WO2023213816A1 - Stufenbohrer - Google Patents

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WO2023213816A1
WO2023213816A1 PCT/EP2023/061557 EP2023061557W WO2023213816A1 WO 2023213816 A1 WO2023213816 A1 WO 2023213816A1 EP 2023061557 W EP2023061557 W EP 2023061557W WO 2023213816 A1 WO2023213816 A1 WO 2023213816A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
main cutting
rotation
distal
axis
drill
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/061557
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jürgen MIEBACH
Original Assignee
Jian, Xiaomeng
CHEN, Yuzheng
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jian, Xiaomeng, CHEN, Yuzheng filed Critical Jian, Xiaomeng
Publication of WO2023213816A1 publication Critical patent/WO2023213816A1/de

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B51/00Tools for drilling machines
    • B23B51/009Stepped drills
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B2251/00Details of tools for drilling machines
    • B23B2251/04Angles, e.g. cutting angles
    • B23B2251/043Helix angles
    • B23B2251/046Variable
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B2251/00Details of tools for drilling machines
    • B23B2251/28Arrangement of teeth
    • B23B2251/282Unequal spacing of cutting edges in the circumferential direction

Definitions

  • the invention relates to a step drill and a spiral tool, e.g. a spiral drill or spiral milling cutter, with such a step drill.
  • a spiral tool e.g. a spiral drill or spiral milling cutter
  • proximal and distal as well as “in the proximal direction” and “in the distal direction” as well as “proximal side” and “distal side” are in relation to the twist drill or spiral milling cutter, summarized in this application for reasons of simplicity
  • spiral tool means a drive unit that drives, e.g. a drill or a cordless screwdriver, which can be connected to the spiral tool in a rotationally fixed manner at the proximal end in order to apply a torque to the spiral drill or milling cutter.
  • Such a step drill extends from a proximal end that can be connected or connected to a drive to a distal end about a central axis of rotation R and comprises a working section comprising several stages and a drive section which is connected to this working section and is essentially cylindrical.
  • At least one spiral groove is arranged in a spiral shape at a spiral angle to the axis of rotation and extends around it, which defines a groove side wall acting in a direction of rotation D.
  • the working section includes several stages that form a group of cutting edges, which move sequentially, i.e. in sections, and spirally around the axis of rotation on the outside of extending from the distal end of the cone section to the proximal end of the cone section.
  • Each step comprises a step distal surface extending transversely to the axis of rotation R and directed towards the distal end, a conical step distal surface extending at a distal surface angle to a vertical parallel to the axis of rotation, and a step distal surface, in particular cylindrical, step proximal surface extending transversely to this step distal surface at a distance from the axis of rotation.
  • the interface of the step distal surface and the step proximal surface with the groove side wall thus forms a main cutting edge which extends circumferentially on the outside on a lateral surface of the step drill around the axis of rotation.
  • the step distal surface therefore extends distally from the main cutting edge of the respective step and the step proximal surface extends proximally from this main cutting edge.
  • the steps of the step drill enlarge in the proximal direction sequentially, i.e. in sections, and thus form a cone section with a gradually increasing outer diameter of the step proximal surfaces, which also function as step side surfaces, i.e. limit them laterally.
  • the height of the steps (step height), which extends along the axis of rotation, is preferably the material thickness of the longitudinal extension direction of the material to be processed corresponds to the thickness of the material thickness of the material to be processed.
  • a centering tip can be formed in one piece at the distal end, in front of the first - smallest - step, which includes distal or frontal main cutting edges which extend from the distal zenith in the proximal direction or frontal direction, including the tip angle.
  • Such a step drill has a central axis of rotation enclosed by a circumferential core, along which the spiral tool extends from a front distal end to a rear proximal end.
  • the core thickness is the decisive measure of the stability of the twist drill. Twist drills with a large (thick) core diameter have greater stability and are therefore suitable for higher torques and harder materials. They are also very suitable for use in hand drills as they are more resistant to vibrations and the effects of lateral forces.
  • the rear proximal end is designed as a drive section extending in the distal direction, which encloses the core to form a shaft, which in turn is designed for a rotationally fixed connection to the drive unit.
  • the drive section is adjoined in the distal direction by a substantially conical working section which also surrounds the core and tapers in the distal direction and with which the step drill removes material from a workpiece, for example a metal plate, a housing or the like.
  • the working section comprises the steps, which are preferably significantly wider than the shaft, as well as at least two channel-shaped and spiral-shaped or helical-shaped spiral grooves which are formed on the outside in a lateral surface of the working section, including the spiral angle with the axis of rotation, and which extend around the axis of rotation .
  • the groove side wall of these spiral grooves which is located at the front in the direction of rotation, forms with the step distal surfaces and the step proximal surfaces several pairs of cutting edges with main cutting edges that widen in sections, i.e. with diameters that widen step by step in the proximal direction.
  • spiral grooves i.e. a first and a second spiral groove
  • the spiral grooves include opposing groove side walls with a groove bottom or bottom.
  • a groove side wall forms a groove side wall acting in one direction of rotation.
  • These groove side walls define a first main cutting tip at the intersections with the respective step distal and step proximal surfaces of a respective step on the first spiral groove and, circumferentially offset from this first spiral groove in the second spiral groove with the step distal and step proximal surface, a second main cutting tip at the same height along the longitudinal axis of the step drill like the first main cutting tip.
  • the spiral grooves In addition to the cutting edges formed on the edges of the spiral grooves with the step distal surfaces and step proximal surfaces, the spiral grooves also serve as a channel system for receiving and transporting the chips that are separated from a workpiece in a machining process.
  • the wider the groove profile the better the chip removal. Poor chip removal means higher heat generation, which in turn can lead to failures and ultimately breakage of the drill.
  • Wide groove profiles are flatter, narrower groove profiles are deeper. The depth of the groove profile determines the strength of the core.
  • Flat groove profiles allow for (thick) core diameters. Deep groove profiles only allow for small (thin) core diameters.
  • step drills are available in numerous embodiments on the market and are well known.
  • step height which extends along the longitudinal axis extending parallel to the axis of rotation, preferably corresponds to the material thickness of the material to be processed, in order to initially achieve the exact alignment of the step drill in the given material in sections after pre-drilling with the centering tip gradually widen the holes on the distal cone surfaces until the desired diameter is reached.
  • the cutting part is the part of a step drill that is effective during machining and on which the cutting wedges are located.
  • the most important terms for its surfaces, cutting reference systems and angles are standardized in DIN 6581.
  • the surface of the cutting wedge over which the chip runs during machining is called the rake surface.
  • the other, adjacent areas are referred to as open space.
  • the edge of the wedge that lies on the rake face and points in the feed direction is the main cutting edge S; the other is called the secondary cutting edge S'.
  • the clearance angle is measured between the cutting plane and the flank.
  • Large clearance angles (between 6° and 15°) reduce the friction between workpieces and tools and are used primarily for materials that tend to stick and for tools made of tough carbide such as P40, H40 or K40.
  • clearance angles also impair heat dissipation from the tool and, all other things being equal, result in larger wear marks. They also weaken the sizes of the wedge angle and therefore lead to greater wear.
  • Small clearance angles (2° to 5°) enable a more stable cutting wedge and thereby reduce wear and vibration on the tool. Vibrations can cause chattering. Small clearance angles However, they also increase the friction between the step drill and the workpiece.
  • the wedge angle is measured between the flank face and the rake face. It should be large for hard and brittle workpiece materials and small for soft, tough materials. A large wedge angle is also selected for roughing. It is usually determined first. For tools made of high-speed steel (HSS) or carbide, it takes values between 60° and 120°.
  • HSS high-speed steel
  • carbide it takes values between 60° and 120°.
  • the rake angle is measured between the rake face and the tool reference plane. It can also be negative. Large positive rake angles (+6° to +25°) improve surface and chip flow, but reduce chip compression, cutting force, friction between chip and tool and the drive power required for the machines. However, the chips tend to form flowing chips, i.e. long chips that can get tangled in the machine and which should generally be prevented as much as possible. Negative rake angles are primarily used for machining hard, brittle materials, as well as for roughing and scraping. When cutting with a geometrically underdetermined cutting edge, which includes grinding, honing, lapping, blast cutting, sliding cutting and brushing cutting, the abrasive grain predominantly has negative rake angles.
  • step drills only allow a limited feed. If the feed is too high, considerable heat is generated, which can have a significantly negative impact on the service life of the step drill.
  • step drills have the problem of poor or unclean cutting geometries on the inner wall of the borehole created in the workpiece, which are essentially caused by wear of the longitudinal cutting edges. This also causes an out-of-round run, which can cause further inaccuracies in the borehole.
  • the invention is therefore based on the object of at least partially avoiding the aforementioned disadvantages of the prior art and, in particular, of providing a step drill and a spiral tool with a step drill, which has a better Has cutting performance.
  • the object is already solved in that a main cutting angle is enclosed between a plumb line felled onto the axis of rotation from a radial outer edge of the main cutting edge, more precisely a main cutting tip formed here, and the main cutting edge, which extends circumferentially on the outer lateral surface counter to the direction of rotation D and that the second main cutting tip of a respective step is not at the height of the first main cutting tip.
  • the main cutting edge slopes counter to the direction of rotation or, to put it another way, the main cutting edge extends obliquely, i.e. at the main cutting angle to the axis of rotation, whereas the perpendicular naturally extends perpendicular to the axis of rotation.
  • the main cutting angle is the one - in the front view - radial outermost point, namely the main cutting tip, i.e. the intersection of the respective step surface, the respective step side surface and the groove side wall adjacent to this and thus protruding intersection formed.
  • This main cutting tip of the respective step is thus formed by four angles, viz
  • the main cutting angle can be between 0.5 to 15 degrees, in particular
  • the step proximal angle can be between 1 and 8 degrees and is preferably 6 degrees.
