DE7721135U1

DE7721135U1 - Bohrwerkzeug fuer bohrungen in metallvollmaterial von werkstuecken

Info

Publication number: DE7721135U1
Application number: DE19777721135U
Authority: DE
Original assignee: Komet Stahlhalter- und Werkzeugfabrik Robert Breuning 7122 Besigheim GmbH
Current assignee: Komet Stahlhalter- und Werkzeugfabrik Robert Breuning 7122 Besigheim GmbH
Priority date: 1977-07-06
Filing date: 1977-07-06
Publication date: 1979-01-04
Also published as: SE7806749L; ES244597U; JPS5439291A; US4230429A; ES244597Y; JPS6121766B2; SE434711B; NL186999B; ATA412578A; IT1097072B; FR2400405A1; GB2000704A; IT7825042A0; AT355392B; NL7806962A; NL186999C; GB2000704B; BE868193A; FR2400405B1; CH630826A5

Description

Die Erfindung betrifft ein Bohrwerkzeug für Bohrungen in Metallvollmaterial von Werkstücken, mit einem Schaft und mindestens einem an der Stirnseite des Schaftes in einer Aussparung angeordneten, mehrere gleichlange Schneidkanten aufweisenden, auswechselbaren SchiE ideinsatz, von denen jeweils 2 mit dem Werkstück in Eingriff stehen und von denen eine Schneidkante unmittelbar an die Bohrerachse angrenzt, bzw. dieselbe geringfügig überschreitet.

Bei einem derartigen bekannten Bohrwerkzeug (vergleiche CH-PS 4-99 355) sind zwei Schneideinsätze auf dem gleichen Radius angeordnet. Die Schneideinsätze weisen eine 5-eckige Form auf, wobei von dem inneren Schneideinsatz jeweils zwei benachbarte Schneidkanten wirksam sind, während von dem äußeren Schneideinsatz nur eine Schneidkante mit dem Werkstück in Eingriff steht. Die Arbeitsbereiche der Schneidkanten des radial innen liegenden Schneideinsatzes grenzen dabei an den Arbeitsbereich der Schneidkante des radial äußeren Schneideinsafczes an. Die Schneidkanten der Schneideinsätze bei dem bekannten Bohrwerkzeug sind ziemlich beliebig angeordnet. So verläuft die eine wirksame Schneidkante des radial innen liegenden Schneideinsatzes unter 72 ° zu einer parallelen zur Bohrerachse und die angrenzende Schneidkante unter einem Winkel von 37 ° zu der Parallelen zur Bohrerachse. Beide Schneidkanten sind infolge dieser unterschiedlichen Neigung zur Parallelen der Bohrachse auch unterschiedlich belastet. Von dem radial äußeren Schneideinsatz ist nur eine Schneidkante in Einsatz, die unter 72 ° zu einer Parallelen zur Vorachse verläuft, so daß auch dieser Schneideinsatz einseitig belastet ist. Da außerdem beide Schneideinsätze auf demselben Radius angeordnet sind, entstehen erhebliche Kräfte, die das Bohrwerkzeug seitlich von der Bohrer^achse abdrängen würden. Um eine derartige Abdrängung, die eine Bohrung mit gekrümmter Achse ergeben würde, zu vermeiden, ist an der den Schneideinsatzen abgewandten Seiten eine erste, um eine parallel zur Bohrerachse drehbare Stützrolle angeordnet, die auf dem gleichen

7721135 04.01.79

Durchmesser liegt, wie die Schneideinsätze. Unterhalb der Schneideinsätze ist um 90 in Umfangsrichtung versetzt eine weitere derartige Stützrolle vorgesehen. Beide Stützrollen stützen sich an der Wand der Bohrung ab und sollen dadurch ein seitliches Ausweichen des Bohrwerkzeuges verhindern. Infolge der Stützrollen weist jedoch dieses bekannte Werkzeug einen verhältnismäßig komplizierten Aufbau auf. Es besteht außerdem die Gefahr, daß feine Späne zwischen die Stützrollen und die Bohrungswand gelangen, wodurch nicht nur die Bohrungswand beschädigt wird, sondern auch die Genauigkeit der Bohrung leidet, da dann das Bohrwerkzeug in entgegengesetzter Richtung abgedrängt wird. Auch ist bei größeren Durchmessern die Unterbringung ,.von mehreren Sehne ideinsät ζ en schwierig, da alle nebeneinander auf dem gleichen Durchmesser angeordnet werden müßten.

