WO1997006913A1

WO1997006913A1 - Bohrwerkzeug

Info

Publication number: WO1997006913A1
Application number: PCT/EP1996/003597
Authority: WO
Inventors: Frank Stahl
Original assignee: Komet Präzisionswerkzeuge Robert Breuning Gmbh
Priority date: 1995-08-21
Filing date: 1996-08-15
Publication date: 1997-02-27
Also published as: JPH11511079A; US6095725A; EP0846038A1; DE19632784A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Bohrwerkzeug für Werkzeugmaschinen mit einem mit einer radial nach außen überstehende Förderwendel (12) versehenen Bohrerschaft (14) und einem stirnseitig am Bohrerschaft (14) angeordneten Bohrkopf (16). Der Bohrkopf weist zwei radial nach außen durch teilzylindrische Umfangsflächen (22) begrenzte und durch in Umfangsrichtung angrenzende, achsparallel ausgerichtete Spankanäle (18) voneinander getrennte Segmentpartien (20) und mindestens zwei in unterschiedlichen radialen Abständen von der Bohrerachse angeordnete, jeweils eine stirnseitig über den Bohrkopf (16) überstehende Schneidkante enthaltende Schneidplatten (26) auf. Die Spankanäle sind auf der Seite der Schneidplatten durch eine achsparallele radiale Spanleitfläche (24) und durch eine der Spanleitfläche gegenüberliegende und zu dieser im wesentlichen parallel ausgerichtete, an der benachbarten Segmentpartie (20) angeordnete Spanführungsfläche (42) begrenzt. Die Spanleitflächen (24) enden in axialem Abstand von den Schneidkanten (30) an einer im wesentlichen radial ausgerichteten rückwärtigen Freikante (46) und gehen dort in eine die betreffende Segmentpartie nach rückwärts in Richtung Bohrerschaft begrenzende, bis zum nächsten Spankanal (18) wendelförmig ansteigende Spanförderfläche (50) über. Der Ringraum zwischen der Spanförderfläche und dem bohrkopfseitigen Ende (58) der Förderwendel (12) bildet einen Spanstauraum (48), von dem aus die beim Bohrvorgang anfallenden Späne portionsweise über die Förderwendel (12) nach außen abtransportiert werden.

Description

Bohrwerkzeug

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Bohrwerkzeug für Werkzeugma¬ schinen, insbesondere für die Bearbeitung von Werk¬ stücken aus Metall oder Kunststoff der im Oberbegriff der Ansprüche 1 und 3 angegebenen Gattung.

Es ist ein Bohrwerkzeug dieser Art bekannt (DE-A 42 14 528) , das einen an einer Maschinenspindel ein¬ spannbaren, mit einer eine Spanfördernut begrenzenden Förderwendel versehenen Bohrerschaft und einen stirn¬ seitig am Bohrerschaft angeordneten Bohrkopf aufweist. Der Bohrkopf weist zwei radial nach außen durch sich zu einem gemeinsamen Umfangszylinder ergänzende teilzylin¬ drische Umfangsflächen begrenzte und durch in Umfangs¬ richtung angrenzende, im wesentlichen achsparallel aus¬ gerichtete, in Spanablaufrichtung in die Spanfördernut mündende Spankanäle voneinander getrennte Segmentpar¬ tien auf. Weiter weist der Bohrkopf mindestens zwei Schneidplatten auf, die in unterschiedlichen radialen Abständen von der Bohrerachse mit einander teilweise überdeckenden Arbeitsbereichen in je einer Aussparung der Segmentpartien im Bereich einer achsparallelen ra¬ dialen Spanleitfläche vorzugsweise mit zu dieser fluch¬ tender Spanfläche angeordnet sind, und die jeweils eine stirnseitig über den Bohrkopf überstehende wirksame Schneidkante aufweisen, wobei die Schneidkante der äußersten Schneidplatte radial über die betreffende teilzylindrische Umfangsflache übersteht und wobei der

