WO2006024287A2 - Tieflochbohrer - Google Patents

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WO2006024287A2
WO2006024287A2 PCT/DE2005/001533 DE2005001533W WO2006024287A2 WO 2006024287 A2 WO2006024287 A2 WO 2006024287A2 DE 2005001533 W DE2005001533 W DE 2005001533W WO 2006024287 A2 WO2006024287 A2 WO 2006024287A2
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drill
deep hole
head
drill head
shank
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Lothar KÜNZEL
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Gühring Ohg
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Publication date
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    • B23B51/04—Drills for trepanning
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B23B51/063—Deep hole drills, e.g. ejector drills
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    • B23B51/063—Deep hole drills, e.g. ejector drills
    • B23B51/066—Gun drills

Definitions

  • the present invention relates to a deep hole drill according to the preamble of claim 1.
  • Deep hole drills are known in different configurations. Deep hole drills e.g. For the machining of crankshaft steel, specially adapted groove geometries provide optimum chip transport and maximum cooling channel cross sections, which support a minimum quantity lubrication.
  • the flutes can for example be spiral or straight.
  • the drill bit has one or more e.g. soldered drill bits for the actual cutting function, which consists of a cutting material that is harder than the workpiece material.
  • the drill bits may also be on an insert or cutting insert of the drill bit.
  • the object of the invention is to expand the scope of a deep hole drill, especially for a Deep hole drills with a diameter in the range between about 1 and about 60 mm and a total length of up to about 3000 mm.
  • the invention is based on a deep hole drill with a drill head and a drill shank and a detachable connection formed between the drill head and the drill shank for attaching and removing the drill head from the drill shank.
  • An essential aspect of the invention is that between the drill head and the drill shank, an intermediate piece is provided, on which on the drill head side facing the releasable connection between the intermediate piece and the drill head is formed and the intermediate piece on the side facing the drill shank with connected to the drill shank.
  • the tool costs can be significantly reduced because can be done over the entire life of a deep hole drill with a drill shank that is exposed to no significant wear, and the drill head when worn easily reworked or completely wear or change the Bohrerkopf type can be exchanged.
  • the cost of shipping or storage can be reduced because comparatively lower weight or a smaller footprint of the tool or a tool set with a shank and a plurality of drill heads is possible.
  • the deep hole drill according to the invention can be used particularly advantageously for a usable drilling depth of greater than ten times the diameter of the drill.
  • the drill diameter can be in particular in the range between 1 mm and up to over 60 mm, wherein the total length of the deep hole drill can be up to about 3000 mm.
  • the intermediate piece between the drill shaft and the drill head it is possible that in particular a plurality of different configurations of detachable connections between the drill shaft and the drill head can be set up reliably and stably.
  • the intermediate piece can be designed so that even with relatively high mechanical or thermal requirements of the deep hole drill whose function is not affected compared with drills without spacer.
  • the proposed deep hole drill can also meet high requirements, for example if bores with a diameter of 1 mm to 20 mm with e.g. a ratio of drill length to diameter of up to 200: 1 must be drilled in a single case up to a stroke length of 100 times the diameter in one go.
  • Such tools are used for example in engine and shipbuilding, in particular in the production of fuel injection systems. In this case, even bores with very small diameters, e.g. in the range of 1 mm and in relation to very large bore lengths can be made.
  • the intermediate piece is designed as a subsequently attached to the drill shaft fixed item.
  • the deep hole drill can be made particularly simple and flexible according to the desired drill configuration, e.g. with prefabricated spacers, which may vary in length, diameter, material or type of releasable connection. For this purpose, only the directed to the respective drill shaft side of the intermediate piece must be matched appropriately to the drill shaft.
  • the intermediate piece consists of solid carbide.
  • Solid carbide is characterized in particular by its high hardness or by its high resistance values in terms of mechanical or thermal loads, which relatively longer service life can be achieved. Any occurring wear of the intermediate piece in the region of the detachable connection can be due to the hard Materials are almost avoided even with frequent changes of the drill head.
  • the intermediate piece can in principle be soldered, welded or glued to the drill shaft, for example.
  • the releasable connection comprises a dovetail joint, which is secured with a screw against displacement of the drill head and drill shank transversely to the longitudinal axis of the deep hole drill.
  • the detachable connection can be set up particularly effectively and reliably by a dovetail connection with screw locking and can be manufactured comparatively easily.
  • a relative movement of the drill head and drill shank in the longitudinal direction of the deep hole drill is completely or at least almost completely excluded with the dovetail joint.
  • the shape and thus the space requirement or the stability for the dovetail joint can be carried out variably in a relatively wide range.
  • the dovetail connection may comprise a tapered outwardly flared spigot portion which is unitarily formed with the drill head which engages a corresponding mating mating portion on the drill shaft.
  • the dovetail portion and the corresponding counterpart portion may also be formed on the drill head on the drill shank.
  • the dovetail connection comprises a dovetail portion which cooperates in the sliding seat with a counter portion is particularly advantageous.
  • the drill head can be attached or removed from the side transversely to the longitudinal axis of the drill shank by inserting or pushing it out.
  • this usually also has opposite planar surfaces on the drill head and the drill shank, for example on the underside of the drill head or on the upper side of the drill shank, which can further increase the exact positioning and guidance of the mutually displaceable parts and supports an effective force or torque transmission between the parts.
  • the dovetail connection can also be designed so that the nested sections complement each other completely to solid material, which are excluded by material gaps possibly weakened areas in the connection region of the drill.
  • the drill head made of solid carbide.
  • a particularly durable and dimensionally stable deep hole drilling tool can be provided.
