DE29911945U1

DE29911945U1 - Wood drill with a cylindrical cutting head

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Publication number: DE29911945U1
Application number: DE29911945U
Authority: DE
Original assignee: WEBER GUSTAV SCHLAGRING
Current assignee: Wup Praezisionswerkzeuge De GmbH
Priority date: 1999-07-08
Filing date: 1999-07-08
Publication date: 1999-10-21
Anticipated expiration: 2009-07-09

Description

Gustav Weber Schlagringwerkzeug-Fabrik, Hahrierberger Str. 137/139, D-42349 WuppertalGustav Weber Knuckleduster Tool Factory, Hahrierberger Str. 137/139, D-42349 Wuppertal

Holzbohrer mit zylindrischem SchneidkopfWood drill with cylindrical cutting head

Die Erfindung richtet sich auf einen Holzbohrer der im Oberbegriff von Anspruch 1 angegebenen Art. Dieser bekannte Bohrer wird üblicherweise als &ldquor;Forstnerbohrer" bezeichnet und besitzt außer radialen Innenschneiden auch noch teilzylindrische vorschneidwirksame Umfangsschneiden. Mit diesem Bohrer lassen sich zwar halbe, schräge und überlappende Bohrungen herstellen, doch ist ein solcher Forstnerbohrer relativ schwer nachzuschärfen. Beim Bohren kommt es außerdem zu einer beträchtlichen Wärmeentwicklung, die ein Forstnbrbohrer schlecht ableiten kann. Der Forstnerbohrer wird folglich leicht stumpf, insbesondere beim Bohren in Hartholz oder bei relativ hoher Drehzahl. |Die Standzeit des bekannten Forstnerbohrers ist begrenzt. Man muss sich mit einem mäßigen Bohr-Fortschritt begnügen. iThe invention relates to a wood drill of the type specified in the preamble of claim 1. This known drill is usually referred to as a "Forstner drill" and, in addition to radial inner cutting edges, also has partially cylindrical pre-cutting peripheral cutting edges. Although this drill can be used to produce half, oblique and overlapping holes, such a Forstner drill is relatively difficult to resharpen. During drilling, considerable heat is also generated, which a Forstner drill is difficult to dissipate. The Forstner drill therefore becomes blunt easily, particularly when drilling in hard wood or at relatively high speeds. |The service life of the known Forstner drill is limited. You have to make do with a moderate drilling progress. i

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen servicefreundlichen Bohrer der im Anspruch 1 genannten Art zu entwickeln, dessen Bohrleistung verbessert und dessen Standzeit verlängert ist. Dies wird erfindungsgemäß durch die imThe invention is based on the task of developing a service-friendly drill of the type mentioned in claim 1, the drilling performance of which is improved and the service life of which is extended. This is achieved according to the invention by the

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Kennzeichen des Anspruches 1 angeführten Maßnahmen erreicht, denen folgende besondere Bedeutung zukommt.Characteristics of claim 1 are achieved by the measures mentioned, which have the following special significance.

Wegen des die Umfangsschneide unterbrechenden schneidunwirksamen Freiraums fällt bei dem erfindungsgemäßen Bohrer eine geringe Wärme an, die gut abgeleitet werden kann. Das verhindert ein schnelles Stumpfwerden der Schneiden, was sich wiederum in einer deutlich längeren Standzeit auswirkt. Durch das den Freiraum begrenzende Schneidnocken-Paar wird ein leichteres und spürbar schnelleres Bohren erzielt. Wegen der glatten Mantelfläche ist eine gute Führung beim Bohren gewährleistet. Es können auch halbe, schräge oder überlappende Löcher in einem Werkstück schnell gebohrt werden. Darüber hinaus ist ein Nachschärfen der Schneidnocken sehr einfach und schnell ausführbar. Der Freiraum erlaubt dem Schleifwerkzeug eine gute Zugänglichkeit zu den Schneidnocken.Because of the non-cutting free space that interrupts the peripheral cutting edge, the drill according to the invention generates a small amount of heat that can be easily dissipated. This prevents the cutting edges from becoming blunt quickly, which in turn results in a significantly longer service life. The pair of cutting cams that limit the free space makes drilling easier and noticeably faster. The smooth outer surface ensures good guidance when drilling. Half, angled or overlapping holes can also be drilled quickly in a workpiece. In addition, resharpening the cutting cams is very simple and quick. The free space allows the grinding tool good access to the cutting cams.

