WO2012038343A1 - Verfahren zum herstellen eines bohrers - Google Patents

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drill
flutes
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wire
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Inventor
Olaf Ritter
Frank Wolpert
Original Assignee
Adolf Würth GmbH & Co. KG
Würth International Ag
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
    • B23P15/28—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass cutting tools
    • B23P15/32—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass cutting tools twist-drills

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a drill.
  • twist drills These have a drill bit, which has two bent drill bits, are arranged in the direction of rotation in front of which flutes. These extend helically over a large part of the length of the bore shaft. Drills of this kind are made from a high quality tool steel. This type of production is expensive because of the high quality material and the complex machining. Often, such expensive drills are simply disposed of because of a lack of regrinding capability, rather than being provided with a subsequent bevel.
  • the invention is based on the object to provide a way to produce drills cheaper.
  • the invention uses as starting material a wire from which a corresponding piece of wire is cut to length.
  • This piece of wire serves as a blank for the production of the drill.
  • flutes are rolled. The rolling in happens in such a way that the Flutes at the one end of the wire piece reach to the end, while they have at the other end at a distance. This end then later forms the chucking end.
  • a drill bit is formed by cold forging. The result is a slug that remains connected to the drill bit. This slug is then sheared off. A reworking in the manner of a grinding of the drill bit is no longer absolutely necessary. Subsequently, the drill is hardened. The flutes do not need to reach to the very end, otherwise the pinching of the tip is difficult.
  • the flutes are rolled using at least two rollers and a relative movement between them and the wire piece along helical lines. In doing so, neither the rollers themselves are moved along helical lines, or the wire piece are guided past the rollers in a corresponding movement.
  • Another possibility of producing the flutes may consist in that the piece of wire is placed between two flat-rolled jaws and these are moved linearly relative to one another to produce the flutes.
  • the drill bit is formed by means of at least two pinching jaws which are moved towards one another transversely to the axis of the wire piece until they touch each other. In this way, a symmetrical drill bit can be generated. In this type of production of the drill bit creates a slug in front of the later cutting edges, which then still has to be removed. After removing the Butzens the cutting edges of the drill bit are finished, without a rework would be required by grinding.
  • the wire piece is heated prior to rolling the flutes, in which case in particular an inductive heating is preferred. This makes it easier to roll the flutes, in particular using the rotating rollers.
  • the drill bit is formed prior to rolling the flutes.
  • the removal of the Butzens by shearing can be done for example by the fact that the Butzen held in a kind of fork and the piece of wire is twisted. Conversely, when holding the piece of wire shearing the Butzens by its own rotation is possible.
  • a receptacle for the chuck of a drive device can be formed at the end facing away from the drill bit. This molding can also be done before molding the drill bit.
  • the invention also proposes a drill which can be produced by the method described.
  • FIG. 1 shows schematically the production of the flutes in a piece of wire
  • FIG. 2 shows the molding of the drill bit
  • Figure 3 shows the removal of the jaws after making the drill bit
  • Figure 4 shows the shearing of the Butzens
  • FIG. 5 shows the completed drill
  • FIG. 6 shows the start of the production of a drill according to a second embodiment of the method proposed by the invention
  • FIG. 7 shows the piece of wire after making the drill bit
  • FIG. 8 shows the rolling of the flutes
  • Figure 9 shows the finished drill before curing
  • FIG. 10 shows the rolling of flutes using two flat-rolled dies in the production method according to a third embodiment
  • Figure 1 1, the forming of the drill bit
  • Figure 12 bake the removal of the pinch
  • Figure 13 shows the shearing off of the Butzens
  • Figure 14 shows the removal of the grout and the finished drill
  • FIG. 15 shows a drill with a hexagon receptacle produced by the method according to the invention.
  • a piece of wire 1 of a certain length was separated from a longer wire. It is arranged between rotatably drivable rollers 2, which are driven about entangled axes.
  • the rollers 2 After placing the piece of wire, the rollers 2 are moved towards each other.
  • the piece of wire is heated inductively by means of a heater 3.
  • the wire piece 1 is pulled in the direction of arrows 4 up and twisted.
  • the two rollers 2 roll opposite helical flutes 5 in the piece of wire.
  • These flutes 5 are rolled up to the lower end of the wire piece 1 in FIG.