ORIGINALUNTERLAGEN Bohrkopf an seinem Umfangszylinder einen größeren Durch¬ messer als der Bohrerschaft aufweist. Durch eine spe¬ zielle Ausrichtung der einander im Wirkungsbereich ih¬ rer Schneidkanten teilweise überdeckenden Schneidplat¬ ten wird dort dafür gesorgt, daß die beim Bohrvorgang an den Schneidkanten auftretenden Querkräfte im wesent¬ lichen gegeneinander aufgehoben werden, so daß damit Bohrungen im wesentlichen führungsfrei in ein Werkstück eingebracht werden können. Die Zentrierung wird über einen achszentral angeordneten Zentrierbohrer bewirkt. Die im Bohrkopf achsparallel verlaufenden, im Quer¬ schnitt dreieckigen Spankanäle münden in Spanlaufrich¬ tung in je eine relativ steile wendeiförmige Spanför¬ dernut im Bohrerschaft, die in das Schaftmaterial ein¬ geformt sind. Die Spanfördernuten werden an ihrem Rand durch eine Förderwendel begrenzt, die einerseits der Führung des Bohrers im Bohrloch und andererseits der Begrenzung der Spanfördernuten dient. Jedem Spankanal ist eine eigene Spanfördernut im Bohrerschaft zugeord¬ net, in die er in Spanablaufrichtung fluchtend über¬ geht. Bei dieser Konstruktion werden die Späne vor al¬ lem unter der Einwirkung eines Kühlmittels durch die Spanfördernuten nach außen gedrückt. Durch die Ausbil¬ dung der relativ breiten Förderwendel soll verhindert werden, daß Späne aus den Spanfördernuten heraus sich über den Umfang des Bohrerschafts verteilen, da sonst die Gefahr einer Verschweißung der Späne mit der Boh¬ rungswand und dem Bohrerschaft und damit einer Zerstö¬ rung der Bohrung und des Bohrwerkzeugs beseht. Ein wei¬ teres Problem besteht dort darin, daß der Spankanal im Bereich der Innenplatte einen verhältnismäßig weiten, im Querschnitt dreieckigen Spanraum bildet, der sich nach hinten in Spanlaufrichtung trichterartig verengt. Dies führt dazu, daß der Span sich bei der Entstehung relativ breit ausbilden kann und dann unter Aufwendung einer Verformungsarbeit in die Spanfördernut hineinge¬ drückt werden muß. Dadurch geht ein großer Teil der beim Zerspanungsvorgang auf die Späne übertragenen Schubenergie in Form von Verformungsarbeit verloren und kann nicht mehr für den Abtransport der Späne genutzt werden. Hinzu kommt, daß die Verformungskräfte teilwei¬ se in Querkräfte umgesetzt werden, die eine radiale Ab¬ drängung des Bohrkopfes und damit eine Verschlechterung der Bohrleistung und der Bohrqualität verursachen. Aus diesem Grund können führungsfreie Bohrer dieser Art nur für relativ kurze Bohrungen mit einer Tiefe bis zu 6 x D eingesetzt werden, wobei D den Durchmesser der Bohrung bedeutet.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zu¬ grunde, ein Bohrwerkzeug zu entwickeln, das auch für große Bohrtiefen von 12 x D und mehr eingesetzt werden kann und dennoch einen wirkungsvollen und nahezu quer- kraftfreien Spanablauf gewährleistet.

Zur Lösung dieser Aufgabe werden die in den Patentan¬ sprüchen 1, 3 und 26 angegebenen Merkmalskombinationen vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiter¬ bildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Der erfindungsgemäßen Lösung liegt vor allem der Gedan- ke zugrunde, daß auf die bei der Erzeugung des Bohr¬ lochs entstehenden, relativ langen Fließ- und Scherspä¬ ne vor ihrem Ablösen vom Werkstück über den Werkzeug- vorschub eine Schubkraft übertragen wird, die unter ge¬ eigneten geometrischen Bedingungen für die Spanabfuhr genutzt werden kann. Dabei wird von der Erkenntnis Gebrauch gemacht, daß eine Spanverformung, die zu einer Spanverdichtung und zum Aufbau von Querkräften führt, im Anschluß an die Spanbildung vermieden werden muß. Um dies zu erreichen, wird gemäß der Erfindung verfahrens¬ mäßig vorgeschlagen, daß die Späne von ihrer Entste¬ hungsstelle aus in einen zwischen Bohrerschaft und Boh¬ rungswand gebildeten ringförmigen, axial ausgedehnten Spanstauraum eingeführt werden, bevor mindestens ein Teil von ihnen vom Werkstück abgetrennt wird, und daß zumindest ein Teil der Späne von einer mit seinem einen Ende an den Spanstauraum angrenzenden, mit einem klei¬ neren Durchmesser als die Bohrung über den Bohrerschaft überstehenden, mit dem Werkzeug mitgedrehten Förderwen¬ del im Bereich zwischen zwei ihrer Locken- oder Schrau¬ benwindungen formschlüssig erfaßt und unter Reibung mit der Bohrungswand und Aufgleiten auf der Förderwendel im wesentlichen achsparallel aus der Bohrung heraustrans¬ portiert werden. Dabei kann zusätzlich erreicht werden, daß mit den auf der Förderwendel formschlüssig aufglei¬ tenden Spänen weitere, mit diesen verhakte Späne por¬ tionsweise aus der Bohrung heraustransportiert werden.