  • the drill shank is made of steel. This can be a comparatively cheaper and stable drill shank can be realized.
  • a drill shank made of steel can ensure the transmission of the required torque over its length from the clamping point to the drill head and can also be machined with good shaping. This is advantageous for example in the introduction of flutes or for the soldering in the clamping section or with an optional intermediate piece.
  • the drill shank is hollow. This can be particularly effective and easy to provide a cooling channel in the drill shaft. Also, a chip removal can be realized particularly easily. For example, when using a hollow tubular steel piece to form at least one straight flute, which is often e.g. single-lip deep hole drills are desired, they are comparatively easily made by deformation, whereby by impressing an outer portion of the steel pipe a cross-section with e.g. kidney-shaped outer contour is obtained. It can also be formed several flutes.
  • the proposed deep hole drill for example a single-lip drill, is in principle suitable for removing the chips by means of a supplied lubricant via the at least one flute, with straight-grooved drilling tools being supported by guide rails in the drill hole over its circumference.
  • the drill head has, for example, for a cutting plate and two guide rails seats with threaded holes through which the cutting plate and the guide rails are screwed to the drill head.
  • the same guide bevels are either used or exchanged for the entire nominal diameter range, as described in the company documents "Deep Hole Drilling Tools Type 01", no. 01-0501-01 of Botek "Botek refzisionsbohrtechnik GmbH and” Tieflochbohrer Komplett-Programm "no. 110703 / 040-1-15 of Guhring company.
  • the drill head is multi-part.
  • the drill head may e.g. for manufacturing or application reasons, consist of several parts, which also a kind of additional intermediate piece between the drill bit and the spacer can be formed.
  • the parts of the drill head for example, be firmly miteinender connected, in particular soldered, welded or glued.
  • at least one connection of the multi-part drill head can be designed as a detachable connection.
  • the at least one detachable connection can be realized in different ways, e.g. as a dovetail connection with screw lock, as a screw, plug, shrink or bayonet connection or as another suitable non-positive or positive connection.
  • Figure 1 shows a highly schematically illustrated first embodiment of a deep hole drill interrupted and in side view
  • Figure 2 shows another embodiment of the invention Tieflochbohrers, also shown broken and in side view;
  • Figure 3a is a front part of a
  • Figure 3b shows the front part shown in Figure 3a, shown partially in section
  • Figure 4 shows an embodiment of the deep hole drill according to the invention in a perspective view.
  • a deep hole drill 1 with a replaceable drill head 2 and a shaft 3, shown in an interrupted manner, is shown in highly schematic form.
  • a clamping element 4 is provided at a rear end of the deep hole drill 1.
  • the drill head 2 can be designed in many different ways, in particular according to a single- or two-edged tool.
  • the cutting edges (not shown in detail) of the drill head 2 are made of a cutting material which is harder than the workpiece material and are soldered or are located, for example, on an insert or a cutting insert, which are screwed onto the drill head 2.
  • the drill head 2 can in principle, e.g. be formed as a single-lip or multi-lip deep hole drill or straight grooved, spiralized or partially spiraled chip flute.
  • the drill head 2 may also be multi-part, e.g. from each other soldered different parts, in particular at least partially made of solid carbide.
  • the deep hole drill 1 can be designed, for example, with specially adapted groove geometries for optimum chip removal from deep bores and a maximum cooling channel cross section for a minimum quantity lubrication (MQL).
  • MQL minimum quantity lubrication
  • Such tools are shown, for example, in the company publication "Spiralized solid carbide deep hole drills", No. 115 ' 958/0454-VI-15 of Guhring OHG, which are used, for example, for processing crankshaft steel.
  • the deep hole drill 1 has an interface area 5 between the drill head 2 and the shaft 3, in which a detachable connection between the drill head 2 and the shaft 3 is established.
  • a front portion 5a of the interface portion 5 is fixedly connected to the drill head 1 by a non-detachable connection.
  • a rear portion 5b of the interface portion 5 which is fixedly connected to the shaft 3.
  • the releasable connection is realized, for example in the form of a dovetail joint 6, which is shown in more detail in Figures 3a and 3b.
  • the interface region 5 may comprise a respective releasable adhesion, form-fitting, screw, shrink or adhesive connection or may have a conical connection, in particular between about 0 degrees and 15 degrees, if necessary with flat contact. It is also an interface with bayonet connection possible or conceivable with a conical or cylindrical clamping bolt or the interface consists of a combination of cone and tightening thread, with and without face contact.
  • the interface region 5 can lie 1/3 relative to the tool cutting edge along the tool axis.
  • FIG. 2 shows a further embodiment of the deep hole drill 1 according to the invention, in which the interface region 7 is set up in the drill head 2.
  • Interface region 7 designed by a secure connection with the drill head 2 so that the drill head 2 can be separated from the shaft 3.
  • a rear portion 7b of the interface portion 7 is fixedly connected to the shaft 3 by a non-detachable connection, e.g. soldered.
  • the deep hole drill 1 shown in perspective in Figure 4 is e.g. formed according to the schematically illustrated embodiments according to Figure 1 and Figure 2 and has a drill head 2, a shaft 3 and a clamping element 4.
  • the shaft 3 and the drill head 2 are soldered to each other at a joining seam 8, for example.
  • the shaft 3 may be inserted into a recess of the clamping element 4 and there also soldered to the clamping element 4.
  • the clamping element 4 can be provided in the form of a clamping sleeve.
  • the deep hole drill 1 has the front end of the drill head 2 via an outlet opening 9a of an internal cooling channel 9, which extends through the tool or through the deep hole drill 1 over its entire length.
  • the deep hole drill 1 according to FIG. 4 is designed as a single-lip drill with a straight grooved flute 10.