  • the step inside angle can be between 5 and 15 degrees and is preferably 7 to 12, in particular 8 degrees.
  • the first main cutting tip is therefore at the height of the first perpendicular through the first main cutting tip
  • the second main cutting tip which is preferably formed diametrically from the first main cutting tip on the second spiral groove, is not at the height of the first perpendicular, i.e. through the second main cutting tip the axis of rotation of the felled plumb line is offset downwards or upwards from the first plumb line.
  • the amount depends on the gradient (P) of the steps and increases as the gradient increases.
  • the second main cutting tip can be arranged between 0 to 0.5 mm, in particular between 0.25 to 0.35, most preferably 0.31 mm along the axis of rotation below the first main cutting tip.
  • the design according to the invention realizes for the first time a multiple clearance angle compared to the individual surfaces adjacent to the respective main cutting tip. This enables a particularly clean cut, a high cutting performance with significantly reduced heat development. This ultimately significantly increases the service life of the step drill.
  • the spiral-shaped groove course in the step course creates an opposite asymmetry in the area of the steps, which is determined by the main cutting angle x1 and due to the so formed, opposite cutting edges produce a particularly reliable chip break, which effectively prevents the formation of flow chips.
  • the step drill according to the invention differs from the step drills known from the prior art in that in addition to the step distal surface, the The step proximal surface of each step is conical, i.e. each extends obliquely to a parallel to the axis of rotation, the step distal surface widening conically in the proximal direction to the main cutting edge of the respective step and the step proximal surface also widening in the distal direction to the respective main cutting edge of the step.
  • a multiple clearance angle is realized at the main cutting tip, i.e. in several planes to the adjacent surfaces, namely a clearance angle in the radial direction, two clearance angles parallel to the axial direction and a clearance angle to the adjacent groove inner wall of the spiral groove.
  • the invention is based on the knowledge gained during the development of the invention that this design of the step drill with a main cutting angle greater than zero, i.e. a main cutting edge that does not extend perpendicular to the axis of rotation, produces shorter chips, i.e. faster chip breaking with shorter chips is achieved and before above all, the formation of longer chips is prevented. This enables faster cutting, thus a higher cutting performance of up to 50 percent while at the same time making the cut smoother, i.e. reduced dynamic side effects in the form of vibrations.
  • the step drill according to the invention can therefore be used particularly well for HSS drills, i.e. a drill with which steel can be drilled at high speed, also referred to as a “high speed steel” drill.
  • HSS drills i.e. a drill with which steel can be drilled at high speed
  • high-speed steel also often referred to as “high-speed steel”, which generally refers to a highly dictated tool steel. Since the material retains its hardness at temperatures of up to 600 °C, HSS allows a step speed that is three to four times higher than that of ordinary tool steel.
  • the main cutting angle can be between 0.5 to 15 degrees, in particular 3 to 10 degrees and is particularly preferably 5 to 7 degrees.
  • the step drill can be designed as an independent tool or as part of a drill.
  • the step drill is designed as an independent tool, it has proven to be particularly useful that it comprises a substantially cylindrical drive section in the proximal direction adjacent to the working section, which can be releasably connected or is connected to a drive device, for example a drill or a cordless screwdriver.
  • a drive device for example a drill or a cordless screwdriver.
  • the diameter of the composite cutting groups increases sequentially or sectionally from the distal end to the proximal end of the taper section.
  • Each of the assembled cutting groups is designed to separate chips into smaller chips and the at least one spiral groove is designed to divert the chips.
  • At least a second cylindrical second step surface is formed immediately adjacent to a conical first step surface of the next assembled cutting group.
  • the diameter of the last assembled cutting group at the end of the conical section immediately adjacent to the cylinder section corresponds to that of the cylinder section of the working section of the drill.
  • the steps of the step drill enlarge in a proximal direction sequentially, i.e. in sections, forming a cone section with a gradually increasing outer diameter of the step cylinder surfaces, the height or length along the longitudinal extension direction coaxial with the axis of rotation of the thickness of the material thickness of the material to be processed.
  • the step drill preferably has a centering tip at the distal end with a tip angle of less than 180 degrees, preferably 118 degrees (for softer materials) and 135 degrees (for harder materials), which at the same time form the distal main or distal cutting edges, which extend radially outwards extend radially outwards from the zenith of the centering tip located at the most distal end and there merges into a cylindrical section of the centering tip, which has a diameter of 6 mm, for example.
  • the centering tip preferably has a diameter of 6 to 8 mm and a length of 9 mm from the distal zenith to the step distal surface of the first step.
  • the working section then comprises several steps in the proximal direction, with each step cylinder surface increasing by a constant amount in the step cylinder surface preceding it in the distal direction, for example 2 mm, and with the height of the step cylinder surfaces preferably also being constant and being, for example, 4 to 5 mm.
  • the step drill can, for example, comprise 11 steps, which widen in 2 millimeter increments from the cylindrical outside diameter of the zenith of the centering tip to a maximum outside diameter of 30 mm of the cylindrical step cylinder surface of the last step.
  • a cone section can then be connected in the proximal direction with a tapering of the outer diameter, which then merges into a cylindrical drive section, which preferably comprises an external polygon, in particular an external hexagon, with an external diameter of 9-10 mm.
  • Embodiments of the invention include a drill with the cylindrical working section with a step drill at the distal end that tapers conically towards the distal end, i.e. a step drill formed in one piece with the twist drill.
  • the two spiral grooves begin at a preferred angle of approximately 45 degrees to the axis of rotation on both sides of the step drill and extend helically or spirally around the outer surface of the step drill.
  • cutting edges are formed on the edges between the steps and the groove side walls of the spiral grooves, i.e. a distal cutting edge on the respective step distal surface, a proximal cutting edge on the step proximal surface of a step and a respective main cutting tip at the transition from the respective step distal to the respective one Step proximal surface.
  • the preferred embodiment provides that the main cutting angles of the individual steps of the step drill are the same. Further variability can be achieved by designing the main cutting angles differently on different levels of the step drill.
  • the slopes of the spiral angles of the spiral grooves which wrap around the step section of the step drill in a helical or helical manner can be the same. Chip breakage can be improved and the undesired flow chip formation can be counteracted even better if the spiral angles of at least two spiral grooves are designed asymmetrically, i.e. have different pitches. For example, the pitch of a first spiral groove may increase while the pitch of a second spiral groove decreases.
  • the pitch of a first spiral groove may increase from 25 to 35 degrees, while the pitch of a second spiral groove decreases from 35 to 25 degrees.
  • the production of the step drill or the drill with a distal-side step drill spiral grooves is preferably carried out with a 5-axis grinding machine, the drill body being clamped along a longitudinal axis and the spiral grooves being rotated by this drill body with a grinding wheel movable in a Cartesian coordinate system and a grinding wheel rotatable about an axis of rotation be ground.
  • the automatic grinder adjusts the angle of the grinding wheel at the appropriate feed rate.
  • Embodiments can include guide chamfers on the longitudinal cutting edges, which help to implement additional guidance of the spiral tool in the borehole.
  • the invention is also not limited to spiral tools with only two spiral grooves. According to the invention, embodiments with 3, 4, 5 or 6 or more spiral grooves can also be provided.
  • a step drill can also be designed with at least two asymmetrical spiral grooves and thereby achieves the previously described technical effects of improving the cutting performance with a smoother cut and with a significantly better quality of the drill hole or milling path.
  • the invention also relates to a spiral cutting tool with a working section comprising a cone section and a cylinder section connected to it.
  • Section a drive section axially connected to the working section at the cylinder section opposite to the cone section; at least one spiral groove extending spirally in an outer surface of the working section, extending proximally from a front or front end of the working section, comprising a spiral groove side wall; a plurality of composite cutting groups sequentially and spirally extending outwardly from a front end of the taper portion to a rear end of the taper portion; each of the plurality of composite cutting edge groups comprising a conical first step surface, a cylindrical second step surface adjacent the first step surface, a main cutting edge formed at a junction of the conical first step surface and the side wall of the spiral groove; a minor cutting edge formed at a junction of the cylindrical second step surface and a side wall end of the spiral groove; and a cutting tip formed at the intersection of the main cutting edge, the secondary cutting edge and the side wall end of the
  • the diameter of the composite cutting groups increases sequentially or sectionally from the front to the rear end of the taper section.
  • Each of the composite cutting groups is designed to separate chips into smaller chips and the spiral groove is designed to divert the chips.
  • At least a second cylindrical second step surface is formed immediately adjacent to a conical first step surface of the next assembled cutting group.
  • the diameter of the last assembled cutting group at the end of the conical section immediately adjacent to the cylinder section corresponds to that of the cylinder section of the working section of the drill.
  • connection In this description, the terms “connected”, “connected” and “integrated” are used to describe both a direct and an indirect connection, a direct or indirect connection and a direct or indirect integration.
  • the indefinite article and the definite article do not only refer to a single component, but are to be understood as “at least one”.
  • the terminology includes the aforementioned words, variations thereof and similar meanings.
  • the terms "about”, “substantially” and similar terms in connection with the dimensions and a property of a component of the invention do not describe the dimension and property described as a strict limit or parameter and do not exclude minor variations thereof, which are functionally similar.
  • At least parts of the description with numerical parameters also include modifications of these parameters in accordance with the mathematical and manufacturing principles in the prior art, e.g. roundings, deviations and other systematic errors, manufacturing tolerances, etc.
  • Reference numeral lines are lines that connect the reference numeral to the relevant part.
  • an arrow that does not touch any part refers to an entire entity at which it is aimed.
