EP3837075A1 - Bohrerspitze und verfahren zur herstellung einer bohrerspitze - Google Patents

Bohrerspitze und verfahren zur herstellung einer bohrerspitze

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Publication number
EP3837075A1
EP3837075A1 EP19742561.4A EP19742561A EP3837075A1 EP 3837075 A1 EP3837075 A1 EP 3837075A1 EP 19742561 A EP19742561 A EP 19742561A EP 3837075 A1 EP3837075 A1 EP 3837075A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cutting edge
drill tip
taper
center
inner section
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
EP19742561.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Herbert Rudolf Kauper
Jürgen SCHWÄGERL
Christian Strauchmann
Julia Tempelmeier
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 EP3837075A1 publication Critical patent/EP3837075A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B51/00—Tools for drilling machines
    • B23B51/02—Twist drills
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B51/00—Tools for drilling machines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B2251/00—Details of tools for drilling machines
    • B23B2251/04—Angles, e.g. cutting angles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B2251/00—Details of tools for drilling machines
    • B23B2251/08—Side or plan views of cutting edges
    • B23B2251/082—Curved cutting edges
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B2251/00—Details of tools for drilling machines
    • B23B2251/08—Side or plan views of cutting edges
    • B23B2251/085—Discontinuous or interrupted cutting edges
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B2251/00—Details of tools for drilling machines
    • B23B2251/14—Configuration of the cutting part, i.e. the main cutting edges
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B2251/00—Details of tools for drilling machines
    • B23B2251/18—Configuration of the drill point

Definitions

  • the invention relates to a drill tip and a method for producing such a drill tip.
  • a drill is a rotary tool for the exciting machining of a workpiece.
  • a drill has a drill tip on the front, which has a number of cutting edges for material processing. When the drill rotates in one direction of rotation, the cutting edges on the workpiece lift off chips, which are then usually transported away via flutes in the drill.
  • a drill In the center, a drill typically has a cross cutting edge, which is followed by several main cutting edges. The chisel edge itself usually does not have a cutting effect, but only serves to displace material from the center.
  • centering which indicates how much a drill is influenced by transverse forces and deviates from an ideal rotation around the axis of rotation during operation, is of particular importance for a drill.
  • Inadequate centering in operation means that the drill can sometimes move out of the way in an uncontrolled manner and thereby experience an increased mechanical load. This disadvantageously reduces the service life of the drill.
  • the centering is largely dependent on the specific design of the cutting edges and above all on the size of the cross cutting edge, which, as described, does not contribute to the cutting performance.
  • Chip formation in the drill is also important. For example, the formation of many small chips can be distinguished from the formation of only one long chip on a particular cutting edge. Chip formation is also significantly influenced by the specific design of the cutting edges.
  • the drill tip is in particular part of a drill.
  • the drill tip is an integral part of the drill and as such is monolithically connected to a shank.
  • the drill tip is a separate part and is designed here as an insert which can be inserted into a carrier, so that the carrier and the drill tip then together form a modular drill.
  • the drill tip rotates around an axis of rotation, which is also an axis of rotation of the drill as a whole which also corresponds to a longitudinal axis of the drill tip.
  • the drill tip rotates in one direction of rotation during operation.
  • the drill tip has a center in which a cross cutting edge is arranged. When the drill tip is viewed from the front along the axis of rotation, the center is thus in the center and also includes the axis of rotation.
  • the drill, and in particular the drill tip has in particular a number of flutes which define the center as the area which lies centrally between the flutes.
  • the center is usually circular and has a radius which corresponds to a radius of the drill tip or the entire drill less a flute depth.
  • the center is also called the core.
  • the drill tip also has a main cutting edge, which adjoins the cross cutting edge and runs outwards from the center.
  • the drill tip has several, i.e. at least two main cutting edges, each of which extends outward from the transverse cutting edge.
  • the drill tip has exactly two main cutting edges.
  • Embodiments with a different number of main cutting edges and in principle also with only one main cutting edge are also possible and suitable.
  • the main cutting edges and the transverse cutting edge together form a cutting geometry of the drill tip.
  • the main cutting edges and the transverse cutting edge are also briefly referred to as cutting edges.
  • Each of the cutting edges is adjoined by a surface which points in the direction of rotation and via which a chip that may have been generated is removed.
  • the orientation of this surface relative to the workpiece is characterized by the so-called chip angle.
  • the rake angle determines in particular the ease of cutting of the respective cutting edge.
  • a rake angle is thus formed along the transverse cutting edge and the main cutting edge, which can in principle also assume different values at different points along the cutting edges, depending on the design of the cutting edges.
  • the main cutting edge is divided into two sections.
  • the main cutting edge has an inner section which, in the present case, adjoins the transverse cutting edge and which is arranged inside the center, and furthermore the main cutting edge has an outer section which adjoins the inner section towards the outside and which is outside the Center is arranged.
  • the transition from the inner section to the outer section thus also defines or marks the center of the drill tip, so that the inner section is on the inside and the outer section is on the outside. This results in particular from the fact that the inner section is produced during production by means of a taper through which material is removed in the center, so that the cross cutting edge is shortened and the main cutting edge is lengthened and introduced into the center.
  • the outer section extends outwards in particular up to a lateral surface of the drill tip.
  • the drill tip continues to have a point, i.e. A point is formed on the tip of the drill.
  • the point is located in the center.
  • the taper serves to shorten the cross cutting edge, so it is ground in at the front during manufacture to shorten the cross cutting edge.
  • the main cutting edge is extended accordingly.
  • the taper is also curved in such a way that the inner section runs in an arc shape from an outer edge of the center toward the transverse cutting edge.
  • the point is therefore a curved point.
  • the curved taper thus has a first curvature, which is in particular designed such that the
  • Axial curvature and is therefore also referred to as axial curvature.
  • the tapering therefore curves in particular around an axis which runs parallel to or corresponds to the axis of rotation.
  • the tapering is thus quasi curved in the circumferential direction.
  • the taper is radially curved, that is to say is curved about an axis perpendicular to the axis of rotation.
  • the first curvature and thus at the same time the taper generally has a first radius of curvature, which in particular indicates the radius with which the taper is preferably curved in the circumferential direction runs.
  • the first radius of curvature corresponds to a radius of the inner section.
  • the first radius of curvature is expediently between 5% and 40% of a diameter of the drill tip.
  • the first radius of curvature is either constant or varies along the curvature.
  • the described curvature of the taper automatically results in an arcuate course of the main cutting edge in the center, so that the inner section is also formed when the taper is formed.
  • a major advantage is that the main cutting edge is guided particularly far into the center due to the curved shape and the cross cutting edge is correspondingly shortened accordingly. This results in an advantageously particularly short cross cutting edge, as a result of which the drill tip has a particularly good centering. The risk of lateral pulling out during operation is significantly reduced. As a result, the overall service life of the drill tip is advantageously increased.
  • the correspondingly lengthened main cutting edge results in a cutting effect far into the center, so that during operation, a single and particularly long and advantageously spiral-shaped chip is generated instead of a large number of short chips.
  • the particularly long main cutting edge and its arcuate design in the center significantly improve chip formation in the center. This also contributes to a more stable concentricity of the drill tip and thus to improved centering. Overall, the arc-shaped main cutting edge and the advantageously shortened cross cutting edge result in a particularly stable center. In addition, the tapering provides an additional chip space in which chips are picked up during operation.
  • the thinning is in particular designed as a continuous and continuous surface, ie does not itself contain any discontinuous transitions or edges or steps, but is rather smooth overall.
  • edges are fundamentally possible as a transition to neighboring other surfaces such as a flute or an open surface.
  • a flute is formed in front, that is in the direction of rotation in front of the main cutting edge. This follows the main cutting edge, more precisely the outer section, whereas the inner section is followed by the taper, which finally leads a chip into the flute.
  • the flute is used to convey a chip which is lifted by the main cutting edge.
  • the flute is usually designed to be spiral and extends from front to back, so that a chip is correspondingly conveyed axially backwards.
  • a free area is formed on the other side of the main cutting edge, that is to say opposite the flute, that is to say in the circumferential direction behind the main cutting edge and this trailing in operation.
  • the free area generally points forward towards the workpiece. With a workpiece or an imaginary plane perpendicular to the axis of rotation, the free space encloses a clearance angle.
  • a flute and a free surface are preferably formed for each main cutting edge of the drill tip, which surround the main cutting edge accordingly.
  • the inner section is generally arcuate, i.e. the inner section follows an arcuate course. Basically, two variants are possible and advantageous. In a first variant, the inner section is continuously arcuate, in a second variant it is not continuous but, on the contrary, is bent in an arcuate manner. The is accordingly
  • Thinning is then continuously curved or bent.
  • both variants can be combined with one another in such a way that a first part of the inner section is continuously arcuate and a second part of the inner section is bent in an arcuate manner.
  • the inner section is thus continuously curved and runs continuously curved from the outer edge to the cross cutting edge.
  • the entire inner section thus forms a single, continuous arch, which has no discontinuities, kinks and no straight sections.
  • This thus has a certain radius of curvature, which, however, is not necessarily the same at every position got to.
  • the radius of curvature preferably increases from the inside to the outside, ie it becomes larger. The same applies to the grinding path of the grinding wheel when the taper is formed and to the axial curvature.
  • the inner section is bent in the form of an arc and for this purpose has a plurality of straight partial sections which are arranged at an angle to one another.
  • the inner section has exactly three straight sections. The partial sections are thus roughly arranged along an arc, so that an arc-shaped course results overall.
  • the inner section in the bent arched variant has at least two straight sections which are arranged at an angle to one another and thereby form an arch. Two consecutive sections then, viewed towards the open area, form an angle which is smaller than 180 ° and preferably in the range from 100 ° to 175 °.
  • two successive straight sections are connected to each other via a rounded corner, so that a continuously curved transition is formed between two sections.
  • these are then connected to one another by two rounded corners.
  • a respective rounded corner is preferably formed with a radius of curvature in the range from 0.05 mm to 3 mm.
  • the rounded corners are in particular shorter than the straight sections.
  • the outermost section preferably merges straight into the outer section of the main cutting edge, so that there is no kink at the transition from the inner to the outer section and the outer section is continued without interruption, so to speak, in the center until the next section is angled, possibly over a rounded corner.
  • the straight sections each have a length.
  • all sub-sections have the same length, but a configuration is preferred in which the length increases when viewed from the inside out, so that a sub-section lying further outside is longer than a sub-section lying further inside.
  • the longest section is preferably at most ten times as long as the shortest section.
  • At least two main cutting edges are expediently formed, each with an arcuate inner section, the two inner sections, viewed together, extending in an S-shape. Accordingly, all of the main cutting edges of the drill tip are preferably developed in the manner described above by a respective curved taper. The resulting inner sections are then each curved in the same direction and run together towards the cross cutting edge. The arcuate inner sections of two main cutting edges then form an S-shaped course, in the center of which the transverse cutting edge is arranged.
  • the transverse cutting edge is preferably also S-shaped.
  • the transverse cutting edge is surrounded by a plurality of, in particular, swirl-shaped open surfaces, which are designed such that the transverse cutting edge extends in an S-shaped manner. Centering and chip formation are further improved by this special shape.
  • the free areas on both sides of the cross cutting edge have an enlarged area in the S-shaped course, so that friction is reduced and the risk of lateral tearing during operation is also reduced.
  • a respective open space closes in the circumferential direction behind a respective main cutting edge, so the free surface runs after the respective main cutting edge during operation.
  • the open area is generally bordered forward by a main cutting edge.
  • the free area is bordered in particular by a flute, which therefore runs after the open area.
  • the free area is bordered in particular by a lateral surface of the drill tip.
  • the open space is bordered by the chisel edge.
  • the free surface is now preferably twisted in such a way that an S-shaped cross cutting edge results.
  • the transverse cutting edge is preferably bounded on the sides exclusively by the open areas, i.e. the chisel edge is not bordered by the point. Rather, only the end points of the cross cutting edge are each at a point, so that the cross cutting edge between two opposite
  • Spikes extends.
  • the end points are at the same time, in particular, transition points at which a main cutting edge adjoins the cross cutting edge.
  • transition points at which a main cutting edge adjoins the cross cutting edge.
  • four surfaces meet in the center, namely two open surfaces, which laterally enclose the transverse cutting edge, and two tapering points, which are spaced apart from one another by the transverse cutting edge.
  • the drill tip is designed in particular in such a way that the main cutting edge is divided into the inner section and the outer section due to the tapering, and in particular only one free area is subsequently connected.
  • a free surface adjoins the main cutting edge
  • the tapering adjoins the inner section
  • a flute adjoins the outer section.
  • the tapering connects a flute and a free area and is additionally designed to be convex such that the
  • Thinning starting from the flute and arching outwards in the direction of the open area. The point is arched. The thinning thus has a second curvature.
  • the taper connects the flute of one of the main cutting edges with the free area of the corresponding leading cutting edge.
  • the convex taper is preferably designed as described in the aforementioned DE 10 2013 201 062 A1. The resulting complex course of the tapering is correspondingly complex to manufacture, but offers clear advantages with regard to the centering and chip formation of the drill tip.
  • the taper In addition to the axial curvature of the taper, it is also radially curved, ie in addition to the first curvature it also has a second curvature, which is then a radial curvature and is also referred to as a radial curvature.
  • This second curvature is in particular continuous and not kinked.
  • the second curvature and correspondingly also the tapering thus have a second radius of curvature, which in particular indicates the radius with which the tapering is curved.
  • the second radius of curvature indicates the radius with which the tapering passes from the flute into the free surface, that is to say in particular the radius with which the tapering is curved around a radial direction, the radial direction being perpendicular to the longitudinal axis.
  • the second radius of curvature is between 5% and 60% of a diameter of
  • the taper has a base which is concave and, in particular, undercuts the inner section when viewed in the longitudinal direction.
  • the thinning thus has a third curvature.
  • the concave base is preferably produced during the manufacture of the drill tip by a convex grinding wheel, that is to say, it is curved outwards.
  • a convex grinding wheel has a grinding surface which points radially outward with respect to an axis of rotation of the grinding wheel and which is convex in cross section perpendicular to the axis of rotation, in particular in the manner of a tire. The point is then curved, so to speak, inwards, that is, in the direction of a back of the drill tip and into it.
  • the thinning thus forms a trough.
  • the trough also results in cross section perpendicular to the second curvature.
  • the convex tapering with a concave base thus has a saddle-shaped course and is thus designed as a saddle surface between the flute and the free surface. Due to the first curvature, the saddle surface also runs in Rotation direction curved.
  • the third curvature of the taper with a concave base extends in particular around an axis of curvature which is perpendicular to both the longitudinal axis and the radial direction.
  • the third curvature is preferably perpendicular to the first curvature and the second curvature.
  • the third curvature and correspondingly also the taper have a third radius of curvature, which in particular indicates the radius with which the taper is concave, ie how the base is shaped and dimensioned.
  • the third radius of curvature also indicates a radius which forms the outer surface of the grinding wheel.
  • the third radius of curvature is between 5% and 60% of a diameter of the drill tip.
  • the outer surface of the grinding wheel is characterized by the aforementioned radius, which is a first radius, and by two straight lines and another, i.e. second radius formed.
