DE102012000278B4

DE102012000278B4 - Modularer Bohrer mit Diamantschneidkanten und Verfahren zur Bearbeitung

Info

Publication number: DE102012000278B4
Application number: DE102012000278.5A
Authority: DE
Inventors: Kent L. Reiner; Dan Elwyn Chesney; Jai Prasad
Original assignee: Kennametal Inc
Current assignee: Kennametal Inc
Priority date: 2011-01-21
Filing date: 2012-01-10
Publication date: 2024-06-20
Anticipated expiration: 2032-01-11
Also published as: CN102601426A; GB2487490A; US9108252B2; CA2762514A1; GB2487490B; GB201201165D0; DE102012000278A1; BR102012001225A2; US20120189393A1; CN102601426B; FR2970664A1

Abstract

Modularer Bohrer (110) für Bearbeitungsanwendungen, wobei der modulare Bohrer (110) einen allgemein zylindrischen Körper (115) mit Umfangswänden (117) um eine mittlere Längsachse (120) und mit einem oberen Ende (113) aufweist, wobei der modulare Bohrer (110) Folgendes umfasst:a. einen mittig angeordneten Pilotbohrer (130), der von dem oberen Ende (113) entlang der mittleren Längsachse (120) ragt;b. mindestens zwei Schneideinsätze (135, 140), wobei jeder Schneideinsatz (135, 140) eine obere Fläche (170), eine untere Fläche (175) und mehrere Seitenflächen (180a, 180b, 180c) dazwischen aufweist, wobei eine Schneidkante (165, 167, 169) am Schnittpunkt der oberen Fläche (175) und Seitenflächen (180a, 180b, 180c) definiert ist; wobei eine Schneidkante (165, 167, 169) von jedem Schneideinsatz (135, 140) axial vom oberen Ende (113) des Körpers (115) ragt und dahingehend wirkt, ein Werkstück in Eingriff zu nehmen;c. wobei sich jede Wirkschneidkante (165, 177) in einer radialen Richtung so erstreckt, dass bei Blickrichtung entlang der mittleren Längsachse (120) zu dem oberen Ende (113) die Wirkschneidkanten (165, 177) zusammen den sich vom Pilotbohrer (130) zu den Umfangswänden (117) erstreckenden radialen Abstand (R) vollständig überlappen;d. wobei der Pilotbohrer (130) aus einem Nichtdiamanten besteht;e. wobei die Wirkschneidkante (165, 177) jedes der Schneideinsätze (135, 140) eine Diamantfläche aufweist;f. wobei die Mitte (137) zumindest eines der Schneideinsätze (140) in einem ersten radialen Abstand (R1) von der mittleren Längsachse (120) und die Mitte (137) zumindest eines weiteren der Schneideinsätze (135) in einem zweiten radialen Abstand (R2) von der mittleren Längsachse (120) angeordnet sind, wobei sich der erste radiale Abstand (R1) vom zweiten radialen Abstand (R2) unterscheidet; undg. wobei die Schneideinsätze (135, 140) die Form eines Trigons haben.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen modularen Bohrer mit Wendeschneidplatten, die Diamantschneidkanten aufweisen. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Bearbeitung eines Titanwerkstücks bzw. eines Glasfaserstoffwerkstücks unter Verwendung eines derartigen modularen Bohrers.
Hintergrund der Erfindung
Ein modularer Bohrer ist ein Bohrer, der aus austauschbaren und wegwerfbaren Spitzen besteht, die mechanisch an einem Bohrerkörper befestigt sind. 1 zeigt solch einen modularen Bohrer 10, der einen sich entlang einer Längsachse 20 erstreckenden Schaft 15 aufweist. Das Vorderende 25 des Bohrers 10 wird in Axialrichtung entlang der Längsachse 20 bewegt, so dass ein mittlerer Pilotbohrer 30 und außen liegende Schneideinsätze 35, 40 ein Werkstück in Eingriff nehmen und ein dort hindurch verlaufendes Loch erzeugen. In der Regel verwendeten solche modularen Bohrer einen aus Hartmetall bestehenden mittleren Pilotbohrer 30 und auch aus Hartmetall bestehende außen liegende Schneideinsätze 35, 40, die gegebenenfalls beschichtet sein können. Obgleich diese Konfiguration für einige Materialien geeignet sein kann, waren die Anwender der Meinung, dass solch eine Konfiguration bei der Bearbeitung von Materialien wie zum Beispiel Glasfaserstoff unerwünscht ist. Insbesondere neigt Glasfaserstoff dazu, sich an den Schneidkanten der Hartmetallschneideinsätze anzusammeln, und infolgedessen wird ihre Wirksamkeit zur Bearbeitung von Glasfaserstoff dadurch und darüber hinaus durch abrasiven Verschleiß stark reduziert. Aus verschiedenen Gründen eignen sich diese gleichen Schneideinsätze nicht zur Bearbeitung von Titan. Insbesondere ist Titan für seine Zähigkeit bekannt, und typische Hartmetallschneideinsätze haben nicht die zur Bearbeitung dieses Materials erforderlichen Eigenschaften. Wie in 1 dargestellt, sind die außen liegenden Schneideinsätze 35, 40 durch Halteschrauben 55, 60 in einer Tasche 45, 50 befestigt und enthalten allgemein ausgedrückt unter Bezugnahme auf den Schneideinsatz 40 drei Schneidkanten 65, 70, 75. Jede Schneidkante 65, 70, 75 für diesen bestimmten Schneideinsatz 40 enthält zum Beispiel ein erstes Schneidkantensegment 65a und ein zweites Schneidkantensegment 65b. Die allgemeine Konfiguration der Schneidkante 40 ist in der Industrie als ein trigonaler Schneideinsatz bekannt. Der Einfachheit halber werden die außen liegenden Schneidkanten 40 mit dem Verständnis besprochen, dass sich die gleiche Erörterung auch auf die außen liegende Schneidkante 35 bezieht.