  • Figure 1 is a side view of a twist drill with a step drill according to the invention
  • Figure 2 is a front view of the twist drill with step drill according to Figure 1;
  • Figure 3 is an enlarged distal side view of the step drill according to Figure 1;
  • Figure 4 is an enlarged distal front view of the step drill according to Figure 2;
  • Figure 5 shows the enlarged distal side view of the step drill according to Figure 1;
  • Figure 6 shows the enlarged distal front view of the step drill according to Figure 2;
  • Figure 7 shows the enlarged distal side view of the step drill according to Figure 1
  • Figure 8 shows the enlarged distal front view of the step drill according to Figure 6 rotated by 180°;
  • Figure 9 shows a further enlarged distal side view of the step drill according to Figure 5;
  • Figure 10 shows a further enlarged distal front view of the step drill according to Figure 6;
  • FIG. 12 shows an enlarged distal side view of the step drill according to the invention according to FIG. 1;
  • Figure 13 is an enlarged side view of the side view shown in Figure 12.
  • the twist drill shown in the figures essentially comprises two sections, namely a distal step drill section A and a twist drill section B that adjoins this in the proximal direction.
  • the twist drill is designed to be rotationally symmetrical to a rotation axis R which simultaneously forms the longitudinal axis.
  • the twist drill section B comprises a shaft 2 at the proximal end, which is designed and intended to be fitted with a drill chuck of a drive, such as. B. a drill to be connected in a rotationally fixed but detachable manner.
  • the twist drill is integrally formed on the shaft in the distal direction, which basically extends further towards the distal end with the cylindrical lateral surface of the shaft 2, but in which two diametrically opposite spiral grooves 4 extend around the central axis of rotation R in the shape of a helix or helix , 6 are formed, which extend from the distal end of the shaft 2 to the centering tip 8.
  • the twist drill section B merges at the distal end into a conical step drill section A which tapers distally in the outer diameter, which is also formed in one piece with the twist drill section B
  • This step drill section A is shown enlarged in Figures 3 and 4, with Figure 3 representing a front view of the step drill section A and Figure 4 a side view of the step drill section A shown at 90° in relation to the view of Figure 3.
  • the step drill section A comprises at the distal end the centner tip 8, which comprises a distal zenith 10, from which two main cutting edges 12, 12 'extend radially outwards and in the proximal direction, which are at the radially outer end in a cylindrical centering tip surface 14 extending in the proximal direction passes over.
  • Each step comprises a distal-side step-distal surface or step-distal jacket surface 16 that widens conically in the proximal direction, each of which is adjoined on the proximal side by a step-proximal surface or step-proximal jacket surface 18, and a main cutting edge 20 is formed at the intersection between the step-distal surface 16 and the step-proximal surface 18. which thus forms cutting edges with a groove side wall 22 of the spiral groove 4, 6, namely a distal step-distal cutting edge 16 'and a step-proximal cutting edge 18', with the main cutting tip 20' formed between these two.
  • Each step extends from the main cutting tip 20 'against the direction of rotation D on the outer lateral surface further into the main cutting edge 20, which according to the invention slopes counter to the direction of rotation D, so that the main cutting edge 20 has a perpendicular L extending through the main cutting tip 20' the rotation axis R includes a main cutting angle x1.
  • This lot L is shown in Figures 3 to 8 as; dash-dotted line and thus extends in the respective front view through the intersection of the most distal step shown in Figures 5-8 between the step distal surface 16 and the step proximal surface 18 exactly through the intersection of these two surfaces formed on the main cutting tip 20 ', starting from the 3 and 6, the main cutting edge 20 then slopes down on the outer surface of the step against the direction of rotation D, i.e. includes the main cutting angle x1 with the perpendicular L.
  • all stages include such a main cutting angle x1, in the present case all the same main cutting angle of 5 to 7 degrees.
  • Figures 9 and 10 again show enlarged views of the distal end of the twist drill tool with a connected step drill compared to the representation in Figures 5 and 6, in particular enlarged distal views of the step drill, namely Figure 9, the enlarged distal side view of Figure 5 and the figure 5 the enlarged distal end view of Figure 6.
  • the design according to the invention can be clearly seen here, according to which both the respective step distal surface 16 and the associated step proximal surface are conical, i.e. they widen conically from the respective adjacent step towards the main cutting edge 20.
  • X1 denotes the main cutting angle. This is the angle included between the perpendicular L through the main cutting tip 20 'on the axis of rotation D and the main cutting edge 20 extending counter to the direction of rotation D on the outer surface of the respective step.
  • the main cutting angle can be between 0.5 to 15 degrees, in particular 2 to 10 degrees, preferably 5 to 7 degrees.
  • X2 denotes the step proximal angle.
  • the step proximal angle is the angle included between the step proximal surface and a vertical parallel to the axis of rotation by the main cutting tip.
  • the step proximal angle can be between 1 and 8 degrees and is preferably 6 degrees.
  • the step inside angle X3 denotes the step inside angle.
  • the step inside angle X3 is the angle included between the inside wall of the groove at the cutting tip and a vertical parallel to the axis of rotation. This can be between 5 to 15 degrees and is preferably 7 to 12, especially 8 degrees.
  • the longitudinal cutting edges 24 of the spiral drill proximally adjacent to the step drill preferably each comprise a guide phase 26 assigned to the spiral longitudinal cutting edges 24.
  • the greatly enlarged distal side views of the step drill according to the invention in Figures 12 and 13 show how the step distal cutting edge 16 'and step proximal cutting edge 18' formed at the interface between a respective step distal surface 16 and a step proximal surface 18 of a step in the first side view according to Figure 12 a first main cutting tip 20' is formed on the first spiral groove 4 and a second main cutting tip 20" is defined on the opposite side by the second spiral groove 6 according to FIG the axis of rotation R is offset downwards.
  • the pitch of the spiral grooves changes along the longitudinal direction, so that the distance or here the offset between the respective first main cutting tip and the second main cutting tip also changes from one step to the other.

Landscapes

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

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Stufenbohrer mit mehreren sich in einer Proximalrichtung im Durchmesser vergrößernde Stufen. Jede Stufe umfasst einen sich in einem Stufenkonuswinkel zur Rotationsachse (R) erstreckende, konisch ausgebildete Stufenkonusfläche (16) und eine sich quer zu der zugehörigen Stufenkonusfläche (16) in einem Abstand parallel zur Rotationsachse (R) erstreckende, zylindrische Stufenzylinderfläche (18), so dass an einer Schnittstelle zwischen der Stufenkonusfläche (16) und der Stufenzylinderfläche (16) einer jeweiligen Stufe eine Stufenhauptschneidespitze (20) ausgebildet ist. In der Mantelfläche des Arbeitsabschnitts sind zwei spiralförmig sich um die Rotationsachse erstreckende Spiralnuten (4, 6) ausgebildet. Zur Erhöhung der Schnittleistung und Vermeidung von ungewünschten dynamischen Nebeneffekten ist eine an der ersten Spiralnut (4) ausgebildete erste Hauptschneidespitze (20`) einer Stufe auf einer anderen Höhe entlang der Rotationsachse ausgebildet, als eine zweite Hauptschneidespitze (20") an der zweiten Spiralnut (6) der Stufe.

Description

Stufenbohrer
Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen Stufenbohrer sowie ein Spiralwerkzeug, z.B. ein Spiralbohrer oder Spiralfräser, mit einem solchen Stufenbohrer.
Stand der Technik
Die in der Beschreibung verwendeten Richtungsterminologie „proximal“ und „distal“ sowie „in Proximalrichtung“ und „in Distalrichtung“ sowie „proximalseitig“ sowie „distalseitig“ sind in Bezug auf ein den Spiralbohrer oder Spiralfräser, in dieser Anmeldung aus Gründen der Vereinfachung zusammengefasst unter dem Oberbegriff „Spiralwerkzeug“ antreibendes Antriebsaggregat zu verstehen, z.B. eine Bohrmaschine oder ein Akkuschrauber, das an dem Proximalende drehfest mit dem Spiralwerkzeug verbindbar ist zum Aufbringen eines Drehmoments auf den Spiralbohrer oder -fräser.
Ein solcher Stufenbohrer erstreckt sich von einem mit einem Antrieb verbindbarer oder verbundenen Proximalende bis zu einem Distalende um eine mittlere Rotationsachse R und umfasst einen, mehrere Stufen umfassenden Arbeitsabschnitt sowie einen mit diesem Arbeitsabschnitt verbundenen und im Wesentlichen zylindrisch ausgebildeten Antriebsabschnitt.
In einer äußeren Mantelfläche des Arbeitsabschnitts ist mindestens eine spiralförmig in einem Spiralwinkel zur Rotationsachse angeordneter und um diese erstreckende Spiralnut ausgebildet, die eine in einer Drehrichtung D wirkende Nutseitenwand definiert.
Der Arbeitsabschnitt umfasst mehrere Stufen, die Schneiden-Gruppe bilden, die sich sequenziell, also abschnittsweise, und spiralförmig um die Rotationsachse außenseitig von dem Distalende des Konus-Abschnitts bis zu dem Proximalende des Konus-Abschnitts verbreiternd erstrecken.
Jede Stufe umfasst eine sich quer zur Rotationsachse R erstreckende und zum Distalende gerichtete eine konisch, sich in einem Distalflächenwinkel zu einer Vertikalen parallel zur Drehachse erstreckende Stufendistalfläche sowie eine sich quer zu dieser Stufendistalfläche in einem Abstand zur Rotationsachse erstreckende, insbesondere zylindrische Stufenproximalfläche. Die Schnittstelle der Stufendistalfläche und der Stufenproximalfläche mit der Nutseitenwand bildet somit eine Hauptschneidekante, die sich außenseitig umfänglich auf einer Mantelfläche des Stufenbohrers um die Rotationsachse herum erstreckt. Die Stufendistalfläche erstreckt sich also distal von der Hauptschneidekante der jeweiligen Stufe und die Stufenproximalfläche erstreckt sich proximal von dieser Hauptschneidekante.