  • the first radius connects the two straight lines, which to a certain extent represent flanks of the grinding wheel pointing radially outward, and the second radius forms a rounded transition from one of the straight lines to a side surface of the grinding wheel, the side surface running in particular perpendicular to the axis of rotation.
  • the grinding wheel is not necessarily symmetrical with respect to a plane perpendicular to the axis of rotation.
  • the tapering adjoins an open area and forms an edge with it, which, starting from the cross cutting edge and within the center, runs in an S-shape.
  • S-shaped edge results in particular in the manufacture of the taper through a special grinding path for the grinding wheel.
  • the first edge radius follows a second edge radius, but with the opposite curvature, resulting in an overall S-shape. Both edge radii lie within the center. On the outside, the second edge radius merges in particular into a straight line, which preferably extends to the outer surface.
  • the edge radii can in principle be of the same size, but suitably the two radii are different.
  • the first, ie the inner edge radius is larger than the second, ie the outer edge radius, preferably by a factor of 1.1 to 5.
  • an embodiment is also suitable in which the first, inner edge radius is smaller than the second, outer edge radius, the outer edge radius preferably being larger by a factor of 1.1 to 5.
  • the taper has a fourth curvature such that the taper drops in the radial direction and when viewed towards the lateral surface.
  • the taper is thus convex in the radial direction and then falls from the inside to the rear. This is achieved in particular when the grinding wheel is inserted into the drill tip in an arc shape starting from the outer surface in the direction of the center, so that the taper is made convex in the radial direction.
  • the edge described above is also formed towards the free surface.
  • the curved taper has, in addition to the first curvature, a second curvature, a third curvature or a fourth curvature or a combination thereof.
  • a convex course that is to say a second curvature, leads to a bulbous configuration of the taper in the area between the open area and the flute.
  • the point is arched outwards and against the circumferential direction, ie from the leading flap cutting edge, looking backwards, as well as in the direction of the workpiece.
  • an edge is advantageously avoided by the convex course, rather a continuous transition is formed here, which leads to improved chip evacuation.
  • the first, axial curvature that is the curved course, on the other hand, viewed towards the center, leads to the rake angle of the main cutting edge in this area being correspondingly increased compared to a configuration without such a taper.
  • the fourth curvature leads to a bulbous configuration, but in a direction approximately perpendicular to the first curvature, that is to say not in the circumferential direction, but from the inside outwards in the radial direction.
  • the third curvature differs from the first, second and fourth curvature in that it relates to a rather small part of the taper, namely the reason which is arranged in the center near the cross cutting edge and which in particular undercuts the inner section and thereby also defines the rake angle in particular.
  • the drill tip has a circumferential surface which is located radially on the outside, and the tapering connects a flute and a free surface and extends to the circumferential surface, so that the flank is completely spaced from the flute by the thinning, in particular clockwise , ie counter to the direction of rotation, and viewed from the main cutting edge.
  • the taper extends to the outer edge of the drill tip, i.e. to its radially outer circumferential surface, so that, viewed clockwise from the main cutting edge, the flank is completely spaced from the flute by the flare and the flute and flank then do not directly adjoin each other.
  • Counterclockwise, i.e. in the circumferential direction the open area borders on the main cutting edge and then changes into a different flute and a different point.
  • the rake allows the rake angle to be optimally adjusted along the main cutting edge in the center. Due to the curved course of the taper, material is cut out of the flute during the manufacture of the drill tip, so that the rake angle is increased in the area of the main cutting edge.
  • the inner section of the main cutting edge and the cross cutting edge meet at a transition point, at which the tapering with the free area which laterally adjoins the cross cutting edge also meets.
  • the rake angle changes non-continuously at the transition point from the main cutting edge to the transverse cutting edge, ie discontinuously or abruptly. A corner is thus formed at the transition point in particular, which connects the inner section to the cross cutting edge.
  • the rake angle of the inner section is defined by the thinning, but the rake angle of the cross cutting edge is preferably defined by the free surface. The rake angle is therefore advantageously separated and independently adjustable along the cross cutting edge and along the inner section.
  • the rake angle along the transverse cutting edge is preferably smaller than along the main cutting edge.
  • the main cutting edge is then particularly easy to cut, the lower rake angle of the cross cutting edge also leads to improved centering.
  • the rake angle along the transverse cutting edge is preferably negative and is smaller than along the main cutting edge.
  • the rake angle along the cross cutting edge is negative and along the main cutting edge is greater than -2 °, preferably positive.
  • the rake angle along the cross cutting edge is -20 ° or is even more negative, that is to say is negative and amounts to at least 20 °.
  • the rake angle along the main cutting edge is suitably positive or is 0 ° or is slightly negative, i.e. greater than -2 ° and is e.g. -1 °.
  • a stable center is achieved through this positive or essentially positive rake angle of the main cutting edge, in particular of the inner section. This effect is reinforced by the particularly short chisel edge.
  • the rake angle along the transverse cutting edge preferably varies and in this case becomes larger, in particular toward the inner section, ie outwards. Thereby Chip formation and centering significantly improved.
  • the rake angle is preferably -40 ° to - 70 °, ie is negative and is 40 ° to 70 °.
  • the rake angle is preferably constant along the inner section. This is achieved in particular by the special curved configuration of the taper, which is incorporated into the drill tip accordingly.
  • the constant rake angle along the inner section ensures improved chip formation.
  • the chip angle is preferably -10 ° to + 10 °.
  • the rake angle preferably varies along the outer section and becomes smaller in particular towards the inner section, i.e. gets bigger on the outside. This further improves chip formation, in particular by removing more material from the outside.
  • the rake angle is preferably 10 ° to 40 °.
  • the rake angle varies along the outer portion similarly to that along the cross cutting edge, i.e. The rake angle becomes larger towards the outside, so that similar advantages are achieved in both areas.
  • the rake angle viewed from the inside out, initially increases along the transverse cutting edge, then remains constant along the inner section and finally increases further along the outer section.
  • the rake angle is negative along the cross cutting edge and positive along the main cutting edge.
  • a rake angle of 0 ° is particularly considered a positive rake angle.
  • a clearance angle is formed along the main cutting edge, which preferably varies along the inner section and in particular becomes larger from the outside inwards.
  • the clearance angle also varies in particular along the outer section and also becomes larger from the outside inwards.
  • the Variation that is to say the difference between a minimum and a maximum clearance angle, is, however, preferably greater on the inner section than on the outer section.
  • the clearance angle increases from the outside inwards, preferably significantly, ie in particular by at least 10 °.
  • the clearance angle on the inner section preferably increases to at least 30 ° toward the transverse cutting edge.
  • the clearance angle is 10 ° at the outer edge and 38 ° in the center of the cross cutting edge.
  • the clearance angle on the inner section is expediently in the range from 4 ° to 50 °.
  • the clearance angle is constant along the inner section or the outer section or along the entire flake edge.
  • a plurality of flat cutting edges are formed, each of which is subsequently followed by a free surface, the transverse cutting edge then only laterally, i.e. is bordered exclusively by the open spaces.
  • the cross cutting edge is therefore completely enclosed by the open areas and is at most at the end only in a punctiform connection with the point.
  • the drill tip is made in particular of a metal, preferably of flart metal.
  • the drill tip is in one piece, i.e. one-piece or monolithic, i.e. not modular.
  • the cutting edges or parts thereof are provided with an additional coating.
  • the drill tip has a diameter which is preferably in the range from 1 mm to 40 mm.
  • the center diameter is preferably at least 20% of the diameter and at most 75%.
  • the cross cutting edge preferably has a length of 2% to 15% of the diameter, measured along a straight line which is the end points of the cross cutting edge combines. If the inner section is bent in the form of an arc, a respective straight partial section preferably has a length in the range from 1% to 20% of the diameter of the drill tip.
  • a taper is formed, which is curved such that the inner section runs from an outer edge of the center in an arc towards the cross cutting edge.
  • a grinding wheel is used in particular during production, which is guided along a grinding path and thereby removes material from the center of the drill tip.
  • a cutting corner which is originally formed by the transverse cutting edge and the main cutting edge, is ground off and replaced by the curved inner section.
  • the cross cutting edge is also advantageously shortened.
  • the entire taper is ground in a single grinding step and along a single and continuous grinding path.
  • This has the particular advantage that the grinding wheel does not have to be set down, but is moved in a single pass.
  • the grinding path is
  • Thinning correspondingly complex, overall, the manufacture is particularly simple and time-saving due to the fact that only one grinding step is used to form the thinning.
  • the grinding path which follows a double-curved course.
  • the grinding path then has two curves which are traversed one after the other and which are curved in different planes.
  • the grinding wheel is advantageously tilted or also inclined perpendicular to an axis of rotation of the grinding wheel.
  • the grinding wheel is expediently rolled over its grinding surface, so to speak.
  • the object is also achieved in particular by a drill which has a drill tip as described above and by a separate one
  • Drill tip which is designed as an insert for a carrier and which, when connected, forms a modular drill bit.
  • the object is also achieved by means of a grinding wheel for fixing a drill tip as described.
  • the drill tip and the procedure apply analogously to the drill and the grinding wheel.
  • FIG. 1 shows a drill tip of a drill in a front view
  • FIG. 2 shows the drill from FIG. 1 in a side view
  • FIG. 3 shows an enlarged section of the drill tip from FIG. 1,
  • FIG. 4 shows a perspective view of the drill tip from FIG. 1,
  • FIG. 6 shows a perspective view of the drill tip from FIG. 5,
  • FIG. 7 shows a further perspective view of the drill tip from FIG. 5,
  • FIG. 12 shows a perspective view of the drill tip from FIG. 11,
  • FIG. 13 shows the drill tip from FIG. 11 in a side view
  • FIG. 14 shows sections of a grinding wheel in a sectional view
  • 15 shows the grinding wheel from FIG. 14 during the manufacture of a drill tip
  • FIG. 16 shows a further variant of the drill tip in a front view
  • FIG. 17 shows an enlarged detail of FIG. 16,
  • FIG. 20 shows the drill tip from FIG. 16 in another perspective view
  • FIG. 21 shows a sectional illustration of the view from FIG. 20.
  • FIGS. 16 to 21 show Various exemplary embodiments of a drill tip 2 in the figures, which is part of a drill shown only in sections. 1 to 4 show a first variant of the drill tip 2, FIGS. 5 to 10 a second variant and FIGS. 11 to 13 a third variant. Finally, FIG. 14 shows a particularly advantageous grinding wheel 3 for producing the drill tip 2 and FIG. 15 shows such a production. A fourth variant of the drill tip 2 is finally shown in FIGS. 16 to 21. In the present case, the drill tip 2 is an integral part of a drill and, as such, is monolithically connected to a shank. In a variant not shown is
  • Drill tip 2 is a separate part and is designed here as an insert which can be inserted into a carrier, so that the carrier and the drill tip 2 then together form a modular drill.
  • the drill tip 2 rotates in a direction of rotation U about an axis of rotation L, which is also an axis of rotation of the drill as a whole and which also corresponds to a longitudinal axis of the drill tip 2 and of the drill as a whole and generally extends in a longitudinal direction.
  • the drill tip 2 has a center 4, in which a cross cutting edge 6 is arranged.
  • the center is marked by a crossed circle.
  • the center 4 is correspondingly centered, as can be seen from FIG.
  • the drill and the drill tip from FIG. 1 are shown laterally in FIG.
  • the Center 4 is shown enlarged in FIG. 4 shows a perspective view of the drill and especially the drill tip 2.
  • the drill tip 2 has a number of two flake blades 8 here, each of which adjoins the cross cutting edge 6 and extends outwards from the center 4. In a variant not shown, the drill tip 2 has a different number of flake blades 8.
  • the flake blades 8 and the cross cutting edge 6 are also briefly referred to as cutting edges and together form a cutting geometry of the drill tip 2.
  • a respective flat cutting edge 8 is divided into two sections, namely an inner section 10, which adjoins the transverse cutting edge 6 and is arranged within the center 4, and an outer section 12, which adjoins the inner section 10 to the outside, and which is arranged outside the center 4.
  • the transition from the inner section 10 to the outer section 12 thus defines the center 4 of the drill tip 2, so that the inner section 10 thus lies on the inside and the outer section 12 on the outside.
  • the outer section 12 then extends outwards to a lateral surface 14 of the drill tip 2.
  • Each of the cutting edges 6, 8 is adjoined by a surface which points in the direction of rotation U and via which a chip that may have been generated is removed.
  • the orientation of this surface relative to a workpiece is characterized by the so-called rake angle, which, depending on the design, can also assume fundamentally different values at different points along the cutting edges 6, 8.
  • the rake angle is now modified in the center 4 by a special taper 16.
  • the taper 16 is arranged in the center 4 and is initially used to shorten the transverse cutting edge 6, that is to say is grinded in at the front in order to shorten the transverse cutting edge 6.
  • the taper 16 is also curved in such a way that the inner section 10 extends from an outer edge of the center 4 in an arc toward the cross cutting edge 6.
  • the inner section 10 is continuously arcuate, this is the case in the exemplary embodiments in FIGS. 1 to 13.
  • the inner section 10 is bent in the form of an arc, as shown in the exemplary embodiment in FIGS. 16 to 21.
  • the outer edge and the center 4 are indicated in FIG. 1 by a crossed circle.
  • the taper 16 is generally a curved taper 16, that is to say has a first curvature K1 which is designed such that the taper 16 curves axially, that is to say quasi in the direction of rotation U.
  • the first curvature K1 is shown in FIGS. 16, 18 and 19 explicitly indicated by a curved, dashed line. It also becomes clear that the first curvature K1 and thus the taper 16 have a first radius of curvature R1, which in particular indicates the radius with which the taper 16 is curved. In FIG. 4, the first radius of curvature R1 also corresponds to the radius of the inner section 10.
  • the described first curvature K1 of the taper 16 automatically results in an arcuate course of the main cutting edge 8 in the center 4, so that the inner section 10 is also formed when the taper 16 is formed. Due to the arcuate course, the main cutting edge 8 is inserted particularly far into the center 4 and the cross cutting edge 6 is shortened, as already said. The main cutting edge 8 is extended accordingly.
  • a flute 18 is formed in front, ie in the direction of rotation U, in front of a respective main cutting edge 8, which flute adjoins the associated main cutting edge 8.
  • the flute 18 is used to promote a chip which is lifted by the main cutting edge 8.
  • a flute 18 and a free surface 20 are now formed, which surround the respective main cutting edge 8 accordingly.
  • the two main cutting edges 8 shown in the respective exemplary embodiment each have an arc-shaped inner section 10 which, viewed together, run in an S-shape. This is particularly emphasized in FIG.
  • the S-shaped course can also be seen directly in FIGS. 3 to 6, 11, 12, 16 and 17.
  • the inner sections 10 are therefore curved in the same direction and run together towards the cross cutting edge 6.
  • the transverse cutting edge 6 is then arranged in the middle of the S-shaped course.
  • the transverse cutting edge 6 itself is also S-shaped.