Der mittlere Pilotbohrer 30 ragt von dem Vorderende 25 des Bohrers 10 vor und ist der erste Teil des Bohrers 10, der das Werkstück berührt. In der Vergangenheit bestanden die außen liegenden Schneideinsätze 35, 40 vollständig aus einem Hartmetallsubstrat mit Beschichtungen darauf, während der mittlere Pilotbohrer 30 aus einem ähnlichen Material bestand. Diese Ausführung eignet sich jedoch aufgrund von abrasivem Verschleiß und weil die Schneidkanten der Hartmetallschneideinsätze auf eine Ansammlung von Glasfaserstoff treffen, wodurch nicht nur die Schneidkante stumpf wird, sondern auch die Qualität der Bearbeitung, die der modulare Bohrer 10 durchführen kann, beeinträchtigt wird, nicht gut zur Bearbeitung von Glasfaserstoff.
Wie in 1 unter Bezugnahme auf den Schneideinsatz 40 gezeigt, kann die Halteschraube 60 entfernt werden, so dass der außen liegende Schneideinsatz 40 in der Tasche 45 gewendet werden kann, um dem Werkstück eine neue Schneidkante, sei es die Schneidkante 70 oder 75, zu präsentieren. Nach ordnungsgemäßem Wenden in der Tasche 50 kann die Halteschraube 60 wieder festgezogen werden, um die außen liegende Schneidkante 40 in der Tasche 50 zu sichern.
Es ist eine Ausführung erforderlich, um die Fähigkeit des modularen Bohrers 10 zu verbessern, so dass er in der Lage ist, Glasfaserstoff und/oder Titan effektiv zu bearbeiten.
Darüber hinaus kann es schwierig sein zu bestimmen, ob eine Schneidkante 65, 70, 75 bereits für einen Bearbeitungsvorgang verwendet worden ist. In Abhängigkeit von dem Schneideinsatzverschleiß sollte der Schneideinsatz entweder nicht wieder verwendet werden oder er sollte für eine begrenzte Zeit verwendet werden. In der Vergangenheit ist die Oberfläche von Schneideinsätzen mit Tintenstrahldruck markiert worden, um Schneidkanten zu identifizieren und ihr sequentielles Wenden zu gestatten. Die tintenstrahlbedruckten Kennzeichnungen können jedoch den harschen Betriebsbedingungen, denen der Schneideinsatz ausgesetzt ist, oftmals nicht widerstehen, und somit wird die tintenstrahlbedruckte Kennzeichnung abgerieben, so dass sie nicht länger sichtbar ist. Deshalb ist eine Ausführung erforderlich, um die Oberfläche der Schneideinsätze 35, 40 so zu kennzeichnen, dass nicht nur jede Kennzeichnung den harschen Bedingungen während eines Bearbeitungsvorgangs widerstehen kann, sondern des Weiteren jede Kennzeichnung ihre Sichtbarkeit behält, so dass der Schneideinsatz nach einem Bearbeitungsvorgang auf Grundlage der vorher bestehenden Markierungen auf der Fläche des Schneideinsatzes leicht gewendet werden kann.
Modulare Bohrer sind aus der DE 690 09 830 T2 , der DE 39 22 463 A1 sowie der DE 10 2006 028 729 A1 bekannt.
KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die Aufgabe wird gelöst durch einen modularen Bohrer gemäß Patentanspruch 1 sowie durch einen modularen Bohrer gemäß Patentanspruch 15. Die Aufgabe wird weiter durch ein Verfahren zur Bearbeitung eines Titanwerkstücks gemäß Patentanspruch 16 sowie durch ein Verfahren zur Bearbeitung eines Glasfaserstoffwerkstücks gemäß Patentanspruch 17 gelöst.
Ein modularer Bohrer für Bearbeitungsanwendungen weist einen allgemein zylindrischen Körper mit Umfangswänden um eine mittlere Längsachse und mit einem oberen Ende auf. Der modulare Bohrer umfasst einen mittig angeordneten Pilotbohrer, der von dem oberen Ende entlang der Längsachse ragt; mindestens zwei Schneideinsätze. Jeder Schneideinsatz weist eine obere Fläche, eine untere Fläche und mehrere Seiten dazwischen auf, wobei eine Schneidkante am Schnittpunkt der oberen und Seitenflächen definiert ist. Eine Schneidkante von jedem Schneideinsatz erstreckt sich axial vom oberen Ende des Körpers und ist wirkt dahingehend, ein Werkstück in Eingriff zu nehmen, und wobei sich jede Wirkschneidkante in einer radialen Richtung so erstreckt, dass bei Blickrichtung entlang der mittleren Achse zu dem oberen Ende die Wirkschneidkanten zusammen den sich vom Pilotbohrer zu den Umfangswänden erstreckenden radialen Abstand vollständig überlappen. Der Pilotbohrer besteht aus einem Nichtdiamanten, und wobei die Wirkschneidkante jedes der Schneideinsätze eine Diamantfläche aufweist.