Die Stufen des Stufenbohrers vergrößern sich in Proximalrichtung sequenziell, also abschnittsweise, und bilden somit einen Konus-Abschnitt mit stufenweise steigendem Außendurchmesser der Stufenproximalflächen, die auch als Stufenseitenflächen fungieren, diese also seitlich begrenzen. Die Höhe der Stufen (Stufenhöhe), die sich entlang der Rotationsachse erstreckt, beträgt vorzugsweise der Materialstärke des zu bearbeitenden verlaufenden Längserstreckungsrichtung der Dicke der Materialstärke des zu bearbeitenden Materials entspricht.
Einstückig kann an dem Distalende, vor der ersten - kleinsten - Stufe eine Zentrierspitze ausgebildet sein, die distale oder stirnseitige Hauptschneiden umfasst, die sich von dem distalen Zenit in Proximalrichtung oder Stirnrichtung unter Einschluss des Spitzenwinkels erstrecken.
Ein solcher Stufenbohrer weist eine zentrale und von einem umfänglichen Kem umschlossene Rotationsachse auf, entlang der sich das Spiralwerkzeug von einem vorderen Distalende bis zu einem hinteren Proximalende erstreckt. Die Kerndicke ist das entscheidende Maß für die Stabilität des Spiralbohrers. Spiralbohrer mit großem (dicken) Kerndurchmesser besitzen eine höhere Stabilität und sind daher für höhere Drehmomente und härtere Werkstoffe geeignet. Zudem sind sie für den Einsatz in Handbohrmaschinen sehr gut geeignet, da sie gegen Schwingungen und Einwirkungen von seitlichen Kräften resistenter sind. Das hintere Proximalende ist in Distalrichtung erstreckend als ein Antriebsabschnitt ausgebildet, der den Kem umschließt zur Bildung eines Schafts, welcher seinerseits ausgebildet ist zur drehfesten Verbindung mit dem Antriebsaggregat.
An den Antriebsabschnitt schließt sich in Distalrichtung ein ebenfalls den Kern umschließender, im Wesentlichen konischer Arbeitsabschnitt an, der in distaler Richtung spitz zu läuft und mit dem der Stufenbohrer Material aus einem Werkstück abträgt z.B. einer Metallplatte einem Gehäuse oder dergleichen.
Der Arbeitsabschnitt umfasst die Stufen, die vorzugsweise deutlich breiter sind als der Schaft, sowie mindestens zwei außenseitig in einer Mantelfläche des Arbeitsabschnitts unter Einschluss des Spiralwinkels mit der Rotationsachse ausgebildete, kanal- und spiralförmig oder helix-artig ausgebildete Spiralnuten, die sich um die Rotationsachse erstrecken. Die in Rotationsrichtung vorne gelegene Nutseitenwand dieser Spiralnuten bildet mit den Stufendistalflächen und den Stufenproximalflächen mehrere Schneidkantenpaare mit sich abschnittsweise verbreiternden Hauptschneidekanten, also mit sich in Proximalrichtung stufenweise verbreiternden Durchmessern.
Zwei Spiralnuten, also eine erste und eine zweite Spiralnut, sind in der äußeren Mantelfläche des Arbeitsabschnitts spiralförmig erstreckend um die Rotationachse ausgebildet, und zwar beginnend auf diametral gegenüberliegenden Seiten der äußeren Mantelfläche. Die Spiralnuten umfassen gegenüberliegende Nutseitenwände mit einem Nutboden oder Nutgrund. Eine Nutseitenwand bildet eine in einer Drehrichtung wirkende Nutseitenwand.
Diese Nutseitenwände definieren an den Schnittpunkten mit den jeweiligen Stufendistal- und Stufenproximalflächen einer jeweiligen Stufe an der ersten Spiralnut eine erste Hauptschneidespitze und umfänglich versetzt zu dieser ersten Spiralnut in der zweiten Spiralnut mit der Stufendistal- und Stufenproximalfläche eine zweite Hauptschneidespitze auf derselben Höhe entlang der Längsachse des Stufenbohrers wie die erste Hauptschneidespitze.
Neben den an den Kanten der Spiralnuten mit den Stufendistalflächen und Stufenproximalflächen gebildeten Schneiden dienen die Spiralnuten auch als Kanalsystem zur Aufnahme und zum Abtransport der Späne, die in einem Bearbeitungsprozess von einem Werkstück abgetrennt werden. Je breiter das Nutprofil ist, umso besser ist die Spanabfuhr. Eine schlechte Spanabfuhr bedeutet eine höhere Wärmeentwicklung, die wiederum zu Ausfällen und letztendlich zum Bruch des Bohrers führen kann. Breite Nutprofile sind flacher, schmalere Nutprofile sind tiefer. Die Tiefe des Nutprofils bestimmt die Stärke des Kems. Flache Nutprofile lassen (dicke) Kerndurchmesser zu. Tiefe Nutprofile lassen wiederum nur kleine (dünne) Kerndurchmesser zu.
Derartige Stufenbohrer sind in zahlreichen Ausführungsformen auf dem Markt und gut bekannt.
Die Höhe der Stufen (Stufenhöhe), die sich entlang der Rotationsachse erstreckenden Längsachse parallel zu dieser erstreckt, entspricht vorzugsweise der Materialstärke des zu bearbeitenden Materials, um somit nach dem Vorbohren mit der Zentrierspitze und somit der genauen Ausrichtung des Stufenbohrers in dem gegebenen Material abschnittsweise zunächst über die distalseitigen Konusflächen stufenweise verbreiterte Bohrungen einzubringen bis der gewünschte Durchmesser erreicht ist.
In dieser Anmeldung wird auf die Veröffentlichung der Geometrie eines Schneidteils gemäß Wikipedia unter Verweis auf Figur 11 Bezug genommen, welche die Winkel in der Werkzeug-Orthogonalebene darstellt.
Der Schneidteil ist derjenige Teil eines Stufenbohrers, der bei der Bearbeitung wirksam ist und an dem sich die Schneidkeile befinden. Die wichtigsten Begriffe zu seinen Flächen, Schneiden Bezugssystemen und Winkeln sind in der DIN 6581 genormt.
Als Spanfläche wird diejenige Fläche des Schneidkeils bezeichnet, über die der Span bei der Bearbeitung abläuft. Die anderen, angrenzenden Flächen werden als Freifläche bezeichnet. Die Kante des Keils, die an der Spanfläche lieg und in Vorschubrichtung zeig, ist die Hauptschneide S; die andere wird als Nebenschneide S‘ bezeichnet.
Der Freiwinkel wird zwischen der Schneidebene und der Freifläche gemessen. Große Freiwinkel (zwischen 6° und 15°) verringern die Reibung zwischen Werkstücken und Werkzeug und werden vor allem bei Werkstoffen angewandt, die zum Verkleben neigen und bei Werkzeugen aus zähem Hartmetall wie P40, H40 oder K40. Freiwinkel verschlechtern aber auch die Wärmeabfuhr aus dem Werkzeug und ergeben bei sonst gleichen Verhältnissen größere Verschleißmarken. Sie schwächen auch die Größen des Keilwinkels und führen daher zu größerem Verschleiß. Kleine Freiwinkel (2° bis 5°) ermöglichen einen stabileren Schneidkeil und verringern dadurch Verschleiß und Schwingungen des Werkzeugs. Schwingungen können zum Rattern führen. Kleine Freiwinkel erhöhen jedoch auch die Reibung zwischen Stufenbohrer und Werkstück.
Der Keilwinkel wird zwischen Freifläche und Spanfläche gemessen. Er sollte für harte und spröde Werkstückstoffe groß sein und für weiche zähe Werkstoffe klein. Für das Schruppen wird auch ein er großer Keilwinkel gewählt. Er wird in der Regel als erstes festgelegt. Bei Werkzeugen aus Schnellarbeitsstahl (HSS) oder Hartmetall nimmt er Werte zwischen 60° und 120° an.
Der Spanwinkel wird zwischen Spanfläche und Werkzeug-Bezugsebene gemessen. Er kann auch negativ sein. Große positive Spanwinkel (+6° bis +25°) verbessern Oberfläche und Spanfluss, verringern aber Spanstauchung, Schnittkraft, Reibung zwischen Span und Werkzeug und die erforderliche Antriebsleistung für die Maschinen. Die Späne neigen jedoch zur Fließspanbildung, also langen Spänen, die sich in der Maschine verheddern können und die es grundsätzlich soweit als möglich zu verhindern gilt. Negative Spanwinkel werden vor allem für die Bearbeitung von hartem, spröden Werkstoffen, sowie zur Schruppbearbeitung und zum Schaben eingesetzt. Beim Spanen mit geometrisch unterbestimmter Schneide, zu dem das Schleifen, Honen, Läppen, Strahlspanen, Gleitspanen und Bürstspanen gehören, weist das Schleifkorn überwiegend negative Spanwinkel auf.
Nachteile am Stand der Technik
Bestehende Stufenbohrer ermöglichen nur einen beschränkten Vorschub. Bei einem zu großen Vorschub kommt es zu einer erheblichen Wärmeentwicklung, was die Standzeit, also die Lebensdauer des Stufenbohrers erheblich negativ beeinflussen kann.
Ferner haben bekannte Stufenbohrer das Problem schlechter oder unsauberer Schnittgeometrien an der Innenwand des in dem Werkstück erzeugten Bohrlochs, welche wesentlich durch Abnutzung der Längsschneiden bedingt sind. Dieses verursacht zudem einen unrunden Lauf, welches weitere Ungenauigkeiten in dem Bohrloch hervorrufen kann.
Aufgabe
Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Nachteile am Stand der Technik zumindest teilweise zu vermeiden und insbesondere einen Stufenbohrer sowie ein Spiralwerkzeug mit einem Stufenbohrer vorzusehen, welches eine besser Schnittleistung aufweist.
Lösung
In der einfachsten Ausführungsform wird die Aufgabe bereits durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst; optionale, aber nicht zwingende Merkmale sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.