In gegenständlicher Hinsicht kann dieses Ziel dadurch erreicht werden, daß die Spankanäle eine der schneid- plattenseitigen Spanleitfläche gegenüberliegende und zu dieser im wesentlichen parallel ausgerichtete, an der benachbarten Segmentpartie angeordnete schneidplatten- gegenseitige Spanführungsfläche aufweisen und/oder daß die schneidplattenseitigen Spanleitflächen in axialem Abstand von den Schneidkanten der Schneidplatten an ei¬ ner im wesentlichen radial ausgerichteten vorzugsweise gerundeten rückwärtigen Freikante enden und an dieser in eine die betreffende Segmentpartie nach rückwärts in Richtung Bohrerschaft begrenzende, bis zum nächsten Spankanal wendeiförmig unter einem Steigungswinkel von weniger als 40' in Spanlaufrichtung ansteigende Spanför¬ derfläche übergehen. Die axiale Erstreckung der Span¬ leitflächen zwischen den Schneidkanten und der Freikante ist relativ kurz zu wählen und sollte etwa dem 1,5- bis 3-fachen des Schneidplattenumkreisdurchmessers entspre¬ chen. Dadurch wird gewährleistet, daß ein überwiegender Teil der beim Bohrvorgang entstehenden Fließ- oder Scherspäne bereits auf die Spanförderfläche gelangen, bevor sie vom Werkstück vollständig abgetrennt sind. Um das Überführen der Späne auf die Spanförderfläche zu er¬ leichtern, sollten die Spanführungsflächen eine vorzugs¬ weise um das 1,5- bis 3-fache größere axiale Erstreckung als die benachbarten Spanleitflächen aufweisen und zu ihrem rückwärtigen Ende hin in Richtung Spanleitfläche und Spanförderfläche der benachbarten Segmentpartie ab¬ gebogen sein.

Um das Bohrwerkzeug in Anpassung an die durchzuführende Bearbeitungsaufgabe modular zusammensetzen zu können, wird gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfin¬ dung vorgeschlagen, daß der Bohrkopf lösbar mit dem Bohrerschaft verbunden ist und/oder daß der Bohrerschaft aus mindestens zwei an einer axialen Trennstelle paar¬ weise miteinander verbundenen Schaftabschnitten besteht, wobei zur Vermeidung eines Spanstaus die zugehörigen Förderwendelabschnitte im Bereich der Trennstelle stu¬ fen- und/oder lückenfrei ineinander übergehen sollten.

Auf der Seite der Bohrerachse im Bereich zwischen Span¬ leitfläche und Spanführungsflache sind die Spankanäle zweckmäßig durch eine sich von der schneidkantenseiti- gen Eintrittsstelle aus konisch bis zum Durchmesser des Bohrerschafts erweiternde Spanabdrängfläche begrenzt. Wichtig ist dabei, daß sich der in Spanlaufrichtung hin¬ ter den Spankanälen anschließende Spanstauraum gegen¬ über dem Querschnitt der Spankanäle erweitert, so daß die ankommenden Späne nahezu kräftefrei in den Span- stauraum eingeschoben werden können.

Da die Spanführungsflächen den unmittelbaren Bearbei¬ tungs- und Montagezugang zu den benachbarten Spanleit¬ flächen versperren, müssen zusätzliche Maßnahmen ge¬ troffen werden, die eine Fertigung der Schneidplatten¬ sitze und eine Montage der Schneidplatten ermöglichen. Diese Maßnahmen können beispielsweise darin bestehen, daß die Schneidplatten in mindestens einer an den Seg¬ mentpartien des Bohrkopfs lösbar befestigten Wechsel- kassette angeordnet sind, die ihrerseits in eine ent¬ sprechende Ausnehmung der Segmentpartien einsetzbar sind. Zusätzlich oder alternativ dazu kann der die Spanführungsflache enthaltende Teil der Segmentpartien als getrenntes, mit der betreffenden Segmentpartie lös- bar verbundenes Füllstück ausgebildet sein, das vor¬ teilhafterweise aus einem geeigneten Hartwerkstoff be¬ steht.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Bohrkopfes er¬ möglicht es, daß an der Stirnfläche der Segmentpartien in der Nähe der Spanführungsflachen schräg in Richtung Schneidplatten weisende Austrittsdüsen für ein Kühlmit¬ tel angeordnet werden. Das abströmende Kühlmittel lie¬ fert hierbei einen zusätzlichen Beitrag für den Spanab¬ fuhr.

Für die Zentrierung des Bohrkopfes in der Bohrung ist es vor allem beim Tieflochbohren von Vorteil, wenn der Bohrkopf einen achszentral angeordneten, über die Stirn¬ fläche und die wirksamen Schneidkanten der Schneidplat¬ ten axial überstehenden, auswechselbaren Zentrierbohrer aufweist. Der Arbeitsbereich der radial innersten Schneidplatte sollte in diesem Fall an denjenigen des Zentrierbohrers heranreichen und diesen etwas überlap¬ pen. Auch der Zentrierbohrer kann mit einer Kühlmittel- bohrung versehen werden, die in der Nähe der Bohrer¬ spitze im wesentlichen axial austritt.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Förderwendel einen größeren Durchmesser als der Bohrerschaft und einen kleineren Durchmesser als der Bohrkopf aufweist. Die Breite der Förderwendel sollte weniger als 1/5, vorzugsweise weniger als 1/10 ihrer die Weite der Spanfördernut definierenden Ganghöhe be¬ tragen. Der hierbei entstehende und von der Förderwen- dei durchdrungene Ringraum zwischen Bohrerschaft und Bohrungswand sollte so dimensioniert werden, daß die Späne durch den Ringraum hindurchpassen und an ihren Locken- oder Schraubenwindungen formschlüssig von der sich vorbeidrehenden Förderwendel erfaßt werden können. Die Förderwendel weist hierzu zweckmäßig eine glatte, im Querschnitt vorzugsweise abgerundete Oberfläche auf. Grundsätzlich kann die Förderwendel auch einen Drei¬ oder Vierkantquerschnitt vorzugsweise mit gerundeten Kanten aufweisen. Sie kann beispielsweise als den zy¬ lindrischen Bohrerschaft wendeiförmig umschlingender, vorzugsweise an diesem angeschweißter Draht ausgebildet sein, wobei der gewendelte Draht auch rutschfest auf den Bohrerschaft aufgesteckt und nur an seinen Enden am Schaft befestigt, vorzugsweise angeschweißt sein kann. Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Förderwendel auf der Mantelfläche eines lösbar auf den Bohrerschaft aufsteckbaren Rohr¬ stücks angeordnet ist. Diese Ausgestaltung hat den Vor¬ teil, daß Rohrstücke mit unterschiedlich gestalteten und bemessenen Förderwendeln in Anpassung an die beim Bohrvorgang anfallenden Spanformen leicht gegeneinander ausgetauscht werden können.