  • a portion 6 of the wire piece 1 of flutes 5 is left free. This cylindrical part 6 of the wire piece 1 will later become the clamping end of the drill, see FIG. 2.
  • the now formed drill bit is still connected to the slug 9.
  • the slug 9 must now be removed.
  • a slotted shaft 10 which is pushed axially forward until the slug is disposed in the slot of the front end of the shaft 10.
  • the shaft 10 is rotated in the direction of the arrow 1 1 and sheared off the slug, see Figure 4.
  • the drill bit 12 is completed. It contains two drill bits 13, which no longer require post-processing.
  • the shape of the drill is ready, see Figure 5. It is now still hardened.
  • the drill is then produced by the method described here.
  • FIGS. 6 to 9 A second embodiment of the method proposed by the invention is described and illustrated in the following FIGS. 6 to 9.
  • the one end of the wire piece 1 is used to form the drill bit. tip 12 deformed.
  • the result is shown in FIG. 7.
  • the slug 9 is sheared off. Once the flutes 5 are completed, the rollers 2 move apart, and the drill is so far completed that it only needs to be hardened.
  • FIG. 15 shows that a hexagonal projection 16 is integrally formed on the clamping end of the finished drill.
  • the molding of this hexagonal attachment can be carried out, for example, as a first method step.
  • other forms of clamping end can be formed, for. B. internal or external drives.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Drilling Tools (AREA)

Abstract

Zur kostengünstigen Herstellung eines Spiralbohrers wird vorgeschlagen, ein Drahtstück (1) aus einem umformbaren und härtbaren Stahl in der entsprechenden Länge vorzubereiten. In das Drahtstück werden zwei Spannuten (5) längs Schraubenlinien eingewalzt. Das Einwalzen kann mithilfe von rotierenden Walzen oder mithilfe von Flachwalzbacken erfolgen. Das eine Ende des Drahtstücks (1) bleibt frei von Spannuten (5) zur Bildung eines Einspannendes. An dem anderen Ende wird eine Bohrspitze (12) durch Kaltschmieden hergestellt. Der dabei entstehende und an den Drahtstück (1) noch hängen bleibende Butzen wird abgeschert. Dadurch werden die Bohrschneiden (12) der Bohrspitze freigelegt. Anschließend erfolgt ein Härten des Bohrers.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Herstellen eines Bohrers
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Bohrers.
Die gängigsten Bohrer sind so genannte Spiralbohrer. Diese besitzen eine Bohrspitze, die zwei gebogen geformte Bohrschneiden aufweist, in Drehrichtung vor denen Spannuten angeordnet sind. Diese erstrecken sich schraubenlinienförmig über einen großen Teil der Länge des Boh- rerschafts. Bohrer dieser Art werden aus einem hochwertigen Werkzeugstahl spanend hergestellt. Diese Art der Herstellung ist wegen des hochwertigen Materials und der aufwändigen spanenden Herstellung teuer. Häufig werden solche teuren Bohrer wegen einer fehlenden Möglichkeit zum Nachschleifen einfach entsorgt, anstatt sie mit einem nach- träglichen Anschliff zu versehen.
Es ist bereits ein Bohrer bekannt (EP 30472 A1 ), der einen zylindrischen Schaft mit einer kalt geschmiedeten Spitze aufweist. Diese Spitze weist eine bei Bohrern unübliche Form auf. Dieser Bohrer ist wegen des Feh- lens von Spannuten in dem sich an die Bohrspitze anschließenden Schaft nur für dünne Bleche geeignet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Möglichkeit zu schaffen, Bohrer billiger produzieren zu können.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ein Verfahren mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen vor. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen. Die Erfindung verwendet als Ausgangsmaterial einen Draht, von dem ein entsprechendes Drahtstück abgelängt wird. Dieses Drahtstück dient als Rohling zur Herstellung des Bohrers. In das Drahtstück werden Spannuten eingewalzt. Das Einwalzen geschieht in der Weise, dass die Spannuten an dem einen Ende des Drahtstücks bis zu dem Ende reichen, während sie an dem anderen Ende einen Abstand aufweisen. Dieses Ende bildet dann später das Einspannende. An dem anderen Ende wird eine Bohrspitze durch Kaltschmieden angeformt. Dabei ent- steht ein Butzen, der noch mit der Bohrspitze verbunden bleibt. Dieser Butzen wird dann abgeschert. Eine Nachbearbeitung nach Art eines Schleifens der Bohrspitze ist nicht mehr zwingend erforderlich. Anschließend wird der Bohrer gehärtet. Die Spannuten brauchen auch nicht bis ganz zu dem Ende zu reichen, da sonst das Kneifen der Spitze erschwert ist.