Weitere Maßnahmen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen. In den Zeichnungen ist die Erfindung in zwei Ausführungsbeispielen dargestellt. Es zeigen:Further measures and advantages of the invention emerge from the subclaims, the following description and the drawings. The invention is shown in two embodiments in the drawings. They show:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßenFig. 1 is a perspective view of the inventive

Peripherie-Nocken-Bohrers,Peripheral cam drill,

Fig. 2 + 3, in Vergrößerung gegenüber Fig. 1, die Seitenansicht vom Kopfbereich bzw. die Draufsicht auf den Kopf des Bohrers von Fig. 1,Fig. 2 + 3, enlarged compared to Fig. 1, the side view of the head area and the top view of the head of the drill from Fig. 1,

Fig. 4, in einer der Fig. 3 entsprechenden Darstellung eineFig. 4, in a representation corresponding to Fig. 3, a

abgewandelte Ausführung des erfindungsgemäßen Bohrers undmodified version of the drill according to the invention and

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Fig. 5, in einer starken Vergrößerung, ein Querschnitt durch ein DetailFig. 5, in a high magnification, a cross-section through a detail

des in Fig. 4 gezeigten Bohrers längs der dortigen Schnittlinie Vof the drill shown in Fig. 4 along the cutting line V

-V.-V.

Der Bohrer 10 umfasst einen Schaft 11 mit zylindrischem Schneidkopf 12. Am vorderen Stirnende des Schneidkopfs befindet sich zunächst eine sogenannte &ldquor;Zentrierspitze", die mit der strichpunktiert in Fig. 2 angedeuteten Bohrerachse 13 ausgerichtet ist und im vorliegenden Fall eine pyramidenförmige Gestalt 21 besitzt. Am Stirnende des Schneidkopfs 12 befinden sich zwei Schneidmittel, denen gegenüber die Zentrierspitze 13 voreilt. Das erste Schneidmittel ist im Umfangsbereich des Schneidkopfs angeordnet und besteht aus zwei Paaren von Schneidnocken 23. Das zweite Schneidmittel sind zwei radiale Innenschneiden 22, die im Wesentlichen diametral zueinander ausgerichtet sind.The drill 10 comprises a shaft 11 with a cylindrical cutting head 12. At the front end of the cutting head there is a so-called "centering tip" which is aligned with the drill axis 13 indicated by dash-dot lines in Fig. 2 and in the present case has a pyramidal shape 21. At the front end of the cutting head 12 there are two cutting means, with the centering tip 13 leading the way. The first cutting means is arranged in the peripheral area of the cutting head and consists of two pairs of cutting cams 23. The second cutting means are two radial inner cutting edges 22 which are aligned essentially diametrically to one another.

Der Schneidkopf 12 ist, körperlich gesehen, aus zwei zueinander diametralen Flügeln 14 aufgebaut, welche in zwei Segmente 15 übergehen. Die Baueinheit aus Flügel und Segment erstreckt sich über wesentlich mehr als nur einen Viertelkreis. Die Gesamt-Segmentlänge 16, gemäß Fig. 2, mag bei 140° liegen. Zwischen dem freien Ende des Segments 15 und dem benachbarten Flügel entstehen radiale Lücken 17, die nach hinten sich erweiternde Freiräume für einen guten Spanauswurf schaffen. Die Baueinheit aus Flügel 14 und Segment 15 besitzt eine glatte zylindrische Mantelfläche 18.The cutting head 12 is, physically speaking, made up of two diametrically opposed wings 14 which merge into two segments 15. The structural unit made up of wings and segment extends over considerably more than just a quarter circle. The total segment length 16, as shown in Fig. 2, may be 140°. Radial gaps 17 are created between the free end of the segment 15 and the adjacent wing, which create free spaces which widen towards the rear for good chip ejection. The structural unit made up of wings 14 and segment 15 has a smooth cylindrical outer surface 18.