  • Figure 3a to 3c shows a highly schematic detail of a deep hole drill 1 according to the invention with the dovetail joint 6 between the drill head 2 and an intermediate piece 11.
  • the intermediate piece 11 consists for example of solid carbide and has at its rear end obliquely to the longitudinal axis S of the drill head 2 obliquely Contact surfaces IIa and IIb, which are designed in particular for soldering to a shank region of the deep hole drill 1. Between the outwardly widening contact surfaces IIa and IIb an angle CK 1 of approx. 90 degrees is clamped in the example shown.
  • the diameter D of the intermediate piece 11 here corresponds to the diameter D of the drill head 2.
  • the in the side view according to Figure 3a, the outside resulting angle o ⁇ 2 of the drill bit contour can be, for example, about 270 degrees.
  • the dovetail connection 6 comprises a pin section 2 a formed uniformly on the drill head 2 at its rear end, which forms, for example, by outer surfaces 2 b which flare outward conically and a flat base surface 2 c.
  • the outer surfaces 2b are in particular compared to the longitudinal axis S of the drill head 2 similar to this inclined, here for example by about 25 degrees.
  • the base 2c may also have another suitable contour or be formed with inclined surfaces.
  • the length I 2 from a rear end point B of the intermediate piece 11 parallel to the longitudinal axis S to a central region of the Spigot portion 2a corresponds approximately to half of the length dimension I 1 between the rear end point B parallel to the longitudinal axis S up to a drill tip A.
  • the dovetail connection 6 is fixed and secured by a screw connection 12.
  • a grub screw 13 engages by a perpendicular to the longitudinal axis S extending bore 14 from the outside laterally through the intermediate piece 11 into the journal portion 2a, wherein in the bore 14 an internal thread is formed, which cooperates with an external thread of the grub screw 13.
  • the screw 12 with the grub screw 13 and the bore 14 is in particular tuned so that the dovetail joint 6 can be set in a precisely aligned position of drill head 2 and spacer 11, so that in particular both parts are aligned in exact alignment or the outsides of Drill head 2 and spacer 11 are aligned.
  • the drill head 2 is secured against slipping relative to the intermediate piece 11 transversely to the longitudinal axis S in addition to the exact alignment of drill head 2 and spacer 11.
  • the drill head 2 is inserted in the sliding seat with a relatively narrow tolerance in a corresponding counter portion of the intermediate piece, wherein the counter portion of the intermediate piece 11 is exactly matched to the outer contour of the pin portion 2a.
  • the drill head 2 is shown in a plan view from the front from the direction P according to FIG. 3 a, wherein a flute 15 is formed with an angle ⁇ 1 of approximately 120 degrees in the circumferential direction to the longitudinal axis S.
  • openings 15 and 16 are provided for the supply of, for example, cooling lubricant during drilling on open surfaces 15 on the drill head. So far, deep hole drills from a locally limited to the drill bit drill head and extending over the length of the drill shank of the same material or different materials are assembled. In this case, the at least one drill bit can be formed directly on the drill head, which is fastened by soldering, as shown in the prospectus EB100, No. 114980/03123-XI-15 of Guhring.

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Abstract

Es wird ein Tieflochbohrer (1) mit einem Bohrerkopf (2) und einem Bohrerschaft (3) sowie einer zwischen dem Bohrerkopf (2) und dem Bohrerschaft (3) ausgebildeten lösbaren Verbindung zum Anbringen und Entfernen des Bohrerkopfs (2) vom Bohrerschaft vorgeschlagen, wobei für eine Erweiterung des Anwendungsbereichs eines Tieflochbohrers zwischen dem Bohrerkopf (2) und dem Bohrerschaft (3) ein Zwischenstück vorgesehen ist, an welchem auf der zum Bohrerkopf (2) gerichteten Seite die lösbare Verbindung (6) zwischen dem Zwischenstück und dem Bohrerkopf (2) ausgebildet ist und das Zwischenstück auf der zum Bohrerschaft (3) gerichteten Seite fest mit dem Bohrerschaft (3) verbunden ist. Außerdem wird ein Tieflochbohrer diskutiert, dessen lösbare Verbindung eine Schwalbenschwanzverbindung umfasst, die mit einer Schraube gegen eine Verschiebung von Bohrerkopf (2) und Bohrerschaft (3) quer zur Längsachse des Tieflochbohrers (1) gesichert ist.

Description

"Tieflochbohrer"
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Tieflochbohrer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Tieflochbohrer sind in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Tieflochbohrer z.B. für die Bearbeitung von Kurbelwellenstahl, verfügen über speziell angepasste Nutengeometrien für einen optimalen Spantransport bzw. maximale Kühlkanalquerschnitte, welche eine Mindermengenschmierung unterstützen. Die Spannuten können beispielsweise spiralförmig oder gerade ausgebildet sein.
Die Bohrerspitze weist eine oder mehrere z.B. angelötete Bohrerschneiden für die eigentliche Schneidfunktion auf, die aus einem Schneidstoff besteht, der härter ist als der Werkstückstoff. Die Bohrerschneiden können sich auch auf einer Schneidplatte oder einem Schneideinsatz der Bohrerspitze befinden.
Aufgabe und Vorteile der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, den Anwendungsbereich eines Tieflochbohrers zu erweitern, insbesondere für einen Tieflochbohrer mit einem Durchmesser im Bereich zwischen ca. 1 und ca. 60 mm und einer Gesamtlänge von bis zu ca. 3000 mm.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 und 4 gelöst.
In den Unteransprüchen sind vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung angegeben.