  • the transverse cutting edge 6 is surrounded by swirl-shaped free surfaces 20, so that an S-shaped course results. This can be seen particularly clearly from the detailed views in FIGS. 3 and 17, a dashed and S-shaped line being additionally inserted in FIG. 3 to clarify the S-shaped course.
  • the S shape of the cross cutting edge 6 is not mandatory, rather the cross cutting edge 6 can also have other geometries.
  • a respective free surface 20 is bordered at the front by a main cutting edge 8 and at the rear by a taper 16 or a flute 18 and one
  • Pointing 16 A respective open surface 20 is bordered by the outer surface 14 of the drill tip 2.
  • a respective free area 20 is bordered by the transverse cutting edge 6.
  • the free surfaces 20 are now twisted such that an S-shaped cross cutting edge 6 results.
  • the transverse cutting edge 6 is bounded laterally exclusively by the free areas 20. Only the end points of the transverse cutting edge 6, that is to say the transition points P to the main cutting edges 8, are each located at a point 16, so that the transverse cutting edge 6 extends between the two opposite points 16.
  • the cross cutting edge 6 is thus completely enclosed by the free surfaces 20 and is only in a punctiform connection with the thinning 16 at the end.
  • the chisel edge 6, however, is not S-shaped.
  • the taper 16 is only curved as indicated in FIG. 4.
  • the taper 16 is additionally convex in such a way that, starting from one of the flutes 18 and in the direction of one of the free surfaces 20, it extends outwards.
  • first curvature K1 of the taper 16 it is also radially curved, that is to say in addition to the first curvature K1, it also has a second curvature K2, which is then a radial curvature K2.
  • This additional second curvature K2 is explicitly indicated in the perspective representations in FIGS. 6 and 7 by a dashed curve K2 and is also clearly visible in the sectional view in FIG.
  • the second curvature K2 and the taper 16 thus have a second radius of curvature R2, which indicates the radius with which the taper 16 is curved and the radius with which the taper 16 merges from the flute 18 into the free surface 20.
  • the first curvature K1 is not explicitly indicated in FIG. 6, but is nevertheless present and is explicitly shown in the perspective view of FIG. 7 in addition to the second curvature K2.
  • the taper 16 is thus curved and connects the flute 18 of one of the flake blades 8 to the free surface 20 of the corresponding leading flute blade 8.
  • the point 16 is thus a curved and convex point 16.
  • the convex shape leads to a bulbous configuration of the point 16 in the area between the free surface 20 and the flute 18. This can be seen particularly clearly in FIG.
  • FIGS. 8 through 10 each show a side view of the drill with the drill tip 2 from FIG.
  • the special geometry of the taper 16 also being recognizable from these side views.
  • the taper 16 is curved outwards and counter to the direction of rotation U, that is to say viewed from the leading flap cutting edge 8 to the rear, and in the direction of a workpiece, not shown.
  • an edge is advantageously avoided by the convex course, rather, as shown, a continuous transition is formed here.
  • the first, axial curvature K1 leads to the center 4 considers that the rake angle of the main cutting edge 8 is increased accordingly.
  • FIGS. 11 to 13 A further embodiment is shown in FIGS. 11 to 13, in which the taper 16 has a base 22 which, viewed in the radial direction, is concave.
  • the concave base 22 is produced in the manufacture of the drill tip 2 by a convex, that is to say curved outward grinding wheel 3.
  • a grinding wheel 3 has a grinding surface which points radially outward with respect to an axis of rotation A of the grinding wheel 3 and which is convex in cross section perpendicular to the axis of rotation A.
  • the taper 16 is then curved inwards, ie in the direction of a rear side of the drill tip 2 and into it.
  • the taper 16 with a concave base 22 thus has a third curvature K3, which is specifically illustrated in FIG. 12 by a dashed line.
  • the third curvature K3 and the taper 16 then have a third radius of curvature R3, which indicates the radius with which the base 22 is concave and the radius of the outer surface of the grinding wheel 3.
  • the first curvature K1 is then explicitly indicated in FIG. 11 by a dashed line.
  • the second curvature K2 is indicated by a dashed line.
  • FIGS. 11 through 13 also show the associated radii of curvature R1, R2, R3.
  • a fourth curvature K4 is shown, which, similar to the first curvature K1, leads to a convex taper 16, but not in the circumferential direction U but viewed in the radial direction from the inside out, so that the taper 16 starts from the center 4 Jacket surface 14 falls off.
  • the convex taper 16 with a concave base 22 has a saddle-shaped course and is thus designed as a saddle surface between the flute 18 and the free surface 20.
  • the saddle surface is also curved in the direction of rotation U.
  • the curved taper 16 also has a second curvature K2, a third curvature K3, a fourth curvature K4 or any combination thereof.
  • a convex course that is to say a second or fourth curvature K2, K4, leads to a bulging configuration of the taper 16 in the region between the free surface 18 and the flute 20, such as e.g. 6, 13 and 20 recognizable.
  • a third curvature K3 leads to a base 22, which also defines the rake angle and, if necessary, undercuts the inner section 10 accordingly.
  • the tapering 16 in FIGS. 1 to 4 and 16 to 21 extends to the outer edge of the drill tip 2, that is to the radially outer circumferential surface 14 thereof, so that clockwise, i.e. against the circumferential direction U, and starting from the flat cutting edge, the free surface 20 is completely spaced from the flute 18 by the taper 16 and the flute 18 and the free surface 20 are not adjacent to one another.
  • the taper 16 is not formed continuously up to the lateral surface 14, but in the present case only up to half the radius, that is to say a quarter of the diameter D of the drill tip 2.
  • the taper 16 is formed up to the lateral surface 14 regardless of whether the taper has one or more further curvatures K2, K3, K4 in addition to the first curvature K1.
  • the inner section 10 of the flake cutting edge 8 and the transverse cutting edge 6 meet at a transition point P, at which the taper 16 also meets the free surface 20 , which laterally adjoins the cutting edge 6.
  • the rake angle changes from the main cutting edge 8 to the transverse cutting edge 6 in each case non-continuously, that is to say abruptly.
  • a corner is thus formed at the transition point P, which connects the inner section 10 to the transverse cutting edge 6.
  • An edge is correspondingly formed between the free surface 20 and the taper 16, which leads to the clamping angle S being changed abruptly.
  • the edge ends, in principle, where the inner section 10 merges into the outer section 12.
  • the rake angle of the inner section 10 is thus defined by the taper 16, the rake angle of the cross cutting edge 6 towards the free surface 20.
  • the inner section 10 is bent in the form of an arc and has a plurality of straight partial sections 24 which are arranged at an angle to one another. Exactly three straight partial sections 24 are formed here. The sections 24 are roughly arranged along an arc, so that an arc-shaped course results overall. Two consecutive sections 24, viewed towards the free surface 20, form an angle W which is smaller than 180 ° and here is approximately 155 ° and 145 °, the angle W lying further inside being greater than the angle W lying further outside ,
  • Two consecutive straight sections 24 are connected to one another via a rounded corner 26, so that a continuously curved transition is formed between two sections 24.
  • the course that bends twice in total can be seen particularly well in the detailed view of FIG. 17.
  • the outermost section 24 merges into the outer section 12 of the main cutting edge 8, so that there is no kink at the transition from the inner section 10 to the outer section 12.
  • the straight sections 24 also each have a length L2, which increases here, viewed from the inside out, so that a section 24 which is further out is longer than a section 24 which is further inward.
  • the taper 16 borders on a free surface 20 and, in the exemplary embodiments shown, forms an edge 28 with the latter. 16 to 21, the edge 28 runs in a characteristic S-shape starting from the transverse cutting edge 6 and within the center 4.
  • a first edge radius R4 is formed, which forms a transition from the base 22 of the taper 16 to the free surface 20. This can be seen particularly well in FIG. 17 and in the perspective view of FIG. 20.
  • the first edge radius R4 is followed by a second edge radius R5, but with opposite curvature, so that an S shape results overall. Both edge radii R4, R5 lie within the center 4.
  • the second edge radius R5 merges into a straight line, as can be seen, for example, from FIG. 20, which extends in the exemplary embodiment shown up to the lateral surface 14.
  • the first, ie the inner edge radius R4 is larger than the second, ie the outer edge radius R5.
  • FIG. 21 shows the same view as FIG. 20, but with a section from the point 16 to the flute 18, so that the free surface 20 is not visible, but instead the two edge radii R4, R5, which are highlighted by additional circles.
  • the inner edge radius R4 is smaller than the outer edge radius R5, as shown in FIG.
  • the rake angle is negative along the cross cutting edge 6 and positive along the flake cutting edge 8 and thus is smaller along the cross cutting edge 6 than along the flaking cutting edge 8.
  • the rake angle varies along the cross cutting edge 6 and becomes larger towards the inner section 10.
  • the rake angle is constant along the inner section 10, so it retains the same value. This is realized by the special curved configuration of the taper 16.
  • the rake angle varies again along the outer section 12 and, like the transverse cutting edge 6, becomes larger towards the outside.
  • the drill tip 2 has a diameter D which is in the range from 1 mm to 40 mm and is 8.5 mm in the exemplary embodiments.
  • the center 4 has a center diameter ZD which is from 20% to 75% of the diameter D.
  • the center diameter ZD in the exemplary embodiments is in the range from 2 mm to 4 mm.
  • the transverse cutting edge 6 has a length of 0.5% to 15% of the diameter D and, in the exemplary embodiments, is between 0.17 mm and 1.27 mm, measured along a straight line (not shown) which defines the end points of the transverse cutting edge 6, ie the transition points P connects.
  • a grinding wheel 3 In the manufacture of the drill tip 2, a grinding wheel 3 is used, which is guided along a grinding path and thereby removes material from the center 4. As a result, a cutting corner, which is originally formed by the transverse cutting edge 6 and the main cutting edge 8, is ground and replaced by the curved inner section 10, and the transverse cutting edge 6 is shortened at the same time.
  • An exemplary embodiment for a grinding wheel 3 is shown in FIG. 14, the use of this grinding wheel 3 for producing a drill tip 2 is shown in FIG.
  • the entire taper 16 is ground in in a single grinding step and along a single and continuous grinding path. In the case of the curved as well as convex tapering 16 shown in FIGS.
  • a grinding path results which follows a multiple-curved course, so that the correspondingly designed curvatures K1, K2, K3 are superimposed or executed in succession.
  • the grinding path is then a superimposition of the curvatures K1, K2, K3, which are traversed one after the other or superimposed, that is to say simultaneously or partially at the same time, and which are curved in different planes.
  • Thinning 16 i.e. the first curvature K1, through which the inner section 10 is formed, the grinding wheel 3 is tilted perpendicularly to an axis of rotation A of the grinding wheel 3 or also inclined.
  • the grinding wheel 3 shown there has a lateral surface which is generally a first radius SR1, formed by two straight lines G1, G2 and a further, ie second, radius SR2 ,
  • the first radius SR1 connects the two straight lines G1, G2, which to a certain extent represent flanks of the grinding wheel 3 pointing radially outward
  • the second radius SR2 forms a rounded transition from the straight line G2 to a side surface SF of the grinding wheel 3, the side surface SF here runs perpendicular to the axis of rotation A.
  • the grinding wheel 3 is not necessarily symmetrical.
  • the first radius SR1 in the present case corresponds to the third radius of curvature R3.

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Abstract

Es wird eine Bohrerspitze (2) angegeben, mit einem Zentrum (4), in welchem eine Querschneide (6) angeordnet ist, und mit einer Hauptschneide (8), welche sich an die Querschneide (6) anschließt und aus dem Zentrum (4) heraus nach außen verläuft. Entlang der Querschneide (6) und der Hauptschneide (8) ist ein Spanwinkel ausgebildet. Die Hauptschneide (8) weist einen Innenabschnitt (10) auf, welcher sich an die Querschneide (6) anschließt und welcher innerhalb des Zentrums (4) angeordnet ist. Die Hauptschneide (8) weist einen Außenabschnitt (12) auf, welcher sich nach außen hin an den Innenabschnitt (10) anschließt und welcher außerhalb des Zentrums (4) angeordnet ist. An der Bohrerspitze (2) ist eine Ausspitzung (16) ausgebildet, welche derart gekrümmt ausgebildet ist, dass der Innenabschnitt (10) von einem Außenrand des Zentrums (4) bogenförmig zur Querschneide (6) hin verläuft. Weiter wird ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Bohrerspitze (2) angegeben.

Description

Beschreibung
Bohrerspitze und Verfahren zur Herstellung einer Bohrerspitze Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Bohrerspitze und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Bohrerspitze.
Ein Bohrer ist ein Rotationswerkzeug zur spannenden Bearbeitung eines Werk- stücks. Ein Bohrer weist frontseitig eine Bohrerspitze auf, welche zur Materialbe- arbeitung eine Anzahl von Schneiden aufweist. Bei einer Rotation des Bohrers in einer Umlaufrichtung heben die Schneiden am Werkstück Späne ab, welche dann üblicherweise über Spannuten im Bohrer abtransportiert werden. Im Zentrum weist ein Bohrer typischerweise eine Querschneide auf, an welche sich nach außen hin mehrere Hauptschneiden anschließen. Die Querschneide selbst wirkt üblicherwei- se nicht spanabhebend, sondern dient lediglich der Verdrängung von Material aus dem Zentrum.
Von besonderer Bedeutung bei einem Bohrer ist die sogenannte Zentrierung, wel- che angibt, wie sehr ein Bohrer von Querkräften beeinflusst ist und im Betrieb von einer idealen Rotation um die Rotationsachse abweicht. Eine unzureichende Zent- rierung führt im Betrieb dazu, dass der Bohrer mitunter unkontrolliert seitlich aus- weicht und dadurch eine erhöhte mechanische Belastung erfährt. Dadurch wird die Standzeit des Bohrers nachteilig reduziert. Die Zentrierung ist maßgeblich ab- hängig von der konkreten Ausgestaltung der Schneiden und vor allem von der Größe der Querschneide, welche wie beschrieben nicht zur Schnittleistung bei trägt. Ebenfalls von Bedeutung ist auch die Spanbildung des Bohrers. Beispielsweise lässt sich eine Bildung vieler kleiner Späne unterscheiden von der Bildung ledig- lich eines langen Spans an einer jeweiligen Schneide. Die Spanbildung wird eben- falls maßgeblich durch die konkrete Ausgestaltung der Schneiden beeinflusst.
In der DE 10 2013 201 062 A1 wird eine Bohrspitze beschrieben, mit einer spezi- ellen Ausspitzung, welche sich in einer Hauptrichtung erstreckt und von einer Frei- fläche in eine Spannut konvex verlaufend übergeht. Dadurch werden im Bereich der Querschneide eine besonders effiziente Ausdünnung und ein großer Freiwin- kel erzielt.
Aufgabe der Erfindung
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung, die Zentrierung eines Bohrers zu verbessern. Zugleich soll auch eine möglichst optimale Spanbildung gewährleistet werden.
Lösung der Aufgabe
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Bohrerspitze mit den Merk- malen gemäß Anspruch eins sowie durch ein Verfahren zur Herstellung einer ent- sprechenden Bohrerspitze mit den Merkmalen gemäß Anspruch 20. Vorteilhafte Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Varianten sind Gegenstand der Unteran- sprüche. Dabei gelten die Ausführungen im Zusammenhang mit der Bohrerspitze sinngemäß auch für das Verfahren und umgekehrt.