In der abstraktesten Ausführungsform wird die Aufgabe bereits dadurch gelöst, dass zwischen einem von einer radialen Außenkante der Hauptschneidekante, genauer gesagt einer hier gebildeten Hauptschneidespitze auf die Rotationsachse gefällten Lot und der sich entgegen der Drehrichtung D umfänglich auf der äußeren Mantelfläche erstreckenden Hauptschneidekante ein Hauptschneidewinkel eingeschlossen ist und dass die zweiter Hauptschneidespitze einer jeweiligen Stufe nicht auf der Höhe der ersten Hauptschneide spitze liegt.
Anders ausgedrückt fällt die Hauptschneidekante entgegen der Drehrichtung ab oder nochmals anders ausgedrückt erstreckt sich die Hauptschneidekante schräg, also in dem Hauptschneidewinkel zur Rotationsachse, wohingegen sich das Lot naturgemäß senkrecht zur Rotationsachse erstreckt. Der Hauptschneidewinkel ist der von einem - in der Frontansicht - radialen äußersten Punkt, nämlich der Hauptschneidespitze, also dem Schnittpunkt der jeweiligen Stufenoberfläche, der jeweiligen Stufenseitenfläche und der an diese angrenzenden Nutseitenwand gebildete und somit vorstehende Schnittpunkt. Diese Hauptschneidespitze der jeweiligen Stufe wird somit durch vier Winkel gebildet, nämlich
• dem Hauptschneidewinkel, eingeschlossen zwischen dem Lot durch die Hauptschneidespitze auf die Drehachse und der sich entgegen der Drehrichtung auf der äußeren Mantelfläche der jeweiligen Stufe erstreckende Hauptschneidekante;
• einem axialen Stufendistalwinkel, eingeschlossen zwischen der Stufendistalfläche und einer Vertikalen parallel zur Drehachse durch die Hauptschneidespitze;
• einem Stufenproximalwinkel, eingeschlossen zwischen der Stufenproximalfläche und einer vertikalen parallel zur Drehachse durch die Hauptschneidespitze
• sowie einem Stufeninnenwinkel, eingeschlossen zwischen eine Verlängerung der Nutinnenwand an der Schneidspitze und einer Vertikalen parallel zur Drehachse. Der Hauptschneidewinkel kann zwischen 0,5 bis 15 Grad betragen, beträgt insbesondere
3 bis 10 Grad. Besonders gute Ergebnisse werden erzielt bei 5 bis 7 Grad.
Der Stufenproximalwinkel kann zwischen 1 bis 8 Grad betragen und beträgt bevorzugt 6 Grad.
Der Stufeninnenwinkel kann zwischen 5 bis 15 Grad betragen und beträgt bevorzugt 7 bis 12, insbesondere 8 Grad.
Erfindungsgemäß liegt die erste Hauptschneidespitze somit auf der Höhe des ersten Lots durch die erste Hauptschneidespitze, wohingegen die zweite, vorzugsweise diametral von der ersten Hauptschneidespitze an der zweiten Spiralnut ausgebildete zweite Hauptschneidespitze nicht auf der Höhe des ersten Lots liegt, also ein durch die zweite Hauptschneidespitze auf die Rotationsachse gefälltes Lot nach unten oder nach oben versetzt ist von dem ersten Lot.
Der Betrag hängt dabei von der Steigung (P) der Stufen ab und nimmt bei zunehmender Steigung zu.
Bei einer Steigung von 3 Grad kann die zweite Hauptschneidespitze zwischen um 0 bis 0,5 mm, insbesondere zwischen 0,25 bis 0,35, ganz besonders bevorzugt 0,31 mm entlang der Rotationsachse unterhalb von der ersten Hauptschneidespitze angeordnet sein.
Die erfindungsgemäße Ausbildung realisiert erstmalig einen mehrfachen Freiwinkel gegenüber den einzelnen, an die jeweilige Hauptschneidspitze angrenzenden Flächen Dieses ermöglicht einen besonders sauberen Schnitt, eine hohe Schnittleistung bei signifikant reduzierter Wärmeentwicklung. Dieses erhöht letztendlich die Standzeit des Stufenbohrers signifikante.
Weil erfindungsgemäß eine spiralförmige Schneidkante in eine bestehende Spirale eingebracht wird, quasi also eine Spirale in der Spirale gefertigt wird, wird durch den spiralförmigen Nutenverlauf in dem Stufenverlauf eine gegenläufige Asymmetrie im Bereich der Stufen erzeugt, welche durch den Hauptschneidewinke x1 bestimmt ist und aufgrund der so gebildeten, gegenüberliegenden Schneidkanten eine besonders zuverlässigen Spanbruch erzeugt, der eine Fließspanbildung wirksam verhindert.
Der erfindungsgemäße Stufenbohrer unterscheidet sich im Stand der Technik bekannten Stufenbohrern erkennbar dadurch, dass neben der Stufendistalfläche auch die Stufenproximalfläche jeder Stufe konisch ausgebildet sind, sich also jeweils schräg zu einer Parallelen zur Drehachse erstrecken, wobei sich die die Stufendistalfläche in Proximalrichtung zur Hauptschneidekante der jeweiligen Stufe hin konisch verbreitert und auch die Stufenproximalfläche sich in Distalrichtung zur jeweiligen Hauptschneidekante der Stufe hin verbreitert.
Somit wird erfindungsgemäß an der Hauptschneidspitze ein mehrfacher Freiwinkel, also in mehreren Ebenen zu den angrenzenden Flächen realisiert, nämlich ein Freiwinkel radialer Richtung, zwei Freiwinkel parallel zur axialen Richtung sowie ein Freiwinkel zu der angrenzenden Nutinnwand der Spiralnut.
Die Erfindung beruht auf die im Rahmen der Entwicklung der Erfindung gewonnene Erkenntnis, dass durch diese Ausgestaltung des Stufenbohrers mit einem Hauptschneidewinkel größer null, also eine nicht senkrecht zur Rotationsachse sich erstreckenden Hauptschneide kürzere Späne erzeugt, also ein schnelleren Spanbruch mit kürzeren Spänen realisiert wird und vor allem die Bildung von längeren Fließspänen verhindert wird. Dieses ermöglicht ein schnelleres Schneiden, somit eine höhere Schnittleistung von bis zu 50 Prozent bei gleichzeitig ruhigerem Schnitt, also reduzierte dynamische Nebeneffekte in Form von Schwingungen.
Erfindungsgemäß ist somit ein gegenüber dem Stand der Technik wesentlich höherer Vorschub möglich, wobei aber gleichzeitig die Bildung von Fließspan wirksam unterbunden wird, also ein sehr gleichmäßiger Spanbruch realisiert wird. Dabei tritt fast keine Erwärmung des Stufenbohrers auf.
Der erfindungsgemäße Stufenbohrer ist somit besonders gut für HSS Bohrer einsetzbar, also ein Bohrer, mit denen mit hoher Geschwindigkeit in Stahl gebohrt werden kann, auch bezeichnet als „High Speed Steel“ Bohrer. Diese werden auch häufig als „Schnellarbeitstahl“ bezeichnet, womit allumfassend ein hochdiktierter Werkzeugstahl bezeichnet wird. Das Material auf einer Temperatur von bis zu 600 °C eine Härte behält, ist mit HSS gegenüber einem gewöhnlichen Werkzeugstahl eine drei bis viermal höhere Schrittgeschwindigkeit möglich.
Der Hauptschneidewinkel kann zwischen 0,5 bis 15 Grad, insbesondere 3 bis 10 Grad groß sein und beträgt besonders bevorzugt 5 bis 7 Grad beträgt. Erfindungsgemäß kann der Stufenbohrer als selbständiges Werkzeug oder als Bestanteil eines Bohrers ausgebildet sein.
Wenn der Stufenbohrer als selbstständiges Werkzeug ausgebildet ist, hat es sich als besonders zweckmäßig erwiesen, dass dieser in Proximalrichtung anschließend an den Arbeitsabschnitt ein im Wesentlichen zylindrischer Antriebsabschnitt umfasst, der mit einem Antriebsgerät, z.B. einer Bohrmaschine oder einem Akkuschrauber lösbar verbindbar oder verbunden ist.
Der Durchmesser der zusammengesetzten Schneiden-Gruppen nimmt sequentiell oder abschnittsweise zu von dem Distalende zu dem Proximalende des Konus-Abschnitts. Jede der zusammengesetzten Schneiden-Gruppen ist ausgebildet zum Trennen von Spänen in kleinere Späne und die mindestens eine Spiralnut ist ausgebildet zum Ableiten der Späne.
Mindestens eine zweite zylindrische zweite Stufenfläche ist unmittelbar angrenzend ausgebildet zu einer konischen ersten Stufenfläche von der nächsten zusammengesetzten Schneiden-Gruppe. Der Durchmesser der letzten zusammengesetzten Schneiden-Gruppen am Ende des konischen Abschnitts, unmittelbar angrenzend an den Zylinderabschnitt entspricht dem des Zylinderabschnitt des Arbeitsabschnitts des Bohrers.
Die Stufen des Stufenbohrers vergrößern sich in einer Proximalrichtung sequenziell, also abschnittsweise, unter Bildung eines Konus-Abschnitts mit stufenweise steigendem Außendurchmesser der Stufenzylinderflächen, der Höhe oder Länge entlang der koaxial zur Rotationsachse verlaufenden Längserstreckungsrichtung der Dicke der Materialstärke des zu bearbeitenden Materials entspricht.
Es ist erkennbar, dass die Stufen umso kleiner werden, die größer der Hauptschneidewinkel ist
Bevorzugt weist der Stufenbohrer an dem Distalende eine Zentrierspitze mit einem Spitzenwinkel von kleiner 180 Grad ein vorzugsweise 118 Grad (für weichere Werkstoffe) sowie 135 Grad (für härtere Werkstoffe) auf, die gleichzeitig die distalseitigen Haupt- oder Distalschneiden bilden, die sich radial nach außen von zum am distalsten Ende gelegenen Zenit der Zentrierspitze radial nach außen erstrecken und dort in einen zylindrischen Abschnitt der Zentrierspitzte übergeht, die beispielsweise einen Durchmesser von 6 mm aufweist. Bevorzugt weist die Zentrierspitze einen Durchmesser von 6 bis 8 mm und einer Länge von 9 mm vom distalen Zenit bis zur Stufendistalfläche der ersten Stufe auf.