Zur Herstellung von Bohrungen in Metallvollmaterial sind ferner die üblichen Spiralbohrer bekannt, die in der Regel aus Hochleistungsschnellstahl gefertigt sind. Mit diesen Spiralbohrern werden jedoch bei größeren Bohrungsdurchmessern wegen der begrenzten Schnittgeschwindigkeit nur geringe Zerspannungsleistungen erreicht. Auch sind Spiralbohrer nur dazu geeignet, eine Bohrung ganz bestimmten Durchmessers herzustellen. Für eine Bohrung, die nur um 1/10 mm größer sein soll, ist entweder ein anderer Spiralbohrer erforderlich oder die Bohrung muß später noch durch ein gesondertes Ausdrehwerkzeug ausgedreht werden. Spiralbohrer sind außerdem nur für verhältsnimäßig grobe und ungenaue Bohrungen geeignet.

Der Erfindung liegt die -^ufgäbe zugrunde, ein Bohrwerkzeug für Bohrungen in Metallvollmaterial von Werkstücken der eingangs erwähnten Art zu schaffen, welches einfach in seinem Aufbau ist, bei hoher Bohrleistung eine große Arbeitsgenauigkeit aufweist, Schlichtarbeiten an Bohrungen ermöglicht und auch für Bohrungen verwendbar ist, deren Durchmesser etwas größer ist als der normale Arbeitsdurch-

ESSosr des Bohrwerkzeuge-s =

Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß die beiden jeweils in Eingriff stehenden Schneidkanten (wirksamen Schneidkanten) mit einer Parallelen zur Bohrerachse jeweils annähernd dengleichen Winkel einschließen.

durch
Es hat sich gezeigt, daßXdiese verhältnismäßig einfache Maßnahme ein ganz überraschendes Ergebnis erzielt wird. Mit dem erfindungsgemäßen Bohrwerkzeug ist es nämlich möglich, sehr genaue und geradlinige Bohrungen bei großer Bohrleistung herzustellen. Es wird vermutet, daß dies, darauf zurückzuführen ist, daß wegen der symmetrischen Anordnung der beiden wirksamen Schneidkanten auf diese beiden Schneidkanten ungefähr die gleichen Schnittkräfte wirken, so daß das Bohrwerkzeug weder radial nach innen, noch radial nach außen abgedrängt wird. Da der Schneideinsatz aus Hartmetall besteht, wird gegenüber einem Spiralbohrer eine etwa 5 mal so hohe Schnittgeschwindigkeit erzielt. Außerdem braucht der Schneideinsatz nicht nachgeschliffen zu werden, denn nach Abnutzung von 2 Schneidkanten wird der Schneideinsatz einfach gelöst, um einen gewissen Betrag um seine eigene Achse geschwenkt, so daß zwei neue Schneidkanten zum Einsatz gelangen und dann wieder festgeschraubt werden. Gegenüber dem Bohrwerkzeug der eingangs erwähnten Bauart weist das neue Bohrwerkzeug einen wesentlich einfacheren Aufbau auf. Es können nämlich Stützrollen überhaupt ent-

: ·" fallen. Hiermit entfallen auch die durch die Stützrollen ] bedingten Nachteile der Beschädigung der Bohrungswandung.

;: Von besonderem Vorteil ist aber auch, daß mit dem erfindungsgemäßen. Werkzeug außer dem eigentlichen Bohren noch weitere Arbeiten durchgeführt werden können. So kann man beispielsweise nach Herstellung der Bohrung ins Vollmaterial anschließend die Bohrung einer Schlichtbearbeitung unterziehen, wenn die Werkzeugmaschine eine radiale Verschiebung der Bohrerachse gegenüber der Bohrungsachse er-