Die Erfindung geht aus von einem Tieflochbohrer mit einem Bohrerkopf und einem Bohrerschaft sowie einer zwischen dem Bohrerkopf und dem Bohrerschaft ausgebildeten lösbaren Verbindung zum Anbringen und Entfernen des Bohrerkopfs vom Bohrerschaft. Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung liegt darin, dass zwischen dem Bohrerkopf und dem Bohrerschaft ein Zwischenstück vorgesehen ist, an welchem auf der zum Bohrerkopf gerichteten Seite die lösbare Verbindung zwischen dem Zwischenstück und dem Bohrerkopf ausgebildet ist und das Zwischenstück auf der zum Bohrerschaft gerichteten Seite fest mit dem Bohrerschaft verbunden ist. Damit wird besonders kompakt eine vergleichsweise hochstabile Anordnung für eine lösbare Verbindung zwischen Bohrerkopf und Bohrerschaft eingerichtet. Das Werkzeug kann deutlich effektiver genutzt werden. Vorteilhafterweise können gegenüber bisherigen Anordnungen die Werkzeugkosten maßgeblich verringert werden, da über die gesamte Lebensdauer eines Tieflochbohrers mit einem Bohrerschaft ausgekommen werden kann, der keinem merklichen Verschleiß ausgesetzt ist, und der Bohrerkopf bei Abnutzung einfach nachgearbeitet bzw. bei vollständigem Verschleiß oder Wechsel des Bohrerkopftyps ohne Weiteres ausgetauscht werden kann.
Mit dem vorgeschlagenen Tieflochbohrer, der z.B. als ein- oder zwei-schneidiges Werkzeug ausgebildet ist, kann das Nachschleifen bzw. der Austausch des Bohrerkopfes vereinfacht und zeitlich verkürzt werden, da zum Wechsel des Bohrerkopfes der Bohrerschaft bzw. ein Einspannabschnitt am Bohrerschaft in der Werkzeugmaschinenspindel verbleiben kann. Insbesondere kann mehrfach ein Zeitnutzen erzielt werden, da ein Bohrerkopf bis über 10 mal nachgeschliffen werden kann.
Bei unlösbar gefügter Verbindung zwischen dem Bohrerkopf und dem Bohrerschaft ist es bisher bei Tieflochbohrern aufgrund der vergleichsweise großen Werkzeuglänge nur mit einem erhöhten Aufwand möglich, den Bohrerkopf nachzuschleifen bzw. den Tieflochbohrer aus der Werkzeugmaschinenspindel zu entnehmen und wieder einzuspannen.
Des Weiteren lassen sich gegebenenfalls beispielsweise die Kosten für Versand oder Lagerung verringern, da vergleichsweise ein niedrigeres Gewicht bzw. ein geringerer Platzbedarf des Werkzeugs bzw. eines Werkzeugsatzes mit einem Schaft und mehreren Bohrköpfen möglich ist.
Insbesondere durch geringere Lagerkosten für die Bevorratung der Werkzeuge, was durch die relativ platzsparend unterzubringenden Bohrerköpfe erreicht wird, wird ein deutliches Einsparpotential möglich, besonders bei Großabnehmern wie z.B. in der Automobilindustrie.
Der erfindungsgemäße Tieflochbohrer kann besonders vorteilhaft eingesetzt werden für eine nutzbare Bohrtiefe von größer dem Zehnfachen des Bohrerdurchmessers. Der Bohrerdurchmesser kann insbesondere im Bereich zwischen 1 mm und bis zu über 60 mm liegen, wobei die Gesamtlänge des Tieflochbohrers bis über 3000 mm betragen kann.
Mit dem Zwischenstück zwischen dem Bohrerschaft und dem Bohrerkopf ist es möglich, dass insbesondere eine Vielzahl von unterschiedlichen Ausgestaltungen von lösbaren Verbindungen zwischen dem Bohrerschaft und dem Bohrerkopf zuverlässig und stabil einrichtbar sind. Das Zwischenstück kann so ausgestaltet sein, dass auch bei relativ hohen mechanischen bzw. thermischen Anforderungen an den Tieflochbohrer dessen Funktion im Vergleich mit Bohrern ohne Zwischenstück nicht beeinträchtigt wird.
Der vorgeschlagene Tieflochbohrer kann insbesondere auch hohe Anforderungen erfüllen, beispielsweise wenn Bohrungen mit einem Durchmesser von 1 mm bis 20 mm mit z.B. einem Verhältnis von Bohrerlänge zu Durchmesser von bis zu 200:1 mit im Einzelfall bis zu einer Hublänge von 100-mal Durchmesser in einem Zug gebohrt werden müssen. Solche Werkzeuge werden beispielsweise im Motoren- und Schiffsbau, insbesondere bei der Herstellung von Kraftstoff- Einspritz- Systemen eingesetzt. Dabei müssen auch Bohrungen mit sehr kleinen Durchmessern z.B. im Bereich von 1 mm und dazu im Verhältnis sehr großen Bohrungslängen gefertigt werden können.
Weiter wird vorgeschlagen, dass das Zwischenstück als nachträglich am Bohrerschaft fest angebrachtes Einzelteil ausgebildet ist . Damit kann der Tieflochbohrer besonders einfach und flexibel entsprechend der gewünschten Bohrerkonfiguration hergestellt werden, z.B. mit vorgefertigten Zwischenstücken, die sich in der Länge, dem Durchmesser, im Material bzw. in der Art der lösbaren Verbindung unterscheiden können. Dazu muss lediglich die zum jeweiligen Bohrerschaft gerichtete Seite des Zwischenstücks entsprechend passend zum Bohrerschaft abgestimmt sein.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Zwischenstück aus Vollhartmetall besteht. Vollhartmetall zeichnet sich insbesondere durch seine hohe Härte bzw. durch seine hohen Widerstandswerte im Hinblick auf mechanische bzw. thermische Belastungen aus, womit relativ höhere Standzeiten erreichbar sind. Eine ggf. auftretende Abnutzung des Zwischenstückes im Bereich der lösbaren Verbindung kann aufgrund des harten Materials auch bei einem häufigen Wechseln des Bohrerkopfes nahezu vermieden werden. Das Zwischenstück kann grundsätzlich am Bohrerschaft zum Beispiel angelötet, angeschweißt oder angeklebt sein.
