DE10359854A1

DE10359854A1 - Zylinderkopfbohrer mit Hartmetallschneiden und Kunststoffschaft

Info

Publication number: DE10359854A1
Application number: DE2003159854
Authority: DE
Inventors: Harald Dr. Feld
Original assignee: Tigra Hartstoff GmbH
Current assignee: Tigra Hartstoff GmbH
Priority date: 2003-12-19
Filing date: 2003-12-19
Publication date: 2005-07-14

Abstract

Bohrwerkzeug in Form eines so genannten Zylinderkopfbohrers mit Hartmetallschneiden, bestehend aus einem Werkzeugkörper (1) mit Einspannschaft (11) und Kopf (12) aus faserverstärktem Kunststoff und aus einer damit durch Verkleben oder Anspritzen verbundenen, insgesamt aus Hartmetall bestehenden integralen Schneidenplatte (2) mit angeformten Schneiden (21, 22, 23).

Description

Die Erfindung betrifft ein Bohrwerkzeug, und zwar einen sogenannten Zylinderkopfbohrer mit Hartmetallschneiden. Damit ist ein Bohrwerkzeug gemeint, das einen scheibenförmigen bzw. zylindrischen Kopf aufweist, an dem stirnseitig und gegebenenfalls auch am Umfang eine Anzahl von Schneiden angeordnet ist.
Bisher werden derartige Bohrwerkzeuge meist mit einem Werkzeugkörper aus Werkzeugstahl und in dessen Kopf eingesetzten bzw. aufgelöteten Schneiden aus Hartmetallwerkstoff ausgebildet. Das herkömmliche Herstellungsverfahren solcher Bohrwerkzeuge mit einzeln hergestellten und eingesetzten bzw. aufgelöteten Hartmetallschneiden ist aufwendig und kostenintensiv.
Die alternative Möglichkeit, das Werkzeug insgesamt aus Hartmetall herzustellen, ist auch nicht wünschenswert, da dies wegen des teuren Hartmetallwerkstoffs noch sehr viel teurer wäre.