Als Ausgangsmaterial können alle Stahlsorten verwendet werden, die sich härten lassen und die umformbar sind. Dies sind in der Regel Stähle ab einem Kohlenstoffgehalt von 0,15 % Kohlenstoff (zum Beispiel SAE 1018; SAE 1016; CK 15 DIN 17210).
Als Ergebnis des von der Erfindung vorgeschlagenen Verfahrens hat man einen Bohrer, der wesentlich kostengünstiger hergestellt ist. Aufgrund der sich über den Schaft erstreckenden Spannuten kann der Boh- rer in genau der gleichen Weise und für die gleichen Anwendungsfälle verwendet werden wie ein herkömmlicher Spiralbohrer.
Aufgrund des geänderten Herstellungsverfahrens können auch unterschiedliche Schneidengeometrien verwirklicht werden, die sich bisher wegen der Herstellung durch Schleifen noch nicht realisieren ließen. Ein Beispiel hierfür ist ein Schneidwinkel von 180°. Darüber hinaus ist es möglich, die unterschiedlichsten Schaftformen für die Aufnahme von Antrieben zu realisieren. Zum Herstellen der Spannuten durch Walzen kann erfindungsgemäß in Weiterbildung vorgesehen sein, dass die Spannuten mithilfe mindestens zweier Walzen und einer Relativbewegung zwischen diesen und dem Drahtstück längs Schraubenlinien gewalzt werden. Dabei können ent- weder die Walzen selbst längs Schraubenlinien bewegt werden, oder aber das Drahtstück in einer entsprechenden Bewegung an den Walzen vorbeigeführt werden. Eine andere Möglichkeit der Herstellung der Spannuten kann darin bestehen, dass das Drahtstück zwischen zwei Flachwalzbacken gelegt und diese zur Erzeugung der Spannuten linear zueinander bewegt werden.
In nochmaliger Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Bohrspitze mithilfe mindestens zweier Kneifbacken geformt wird, die quer zur Achse des Drahtstücks aufeinander zu bewegt werden, bis sie sich berühren. Auf diese Weise kann eine symmetrische Bohrspitze erzeugt werden. Bei dieser Art der Herstellung der Bohrspitze entsteht vor den späteren Schneidkanten ein Butzen, der dann noch entfernt werden muss. Nach Entfernung des Butzens sind die Schneidkanten der Bohrspitze fertig, ohne dass eine Nachbearbeitung durch Schleifen erforderlich wäre. In nochmaliger Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Drahtstück vor dem Walzen der Spannuten erhitzt wird, wobei hier insbesondere eine induktive Erhitzung bevorzugt wird. Dadurch erleichtert sich das Walzen der Spannuten insbesondere mithilfe der rotierenden Walzen.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die Bohrspitze vor dem Walzen der Spannuten angeformt wird.
Das Entfernen des Butzens durch Abscheren kann beispielsweise da- durch geschehen, dass der Butzen in einer Art Gabel festgehalten und das Drahtstück verdreht wird. Auch umgekehrt ist bei Festhalten des Drahtstücks ein Abscheren des Butzens durch seine eigene Verdrehung möglich. Falls der Bohrer für eine spezielle Aufnahme verwendet werden soll und das zylindrische Ende des Drahtstücks hierfür nicht geeignet ist, kann erfindungsgemäß an dem der Bohrspitze abgewandten Ende eine Auf- nähme für das Futter einer Antriebsvorrichtung angeformt werden. Dieses Anformen kann auch vor dem Anformen der Bohrspitze geschehen.
