WO2011023288A1 - Bohrwerkzeug - Google Patents

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Uwe Hobohm
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Kennametal Inc.
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    • Y10T408/9095—Having peripherally spaced cutting edges with axially extending relief channel
    • Y10T408/9097—Spiral channel

Definitions

  • the invention relates to a drilling tool for introducing holes in Vietnameseplane surfaces, in particular cylindrical hollow body.
  • the drilling tool does not lie flush with its drill bit arranged on the front side and breaks laterally during drilling or runs laterally.
  • This problem is aggravated when two hollow-cylindrical elements are inserted into one another and the bore is intended to penetrate the overlapping area of the hollow-cylindrical elements.
  • the tool initially penetrates through the outer wall into the wall of the outer body and leaves it again on its inner wall, to push immediately on the outer surface of the wall of the inner hollow cylindrical part.
  • This risk can be further increased by the fact that the wall thickness of the hollow cylindrical wall is not constant in itself, but decreasing to one side.
  • the invention is therefore based on the object to design a drilling tool so that it does not break even when drilling operations on non-planar or non-planar surfaces, so that holes can be made with high dimensional and shape retention with the drilling tool.
  • a drilling tool is provided with at least two to the central longitudinal axis of the tool shank extending at right angles cutting edges. These two cutting edges form the drill main cutting edge. Between the sub-cutting a recessed in the direction of the drill shaft clearance is arranged. The drill shaft is thus provided with a recess in the region of the center of its end face forming the drill bit.
  • the invention is thus based on the basic idea not to use a centering tip arranged in the center of the drill bit end face for centering the drilling tool. Rather, the centering of the drilling tool according to the invention takes place over the arranged at the edge regions of the front side cutting edges and the central franking.
  • the partial cutting edges viewed from the edge of the end face of the tool, initially run at right angles to the central longitudinal axis.
  • a non-cutting central region is arranged between these obliquely placed, the franking associated partial cutting areas, which as it forms the franking floor. It is particularly advantageous to design the transitions within the partial cutting edges in the form of radii to be particularly soft and almost fluent in one another. This is particularly well possible with a concave indentation in the front of the tool as a clearing.
  • the edge region of the end face is provided with a broad chamfer connecting the front side and the peripheral surface.
  • the transitions between the front side and the chamfer and the chamfer and in turn the chamfer and the peripheral surface of the tool are preferably designed as sliding radii.
  • the transitions between the cutting edges and the adjacent chip and / or open surfaces are advantageously configured as radii in order to produce smooth and continuous transitions in the tool.
  • the drilling tool has flutes molded into its peripheral surface.
  • the adjacent to the cutting edges groove edges of the flutes are formed here as a minor cutting.
  • each secondary cutting edge has a guide bevel and a guide bevel trailing the guide bevel.
  • the cutting edges of the main cutting edge and the secondary cutting edge have rounded edges.
  • the surfaces of the tool, in particular the surfaces of the flutes must be polished.
  • the polished flutes effectively prevent sticking of the dissipated chips in the flutes.
  • the tool may still be completely or partially coated.
  • the shank of the drilling tool can also be penetrated by one or more coolant bores or cooling channels.
  • the tip of the provided with radii transitions provided drilling tool is in particular a grinding method according to EP-B-1 230 058th
  • FIG. 1 shows a side view of a drilling tool according to the invention
  • Fig. 2 shows a plan view of the front side of the inventive drilling tool
  • Fig. 3 shows the drill bit of the drilling tool according to circle IM in Fig. 1 in an enlarged view.
  • the drilling tool 1 consists of a tool shaft 3 which is rotationally symmetrical with respect to its central longitudinal axis 2.
  • the tool shaft 3 is divided in two into a tool receiving area 4 which is thicker in diameter and an effective area 5 with a smaller diameter.
  • the tool receiving area 4 merges into the effective area 5 via the conically configured transition area 6.
  • the tool shank 3 is cylindrical in the tool receiving area 4 and has a smooth clamping surface 7. With its tool receiving area 4 of the tool shank 3 is clamped in the chuck of a machine tool. The clamping jaws of the machine tool act on the clamping surface 7.
  • the effective region 5 of the drilling tool 1 has a coiled flute 8 and a likewise coiled nut back 9.
  • the drill tip is shown in Fig. 1 in the circle IM and is further explained with reference to the enlarged view in FIG.
  • the two partial cutting edges 10 run at right angles to the central longitudinal axis 2.
  • a trough-shaped concave indentation tapering in the direction of the central longitudinal axis 2 is provided as franking 11.
  • the cutting edges 10 go into the franking 11 flowing over radii 12 over.
  • a portion of the franking 11 is effective in the cutting process as the main cutting edge.
  • Each edge of the cutting edges 10 is followed by a bevel 13 at.
  • the chamfer 13 in each case forms the transition from a partial cutting edge 10 of the drill face to the peripheral surface 14 of the drilling tool 1.
  • the secondary cutting edges 15 each have a guide chamfer 16 and a trailing support chamfer 17.
  • the core of the drilling tool 1 is finally penetrated in the direction of the central longitudinal axis of two coolant channels 18.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Drilling Tools (AREA)