7721135 04,0179

möglicht. Dies ist aber bei den meisten Werkzeugmaschinen
der Fall. Auf derartigen Werkzeugmaschinen kann man dann
auch mit dem erfindungsgemäßen Bohrwerkzeug am Grund der
Bohrung eine Hinterdrehimg anbringen, indem man das Bohrwerkzeug gegenüber der Bohrungsachse etwas radial nach
außen bewegt. Eine derartige Hinterdrehung ist dann von
Vorteil, wenn die Innenwandung der Bohrung anschließend
geschliffen werden soll. Ferner ist es mit dem erfindungsgemäßen Bohrwerkzeug aber auch möglich, Plandreharbeiten
vorzunelDEn sowie Kanten an der Bohrungsmündung und am
äußeren Umfang des Werkstückes zu brechen. Ein weiterer Vorteil gegenüber einem Spiralbohrer besteht darin, daß durch
Verwendung von preisgünstigen Hartmetall-Schneideinsätzen
mit mehreren Schneidkanten das teuere Nachschleifen entfällt.

D.as erfindungsgemäße Bohrwerkzeug kann nicht nur mit einem | Schneideinsatz ausgerüstet werden, sondern zur Herstellung ί von Bohrungen größeren Durchmessers mit zwei oder drei .·; Schneideinsätzen. Zur Erzielung einer gleichmäßigen Kraft- | verteilung und damit einer hohen Arbeitsgenauigkeit ist
es wichtig, daß alle Schneideinsätze in den gleichen Winkelabständen angeordnet sind und daß auch die Schneidkanten | jedes radial weiter außen angeordneten Schneideinsatzes in f Eingriff mit dem Werkstück stehen und diese beiden wirksamen
Schneidkanten mit einer Parallelen zur Bohrerachse jeweils | den gleichen Winkel einschließen. Auf diese Weise wird erreicht, daß bei jedem der Schneideinsätze sich die radial nach t innen wirkenden und radial nach außen wirkenden Kräfte gegenseitig aufheben. Indem man beispielsweise die Schneidkanten
der radial weiter außen liegenden Schneideinsätze etwas \ kurzer macht als die der radial weiter innen liegenden Schneid- | einsätze, kann man außerdem erreichen, daß auf jeden Schneid- | einsatz in etwa die gleichen Umfangskräfte wirken. Da die | Schneideinsätze auf gleichen Winkelabständen angeordnet sind, ■ wird das Werkzeug in keiner Sichtung von der Bohrerachse f abgedrängt, und es wird eine äußerst genaue und geradlinige ;

Bohrung erzielt.

7721135 04.0179

I I w

Von besonderem Vorteil ist es, wenn die beiden wirksamen Schneidkanten einen stumpfen Winkel von 12ο - 1?°°, vorzugsweise einen Winkel von etwa 156 ° miteinander einschließen. Der stumpfe Spitzenwinkel der beiden benachbarten, wirksamen Schneiden verleiht diesen eine ausgezeichnete Beständigkeit, wobei durch die Neigung der beiden wirksamen Schneidkanten in einem spitzen Winkel gegenüber der Parallelen zur Bohrerachse eine gewisse stabilisierende Wirkung erreicht wird.

Von besonderem Vorteil ist es, wenn die Schneideinsätze jeweils 6-eckig sind, wobei an jeder zweiten Ecke die beiden benachbarten Schneidkanten einen Winkel von etwa 156 ° miteinander einschließen,und daß jede der beiden wirksamen Schneidkantefi^er Parallelen zur Bohrerachse einen Winkel von etwa 78 ° einschließt. Die äußere Form eines derartigen Schneideinsatzes ist zwar im Prinzip vorbekannt, jedoch nicht die symmetrische Anordnung der beiden wirksamen Schneiden zu einer Parallelen zur Bohrerachse. Durch die Wahl der genannten Winkel wird nicht nur eine besonders gute Bohrleistung erzielt, sondern es kann das erfindungsgemäße Bohrwerkzeug auch universell für weitere anschließend an die Herstellung der Bohrung durchzuführende Arbeit verwendet werden, so daß kein Werkzeug erforderlich ist. Hierauf wird in der Spezialbeschreibung noch näher eingegangen.