Des Weiteren wird ein Verfahren zur Bearbeitung von GFK (glasfaserverstärktem Kunststoff) oder Glasfaserstoffwerkstückmaterialien beschrieben. Das Verfahren verwendet einen modularen Bohrer, wie er gerade beschrieben wurde. Das Verfahren umfasst die Schritte des Positionierens des modularen Bohrers neben dem Glasfaserstoffwerkstück und des Vorrückens des modularen Bohrers in das Werkstück auf die gewünschte Tiefe. Die gleichen Verfahrensschritte können für ein Verfahren zur Bearbeitung von Titan verwendet werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1, der den Stand der Technik darstellt, zeigt eine perspektivische Ansicht eines modularen Bohrers;
2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines modularen Bohrers gemäß der vorliegenden Erfindung;
3 und 4 zeigen eine Endansicht und eine Seitenansicht des modularen Bohrers von 2;
5 ist eine perspektivische Ansicht eines Schneideinsatzes für den modularen Bohrer gemäß der vorliegenden Erfindung;
6 ist eine Draufsicht des in 5 gezeigten Schneideinsatzes;
7 ist eine perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform des Schneideinsatzes gemäß der vorliegenden Erfindung; und
8 und 9 sind eine End- bzw. Seitenansicht eines anderen modularen Bohrers.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines modularen Bohrers, der dem in 1 dargestellten sehr ähnelt, außer dass die Wirkschneidkante 165 des außen liegenden Schneideinsatzes 140 eine Diamantfläche aufweist. Der Zweckmäßigkeit halber werden die Bezugszahlen für vergleichbare Teile von 2, die ursprünglich mit Bezugnahme auf 1 beschrieben werden, um 100 inkrementiert.
Der modularen Bohrer 110 enthält einen zweiten außen liegenden Schneideinsatz 135, der mit dem Schneideinsatz 140 identisch ist. Der Zweckmäßigkeit halber wird nur der Schneideinsatz 140 beschrieben, mit dem Verständnis, dass die gleichen Merkmale auch auf den Schneideinsatz 135 anwendbar sind.
Die Beschreibung der perspektivischen Zeichnung des in 2 gezeigten modularen Bohrers 110 wird mit der Endansicht von 3 und der Seitenansicht von 4 weiter dargestellt.
Die 2 - 4 zeigen einen modularen Bohrer 110 für Bearbeitungsanwendungen, wobei der modulare Bohrer 110 einen allgemein zylindrischen Körper oder Schaft 115 mit einer Umfangswand 117 um eine mittlere Längsachse 120 aufweist. Der Körper 112 weist ein oberes Ende 113 auf.
Der modulare Bohrer 110 enthält einen mittig angeordneten Pilotbohrer 130, der von dem oberen Ende 113 entlang der Längsachse 120 vorragt. Mindestens zwei Schneideinsätze 135, 140 sind an dem oberen Ende 113 an dem Körper 112 angebracht, wobei jeder Schneideinsatz, zum Beispiel der Schneideinsatz 140, eine obere Fläche 170, eine untere Fläche 175 und mehrere Seiten 180a, 180b, 180c dazwischen mit Schneidkanten 165, 167, 169, die am Schnittpunkt der oberen Fläche 170 und der Seitenflächen 180a, 180b bzw. 180c definiert sind, aufweist. Es versteht sich, dass es bezüglich des Schneideinsatzes 140 möglich ist, drei Schneidkanten 165, 167, 169 vorzusehen, wie dargestellt; bei mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es jedoch auch möglich, dass der Schneideinsatz 140 nur eine einzige Schneidkante 165 enthält.
Darüber hinaus sollte darauf hingewiesen werden, dass, während auf die Schneidkante 165 Bezug genommen wird, der Schneideinsatz 140 als ein Trigon bekannt ist, und, während sich die Erörterung auf eine einzige Schneidkante 165 bezieht, versteht sich, dass diese einzige Schneidkante 165 aus dem Schneidkantensegment 165a und dem Schneidkantensegment 165b besteht, die bezüglich einander abgewinkelt sind und das Werkstück während eines Bearbeitungsvorgangs zusammen in Eingriff nehmen. Wie in den 2, 3 und 4 zu sehen, ragt die Schneidkante 165 vom Schneideinsatz 140 axial von dem oberen Ende 113 des Körpers 112 und wirkt dahingehend, ein Werkstück in Eingriff zu nehmen. Dieses Merkmal wird in 4 am besten dargestellt.