Die Innenschneiden 22 befinden sich an der Vorderkante der beiden Flügel 14 und verlaufen radial. Die Innenschneiden werden von der Zentrierspitze 21 axial überragt, was auch für die beiden Schneidnocken-Paare 23 gilt. Die Schneidnocken 23 sind nämlich, wie Fig. 2 zeigt, um ein kleines axiales Maß 19 voreilend und damit vorschneidwirksam.The inner cutting edges 22 are located on the front edge of the two wings 14 and run radially. The centering tip 21 projects axially over the inner cutting edges, which also applies to the two pairs of cutting cams 23. The cutting cams 23 are, as shown in Fig. 2, advanced by a small axial dimension 19 and thus have a pre-cutting effect.

Eine Besonderheit der Erfindung besteht darin, dass annähernd im mittleren, in Fig. 3 mit 25 gekennzeichneten Segmentbereich die eigentliche Umfangsschneide fehlt.A special feature of the invention is that the actual peripheral cutting edge is missing approximately in the middle segment area, marked 25 in Fig. 3.

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Dieser Bereich ist gegenüber der Innenschneide 22 um eine Axialtiefe 29 zurückgesetzt und bildet einen Freiraum 20 zwischen den beiden Nocken-Paaren 23, 23'. Dies ist für die eingangs erwähnten Vorteile von entscheidender Bedeutung. Der Freiraum 20 in der Umfangsschneide ist schneidunwirksam. Wie aus Fig. 2 besonders gut zu entnehmen ist, verläuft die axial zurückgesetzte Begrenzungskante 24 dieses Freiraums 20 im Wesentlichen parallel zu den Innenschneiden 22.This area is set back from the inner cutting edge 22 by an axial depth 29 and forms a free space 20 between the two cam pairs 23, 23'. This is of crucial importance for the advantages mentioned at the beginning. The free space 20 in the peripheral cutting edge has no cutting effect. As can be seen particularly well from Fig. 2, the axially set back boundary edge 24 of this free space 20 runs essentially parallel to the inner cutting edges 22.

Der Schneidnocken 23 besitzt einen im Wesentlichen trapezförmigen Umriss 26, 27, 28. Dabei sind die beiden Seiten 26, 28 zueinander ungleichförmig ausgebildet. Die jeweils dem Freiraum 20 abgekehrte äußere Trapezseite 26 ist länger als die gegeneinander weisenden beiden inneren Trapezseiten 28. Außerdem sind die inneren Trapezseiten 28 mehr oder weniger gerundet. Die Trapezkopfkante 27 verläuft im Wesentlichen parallel zu der zurückgesetzten Innenschneide 22 und bildet die eigentliche Schneidkante der durch den Freiraum 20 unterbrochenen Umfangsschneide. Von der Trapezkopfkante 27 gehen die geneigt zur Bohrerachse 13 verlaufenden, am besten aus Fig. 1 erkennbaren Arbeitsflächen 30 aus, die bedarfsweise bequem und schnell nachgeschliffen werden können. Durch den Neigungsverlauf der Arbeitsfläche 30 erhält der Schneidnocken 23 ein unsymmetrisches Dreiecksprofil.The cutting cam 23 has an essentially trapezoidal outline 26, 27, 28. The two sides 26, 28 are not uniformly formed in relation to one another. The outer trapezoid side 26 facing away from the free space 20 is longer than the two inner trapezoid sides 28 facing each other. In addition, the inner trapezoid sides 28 are more or less rounded. The trapezoid head edge 27 runs essentially parallel to the recessed inner cutting edge 22 and forms the actual cutting edge of the peripheral cutting edge interrupted by the free space 20. The working surfaces 30, which are inclined to the drill axis 13 and can be seen best in Fig. 1, extend from the trapezoid head edge 27 and can be easily and quickly reground if necessary. The inclination of the working surface 30 gives the cutting cam 23 an asymmetrical triangular profile.