Da das erfindungsgemäße Bohrwerkzeug eine hohe Arbeitsleistung aufweist, entsteht auch ein großer Späneanfall. Wichtig zur Erzielung der hohen Arbeitsgenauigkeit ist es deshalb auch, daß die Späne gut abgeführt werden. Anderenfalls können sich Späne zwischen dem Werkzeugschaft und der Bohrungswandung einklemmen, was nicht nur zu einer seitlichen Abdrängung des Bohrwerkzeuges von der Bohrungsachse führt, sondern auch zu einer Beschädigung der Bohrungswand. Um eine derartige gute Spanabfuhr zu ge-

7721135 04.01.79

währleisten und damit auch die Arbeitsgenauigkeit zu verbessern und die Arbeitsgeschwindigkeit zu erhöhen, ist jedem Schneideinsatz ein vor den Spanflächen des jeweiligen Schneideinsatzes mündendei; in Dreh- und Vorschubrichtung gewendelter Spankanal zugeordnet. Zweckmäßig erfolgt weiterhin die Zufuhr von Schneid- und Kühlflüssigkeit durch einen in dem Schaft des Bohrwerkzeuges angeordneten Kanal. Die Flüssigkeit dient nicht nur dazu, die Schneideinsätze und das Werkstück zu kühlen, sondern sie hilft auch bei der Spänebeseitigung, indem sie die Späne aus der Bohrung hinausspült .

Die Erfindung ist anhand von mehreren in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im folgenden näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Bohrwerkzeuges mit einem Schneideinsatz

eine Seitenansicht in Richtung II der Fig. Λ eine Stirnansicht eines Bohrwerkzeuges mit zwei Schneideinsätsen

eine Stirnansicht eines Bohrwerkzeuges mit drei Schneideinsätzen

die Eingriffsverhältnisse der einzelnen Schneidkanten bei einem Bohrwerkzeug nach Fig. 4

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Schaft 1 des Bohrwerkzeuges an seiner Stirnseite eine Aussparung 2 zur Aufnahme eines 6-eckförmigen Schneideinsatzes 3 aus Hartmetall auf. über eine Kühlmittelbohrung 4 kann der Stirnseite 1a Kühlmittel zugeführt werden. Das Bohrwerkzeug kann ruhend angeordnet sein und das Werkstück W drehend oder umgekehrt. Eine horizontale Anordnung der

7721135 04.0179

> _ Q _ ι ι ι , , 1 1 -Γ ι ·1ι ι ,

Ill« « ■ · , ,

Bohrerachse A wird dabei bevorzugt.

Bei der besonders vorteilhaften Ausführungsform ist der Schneideinaatz 3 so ausgebildet, daß zwei benachbarte Schneidkanten 3a an jeder zweiten Ecke einen Winkel<K von etwa 156 ° miteinander einschließen. Der Schneideinsatz 3 ist dabei in der Aussparung 2 so angeordnet, daß die beiden jeweils in Eingriff stehenden Schneidkanten 3a mit einer zur Bohrerachse Parallelen P Jeweils annähernd den gleichen Winkel dj2 einschließen. Durch die symmetrische Anordnung der wirksamen Schneidkanten entstehen Vorschubdrücke, deren Resulbierende, ebenfalls parallel zur Bohrerachse a verläuft. Demzufolge werden die radial auf

Vorschub—
das Bohrwerkzeug wirkenden/Kräfte praktisch ausgeschaltet. Die beiden in Eingriff befindlichen Schneidkanten 3& führen das Bohrwerkzeug in achsparalleler Richtung.

Der stumpfe Winkel < verleiht außerdem dem Schneideinsatz eine ausgezeichnete Beständigkeit. Die rechte wirksame Schneidkante 3a ist so angeordnet, daß sie geringfügig über die Bohrerachse A nach rechts hinausragt, so daß sichergestellt ist, daß die Schneidkante auch im Zentrum der Bohrung schneidet. Der Schneidkörper 3 weist ferner in bekannter Weise zwei Spanleitstufen 7 auf.

Die beiden wirksamen Schneidkanten 3a sind vorzugsweise so angeordnet, daß sie mit der zur Bohrerachse a Parallelen P den gleichen Winkel d/²» ⁱⁿ diesem Fall 76 ° einschließen. Geringfügige Abweichungen, wie z. B. 80 ° auf der einen Seite und 76 ° auf der anderen Seite sind jedoch hierbei zulässig.

