DE10010653C2 - Bohrwerkzeug, welches mit Stirn- u. Flankenschneiden ausgestattet ist, dessen Stirnschneidenbestückung M-förmig gestaltet ist - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Bohrwerkzeug, welches mit Stirn- und Flankenschndien ausestattet ist, dessen Stirnschneidenbestückung M-förmig gestaltet ist und drehangetrieben ist sowie mit fortlaufender Z-Achszustellung ins volle Material bewegbar und zur Verwendung auf CNC gesteuerten Maschinen durch Bewegen auf einer Bohrerachse konzentrischen zum Anfasen geeignet ist, und welches sich auch zur Trockenbearbeitung von Bohrungsausnehmungen eignet, wobei die Stirnschneidengeomtrie des Bohrwerkzeuges (1) im Zentrumsbereich (4a) mit Stirnschneiden (5) belegt ist, welche in Form einer spiegelgleichen Ausnehmung erstellt sind und zumindest im Bereich der Bohrerachse (4) dieser gegenüber hintenliegend, höchstens aber diese schneidend ausgerichtet sind und dass sich mit gegensinnigem Winkelverlauf an jede Stirnschneide (5) jeweils eine Hauptstirnschneide (6) anschließt, welche sich in ihrer Längsrichtung bis zu einer Flankenschneide (3) erstreckt, als Zusatz zu Patent 199 15 536.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Bohrwerkzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Ein solches Bohrwerkzeug ist beispielsweise aus der DE 24 20 191 A1 bekannt. Dabei ist derzeit der Einsatz solcher Werkzeuge mit dieser M Stirnschneidenbestückung nur bei der Zerspannung von kurzspannenden Materialen wie legiertem Aluminium möglich. Diese begrenzte Einsatzmöglichkeit der Bohrwerkzeuge mit solch einer M Stirnschneidenbestückung ist vor allem darauf zurückzuführen, dass auch hier die Abtragung des Bohrspanes im Zentrumbereich des Bohrers mehr oder weniger durch Abscheren erfolgen muss, wobei v. a. der so erzeugte Span nicht ungehindert abfliesen kann.

Dieser ungehinderte Abfluss im Zentrumsbereich wird erst durch die Verkürzung einer von der Bohrerachse ausgehenden Ausnehmung einer Schneidenseite ermöglicht, wobei sich dadurch die verbleibende innenliegende Schneidenseite um etwas dieses Maß verlängert. Dadurch ist dann ein ungehinderter Abfluss der in diesem Zentrumsbereich dann im Schneidenverfahren erzeugten Späne möglich. Bohrversuche haben gezeigt, dass durch diese hier aufgeführte neue Schneidengestaltung der axiale Vorschub um das ca. 2,5fache erhöht werden kann. Damit erhöht sich auch die Standzeit solcher Werkzeuge wiederum zumindest um diesen Wert.

Aus der DE 44 16 040 A1 ist ein Bohrwerkzeug, welches mit Wendeschneidplatten bestückt ist bekannt, wobei auch hier eine M-Schneide leicht angedeutet ist. Bei dieser Schneidenanordnung im Zentrumsbereich wird auch hier der Bohrspan durch Abdrücken bzw. Abscheren entfernt, wobei dann auch hier der Bohrspan nicht ungehindert abfliesen kann. Desweiteren können bei dieser Wendeschneidengestaltung keine drei vollwertigen Schneiden am Wendeplattenträger angebracht werden.

Aus der EP 42 120 A1 ist ein Zerspannungswerkzeug, welches mit einer Wendeplatte bestückt ist, bekannt.

Dabei besteht die Wendeplatte aus einer Rundplatte, welche durch eine im Versatz von 90° eingebrachte Ausnehmung im Umfangsbereich der Rundplatte dann entsprechend ihrer Lage fixiert im Halter angebracht werden kann.