Die Arbeitsabschnitt umfasst sodann in Proximalrichtung mehrere Stufen, wobei jede Stufenzylinderfläche jeweils in die in Distalrichtung vorangehende Stufenzylinderfläche um einen konstanten Betrag zunimmt, z.B. 2 mm und wobei Höhe der Stufenzylinderflächen vorzugsweise ebenfalls konstant ist und z.B. 4 bis 5 mm beträgt.
So kann bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Stufenbohrer z.B. 11 Stufen umfassen, die sich von dem zylindrischen Außendurchmesser der Zenits der Zentrierspitze in 2-Millimeter-Schritten verbreitern auf einen maximalen Außendurchmesser von 30 mm des zylindrischen Stufenzylinderfläche der letzten Stufe verbreitert.
Sodann kann sich in Proximalrichtung unter Verjüngung des Außendurchmessers ein Ko- nusabschnitt anschließen, der an sodann in einen zylindrischen Antriebsabschnitt übergeht, der vorzugsweise einen Außenmehrkant, insbesondere einen Außensechskant umfasst mit einem Außendurchmesser von 9-10 mm.
Ausführungsformen der Erfindung umfassen einen Bohrer mit dem zylindrischen Arbeitsabschnitt mit einem konisch zum distalen Stirnende zulaufenden Stufenbohrer am distalen Stirnende, also einen Stufenbohrer einteilig ausgebildet mit dem Spiralbohrer.
Auf der diametral gegenüberliegenden Seiten der Zentrierspitze beginnen in einem bevorzugten Winkel von etwa 45 Grad zur Rotationsachse erstreckend auf beiden Seiten des Stufenbohrers die beiden Spiralnuten und erstrecken sich helix- oder spiralförmig so um die äußere Mantelfläche des Stufenbohrers. Somit werden in Drehrichtung D an den Kanten zwischen den Stufen und der Nutseitenwände der Spiralnuten Schneidkanten ausgebildet, also jeweils eine distale Schneidkante an der jeweiligen Stufendistalfläche, eine proximale Schneidkante an der Stufenproximalfläche einer Stufe sowie eine jeweilige Hauptschneidespitze am Übergang der jeweiligen Stufendistal- zu der jeweiligen Stufenproximalfläche.
Die bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass die Hauptschneidewinkel der einzelnen Stufen des Stufenbohrers gleich sind. Eine weitere Variabilität ist durch unterschiedliche Ausgestaltung der Hauptschneidewinkel auf unterschiedlichen Stufen des Stufenbohrers realisierbar. Die Steigungen der Spiralwinkel der helix-artig oder wendeiförmig den Stufenabschnitt des Stufenbohrers umschlingenden Spiralnuten können gleich sein. Der Spanbruch kann dadurch verbessert und der ungewünschten Fließspanbildung dadurch noch besser entgegengewirkt werden, wenn die Spiralwinkel von mindestens zwei Spiralnuten asymmetrisch ausgebildet sind, also unterschiedliche Steigungen aufweisen. Beispielsweise kann die Steigung einer ersten Spiralnut zunehmen, während die Steigung einer zweiten Spiralnut abnimmt.
Beispielsweise kann die Steigung einer ersten Spiralnut von 25 auf 35 Grad ansteigen, während die Steigung einer zweiten Spiralnut von 35 auf 25 Grad abnimmt.
Die Herstellung des Stufenbohrers oder des Bohrers mit distalseitigem Stufenbohrer Spiralnuten erfolgt vorzugsweise mit einer 5-Achsen-Schleifmaschine, wobei der Bohrerkörper entlang einer Längsachse eingespannt ist und die Spiralnuten unter Drehung dieses Bohrerkörpers mit einer in einem kartesischen Koordinatensystem bewegliche Schleifscheibe und um eine Rotationsachse drehbare Schleifscheibe geschliffen werden. Der Schleifautomat nimmt dabei die Verstellung des Winkels der Schleifscheibe bei entsprechendem Vorschub vor.
Ausführungsformen können Führungsfasen an den Längsschneiden umfassen, welche eine zusätzliche Führung des Spiralwerkzeugs im Bohrloch realisieren helfen.
Für den Fachmann ist verständlich, dass die Erfindung sowohl für rechtsschneidende als auch für linksschneidende Stufenbohrer und Spiralwerkzeuge verwendbar ist, obwohl die rechtsdrehende Variante der bevorzugte Ausführungsform darstellt
Auch ist die Erfindung nicht auf Spiralwerkzeuge mit nur zwei Spiralnuten beschränkt. Erfindungsgemäß können auch Ausführungsformen mit 3, 4, 5 oder 6 oder mehr Spiralnuten vorgesehen sein.
Ein Stufenbohrer kann auch erfindungsgemäß mit mindestens zwei asymmetrischen Spiralnuten ausgebildet sein und erzielt dabei die zuvor geschilderten technischen Wirkungen der Verbesserung der Schnittleistung bei ruhigerem Schnitt und mit einer deutlich besseren Güte des Bohrlochs bzw. Fräsverlaufs.
Demnach betrifft die Erfindung auch ein Spiralschneidwerkzeug mit einem Arbeitsabschnitt umfassend einen Konus-Abschnitt und einem mit diesem verbundenen Zylinder- Abschnitt, einem Antriebsabschnitt axial verbunden mit dem Arbeitsabschnitt an dem Zylinder-Abschnitt gegenüberliegend von dem Konus-Abschnitt; mindestens eine spiralförmig in einer Außenfläche des Arbeitsabschnitts, sich von einem Vorder- oder Stirnende des Arbeitsabschnitts proximal erstreckenden Spiralnut umfassend eine Spiralnutseitenwand; eine Vielzahl zusammengesetzter Schneiden-Gruppen, die sequentiell und spiralförmig außenseitig von einem Vorderende des Konus-Abschnitts bis zu einem Hinterende des Konus-Abschnitts erstrecken; jede der Vielzahl an zusammengesetzter Schneiden- Gruppen umfassend eine konische erste Stufenfläche, eine zylindrische zweite Stufenfläche angrenzend an die erste Stufenfläche eine Hauptschneidkante ausgebildet an einer Verbindungsstelle der konischen ersten Stufenfläche und der Seitenwand der Spiralnut; eine Nebenschneidenkante ausgebildet an einer Verbindungsstelle der zylindrischen zweiten Stufenfläche und einem Seitenwandende der Spiralnut; und einer Schneidspitze ausgebildet an der Schnittstelle der Hauptschneidkante, der Nebenschneidkante und dem Seitenwandende der Spiralnut; und eine Vorderschneide an dem Stirnende, häufig einfach als Bohrerspitze oder mitunter auch als Querschneide bezeichnet. Der Durchmesser der zusammengesetzten Schneiden-Gruppen nimmt sequentiell oder abschnittsweise zu von dem Vorder- bis zu dem Hinterende des Konus-Abschnitts. Jede der zusammengesetzten Schneiden-Gruppen ist ausgebildet zum Trennen von Spänen in kleinere Späne und die Spiralnut ist ausgebildet ist zum Ableiten der Späne. Mindestens eine zweite zylindrische zweite Stufenfläche ist unmittelbar angrenzend ausgebildet zu einer konischen ersten Stufenfläche von der nächsten zusammengesetzten Schneiden- Gruppe. Der Durchmesser der letzten zusammengesetzten Schneiden-Gruppen am Ende des konischen Abschnitts, unmittelbar angrenzend an den Zylinderabschnitt entspricht dem des Zylinderabschnitt des Arbeitsabschnitts des Bohrers.
In der folgenden Figurenbeschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser Erfindungsbeschreibung bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, mit denen die Erfindung ausgeübt werden kann. In dieser Hinsicht wird Richtungsterminologie, wie etwa „oben“, „unten“, „vorne“, „hinten“, „vorderes“, „hinteres“ usw. in Bezug auf die Orientierungen der beschriebenen Figur(en) verwendet. Da Komponenten von Ausführungsformen in einer Anzahl verschiedener Orientierung positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die folgende ausführliche Beschreibung ist nicht im einschränkenden Sinne aufzufassen.
Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe „verbunden“, „angeschlossen“ sowie „integriert“ verwendet zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung, eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direkten oder indirekten Integration.
Sofern nicht anders angegeben, beziehen sich der unbestimmte Artikel und der bestimmte Artikel nicht nur auf ein einzelnes Bauteil, sondern sind zu verstehen als „mindestens eins“. Die Terminologie umfasst die zuvor genannten Worte, Abwandlungen davon sowie ähnliche Bedeutungen. Ferner sollte verstanden werden, dass die Begriffe „etwa“, „im Wesentlichen“ und ähnliche Begriffe in Verbindung mit den Dimensionen und einer Eigenschaft einer Komponente der Erfindung die beschriebene Dimension und Eigenschaft nicht als strikte Grenze oder Parameter beschreiben und geringfügige Abwandlungen davon nicht ausschließen, welche funktional ähnlich sind. Zumindest umfassen Beschreibungsteile mit numerischen Parametern auch Abwandlungen dieser Parameter gemäß den mathematischen und fertigungstechnischen Prinzipien im Stand der Technik, z.B. Rundungen, Abweichungen und andere systematische Fehler, Fertigungstoleranzen etc.
In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischem Bezugszeichen versehen, soweit dieses zweckmäßig ist.
Bezugszeichenlinien sind Linien, die das Bezugszeichen mit dem betreffenden Teil verbinden. Ein Pfeil hingegen, der kein Teil berührt, bezieht sich auf eine gesamte Einheit, auf die er gerichtet ist.