An ihrem bohrkopfseitigen Ende weist die Förderwendel zweckmäßig einen axialen Abstand von den Spanförderflä¬ chen deε Bohrkopfs auf, so daß sich ein axialer Span¬ stauraum für die Späne bildet, in welchem sich größere und kleinere Späne portionsweise verketten können, be¬ vor sie von der Förderwendel erfaßt werden. Der Ab¬ transport der Späne erfolgt dann aufgrund der Reibung an der Bohrungswand weitgehend axial unter der Einwir¬ kung der vorbeidrehenden Förderwendel . Zweckmäßig wer¬ den die Steigungswinkel der Förderwendel und der bohr¬ kopfseitigen Spanförderfläche etwa gleich groß gewählt. Sie betragen vorzugsweise weniger als 25°.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. la und b zwei Seitenansichten eines Bohrwerkzeugs aus zwei um 90^* gegeneinander verdrehten Rich¬ tungen;

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Bohrkopf des Bohrwerk¬ zeugs nach Fig. la und b;

Fig. 3 eine Seitenansicht eines Bohrwerkzeugs mit ab¬ nehmbaren Bohrkopf und modular zusammengesetzten Schaftabschnitten.

Das in der Zeichnung dargestellte Bohrwerkzeug besteht im wesentlichen aus einem an einer nicht dargestellten Maschinenspindel einspannbaren, mit einer eine Spanför¬ dernut 10 begrenzenden Förderwendel 12 versehenen Boh¬ rerschaft 14 und einem stirnseitig am Bohrerschaft 14 vorzugsweise lösbar angeordneten Bohrkopf 16. Der Bohr¬ kopf weist zwei in Umfangsrichtung durch achsparallel ausgerichtete Spankanäle 18 voneinander getrennte Se¬ gmentpartien 20 auf, die radial nach außen durch teil¬ zylindrische Umfangsflächen 22 begrenzt sind. Weiter sind im Bereich der achsparallelen, radialen Spanleit- flächen 24 der Spankanäle 18 jeweils drei einen radia¬ len Abstand voneinander und von der Bohrerachse aufwei¬ sende Schneidplatten 26 angeordnet, deren Spanflächen 28 bei dem gezeigten Ausfuhrungsbeispiel mit der be¬ treffenden Spanleitfläche 24 fluchten und deren wirksa¬ me Schneidkanten 30 stirnseitig über den Bohrkopf 16 überstehen. Die Schneidplatten 26 sind gruppenweise zu jeweils drei Stück in einer Wechselkassette 32 angeord¬ net, die in einer entsprechenden Ausnehmung 34 des Bohr¬ kopfs 16 angeordnet und mittels Schrauben 36 an diesem eingespannt sind. Die Schneidkante 30 der radial äußer¬ sten Schneidplatte 26' steht etwas über die Umfangsfla¬ che 22 der betreffenden Segmentpartie 20 radial über und bestimmt den Bohrungsdurchmesser D. In einer achs- zentralen Bohrung des Bohrkopfs 16 ist zusätzlich ein Zentrierbohrer 38 lösbar angeordnet, der mit seiner Spitze axial über die Stirnfläche des Bohrkopfes 16 und die Schneidkanten 30 der Schneidplatten 26, 26' über¬ steht.

Wie insbesondere aus Fig. la und b zu ersehen ist, weist der Bohrkopf 16 einen größeren Durchmesser als der Bohrerschaft 14 auf. Auf diese Weise ergibt sich beim Bohrvorgang hinter dem Bohrkopf ein sich entlang dem Bohrerschaft 14 erstreckender, von der Förderwendel 12 durchdrungener, nach außen hin von der Bohrungswand begrenzter Ringraum 40, durch den die beim Bohrvorgang entstehenden Späne abgeführt werden können.