Abstract

Bohrwerkzeug (1) mit mindestens zwei zur Mittellängsachse (2) des Werkzeugschafts (3) rechtwinklig verlaufenden, eine Bohrerhauptschneide bildenden Teilschneiden (10) und mit einer in Richtung auf den Werkzeugschaft (3) zurückspringenden Freimachung (11) zwischen den Teilschneiden (10).

Description

Beschreibung
Bohrwerkzeug
Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Bohrwerkzeug zur Einbringung von Bohrungen in nichtplane Oberflächen, insbesondere zylindrische Hohlkörper. Bei der Einbringung von Bohrungen in nicht-plane Oberflächen besteht das Problem, dass das Bohrwerkzeug mit seiner an der Stirnseite angeordneten Bohrspitze nicht bündig aufliegt und während des Bohrens seitlich ausbricht bzw. seitlich verläuft. Dieses Problem wird noch verschärft, wenn zwei hohlzylindrische Elemente ineinander- gesteckt sind und die Bohrung den Überlappungsbereich der hohlzylindrischen Elemente durchsetzen soll. Das Werkzeug dringt zunächst durch die Außenwand in die Wandung des äußeren Körpers ein und verlässt diesen wieder an seiner Innenwand, um sogleich auf die äußere Fläche der Wandung des inneren hohlzylindrischen Teils zu stoßen. Hier besteht ein großes Risiko des Verlaufens des Bohrers. Dieses Risiko kann noch dadurch gesteigert sein, dass die Wandstärke der hohlzylindrischen Wandung in sich nicht konstant, sondern nach einer Seite hin abnehmend ist.
Zur Verbesserung des Bohrverhaltens ist es deshalb beispielsweise aus der DE-A-33 16 193 bekannt, am Mittelpunkt der Stirnseite des Bohrers eine aus der Stirnseite hinausstehende Zentrierspitze anzuordnen. Diese Zentrierspitze hat jedoch den Nachteil, dass die Schnittgeschwindigkeit im Bereich des Mittelpunkts der Bohrwerkzeugstirnfläche gleich Null ist. Aufgrund des auf das Bohrwerkzeug ausgeübten Vorschubs besteht die Gefahr, dass die Wandung des Werkstücks gequetscht, verdrückt oder beschädigt wird.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Bohrwerkzeug so zu gestalten, dass es auch bei Bohrvorgängen auf nicht ebenen oder nicht planen Flächen nicht ausbricht, so dass mit dem Bohrwerkzeug Bohrungen mit hoher Maß- und Formhaltigkeit hergestellt werden können. Lösung der Aufgabe
Zur Lösung der Aufgabe ist ein Bohrwerkzeug vorgesehen mit mindestens zwei zur Mittellängsachse des Werkzeugschafts rechtwinklig verlaufenden Teilschneiden. Diese beiden Teilschneiden bilden die Bohrerhauptschneide. Zwischen den Teilschneiden ist eine in Richtung auf den Bohrerschaft zurückspringende Freimachung angeordnet. Der Bohrerschaft ist also im Bereich des Mittelpunkts seiner die Bohrspitze bildenden Stirnfläche mit einer Ausnehmung versehen.
Aus dem Stand der Technik, beispielsweise der EP-B-1 748 859, sind Bohrwerkzeuge mit zur Mittellängsachse des Werkzeugschafts rechtwinklig verlaufenden Bohrerhauptschneiden bekannt. Diese dienen aber stets zur Erzeugung von Sacklochbohrungen mit einem ebenen, zur Mittellängsachse der Bohrung rechtwinklig verlaufenden Bohrungsboden.
Die Erfindung beruht also auf der Grundüberlegung, nicht eine im Mittelpunkt der Bohrerstirnseite angeordnete Zentrierspitze zur Zentrierung des Bohrwerkzeugs zu verwenden. Vielmehr erfolgt die Zentrierung des Bohrwerkzeugs nach der Erfindung über die an den Randbereichen der Stirnseite angeordneten Teilschneiden und der zentrischen Freimachung.
Die rückbezogenen Ansprüche betreffen teilweise vorteilhafte und teilweise für sich selbst erfinderische Weiterbildungen dieser Erfindung.
Vorteilhaft verlaufen die Teilschneiden vom Rand der Stirnseite des Werkzeugs her gesehen zunächst rechtwinklig zur Mittellängsachse. An diesen rechtwinklig verlaufenden Bereich schließt sich ein schräg zur Mittellängsachse verlaufender Bereich der Schneiden an und bildet so gewissermaßen bereits eine Seitenwandung der Freimachung. In weiterer Ausgestaltung ist zwischen diesen schräg gestellten, der Freimachung zugeordneten Teilschneidenbereiche ein nichtschneidender zentraler Bereich angeordnet, welcher gleichsam den Freimachungsboden bildet. Besonders vorteilhaft ist es, die Übergänge innerhalb der Teilschneiden in Form von Radien besonders weich und nahezu fließend ineinander übergehend auszugestalten. Dies ist besonders gut möglich mit einer konkaven Einformung in der Stirnseite des Werkzeugs als Freimachung.