Die Bohrerspitze ist insbesondere ein Teil eines Bohrers. In einer ersten Ausge- staltung ist die Bohrerspitze ein integraler Bestandteil des Bohrers und als solcher monolithisch mit einem Schaft verbunden. In einer zweiten Ausgestaltung ist die Bohrerspitze ein separates Teil und hierbei als ein Einsatz ausgebildet, welcher in einen Träger einsetzbar ist, sodass der Träger und die Bohrerspitze dann zusam- men einen modularen Bohrer bilden. Die Bohrerspitze rotiert im Betrieb um eine Rotationsachse, welche auch eine Rotationsachse des Bohrers insgesamt ist und welche auch einer Längsachse der Bohrerspitze entspricht. Die Bohrerspitze ro- tiert im Betrieb in einer Umlaufrichtung.
Die Bohrerspitze weist ein Zentrum auf, in welchem eine Querschneide angeord- net ist. Bei einer frontseitigen Betrachtung der Bohrerspitze entlang der Rotation- sachse befindet sich das Zentrum somit mittig und schließt auch die Rotation- sachse ein. Der Bohrer und speziell die Bohrerspitze weist insbesondere eine An- zahl von Spannuten auf, welche das Zentrum definieren als denjenigen Bereich, welcher mittig zwischen den Spannuten liegt. Das Zentrum ist üblicherweise kreis- förmig und weist einen Radius auf, welcher einem Radius der Bohrerspitze oder des gesamten Bohrers entspricht abzüglich einer Spannuttiefe. Das Zentrum wird auch als Kern bezeichnet.
Die Bohrerspitze weist weiter eine Hauptschneide auf, welche sich an die Quer- schneide anschließt und aus dem Zentrum heraus nach außen verläuft. Insbeson- dere weist die Bohrerspitze mehrere, d.h. wenigstens zwei Hauptschneiden auf, welche sich jeweils von der Querschneide aus nach außen erstrecken. Nachfol- gend wird ohne Beschränkung der Allgemeinheit davon ausgegangen, dass die Bohrerspitze genau zwei Hauptschneiden aufweist. Ebenfalls möglich und geeig- net sind aber auch Ausgestaltungen mit einer anderen Anzahl an Hauptschneiden und grundsätzlich auch mit lediglich einer Hauptschneide. Die Hauptschneiden und die Querschneide bilden zusammen eine Schneidgeometrie der Bohrerspitze. Die Hauptschneiden und die Querschneide werden jeweils auch kurz lediglich als Schneide bezeichnet.
An jede der Schneiden schließt sich eine Fläche an, welche in Umlaufrichtung zeigt und über welche ein gegebenenfalls erzeugter Span abgeführt wird. Die Aus- richtung dieser Fläche relativ zum Werkstück ist durch den sogenannten Spanwin- kel charakterisiert. Der Spanwinkel bestimmt insbesondere die Schnittfreudigkeit der jeweiligen Schneide. Entlang der Querschneide und der Hauptschneide ist also ein Spanwinkel ausgebildet, welcher grundsätzlich an unterschiedlichen Stel len entlang der Schneiden auch unterschiedliche Werte annehmen kann, je nach Ausgestaltung der Schneiden. Die Hauptschneide ist vorliegend in zwei Abschnitte unterteilt. Mit anderen Wor- ten: die Hauptschneide weist einen Innenabschnitt auf, welcher sich vorliegend an die Querschneide anschließt und welcher innerhalb des Zentrums angeordnet ist, und weiter weist die Hauptschneide einen Außenabschnitt auf, welcher sich nach außen hin an den Innenabschnitt anschließt und welcher außerhalb des Zentrums angeordnet ist. Der Übergang vom Innenabschnitt zum Außenabschnitt definiert oder markiert somit ebenfalls das Zentrum der Bohrerspitze, sodass der Innenab- schnitt also innen liegt und der Außenabschnitt außen. Dies ergibt sich insbeson- dere daraus, dass der Innenabschnitt bei der Herstellung durch eine Ausspitzung hergestellt wird, durch welche im Zentrum Material entfernt wird, sodass die Quer- schneide verkürzt und die Hauptschneide verlängert wird und in das Zentrum hin ein geführt wird. Der Außenabschnitt erstreckt nach außen hin insbesondere bis zu einer Mantelfläche der Bohrerspitze.
Die Bohrerspitze weist weiterhin eine Ausspitzung auf, d.h. an der Bohrerspitze ist eine Ausspitzung ausgebildet. Die Ausspitzung ist im Zentrum angeordnet. Die Ausspitzung dient zur Verkürzung der Querschneide, wird also bei der Herstellung frontseitig eingeschliffen, um die Querschneide zu verkürzen. Dabei wird die Hauptschneide entsprechend verlängert. Vorliegend ist die Ausspitzung zudem derart gekrümmt ausgebildet, dass der Innenabschnitt von einem Außenrand des Zentrums bogenförmig zur Querschneide hin verläuft. Die Ausspitzung ist also eine gekrümmte Ausspitzung. Die gekrümmte Ausspitzung weist somit eine erste Krümmung auf, welche insbesondere derart ausgebildet ist, dass sich die
Ausspitzung axial krümmt und daher auch als Axialkrümmung bezeichnet wird.
Die Ausspitzung krümmt sich also insbesondere um eine Achse herum, welche parallel zur Rotationsachse verläuft oder dieser entspricht. Die Ausspitzung ist somit quasi in Umlaufrichtung gekrümmt. Dies steht im Gegensatz zur konkaven Ausspitzung in der eingangs genannten DE 10 2013 201 062 A1 , bei welcher sich die Ausspitzung radial krümmt, also um eine Achse senkrecht zur Rotationsachse herum gekrümmt ist. Die erste Krümmung und somit zugleich die Ausspitzung weist allgemein einen ersten Krümmungsradius auf, welcher insbesondere angibt, mit welchem Radius die Ausspitzung vorzugsweise in Umlaufrichtung gekrümmt verläuft. Der erste Krümmungsradius entspricht in einer geeigneten Ausgestaltung einem Radius des Innenabschnitts. Zweckmäßigerweise beträgt der erste Krüm- mungsradius zwischen 5% und 40% eines Durchmessers der Bohrerspitze. Der erste Krümmungsradius ist entweder konstant oder variiert entlang der Krüm- mung.
Durch die beschriebene Krümmung der Ausspitzung ergibt sich automatisch ein bogenförmiger Verlauf der Hauptschneide im Zentrum, sodass bei der Ausbildung der Ausspitzung also auch der Innenabschnitt ausgebildet wird. Ein wesentlicher Vorteil besteht nun insbesondere darin, dass durch den bogenförmigen Verlauf die Hauptschneide besonders weit ins Zentrum hineingeführt wird und die Quer- schneide entsprechend stark verkürzt wird. Dadurch ergibt sich eine vorteilhaft besonders kurze Querschneide, wodurch die Bohrerspitze eine besonders gute Zentrierung aufweist. Die Gefahr eines seitlichen Ausreißens im Betrieb ist deut- lich verringert. Dadurch wird insgesamt die Standzeit der Bohrerspitze vorteilhaft erhöht. Zugleich ergibt sich durch die entsprechend verlängerte Hauptschneide eine Schnittwirkung bis weit ins Zentrum hinein, sodass im Betrieb vorteilhaft ein einzelner und besonders langer und vorteilhafterweise spiralförmiger Span erzeugt wird, anstelle einer Vielzahl an kurzen Spänen. Mit anderen Worten: durch die be- sonders lange Hauptschneide und deren bogenförmige Ausgestaltung im Zentrum wird die Spanbildung im Zentrum deutlich verbessert. Dies trägt auch zu einem stabileren Rundlauf der Bohrerspitze bei und somit zu einer verbesserten Zentrie- rung. Insgesamt ergibt sich demnach durch die bogenförmige Hauptschneide und die vorteilhaft verkürzte Querschneide ein besonders stabiles Zentrum. Außerdem wird durch die Ausspitzung ein zusätzlicher Spanraum zur Verfügung gestellt, in welchem im Betrieb Späne aufgenommen werden.
Die Ausspitzung ist insbesondere als durchgängige und kontinuierliche Fläche ausgebildet, d.h. enthält selbst keine diskontinuierlichen Übergänge oder Kanten oder Stufen, sondern ist insgesamt glatt ausgebildet. Als Übergang zu benachbar- ten anderen Flächen wie z.B. einer Spannut oder einer Freifläche sind jedoch Kanten grundsätzlich möglich. Vorlaufend, also in Umlaufrichtung vor der Hauptschneide, ist insbesondere eine Spannut ausgebildet. Diese schließt sich also an die Hauptschneide an, genauer gesagt an den Außenabschnitt, wohingegen sich an den Innenabschnitt die Ausspitzung anschließt, welche einen Span schließlich in die Spannut führt. Die Spannut dient der Förderung eines Spans, welcher durch die Hauptschneide ab- gehoben wird. Die Spannut ist üblicherweise gewendelt ausgebildet und erstreckt sich von vorn nach hinten, sodass ein Span entsprechend in axialer Richtung nach hinten gefördert wird. Auf der anderen Seite der Hauptschneide, also der Spannut gegenüberliegend, also in Umlaufrichtung hinter der Hauptschneide und dieser im Betrieb nachlaufend ist insbesondere eine Freifläche ausgebildet. Die Freifläche weist generell nach vorn zum Werkstück hin. Mit einem Werkstück oder einer ge- dachten Ebene senkrecht zur Rotationsachse schließt die Freifläche einen Frei- winkel ein. Vorzugsweise sind für jede Hauptschneide der Bohrerspitze je eine Spannut und eine Freifläche ausgebildet, welche die Hauptschneide entsprechend einfassen.
Der Innenabschnitt verläuft insgesamt bogenförmig, d.h. der Innenabschnitt folgt einem bogenförmigen Verlauf. Dabei sind grundsätzlich zwei Varianten möglich und vorteilhaft. In einer ersten Variante ist der Innenabschnitt kontinuierlich bogen- förmig ausgebildet, in einer zweiten Variante dagegen gerade nicht kontinuierlich, sondern im Gegenteil dazu abgeknickt bogenförmig. Entsprechend ist die
Ausspitzung dann kontinuierlich oder abgeknickt gekrümmt ausgebildet. Beide Varianten können grundsätzlich derart miteinander kombiniert werden, dass ein erster Teil des Innenabschnitts kontinuierlich bogenförmig ist und ein zweiter Teil des Innenabschnitts abgeknickt bogenförmig.
Im Sinne der ersten Variante des Innenabschnitts ist somit in einer bevorzugten Ausgestaltung der Innenabschnitt kontinuierlich bogenförmig ausgebildet ist und verläuft vom Außenrand zur Querschneide hin durchgängig gebogen. Der gesam- te Innenabschnitt bildet also einen einzigen, durchgängigen Bogen, welcher keine Diskontinuitäten, Abknickungen und auch keine geraden Abschnitte aufweist. An jeder Position entlang des Innenabschnitts weist dieser somit einen bestimmten Krümmungsradius auf, welcher aber nicht zwingend an jeder Position gleich sein muss. Vorzugsweise nimmt der Krümmungsradius von innen nach außen zu, wird also größer. Entsprechendes gilt für den Schleifpfad der Schleifscheibe bei der Ausbildung der Ausspitzung sowie für die Axialkrümmung.
Im Zusammenhang mit der zweiten Variante für den Innenabschnitt ist eine Aus- gestaltung bevorzugt, bei welcher der Innenabschnitt abgeknickt bogenförmig ausgebildet ist und hierzu mehrere gerade Teilabschnitte aufweist, welche abge- winkelt zueinander angeordnet sind. Entsprechendes gilt für den gekrümmten Schleifpfad der Schleifscheibe bei der Ausbildung der Ausspitzung. Besonders bevorzugt ist eine Ausgestaltung, bei welcher der Innenabschnitt genau drei gera- de Teilabschnitt aufweist. Die Teilabschnitte sind somit grob entlang eines Bogens angeordnet, sodass sich insgesamt ein bogenförmiger Verlauf ergibt. Im Gegen- satz zur kontinuierlich bogenförmigen Variante weist der Innenabschnitt in der ab- geknickt bogenförmigen Variante wenigstens zwei gerade Teilabschnitte auf, wel- che winklig zueinander angeordnet sind, und dadurch einen Bogen formen. Zwei aufeinanderfolgende Teilabschnitte schließen dann zur Freifläche hin betrachtet einen Winkel ein, welcher kleiner ist als 180 ° und vorzugsweise im Bereich von 100 ° bis 175 ° liegt. Bei mehr als zwei Teilabschnitten sind entsprechend wenigs- tens zwei Winkel ausgebildet, wobei in einer geeigneten Ausgestaltung ein weiter innen liegender Winkel größer ist als ein weiter außen liegender Winkel. Dadurch ist analog zum nach außen hin zunehmenden Krümmungsradius der kontinuierlich bogenförmigen Variante ebenfalls eine nach innen hin stärker werdende Krüm- mung realisiert. Umgekehrt ist aber auch eine Ausgestaltung geeignet, bei welcher ein weiter innen liegender Winkel kleiner ist als ein weiter außen liegender Winkel.
Vorzugsweise sind je zwei aufeinanderfolgende gerade Teilabschnitte über eine abgerundete Ecke miteinander verbunden, sodass zwischen zwei Teilabschnitten ein kontinuierlich bogenförmiger Übergang ausgebildet ist. Bei drei geraden Teil abschnitten sind diese dann entsprechen durch zwei abgerundete Ecken mitei- nander verbunden. Eine jeweilige abgerundete Ecke ist vorzugsweise mit einem Krümmungsradius im Bereich von 0,05 mm bis 3 mm ausgebildet. Die abgerunde- ten Ecken sind insbesondere kürzer als die geraden Teilabschnitte. Bei einer geraden Hauptschneide geht der äußerste Teilabschnitt vorzugsweise gerade in den Außenabschnitt der Hauptschneide über, sodass am Übergang von Innen- zu Außenabschnitt kein Knick vorliegt und der Außenabschnitt durch den äußersten Teilabschnitt sozusagen unterbrechungsfrei in Zentrum fortgesetzt wird, bis der nächste Teilabschnitt sich abgewinkelt anschließt, ggf. über eine abgerun- dete Ecke.
Die geraden Teilabschnitte weisen jeweils eine Länge auf. In einer grundsätzlich geeigneten Ausgestaltung weisen alle Teilabschnitte dieselbe Länge auf, bevor- zugt ist jedoch eine Ausgestaltung, bei welcher die Länge von innen nach außen betrachtet zunimmt, sodass ein weiter außen liegender Teilabschnitt länger ist als ein weiter innen liegender Teilabschnitt. Bei Teilabschnitten mit unterschiedlicher Länge, ist der längste Teilabschnitt vorzugsweise höchsten zehnmal so lang, wie der kürzeste Teilabschnitt.