Ein weiterer wesentlicher Aspekt der Erfindung liegt darin, dass die lösbare Verbindung eine Schwalbenschwanzverbindung umfasst, die mit einer Schraube gegen eine Verschiebung von Bohrerkopf und Bohrerschaft quer zur Längsachse des Tieflochbohrers gesichert ist. Die lösbare Verbindung kann durch eine Schwalbenschwanzverbindung mit Schraubensicherung besonders effektiv und zuverlässig eingerichtet und vergleichsweise einfach hergestellt werden. Insbesondere ist mit der Schwalbenschwanzverbindung eine Relativbewegung von Bohrerkopf und Bohrerschaft in Längsrichtung des Tieflochbohrers ganz oder zumindest fast vollständig ausgeschlossen.
Des Weiteren kann die Ausformung und damit der Platzbedarf bzw. die Stabilität für die Schwalbenschwanzverbindung in einem relativ weiten Bereich variabel ausgeführt sein. Insbesondere kann die Schwalbenschwanzverbindung einen kegeligen nach außen sich erweiternden Zapfenabschnitt umfassen, der einheitlich mit dem Bohrerkopf ausgebildet ist, der in einen entsprechend dazu präzise passenden Gegenabschnitt am Bohrerschaft eingreift. Alternativ kann auch am Bohrerschaft der Schwalbenschwanzabschnitt und der entsprechende Gegenabschnitt am Bohrerkopf ausgebildet sein.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Schwalbenschwanz- Verbindung einen Schwalbenschwanzabschnitt umfasst, der im Schiebesitz mit einem Gegenabschnitt zusammenwirkt. So kann auf einfache Weise bzw. mit wenigen Handgriffen bei gelöster Schraube beispielsweise der Bohrerkopf von der Seite quer zur Längsachse des Bohrerschaftes an diesem durch Einschieben bzw. Herausdrücken angebracht bzw. entfernt werden. Neben kegelförmig verlaufenden Anlageflächen der Schwalbenschwanzverbindung weist diese in der Regel auch gegenüberliegende Planflächen an dem Bohrerkopf und dem Bohrerschaft auf, z.B. an der Unterseite des Bohrerkopfes bzw. an der Oberseite des Bohrerschaftes, was die exakte Positionierung und Führung der zueinander verschieblichen Teile weiter erhöhen kann und eine effektive Kraft- bzw. Momentenübertragung zwischen den Teilen unterstützt. Die Schwalbenschwanzverbindung kann zudem so ausgebildet sein, dass sich die ineinandergeschobenen Abschnitte lückenlos zum Vollmaterial ergänzen, womit durch Materiallücken ggf. geschwächte Bereiche im Verbindungsbereich des Bohrers ausgeschlossen sind.
Außerdem wird vorgeschlagen, dass bei eingerichteter Verbindung von Bohrerkopf und Bohrerschaft sich die Schraube insbesondere radial zur Längsachse des Tieflochbohrers durch den Bohrerschaft und den Bohrerkopf erstreckt. Die exakte und sichere Positionierung des Bohrerkopfs am Bohrerschaft, insbesondere dass die entsprechenden Außenkonturen fluchtend zueinander verlaufen, kann durch die vorgeschlagene Schraubverbindung effektiv eingerichtet werden. Zudem ist die radial verlaufende Schraube von der Außenseite des Tieflochbohrers gut bedienbar. Prinzipiell ist auch eine alternative Sicherungseinrichtung zur Schraubverbindung denkbar, beispielsweise mit einem kegeligen oder zylindrischen Spannbolzen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltungsform des Erfindungsgegenstandes besteht der Bohrerkopf aus Vollhartmetall. Damit kann ein besonders langlebiges und formbeständiges Tieflochbohrwerkzeug bereitgestellt werden.
Besonders zweckmäßig ist es, wenn der Bohrerschaft aus Stahl besteht. Damit kann ein vergleichsweise preisgünstiger und stabiler Bohrerschaft realisiert werden. Ein aus Stahl bestehender Bohrerschaft kann insbesondere die Übertragung des geforderten Drehmoments über dessen Länge von der Einspannstelle bis zum Bohrerkopf gewährleisten und ist außerdem gut formgebend bearbeitbar. Dies ist beispielsweise bei der Einbringung von Spannuten bzw. für die Verlötung im Einspannabschnitt bzw. mit einem gegebenenfalls vorhandenen Zwischenstück vorteilhaft.
Weiter wird vorgeschlagen, dass der Bohrerschaft hohl ist. Damit kann besonders effektiv und einfach ein Kühlkanal im Bohrerschaft bereitgestellt werden. Auch kann besonders einfach eine Spanabführung realisiert werden. Beispielsweise kann bei Verwendung eines hohlen Stahlrohrstücks zur Ausbildung von zumindest einer geraden Spannut, die häufig z.B. bei Einlippen-Tieflochbohrern gewünscht ist, diese vergleichsweise einfach durch Verformen erstellt werden, wobei durch Eindrücken eines Außenabschnitts des Stahlrohrs ein Querschnitt mit z.B. nierenförmiger Außenkontur erhalten wird. Es können auch mehrere Spannuten eingeformt werden.
