung der Asymmetriemerkmale sind in den Fig. 1 , 2 und 4A bis 4C gestrichelte Hilfslinien eingezeichnet. Anhand derer lässt sich sofort erkennen, dass die beiden Schneidecken 16A.B ungleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnet sind, dass ihr Winkelabstand zueinander daher unterschiedlich ist. Die Differenz des Winkelabstands liegt hier beispielsweise im Bereich von etwa 20°, d.h. der Winkelabstand zwischen den beiden Schneidecken 16A1B beträgt einerseits etwa 190° und andererseits etwa 170°. Hierdurch sind zugleich auch die Spannuten 22A.B asymmetrisch ausgebildet.
Daneben weist die Bohrerspitze 2 weitere Asymmetriemerkmale auf. Für einen guten Rundlauf und eine sichere Führung des Bohrwerkzeugs 5 im Bohrloch ist zum einen jeweils angrenzend an die jeweilige Nebenschneide 18A.B eine am Bohrerrücken 17A1B, also am Außenumfang des Grundkörpers 6, verlaufende Führungsfase 28 vorgesehen. Während am Bohrerrücken17A zusätzlich zu der Führungsfase 28 eine Stützfase 30 vorgesehen ist, ist diese an dem der zweiten Hauptschneide 14B zugeordneten Bohrerrücken 17B nicht ausgebildet. Die Stützfase 30 weist den gleichen oder nahezu den gleichen Außendurchmesser wie die Führungsfase 28 auf. Beim Bohren stützt sich die Bohrerspitze 2 mit der Stützfase 30 an der Bohrungswand ergänzend ab. Im Unterschied hierzu ist bei dem zweiten Bohrerrücken 17B anstelle der Stützfase 30 ein Freigang ausgebildet. Wie insbesondere aus Fig. 1 , aber auch aus der Fig. 5 zu entnehmen ist, ist ein solcher Freigang auch zwischen der Fϋhrungsfase 28 und der Stützfase 30 ausgebildet. Diese spezielle asymmetrische Ausgestaltung ist aus der DE 10 2006 025 294 A1 zu entnehmen, auf die hiermit vollumfänglich verwiesen wird.
Wie anhand der zweiten eingezeichneten Hilfslinie in der Fig. 1 weiterhin zu entnehmen ist, sind die rückwärtigen Enden 20A.B der Hauptfreiflächen 19A.B, insbesondere an der äußeren Umfangslinie insoweit drehsymmetrisch zueinander ausgebildet, dass die rückwärtigen Enden 20A.B den gleichen Winkelabstand zueinander aufweisen. Der Öffnungswinkel der beiden Spannuten 22A.B, also der Winkelabstand zwischen dem jeweiligen Schneideck 16A1B und dem jeweiligen zugeordneten rückwärtigen am Außenumfang angeordneten Ende 20A.B ist dadurch unterschiedlich.
Die Asymmetrie bezüglich der Lage der Schneidecken 16A1B sowie der Spannuten 22A.B wird im Übergangsbereich 32 auf eine symmetrische Ausgestaltung rückgeführt. Der Übergangsbereich 32 ist in Fig. 3 dargestellt und erstreckt sich in axialer Richtung vom jeweiligen Schneideck 16A1B bis zu der hinteren Stirnfläche 27. Die Länge dieses Übergangsbereichs 32 liegt hierbei etwa im Bereich zwischen 20 und 40% des Nenndurchmessers D der Bohrerspitze 2 (vgl. Fig. 1 ). Wie insbesondere aus der Rückansicht gemäß der Fig. 2 sowie auch aus der Fig. 4B zu erkennen ist, ist am Ende des Übergangsbereichs 32 bereits eine symmetrische Ausgestaltung erreicht.
Die Nebenschneiden 18A1B sind an dieser Stelle bereits wieder drehsymmetrisch (um 180°) zueinander angeordnet. Auch die Querschnittsgeometrie der Spannuten 22A,B ist symmetrisch ausgebildet.
Die Stützfase 30 bleibt demgegenüber - wie insbesondere aus Fig. 5 hervorgeht - bis zur hinteren Stirnfläche 27, also bis zum Ende der Bohrerspitze 2, bestehen. Im Übergangsbereich 32 werden daher nur einige Asymmetriemerkmale kontinuierlich rückgeführt, im Ausführungsbeispiel ist dies insbesondere die Ausgestaltung der Spannuten 22A1B sowie der Winkelabstand der Nebenschnei- den 18A1B zueinander. Am Ende des Übergangsbereichs 32, also beginnend mit dem Bohrergrundkörper 4, ist eine vollständige Symmetrie ausgebildet. Die Stützfase 30 geht also nicht gleichmäßig sondern sprunghaft in den Bohrergrundkörper 4 über.
In der Fig. 5 ist das modulare Bohrwerkzeug 5 im zusammengesetzten Zustand dargestellt. Wie hieraus zu erkennen ist, ist die Bohrerspitze 2 zwischen zwei gegenüberliegenden, sich in Axialrichtung erstreckenden Schenkeln 34 eingeklemmt. Die Schenkel 34 weisen eine Anlagefläche 36 auf, die schräg geneigt ausgebildet ist. Wie aus der Fig. 5 zu erkennen ist, greift der Schenkel 34 quasi in die jeweilige Hauptfreifläche 19A,B ein, die Bohrerspitze 2 überdeckt daher die Schenkel 34 nicht. Die Stirnfläche der Schenkel 34 bildet daher eine Fortsetzung der Hauptfreiflächen 19A.B. Bei dieser speziellen Ausgestaltung ist es daher von besonderem Vorteil, dass bereits an der Stirnfläche der Bohrerspitze 2 im Bereich des rückwärtigen Endes 2OA, B der Hauptfreiflächen 19A.B die symmetrische Ausgestaltung vorliegt. Der Bohrergrundkörper 4 ist vollständig drehsymmetrisch ausgebildet.