Zweckmäßigerweise sind wenigstens zwei Hauptschneiden ausgebildet, mit je- weils einem bogenförmigen Innenabschnitt, wobei die beiden Innenabschnitte zu- sammen betrachtet S-förmig verlaufen. Demnach sind vorzugsweise sämtliche Hauptschneiden der Bohrerspitze auf die oben beschriebene Weise durch eine jeweilige gekrümmte Ausspitzung weitergebildet. Die sich dadurch ergebenden Innenabschnitte sind dann jeweils in gleicher Richtung gekrümmt und laufen ge- meinsam auf die Querschneide zu. Die bogenförmigen Innenabschnitte zweier Hauptschneiden bilden dann einen S-förmigen Verlauf, in dessen Mitte die Quer- schneide angeordnet ist.
Vorzugsweise ist auch die Querschneide S-förmig ausgebildet. In einer geeigne- ten Ausgestaltung ist die Querschneide von mehreren insbesondere drallförmigen Freiflächen eingefasst, welche derart ausgebildet sind, dass die Querschneide entsprechend S-förmig verläuft. Zentrierung und Spanbildung werden durch diese spezielle Form weiter verbessert. Gegenüber einem geraden Verlauf weisen die Freiflächen beidseitig der Querschneide bei dem S-förmigen Verlauf eine vergrö- ßerte Fläche auf, sodass Reibung reduziert wird und auch die Gefahr eines seitli chen Ausreißens im Betrieb verringert wird. Eine jeweilige Freifläche schließt sich in Umlaufrichtung hinter eine jeweilige Hauptschneide an, die Freifläche läuft im Betrieb also der jeweiligen Hauptschneide nach.
Die Freifläche ist allgemein nach vorn durch eine Hauptschneide berandet. Nach hinten ist die Freifläche insbesondere durch eine Spannut berandet, welche also im Betrieb der Freifläche nachläuft. Nach außen hin ist die Freifläche insbesonde- re durch eine Mantelfläche der Bohrerspitze berandet. Im Zentrum ist die Freiflä- che dagegen von der Querschneide berandet. Die Freifläche ist nun vorzugsweise derart verdreht ausgebildet, dass sich eine S-förmige Querschneide ergibt. Dabei ist die Querschneide seitlich vorzugsweise ausschließlich von den Freiflächen berandet, d.h. die Querschneide ist nicht von der Ausspitzung berandet. Vielmehr liegen lediglich die Endpunkte der Querschneide jeweils an einer Ausspitzung, sodass sich also die Querschneide zwischen zwei gegenüberliegenden
Ausspitzungen erstreckt. Die Endpunkte sind zugleich insbesondere Übergangs- punkte, an welchen sich eine Hauptschneide an die Querschneide anschließt. Bei einer Bohrerspitze mit zwei Hauptschneiden treffen im Zentrum also vier Flächen aufeinander, nämlich zwei Freiflächen, welche die Querschneide seitlich ein- schließen, und zwei Ausspitzungen, welche durch die Querschneide voneinander beabstandet sind.
Die Bohrerspitze ist insbesondere derart ausgebildet, dass die Hauptschneide vor- laufend aufgrund der Ausspitzung in den Innenabschnitt und den Außenabschnitt unterteilt wird und sich nachlaufend insbesondere ausschließlich eine Freifläche anschließt. Mit anderen Worten: an die Hauptschneide schließt sich nachlaufend eine Freifläche an, an den Innenabschnitt schließt sich vorlaufend die Ausspitzung an und an den Außenabschnitt schließt sich vorlaufend eine Spannut an.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung verbindet die Ausspitzung eine Spannut und eine Freifläche und ist zusätzlich derart konvex ausgebildet ist, dass die
Ausspitzung ausgehend von der Spannut und in Richtung der Freifläche nach au- ßen gewölbt verläuft. Die Ausspitzung ist also gewölbt. Die Ausspitzung weist so- mit eine zweite Krümmung auf. Die Ausspitzung verbindet die Spannut einer der Hauptschneiden mit der Freifläche der entsprechend vorlaufenden Hauptschneide. Die konvexe Ausspitzung ist vorzugsweise ausgebildet wie in der eingangs ge- nannten DE 10 2013 201 062 A1 beschrieben. Der sich daraus ergebende kom- plexe Verlauf der Ausspitzung ist zwar in der Herstellung entsprechend aufwendig, bietet aber deutliche Vorteile hinsichtlich der Zentrierung und Spanbildung der Bohrerspitze. Zusätzlich zur axialen Krümmung der Ausspitzung ist diese also auch radial gekrümmt, weist also zusätzlich zur ersten Krümmung noch eine zwei- te Krümmung auf, welche dann eine radiale Krümmung ist und auch als Radial- krümmung bezeichnet wird. Diese zweite Krümmung ist insbesondere kontinuier- lich und nicht abgeknickt. Die zweite Krümmung und entsprechend auch die Ausspitzung weisen somit einen zweiten Krümmungsradius auf, welcher insbe- sondere angibt, mit welchem Radius die Ausspitzung gewölbt ist. Insbesondere gibt der zweite Krümmungsradius an, mit welchem Radius die Ausspitzung von der Spannut in die Freifläche übergeht, also insbesondere mit welchem Radius die Ausspitzung um eine radiale Richtung gekrümmt ist, wobei die radiale Richtung senkrecht zur Längsachse ist. Der zweite Krümmungsradius beträgt in einer ge- eigneten Ausgestaltung zwischen 5% und 60% eines Durchmessers der
Bohrerspitze.
Alternativ oder zusätzlich weist die Ausspitzung in einer geeigneten Ausgestaltung einen Grund auf, welcher konkav ist und den Innenabschnitt in Längsrichtung be- trachtet insbesondere hinterschneidet. Die Ausspitzung weist somit eine dritte Krümmung auf. Der konkave Grund wird bei der Herstellung der Bohrerspitze vor- zugsweise durch eine konvexe, also nach außen gewölbte Schleifscheibe erzeugt. Eine solche Schleifscheibe weist eine radial bezüglich einer Drehachse der Schleifscheibe nach außen weisende Schleiffläche auf, welche im Querschnitt senkrecht zur Drehachse konvex ist, insbesondere nach Art eines Reifens. Die Ausspitzung ist dann sozusagen nach innen hin gewölbt, also in Richtung einer Rückseite der Bohrerspitze und in diese hinein. In einem Querschnitt zur Längs- achse betrachtet, bildet die Ausspitzung somit eine Mulde. Insbesondere ergibt sich die Mulde auch im Querschnitt senkrecht zur zweiten Krümmung. Die konve- xe Ausspitzung mit konkavem Grund weist also einen sattelförmigen Verlauf auf und ist somit als eine Sattelfläche zwischen der Spannut und der Freifläche aus- gebildet. Aufgrund der ersten Krümmung verläuft die Sattelfläche zusätzlich in Umlaufrichtung gekrümmt. Die dritte Krümmung der Ausspitzung mit konkavem Grund verläuft insbesondere um eine Krümmungsachse herum, welche senkrecht sowohl zur Längsachse als auch zur radialen Richtung ist. Die dritte Krümmung ist vorzugsweise senkrecht jeweils zu der ersten Krümmung und der zweiten Krüm- mung. Die dritte Krümmung und entsprechend auch die Ausspitzung weisen einen dritten Krümmungsradius auf, welcher insbesondere angibt, mit welchem Radius die Ausspitzung konkav ausgebildet ist, d.h. wie der Grund geformt und dimensio- niert ist. Insbesondere gibt der dritte Krümmungsradius auch einen Radius an, welcher die Mantelfläche der Schleifscheibe bildet. Der dritte Krümmungsradius beträgt in einer geeigneten Ausgestaltung zwischen 5% und 60% eines Durch- messers der Bohrerspitze.
Die Mantelfläche der Schleifscheibe ist in einer besonders vorteilhaften Ausgestal- tung durch den vorgenannten Radius, welcher ein erster Radius ist, sowie durch zwei Geraden und einen weiteren, d.h. zweiten Radius gebildet. Dabei verbindet der erste Radius die beiden Geraden, welche gewissermaßen radial nach außen weisende Flanken der Schleifscheibe darstellen, und der zweite Radius bildet ei- nen abgerundeten Übergang einer der Geraden zu einer Seitenfläche der Schleif- scheibe, wobei die Seitenfläche insbesondere senkrecht zur Drehachse verläuft. Die Schleifscheibe ist nicht notwendigerweise symmetrisch bezüglich einer Ebene senkrecht zur Drehachse.
In einer bevorzugten Ausgestaltung grenzt die Ausspitzung an eine Freifläche an und bildet mit dieser eine Kante, welche ausgehend von der Querschneide und innerhalb des Zentrums S-förmig verläuft. Eine solche charakteristische, S-förmige Kante ergibt sich insbesondere bei der Herstellung der Ausspitzung durch einen speziellen Schleifpfad für die Schleifscheibe. Durch ein Hineinfahren der Schleif scheibe bis weit in das Zentrum hinein wird ausgehend vom Übergangspunkt zwi- schen Querschneide und Innenabschnitt ein erster Kantenradius ausgebildet, wel- cher insbesondere das Ergebnis einer nach außen gewölbten Schleifscheibe mit konvexer Schleiffläche ist. Dieser erste Kantenradius definiert insbesondere auch den oben beschriebenen Grund der Ausspitzung und bildet einen Übergang vom Grund zur Freifläche. Nach außen hin schließt sich an den ersten Kantenradius ein zweiter Kantenradius an, jedoch mit entgegengesetzter Krümmung, sodass sich insgesamt eine S-Form ergibt. Beide Kantenradien liegen innerhalb des Zent- rums. Nach außen hin geht der zweite Kantenradius insbesondere in eine Gerade über, welche vorzugsweise bis zur Mantelfläche reicht. Die Kantenradien können grundsätzlich gleich groß sein, geeigneterweise sind beide Radien jedoch unter- schiedlich. In einer geeigneten Ausgestaltung ist bei frontseitiger Betrachtung der erste, d.h. der innere Kantenradius größer als der zweite, d.h. der äußere Kanten- radius, vorzugsweise um einen Faktor 1 ,1 bis 5 größer. Umgekehrt ist auch eine Ausgestaltung geeignet, bei welcher der erste, innere Kantenradius kleiner ist als der zweite, äußere Kantenradius, wobei vorzugsweise der äußere Kantenradius ist um einen Faktor 1 ,1 bis 5 größer ist.
In einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Ausspitzung eine vierte Krümmung derart auf, dass die Ausspitzung in radialer Richtung und zur Mantelfläche hin be- trachtet abfällt. Die Ausspitzung ist somit in radialer Richtung konvex und fällt dann von innen nach außen betrachtet nach hinten hin ab. Dies wird bei der Fler- stellung insbesondere dadurch erreicht, dass die Schleifscheibe ausgehend von der Mantelfläche in Richtung des Zentrum bogenförmig in die Bohrerspitze einge- fahren wird, sodass die Ausspitzung in radialer Richtung konvex ausgebildet wird. Dabei wird zugleich insbesondere auch die oben beschriebene Kante zur Freiflä che hin ausgebildet.
Insgesamt ergeben sich mehrere geeignete Ausgestaltungen dadurch, dass die gekrümmte Ausspitzung zusätzlich zur ersten Krümmung, eine zweite Krümmung, eine dritte Krümmung oder eine vierte Krümmung oder eine Kombination hiervon aufweist. Ein konvexer Verlauf, also eine zweite Krümmung, führt zu einer bauchi- gen Ausgestaltung der Ausspitzung im Bereich zwischen der Freifläche und der Spannut. Mit anderen Worten: die Ausspitzung ist nach außen gewölbt und zwar entgegen der Umlaufrichtung, also von der vorlaufenden Flauptschneide aus be- trachtet rückwärtig, sowie in Richtung des Werkstücks. Im Übergangsbereich von der Ausspitzung zur Spannut wird durch den konvexen Verlauf eine Kante vorteil haft vermieden, vielmehr ist hier ein kontinuierlicher Übergang ausgebildet, wel- cher zu einer verbesserten Spanabfuhr führt. Die erste, axiale Krümmung, also der gekrümmte Verlauf, führt dagegen zum Zentrum hin betrachtet dazu, dass der Spanwinkel der Hauptschneide in diesem Bereich gegenüber einer Ausgestaltung ohne eine solche Ausspitzung entsprechend vergrößert ist. Die vierte Krümmung führt analog zur ersten Krümmung zu einer bauchigen Ausgestaltung, allerdings in einer Richtung in etwa senkrecht zur ersten Krümmung, also nicht in Umlaufrich- tung, sondern von innen nach außen in radialer Richtung. Die dritte Krümmung schließlich unterschiedet sich von der ersten, zweiten und vierten Krümmung da- durch, dass diese einen eher kleineren Teilbereich der Ausspitzung betrifft, näm- lich den Grund, welcher im Zentrum in der Nähe der Querschneide angeordnet ist und welcher insbesondere den Innenabschnitt hinterschneidet und dadurch hier insbesondere auch den Spanwinkel definiert.
In einer geeigneten Ausgestaltung weist die Bohrerspitze eine Mantelfläche auf, welche radial außen liegt, und die Ausspitzung verbindet eine Spannut und eine Freifläche und erstreckt sich dabei bis zu der Mantelfläche, sodass die Freifläche von der Spannut vollständig durch die Ausspitzung beabstandet ist, insbesondere im Uhrzeigersinn, d.h. entgegen der Umlaufrichtung, und beginnend von der Hauptschneide betrachtet. Mit anderen Worten: die Ausspitzung erstreckt sich bis zum äußeren Rand der Bohrerspitze, also bis zu deren radial außenliegender Mantelfläche, sodass also im Uhrzeigersinn beginnend von der Hauptschneide aus betrachtet die Freifläche von der Spannut vollständig durch die Ausspitzung beabstandet ist und die Spannut und die Freifläche entsprechend dann gerade nicht direkt aneinander angrenzen. Entgegen dem Uhrzeigersinn, d.h. in Umlauf- richtung, grenzt die Freifläche an die Hauptschneide und geht dann in eine andere Spannut und eine andere Ausspitzung über.
Durch die Ausspitzung lässt sich der Spanwinkel entlang der Hauptschneide im Zentrum in optimaler Weise anpassen. Durch den gekrümmten Verlauf der Ausspitzung wird bei der Herstellung der Bohrerspitze entsprechend Material aus der Spannut ausgenommen, sodass der Spanwinkel im Bereich der Hauptschnei- de vergrößert wird. Der Innenabschnitt der Hauptschneide und die Querschneide treffen sich an ei- nem Übergangspunkt, an welchem entsprechend sich auch die Ausspitzung mit der Freifläche trifft, welche seitlich an die Querschneide angrenzt. In einer geeig- neten Ausgestaltung ändert sich der Spanwinkel am Übergangspunkt von der Hauptschneide zu der Querschneide nicht-kontinuierlich, d.h. diskontinuierlich oder sprunghaft. Am Übergangspunkt ist somit insbesondere eine Ecke ausgebil- det, welche den Innenabschnitt mit der Querschneide verbindet. Zwischen der Freifläche und der Ausspitzung ist entsprechend insbesondere die oben bereits beschriebene Kante ausgebildet, welche dazu führt, dass der Spannwinkel abrupt geändert wird. Allgemein wird der Spanwinkel des Innenabschnitts durch die Ausspitzung definiert, der Spanwinkel der Querschneide hingegen vorzugsweise durch die Freifläche. Der Spanwinkel ist also entlang der Querschneide und ent- lang des Innenabschnitts jeweils vorteilhaft getrennt und unabhängig einstellbar.