Das erfindungsgemäße Werkzeug hat sich bisher bei der Bearbeitung der verschiedensten Stahlsorten von St. 37 bis

zu hochfestem Stahl von ca. 1oo kp/mm Festigkeit, sowie auch in Aluminium und Grauguß hevori-agend bewährt, wobei gegenüber normalen Spiralbohrern etwa die^5°-fsche Zerspanungsleistung erreicht wurde. Besonders hervorzuheben

- Λ ο -

7721135 04.01.79

• « t ι κ t(

ist aber auch die hohe Arbeitsgenauigkeit, denn die Bohrung
verläuft innerhalb der zulässigen Toleranzen geradlinig.
Wie bereits erwähnt wurde, soll zur guten Spänebeseitigung
die Bearbeitung in horizontaler Vorschubrichtung erfolgen,
wobei durch den Schaft 1 und die Bohrung 4 Kühlflüssigkeit
zugeführt werden kann, welche dazu beiträgt, die Späne aus
der Bohrung herauszuspülen. Gegenüber einem normalen
Spiralbohrer hat das erfindungsgemäße Bohrwerkzeug den
Vorteil, daß anschließend an die Herstellung der eigentlichen Bohrung weitere Bearbeitungsvorgänge durchgeführt
werden können. So kann man durch Versetzen der Bohrerachse A in radialer Richtung eine Schlichtbearbeitung
der Bohrung durchführen und damit die Bohrung auf jeden
gewünschten Durchmesser bringen. Außerdem ist es möglich,
am Grund der Bohrung einen Hinterschnitt durchzuführen,
was für anschließende Schleifarbeiten von Vorteil ist.
Eerner kann man mit dem Bohrwerkzeug Kanten brechen und
auch Plandrehen. 1

Um die Spanabfuhr zu verbessern, weist das erfindungsgemäße |

Werkzeug vorzugsweise einen an den Spanflächen des Schneid- |

einsatzes 3 mündenden, in Dreh- und Vorschubrichtung ge- |

wendelten Spankanal 5 auf, der aus Fig. 2 erkennbar ist. |

Das in Fig. 1 und 2 dargestellte Ausführungsbeispiel ist |

je nach der Größe des verwendeten Schneideinsatzes 3 für |

Bohrungen bis zu etwa 4-o mm verwendbar. Sollen größere t

Bohrungen direkt in Vollmaterial gebohrt werden, so kann ' |

der Werkzeugschaft V, wie es in Pig. 3 dargestellt ist, I

zwei Aussparungen 2¹ aufweisen, die um 18o ° I

zueinander versetzt sind. In diesen Aussparungen 2" ist ι

je ein Schneideinsatz 3 angeordnet, wobei bei beiden Ϊ

Schneideinsätzen 3 jeweils zwei benachbarte Schneid- \

kanten 3a mit dem Werkstück in Eingriff stehen. Die An- \

Ordnung ist hierbei ebenfalls 30 getroffen, daß die Schneid- f

7721135 04.01.79

• ι ι · . — .1 I ι — , , _f ^Q

kanten beider Schneideinsätae, also auch des radial weiterausliegenden Schneideinsatzes mit einer Parallelen zur Bohrerach.se jeweils etwa den gleichen Winkel einschließen. Die "beiden Sehneid 3 sind in radialer Richtung so versetzt zueinander angeordnet, daß sich ihre Arbeitsbereiche etwas überdecken.

In Fig. 4- ist eine weitere Ausführungsform dargestellt, bei dem an dem Schaft 1" drei Aussparungen 2" um jeweils 12o° zueinander versetzt angeordnet sind. Auch bei diesem Bohrwerkzeug sind von jedem der drei Schneideinsätze jeweils zwei Schneidkanten im Einsatz, die jeweils symmetrisch zu einer Parallelen zur Bohrerachse angeordnet sind. Aus Fig. sind die Eingriffsverhältnisse der Schneidkanten der einzelnen Schneideinsätze erkennbar. Mit A ist die Bohrerachse bezeichnet, mit P die Parallelen zur Bohrerachse. Die Arbeitsbereiche der drei radial verschieden weit von der Bohrerachse entfernten Schneideinsätze überdecken sich etwas. Die radial weiter außen liegenden Schneideinsätze sind gegenüber den radial weiter innen liegenden Schneideinsätzen axial etwas zurückversetzt.

