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Werkzeug, insbesondere Sprialbohrer, und Verfahren zu seiner Herstellung.
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines
Spiralbohrers oder eines ähnlichen Werzeuges mit ein oder mehreren spiral- oder
schraubenförmigen Rinnen oder Gewindenuten, wobei die Gewindenute(n) durch Verdrehen
eines stangenförmigen Rohlings geformt sind.
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Unte + wendung von Verfahren dieser Art und unter Verdrehen eines
Rohlings mit einem flachen und oder mit Kanten tersehenen Querschnitt, ist es möglich,
Spiralbohrer und ähnliche Werkzeuge wesentlich einfacher und wirtschaftlicher hersustellen
als bei der Anwendung anderer bekannter Verfahren, die das Frässen der Spiralnuten
in einem stangenförmigen Rohling mit Kreisquerschnitt zum Gegenstand hatten. Workseuge,
die nach den bekannten Spir81- bzw. Verdrehungsverfahren hergestellt
wurden
besitzen jedoch einen relativ schwachen Kern, der in der Lage ist, nur relativ geringe
Axiallasten ohne Durchbiegung des Werkzeugs zu übertragen, weil nur der Teil des
Querschnittes des Werkszeugs, welcher sich innerhalb des einbeschriebenen Kreises
des Querschnittes befindet, wirksam solche axial gerichteten Lasten übertragen kann.
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Erfindungsgemäß soll ein Verfahren der beschriebenen Art vorgeschlagen
werden, durch das es möglich wird, Spiralbohrer und ähnliche Werkzeuge mit relativ
raumgrelfenden Spiralnuten herzustellen, die trotzdem einen sulenförmigen Kern mit
einem Wirkquerschnitt deratiger Größe aufweisen, das es möglich wird, dass das Werkzeug
als Bohrer der Bauart verwendet wird, das etnrAufeinanderfolgeavon Schlägen während
der Benutzung ausgesetzt wird oder fr andere Zwecke bestimmt ist, bei denen die
Ubertragung relativ hoher lilallasten erforderlich wird.
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Das Verfahren nach der Erfindung zeichnet sich dadurch auJ, daß ein
Rohling mit einem zylindrischen Kern mit im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt
verwendet wird, wobei ein oder mehrere leber den Umgang im Abstand angeordnete Rippen
bzw, Hdhenrippen vorgesehen sind, die sich axial längs der Zylinderfläche des Kerns
erstrecken. turch Verdrehung eines Rohlings mit einem solchen Querschnitt wird es
möglich, ein Werkzeug mit Rinnen oder Nuten herzustellen, deren Anzahl der Anzahl
von Radialrippen auf dem Rohling entspricht und deren Tiefe von der radialen Höhe
der Rippen abhängt. Gerade wie bei einem stangeförmigen Rohling besitzt daß fertige
Werkzeug einen im wesentlichen kreisförmigen Kernquerschnitt über dessen gesamte
lange und weist so einen durchgehendea ungestörten zylindrischen Kernaif, der es
dem Werkzeug ermöglicht.
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ziemlich hohe Axiallasten zu übertragen. Es hat sichherausgetellt,
daß aufgrund des zylindrischen Kerns die Bohrungen oder das durch den Bohrer herausgeschnittene
Material keine Neigung zeigt, sich innerhalb der Nuten oder Rillen festzusetzen,
selbst wenn die Steigung
der Rillen relativ grob gewählt wird,
d.h. der Rohling nur um einen relativ kleinen Grad verdreht zu werden braucht. Vermutlich
besteht der Grund hierfür, darin daß für einen bestimmten äußeren Bohrungsdurchmesser
die @innen oder Rillen näher der Werkzeugachse in einem Werlzeug angeordnet sind,
welches durch Verdrehen eines Rohlings mit einem flachen Querschnitt hergestellt
wird, verglichen mit einem Werkzeug welches erfindungsgemäß hergestellt wurde.