Wie in den 2 - 4 am besten dargestellt, erstrecken sich die Wirkschneidkante 165 des Schneideinsatzes 140 und die damit zusammenpassende Schneidkante 177, die dem Schneideinsatz 135 zugeordnet ist, in einer radialen Richtung derart, dass bei Betrachtung entlang der mittleren Längsachse 120, wie in 3 zu sehen, die Wirkschneidkanten 165, 177 den sich von dem mittleren Pilotbohrer 130 zu der Umfangswand 117 erstreckenden radialen Abstand R vollständig überlappen. Dies wird durch Versetzen der radialen Abstände der Schneideinsätze 135, 140 von der mittleren Längsachse 120 erreicht. Insbesondere ist, wie in 4 zu sehen, die Mitte 137 des Schneideinsatzes 140 in einem Abstand R1 von der Mittellinie 120 angeordnet, während die Mitte 137 des Schneideinsatzes 135 in einem radialen Abstand R2 von der mittleren Längsachse 120 angeordnet ist, und diese radialen Abstände sind verschieden, um die oben erwähnte Überlappung bereitzustellen.
Die Erfinder haben herausgefunden, dass, wenn das Werkstück entweder aus Glasfaserstoff oder aus Titan besteht, die Bohrleistung stark verbessert wird, wenn die Wirkschneidkanten 165, 177 des Schneideinsatzes 135, 140 eine Diamantfläche aufweisen. Unter diesen Umständen kann der mittlere Pilotbohrer 130 aus einem Nichtdiamantmaterial, wie zum Beispiel Hartmetall, hergestellt sein, und infolgedessen kann eine hervorragende Leistung erzielt werden, ohne dass auf den Schneidkanten des mittleren Pilotbohrers 130 eine Diamantfläche vorgesehen sein muss.
Es gibt mindestens zwei gebräuchliche Weisen, auf die die Schneidkanten 165, 177 der Schneideinsätze 140, 145 eine Diamantfläche aufweisen können.
Die 5 und 6, die den in den 2 - 4 verwendeten Schneideinsatz darstellen, zeigen ausführlicher den Schneideinsatz 140, der eine vollflächige Diamantschicht 190 aufweist, und die Wirkschneidkante 165 ist mit dieser vollflächigen Diamantschicht 190 integral. Die vollflächige Diamantschicht 190 kann auf einer Basis 192 aus beliebigen Materialien angebracht sein, die zur Abstützung der Diamantschicht 190 ausreichend sind. Die Basis 192 kann aus einem Hartmetallmaterial hergestellt sein. Schneideinsätze mit vollflächiger Diamantschicht sind im Handel durch Kennametal Inc. als Qualität KD 1425 segmentiert oder als Stil CCGW-S oder TPGW-E/F (ST) erhältlich, und diese gleiche Technologie wird zum Aufbringen von vollflächigen Diamantschichten auf die der der vorliegenden Erfindung zugehörigen Schneideinsätze verwendet. Die Formen der Schneideinsätze können ein Trigon, Quadrat, Dreieck, Rechteck, Kreis oder andere Formen sein. Das Trigon wird in 7 dargestellt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei der Diamantschicht 190 um polykristallinen Diamant.
7 zeigt eine alternative Ausführungsform eines Schneideinsatzes 240, der wieder eine Wirkschneidkante 265 mit einer Diamantfläche ähnlich der des in 5 gezeigten Schneideinsatzes 140 aufweist. Diese Diamantfläche wird jedoch nun durch Verwendung einer Diamantspitze 295 erreicht, die in der Tasche 297 in dem Substrat 299 des Schneideinsatzes 240 verlötet ist. Solche Schneideinsätze sind im Handel durch Kennametal Inc. als Qualität KD 1425, Stil SPHX, erhältlich, und obgleich dieser bestimmte Schneideinsatz ein 80-Grad-diamantförmiger Schneideinsatz ist, kann die gleiche Technologie auch auf andere Formen, wie zum Beispiel den in 7 dargestellten Trigon, angewandt werden.
Kurz erneut auf 2 Bezug nehmend, weisen die außen liegenden Schneideinsätze 135, 140 bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Wirkschneidkanten 165, 177 mit Diamantflächen auf, während der mittlere Pilotbohrer 130 vollständig aus einem Hartmetallsubstrat hergestellt ist. Wenn sich der modulare Bohrer 110 gegen das Werkstück dreht, ist die tangentiale Geschwindigkeit der Wirkschneidkanten 165, 177 viel größer als die tangentiale Geschwindigkeit des mittleren Pilotbohrers 130, und die Menge des durch die außen liegenden Schneideinsätze 135, 140 entfernten Materials ist viel größer als das durch den mittleren Pilotbohrer 130 entfernte Material. Deshalb sind die Betriebsbedingungen für den mittleren Pilotbohrer 130 viel weniger harsch als die Bedingungen für den außen liegenden Schneideinsatz 135, 140. Deshalb braucht der mittlere Pilotbohrer 130 nicht so robust wie die außen liegenden Schneideinsätze 135, 140 zu sein. Infolgedessen kann der mittlere Pilotbohrer 130 bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vollständig aus einem Hartmetallsubstrat hergestellt sein, während die außen liegenden Schneideinsätze 135, 140 die Schneidkanten 165, 177 mit einer Diamantfläche haben können. Diese Konfiguration bietet den Vorteil der Diamantschneidkanten 165, 177, wenn sie am meisten gebraucht werden, und gestattet eine Verringerung der Kosten durch Bewahrung des Pilotbohrers 130 als ein Hartmetallsubstrat, das mit viel weniger Kosten verbunden ist als die Schneideinsätze mit Schneidkanten mit Diamantflächen.