Bei der Erstellung von Bohrungsausnehmungen in Trockenbearbeitung (gleich ohne Zusatz von Emissionen) kommt es häufig vor, dass sich im Bereich der Bohrerspitze (Stand der Technik bei der Bearbeitung von Stahl usw.) eine Aufbauschneide bildet, wobei dies dann meist mit einem Werkzeugbruch endet. Dabei ist die Bearbeitung im Trockenverfahren gleich Kühlung und Entfernen der anfallenden Späne nur durch Preßluft sei es beim Bohren oder auch beim Fräsen bedingt durch ihre Vorteile immer mehr im Kommen. Durch die Möglichkeit auf die Zugabe von Kühlschmierstoffe verzichten zu können, erspart dies erhebliche Kosten bei der Entsorgung der anfallenden Späne.

Außer der bereits erwähnten Aufbauschneidenbildung entstehen bei der Trockenbearbeitung von Bohrungen noch weitere Probleme, wie z. B. die Spanabfuhr und die Durchmesserausdehnung des Werkzeuges, durch die starke Erwärmung des Bohrers bei tiefen Ausnehmungen wobei es dadurch beim Rückzug aus der Ausnehmung zu Verklemmung im oberen Bohrungsbereich kommen kann, wodurch sogar ein Werkzeugbruch nicht ausgeschlossen ist. Die beim Rückzug des Bohrers nach vollzogenem Bohrvorgang zu beobachtenden Probleme beruhen auf der beim Trockenbohren erhöhten Erwärmung des Bohrers im Bereich der Bohrerschneiden. Diese während des Bohrvorganges zunehmende Erwärmung des Bohrers führt zu einer kontinuierlichen Durchmesservergrößerung der Bohrung und diese nimmt mit zunehmender Bohrtiefe zu. Das läßt sich in Abhängigkeit von der Temperatur des Bohrers in dessen Schneidenbereich einfach rechnerisch ermitteln. Die Folge ist, dass am Ende des Bohrvorgangs der Bohrerdurchmesser und dementsprechend auch der Durchmesser der Bohrung größer sind als am Bohrungsanfang. Das führt beim Rückzug des Bohrers zu einer starken Verklemmung in der Bohrung. Eine Folge dieser Verklemmung ist eine noch stärkere Erwärmung des Werkzeuges, dessen damit verbundene weitere Ausdehnung, die hörbaren lauten Bohrgeräusche und der nachweisbare Drehmomentanstieg beim Rückzug des Bohrers aus der Bohrung.

Ein weiteres Problem bei der Erstellung einer Bohrung liegt darin, in dem die bereits erwähnte Bohrspitze bei dem Bohrvorgang in deren Zentrumsbereich mit null (gleich stehend) Schnittgeschwindigkeit zum Schneideinsatz kommt. Dadurch entsteht ein nicht unerheblicher axialer Widerstand, was einmal leistungsstarke und vor allem stabile Maschinen erfordert, zum andern ist derzeit die Einbringung einer Bohrung mit einem Durchmesser von 12 mm in das volle Material in Stahl mit nur einer Handbohrmaschine ohne Zuhilfenahme eines Bohrständers oder dergleichen nicht möglich, wegen des bereits erwähnten großen aalen Widerstandes. Auch ist die Abfuhr der anfallenden Späne beim Zerspannungsvorgang bei einer Trockenbearbeitung auch noch etwas problematisch.

Zum andern soll auch der Kernlochverlauf bei einer Sacklochbohrung verkürzt werden, wenn in diese ein Gewinde eingebracht werden soll. Das trifft v. a. bei Werkstücken mit dünnen Wandstärken zu. Desweiteren sind derzeit für die Erstellung von sehr tiefen Bohrungen noch spezielle Tiefenbohrwerkzeuge erforderlich. Bei Genauigkeitsbohrungen und Tiefenbohrungen wäre ein mit drei Schneiden ausgerüstetes Werkzeug von Vorteil, der Einsatz solcher Werkzeuge ist aber mit den derzeit zum Schneideinsatz kommenden Schneidengeometrien vor allem in austauschbaren Schneidenplattenausführung ins volle Material nicht möglich. Dabei ergebe ein Schneidenwerkzeug mit drei Stirnschneiden eine zusätzliche Zerspannungsleistungssteigerung von mindestens 50%.