Vorzugsweise ist der Spanwinkel entlang der Querschneide geringer als entlang der Hauptschneide. Die Hauptschneide ist dann entsprechend besonders schnitt- freudig, der geringere Spanwinkel der Querschneide führt zugleich zu einer ver- besserten Zentrierung.
Vorzugsweise ist der Spanwinkel entlang der Querschneide negativ und dabei geringer als entlang der Hauptschneide. In einer besonders bevorzugten Ausge- staltung ist der Spanwinkel entlang der Querschneide negativ und entlang der Hauptschneide größer als -2°, vorzugsweise positiv. In einer geeigneten Ausge- staltung beträgt der Spanwinkel entlang der Querschneide -20° oder ist noch ne- gativer, ist also negativ und beträgt betragsmäßig wenigstens 20°. Der Spanwinkel entlang der Hauptschneide ist dabei geeigneterweise positiv oder beträgt 0° oder ist leicht negativ, d.h. größer als -2° und beträgt z.B. -1 °. Durch diesen positiven oder im Wesentlichen positiven Spanwinkel der Hauptschneide, insbesondere des Innenabschnitts wird ein stabiles Zentrum erzielt. Dieser Effekt wird durch die be- sonders kurze Querschneide noch verstärkt.
Der Spanwinkel entlang der Querschneide variiert vorzugsweise und wird dabei insbesondere zum Innenabschnitt hin, d.h. nach außen hin, größer. Dadurch sind Spanbildung und Zentrierung deutlich verbessert. Entlang der Querschneide, d.h. insbesondere in der Freifläche, beträgt der Spanwinkel vorzugsweise -40° bis - 70°, d.h. ist negativ und beträgt dabei 40° bis 70°.
Entlang des Innenabschnitts ist der Spanwinkel bevorzugterweise konstant. Dies wird insbesondere durch die spezielle gekrümmte Ausgestaltung der Ausspitzung realisiert, welche entsprechend in die Bohrerspitze eingearbeitet ist. Der konstante Spanwinkel entlang des Innenabschnitts gewährleistet eine verbesserte Spanbil- dung. Entlang des Innenabschnitts, d.h. in der Ausspitzung, beträgt der Spanwin- kel vorzugsweise -10° bis +10°.
Entlang des Außenabschnitts variiert der Spanwinkel vorzugsweise und wird ins- besondere zum Innenabschnitt hin geringer, d.h. wird nach außen hin größer. Hierdurch wird die Spanbildung weiter verbessert, indem insbesondere nach au- ßen hin mehr Material abgehoben wird. Entlang des Außenabschnitts, d.h. in der Spannut, beträgt der Spanwinkel vorzugsweise 10° bis 40°. Vorzugsweise variiert der Spanwinkel entlang des Außenabschnitts ähnlich wie entlang der Querschnei- de, d.h. der Spanwinkel wird jeweils nach außen hin größer, sodass in beiden Be- reichen ähnliche Vorteile erzielt werden.
Vorzugsweise werden einige oder alle der vorgenannten Ausgestaltungen bezüg- lich des Spanwinkels miteinander kombiniert. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung nimmt dann der Spanwinkel von innen nach außen betrachtet zu- nächst entlang der Querschneide zu, bleibt dann entlang des Innenabschnitts konstant und nimmt schließlich entlang des Außenabschnitts weiter zu. In einer vorteilhaften Weiterbildung ist der Spanwinkel entlang der Querschneide negativ und entlang der Hauptschneide positiv. Ein Spanwinkel von 0° wird insbesondere als positiver Spanwinkel angesehen.
Entlang der Hauptschneide ist ein Freiwinkel ausgebildet, welcher entlang des Innenabschnitts bevorzugterweise variiert und dabei von außen nach innen hin insbesondere größer wird. Dabei variiert der Freiwinkel insbesondere auch entlang des Außenabschnitts und wird auch hierbei von außen nach innen hin größer. Die Variation, also der Unterschied zwischen einem minimalen und einem maximalen Freiwinkel, ist aber auf dem Innenabschnitt vorzugsweise größer als auf dem Au- ßenabschnitt. Insbesondere im Innenabschnitt steigt der Freiwinkel von außen nach innen an, vorzugsweise deutlich, d.h. insbesondere um wenigstens 10°. Bevorzugterweise steigt der Freiwinkel auf dem Innenabschnitt zur Querschneide hin auf wenigstens 30° an. Beispielsweise beträgt der Freiwinkel am Außenrand 10° und im Zentrum der Querschneide 38°. Auf dem Innenabschnitt liegt der Frei- winkel zweckmäßigerweise im Bereich von 4° bis 50°. In einer ebenfalls geeigne- ten Variante ist der Freiwinkel dagegen entlang des Innenabschnitts oder des Au- ßenabschnitts oder entlang der gesamten Flauptschneide konstant.
Wie weiter oben bereits angedeutet wurde, sind in einer bevorzugten Ausgestal- tung mehrere Flauptschneiden ausgebildet, an welche sich nachlaufend jeweils eine Freifläche anschließt, wobei die Querschneide dann seitlich lediglich, d.h. ausschließlich durch die Freiflächen berandet ist. Die Querschneide ist also voll- ständig durch die Freiflächen eingefasst und steht mit der Ausspitzung höchstens endseitig in sozusagen punktueller Verbindung. Dadurch ist die Gestaltung der Querschneide vorteilhaft von der Ausgestaltung der Ausspitzung entkoppelt, so- dass bei der Fierstellung der Bohrerspitze der Spanwinkel entlang der Quer- schneide vorteilhaft unabhängig vom Spanwinkel der Flauptschneide eingestellt werden kann und zweckmäßigerweise auch unabhängig hiervon eingestellt wird.
Die Bohrerspitze ist insbesondere aus einem Metall hergestellt, vorzugsweise aus Flartmetall. Zweckmäßigerweise ist die Bohrerspitze einteilig, d.h. einstückig oder auch monolithisch ausgebildet, also gerade nicht modular. In einer geeigneten Ausgestaltung sind die Schneiden oder Teile hiervon mit einer zusätzlichen Be- schichtung versehen.
Die Bohrerspitze weist insbesondere einen Durchmesser auf, welcher vorzugs- weise im Bereich von 1 mm bis 40 mm liegt. Bevorzugterweise beträgt der Zent- rumsdurchmesser wenigstens 20% des Durchmessers und höchstens 75%. Die Querschneide weist vorzugsweise eine Länge von 2% bis 15% des Durchmessers auf, gemessen entlang einer Geraden, welche die Endpunkte der Querschneide verbindet. Sofern der Innenabschnitt abgeknickt bogenförmig ausgebildet ist, weist ein jeweiliger gerader Teilabschnitt vorzugsweise eine Länge im Bereich von 1 % bis 20 % des Durchmessers der Bohrerspitze auf.
Zur Herstellung einer Bohrerspitze wie oben beschrieben wird eine Ausspitzung ausgebildet, welche derart gekrümmt ausgebildet wird, dass der Innenabschnitt von einem Außenrand des Zentrums bogenförmig zur Querschneide hin verläuft. Die Vorteile ergeben sich entsprechend.
Bei der Herstellung wird insbesondere eine Schleifscheibe verwendet, welche ent- lang eines Schleifpfads geführt wird und dabei Material aus dem Zentrum der Bohrerspitze abträgt. Hierdurch wird insbesondere ein Schneideck, welches ur- sprünglich durch die Querschneide und die Hauptschneide gebildet ist, abgeschlif- fen und durch den gekrümmten Innenabschnitt ersetzt. Bei der Ausbildung der Ausspitzung wird vorteilhaft auch die Querschneide verkürzt.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung wird die gesamte Ausspitzung in einem einzigen Schleifgang und entlang eines einzelnen und kontinuierlichen Schleifpfads eingeschliffen. Daraus ergibt sich insbesondere der Vorteil, dass die Schleifscheibe nicht abgesetzt werden muss, sondern in einem einzelnen Durch- gang verfahren wird. Der Schleifpfad ist zwar je nach Ausgestaltung der
Ausspitzung entsprechend komplex, insgesamt ist die Herstellung durch den ledig lich einen Schleifgang zur Ausbildung der Ausspitzung besonders einfach und zeitsparend.
Im Falle einer sowohl gekrümmten als auch konvexen Ausspitzung ergibt sich ins- besondere ein Schleifpfad, welcher einem doppelt gebogenen Verlauf folgt. Der Schleifpfad weist dann also zwei Kurven auf, welche nacheinander durchfahren werden und welche in unterschiedlichen Ebenen gekrümmt sind. Zur Herstellung der gekrümmten Ausspitzung, d.h. der Krümmung, durch welche der Innenab- schnitt ausgebildet wird, wird die Schleifscheibe zweckmäßigerweise senkrecht zu einer Drehachse der Schleifscheibe verkippt oder auch geneigt. Zur Herstellung der konvexen Ausspitzung, d.h. derjenigen Krümmung, durch welche eine Spannut gewölbt in eine Freifläche übergeh, wird die Schleifscheibe dagegen zweckmäßigerweise über ihre Schleiffläche sozusagen abgerollt. Diese beiden Bewegungen werden in geeigneter Weise überlagert ausgeführt oder nacheinan- der, d.h. aufeinanderfolgend.
Die Aufgabe wird insbesondere auch gelöst durch einen Bohrer, welcher eine Bohrerspitze wie oben beschrieben aufweist sowie durch eine separate
Bohrerspitze, welche als Einsatz für einen Träger ausgebildet ist und welche mit diesem in verbundenem Zustand einen modularen Bohrer bildet. Insbesondere wird die Aufgabe auch gelöst durch eine Schleifscheibe, zur Fierstellung einer Bohrerspitze, wie beschrieben. Sämtliche Ausführungen hinsichtlich der
Bohrerspitze und des Verfahrens gelten analog auch für den Bohrer und die Schleifscheibe.
Beschreibung der Figuren
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen jeweils schematisch:
FIG 1 eine Bohrerspitze eines Bohrers in einer Frontansicht,
FIG 2 den Bohrer aus FIG 1 in einer Seitenansicht,
FIG 3 einen vergrößerten Ausschnitt der Bohrerspitze aus FIG 1 ,
FIG 4 eine perspektivische Ansicht der Bohrerspitze aus FIG 1 ,
FIG 5 eine Variante der Bohrerspitze in einer Frontansicht,
FIG 6 eine perspektivische Ansicht der Bohrerspitze aus FIG 5,
FIG 7 eine weitere perspektivische Ansicht der Bohrerspitze aus FIG 5,
FIG 8 die Bohrerspitze aus FIG 5 in einer Seitenansicht,
FIG 9 die Bohrerspitze aus FIG 5 in einer weiteren Seitenansicht,
FIG 10 die Bohrerspitze aus FIG 5 in einer weiteren Seitenansicht,
FIG 11 eine weitere Variante der Bohrerspitze in einer Frontansicht,
FIG 12 eine perspektivische Ansicht der Bohrerspitze aus FIG 11 ,
FIG 13 die Bohrerspitze aus FIG 11 in einer Seitenansicht,
FIG 14 ausschnittsweise eine Schleifscheibe in einer Schnittdarstellung, FIG 15 die Schleifscheibe aus FIG 14 bei der Herstellung einer Bohrerspitze, FIG 16 eine weitere Variante der Bohrerspitze in einer Frontansicht,
FIG 17 einen vergrößerten Ausschnitt der FIG 16,
FIG 18 die Bohrerspitze aus FIG 16 in einer Seitenansicht,
FIG 19 die Bohrerspitze aus FIG 16 in einer perspektivischen Ansicht,
FIG 20 die Bohrerspitze aus FIG 16 in einer anderen perspektivischen An- sicht,
FIG 21 eine Schnittdarstellung der Ansicht aus FIG 20.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In den Figuren sind verschiedene Ausführungsbeispiele für eine Bohrerspitze 2 gezeigt, welche ein Teil eines lediglich ausschnittsweise dargestellten Bohrers ist. Dabei zeigen die FIG 1 bis 4 eine erste Variante der Bohrerspitze 2, die FIG 5 bis 10 eine zweite Variante und die FIG 11 bis 13 eine dritte Variante. In FIG 14 ist schließlich eine besonders vorteilhafte Schleifscheibe 3 zur Herstellung der Bohrerspitze 2 gezeigt und FIG 15 zeigt eine solche Herstellung. In den FIG 16 bis 21 ist schließlich eine vierte Variante der Bohrerspitze 2 gezeigt. Die Bohrerspitze 2 ist vorliegend ein integraler Bestandteil eines Bohrers und als solche monoli- thisch mit einem Schaft verbunden. In einer nicht gezeigten Variante ist die
Bohrerspitze 2 dagegen ein separates Teil und hierbei als ein Einsatz ausgebildet, welcher in einen Träger einsetzbar ist, sodass der Träger und die Bohrerspitze 2 dann zusammen einen modularen Bohrer bilden. Die Bohrerspitze 2 rotiert im Be- trieb in einer Umlaufrichtung U um eine Rotationsachse L, welche auch eine Rota- tionsachse des Bohrers insgesamt ist und welche auch einer Längsachse der Bohrerspitze 2 sowie des Bohrers insgesamt entspricht und sich allgemein in einer Längsrichtung erstreckt.
Die Bohrerspitze 2 weist ein Zentrum 4 auf, in welchem eine Querschneide 6 an- geordnet ist. In FIG 1 ist das Zentrum durch einen gestrichenen Kreis markiert. Bei einer frontseitigen Betrachtung der Bohrerspitze 2 entlang der Rotationsachse L befindet sich das Zentrum 4 entsprechend mittig, wie aus FIG 1 ersichtlich ist. In FIG 2 sind der Bohrer und die Bohrerspitze aus FIG 1 seitlich dargestellt. Das Zentrum 4 ist in FIG 3 vergrößert dargestellt. FIG 4 zeigt eine perspektivische An- sicht des Bohrers und speziell der Bohrerspitze 2.
Die Bohrerspitze 2 weist eine Anzahl von hier zwei Flauptschneiden 8 auf, welche sich jeweils an die Querschneide 6 anschließen und aus dem Zentrum 4 heraus nach außen verlaufen. In einer nicht gezeigten Variante weist die Bohrerspitze 2 eine andere Anzahl an Flauptschneiden 8 auf. Die Flauptschneiden 8 und die Querschneide 6 werden jeweils auch kurz lediglich als Schneide bezeichnet und bilden zusammen insgesamt eine Schneidgeometrie der Bohrerspitze 2.