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Für eine bestimmte Nutensteigung daher ist das Stück um welches das
geschnittene Material innerhalb der Nuten für jedes Umdrehung während der Arbeit
des Werkzeuges verdrängt wird, größer beim letztgenannten erfindungsgemäß hergestellten
Werkzeug als für ein nach den üblichen Nrer£ahrell hergestelltes Werkzeug der erstgenannten
Art. In der vorliegenden Beschreibung sollte der Ausdruck "im wesentlichen kreisförmiger
Querschnitt" so interpretiert werden, daß jeder beliebige Querschnitt umfaßt wird,
für den Dc - Di Null oder wesentlich kleiner als Di ist, wobei Dc und Di die Durchmesser
des umschriebenen bzw. einbeschriebenen Kreises des Querschnittes sind. Der Ausseruck
"im wesentlicher kreisförmiger Querschnitt" soll also Querschnitte umfassen, die
regelmäßige Polygone wie Hexagone, Oktagone etc, sind. Der Wert Dc - Di sollte jedoch
wesentlich kleiner als die radiale Höhe irgeneiner beliebigen der Rippen oder Erhöhungen
sein.
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Bei einem nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Werkzu
rstreckt sich der zylindrische Kern auch durch den Schaftteil des Werlzeuges, unabhängig
davon, ob dieser Teil nun verdreht wurde (was nermalerweise nicht der Fall ist)
oder nicht. Der Schaftteil kann also in einem üblichen Spannfutter aufgebaut sein,
die Backen den Spannfutters sind in der lage, die kreisförmig zylindrische Fläche
des Kernes zu erfassen, wodurch das Werkzeug im Spannfutter zentrie@t wird. Werden
die Radialrippen derart geformt oder sind sie in solcher Zahl vorhanden, aaß sie
die Backen des Spannfutters daran hindern, die Zylinderfläche des Kernes zu erfassen,
können sämtliche oder es kann ein Teil der Rippen vom Schaftteil des Werkzeuges
in irgendeiner geeigneten Art und Weise entfernt werden.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann ein Rohling mit drei
im gleichen Abstand angeordneten Rippen verwendet werden. In diesem 311 verhindern
die Rippen nicht das Aufbauen und das Zentrieren des nichtverdrehten Schaftteiles
des fertigen Werkzeuges in einem üblichen Spannfutter mit drei beweglichen Backen,
vorausges@tzt, daß Jede der Rippen eine geeignete kleine Umfangsdicke aufweist,
da die Rippen dann in den Räumen zwischen den Backen untergebracht werden können,
die dann in Eingriff mit der Zylinderfläche des Kernes kommen können. Die gleicbewirkung
wird erhalten für den Fall, daß ein Rohling mit nur einer Rippe verwendet wird.
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alternativ kann erfindungsgemäß ein Rohling mit zwei diametral sich
gegenüberstehend angeordneten Rippen verwendet werden und auf dem Teil des Rohlings,
der dazu bestimmt ist, den Schaftteil beim Auf bau des Werzeuges zu bilden, können
diese Rippen gebogen und gegebenenfalls auch in Umfangsrichtung $gegeneinander durch
ein plastisch Deformation versetzt sein, Das Vorhandensein zweier diametral sich
gegenüberstehender Rippen ermöglicht eine gute und haltbare Lagerung eines üblichen
Hartmetallblechs, weiches die Schneide des Werkzeuges bildet, da die Rippen es mm
gleich machen, das diametral angeordnete Blech über dessen gesamte Breite zu lagern,
wodurch die Gefahr, daß reile des spröden Bleches während der Benützung des Werkzeuges
abgebrochen werden, erheblich vermindert wird. Die diametral angeordneten Rippen
können in den Räumen zwischen den Backen eines üblichen Dreibackenfutter nicht untergebracht
werden. Wenn jedoch die Rippen gebogen werden und gegebenenfalls über den Umfang
gegeneinander wie oben erwShnt versetzt werden, beispielsweise mittels einer Presse
oder eines geeigneten Formwerkzeuges, können die Rippen auf dem Schaftteil in eine
derartige Lage gebracht werden, daß sie in zwei der Räume zwischen den Backen eines
normalen Spannfutters untergebracht werden können. Insbesondere, wenn der Durchmesser
des herzustellenden Werkzeuges ziemlich gering ist, ist es weeentlich vorteilhafter,
eine solche plastische Deformation der Rippe vorzunehmen, anstatt die Rippen auf
dem Schaftteil zu entfernen, da die Rippen die Festigkeit des Schaftteiles in erheblicher
Weise vergrößern. Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der
folgenden Beschreibung, in der auf die beiliegende
Zeichnung Bezug
genommen wird, in der Fig. 1 einen stangenförmigen Rohling zeigte der in Verbindung
mit einer zur Zeit bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verwendet wird; Fig.