Die Nebenschneiden 18A.B der Bohrerspitze 2 gehen vorzugsweise fluchtend in korrespondierende Nebenschneiden 4OA (nur eine zu erkennen) des Bohrergrundkörpers 4 über. Gleiches gilt auch für die Spannuten 22A,B die in Spannuten 42A des Bohrergrundkörpers 4 übergehen. Die Spannuten 42A des Bohrergrundkörpers sind im Ausführungsbeispiel wendeiförmig ausgebildet. Alternativ können sie auch gerade verlaufen.
Weiterhin ist aus Fig. 5 zu erkennen, dass in den Bohrergrundkörper 4 Kühlkanäle 44 eingearbeitet sind. Diese treten hierbei innerhalb der jeweiligen Spannut 42A des Bohrergrundkörpers 4 etwas beabstandet von der Bohrerspitze 2 aus. Die Öffnung des Kühlkanals 44 in der jeweiligen Spannut 42A ist hierbei derart orientiert, dass sie - bei einer gedachten Projektion in Axialrichtung - teilweise, insbesondere zur Hälfte, von der zugeordneten Hauptschneide 14A1B überdeckt ist. Die Austrittsöffnungen der Kühlkanäle 44 sind daher zu diesen Hauptschneiden 14A,B ausgerichtet. Das Bohrwerkzeug 5 dient zur Erzeugung von hochpräzisen Bohrlöchern mit möglichst guter Oberflächenqualität der Bohrungswand. Durch die Asymmetriemerkmale ist ein möglichst ratterfreies Bohren auch bei tiefen Bohrlöchern erzielt. Die Bohrerspitze ist beispielsweise aus Hartmetall oder aus einem gesinterten Material ausgebildet. Der Bohrergrundkörper 4 ist beispielsweise aus einem HSS-Stahl ausgearbeitet.

Claims

Ansprüche
1. Bohrerspitze (2) umfassend einen mit Spannuten (22A1B) versehenen Grundkörper (6), der sich in axialer Richtung entlang einer Rotationsachse (8) erstreckt und an dessen vorderer Stirnseite zumindest zwei Hauptschneiden (14A.B) vorgesehen sind, die in radialer Richtung nach außen zu einem Schneideck (16A,B) verlaufen, wobei in einem Querschnitt betrachtet der Grundkörper (6) auf Höhe der Schneidecken (16A,B) bezüglich einer Rotation um die Rotationsachse (8) asymmetrisch ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass in axialer Richtung beabstandet von den Schneidecken (16A.B) der Grundkörper (6) eine symmetrische Ausgestaltung aufweist.
2. Bohrerspitze (2) nach Anspruch 1 , bei der am jeweiligen Schneideck (16A,B) Nebenschneiden beginnen, die sich in axialer Richtung erstrecken, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidecken (16A1B) um den Umfang nicht gleichverteilt und die Nebenschneiden (18A1B) in axialer Richtung beabstandet von den Schneidecken (16A.B) gleichverteilt angeordnet sind.
3. Bohrerspitze (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nebenschneiden (18A1B) in einem Übergangsbereich (32) von der symmetrischen zu der asymmetrischen Ausgestaltung unterschiedliche Neigungen bezüglich der Rotationsachse (8) einnehmen.
4. Bohrerspitze (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf Höhe der Schneidecken (16A,B) die Spannuten (22A.B) zueinander asymmetrisch und in axialer Richtung beabstandet von den Schneidecken (16A1B) zueinander symmetrisch ausgebildet sind.
5. Bohrerspitze (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannuten (22A.B) gleiche Querschnittsflächen aufweisen
6. Bohrerspitze (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich an die Hauptschneiden (14A1B) Hauptfreiflächen (19A1B) anschließen, die ein rückwärtiges Ende (20A1B) umfassen, wobei die rückwärtigen Enden (2OA1B) zueinander den gleichen Winkelabstand aufweisen.
7. Bohrerspitze (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die asymmetrische Ausgestaltung kontinuierlich und insbesondere gleichmäßig in die symmetrische Ausgestaltung übergeht.
8. Bohrerspitze (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie als ein austauschbares Modulteil ausgebildet ist, das zum Einsetzen in einen Bohrergrundkörper (4) eines modularen Bohrwerkzeugs (5) vorgesehen ist.
9. Bohrerspitze (2) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine hintere Stirnfläche (27) aufweist und dass auf Höhe der hinteren Stirnfläche (27) die symmetrische Ausgestaltung vorliegt.
10. Bohrwerkzeug (5) mit einer Bohrerspitze (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
11. Bohrwerkzeug (5) nach Anspruch 10, das als modulares Bohrwerkzeug (5) mit einem Bohrergrundkörper (4) und der darin strirnseitig austauchbar einsetzbaren Bohrerspitze (2) ausgebildet ist.
12. Bohrwerkzeug (5) nach Anspruch 11 , bei dem der Bohrergrundkörper (4) im Bereich seiner Aufnahme für die Bohrerspitze (2) symmetrisch ausgebildet ist
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