Die Spankanäle 18 des Bohrkopfs weisen jeweils eine der schneidplattenseitigen Spanleitfläche 24 gegenüberlie- gende, und zu dieser im wesentlichen parallel ausge¬ richtete, an der benachbarten Segmentpartie 20 angeord¬ nete schneidplattengegenseitige Spanführungsfläche 42 sowie eine zwischen Spanleitfläche 24 und Spanführungs¬ fläche 42 angeordnete, sich von der schneidkantenseiti- gen Eintrittsstelle aus konisch bis zum Durchmesser des Bohrerschafts 14 erweiternde Spanabdrängfläche 44 auf. Die Spanführungsflache und die Spanabdrängfläche sorgen dafür, daß die Späne bei ihrer Entstehung sich nicht unkontrolliert aufweiten können, so daß sie verformungs- und verdichtungsfrei durch den Ringraum 40 hindurchpas¬ sen.

Die Spanleitflächen 24 enden in einem relativ kurzen axialen Abstand von den Schneidkanten, der etwa dem 1,5- bis 3-fachen des Schneidplattenumkreisdurchmessers ent¬ spricht, an einer im wesentlichen radial ausgerichteten rückwärtigen Freikante 46, an die sich unter Bildung ei¬ nes erweiterten Spanstauraums 48 eine die betreffende Segmentpartie 20 nach rückwärts in Richtung Bohrerschaft 14 begrenzende, bis zum nächsten Spankanal 18 wendeiför¬ mig unter einem Steigungswinkel α von ca. 20° in Span¬ ablaufrichtung ansteigende Spanförderfläche 50 anschließt Die Spanführungsflachen 42 sind in ihrer axialen Er¬ streckung um das 1,5- bis 3-fache größer als die benach¬ barten Spanleitflächen 24 und sind zu ihrem rückwärtigen Ende 52 hin in Richtung Spanleitfläche 24 und Spanför¬ derfläche 50 der benachbarten Segmentpartie 20 abgebo¬ gen. Die Innenkanten zwischen der Spanabdrängfläche 44 und den benachbarten Spanleit-, -führungs- und -förder¬ flächen 24,42,50 sind gerundet und bilden verzogene Übergänge für einen glatten Spanablauf.

An der Stirnfläche der Segmentpartien sind in der Nähe der Spanführungsflächen 42 schräg in Richtung Schneid¬ platten 26 weisende Austrittsdüsen 54 für ein Kühl¬ schmiermittel angeordnet. Weitere Austrittsstellen 56 für Kühlschmiermittel befinden sich in der Nähe der Spitze des Zentrierbohrers 38. Das an den Austrittsdü¬ sen 54, 56 austretende Kühlschmiermittel hat neben der Kühlung die Aufgabe, den Spanablauf durch die Spankanä¬ le 18 und durch den Ringraum 40 zu unterstützen.

Der Spanabtransport von lockenförmig und schraubenför¬ mig gewundenen Spänen erfolgt jedoch bevorzugt über die Förderwendel 12. Die Förderwendel weist hierzu einen Außendurchmesser dw auf, der größer als der Schaftdurch- messer ds aber kleiner als der Bohrungsdurchmesser D ist

(vgl. Fig. la und b) . Weiter ist die Breite b der För¬ derwendel 12 erheblich kleiner alε ihre die Weite w der Spanfördernut 10 definierende Ganghöhe w+b. Die Förder¬ wendel 12 kann am Bohrerschaft 14 angeformt oder als den zylindrischen Bohrerschaft wendeiförmig umschlin¬ gender, an diesem angeschweißter Draht ausgebildet sein. An ihrem bohrkopfseitigen Ende 58 endet die För¬ derwendel 12 im Abεtand von den wendeiförmigen Spanför¬ derflächen 50 des Bohrkopfs und begrenzt dadurch den wendelfreien Spanstauraum 48. Der Steigungswinkel der Förderwendel entspricht etwa dem Steigungswinkel der wendeiförmigen Spanförderflächen 50 und beträgt bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel etwa 20° . Das in Fig. 3 gezeigte Bohrwerkzeug unterscheidet sich von dem Bohrwerkzeug nach Fig. la und b dadurch, daß der Bohr¬ kopf 16 an einer Trennstelle 60 lösbar mit dem Bohrerschaft 14 verbunden ist und daß der Bohrerschaft 14 aus mehreren, paarweise an Trennstellen 62, 64 miteinander verbundenen Schaftabschnitten 14', 14' ', 14'' ' zusammengesetzt ist. Zur Vermeidung eines Spanstauε gehen die Förderwendelab¬ schnitte 12', 12' ' im Bereich der Trennstelle 62 stufen- und lückenfrei ineinander über. Damit ist es möglich, das Bohrwerkzeug in Anpassung an die durchzuführende Bearbei¬ tungsaufgabe modular zusammenzusetzen.