Der vorgeschlagene Tieflochbohrer, z.B. ein Einlippenbohrer, ist prinzipiell geeignet die Späne mittels eines zugeführten Schmiermittels über die zumindest eine Spannut abzuführen, wobei geradgenutete Bohrwerkzeuge von Führungsleisten im Bohrloch über seinen Umfang abgestützt werden. Der Bohrerkopf weist dabei z.B. für eine Schneidplatte sowie zwei Führungsleisten Sitze mit Gewindebohrungen auf, über welche die Schneidplatte und die Führungsleisten am Bohrerkopf anschraubbar sind. Die Justierung der Lage der Schneidkante bzw. die Einstellung des genauen Nenndurchmessers, für den der Tieflochbohrer vorgesehen ist, erfolgt über eine Einstellplatte oder eine Wende- bzw. Wechselschneidplatte. Die gleichen Führungsfasen werden entweder für den ganzen Nenndurchmesserbereich eingesetzt oder ausgetauscht, wie dies in den Firmenschriften "Tieflochbohrwerkzeuge Typ 01", Nr. 01-0501-01 der Firma Botek "Botek Präzisionsbohrtechnik GmbH und "Tieflochbohrer Komplett-Programm" Nr. 110703/040-1-15 der Firma Gühring gezeigt wird.
Schließlich wird vorgeschlagen, dass der Bohrerkopf mehrteilig ist. Der Bohrerkopf kann z.B. aus fertigungstechnischen oder aus anwendungsbezogenen Gründen aus mehreren Teilen bestehen, womit auch eine Art zusätzliches Zwischenstück zwischen der Bohrerspitze und dem Zwischenstück gebildet sein kann. Die Teile des Bohrerkopfs können beispielsweise fest miteinender verbunden sein, insbesondere verlötet, verschweißt oder verklebt. Darüber hinaus kann zumindest eine Verbindung des mehrteiligen Bohrerkopfs als lösbare Verbindung ausgebildet sein. Die zumindest eine lösbare Verbindung kann auf unterschiedliche Art und Weise realisiert sein, z.B. als Schwalbenschwanzverbindung mit Schraubensicherung, als Schraub-, Steck-, Schrumpf- oder Bajonettverbindung bzw. als eine andere geeignete kraft- bzw. formschlüssige Verbindung.
Zeichnung:
In der Zeichnung ist die Erfindung anhand der schematisch dargestellten Figuren unter Angabe weiterer Merkmale und Vorteile näher erläutert.
Im Einzelnen zeigt
Figur 1 eine stark schematisch dargestellte erste Ausführungsform eines Tieflochbohrers unterbrochen dargestellt und in Seitenansicht; Figur 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Tieflochbohrers, ebenfalls gebrochen dargestellt und in Seitenansicht;
Figur 3a ein vorderes Teil eines
Tieflochbohrers, stark schematisch in Seitenansicht;
Figur 3b das in Figur 3a gezeigte vordere Teil, teilweise geschnitten dargestellt;
Figur 3c das in Figur 3a, 3b gezeigte vordere Teil in Draufsicht in Richtung des Pfeils P aus Figur 3a und
Figur 4 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Tieflochbohrers in perspektivischer Ansicht .
In den Figuren sind teilweise die gleichen Bezugszeichen für sich entsprechende Teile von unterschiedlichen Ausführungsformen verwendet .
In Figur 1 ist stark schematisiert ein Tieflochbohrer 1 mit einem wechselbaren Bohrerkopf 2 und einem unterbrochen dargestellten Schaft 3 gezeigt. Für ein antriebseitiges Einspannen des Tieflochbohrers 1 ist ein Einspannelement 4 an einem hinteren Ende des Tieflochbohrers 1 vorgesehen. Der Bohrerkopf 2 kann auf unterschiedlichste Weise ausgebildet sein, insbesondere entsprechend einem ein- oder zwei¬ schneidigen Werkzeug. Die Schneiden (nicht detailliert gezeigt) des Bohrerkopf 2 bestehen aus einem Schneidstoff, der härter ist als der Werkstückstoff und sind aufgelötet oder befinden sich beispielsweise auf einer Schneidplatte bzw. einem Schneideinsatz, die am Bohrerkopf 2 aufgeschraubt sind.
Der Bohrerkopf 2 kann prinzipiell z.B. als Einlippen- oder Mehrlippen-Tieflochbohrer bzw. mit gerade genuteter, spiralisierter bzw. teilspiralisierter Spannut ausgeformt sein. Außerdem kann der Bohrerkopf 2 auch mehrteilig sein, z.B. aus miteinander verlöteten unterschiedlichen Teilen, die insbesondere zumindest teilweise aus Vollhartmetall bestehen.
Am bzw. im Tieflochbohrer 1 ausgebildete Spannuten bzw. Kanäle für Kühlschmiermittel sind in den Figuren 1 und 2 nicht dargestellt. Der Tieflochbohrer 1 kann beispielsweise mit speziell angepassten Nutengeometrien für einen optimalen Spantransport aus Tiefenbohrungen und einen maximalen Kühlkanalquerschnitt, für eine Mindermengenschmierung (MMS) ausgebildet sein. Solche Werkzeuge sind beispielsweise in der Firmenschrift "Spiralisierte VHM Tieflochbohrer" , Nr. 115' 958/0454-VI-15 der Firma Gühring OHG gezeigt, welche z.B. zur Bearbeitung von Kurbelwellenstahl herangezogen werden.