Wie in 2 dargestellt, weist der Schneideinsatz 140 die Seiten 180a, 180b, 180c auf, und in der Regel sind diese Seiten identisch, so dass der Schneideinsatz 140 in der Tasche 145 gewendet werden kann, um für das Werkstück frische Schneidkanten bereitzustellen. Insbesondere wird die Halteschraube 160 entfernt, und der Schneideinsatz 140 wird in der Tasche 145 neu ausgerichtet, um eine frische Schneidkante zu bieten, und danach durch Festziehen der Halteschraube 160 in der Tasche gesichert. Es sei darauf hingewiesen, dass der Schneideinsatz 140 zwar mit einer Halteschraube 160 gezeigt wird, der Schneideinsatz 140 jedoch nicht durch Verwendung einer Halteschraube 160 gesichert werden muss, und die Bohrung 162, durch die sich die Halteschraube 160 erstreckt, kann weggelassen werden und es können auch andere Verfahren zur Sicherung des Schneideinsatzes 140 in der Tasche 145, wie zum Beispiel eine standardmäßige Klemme, verwendet werden. Darüber hinaus bestehen die Vorteile der vorliegenden Erfindung unabhängig davon, ob der Schneideinsatz 140 gewendet werden kann oder nicht. Durch Vorsehen einer Wendeschneidplatte 140 wird jedoch die Wirksamkeit des Werkzeugs verbessert.
Bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten die außen liegenden Schneideinsätze 135, 140 Markierungen 137a, 137b, 137c, die die jeweiligen Schneidkanten 165, 167, 169 identifizieren.
Wie in 5 dargestellt, sind die Markierungen 137a, 137b, 137c auf der Oberseite des Schneideinsatzes 140 angeordnet, wo sie während eines Bearbeitungsvorgangs deutlich sichtbar sind. In der Vergangenheit sind diese Markierungen in anderen Bereichen, wie zum Beispiel auf den Seiten 180a, 180b, 180c, angeordnet worden. Wenn dies der Fall ist, ist es jedoch für einen Bediener viel schwieriger, solche Markierungen zu sehen, und deshalb sind solche Markierungen nicht sehr nützlich. Es wird bevorzugt, dass die Markierungen 137a, 137b, 137c so dicht wie möglich an den Schneidkanten 165, 167, 169 und vorzugsweise auf der Spanfläche 184a, 184b, 184c so dicht wie möglich an den Schneidkanten 165, 167, 169 und mittig darauf angeordnet werden; obgleich an den Seiten 180a, 180b, 180c des Schneideinsatzes angeordnete Markierungen immer noch nützlich sind, werden Markierungen 137a, 137b, 137c auf der Oberseite 142 bevorzugt.
Wie in 5 dargestellt, handelt es sich bei den Markierungen 137a, 137b, 137c um Zahlen. Es können jedoch beliebige Symbole verwendet werden, die eine unterscheidbare Identifizierung der Schneidkanten gewährleisten, darunter Zahlen, Buchstaben oder Symbole.
Zum Platzieren der Markierungen 137a, 137b, 137c auf die vollflächige Diamantschicht 190 ist es erforderlich, diese Markierungen 137a, 137b, 137c auf die Fläche der Diamantschicht 190 laserzuätzen. Die Erfinder haben beobachtet, dass aufgrund der harschen Betriebsbedingungen, die die Schneideinsätze 135, 140 erfahren, unter Verwendung von Tintenstrahldruck aufgebrachte Markierungen nicht ausreichend sind und deshalb Laserätzen erforderlich ist. Die Kombination mit Laserätzen von Markierungen auf die obere Fläche des Schneideinsatzes 140 hat nicht nur die Langlebigkeit der Markierungen gewährleistet, sondern den Bediener auch dabei unterstützt, die jeweiligen Schneidkanten zu identifizieren, so dass das Wenden des Schneideinsatzes zu einer frischen Schneidkante erleichtert worden ist.
Kurz erneut auf die 2 - 4 Bezug nehmend, liegt auf der Hand, dass die Schneideinsätze 135, 140 um den Pilotbohrer 130 entlang Linien positioniert sind, die symmetrische Winkel um die Längsachse 120 bilden. Die radialen Positionen der Schneideinsätze 125, 135, 140 sind versetzt, so dass die kumulative Abdeckung der Schneideinsätze 135, 140 die Peripherie des mittleren Pilotbohrers 130 zu dem Umfang 117 des Körpers 112 bedeckt. Diese symmetrische Anordnung unterstützt die Auswuchtung dieses rotierenden Werkzeugs.
Bisher ist ein modularer Bohrer 110 mit zwei außen liegenden Schneideinsätzen 135, 140, die um einen mittleren Pilotbohrer 130 positioniert sind, besprochen worden, wobei jeder dieser Schneideinsätze 135, 140 eine Trigonform aufweist. Die Merkmale der Erfindung sind nicht auf solch eine Ausführung beschränkt und können auch auf modulare Bohrer mit zusätzlichen Schneideinsätzen angewandt werden.