Das beschriebene Bohrwerkzeug wird mit Vorteil zum Tief¬ lochbohren in Werkstücken eingesetzt, bei welchem beim Bohrvorgang zum Teil relativ lange, schraubenförmig oder lockenförmig gewundene Fließspäne entstehen. Ein Teil der Fließspäne wird über die Spanführungsflachen und die Spanabdrängflächen 44 durch die Spankanäle 18 hindurch in den Spanεtauraum 48 im Bereich der Spanförderfläche 50 geführt, bevor sie vom Werkstück abgetrennt werden. Dadurch wird die durch den Vorschub des Werkstücks auf den Span übertragene Schubkraft zum Abtransport der Spä¬ ne weitgehend ohne Verdichtungs- oder Verformungsarbeit genutzt. Im Spanstauraum 48 verhaken sich kleinere und größere Späne und werden jeweils portionsweise durch die Förderwendel erfaßt und annähernd axial aus dem Ringraum 40 nach außen gefördert. Die Förderwendel greift dabei formschlüssig in die Windungen der Späne ein. Die Rei¬ bung an der Bohrungswand sorgt dafür, daß die Späne auf der Förderwendel 12 aufgleiten und nahezu achsparallel aus dem Ringraum 40 heraustranεportiert werden. Dem Kühl- schmiermittelstrom kommt hierbei nur eine unterstützende Funktion zu.

Zusammenfassend ist folgendes festzustellen: Die Erfindung bezieht sich auf ein Bohrwerkzeug für Werkzeugmaschinen mit einem eine radial nach außen überstehende Förderwendel 12 versehenen Bohrerschaft 14 und einem stirnseitig am Boh¬ rerschaft 14 angeordneten Bohrkopf 16. Der Bohrkopf weist zwei radial nach außen durch teilzylindrische Umfangsflä¬ chen 22 begrenzte und durch in Umfangsrichtung angrenzen¬ de, im wesentlichen achsparallel ausgerichtete Spankanäle 18 voneinander getrennte Segmentpartien 20 und mindestens zwei in unterschiedlichen radialen Abständen von der Boh¬ rerachse angeordnete, jeweils eine stirnseitig über den Bohrkopf 16 überstehende Schneidkante enthaltende Schneid¬ platten 26 auf. Die Spankanäle sind auf der Seite der Schneidplatten durch eine achsparallele radiale Spanleit¬ fläche 24 und durch eine der Spanleitfläche gegenüberlie¬ gende und zu dieser im wesentlichen parallel ausgerichte¬ te, an der benachbarten Segmentpartie 20 angeordnete Span¬ führungsfläche 42 begrenzt. Die Spanleitflächen 24 enden in axialem Abstand von den Schneidkanten 30 an einer im wesentlichen radial ausgerichteten rückwärtigen Freikante 46 und gehen dort in eine die betreffende Segmentpartie nach rückwärts in Richtung Bohrerschaft begrenzende, bis zum nächsten Spankanal 18 wendeiförmig ansteigende Span¬ förderfläche 50 über. Der Ringraum zwischen der Spanför¬ derfläche und dem bohrkopfseitigen Ende 58 der Förderwen¬ del 12 bildet einen Spanstauraum 48, von dem aus die beim Bohrvorgang anfallenden Späne portionsweise über die Förd¬ erwendel 12 nach außen abtransportiert werden.

Claims

Patentansprüche

1. Bohrwerkzeug für Werkzeugmaschinen mit einem an ei¬ ner Maschinenspindel einspannbaren, mit einer eine wendeiförmige Spanfördernut (10) begrenzenden För¬ derwendel (12) versehenen Bohrerschaft (14) , und mit einem stirnseitig am Bohrerschaft (14) angeord¬ neten Bohrkopf (16), der zwei radial nach außen durch sich zu einem gemeinsamen Umfangszylinder er¬ gänzende teilzylindrische Umfangsflächen (22) be¬ grenzte und durch in Umfangsrichtung angrenzende, im wesentlichen achsparallel ausgerichtete, in Span¬ ablaufrichtung in die Spanfördernut (10) mündende Spankanäle (18) voneinander getrennte Segmentpar¬ tien (20) und mindestens zwei in unterschiedlichen radialen Abständen von der Bohrerachse mit einander teilweise überdeckenden Arbeitsbereichen in je ei¬ ner Aussparung der Segmentpartien (20) im Bereich einer achsparallelen, radialen Spanleitfläche (24) vorzugsweise mit zu dieser fluchtender Spanfläche (28) angeordnete, jeweils mindestens eine stirnsei¬ tig über den Bohrkopf (16) überstehende wirksame Schneidkante (30) enthaltende Schneidplatten (26, 26') aufweist, wobei die Schneidkante (30) der äußer¬ sten Schneidplatte (26') radial über die betreffen¬ de teilzylindrische Umfangsflache (22) übersteht und der Bohrkopf (16) einen größeren Außendurchmes¬ ser als der Bohrerschaft (14) aufweist, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Spankanäle (18) eine der schneidplattenseitigen Spanleitfläche (24) gegen¬ überliegende und zu dieser im wesentlichen parallel ausgerichtete, an der benachbarten Segmentpartie (20) angeordnete Spanführungsflache (42) aufweisen,

Bohrwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich¬ net, daß die Spanleitflächen (24) in axialem Abstand von den Schneidkanten an einer im wesentlichen ra¬ dial ausgerichteten rückwärtigen Freikante enden und an dieser in eine die betreffende Segmentpartie (20) nach rückwärts in Richtung Bohrerschaft (14) begren¬ zende, bis zum nächsten Spankanal (18) wendeiförmig unter einem Steigungswinkel (α) von weniger alε 40° in Spanablaufrichtung ansteigende Spanförderfläche (50) übergehen.