Der Tieflochbohrer 1 gemäß Figur 1 weist einen Schnittstellenbereich 5 zwischen dem Bohrerkopf 2 und dem Schaft 3 auf, in dem eine lösbare Verbindung zwischen dem Bohrerkopf 2 und dem Schaft 3 eingerichtet ist. Hierzu ist ein vorderer Teilbereich 5a des Schnittstellenbereichs 5 durch eine unlösbare Verbindung fest mit dem Bohrkopf 1 verbunden. Entsprechendes gilt für einen hinteren Teilbereich 5b des Schnittstellenbereichs 5, der mit dem Schaft 3 fest verbunden ist. Zwischen dem vorderen Teilbereich 5a und dem hinteren Teilbereich 5b ist die lösbare Verbindung z.B. in Form einer Schwalbenschwanzverbindung 6 realisiert, die in den Figuren 3a und 3b näher dargestellt ist. Durch die Schwalbenschwanzverbindung 6 kann der Bohrerkopf 2 des Werkzeugs bzw. des Tieflochbohrers 1 einfach vom Schaft 3 des Tieflochbohrers 1 getrennt bzw. angebracht werden. Der Schnittstellenbereich 5 kann eine jeweils lösbare Kraftschluss-, Formschluss-, Schraub-, Schrumpf- bzw. Klebeverbindung umfassen bzw. eine kegelige Verbindung insbesondere zwischen ca. 0 Grad und 15 Grad ggf. mit Plananlage aufweisen. Es ist auch eine Schnittstelle mit BajonettVerbindung möglich bzw. mit kegeligem oder zylindrischem Spannbolzen denkbar oder die Schnittstelle besteht aus einer Verbindung aus Kegel und Anzugsgewinde, mit und ohne Plananlage.
Der Schnittstellenbereich 5 kann insbesondere 1/3 bezogen auf die Werkzeugschneide entlang der Werkzeugachse liegen.
In Figur 2 ist eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Tieflochbohrers 1 gezeigt, bei welchem der Schnittstellenbereich 7 im Bohrerkopf 2 eingerichtet ist. Dabei ist ein vorderer Teilbereich 7a des
Schnittstellenbereichs 7 durch eine gesicherte Verbindung mit dem Bohrerkopf 2 so ausgestaltet, dass der Bohrerkopf 2 vom Schaft 3 getrennt werden kann. Ein hinterer Teilbereich 7b des Schnittstellenbereichs 7 ist durch eine unlösbare Verbindung fest mit dem Schaft 3 verbunden, z.B. angelötet.
Der in Figur 4 perspektivisch dargestellte Tieflochbohrer 1 ist z.B. gemäß der schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele gemäß Figur 1 bzw. Figur 2 ausgebildet und weist ein Bohrerkopf 2, ein Schaft 3 und ein Einspannelement 4 auf. Der Schaft 3 und der Bohrerkopf 2 sind an einer Fügenaht 8 miteinander beispielsweise verlötet. Der Schaft 3 kann in eine Ausnehmung des Einspannelements 4 eingeführt sein und dort mit dem Einspannelement 4 ebenfalls verlötet sein. Beispielsweise kann das Einspannelement 4 in Form einer Spannhülse vorgesehen werden.
Des Weiteren verfügt der Tieflochbohrer 1 am vorderen Ende des Bohrerkopfes 2 über eine Austrittsöffnung 9a eines Innenkühlkanals 9, der sich durch das Werkzeug bzw. durch den Tieflochbohrer 1 über dessen gesamte Länge erstreckt. Der Tieflochbohrer 1 gemäß Figur 4 ist als Einlippenbohrer mit einer gerade genuteten Spannut 10 ausgestaltet.
Figur 3a bis Figur 3c zeigt stark schematisiert ein Detail eines erfindungsgemäßen Tieflochbohrers 1 mit der Schwalbenschwanzverbindung 6 zwischen dem Bohrerkopf 2 und einem Zwischenstück 11. Das Zwischenstück 11 besteht beispielsweise aus Vollhartmetall und verfügt an seinem hinterem Ende über schräg zur Längsachse S des Bohrerkopfes 2 schräg verlaufende Anlageflächen IIa und IIb, welche insbesondere zum Anlöten an einen Schaftbereich des Tieflochbohrers 1 ausgebildet sind. Zwischen den nach außen sich aufweitenden Anlageflächen IIa und IIb wird im gezeigten Beispiel ein Winkel CK1 von ca.. 90 Grad aufgespannt.
Der Durchmesser D des Zwischenstückes 11 entspricht hier dem Durchmesser D des Bohrerkopfes 2. Der in der Seitenansicht gemäß Figur 3a sich außen ergebende Winkel oι2 der Bohrerspitzenkontur kann beispielsweise ca. 270 Grad betragen.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3a bis 3c umfasst die Schwalbenschwanzverbindung 6 eine einheitlich am Bohrerkopf 2 an dessen hinterem Ende ausgebildeten Zapfenabschnitt 2a, der sich beispielsweise durch sich konisch nach außen erweiternde Außenflächen 2b und eine eben Grundfläche 2c ausformt. Die Außenflächen 2b sind insbesondere gegenüber der Längsachse S des Bohrerkopfes 2 gleichartige zu dieser geneigt, hier beispielsweise um ca. 25 Grad. Die Grundfläche 2c kann auch eine andere geeignete Kontur aufweisen bzw. mit Schrägflächen gebildet sein. Die Länge I2 von einem hinteren Endpunkt B des Zwischenstücks 11 parallel zur Längsachse S bis zu einem mittleren Bereich des Zapfenabschnitts 2a entspricht in etwa der Hälfte der Längenabmessung I1 zwischen dem hinteren Endpunkt B parallel zur Längsachse S bis zu einer Bohrerspitze A.