Zur Verbesserung der Stabilität des Bohrwerkzeugs ist der Randbereich der Stirnseite mit einer die Stirnseite und die Umfangsfläche verbindenden breiten Fase versehen. Auch die Übergänge zwischen der Stirnseite und der Fase und der Fase und wiederum der Fase und der Umfangsfläche des Werkzeugs sind vorzugsweise als gleitende Radien ausgestaltet. Auch die Übergänge zwischen den Schneiden und den benachbarten Span- und/oder Freiflächen sind vorteilhaft als Radien ausgestaltet, um weiche und stetige Übergänge im Werkzeug zu erzeugen.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung weist das Bohrwerkzeug in seine Umfangsfläche eingeformte Spannuten auf. Die an die Teilschneiden angrenzenden Nutkanten der Spannuten sind hierbei als Nebenschneiden ausgebildet. Vorzugsweise weist jede Nebenschneide eine Führungsfase und eine der Führungsfase nacheilende Stützfase auf. Diese Maßnahmen tragen erheblich zur Verbesserung der Rundlaufeigenschaften des Bohrwerkzeugs bei und verhindern so wirksam ein Ausbrechen des Werkzeugs während des Bohrvorgangs.
Zur Verbesserung der Standzeiten der Bohrwerkzeuge weisen die Teilschneiden der Hauptschneide und die Nebenschneide verrundete Kanten auf. Weiterhin müssen die Oberflächen des Werkzeugs, insbesondere die Oberflächen der Spannuten poliert sein. Die polierten Spannuten verhindern wirksam ein Verkleben der abzuführenden Späne in den Spannuten. Alternativ oder ergänzend zum Polieren kann das Werkzeug noch ganz oder teilweise beschichtet sein.
Schließlich ist es auch möglich, Bohrwerkzeuge mit drei- oder mehrteiligen Hauptschneiden zu realisieren. Zweckmäßig kann der Schaft des Bohrwerkzeugs auch von einer oder mehreren Kühlmittelbohrungen bzw. Kühlkanälen durchsetzt sein. Zum Anschleifen der Spitze des mit als Radien ausgestalteten Übergängen versehenen Bohrwerkzeugs eignet sich insbesondere ein Anschleifverfahren gemäß der EP-B-1 230 058.
Beschreibung der Figuren
Fig. 1 zeigt die Seitenansicht eines erfindungsmäßigen Bohrwerkzeugs,
Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf die Stirnseite des erfindungsmäßigen Bohrwerkzeugs und
Fig. 3 zeigt die Bohrspitze des Bohrwerkzeugs gemäß Kreis IM in Fig. 1 in vergrößerter Darstellung.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Das Bohrwerkzeug 1 besteht aus einem zu seiner Mittellängsachse 2 rotationssymmetrischen Werkzeugschaft 3. Der Werkzeugschaft 3 ist zweigeteilt in einen im Durchmesser dickeren Werkzeugaufnahmebereich 4 und einen Wirkbereich 5 mit kleinerem Durchmesser. Der Werkzeugaufnahmebereich 4 geht über den konisch ausgestalteten Übergangsbereich 6 in den Wirkbereich 5 über.
Der Werkzeugschaft 3 ist im Werkzeugaufnahmebereich 4 zylindrisch ausgebildet und weist eine glatte Spannfläche 7 auf. Mit seinem Werkzeugaufnahmebereich 4 ist der Werkzeugschaft 3 im Spannfutter einer Werkzeugmaschine gespannt. Die Spannbacken der Werkzeugmaschine beaufschlagen hierbei die Spannfläche 7.
Der Wirkbereich 5 des Bohrwerkzeugs 1 weist eine gewendelte Spannut 8 und einen ebenfalls gewendelten Nutrücken 9 auf. Die Bohrerspitze ist in Fig. 1 im Kreis IM dargestellt und ist anhand der vergrößerten Darstellung in Fig. 3 weiter erläutert. Im Bereich der Bohrerspitze verlaufen zur Mittellängsachse 2 rechtwinklig die beiden Teilschneiden 10. Zwischen den Teilschneiden 10 ist eine in Richtung auf die Mittellängsachse 2 zulaufende wannenförmige konkave Einformung als Freimachung 11 vorgesehen. Die Teilschneiden 10 gehen in die Freimachung 11 fließend über Radien 12 über. Ein Teilbereich der Freimachung 11 ist beim Schneidprozess als Hauptschneide mit wirksam. Randseitig an die Teilschneiden 10 schließt sich jeweils eine Fase 13 an. Die Fase 13 bildet jeweils den Übergang von einer Teilschneide 10 der Bohrerstirnseite zur Umfangsfläche 14 des Bohrwerkzeugs 1.
Schließlich sind in Fig. 2 die den Teilschneiden 10 zugeordneten Nebenschneiden 15 erkennbar. Die Nebenschneiden 15 weisen jeweils eine Führungsfase 16 und eine nacheilende Stützfase 17 auf.
Der Kern des Bohrwerkzeugs 1 ist schließlich in Richtung der Mittellängsachse so von zwei Kühlmittelkanälen 18 durchsetzt.