Aus der DE 100 13 738 A1 ist ein Zylinderkopfbohrer mit Hartmetallschneiden bekannt, dessen Werkzeugkörper einen zylindrischen Schaft zum Einspannen und einen quasizylindrischen Kopf aufweist, der mit Hartmetallschneiden bestückt ist, und bei dem die Hartmetallschneiden aus einer integralen, aus Hartmetall gefertigten Schneidenplatte gebildet sind, die auf die Stirnfläche eines gesondert hergestellten, aus Werkzeugstahl beste henden Werkzeugkörperkopfs mit angeformtem zylindrischem Schaft aufgesetzt ist. Dabei hat die Schneidenplatte eine Anzahl von um einen mittigen Bereich angeordneten kreissegmentartigen Plattenabschnitten mit jeweils einer Aussparung, in die ein am Werkzeugkörperkopf befestigtes Mitnehmerelement, beispielsweise ein dort eingesetzter Zapfen, eingreifen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von dem aufgezeigten Stand der Technik, eine weitere Verbesserung eines Zylinderkopfbohrers im Hinblick auf eine einfachere und kostengünstigere Fertigung bei im wesentlichen gleichbleibender Leistungsfähigkeit zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebene Ausbildung eines Zylinderkopfbohrers mit einem Schaft aus Kunststoff gelöst, wobei hier mit Schaft sowohl der zylindrische Einspannschaft als auch der daran angeformte, die Schneidenplatte tragende Werkzeugkörperkopf gemeint ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Ausbildung des Schafts, also des wesentlichen Teils des Werkzeugkörpers, aus faserverstärktem Kunststoff ergibt eine neue und wesentlich vereinfachte und kostengünstigere Fertigungsmöglichkeit einschließlich neuer und günstiger Möglichkeiten der Verbindung der Hartmetallschneidenplatte mit diesem Werkzeugkörper durch unmittelbares Anspritzen. Die Festigkeit von faserverstärktem Kunststoff, beispielsweise vom mit Kohlefasern oder Glasfasern verstärktem Polyäthylen ist ausreichend hoch um die Schneidkräfte zu übertragen, und ein so hergestellter Werkzeugkörper lässt sich auch mit der hinreichenden Präzision fertigen, um den Anforderungen an einen solchen Zylinderkopfbohrer Rechnung zu tragen. Solche Zylinderkopfbohrer sind insbesondere für den Einsatz bei der Bearbeitung von Holz, Pressspanplatten und Kunststoffen vorgesehen, aber auch der Einsatz zur Bearbeitung von Leichtmetallen erscheint möglich.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den anliegenden Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigt:
1 ein Bohrwerkzeug nach der Erfindung in teilweise geschnittener Seitenansicht,
2 eine Stirnansicht des Werkzeugs nach 1 von vorn (Schneidplattenseite), und
3 eine Stirnansicht des Werkzeugs nach 1 von hinten (Schaftseite).
Das erfindungsgemäße Bohrwerkzeug besteht aus einem Werkzeugkörper 1 mit einem zylindrischen Einspannschaft 11 und einem Kopf 12, sowie aus einer auf den Kopf 12 aufgesetzten Schneidenplatte 2 aus Hartmetall. Der Werkzeugkörper 1 besteht aus Kunststoff, nämlich mit Kohlefasern oder Glasfasern verstärktem Kunststoff.
Dem zum Einspannen des Werkzeugs dienende Schaft 11 des Werkzeugkörpers 1 ist in üblicher Weise zylindrisch ausgebildet. Der Kopf 12 des Werkzeugkörpers ist im wesentlichen als Platte ausgebildet, die allerdings zwei diametral gegenüberliegende Aussparungen hat, die als Spanräume dienen, so dass die Platte tatsächlich auf zwei diametral gegenüberliegende Segmente reduziert ist.
An seiner rückwärtigen Stirnseite weist der Kopf 12 einen Übergang in den Schaft 11 auf. Mit seiner vorderen Stirnfläche ist der Kopf 12 mit der Schneidenplatte 2 verbunden.
Die Schneidenplatte 2 hat, wie in der Stirnansicht nach 2 ersichtlich ist, eine entsprechende Gestalt mit zwei sich diametral gegenüberliegend an einen mittigen Bereich anschließenden Viertelkreissegmenten. Wie aus den 1 und 2 hervorgeht, hat die Schneidenplatte beim dargestellten Ausführungsbeispiel eine mittige Bohrspitze 21, zwei von dieser aus diametral gegenüberliegend angeordnete leistenförmige Schneiden 22, und zwei dazu um etwa 90 Grad versetzt ebenfalls diametral gegenüberliegend angeordnete Vorschneider 23.
Zur Hartmetallmaterialersparnis ist die Schneidenplatte 2 außerdem mit zwei Aussparungen 24 ausgebildet, so dass der Schneidenplattenkörper in der Draufsicht, wie aus 2 ersichtlich, insgesamt etwa die Gestalt einer Acht hat.
Wie dargestellt, ist jede Aussparung 24 von einem bogenförmigen äußeren Steg und zwei diesen mit dem mittleren Bereich der Schneidenplatte 2 verbindenden radialen bzw. speichenartigen Stegen begrenzt. Es versteht sich, dass die Aussparung 12 gegebenenfalls auch durch einen weiteren speichenartigen Steg unterteilt sein könnte oder die Aussparung eine andere Form hat, z.B. kreisrund.
Jede leistenförmige Hauptschneide 22 ist an dem in Drehrichtung weisenden radialen Steg angeordnet, und jeder Vorschneider 23 ist an dem entgegen der Drehrichtung weisenden Radialsteg des jeweiligen Schneidenplattensegments angeordnet.
Es versteht sich jedoch, dass diese auf zwei jeweils zwei Schneiden zugeschnittene Anordnung nicht zwingend ist, sondern auch eine drei- oder vierflügelige Anordnung finden kann, wobei der Kopf 12 des Werkzeugkörpers und die Schneidenplatte jeweils drei oder vier Segmente umfassen können.
Die Schneidenplatte 2 ist durch Verkleben oder direktes Anspritzen des Werkzeugkörpers mit dem Kopf 12 des Werkzeugkörpers 1 verbunden. Der Kopf 12 des Werkzeugkörpers hat dabei in die Aussparungen 24 der Schneidenplatte hineinragende und damit deckungsgleich geformte Vorsprünge, so dass zwischen dem Werkzeugkörperkopf 12 und der Schneidenplatte 2 eine Formschlussverbindung zur Übertragung der Drehkräfte gebildet ist.
Die Verbindung der Schneidenplatte 2 mit dem Werkzeugkörper 1 durch direktes Anspritzen des Werkzeugkörpers erscheint besonders zweckmäßig, da dann keine Toleranzen hinsichtlich der Passform der Aussparungen 24 der Schneidenplatte und der entsprechenden Vorsprünge des Kopfs 12 berücksichtigt werden müssen, da beim Anspritzen diese Vorsprünge an Ort und Stelle geformt werden. Durch entsprechende Formgebung der Aussparungen 24 mit beispielsweise sich zur frontseitigen Werkzeugstirnfläche erweiternden Begrenzungswänden wird bei einem solchen Anspritzen auch eine Formschlussverbindung hergestellt, nicht nur im Hinblick auf die Übertragung von Drehkräften, sondern auch in Bezug auf die Axialrichtung. Bei gesonderter Fertigung von Schneidenplatte 2 und Werkzeugkörper 1 und Verbindung durch Verkleben kann eine solche Formschlussverbindung ebenfalls durch eingebrachten Klebstoff bewirkt werden.
Als geeigneter Kunststoff kommt beispielsweise ein kommerziell verfügbarer kohlefaserverstärkter thermoplastischer Polyäthylen-Kunststoff unter der Bezeichnung 450 CA 30 in Betracht.