Auch ist eine Anfasung der erstellten Bohrungsausnehmungen mit der derzeitigen zum Einsatz kommend. Schneidengeometrie nicht möglich, selbst dann nicht, wenn das Werkzeug auf CNC gesteuerten Maschinen eingesetzt wird. Das erfordert immer noch jeweils einen spezielle ausgelegten Stufenbohrer für die jeweilige Ausnehmungstiefe. Derzeit ist auch eine geringfügige Durchmesserverstellung der Werkzeugschneiden selbst beim Einsatz von austauschbaren Schneidenplatten bei mehrschneidigen Werkzeugen nicht möglich. Bei tiefen Bohrungsausnehmungen ist des öfteren ein von der Bohrachse abweichender Verlauf der erstellten Ausnehmung festzustellen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Anbindung der Schneiden an den Grundkörper zu vereinfachen und praxisgerechter zu gestalten. Diese Aufgabe wird durch Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Dabei werden die Schneidenplatten, welche austauschbar am Grundkörper angebracht sind durch Schrauben gehalten und liegen mit ihrer Rückseite sowie mit ihrer gegenüberliegenden Seite zu den Schneiden am Werkzeugträger auf. Desweiteren liegen die innenliegenden seitlichen Anlageflächen an einem austauschbaren abgesetzten Paßstifte an, wobei dieser dann in seinem Anlagebereich ein größeres bzw. auch ein kleines Maß gegenüber seinem Paßsitzes aufweisen kann.

Die Erfindung ist anhand der Fig. 1-5 dargestellt und im Einzelnen beschrieben.

Fig. 1 zeigt ein Bohrwerkzeug, welches mit zwei austauschbaren Schneidenplatten bestückt ist.

Fig. 2 zeigt dieses Bohrwerkzeug im Schnitt A-A

Fig. 3 zeigt ein Bohrwerkzeug, welches mit drei austauschbaren Schneidenplatten bestückt ist im Schnitt A-A.

Fig. 4 zeigt ein Bohrwerkzeug bei welchem die jeweilige Hauptstirnschneide durch zwei bogenförmige Schneiden erstellt ist.

Fig. 5 zeigt ein Bohrwerkzeug, wobei der Stirnschneidenübergang durch eine Querschneide gebildet ist.

Bei Fig. 1 ist diese neue Schneidengeometrie an austauschbare Schneidenplatten (13 + 14) angebracht. Dabei erstreckt sich bei der Schneidenplatte (13) die innenliegende Stirnschneide (5) in ihrem Längenmaß über die Bohrachse (4) hinaus. Dazu ist dieses Maß bei der gegenüberliegenden Stirnschneide (5) bei der Schneidenplatte (14) um dieses Maß verkürzt. Dabei sind beide Stirnschneiden (5 + 6) in Bogenform (9) erstellt, wobei der Stirnschneidenbereich mit einer Spanformrille (21) belegt ist. Die Schneidenplatten können durch eine Schraube (15) mit dem Schneidenträger (16) verbunden werden. Dabei liegt die Platte mit ihrer Rückseite (17) sowie mit ihrer gegenüberliegenden Seite zu den Stirnschneiden (18) am Werkzeugträger (16) auf. Desweiteren liegen die innenliegenden seitlichen Anlagenflächen (19) an einem austauschbaren abgesetzten Paßstift (20) an, wobei dieser dann in seinem Anlagenbereich (22) ein größeres bzw. auch ein kleineres Maß gegenüber seinem Paßsitz (23) aufweisen kann. Dadurch kann über die obere Durch­ messergröße dieses Paßstiftes oder dessen Ellipsenform und dann durch Drehung dieses Paßstiftes der Schneidendurchmesser um ca. 1 mm stufenlos verändert werden bzw. kann auch der Paßstift ausgetauscht werden, wobei dieser dann in seinem Anlagenbereich (22) ein dem angepeilten Werkzeugdurchmesser entsprechendes Maß aufweist. Durch eine Bohrung (12) im Schneidenträger (16), welche auch den Paßstift (20) durchdringt kann dann Preßluft oder dergleichen hindurchgeführt werden.

Fig. 2 zeigt den Schnitt A-A aus der Fig. 1.