2 zeigt einen Querschnitt des in Fig. 1 gezeigten Rohlings; die Fig. 3 und 4 sind
Querschnitt durch zwei andere stangenförmige Rohlinge, die in werbindung mit dem
Verfahren nach der Erfindung verwendet werden können; Fig. 5 zeigt eine Seitenansicht
eines Spiralbohres, welcher nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde,
wobei der in den Fig. 1 und 2 gezeigte Rohling verwendet wurde; Fig. 6 ist ein Querschnitt
längs der Linie VI- VI in Fig. 5 und Fig. 7 zeigt in größerer Darstellung einen
Teilschnitt durch die Backen eines üblichen I)rei-Backenfutters in dem der Bohrer
nach Fig. 5 hergestellt wurde.
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Fig. 1 zeigt einen stangenförmigen Rohling 10 mit einem kreisförmig
zylindriechen Kern 11 und zwei diametral sich gegenllberstehend angeordneten Radialrippen
12. Der Rohling lo besitzt einen gleichförmigen Querschnitt über seine gesamte Länge
und kann vorteilhaft durch Walzen hergestellt sein. Aus dem Rohling 10 kann ein
Werkzeug mit zwei Sprialnuten oder Rinnen 13 (beiepeislweise der in Fig. 5 gezeigte
'Spiralbohrer) hergestellt werden, in-dem ein Endteil des Rohlings um die Längsachse
bis zu einem solchen Ausmaß verdreht wird, daß die ge-wünschte Steigung der Nuten
13 erhalten wird. Diese Verdrehung kann entweder in einer für einen bestimmten Zweck
her6estellten Maschine oder in einer üblichen Werkzeugmaschine mit sich drehenden
Dornen vorgenommen werden, beispielsweise einer Drehbank Das Verdrehen wird normalerweise
vorgenommen, wenn der Rohling sich im kalten Zustand befindet. Der Rohling kann
jedoch vor und/odor
während der Verdrehung erwärmt werden. Der verdrehte
Teil des Rohlings 10 bildet einen Arbeitsteil 14 für den in Fig. 5 gezeigten Spiralbohrer
15, wogegen der nichtverdrehte Endteil des Rohlings einen Schaftteil 16 bildet.
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Der nichtverdrehte Endteil des in den Fig. 1 und 2 gezeigten Rohlinge
soll den Schaftteil 16 ohne weitere Anpassung bilden, die diametral sich gegenllberstebend
artgeordneten Rippen 12 würden in sufriedenstellender Weise einen Aufbau des Rohlings
in einem normalen Spannfutter derart mit drei Backen 17, siehe Fig. 7, verhindern.