Claims

Ansprüche
1. Bohrwerkzeug (1 ) mit mindestens zwei zur Mittellängsachse (2) des Werkzeugschafts (3) rechtwinklig verlaufenden, eine Bohrerhauptschneide bildenden Teilschneiden (10) und mit einer in Richtung auf den Werkzeugschaft (3) zurückspringenden Freimachung (11 ) zwischen den Teilschneiden (10).
2. Bohrwerkzeug (1 ) nach Anspruch 1 ,
gekennzeichnet durch
einen im Anschluss an den rechtwinklig zur Mittellängsachse (2) des Werkzeugschafts (3) verlaufenden Bereich der Teilschneiden (10) in Richtung auf den Mittelpunkt der Stirnseite des Bohrwerkzeugs (1 ) schräg verlaufenden Teilschneidenbereich.
3. Bohrwerkzeug (1 ) nach Anspruch 2,
gekennzeichnet durch
einen zwischen den Teilschneiden (10) angeordneten, nicht als Schneide wirksamen Freimachungsboden.
4. Bohrwerkzeug (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
gekennzeichnet durch
eine wannenartige, konkave Einformung an der Stirnseite des Bohrwerkzeugs (1 ) als Freimachung (11 ).
5. Bohrwerkzeug (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
gekennzeichnet durch
eine breite Fase (13) an dem der Freimachung (11 ) abgewandten Ende der Teilschneide (10) als Übergang zwischen der Teilschneide (10) auf der Bohrerstirnseite und der Umfangsfläche (14) des Bohrwerkzeugs (1 ).
6. Bohrwerkzeug (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
gekennzeichnet durch
Radien als Übergänge zwischen den aneinandergrenzenden Bereichen der Teilschneiden (10) und der Wirkflächen am Bohrwerkzeug (1 ).
7. Bohrwerkzeug (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
gekennzeichnet durch
Spannuten (8) in der Umfangsfläche (14) des Bohrwerkzeugs (1 ) mit jeweils einem als Nebenschneide (15) ausgebildeten Nutrand mit einer Führungsfase (16) und einer Führungsfase (16) nacheilenden Stützfase (17) im Bereich der Nebenschneide (15).
8. Bohrwerkzeug (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
gekennzeichnet durch
verrundete Kanten an den Teilschneiden (10) der Hauptschneide und den Nebenschneiden (15).
9. Bohrwerkzeug (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Oberflächen des Bohrwerkzeugs (1 ) poliert und/oder beschichtet sind.
10. Bohrwerkzeug (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
gekennzeichnet durch
eine aus drei oder mehr Teilschneiden (10) gebildete Hauptschneide.
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