Wie insbesondere aus Figur 3b bzw. 3c hervorgeht, ist die Schwalbenschwanzverbindung 6 durch eine Schraubverbindung 12 fixiert und gesichert. Dabei greift beispielsweise eine Madenschraube 13 durch eine senkrecht zur Längsachse S verlaufende Bohrung 14 von außen seitlich durch das Zwischenstück 11 bis in den Zapfenabschnitt 2a, wobei in der Bohrung 14 ein Innengewinde ausgebildet ist, welches mit einem Außengewinde der Madenschraube 13 zusammenwirkt . Die Schraubverbindung 12 mit der Madenschraube 13 und der Bohrung 14 ist insbesondere so abgestimmt, dass die Schwalbenschwanzverbindung 6 in einer exakt ausgerichteten Position von Bohrerkopf 2 und Zwischenstück 11 einrichtbar ist, so dass insbesondere beide Teile in exakter Flucht ausgerichtet sind bzw. dabei die Außenseiten von Bohrerkopf 2 und Zwischenstück 11 fluchten. Durch die Schraubverbindung 12 wird neben der exakten Ausrichtung von Bohrerkopf 2 und Zwischenstück 11 insbesondere der Bohrerkopf 2 gegen ein Herausrutschen gegenüber dem Zwischenstück 11 quer zur Längsachse S gesichert. Der Bohrerkopf 2 ist im Schiebesitz mit relativ enger Toleranz in einem entsprechenden Gegenabschnitt des Zwischenstücks eingeschoben, wobei der Gegenabschnitt des Zwischenstücks 11 exakt auf die Außenkontur des Zapfenabschnitts 2a abgestimmt ist.
Aus Figur 3c ist in Draufsicht von vorne aus Richtung P gemäß Figur 3a der Bohrerkopf 2 dargestellt, wobei eine Spannut 15 mit einem in umfänglicher Richtung zur Längsachse S sich ergebendem Winkel ß1 von ca. 120 Grad ausgebildet ist. Außerdem sind an Freiflächen 15 am Bohrerkopf 2 Öffnungen 16 und 17 zur Versorgung mit z.B. KühlSchmiermittel beim Bohren vorgesehen. Bisher werden Tieflochbohrer aus einem lokal auf die Bohrerspitze begrenzten Bohrerkopf und einem sich über die Länge des Bohrers erstreckenden Schaft aus gleichem Material oder verschiedenen Materialien zusammengefügt. Dabei kann die zumindest eine Bohrerschneide direkt am Bohrerkopf ausgebildet sein, welche durch auflöten befestigt wird, wie dies im Prospekt EB100, Nr. 114980/03123-XI-15 der Firma Gühring gezeigt wird.
Bezugszeichenliste:
1 Tieflochbohrer
2 Bohrerkopf
2a Zapfenabschnitt
2b Außenfläche
2c Grundfläche
3 Schaft
4 Einspannelement
5 Schnittstellenbereich
5a Teilbereich
5b Teilbereich
6 Schwalbenschwanzverbindung
7 Schnittstellenbereich
7a Teilbereich
7b Teilbereich
8 Fügenaht
9 Innenkühlkanal
9a Austrittsöffnung
10 Spannut
11 Zwischenstück
IIa Anlagefläche
IIb Anlagefläche
12 Sehraubverbindung
13 Madenschraube
14 Bohrung
15 Freifläche
16 Öffnung
17 Öffnung

Claims

Patentansprüche:
1. Tieflochbohrer (1) mit einem Bohrerkopf (2) und einem Bohrerschaft (3) sowie einer zwischen dem Bohrerkopf (2) und dem Bohrerschaft (3) ausgebildeten lösbaren Verbindung zum Anbringen und Entfernen des Bohrerkopfs (2) vom Bohrerschaft
(3), dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Bohrerkopf (2) und dem Bohrerschaft (3) ein Zwischenstück (11) vorgesehen ist, an welchem auf der zum Bohrerkopf (2) gerichteten Seite die lösbare Verbindung (6) zwischen dem Zwischenstück (11) und dem Bohrerkopf (2) ausgebildet ist und das Zwischenstück
(11) auf der zum Bohrerschaft (3) gerichteten Seite fest mit dem Bohrerschaft (3) verbunden ist.
2. Tieflochbohrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenstück (11) als nachträglich am Bohrerschaft (3) fest angebrachtes Einzelteil ausgebildet ist.
3. Tieflochbohrer nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenstück (11) aus Vollhartmetall besteht.
4. Tieflochbohrer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die lösbare Verbindung eine Schwalbenschwanzverbindung (6) umfasst, die mit einer Schraube (13) gegen eine Verschiebung von Bohrerkopf (2) und Bohrerschaft (3) quer zur Längsachse des Tieflochbohrers (1) gesichert ist.
5. Tieflochbohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwalbenschwanzverbindung
(6) einen Schwalbenschwanzabschnitt (2a, 2b, 2c) umfasst, der im Schiebesitz mit einem Gegenabschnitt zusammenwirkt.
6. Tieflochbohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei eingerichteter Verbindung von Bohrerkopf (2) und Bohrerschaft (3) sich die Schraube
(13) insbesondere radial zur Längsachse des Tieflochbohrers (1) durch den Bohrerschaft (3) und den Bohrerkopf (2) erstreckt .
7. Tieflochbohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bohrerkopf (2) aus Vollhartmetall besteht.
8. Tieflochbohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bohrerschaft (3) aus Stahl besteht.
9. Tieflochbohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bohrerschaft (3) hohl ist.
10. Tieflochbohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bohrerkopf (2) mehrteilig ist.
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