Eine jeweilige Flauptschneide 8 ist vorliegend in zwei Abschnitte unterteilt, nämlich in einen Innenabschnitt 10, welcher sich an die Querschneide 6 anschließt und innerhalb des Zentrums 4 angeordnet ist, und in einen Außenabschnitt 12, welcher sich nach außen hin an den Innenabschnitt 10 anschließt und welcher außerhalb des Zentrums 4 angeordnet ist. Der Übergang vom Innenabschnitt 10 zum Au- ßenabschnitt 12 definiert somit das Zentrum 4 der Bohrerspitze 2, sodass der In- nenabschnitt 10 also innen liegt und der Außenabschnitt 12 außen. Der Außenab- schnitt 12 erstreckt sich dann nach außen hin bis zu einer Mantelfläche 14 der Bohrerspitze 2.
An jede der Schneiden 6, 8 schließt sich eine Fläche an, welche in Umlaufrichtung U zeigt und über welche ein gegebenenfalls erzeugter Span abgeführt wird. Die Ausrichtung dieser Fläche relativ zu einem Werkstück ist durch den sogenannten Spanwinkel charakterisiert, welcher je nach Ausgestaltung an unterschiedlichen Stellen entlang der Schneiden 6, 8 auch grundsätzlich unterschiedliche Werte an- nehmen kann.
Der Spanwinkel wird nun im Zentrum 4 durch eine spezielle Ausspitzung 16 modi- fiziert. Die Ausspitzung 16 ist im Zentrum 4 angeordnet und dient zunächst zur Verkürzung der Querschneide 6, wird also bei der Fierstellung frontseitig einge- schliffen, um die Querschneide 6 zu verkürzen. Die Ausspitzung 16 ist zudem der- art gekrümmt ausgebildet, dass der Innenabschnitt 10 von einem Außenrand des Zentrums 4 bogenförmig zur Querschneide 6 hin verläuft. Dabei sind zwei Varian- ten möglich. Bei einer ersten Variante ist der Innenabschnitt 10 kontinuierlich bo- genförmig ausgebildet, dies ist in den Ausführungsbeispielen der FIG 1 bis 13 der Fall. In einer zweiten Variante ist dagegen der Innenabschnitt 10 abgeknickt bo- genförmig ausgebildet, wie im Ausführungsbeispiel der FIG 16 bis 21 gezeigt ist.
Der Außenrand und das Zentrum 4 sind in FIG 1 durch einen gestrichenen Kreis angedeutet. Die Ausspitzung 16 ist allgemein eine gekrümmte Ausspitzung 16, weist also eine erste Krümmung K1 auf, welche derart ausgebildet ist, dass sich die Ausspitzung 16 axial krümmt, also quasi in Umlaufrichtung U. Die erste Krüm- mung K1 ist in FIG 4, 7, 16, 18 und 19 explizit durch eine gekrümmte, gestrichene Linie angedeutet. Dabei wird auch deutlich, dass die erste Krümmung K1 und so- mit die Ausspitzung 16 einen ersten Krümmungsradius R1 aufweisen, welcher insbesondere angibt, mit welchem Radius die Ausspitzung 16 gekrümmt verläuft. Der erste Krümmungsradius R1 entspricht in FIG 4 zudem auch dem Radius des Innenabschnitts 10.
Durch die beschriebene erste Krümmung K1 der Ausspitzung 16 ergibt sich auto- matisch ein bogenförmiger Verlauf der Hauptschneide 8 im Zentrum 4, sodass bei der Ausbildung der Ausspitzung 16 also auch der Innenabschnitt 10 ausgebildet wird. Durch den bogenförmigen Verlauf wird die Hauptschneide 8 besonders weit ins Zentrum 4 hineingeführt und die Querschneide 6 wie bereits gesagt verkürzt. Die Hauptschneide 8 wird entsprechend verlängert.
Vorlaufend, also in Umlaufrichtung U vor einer jeweiligen Hauptschneide 8, ist ei- ne Spannut 18 ausgebildet, welche sich an die zugehörige Hauptschneide 8 an- schließt. Die Spannut 18 dient der Förderung eines Spans, welcher durch die Hauptschneide 8 abgehoben wird. Auf der anderen Seite der Hauptschneide 8, also der Spannut 18 gegenüberliegend und in Umlaufrichtung U hinter der Haupt- schneide 8 ist eine Freifläche 20 ausgebildet, welche generell nach vorn weist. Für jede Hauptschneide 8 der Bohrerspitze 2 ist nun eine Spannut 18 und eine Freiflä- che 20 ausgebildet, welche die jeweilige Hauptschneide 8 entsprechend einfas sen. Die in dem jeweiligen Ausführungsbeispiel gezeigten zwei Hauptschneiden 8 wei- sen je einen bogenförmigen Innenabschnitt 10 auf, welche zusammen betrachtet S-förmig verlaufen. Dies ist in FIG 1 speziell durch eine gestrichene und S-förmige Linie hervorgehoben, welche zur besseren Sichtbarkeit leicht versetzt eingezeich- net ist. Der S-förmige Verlauf ist aber auch in den FIG 3 bis 6, 11 , 12, 16 und 17 direkt erkennbar. Die Innenabschnitte 10 sind also in gleicher Richtung gekrümmt und laufen gemeinsam auf die Querschneide 6 zu. In der Mitte des S-förmigen Verlaufs ist dann die Querschneide 6 angeordnet.
In den gezeigten Ausführungsbeispielen ist auch die Querschneide 6 selbst S- förmig ausgebildet. Hierzu ist die Querschneide 6 von drallförmigen Freiflächen 20 entsprechend eingefasst, sodass sich ein S-förmiger Verlauf ergibt. Dies ist be- sonders deutlich aus den Detailansichten in FIG 3 und 17 erkennbar, wobei in FIG 3 zusätzlich eine gestrichene und S-förmige Linie zur Verdeutlichung des S- förmigen Verlaufs eingefügt ist. Die S-Form der Querschneide 6 ist allerdings nicht zwingend, vielmehr kann die Querschneide 6 auch andere Geometrien aufweisen.
Eine jeweilige Freifläche 20 ist nach vorn durch eine Hauptschneide 8 berandet und nach hinten durch eine Ausspitzung 16 oder eine Spannut 18 und eine
Ausspitzung 16. Nach außen hin ist eine jeweilige Freifläche 20 durch die Mantel- fläche 14 der Bohrerspitze 2 berandet. Im Zentrum 4 ist eine jeweilige Freifläche 20 dagegen von der Querschneide 6 berandet. Die Freiflächen 20 sind nun derart verdreht ausgebildet, dass sich eine S-förmige Querschneide 6 ergibt. Vorliegend ist die Querschneide 6 seitlich ausschließlich von den Freiflächen 20 berandet. Lediglich die Endpunkte der Querschneide 6, also die Übergangspunkte P zu den Hauptschneiden 8, liegen jeweils an einer Ausspitzung 16, sodass sich die Quer- schneide 6 zwischen den beiden gegenüberliegenden Ausspitzungen 16 erstreckt. Die Querschneide 6 ist also vollständig durch die Freiflächen 20 eingefasst und steht mit der Ausspitzung 16 lediglich endseitig in sozusagen punktueller Verbin- dung. In einer nicht gezeigten Variante ist die Querschneide 6 dagegen nicht S- förmig ausgebildet. In den in FIG 1 bis 4 gezeigten Varianten ist die Ausspitzung 16 lediglich wie in FIG 4 angedeutet gekrümmt. In den Varianten der FIG 5 bis 13 und 16 bis 21 ist die Ausspitzung 16 allerdings zusätzlich derart konvex ausgebildet, dass diese ausgehend von einer der Spannuten 18 und in Richtung einer der Freiflächen 20 nach außen gewölbt verläuft. Zusätzlich zur axialen, ersten Krümmung K1 der Ausspitzung 16 ist diese also auch radial gekrümmt, weist also zusätzlich zur ers- ten Krümmung K1 noch eine zweite Krümmung K2 auf, welche dann eine radiale Krümmung K2 ist. Diese zusätzliche zweite Krümmung K2 ist in den perspektivi- schen Darstellungen in FIG 6 und 7 durch eine gestrichene Kurve K2 explizit an- gedeutet und auch in der Schnittansicht der FIG 13 gut erkennbar. Die zweite Krümmung K2 und die Ausspitzung 16 weisen somit einen zweiten Krümmungs- radius R2 auf, welcher angibt, mit welchem Radius die Ausspitzung 16 gewölbt ist und mit welchem Radius die Ausspitzung 16 von der Spannut 18 in die Freifläche 20 übergeht.
In FIG 6 ist die erste Krümmung K1 nicht explizit mit angegeben, jedoch dennoch vorhanden und in der perspektivischen Ansicht der FIG 7 zusätzlich zur zweiten Krümmung K2 explizit gezeigt. Die Ausspitzung 16 ist also gewölbt und verbindet die Spannut 18 einer der Flauptschneiden 8 mit der Freifläche 20 der entspre- chend vorlaufenden Flauptschneide 8. Zusätzlich zur ersten, axialen Krümmung K1 der Ausspitzung 16 ist diese also auch durch die zweite Krümmung K2 radial gekrümmt. Insgesamt ist die Ausspitzung 16 somit eine gekrümmte und konvexe Ausspitzung 16. Der konvexe Verlauf führt zu einer bauchigen Ausgestaltung der Ausspitzung 16 im Bereich zwischen der Freifläche 20 und der Spannut 18. Dies ist besonders deutlich in FIG 7 erkennbar. Weiter zeigen die FIG 8 bis 10 jeweils eine Seitenansicht des Bohrers mit der Bohrerspitze 2 aus FIG 5, wobei auch aus diesen Seitenansichten die spezielle Geometrie der Ausspitzung 16 erkennbar ist. Die Ausspitzung 16 ist nach außen und entgegen der Umlaufrichtung U gewölbt, also von der vorlaufenden Flauptschneide 8 aus betrachtet rückwärtig, sowie in Richtung eines nicht gezeigten Werkstücks. Im Übergangsbereich von der Ausspitzung 16 zur Spannut 18 wird durch den konvexen Verlauf eine Kante vor- teilhaft vermieden, vielmehr ist hier - wie gezeigt - ein kontinuierlicher Übergang ausgebildet. Die erste, axiale Krümmung K1 führt dagegen zum Zentrum 4 hin betrachtet dazu, dass der Spanwinkel der Hauptschneide 8 entsprechend vergrö- ßert ist.
In den FIG 11 bis 13 ist eine weitere Ausgestaltung gezeigt, bei welcher die Ausspitzung 16 einen Grund 22 aufweist, welcher in radialer Richtung betrachtet konkav ist. Dies ist besonders deutlich in der perspektivischen Ansicht in FIG 12 zu erkennen. Der konkave Grund 22 wird bei der Herstellung der Bohrerspitze 2 durch eine konvexe, also nach außen gewölbte Schleifscheibe 3 erzeugt. Eine solche Schleifscheibe 3 weist eine radial bezüglich einer Drehachse A der Schleif- scheibe 3 nach außen weisende Schleiffläche auf, welche im Querschnitt senk- recht zur Drehachse A konvex ist. Die Ausspitzung 16 ist dann nach innen hin ge- wölbt, also in Richtung einer Rückseite der Bohrerspitze 2 und in diese hinein.
Die Ausspitzung 16 mit konkavem Grund 22 weist also eine dritte Krümmung K3 auf, welche speziell in FIG 12 durch eine gestrichene Linie verdeutlicht ist. Die dritte Krümmung K3 und die Ausspitzung 16 weisen dann einen dritten Krüm- mungsradius R3 auf, welcher angibt, mit welchem Radius der Grund 22 konkav ausgebildet ist und welchen Radius die Mantelfläche der Schleifscheibe 3 auf- weist. In FIG 11 ist dann explizit die erste Krümmung K1 durch eine gestrichene Linie angedeutet. In FIG 13 ist die zweite Krümmung K2 durch eine gestrichene Linie angedeutet. In den FIG 11 bis 13 sind auch je die zugehörigen Krümmungs- radien R1 , R2, R3 gezeigt.
Bei dem Ausführungsbeispiel der FIG 20 ist eine vierte Krümmung K4 gezeigt, welche ähnlich der ersten Krümmung K1 zur einer konvexen Ausspitzung 16 führt, allerdings nicht in Umlaufrichtung U sondern in radialer Richtung von innen nach außen betrachtet, sodass die Ausspitzung 16 vom Zentrum 4 ausgehend zur Man- telfläche 14 hin abfällt.
Deutlich erkennbar ist in den FIG 11 bis 13, dass die konvexe Ausspitzung 16 mit konkavem Grund 22 einen sattelförmigen Verlauf aufweist und somit als eine Sat- telfläche zwischen der Spannut 18 und der Freifläche 20 ausgebildet ist. Aufgrund der ersten Krümmung K1 verläuft die Sattelfläche zusätzlich in Umlaufrichtung U gekrümmt.
Insgesamt wird deutlich, dass sich diverse Ausgestaltungen der Bohrerspitze 2 dadurch ergeben, dass die gekrümmte Ausspitzung 16 zusätzlich zur ersten Krümmung K1 , noch eine zweite Krümmung K2, eine dritte Krümmung K3, eine vierte Krümmung K4 oder eine beliebige Kombination hiervon aufweist. Ein kon- vexer Verlauf, also eine zweite oder vierte Krümmung K2, K4, führt zu einer bau- chigen Ausgestaltung der Ausspitzung 16 im Bereich zwischen der Freifläche 18 und der Spannut 20, wie z.B. in FIG 6, 13 und 20 erkennbar. Eine dritte Krüm- mung K3 führt zu einem Grund 22, welcher auch den Spanwinkel definiert und hierbei ggf. den Innenabschnitt 10 entsprechend hinterschneidet.
Vorliegend erstreckt sich die Ausspitzung 16 in den FIG 1 bis 4 und 16 bis 21 bis zum äußeren Rand der Bohrerspitze 2, also bis zu deren radial außenliegender Mantelfläche 14, sodass also im Uhrzeigersinn, d.h. entgegen der Umlaufrichtung U, und beginnend von der Flauptschneide aus betrachtet die Freifläche 20 von der Spannut 18 vollständig durch die Ausspitzung 16 beabstandet ist und die Spannut 18 und die Freifläche 20 gerade nicht aneinander angrenzen. In den FIG 5 bis 13 ist dagegen die Ausspitzung 16 nicht durchgängig bis zur Mantelfläche 14 ausge- bildet, sondern vorliegend nur bis zum halben Radius, also einem Viertel des Durchmessers D der Bohrerspitze 2. Dabei ist die Ausbildung der Ausspitzung 16 bis zur Mantelfläche 14 unabhängig davon, ob die Ausspitzung zusätzlich zur ers- ten Krümmung K1 noch eine oder mehrere weitere Krümmungen K2, K3, K4 auf- weist. Die jeweils im Zusammenhang mit den einzelnen Varianten der
Bohrerspitze 2 beschriebenen Konzepte zu den Krümmungen K1 - K4 lassen sich beliebig untereinander und auch mit einer bis zur Mantelfläche 14 reichenden Ausspitzung 16 kombinieren.