Fig. 3 zeigt einen weiteren Schnitt A-A, wobei hier bevorzugter Weise im Versatz von jeweils 120° am Schneidenträger (16) drei austauschbare Schneidenplatten (13 + 14) durch Schrauben (15) angebracht sind. Dabei erstreckt sich auch hier bei der Schneidenplatte (13) das Stirnschneidenlängenmaß (5) über die Bohrachse (4) hinaus. Dazu sind zwei Schneidenplatten (14) angebracht, bei denen das Stirnschneidenmaß (5) um zumindest dieses Maß verkürzt ist. Erst durch diese unterschiedlichen Schneidenlängen im Stirnschneidenbereich (5) wird auch noch im Bereich der Bohrachse (4) ein Spanabtrag im Schneideverfahren erreicht. Bei ganz großen Schneidendurchmessern könnte zumindest im Bereich der Hauptstirnschneide (6) ein in Umfangsrichtung versetzter Spanbrechernut eingebracht sein (hier nicht gezeigt) bzw. könnte sich an die in bogenform ausgeführte Hauptstirnschneide (6) eine weitere Stirnschneide in Bogenform (24) anschließen (Fig. 4), wodurch kleinere Späne erzeugt werden.

Fig. 5 zeigt einen Stirnschneidenübergang, wobei dieser durch eine Querschneide (25) gebildet ist. Dabei kann diese in einem 90° Winkel zur Bohrerachse erstellt sein, kann aber auch in einem anderen Winkel erstellt sein. Dabei kann der jeweiligen Schneidenübergang zu den Schneiden (5 - 6 + 8) durch einen Radius erstellt sein. Diese Schneidenform kann sowohl an Bohrwerkzeuge in Vollmaterial- als auch Schneidenplattenausführung angebracht sein.

Claims (4)

1. Bohrwerkzeug, welches mit Stirn- u. Flankenschneiden ausgestattet ist, dessen Stirnschneidenbestückung M-förmig gestaltet und drehangetrieben ist sowie mit fortlaufender Z-Achszustellung ins volle Material bewegbar und zur Verwendung auf CNC gesteuertn Maschinen durch Bewegen auf einer Bohrerachse konzentrisch zum Anfasen geeignet ist und welches sich auch zur Trockenbearbeitung von Bohrungsausnehmungen eignet, wobei die Stirnschneidengeometrie des Bohrwerk­ zeuges (1) im Zentrumsbereich (4a) mit Stirnschneiden (5) belegt ist, welche in Form einer spiegelgleichen Ausnehmungen erstellt sind und zumindest im Bereich der Bohrerachse (4) dieser gegenüber hintenliegend, höchstens aber diese schneidend ausgerichtet sind und dass sich mit gegensinnigem Winkelverlauf an jede Stirnschneide (5) jeweils eine Hauptstirnschneide (6) anschließt, welche sich in ihrer Längsrichtung bis zu einer Flankenschneide (3) erstreckt, als Zusatz zu Patent 199 15 536, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidplatten (13, 14) am Schneidenträger (16) durch eine Schraube (15) lösbar verbunden sind und wobei sie mit ihrer Rückseite (17) sowie mit ihrer gegenüberliegenden Seite (18) zu den Stirnschneiden am Plattenträger zur Anlage kommen, dabei liegen sie mit der innenliegenden seitlichen Anlagefläche (19) an einem austauschbaren abgesetzten Passstift (20) an, wobei dieser dann in seinem Anlagenbereich (22) ein größeres oder kleineres Maß gegenüber dem Passsitz (23) aufweisen kann.

2. Bohrwerkzeug nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Passstift (20) ellipsenförmige Flächen im Versatz von 120° oder auch 180° aufweist und drehbar im Schneidenträger (16) aufgenommen ist.

3. Bohrwerkzeug nach Anspruch 1-2 dadurch gekennzeichnet, dass der Passstift (20) eine durchgehende Bohrung aufweist.

4. Bohrwerkzeug nach Anspruch 1-3 dadurch gekennzeichnet, dass der Schneidenübergang von der Stirnschneide (5) zur Hauptstirnschneide (6) durch eine Querschneide (25) gebildet ist.