Die Erfindung schlägt ebenfalls einen Bohrer vor, der durch das beschriebene Verfahren herstellbar ist.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der Zusammenfassung, deren beider Wortlaut durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht wird, der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfin- dung sowie anhand der Zeichnung. Hierbei zeigen:
Figur 1 schematisch das Herstellen der Spannuten in einem Drahtstück; Figur 2 das Anformen der Bohrspitze;
Figur 3 das Entfernen der Backen nach dem Herstellen der Bohrspitze; Figur 4 das Abscheren des Butzens;
Figur 5 den fertig gestellten Bohrer;
Figur 6 den Beginn der Herstellung eines Bohrers nach einer zweiten Ausführungsform des von der Erfindung vorgeschlagenen Verfahrens;
Figur 7 das Drahtstück nach Herstellen der Bohrspitze; Figur 8 das Walzen der Spannuten;
Figur 9 den fertigen Bohrer vor dem Härten;
Figur 10 das Walzen von Spannuten mithilfe zweier Flachwalzbacken bei dem Herstellungsverfahren nach einer dritten Ausführungsform; Figur 1 1 das Anformen der Bohrspitze; Figur 12 das Entfernen der Kneif backen; Figur 13 das Abscheren des Butzens;
Figur 14 das Entfernen des Butzens und den fertigen Bohrer;
Figur 15 einen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Bohrer mit einer Sechskantaufnahme.
Zunächst wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 5 eine erste Ausführungsform des von der Erfindung vorgeschlagenen Verfahrens beschrieben. Ein Drahtstück 1 einer bestimmten Länge wurde von einem längeren Draht abgetrennt. Es wird zwischen rotierend antreibbaren Walzen 2 angeordnet, die um verschränkte Achsen antreibbar sind.
Nach dem Anordnen des Drahtstücks werden die Walzen 2 aufeinander zu bewegt. Das Drahtstück wird mithilfe einer Heizeinrichtung 3 induktiv erwärmt. Das Drahtstück 1 wird in Richtung der Pfeile 4 nach oben gezogen und dabei verdreht. Auf diese Weise walzen die beiden Walzen 2 gegenüberliegende schraubenlinienförmige Spannuten 5 in das Drahtstück ein. Diese Spannuten 5 werden bis zu dem in Figur 1 unteren Ende des Drahtstücks 1 gewalzt. Dadurch entsteht ein Zwischenprodukt, bei dem das Drahtstück 1 mindestens zwei gegenüberliegende Spannuten 5 aufweist, die bis zum unteren Ende des Drahtstücks 1 reichen. Am gegenüberliegenden oberen Ende ist ein Abschnitt 6 des Drahtstücks 1 von Spannuten 5 frei geblie- ben. Dieser zylindrische Teil 6 des Drahtstücks 1 wird später das Einspannende des Bohrers, siehe Figur 2.
Nun werden zwei Kneifbacken 7 quer zur Längsachse des Drahtstücks 1 aufeinander zu bewegt. Die beiden Kneif backen 7 weisen in den aufein- ander zu gerichteten Flächen 8 Vertiefungen auf, die die Form der herzustellenden Bohrspitze abbilden. Sobald die Kneifbacken 7 bis zur gegenseitigen Berührung der Flächen 8 aufeinander zu bewegt sind, ist das vordere Ende des Drahtstücks mit einer die Form der Bohrspitze bereits enthaltenden Verformung versehen worden. Anschließend wer- den die Kneifbacken 7 wieder voneinander weg bewegt, siehe Figur 3.
Die jetzt gebildete Bohrspitze ist noch mit dem Butzen 9 verbunden. Die Verbindung besteht längs der späteren Bohrschneiden. Der Butzen 9 muss jetzt noch entfernt werden. Hierzu dient eine geschlitzte Welle 10, die axial vorwärts geschoben wird, bis der Butzen in dem Schlitz des vorderen Endes der Welle 10 angeordnet ist. Anschließend wird die Welle 10 in Richtung des Pfeils 1 1 verdreht und der Butzen abgeschert, siehe Figur 4. Dadurch ist die Bohrspitze 12 fertig gestellt. Sie enthält zwei Bohrschneiden 13, die keiner Nachbearbeitung mehr bedürfen. Die Form des Bohrers ist damit fertig, siehe Figur 5. Er wird jetzt noch gehärtet. Damit ist dann der Bohrer nach dem hier beschriebenen Verfahren hergestellt.