Die 8 und 9 zeigen einen modularen Bohrer 310 mit einem Schaft 315 um eine mittlere Längsachse 320. Der modulare Bohrer 310 weist einen Körper 312 mit einem Vorderende 325 auf, das einen daran befestigten mittleren Pilotbohrer 330 aufweist. Die Merkmale des modularen Bohrers 310 ähneln denen des modularen Bohrers 110, außer dass mehrere außen liegende Schneideinsätze 335a, 335b und 340a, 340b vorgesehen sind, die um den mittleren Pilotbohrer 330 angeordnet sind. Genauso wie bei Bezugnahme auf die Ausführungsform des modularen Bohrers 110 können die außen liegenden Schneideinsätze 335a, 335b und 340a, 340b Schneidkanten 337a, 337b, 342a, 342b mit Diamantflächen wie die zuvor besprochenen Schneideinsätze 135, 140 aufweisen. Es sei jedoch besonders darauf hingewiesen, dass die Schneideinsätze 335a, 335b und 340a, 340b eine allgemein rechteckige, quadratische oder Trigon-Form aufweisen könnten. Abgesehen von ihrer rechteckigen Form kann die Art und Weise, auf die die Schneideinsätze 335a, 335b, 340a, 340b in der Tasche des modularen Bohrers 310 gesichert werden können, den zuvor besprochenen Techniken ähneln. Darüber hinaus können die Art und Weise, auf die die Schneidkanten 337a, 337b, 342a, 342b eine Diamantfläche sein können, den zuvor besprochenen Arten und Weisen bezüglich der Schneideinsätze 135, 140 ähneln.
Obgleich die Schneideinsätze 335a, 335b, 340a, 340b als rechteckig dargestellt worden sind, liegt auf der Hand, dass der modulare Bohrer 310 für verschiedene Zwecke andere Schneideinsatzformen aufweisen kann, darunter ein Trigon, Dreieck und Quadrat, und eine Wahl der Form dieser Schneideinsätze ist nur von der gewünschten Verwendung für den bestimmten modularen Bohrer abhängig.
Es liegt wiederum auf der Hand, dass die Schneideinsätze 335a, 335b, 340a, 340b um den Pilotbohrer 330 entlang Linien positioniert sind, die symmetrische Winkel um die Längsachse 320 bilden.
Es sei wieder darauf hingewiesen, dass die radiale Position der Schneideinsätze 335a, 335b, 340a, 340b versetzt ist, so dass die kumulative Abdeckung der Schneideinsätze 335a, 335b, 340a, 340b den gesamten Radius von der Peripherie des mittleren Pilotbohrers 330 bis zum Umfang 317 des Körpers 312 bedeckt.
Die Erfinder erwarten eine sehr günstige Leistung dieses gleichen Bohrers bei der Bearbeitung von Titan und anderen schwer zu bearbeitenden Materialien, und aus diesem Grunde bietet diese Ausführung eine vielseitige Lösung für die Bearbeitung der verschiedensten schwer zu bearbeitenden Materialien.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstücks, insbesondere Glasfaserstoff oder Titan, wobei die vorliegende Erfindung neben dem Werkstück aus Glasfaserstoff oder Titan positioniert wird und der modulare Bohrer dann auf die gewünschte Tiefe in das Werkstück vorgerückt wird.
Obgleich bestimmte Ausführungsformen der Erfindung ausführlich beschrieben worden sind, versteht sich für den Fachmann, dass verschiedene Modifikationen und Alternativen an diesen Details angesichts der Gesamtlehren der Offenbarung entwickelt werden könnten. Die derzeit bevorzugten hier beschriebenen Ausführungsformen sollen nur der Veranschaulichung und nicht der Einschränkung des Schutzbereiches der Erfindung dienen, der durch den vollen Umfang der angehängten Ansprüche und sämtlicher Äquivalente davon definiert werden soll.

Claims

Modularer Bohrer (110) für Bearbeitungsanwendungen, wobei der modulare Bohrer (110) einen allgemein zylindrischen Körper (115) mit Umfangswänden (117) um eine mittlere Längsachse (120) und mit einem oberen Ende (113) aufweist, wobei der modulare Bohrer (110) Folgendes umfasst: a. einen mittig angeordneten Pilotbohrer (130), der von dem oberen Ende (113) entlang der mittleren Längsachse (120) ragt; b. mindestens zwei Schneideinsätze (135, 140), wobei jeder Schneideinsatz (135, 140) eine obere Fläche (170), eine untere Fläche (175) und mehrere Seitenflächen (180a, 180b, 180c) dazwischen aufweist, wobei eine Schneidkante (165, 167, 169) am Schnittpunkt der oberen Fläche (175) und Seitenflächen (180a, 180b, 180c) definiert ist; wobei eine Schneidkante (165, 167, 169) von jedem Schneideinsatz (135, 140) axial vom oberen Ende (113) des Körpers (115) ragt und dahingehend wirkt, ein Werkstück in Eingriff zu nehmen; c. wobei sich jede Wirkschneidkante (165, 177) in einer radialen Richtung so erstreckt, dass bei Blickrichtung entlang der mittleren Längsachse (120) zu dem oberen Ende (113) die Wirkschneidkanten (165, 177) zusammen den sich vom Pilotbohrer (130) zu den Umfangswänden (117) erstreckenden radialen Abstand (R) vollständig überlappen; d. wobei der Pilotbohrer (130) aus einem Nichtdiamanten besteht; e. wobei die Wirkschneidkante (165, 177) jedes der Schneideinsätze (135, 140) eine Diamantfläche aufweist; f. wobei die Mitte (137) zumindest eines der Schneideinsätze (140) in einem ersten radialen Abstand (R1) von der mittleren Längsachse (120) und die Mitte (137) zumindest eines weiteren der Schneideinsätze (135) in einem zweiten radialen Abstand (R2) von der mittleren Längsachse (120) angeordnet sind, wobei sich der erste radiale Abstand (R1) vom zweiten radialen Abstand (R2) unterscheidet; und g. wobei die Schneideinsätze (135, 140) die Form eines Trigons haben.