Die Zentrierspitze 21, vor allem aber die Innenschneiden 22 und die Schneidnocken 23 werden vorteilhaft mit Titan-Nitrid beschichtet. Es genügen Schichtdicken von 1 bis 4 &mgr;. Dies geschieht am einfachsten durch eine Beschichtung des ganzen Schneidkopfs 12. Diese Beschichtung liefert ausgezeichnete Gleiteigenschaften und eine hohe Härte von ca. 2500 HV.The centering tip 21, but above all the inner cutting edges 22 and the cutting cams 23 are advantageously coated with titanium nitride. Layer thicknesses of 1 to 4 μm are sufficient. This is most easily done by coating the entire cutting head 12. This coating provides excellent sliding properties and a high hardness of approx. 2500 HV.

Das zweite Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 und 5 ist zunächst in analoger Weise wie das erste Ausführungsbeispiel von Fig. 1 bis 3 ausgebildet. Es gilt daher die bisherige Beschreibung. Es sollen lediglich die Abweichungen demgegenüber hervorgehoben werden. Der dort gezeigte Schneidkopf 12' besitzt in seinen beiden Innenschneiden 22, 22' mindestens eine Nut 31, 3&Ggr;, welche die jeweiligeThe second embodiment according to Fig. 4 and 5 is initially designed in a similar manner to the first embodiment of Fig. 1 to 3. The previous description therefore applies. Only the differences are to be highlighted. The cutting head 12' shown there has at least one groove 31, 32 in its two inner cutting edges 22, 22', which

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Schneidkante 32, 32' stellenweise unterbricht. Diese Nut 31, 3 &Ggr; hat die Aufgabe die Späne beim Bohren zu brechen. Im vorliegenden Fall besitzen die Schneiden 22 drei Nuten 31, während die gegenüberliegende Innenschneide 22' nur zwei derartige Nuten 3 &Ggr; besitzt. Sie sorgen für eine Zerkleinerung und besseren Auswurf des Spanguts, wodurch sich eine leichtere und damit auch schnellere Bohrweise ergibt. Die Nuten 31, 32 sind auf Kreisen 33 bzw. 33' angeordnet, die konzentrisch zur Zentrierspitze 21 verlaufen, das heißt im Wesentlichen parallel zur zylindrischen Mantelfläche 18 angeordnet sind. Bedeutsam ist, dass die Nuten 31, 3 &Ggr; zueinander versetzt angeordnet sind. Die Radien ihrer Kreise 33, 33' sind unterschiedlich. Verfolgt man ihren Verlauf, so sind die Nuten 3 &Ggr; in der einen Innenschneide 32' &ldquor;auf Lücke" zu den Nuten 31 der gegenüberliegenden Innenschneide 22 plaziert.Cutting edge 32, 32' is interrupted in places. This groove 31, 3 &Ggr; has the task of breaking up the chips during drilling. In the present case, the cutting edges 22 have three grooves 31, whilst the opposite inner cutting edge 22' only has two such grooves 3 &Ggr;. They ensure that the chips are broken up and ejected more effectively, which makes drilling easier and therefore faster. The grooves 31, 32 are arranged on circles 33 and 33' respectively, which run concentrically to the centering tip 21, i.e. are arranged essentially parallel to the cylindrical surface 18. It is important that the grooves 31, 3 &Ggr; are offset from one another. The radii of their circles 33, 33' are different. If you follow their course, the grooves 3 &Ggr; placed in one inner cutting edge 32' "on the gap" to the grooves 31 of the opposite inner cutting edge 22.