Wie besonders aus den FIG 4 bis 7, 11 und 17 erkennbar ist, treffen sich der In- nenabschnitt 10 der Flauptschneide 8 und die Querschneide 6 an einem Über- gangspunkt P, an welchem entsprechend auch die Ausspitzung 16 auf die Freiflä- che 20 trifft, welche seitlich an die Querschneide 6 angrenzt. Am Übergangspunkt P ändert sich der Spanwinkel von der Hauptschneide 8 zu der Querschneide 6 jeweils nicht-kontinuierlich, d.h. sprunghaft. Am Übergangspunkt P ist somit eine Ecke ausgebildet, welche den Innenabschnitt 10 mit der Querschneide 6 verbin- det. Zwischen der Freifläche 20 und der Ausspitzung 16 ist entsprechend eine Kante ausgebildet, welche dazu führt, dass der Spannwinkel S abrupt geändert wird. Allgemein endet die Kante prinzipbedingt dort, wo der Innenabschnitt 10 in den Außenabschnitt 12 übergeht. Der Spanwinkel des Innenabschnitts 10 wird somit durch die Ausspitzung 16 definiert, der Spanwinkel der Querschneide 6 hin gegen durch die Freifläche 20.
Im Ausführungsbeispiel der FIG 16 bis 21 ist der Innenabschnitt 10 abgeknickt bogenförmig ausgebildet und weist mehrere gerade Teilabschnitte 24 auf, welche abgewinkelt zueinander angeordnet sind. Vorliegend sind genau drei gerade Teil abschnitt 24 ausgebildet. Die Teilabschnitte 24 sind grob entlang eines Bogens angeordnet, sodass sich insgesamt ein bogenförmiger Verlauf ergibt. Zwei aufei- nanderfolgende Teilabschnitte 24 schließen zur Freifläche 20 hin betrachtet einen Winkel W ein, welcher kleiner ist als 180 ° und hier einmal etwa 155° und 145° beträgt, wobei der weiter innen liegende Winkel W größer ist als der weiter außen liegender Winkel W.
Zwei aufeinanderfolgende gerade Teilabschnitte 24 sind über eine abgerundete Ecke 26 miteinander verbunden, sodass zwischen zwei Teilabschnitten 24 ein kontinuierlich bogenförmiger Übergang ausgebildet ist. Der insgesamt zweimal abknickende Verlauf ist besonders gut in der Detailansicht der FIG 17 erkennbar. Wie aus FIG 17 weiter zu erkennen ist, geht der äußerste Teilabschnitt 24 vorlie- gend gerade in den Außenabschnitt 12 der Hauptschneide 8 über, sodass am Übergang von Innenabschnitt 10 zu Außenabschnitt 12 kein Knick vorliegt. Die geraden Teilabschnitte 24 weisen zudem jeweils eine Länge L2 auf, welche hier von innen nach außen betrachtet zunimmt, sodass ein weiter außen liegender Teilabschnitt 24 länger ist als ein weiter innen liegender Teilabschnitt 24.
Allgemein grenzt die Ausspitzung 16 an eine Freifläche 20 an und bildet speziell in den gezeigten Ausführungsbeispielen mit dieser eine Kante 28. Im Ausführungs- beispiel der FIG 16 bis 21 verläuft die Kante 28 ausgehend von der Querschneide 6 und innerhalb des Zentrums 4 in charakteristischer Weise S-förmig. Ausgehend vom Übergangspunkt P zwischen Querschneide 6 und Innenabschnitt 10 ist ein erster Kantenradius R4 ausgebildet, welcher einen Übergang vom Grund 22 der Ausspitzung 16 zur Freifläche 20 bildet. Dies ist besonders gut erkennbar in FIG 17 sowie in der perspektivischen Ansicht der FIG 20. Nach außen hin schließt sich an den ersten Kantenradius R4 ein zweiter Kantenradius R5 an, jedoch mit entge- gengesetzter Krümmung, sodass sich insgesamt eine S-Form ergibt. Beide Kan- tenradien R4, R5 liegen innerhalb des Zentrums 4. Nach außen hin geht der zwei- te Kantenradius R5 wie z.B. aus FIG 20 erkennbar ist, in eine Gerade über, wel- che im gezeigten Ausführungsbeispiel bis zur Mantelfläche 14 reicht. Vorliegend ist bei frontseitiger Betrachtung der erste, d.h. der innere Kantenradius R4 größer als der zweite, d.h. der äußere Kantenradius R5.
FIG 21 zeigt dieselbe Ansicht wie FIG 20, allerdings mit einem Schnitt von der Ausspitzung 16 zur Spannut 18, sodass die Freifläche 20 nicht sichtbar ist, dafür aber die beiden Kantenradien R4, R5, welche durch zusätzliche Kreise hervorge- hoben sind. In der Schnittbetrachtung und somit ohne Berücksichtigung der Frei- flächen 20 ist der innere Kantenradius R4 dagegen kleiner als der äußere Kanten- radius R5, wie in FIG 21 dargestellt ist.
In den gezeigten Ausführungsbeispielen ist der Spanwinkel entlang der Quer- schneide 6 negativ und entlang der Flauptschneide 8 positiv und somit entlang der Querschneide 6 geringer als entlang der Flauptschneide 8. Entlang der Quer- schneide 6 variiert der Spanwinkel und wird zum Innenabschnitt 10 hin größer. Entlang des Innenabschnitts 10 ist der Spanwinkel vorliegend dagegen konstant, behält also denselben Wert. Dies wird durch die spezielle gekrümmte Ausgestal- tung der Ausspitzung 16 realisiert. Entlang des Außenabschnitts 12 variiert der Spanwinkel wieder und wird - wie bei der Querschneide 6 - nach außen hin grö- ßer. Die Freifläche 20, welche einer jeweiligen Flauptschneide 8 nachläuft, bildet einen Freiwinkel, welcher vorliegend entlang des Außenabschnitts 12 und insbe- sondere auch entlang des Innenabschnitts 10 variiert und dabei nach innen hin größer wird. Die Bohrerspitze 2 weist einen Durchmesser D auf, welcher im Bereich von 1 mm bis 40 mm liegt und in den Ausführungsbeispielen 8,5 mm beträgt. Das Zentrum 4 weist einen Zentrumsdurchmesser ZD auf, welcher von 20% bis 75% des Durch- messers D beträgt. Der Zentrumsdurchmesser ZD liegt in den Ausführungsbei- spielen im Bereich von 2 mm bis 4 mm. Die Querschneide 6 weist eine Länge von 0,5% bis 15% des Durchmessers D auf und beträgt in den Ausführungsbeispielen zwischen 0,17 mm und 1 ,27 mm, gemessen entlang einer nicht gezeigten Gera- den, welche die Endpunkte der Querschneide 6, d.h. die Übergangspunkte P ver- bindet.
Bei der Herstellung der Bohrerspitze 2 wird eine Schleifscheibe 3 verwendet, wel- che entlang eines Schleifpfads geführt wird und dabei Material aus dem Zentrum 4 abträgt. Hierdurch wird ein Schneideck, welches ursprünglich durch die Quer- schneide 6 und die Hauptschneide 8 gebildet ist, abgeschliffen und durch den ge- krümmten Innenabschnitt 10 ersetzt und die Querschneide 6 wird gleichzeitig ver- kürzt. Ein Ausführungsbeispiel für eine Schleifscheibe 3 ist in FIG 14 gezeigt, der Einsatz dieser Schleifscheibe 3 zur Herstellung einer Bohrerspitze 2 ist in FIG 15 gezeigt. Die gesamte Ausspitzung 16 wird in einem einzigen Schleifgang und ent- lang eines einzelnen und kontinuierlichen Schleifpfads eingeschliffen. Im Falle der in FIG 5 bis 13 gezeigten sowohl gekrümmten als auch konvexen Ausspitzung 16 ergibt sich ein Schleifpfad, welcher einem mehrfach gebogenen Verlauf folgt, so- dass die entsprechend ausgebildeten Krümmungen K1 , K2, K3 überlagert oder aufeinanderfolgend ausgeführt werden. Der Schleifpfad ist dann also eine Überla- gerung der Krümmungen K1 , K2, K3, welche nacheinander oder überlagert, also gleichzeitig oder teilweise gleichzeitig, durchfahren werden und welche in unter- schiedlichen Ebenen gekrümmt sind. Zur Herstellung der gekrümmten
Ausspitzung 16, d.h. der ersten Krümmung K1 , durch welche der Innenabschnitt 10 ausgebildet wird, wird die Schleifscheibe 3 senkrecht zu einer Drehachse A der Schleifscheibe 3 verkippt oder auch geneigt. Zur Herstellung der konvexen
Ausspitzung 16, d.h. der zweiten Krümmung K2, durch welche eine Spannut 18 gewölbt in eine Freifläche 20 übergeht, wird die Schleifscheibe 3 dagegen über ihre Schleiffläche abgerollt. Die dritte Krümmung ergibt sich automatisch aus der Schleifkontur der Schleifscheibe 3. Diese Schleifkontur wird besonders deutlich anhand des Beispiels in FIG 14. Die dort gezeigte Schleifscheibe 3 weist eine Mantelfläche auf, welche allgemein einen ersten Radius SR1 , durch zwei Geraden G1 , G2 und einen weiteren, d.h. zweiten Radius SR2 gebildet ist. Dabei verbindet der erste Radius SR1 die beiden Geraden G1 , G2, welche gewissermaßen radial nach außen weisende Flanken der Schleifscheibe 3 darstellen, und der zweite Radius SR2 bildet einen abgerundeten Übergang der Geraden G2 zu einer Sei- tenfläche SF der Schleifscheibe 3, wobei die Seitenfläche SF hier senkrecht zur Drehachse A verläuft. Vor allem aus FIG 15 wird zudem deutlich, dass die Schleif- scheibe 3 nicht notwendigerweise symmetrisch ist. Außerdem wird deutlich, dass der erste Radius SR1 vorliegend dem dritten Krümmungsradius R3 entspricht.

Claims

Ansprüche
1. Bohrerspitze (2),
- mit einem Zentrum (4), in welchem eine Querschneide (6) angeordnet ist,
- mit einer Hauptschneide (8), welche sich an die Querschneide (6) an- schließt und aus dem Zentrum (4) heraus nach außen verläuft,
- wobei entlang der Querschneide (6) und der Hauptschneide (8) ein Spanwinkel ausgebildet ist,
- wobei die Hauptschneide (8) einen Innenabschnitt (10) aufweist, wel- cher sich an die Querschneide (6) anschließt und welcher innerhalb des Zentrums (4) angeordnet ist,
- wobei die Hauptschneide (8) einen Außenabschnitt (12) aufweist, wel- cher sich nach außen hin an den Innenabschnitt (10) anschließt und welcher außerhalb des Zentrums (4) angeordnet ist,
- wobei eine Ausspitzung (16) ausgebildet ist, welche derart gekrümmt ausgebildet ist, dass der Innenabschnitt (10) von einem Außenrand des Zentrums (4) bogenförmig zur Querschneide (6) hin verläuft.
2. Bohrerspitze (2) nach Anspruch 1 ,
wobei der Innenabschnitt (10) kontinuierlich bogenförmig ausgebildet ist und vom Außenrand zur Querschneide (6) hin durchgängig gebogen ver- läuft.
3. Bohrerspitze (2) nach Anspruch 1 ,
wobei der Innenabschnitt (10) abgeknickt bogenförmig ausgebildet ist und hierzu mehrere gerade Teilabschnitte (24) aufweist, welche abgewinkelt zueinander angeordnet sind.
4. Bohrerspitze (2) nach Anspruch 3,
wobei der Innenabschnitt (10) wenigstens drei gerade Teilabschnitte (24) aufweist.
5. Bohrerspitze (2) nach Anspruch 4,
wobei je zwei aufeinanderfolgende gerade Teilabschnitte (24) über eine abgerundete Ecke (26) miteinander verbunden sind.
6. Bohrerspitze (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
wobei wenigstens zwei Hauptschneiden (8) ausgebildet sind, mit jeweils ei- nem bogenförmigen Innenabschnitt (10), wobei die beiden Innenabschnitte (10) zusammen betrachtet S-förmig verlaufen.
7. Bohrerspitze (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
wobei die Querschneide (6) von mehreren Freiflächen (20) eingefasst ist, welche derart ausgebildet sind, dass die Querschneide (6) S-förmig ver- läuft.
8. Bohrerspitze (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
wobei die Ausspitzung (16) eine Spannut (18) und eine Freifläche (20) ver- bindet und zusätzlich derart konvex ausgebildet ist, dass die Ausspitzung (16) ausgehend von der Spannut (18) und in Richtung der Freifläche (20) nach außen gewölbt verläuft.
9. Bohrerspitze (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
wobei die Ausspitzung (16) einen Grund (22) aufweist, welcher in radialer Richtung betrachtet konkav ist.
10. Bohrerspitze (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
wobei die Ausspitzung (16) an eine Freifläche (20) angrenzt und mit dieser eine Kante (28) bildet, welche ausgehend von der Querschneide (6) und in- nerhalb des Zentrums (4) S-förmig verläuft.
11. Bohrerspitze (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
wobei diese eine Mantelfläche (14) aufweist, welche radial außen liegt, wobei die Ausspitzung (16) eine Spannut (18) und eine Freifläche (20) ver- bindet und sich dabei bis zu der Mantelfläche (14) erstreckt, sodass die Freifläche (20) von der Spannut (18) vollständig durch die Ausspitzung (16) beabstandet ist.
12. Bohrerspitze (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ,
wobei sich der Spanwinkel an einem Übergangspunkt (P) von der Flaupt- schneide (8) zu der Querschneide (6) nicht-kontinuierlich ändert.
13. Bohrerspitze (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
wobei der Spanwinkel entlang der Querschneide (6) geringer ist als entlang der Flauptschneide (8).
14. Bohrerspitze (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
wobei der Spanwinkel entlang der Querschneide (6) negativ ist und entlang der Flauptschneide (8) größer als -2° und insbesondere positiv.
15. Bohrerspitze (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
wobei der Spanwinkel entlang der Querschneide (6) variiert und insbeson- dere zum Innenabschnitt (10) hin größer wird.
16. Bohrerspitze (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 15,
wobei der Spanwinkel entlang des Innenabschnitts (10) konstant ist.
17. Bohrerspitze (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 16,
wobei der Spanwinkel entlang des Außenabschnitts (12) variiert und insbe- sondere zum Innenabschnitt (10) hin geringer wird.
18. Bohrerspitze (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 17,
wobei entlang der Flauptschneide (8) ein Freiwinkel ausgebildet ist, welcher entlang des Innenabschnitts (10) variiert.
19. Bohrerspitze (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 18,
wobei mehrere Hauptschneiden (8) ausgebildet sind, an welche sich nach- laufend jeweils eine Freifläche (20) anschließt,
wobei die Querschneide (6) seitlich lediglich durch die Freiflächen (20) berandet ist.
20. Verfahren zur Herstellung einer Bohrerspitze (2) gemäß einem der Ansprü- che 1 bis 19,
wobei eine Ausspitzung (16) ausgebildet wird, welche derart gekrümmt ausgebildet wird, dass der Innenabschnitt (10) von einem Außenrand des Zentrums (4) bogenförmig zur Querschneide (6) hin verläuft.
21. Verfahren nach Anspruch 20,
wobei die gesamte Ausspitzung (16) in einem einzigen Schleifgang und ent- lang eines einzelnen und kontinuierlichen Schleifpfads eingeschliffen wird.
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