Modularer Bohrer (110) nach Anspruch 1, wobei jeder Schneideinsatz (135, 140) eine vollflächige Diamantschicht (190) darauf aufweist und die Wirkschneidkante (165, 177) jedes Schneideinsatzes (135, 140) integral mit dieser Diamantschicht (190) ist.
Modularer Bohrer (110) nach Anspruch 2, wobei die Diamantschicht (190) polykristalliner Diamant ist.
Modularer Bohrer (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jeder Schneideinsatz (135, 140) eine darauf gelötete Diamantspitze (295) aufweist und die Wirkschneidkante (165, 177) jedes Schneideinsatzes (135, 140) mit dieser Diamantspitze (295) integral ist.
Modularer Bohrer (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der mittlere Pilotbohrer (130) aus einem Hartmetallsubstrat hergestellt ist.
Modularer Bohrer (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der mittlere Pilotbohrer (130) aus beschichtetem Hartmetall hergestellt ist.
Modularer Bohrer (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jeder Schneideinsatz (135, 140) mehrere Schneidkanten (165, 167, 169) aufweist und der Schneideinsatz (135, 140) in dem Körper (115) des modularen Bohrers (110) gewendet werden kann, um verschiedene Schneidkanten (165, 167, 169) als Wirkschneidkante (165, 177) zu präsentieren.
Modularer Bohrer (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der weiterhin Markierungen (137a, 137b, 137c) auf der Oberfläche jedes Schneideinsatzes (135, 140) enthält, wobei die Markierungen (137a, 137b, 137c) die Schneidkanten (165, 167, 169) der Schneideinsätze (135, 140) identifizieren.
Modularer Bohrer (110) nach Anspruch 8, wobei die Markierungen (137a, 137b, 137c) auf der Oberseite (142) jedes Schneideinsatzes (135, 140) angeordnet sind.
Modularer Bohrer (110) nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Markierungen (137a, 137b, 137c) auf der Spanfläche (184a, 184b, 184c) auf der Oberseite (142) jedes Schneideinsatzes (135, 140) angeordnet sind.
Modularer Bohrer (110) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die Markierungen (137a, 137b, 137c) auf der Seitenfläche (180a, 180b, 180c) jedes Schneideinsatzes (135, 140) angeordnet sind.
Modularer Bohrer (110) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei die Markierungen (137a, 137b, 137c) Zahlen, Buchstaben oder Symbole sind.
Modularer Bohrer (110) nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei die Markierungen (137a, 137b, 137c) auf die Oberfläche des Schneideinsatzes (135, 140) lasergeätzt sind.
Modularer Bohrer (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schneideinsätze (135, 140), die auf beiden Seiten des Pilotbohrers (130) positioniert sind, symmetrisch sind.
Modularer Bohrer (110) für Bearbeitungsanwendungen, wobei der modulare Bohrer (110) einen allgemein zylindrischen Körper (115) mit Umfangswänden (117) um eine mittlere Längsachse (120) und mit einem oberen Ende (113) aufweist, wobei der modulare Bohrer (110) Folgendes umfasst: a. einen mittig angeordneten Pilotbohrer (130), der von dem oberen Ende (113) entlang der mittleren Längsachse (120) ragt; b. mindestens zwei Schneideinsätze (135, 140), wobei jeder Schneideinsatz (135, 140) eine obere Fläche (170), eine untere Fläche (175) und mehrere Seitenflächen (180a, 180b, 180c) dazwischen aufweist, wobei eine Schneidkante (165, 167, 169) am Schnittpunkt der oberen Fläche (175) und Seitenflächen (180a, 180b, 180c) definiert ist; wobei eine Schneidkante (165, 167, 169) von jedem Schneideinsatz (135, 140) axial vom oberen Ende (113) des Körpers (115) ragt und dahingehend wirkt, ein Werkstück in Eingriff zu nehmen; c. wobei sich jede Wirkschneidkante (165, 177) in einer radialen Richtung so erstreckt, dass bei Blickrichtung entlang der mittleren Längsachse (120) zu dem oberen Ende (113) die Wirkschneidkanten (165, 177) zusammen den sich vom Pilotbohrer (130) zu den Umfangswänden (117) erstreckenden radialen Abstand (R) vollständig überlappen; d. wobei der Pilotbohrer (130) aus einem Nichtdiamanten besteht; und e. wobei die Wirkschneidkante (165, 177) jedes der Schneideinsätze (135, 140) eine vollflächige Schicht aus polykristallinem Diamant darauf aufweist und die Wirkschneidkante (165, 177) jedes Schneideinsatzes (135, 140) integral mit dieser Diamantschicht (190) ist; f. wobei die Spanfläche (184a, 184b, 184c) jedes Schneideinsatzes (135, 140) Markierungen (137a, 137b, 137c) zur Identifizierung der Schneidkanten (165, 167, 169) des Schneideinsatzes (135, 140) aufweist; g. wobei die Mitte (137) zumindest eines der Schneideinsätze (140) in einem ersten radialen Abstand (R1) von der mittleren Längsachse (120) und die Mitte (137) zumindest eines weiteren der Schneideinsätze (135) in einem zweiten radialen Abstand (R2) von der mittleren Längsachse (120) angeordnet sind, wobei sich der erste radiale Abstand (R1) vom zweiten radialen Abstand (R2) unterscheidet; und h. wobei die Schneideinsätze (135, 140) die Form eines Trigons haben.