Claims

Bohrwerkzeug in Form eines sogenannten Zylinderkopfbohrers, bestehend aus einem Werkzeugkörper (1) mit einem zylindrischen Schaft (11) zum Einspannen und einem quasi-zylindrischen Kopf (12), und aus einer mit angeformten Schneiden (21, 22, 23) ausgebildeten integralen, insgesamt aus Hartmetall gefertigten Schneidenplatte (2), die mit der vorderen Stirnseite des Werkzeugkörperkopfs (12) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugkörper (1) aus einem faserverstärkten Kunststoff hergestellt ist.
Bohrwerkzeug nach Anspruch 1, wobei die Schneidenplatte (2) eine Bohrspitze (21), mindestens zwei leistenförmige, etwa radial verlaufende Hauptschneiden (22) und mindestens zwei im radial äußeren Bereich angeordnete und axial vorstehende Vorschneider (23) aufweist.
Bohrwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Schneidenplatte (2) eine Anzahl von mit gleichen Winkelabständen um einen mittigen Bereich angeordneten kreissegmentarigen Plattenabschnitten aufweist, wobei jedes Segment eine Aussparung (24) aufweist.
Bohrwerkzeug nach Anspruch 3, wobei der Kopf (12) des Werkzeugkörpers (1) eine der Schneidenplatte (2) angepasste Form mit einer entsprechenden Anzahl von kreissegmentförmigen Plattenabschnitten aufweist.
Bohrwerkzeug nach Anspruch 4, wobei der Kopf (12) des Werkzeugkörpers (1) an seiner vorderen Stirnseite mit Vorsprüngen ausgebildet ist, die in die Aussparungen (24) der Schneidenplatte eingreifen.
Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 5, wobei die Schneidenplatte (2) durch Verkleben mit dem Werkzeugkörper (1) verbunden ist.
Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Schneidenplatte 2 durch unmittelbares Anspritzen oder Anformen des Werkzeugkörpers (1) mit dem Kopf (12) verbunden ist.
Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei durch in Aussparungen (24) der Schneidenplatte (2) eingreifende axiale Vorsprünge des Werkzeugkörperkopfs (12) eine formschlüssige Verbindung sowohl in der Radialebene als auch eine formschlüssige Verbindung in Axialrichtung hergestellt ist.
Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Kunststoff ein kohlefaserverstärkter Kunststoff ist.
Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Kunststoff ein glasfaserverstärkter Kunststoff ist.