Wie die Fig. 5 verdeutlicht, ist die Innenschneide 22, von der Schneidkante 32 aus gesehen, gegenüber der Horizontalen um einen Winkel 35 hinterschnitten. Auch die Nut 31 ist ungleichförmig ausgebildet. Im Bereich der Schneidkante 32 hat sie eine geringere Tiefe als an der gegenüberliegenden Kante der Innenschneide 22 und ist somit ebenfalls hinterschnitten. Bezogen auf die bereits hinterschnittene Innenschneide 22 weist der mit 37 in Fig. 5 gekennzeichnete Nutgrund seinerseits einen Schnittwinkel 36 auf. Die Nut 31, 3 &Ggr; hat einen U-förmigen Öffnungsquerschnitt, doch kommen auch andere Nutenprofile in Frage.As Fig. 5 shows, the inner cutting edge 22, viewed from the cutting edge 32, is undercut at an angle 35 relative to the horizontal. The groove 31 is also irregularly formed. In the area of the cutting edge 32 it has a smaller depth than at the opposite edge of the inner cutting edge 22 and is therefore also undercut. In relation to the already undercut inner cutting edge 22, the groove base marked 37 in Fig. 5 has a cutting angle 36. The groove 31, 3 Γ has a U-shaped opening cross-section, but other groove profiles are also possible.

Mit der Ausführung des Bohrkopfs 12' gemäß Fig. 4 und 5 erreicht man eine Feinzerspanung, welche den erfindungsgemäßen Bohrer auch für tiefere Bohrungen geeignet macht. Diese konnten sonst nur von einem besonderen Bohrer erzeugt werden, nämlich einem sogenannten &ldquor;Kunstbohrer". Auch der Schneidkopf 12' wird vorteilhaft mit der bereits erwähnten Titan-Nitrid-Beschichtung versehen. Sie macht den erfindungsgemäßen Bohrer auch für den Einsatz in kunststoffbeschichteten Holzwerkstoffen geeignet, in denen nach dem Stand der Technik nur wesentliche teurere hartmetallbestückte Bohrer verwendet werden konnten.With the design of the drill head 12' according to Fig. 4 and 5, a fine machining is achieved, which makes the drill according to the invention suitable for deeper holes. These could otherwise only be produced by a special drill, namely a so-called "artificial drill". The cutting head 12' is also advantageously provided with the titanium nitride coating already mentioned. This makes the drill according to the invention suitable for use in plastic-coated wood materials, in which according to the state of the art only much more expensive hard metal-tipped drills could be used.

Buse · Mentzel · Ludewig I Buse · Mentzel · Ludwig I

Bezugszeichenliste:List of reference symbols:

10 Bohrer10 drills

11 Schaft von 1011 shaft of 10

12 Schneidkopf von 10 (Fig. 1 bis 3) 12' alternativer Schneidkopf (Fig. 4, 5)12 cutting head of 10 (Fig. 1 to 3) 12' alternative cutting head (Fig. 4, 5)

13 Bohrerachse von 10,13 Drill axis of 10,

14 Flügel von 1214 wings of 12

15 Segment an 1415 Segment to 14

16 Gesamt-Segmentlänge von 14,16 Total segment length of 14,

17 Lücke zwischen 14,17 gap between 14,

18 glatte, zylindrische Mantelfläche von 1518 smooth, cylindrical surface of 15

19 axial voreilendes Maß von 23 gegenüber 1219 axial leading dimension of 23 compared to 12

20 Freiraum in 1520 open space in 15

21 Zentrierspitze21 Centering point

22 Innenschneide an22 Inner cutting edge on

22' gegenüberliegende Innenschneide zu 22 (Fig. 4, 5)22' opposite inner cutting edge to 22 (Fig. 4, 5)

23 Schneidnocken an23 cutting cams on

24 innere axiale Begrenzungskante von 2024 inner axial boundary edge of 20

25 mittlerer Segmentbereich von 15 für 2025 middle segment range of 15 for 20

26 äußere Trapezseite von26 outer trapezoid side of

27 Trapezkopfseite von27 Trapezoid head side of

28 innere Trapezseite von28 inner trapezoid side of

29 Axialtiefe von 24 gegenüber29 Axial depth of 24 compared to

30 nachschleifbare Arbeitsfläche von30 regrindable work surface of

31, 3 &Ggr; Spanbrecher-Nut in 22 bzw. 22'31, 3 Γ chip breaker groove in 22 or 22'

32, 32' Schneidkante von 22 bzw. 22'32, 32' Cutting edge of 22 or 22'