Verfahren zur Bearbeitung eines Titanwerkstücks unter Verwendung eines modularen Bohrers (110), der einen allgemein zylindrischen Körper (115) mit Umfangswänden (117) um eine mittlere Längsachse (120) und mit einem oberen Ende (113), einen mittig angeordneten Pilotbohrer (130), der von dem oberen Ende (113) entlang der mittleren Längsachse (120) ragt, mindestens zwei Schneideinsätze (135, 140) aufweist, wobei jeder Schneideinsatz (135, 140) eine obere Fläche (170), eine untere Fläche (175) und mehrere Seitenflächen (180a, 180b, 180c) dazwischen aufweist, wobei eine Schneidkante (165, 167, 169) am Schnittpunkt der oberen Fläche (175) und Seitenflächen (180a, 180b, 180c) definiert ist; wobei sich eine Schneidkante (165, 167, 169) von jedem Schneideinsatz (135, 140) axial vom oberen Ende (113) des Körpers (115) erstreckt und dahingehend wirkt, ein Werkstück in Eingriff zu nehmen; wobei sich jede Wirkschneidkante (165, 177) in einer radialen Richtung so erstreckt, dass bei Blickrichtung entlang der mittleren Längsachse (120) zu dem oberen Ende (113) die Wirkschneidkanten (165, 177) zusammen den sich vom Pilotbohrer (130) zu den Umfangswänden (117) erstreckenden radialen Abstand (R) vollständig überlappen, wobei der Pilotbohrer (130) aus einem Nichtdiamanten besteht; wobei die Wirkschneidkante (165, 177) jedes der Schneideinsätze (135, 140) eine Diamantfläche aufweist; wobei die Mitte (137) zumindest eines der Schneideinsätze (140) in einem ersten radialen Abstand (R1) von der mittleren Längsachse (120) und die Mitte (137) zumindest eines weiteren der Schneideinsätze (135) in einem zweiten radialen Abstand (R2) von der mittleren Längsachse (120) angeordnet sind, wobei sich der erste radiale Abstand (R1) vom zweiten radialen Abstand (R2) unterscheidet; und wobei die Schneideinsätze (135, 140) die Form eines Trigons haben, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: a) Positionieren des modularen Bohrers (110) neben dem Titanwerkstück; und b) Vorrücken des modularen Bohrers (110) auf die gewünschte Tiefe in das Werkstück.
Verfahren zur Bearbeitung eines Glasfaserstoffwerkstücks unter Verwendung eines modularen Bohrers (110), der einen allgemein zylindrischen Körper (115) mit Umfangswänden (117) um eine mittlere Längsachse (120) und mit einem oberen Ende (113), einen mittig angeordneten Pilotbohrer (130), der von dem oberen Ende (113) entlang der mittleren Längsachse (120) ragt, mindestens zwei Schneideinsätze (135, 140) aufweist, wobei jeder Schneideinsatz (135, 140) eine obere Fläche (170), eine untere Fläche (175) und mehrere Seitenflächen (180a, 180b, 180c) dazwischen aufweist, wobei eine Schneidkante (165, 167, 169) am Schnittpunkt der oberen Fläche (175) und Seitenflächen (180a, 180b, 180c) definiert ist; wobei sich eine Schneidkante (165, 167, 169) von jedem Schneideinsatz (135, 140) axial vom oberen Ende (113) des Körpers (115) erstreckt und dahingehend wirkt, ein Werkstück in Eingriff zu nehmen; wobei sich jede Wirkschneidkante (165, 177) in einer radialen Richtung so erstreckt, dass bei Blickrichtung entlang der mittleren Längsachse (120) zu dem oberen Ende (113) die Wirkschneidkanten (165, 177) zusammen den sich vom Pilotbohrer (130) zu den Umfangswänden (117) erstreckenden radialen Abstand (R) vollständig überlappen, wobei der Pilotbohrer (130) aus einem Nichtdiamanten besteht; wobei die Wirkschneidkante (165, 177) jedes der Schneideinsätze (135, 140) eine Diamantfläche aufweist; wobei die Mitte (137) zumindest eines der Schneideinsätze (140) in einem ersten radialen Abstand (R1) von der mittleren Längsachse (120) und die Mitte (137) zumindest eines weiteren der Schneideinsätze (135) in einem zweiten radialen Abstand (R2) von der mittleren Längsachse (120) angeordnet sind, wobei sich der erste radiale Abstand (R1) vom zweiten radialen Abstand (R2) unterscheidet; und wobei die Schneideinsätze (135, 140) die Form eines Trigons haben, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: a) Positionieren des modularen Bohrers (110) neben dem Glasfaserstoffwerkstück; und b) Vorrücken des modularen Bohrers (110) auf die gewünschte Tiefe in das Werkstück.