Abschließend^%sei noch erwähnt, daß die Schneideinsätze in bekannter Weise,beispielsweise durch eine Schraube 6, in der Aussparung 2 befestigt sind« Nach Lösen der Schraube 6 kann der Schneideinsatz herausgenommen und um 12o weitergedreht werden, so daß dann zwei neue Schneidkanten zum Einsatz gelangen können.

Vorteilhaft wird die Aussparung 2 am Schaft 1 so ausgebildet, daß möglichst viele der nicht in Eingriff stehenden Schneidkanten des Schneideinsatzes 3 von Seitenwänden der Aussparung 2 umgeben sind. Auf diese Weise sind die nicht benützten Schneidkanten durch Anlage an den Seitenwänden der Aussparung¹ geschützt gegen Schneidenausbrüche, die durch den Spanablauf verursacht werden könnten.

7721135 84.B1.79

Claims

Anmelder: KOMET Stahlhalter- und Werkzeugfabrik Robert Breuning 'GmbH, Postfach 260 7122 Besigheim 'Bezeichnung: Bohrwerkzeug für Bohrungen in Metall- ·· '.·■ vollmaterial von Werkstücken Ansprüche

1. Bohrwerkzeug: für Bohrungen in Metalhrollmaterial von Werkstücken mit einem Schaft und mindestens einem an. der Stirnseite des Schaftes in e.'.ner Aussparung angeordneten, mehrere gleichlange Schneidkanten aufweisenden, auswechselbaren Schneideinsatz, von denen jeweils zwei mit dem Werkstück in Eingriff stehen und von denen eine Schneidkante unmittelbar an die Bohrerachse angrenzt bzw. dieselbe geringfügig überschreitet, dadurch gekennzeichnet , daß die beiden jeweils in Eingriff stehenden Schneidkanten (wirksamen Schneidkanten) (3a.) mit einer Parallelen (P) zur Bohrerachse (A) jeweils annähernd den gleichen Winkel (d/2) einschließen.

7721135 04.0179

2. Bohrwerkzeug nach Anspruch «1 mit mehreren Schneideinsätzen, die jeweils radial weiter außen am Schaft angeordnet sind, so daß der Arbeitsbereich ihrer wirksamen Schneidkanten an den Arbeitsbereich des radial benachbarten Schneideinsatzes angrenzt und diesen etwas überdeckt, dadurch gekennzeichnet , daß alle Schneideinsätze (3) in. gleichen Winkelabständen

angeordnet sind und daß

auch die Schneidkanten (3a) jedes radial weiter außen angeordneten Schneideinsatzes in Eingriff mit dem Werkstück (W) stehen und diese beiden wirksamen Schneidkanten (3a) mit einer Parallelen (P) zur Bohrerachse (A) jeweils etwa den gleichen Winkel Cc(/2) einschließen.

3. Bohrwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die beiden wirksamen Schneidkanten (3a) einen stumpfen Winkel (^) von 120 - I7O⁰ miteinander einschließen.

4. Bohrwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2 und 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Schneideinsätze (3) jeweils sechseckig sind, wobei an jeder zweiten Ecke die beiden benachbarten Schneidkanten (3a-) einen Winkel (oO von etwa I56 miteinander einschließen und daß jede der beiden wirksamen Schneidkanten (3a) mit der Parallelen (P) zur Bohrerachse einen Winkel QC/2.) von etwa 78° einschließt.

5. Bohrwerkzeug nach einem der vorhergehenden Anspräche, dadurch gekennzeichnet , daß jedem Schneideinsatz (3) ein an den Spanflächen des jeweiligen Schneideinsatzes mündender, in Dreh- und Vorschubrichtung gewendelter Spankanal (5) zugeordnet ist.

7721135 0401.79

Ill I J t t

- 2a -

6. Bohrwerkzeug nach einem der vorhergehenden Anspruch^ dadurch gekennzeichnet , daß die nicht in Eingriff stehenden Schneidkanten des Schneid einsatzes von Seitenwänden der Aussparung (2) umgeben sind.

7721135 04.01.79