Die Darstellungen in den Figuren sind im Übrigen nicht unbedingt maßstäblich. Zur Veranschaulichung von Details können bestimmte Bereiche übertrieben groß dargestellt sein. Darüber hinaus können die Zeichnungen plakativ vereinfacht sein und enthalten nicht jedes bei der praktischen Ausführung gegebenenfalls vorhandene Detail.
Sämtliche Merkmale der jeweiligen Ausführungsbeispiele seien hierbei für sich eigenständig und unabhängig von anderen Merkmalen des jeweiligen Ausführungsbeispiels offenbart. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter ausgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung. Es zeigen:
Figur 1 eine Seitenansicht eines Spiralbohrers mit einem erfindungsgemäßen Stufenbohrer;
Figur 2 eine Frontansicht des Spiralbohrers mit Stufenbohrer gemäß Figur 1 ;
Figur 3 eine vergrößerte distale Seitenansicht des Stufenbohrers gemäß Figur 1 ;
Figur 4 eine vergrößerte distale Frontansicht des Stufenbohrers gemäß Figur 2;
Figur 5 die vergrößerte distale Seitenansicht des Stufenbohrers gemäß Figur 1 ;
Figur 6 die vergrößerte distale Frontansicht des Stufenbohrers gemäß Figur 2;
Figur 7 die vergrößerte distale Seitenansicht des Stufenbohrers gemäß Figur 1 um
180° gedreht;
Figur 8 die vergrößerte distale Frontansicht des Stufenbohrers gemäß Figur 6 um 180° gedreht;
Figur 9 eine nochmals vergrößerte distale Seitenansicht Stufenbohrers gemäß Figur 5;
Figur 10 eine nochmals vergrößerte distale Fronansicht des Stufenbohrers gemäß Figur 6;
Fig. 11 eine Darstellung der Winkel in der Werkzeug-Orthogonalebene;
Fig. 12 eine vergrößerte distale Seitenansicht des erfindungsgemäßen Stufenbohrers gemäß Figur 1 ; und
Figur 13 eine vergrößerte Seitenansicht der in Figur 12 dargestellten Seitenansicht.
Der in den Figuren dargestellte Spiralbohrer umfasst jeweils im Wesentlichen zwei Abschnitte, nämlich einen distalen Stufenbohrer-Abschnitt A sowie einen sich in Proximalrichtung an diesen anschließenden Spiralbohrer-Abschnitt B.
Der Spiralbohrer ist rotationssymmetrisch zu einer gleichzeitig die Längsachse bildende Rotationsachse R ausgebildet.
Der Spiralbohrer-Abschnitt B umfasst einen Schaft 2 am Proximalende, der ausgebildet und dazu bestimmt ist mit einem Bohrfutter eines Antriebs, wie z. B. einer Bohrmaschine drehfest aber lösbar verbunden zu werden. In Distalrichtung an den Schaft einstückig angeformt ist der Spiralbohrer, der sich also mit der zylindrischen Mantelfläche des Schafts 2 grundsätzlich weiter zum Distalende hin erstreckt, in dem aber diametral gegenüberliegend zwei sich um die mittlere Rotationsachse R herum Helix förmig oder Wendel förmig erstreckende, Spiralnuten 4,6 ausgebildet sind, die sich von dem distalen Ende des Schafts 2 bis zur Zentrierspitze 8 erstrecken.
Der Spiralbohrer-Abschnitt B geht an dem Distalende über in einen konischen, distal sich im Außendurchmesser verjüngenden Stufenbohrer-Abschnitt A, der also ebenfalls einstückig mit dem Spiralbohrer-Abschnitt B ausgebildet ist
Dieser Stufenbohrer Abschnitt A ist in den Figuren 3 und 4 vergrößert dargestellt, wobei Figur 3 eine Frontansicht des Stufenbohrer-Abschnitts A darstellt und Figur 4 eine um 90° im Verhältnis zur Ansicht von Figur 3 dargestellte Seitenansicht des Stufenbohrer- Abschnitts A.
Wie bereits zuvor angedeutet, umfasst der Stufenbohrer-Abschnitt A an dem Distalende die Zentnerspitze 8, die einen distalen Zenit 10 umfasst, von dem sich radial nach außen und in Proximalrichtung erstreckend zwei Hauptschneiden 12,12'-erstrecken, die am radial außenseitigen Ende in eine, sich in Proximalrichtung erstreckende, zylindrische Zentrierspitzen-Mantelfläche 14 übergeht.
Von den Stufen ist aus Gründen der Übersichtlichkeit nur eine mit Bezugsziffern bezeichnet. Jede Stufe umfasst eine distalseitige, konisch sich in Proximalrichtung verbreiternde Stufendistalflächen oder Stufendistal-Mantelflächen 16, an die sich proximalseitig je eine Stufenproximalfläche oder Stufenproximal-Mantelfläche 18 anschließt und wobei an dem Schnittpunkt zwischen der Stufendistalflächen 16 und der Stufenproximalflächen 18 eine Hauptschneidekante 20 gebildet wird, welche mit einer Nutseitenwand 22 der Spiralnut 4, 6 somit Schneidkanten bildet, und zwar eine distale Stufendistal-Schneidkante 16' sowie eine Stufenproximal-Schneidkante 18', mit der zwischen diesen beiden ausgebildete Hauptschneidespitze 20‘.
Jede Stufe erstreckt sich von der Hauptschneidespitze 20' ausgehend entgegen der Drehrichtung D auf der äußeren Mantelfläche weiter in der Hauptschneidekante 20, welche erfindungsgemäß entgegen der Drehrichtung D abfällt, so dass also die Hauptschneidekante 20 mit einem sich durch die Hauptschneidespitze 20' erstreckenden Lot L auf die Rotationsachse R einen Hauptschneidewinkel x1 einschließt. Dieses Lot L ist in den Figuren 3 bis 8 als; strichpunktierte Linie eingezeichnet und erstreckt sich somit in der jeweiligen Frontansicht jeweils durch den Schnittpunkt der in den Figuren 5-8 dargestellten distalsten Stufe zwischen der Stufendistalfläche 16 und der Stufenproximalfläche 18 genau durch die den Schnittpunkt dieser beiden Flächengebildete an der Hauptschneidespitze 20‘, von der ausgehend sich gemäß den Ansichten in den Figuren 3 und 6 sodann die Hauptschneidekante 20 auf der äußeren Mantelfläche der Stufe entgegen der Drehrichtung D abfällt, also den Hauptschneidewinkel x1 ein mit dem Lot L einschließt.
Erfindungsgemäß umfassen alle Stufen einen solchen Hauptschneidewinkel x1 , vorliegend alle denselben Hauptschneidewinkel von 5 bis 7 Grad.
Durch das durchziehen des Lots in den Figuren 5-8 sieht man, dass in einer anderen Ansicht als die Frontansicht, also in den Figuren 5 und 7, z.B. in der Figur 5, dass die Hauptschneidekante 20 der entsprechenden Stufe oberhalb von dem Lot L ist und in der Darstellung gemäß Figur 7, dass die Hauptschneidekante 20 der entsprechenden Stufe, hier der distalsten Stufe, unterhalb von dem Lot L angeordnet ist. In der Figur 8 hingegen, die ebenfalls eine Stirnansicht darstellt, jedoch um 180 gedreht im Vergleich zu der Stirnansicht gemäß Figur 6, erstreckt sich das Lot L wieder durch die Hauptschneidespitze 20‘.
Die Figuren 9 und 10 zeigen nochmals gegenüber der Darstellung in den Figuren 5 und 6 vergrößerte Ansichten des distalen Stirnendes des Spiralbohrer-Werkzeugs mit verbundenem Stufenbohrer, insbesondere vergrößerte Distalansichten des Stufenbohrers, und zwar die Figur 9 die vergrößerte distale Seitenansicht der Figur 5 und die Figur 5 die vergrößerte distale Stirnansicht der Figur 6. Deutlich erkennbar ist hier die erfindungsgemäße Ausbildung, wonach sowohl die jeweilige Stufendistalfläche 16 als auch die zugehörige Stufenproximalfläche konisch ausgebildet sind, sich also von der jeweilig angrenzenden Stufe zur Hauptschneidekante 20 hin konisch verbreitern.
X1 bezeichnet den Hauptschneidewinkel. Dieses ist der zwischen dem Lot L durch die Hauptschneidespitze 20' auf die Drehachse D und der sich entgegen der Drehrichtung D auf der äußeren Mantelfläche der jeweiligen Stufe erstreckende Hauptschneidekante 20 eingeschlossene Winkel. Der Hauptschneidewinkel kann zwischen 0, 5 bis 15 Grad betragen, beträgt insbesondere 2 bis 10 Grad, vorzugsweise 5 bis 7 Grad. X2 bezeichnet den Stufenproximalwinkel. Der Stufenproximalwinkel ist der zwischen der Stufenproximalfläche und einer Vertikalen parallel zur Drehachse durch die Hauptschneidespitze eingeschlossene Winkel. Der Stufenproximalwinkel kann zwischen 1 bis 8 Grad betragen und beträgt bevorzugt 6 Grad.
X3 bezeichnet den Stufeninnenwinkel. Der Stufeninnenwinkel X3 ist der zwischen der Nutinnenwand an der Schneidspitze und einer Vertikalen parallel zur Drehachse eingeschlossene Winkel. Dieser kann zwischen 5 bis 15 Grad betragen und beträgt bevorzugt 7 bis 12, insbesondere 8 Grad.
Die Längsschneiden 24 des an den Stufenbohrer proximal angrenzenden Spiralbohrers umfassen vorzugsweise angrenzend an die spiralförmige Längsschneiden 24 jeweils eine dieser zugeordnete Führungsphase 26 umfassen.
Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander. Alle in den Unterlagen - einschließlich der Zusammenfassung - offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
Die stark vergrößerten distalen Seitenansichten des erfindungsgemäßen Stufenbohrers in den Figuren 12 und 13 zeigen, wie an der Schnittstelle zwischen einer jeweiligen Stufendistalfläche 16 und einer Stufenproximalfläche 18 einer Stufe gebildeten Stufendistal- Schneidkante 16' und Stufenproximal-Schneidkante 18' in der ersten Seitenansicht gemäß Figur 12 auf die erste Spiralnut 4eine erste Hauptschneidespitze 20' gebildet ist und auf der gegenüberliegenden Seite durch die zweite Spiralnut 6 gemäß Figur 13 eine zweite Hauptschneidespitze 20" definiert ist. Die zweite Hauptschneidespitze 2“liegt vorliegend unterhalb von der ersten Hauptschneidespitze 20' , ist also entlang der Rotationsachse R nach unten versetzt. Deutlich ist zu erkennen, dass die horizontal sich erstreckende, gestrichelte Linie in Figur 12 durch die erste Hauptschneidespitze 20' verläuft, wohingegen die mit jeweiligen Stufendistalfläche 16 und der Stufenproximalfläche 18 und der gegenüberliegenden zweiten Spiralnut S2 gebildete zweite Hauptschneidespitze 20" gemäß Figur 13 unterhalb von der ersten Hauptschneidespitze 20“ angeordnet ist. Das Lot durch die zweite Hauptschneidespitze Spitze 20" auf die Rotationsachse R ist in Figur 13 als durchgezogene horizontale Linie dargestellt. Bei der vorliegenden Ausgestaltung sind die zweiten Hauptschneidespitzen 20" der einzelnen Stufen stets um das gleiche Maß unterhalb von den ersten Hauptschneidespitzen 20' angeordnet.
Bei einer alternativen Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass sich die Steigung der Spiralnuten entlang der Längserstreckungsrichtung ändert, sodass damit auch der Abstand oder hier der Versatz zwischen der jeweiligen ersten Hauptschneidespitze und der zweiten Hauptschneidespitze von einer Stufe zur anderen verändert.
Bezugszeichenliste:
D Drehrichtung
R Rotationsachse (=Bohrerlängsachse)
A Stufenbohrer-Abschnitt
B Spiralbohrer-Abschnitt
L Lot
2 Schaft
4, 6 Spiralnut
8 Zentrierspitze
10 Zenit 12,12' Hauptschneide
14 Zentrierspitzenzylinderabschnitt
16 Stufendistalfläche
16' Stufendistal-Schneidkante
18 Stufenproximalfläche
18' Stufenproximal-Schneidkante
20 Hauptschneidekante
20 erste Hauptschneidespitze
20“ zweite Hauptschneidespitze
22 Nutinnenwand
24 Längsschneide
26 Führungsphase x1 Hauptschneidewinkel
X2 Stufenproximalwinkel
X3 Stufeninnenwinkel

Claims

Stufenbohrer Ansprüche:
1 . Stufenbohrer, der sich um eine mittlere Rotationsachse (R) herum von auf ein zu bearbeitendes Werkstück gerichtetes Distalende bis zu einem mit einem Antrieb verbindbaren oder verbundenen Proximalende erstreckt, wobei das Distalende einen Arbeitsabschnitt ausgebildet zum Eindringen und Einschneiden in das Werkstück umfasst, wobei der Arbeitsabschnitt in einer Proximalrichtung erstreckend einen Stufenabschnitt mit mehreren sich sequentiell verbreiternden Stufen umfasst, jede dieser Stufen umfassend einen sich in einem Stufendistalwinkel zur Rotationsachse (R) erstreckende, konisch ausgebildete Stufendistalfläche (16) und eine sich quer zu der zugehörigen Stufendistalfläche (16) in einem Abstand parallel zur Rotationsachse erstreckende, zylindrische Stufenproximalfläche (18), so dass an einer Schnittstelle zwischen der Stufendistalfläche (16) einer jeweiligen Stufe und der Stufenproximalfläche (18) einer jeweiligen Stufe eine Stufenhauptschneidekante (20) ausgebildet ist, und wobei in einer äußeren Mantelfläche des Arbeitsabschnitts mindestens zwei spiralförmig sich um die Rotationsachse erstreckende Spiralnuten (4, 6) ausgebildet sind, die eine in einer Drehrichtung (D) wirkende Nutseitenwand definieren, so dass an dem Schnittpunkt der Stufendistalfläche (16), der Stufenproximalfläche (18) und der jeweiligen Nutseitenwand der ersten Spiralnut (4) eine erste Hauptschneidspitze (20‘) und mit der zweiten Nutseitenwand der zweiten Spiralnut (6) eine zweite Hauptschneidespitze (20“) ausgebildet ist,
DADURCH GEKENNZEICHNET, dass zwischen einem von der Hauptschneidekante (20) auf die Rotationsachse (R) gefällten Lot und der sich entgegen der Drehrichtung (D) erstreckenden Hauptschneidekante ein Hauptschneidewinkel (x1 ) eingeschlossen ist und dass die zweite Hauptschneidespitze (20“) einer jeweiligen Stufe nicht auf der Höhe der ersten Hauptschneidespitze (20') liegt. Stufenbohrer nach Anspruch 1 ,
DADURCH GEKENNZEIHNET, dass die zweite Hauptschneidespitze (20“) unterhalb von der ersten Hauptschneidespitze (20‘) liegt. Stufenbohrer nach Anspruch 1 oder 2,
DADURCH GEKENNZEIHNET, dass sich die Stufendistalfläche (16) zur Hauptschneidekante (20) der jeweiligen Stufe hin konisch verbreitert und dass ich sich die die Stufenproximalfläche (18) sich zur Hauptschneidekante (20) der jeweiligen Stufe hin konisch verbreitert. Stufenbohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
DADURCH GEKENNZEIHNET,
DASS in Proximalrichtung anschließend an den Arbeitsabschnitt ein im Wesentlichen zylindrischer Antriebsabschnitt ausgebildet ist, der mit einem Antriebsgerät lösbar verbindbar oder verbunden ist. Stufenbohrer nach Anspruch 4,
DADURCH GEKENNZEIHNET,
DASS der Antriebsabschnitt aus Schaft (2) ausgebildet ist. Stufenbohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
DADURCH GEKENNZEIHNET, dass der Hauptschneidewinkel 0,5 bis 15 Grad, insbesondere 3 bis 10 Grad, besonders bevorzugt 5 bis 7 Grad beträgt. Stufenbohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, DADURCH GEKENNZEIHNET, alle Stufen des Stufenbohrers einen Hauptschneidewinkel (x1 ) umfassen. Stufenbohrer nach Anspruch 7,
DADURCH GEKENNZEIHNET, dass die Hauptschneidewinkel (x1 ) gleich sind. Stufenbohrer nach Anspruch 7,
DADURCH GEKENNZEIHNET, dass die Hauptschneidewinkel (x1 ) unterschiedlich sind. Stufenbohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
DADURCH GEKENNZEIHNET, dass die Spiralnuten (4, 6) asymmetrisch ausgebildet sind. Stufenbohrer nach Anspruch 10,
DADURCH GEKENNZEIHNET, dass eine Steigung einer ersten Spiralnut (4) von 25 auf 35 Grad ansteigt und dass einer zweiten Spiralnut (6) von 35 auf 25 Grad abnimmt. Stufenbohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
DADURCH GEKENNZEICHNET,
DASS das Distalende des Arbeitsabschnitts distal von dem Stufenabschnitt eine Zentrierspitze (8) aufweist, die einen sich am höchsten Punkt befindlichen Zenit (10) umfasst, von dem sich radial nach außen unter Einschluss eines Spitzenwinkels zwei Hauptschneiden (12, 12‘) erstrecken, die radial außenseitig übergehen in einen zylindrischen Zentrierspritzenzylinderabschnitt (14).
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3564945A (en) * 1967-10-10 1971-02-23 Barworth Flockton Ltd Drill
DE102007062539B4 (de) * 2006-12-21 2012-08-23 Stefan Rothenaicher Bohrwerkzeug
CN203356678U (zh) * 2013-02-01 2013-12-25 周安善 具有主切削刃分段、刃口高度不对称的麻花钻
US20170129022A1 (en) * 2015-11-10 2017-05-11 Irwin Industrial Tool Company Step drill bit with variable helical flute
EP3305447A1 (de) * 2016-02-14 2018-04-11 Shanghai Tec-Spiral Enterprises Co. Ltd. Hocheffizienter schrittstrukturierter spiralbohrer
US20210154749A1 (en) * 2018-01-29 2021-05-27 Milwaukee Electric Tool Corporation Drill bit

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US716557A (en) 1902-09-03 1902-12-23 Seward R Seybold Tubular auger.
US7001113B2 (en) 2001-09-10 2006-02-21 Flynn Clifford M Variable helix cutting tools
US11007583B2 (en) 2016-02-14 2021-05-18 Hongjia Wang Twist drill
DE102019135404A1 (de) 2019-12-20 2021-06-24 Gühring KG Spiralbohrer mit einer stufenstrukturierten Schneidspitze

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3564945A (en) * 1967-10-10 1971-02-23 Barworth Flockton Ltd Drill
DE102007062539B4 (de) * 2006-12-21 2012-08-23 Stefan Rothenaicher Bohrwerkzeug
CN203356678U (zh) * 2013-02-01 2013-12-25 周安善 具有主切削刃分段、刃口高度不对称的麻花钻
US20170129022A1 (en) * 2015-11-10 2017-05-11 Irwin Industrial Tool Company Step drill bit with variable helical flute
EP3305447A1 (de) * 2016-02-14 2018-04-11 Shanghai Tec-Spiral Enterprises Co. Ltd. Hocheffizienter schrittstrukturierter spiralbohrer
US20210154749A1 (en) * 2018-01-29 2021-05-27 Milwaukee Electric Tool Corporation Drill bit

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