Bohrwerkzeug für Werkzeugmaschinen mit einem an ei¬ ner Maschinenspindel einspannbaren, mit einer eine wendeiförmige Spanfördernut (10) begrenzenden För¬ derwendel (12) versehenen Bohrerschaft (14), und mit einem stirnseitig am Bohrerschaft (14) angeordneten Bohrkopf (16) , der zwei radial nach außen durch sich zu einem gemeinsamen Umfangszylinder ergänzende teilzylindrische Umfangsflächen (22) begrenzte und durch in Umfangsrichtung angrenzende, im wesentli¬ chen achsparallel ausgerichtete, in Spanablaufrich¬ tung in die Spanfördernut (10) mündende Spankanäle (18) voneinander getrennte Segmentpartien (20) und mindestens zwei in unterschiedlichen radialen Ab¬ ständen von der Bohrerachse mit einander teilweise überdeckenden Arbeitsbereichen in je einer Ausspa¬ rung der Segmentpartien (20) im Bereich einer achs¬ parallelen, radialen Spanleitfläche (24) vorzugswei- - Il ^¬

se mit zu dieser fluchtender Spanfläche (28) ange¬ ordnete, jeweils mindestens eine stirnεeitig über den Bohrkopf (16) überεtehende wirksame Schneidkante (30) enthaltende Schneidplatten (26, 26') aufweist, wobei die Schneidkante (30) der äußersten Schneid¬ platte (26') radial über die betreffende teilzylin¬ drische Umfangsflache (22) übersteht und der Bohr¬ kopf (16) einen größeren Außendurchmesser als der Bohrerschaft (14) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Spanleitflächen (24) in axialem Abstand von den Schneidkanten an einer im wesentlichen radial ausgerichteten rückwärtigen Freikante enden und an dieser in eine die betreffende Segmentpartie (20) nach rückwärts in Richtung Bohrerschaft (14) begren¬ zende, bis zum nächsten Spankanal (18) wendeiförmig unter einem Steigungswinkel (α) von weniger als 40' in Spanablaufrichtung ansteigende Spanförderfläche (50) übergehen.

4. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , da¬ durch gekennzeichnet, daß die axiale Erstreckung der Spanleitfläche (24) zwischen den wirksamen Schneid¬ kanten (30) und der Freikante (46) dem 1,5- bis 3- fachen des Schneidplatten-Umkreisdurchmessers ent¬ spricht.

5. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da¬ durch gekennzeichnet, daß die Spanführungsflächen

(42) eine vorzugsweise um das 1,5- bis 3-fache grö¬ ßere axiale Erstreckung als die benachbarten Span¬ leitflächen (24) aufweisen. 6. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 2 biε 5, da¬ durch gekennzeichnet, daß die Spanführungsflachen

(42) zu ihrem rückwärtigen Ende (52) hin in Rich¬ tung Spanleitfläche (24) und Spanförderfläche (50) der benachbarten Segmentpartie (20) abgebogen sind.

7. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da¬ durch gekennzeichnet, daß die Spankanäle (18) auf der Seite der Bohrerachεe im Bereich zwischen Span¬ leitfläche (24) und Spanführungsflache (42) durch eine sich von der schneidkantenseitigen Eintritts¬ stelle aus konisch bis zum Durchmesser des Bohrer¬ schafts (14) erweiternde Spanabdrängfläche (44) be¬ grenzt sind.

8. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da¬ durch gekennzeichnet, daß die Schneidplatten (26, 26') in mindestens einer an den Segmentpartien (20) des Bohrkopfs (16) lösbar befestigten Wechselkas¬ sette (32) angeordnet sind.

9. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da¬ durch gekennzeichnet, daß der die Spanführungsfla¬ che (42) enthaltende Teil der Segmentpartien (20) als getrenntes, mit der betreffenden Segmentpartie lösbar verbundenes, vorzugsweiεe auε einem Hart¬ werkstoff bestehendes Füllstück ausgebildet ist.

10. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da¬ durch gekennzeichnet, daß der Bohrkopf (16) einen achszentral angeordneten, über die Stirnfläche des Bohrkopfs und die wirksamen Schneidkanten (30) der Schneidplatten (26,26') axial überstehenden, aus¬ wechselbaren Zentrierbohrer (38) aufweist.

11. Bohrwerkzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich¬ net, daß der Arbeitsbereich der radial innersten Schneidplatte (26) an denjenigen des Zentrierboh¬ rers (38) heranreicht und diesen überlappt.

12. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 11, da¬ durch gekennzeichnet, daß an der Stirnfläche der Segmentpartien (20) in der Nähe der Spanführungs- flachen (42) schräg in Richtung Schneidplatten (26, 26') weisende Austrittsdüsen (54) für ein Kühlmit¬ tel angeordnet sind.

13. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 10 bis 12, ge¬ kennzeichnet durch mindestens eine den Zentrierboh¬ rer (38) im wesentlichen achsparallel durchdringen¬ de, in der Nähe der Bohrerspitze offene Kühlmittel¬ bohrung (56) .

14. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 13, da¬ durch gekennzeichnet, daß die Förderwendel (12) ei¬ nen größeren Durchmesser als der Bohrerschaft (14)

(d W > dΞ) und einen kleineren Durchmesser als der

Bohrkopf (16) (dw < D) aufweist.

15. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 14, da¬ durch gekennzeichnet, daß die Breite (b) der För- derwendel (12) weniger als 1/5, vorzugsweise weni¬ ger als 1/10 ihrer die Weite (w) der Spanfördernut (10) definierenden Ganghöhe beträgt.

16. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 15, da¬ durch gekennzeichnet, daß die Förderwendel (12) ei¬ ne glatte, im Querschnitt vorzugsweiεe abgerundete Oberfläche aufweist.

17. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 16, da¬ durch gekennzeichnet, daß die Förderwendel (12) als den zylindrischen Bohrerschaft (14) wendeiförmig umschlingender, vorzugsweise an diesem angeschweiß¬ ter Draht ausgebildet ist.

18. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 17, da¬ durch gekennzeichnet, daß die als gewendelter Draht ausgebildete Förderwendel (12) rutschfest auf den Bohrerschaft (14) aufgesteckt und mit seinen Enden am Bohrerεchaft (14) befeεtigt, vorzugsweise ange¬ schweißt ist.

19. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 18, da¬ durch gekennzeichnet, daß die Förderwendel (12) auf der Mantelfläche eines lösbar auf den Bohrerschaft

(14) aufεteckbaren Rohrstücks angeordnet ist.

20. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 19, da¬ durch gekennzeichnet, daß die Förderwendel (12) ei¬ nen Mehrkantquerschnitt, vorzugsweiεe einen Drei¬ oder Vierkantquerschnitt aufweist. 21. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 20, da¬ durch gekennzeichnet, daß die Förderwendel (12) an ihrem bohrkopfεeitigen Ende (58) unter Bildung eines axialen Spanstauraums (48) in axialem Abstand von der Spanförderfläche (50) des Bohrkopfs (16) endet.

22. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 21, da¬ durch gekennzeichnet, daß die Steigungswinkel (ß,α) der Förderwendel (12) und der bohrkopfseitigen Span¬ förderfläche (50) etwa gleich groß sind.

23. Bohrwerkzeug nach Anspruch 22, dadurch gekennzeich¬ net, daß der Steigungswinkel (ß) der Förderwendel

(12) kleiner als 40', vorzugsweise kleiner als 25° ist,

24. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 23, da¬ durch gekennzeichnet, daß der Bohrkopf (16) lösbar mit dem Bohrerschaft (14) verbunden ist.

25. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 24, da¬ durch gekennzeichnet, daß der Bohrerschaft (14) aus mindestens zwei an einer axialen Trennstelle (62,64) paarweise miteinander verbundenen Schaftabschnitten

(14' , 14 ' ' , 14' ' ' ) besteht, wobei die zugehörigen Ab¬ schnitte (12',12' ') der Förderwendel (12) im Bereich der Trennstelle (62) stufen und/oder lückenfrei in¬ einander übergehen.

26. Verfahren zum Abtransport von bei einem Bohrvorgang mit einem drehenden Bohrwerkzeug insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 25, unter Erzeugung einer Bohrung entstehenden, vorzugsweise als Fließspäne ausgebildeten locken- oder schraubenförmigen Spänen, dadurch gekennzeichnet, daß die Späne von ihrer Ent¬ stehungsstelle aus in einem zwischen einem Bohrer¬ schaft und der Bohrungswand gebildeten ringförmigen, axial auεgedehnten Spanstauraum (48) eingeführt wer¬ den, bevor mindestens ein Teil von ihnen vom Werk¬ stück abgetrennt wird, und daß zumindest ein Teil der Späne von einer mit seinem einen Ende an den Spanεtauraum (48) angrenzenden, mit einem kleineren Durchmesser als die Bohrung über den Bohrerschaft überstehenden, mit dem Bohrwerkzeug mitgedrehten Förderwendel (12) im Bereich zwischen zwei Locken¬ oder Schraubenwindungen formschlüεsig erfaßt und un¬ ter Reibung mit der Bohrungswand und Aufgleiten auf der Förderwendel im wesentlichen achεparallel auε der Bohrung heraustransportiert werden.

27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß mit den auf der Förderwendel (12) formschlüssig aufgleitenden Spänen weitere, mit diesen verhakte Späne paketweise aus der Bohrung heraustransportiert werden.