In den folgenden Figuren 6 bis 9 wird eine zweite Ausführungsform des von der Erfindung vorgeschlagenen Verfahrens beschrieben und dargestellt. Zunächst wird bei dieser Variante in dem Drahtstück 1 mithilfe der beiden Kneifbacken 7 in der gleichen Weise wie bei der Ausführungsform der Figur 2 das eine Ende des Drahtstücks 1 zur Bildung der Bohr- spitze 12 verformt. Das Ergebnis zeigt die Figur 7. Bei dem anschließenden Drallwalzen der Spannuten 5 mithilfe der um verschränkte Achsen rotierenden Walzen 2 wird der Butzen 9 abgeschert. Sobald die Spannuten 5 fertig gestellt sind, fahren die Walzen 2 auseinander, und der Bohrer ist so weit fertig gestellt, dass er nur noch gehärtet zu werden braucht.
In den folgenden Figuren wird eine weitere Möglichkeit der Ausgestaltung des von der Erfindung vorgeschlagenen Verfahrens dargestellt. Hier werden zwei Flachwalzbacken 17 verwendet, die auf ihren einander zugewandten Innenseiten 18 Rippen 19 aufweisen, die den Spannuten 5 entsprechen. Das Drahtstück 1 wird zwischen die beiden Flachwalzbacken 17 eingelegt und eine der beiden Flachwalzbacken 17 in Richtung des Pfeils 20 verschoben. Dadurch werden in der Oberfläche des Draht- Stücks 1 die Spannuten 5 gewalzt. Das Ergebnis zeigt die Figur 1 1.
Nun wird in der gleichen Weise, wie dies zu Figur 2 beschrieben wurde, die Bohrspitze am vorderen Ende des späteren Bohrers angeformt, mithilfe der beiden Kneif backen 7. Nach dem Entfernen der Kneifbacken, siehe Figur 12, hängt noch der Butzen 9 am vorderen Ende des späteren Bohrers. Er wird in der gleichen Weise entfernt, wie dies in Figur 4 dargestellt wurde, so dass im Endergebnis in Figur 14 der fast fertige Bohrer dargestellt ist. Er wird dann ebenfalls noch gehärtet. Die Figur 15 zeigt, dass an dem Einspannende des fertigen Bohrers ein Sechskantansatz 16 angeformt ist. Das Anformen dieses Sechskantansatzes kann beispielsweise als erster Verfahrensschritt durchgeführt werden. Selbstverständlich können auch andere Formen des Einspannendes angeformt werden, z. B. Innen- oder Außenantriebe.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Herstellen eines Bohrers mit folgenden Verfahrensschritten:
1.1 es wird ein Drahtstück (1 ) mit einer der Länge des herzustellenden Bohrers entsprechenden Länge vorbereitet,
1.2 in das Drahtstück (1 ) werden zwischen einer Stelle mit Abstand von dem einen Ende des Drahtstücks (1 ) und dem anderen Ende des Drahtstücks (1 ) Spannuten (5) längs einer Schraubenlinie eingewalzt,
1.3 an letzeres Ende des Drahtstücks (1 ) wird eine Bohrspitze (12) angeformt,
1.4 der beim Anformen der Bohrspitze (12) gebildete Butzen (9) wird abgeschert,
1.5 das Drahtstück (1 ) wird gehärtet.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , bei dem die Spannuten (5) mithilfe mindestens zweier rotierender Walzen (2) gewalzt werden, die längs Schraubenlinien an dem Drahtstück (1 ) vorbei bewegt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , bei dem die Spannuten (5) mithilfe mindestens zweier rotierender Walzen (2) gewalzt werden, an denen das Drahtstück (1 ) in einer Schraubbewegung vorbei bewegt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 , bei dem das Drahtstück (1 ) zwischen zwei Flachwalzbacken (17) gelegt und diese zur Erzeugung der Spannuten (5) linear zueinander bewegt werden.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Bohrspitze (12) mithilfe zweier Kneifbacken (7) geformt wird, die quer zur Achse des Drahtstücks (1 ) aufeinander zu bewegt werden.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Drahtstück (1 ) vor dem Walzen der Spannuten (5) erhitzt, insbesondere induktiv erhitzt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Bohrspitze (12) vor dem Walzen der Spannuten (5) angeformt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der beim Herstellen der Bohrspitze (12) erzeugte Butzen (9) durch eine Drehbewegung abgeschert wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem an dem einen Ende des Drahtstücks (1 ) eine Aufnahme (16) für das Futter oder einen Antrieb einer Antriebsvorrichtung angeformt wird.
10. Bohrer, herstellbar durch das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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