33, 33' Kreisverlauf von 31 bzw. 31' 34 Nuttiefe von 31 (Fig. 5)33, 33' Circular path of 31 or 31' 34 Groove depth of 31 (Fig. 5)

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35 Hinterschnittwinkel von 2235 undercut angle of 22

36 Winkel zwischen 22 und 3736 angles between 22 and 37

37 Nutgrund von 3137 groove base of 31

Claims

1. Wood drill ( 10 ) with a cylindrical cutting head ( 12 ) which, in addition to a leading centering tip ( 21 ),
has both radial inner cutting edges ( 22 ) and partially cylindrical peripheral cutting edges which have a pre-cutting effect relative to the inner cutting edges ( 22 ),
wherein the inner cutting edges ( 22 ) are located on two mutually diametrically opposed wings ( 14 ) and the wings ( 14 ) merge into two segments ( 15 ) extending over more than a quarter circle ( 16 ), which on the one hand have a smooth cylindrical outer surface ( 18 ) and on the other hand carry the peripheral cutting edges,
characterized ,
that the peripheral cutting edge is axially set back relative to the inner cutting edge ( 22 ) approximately in the middle segment area ( 25 ) and forms there a non-cutting free space ( 20 ) which opens radially in the smooth cylindrical outer surface,
and that a pair of cutting cams ( 23 ) remain at each of the two peripheral cutting edges, of which one cutting cam ( 23 ) delimits the beginning and the other ( 23 ) the end of the free space ( 20 ).

2. Wood drill according to claim 1, characterized in that the axially recessed boundary edge ( 24 ) of the free space ( 20 ) runs substantially parallel to the inner cutting edges ( 21 ).

3. Wood drill according to claim 1 or 2, characterized in that the two cutting cams ( 23 ) have an approximately trapezoidal outline ( 26 , 27 , 28 ).

4. Wood drill according to claim 3, characterized in that the outline of the trapezoid has two mutually non-uniform trapezoid sides ( 26 , 28 ).

5. Wood drill according to claim 3 or 4, characterized in that the mutually facing trapezoidal sides ( 28 ) of the two cutting cams ( 23 ) which delimit the free space ( 20 ) extend in an arc shape.

6. Wood drill according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that the inner cutting edges ( 22 , 22 ') are provided with at least one groove ( 31 , 31 ') interrupting their respective cutting edge ( 32 , 32 ')
and that the groove ( 31 , 31 ') serves to break up the chips produced during drilling.

7. Wood drill according to claim 6, characterized in that the groove ( 31 ) is arranged substantially circularly ( 33 , 33 ') and that the circle ( 33 , 33 ') runs substantially parallel to the peripheral cutting edges.

8. Wood drill according to claim 6 or 7, characterized in that the multiple grooves ( 31 , 31 ') provided in the inner cutting edges ( 22 , 22 ') are arranged on mutually concentric circles.

9. Wood drill according to one or more of claims 6 to 8, characterized in that the groove or grooves ( 31 ) on one inner cutting edge ( 22 ) are arranged radially offset from those ( 31 ') of the other inner cutting edge ( 22 ').

10. Wood drill according to one or more of claims 1 to 9, characterized in that the groove or grooves ( 31 ) in one inner cutting edge ( 22 ) are arranged at a gap with respect to the grooves ( 31 ') in the opposite inner cutting edge ( 22 ').

11. Wood drill according to one or more of claims 6 to 10, characterized in that, starting from the cutting edge ( 32 ), the depth ( 34 ) of the groove ( 31 ) in the inner cutting edge ( 22 ) increases, whereby the inner cutting edge ( 22 ), which already has an undercut ( 35 ), has an undercut ( 36 ) of its groove base ( 37 ).

12. Wood drill according to one or more of claims 1 to 11, characterized in that the cutting head ( 12 ) is coated with titanium nitride at least in the region of the centering tip ( 21 ) of the inner cutting edges ( 22 ) and/or the cutting cam pairs ( 23 ) and/or the chip breaker grooves ( 31 , 31 ').