Es ist daher notwendig, entweder die Rippen 12 auf dem Schaftteil 16 (normaler Weise
nicht bevorzugt, da der Schaftteil hierdurch geschwächt wird) zu entfernen oder
die Rippen derart zu verformen, daß sie sich im Raum 18 zwischen den Baken 17 des
Futters unterbringen lassen. In Fig. 7 ist die ursprüngliche Lage der Rippen 12
auf dem Schaftteil 16 durch gestrichelte Linien angedeutet. Durch einfache Betätigung,
beispielsweise unter Verwendung eines Formwerkzeuges und einer Preis können die
Rippen gegeneinander in Umfangsrichtung gebogen werden und weiterhin kann jede Rippe
auch um ein kleines Stück a längs der Zylinderfläche des Kernes 11 versetzt oder
verdrängt werden wonach die Rippen die in ausgezogenen Linien in Zig. 7 angedeuteten
Stellungen einnehmen. Selbstverständlich können, vorausgesetzt, daß die Dicke jeder
Rippe 12 kleiner als die Breite jedes der Räume 18 zwischen den Backen 17 ist, wenn
das Spannfutter um den Schaftteil 16 gespannt wurde, sämtliche der drei Backen 17
in Eingriff mit der Zylinderfläche des Kernes 11 kommen, wodurch der Schaftteil
und damit das gesamte Werkzeug korrekt im Spannfutter zentriert werden können. Selbst
wenn das Putter um den Schaftteil nicht sehr gut angezogen ist, verhindern die Rippen
12, daß das Werkzeug sich gegenüber dem Spannfutter dreht.
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Aufgrund der Tatsache, daß ein nach dem Verfahren nach der Erfindung
hergestelltes Werkzeug einen ungestörten durchgehenden säulenartigen Kern 11 aufweist,
ist die Festigkeit des Werkzeugs so hoch, daß das Werkzeug geeignet ist, als Bohrer
der Ars verwendet zu werden, dem eine Aufeinanderfolge von Schlägen während des
Bohrvorganges erteilt wird. Es war bisher notwendig, Bohrer dieser Art durch ein
wesentlich
aufweiidigeres und teureres Uerstellungsverfa'hren zu
fertigen.
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In an sich bekannter Weise ist das freie Endo des Arbeitsteiles 14
des in Fig. -5 gezeigten Bohrers mit einem Blech 19 aus Hartmetall (Karbid) vesehen.
Wie vorher erwähnt, wird der Bohrer 15 aug dea in den Fig. 1 und 2 hergestellten
Rohling hergestellt und besitzt zwei diametral gegenüberstehende Rippen; diese Tatsache
macht es möglich, eine ausgezeichnete Lagerung des Bleches 19 über die volle Breite
zu erreichen da das Blech 19 in einem diametral und axial verlautenden Schlitz in
der BEhe der Rippen 12, wie in Fig. 6 gezeigt, angeordnet werden kaiixi.
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Wird erfindungsgemäß ein Werkzeug aus einem Rohling mit dem Quer schiiitt
nach ?ig. 2 hergestellt, so wird ein Werkzeug mit zwei Rinnen oder Nuten erhalten.
Es können jedoch alternativ stangenförmige Rohlinge mit Querschnitten entsprechend
Fig. 3 und 4 verwendet werden, wodurch Werkzeuge niit ein und drei Nuten bzw. Rinnen
jeweils erhalten werden. Werden die Schaftteile dieser Werkzeuge durch nicht-verdrehte
Endteile der entsprechenden Rohlinge hergestellt, so können die Schaftteile ohne
weiteres und ohne eine vorhergehende Deformation der Rippen 12 in einem üblichen
Dreibackenfutter eingesetzt werden.
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Zahlreiche Modifikationen der oben beschriebenen Verfahren zum Herstellen
von Werkzeugen mit schraubenförmigen Rinnen oder Nuten können im Rahmen der Erfindung
hergestellt werden. So ist es beispielsweise möglich, Rohlinge mit mehr als drei
radialen Rippen zu verwenden, in diesem Fall müssen Jedoch wenigstens einige der
Rippen und gegebenenfalls sämtliche Rippen auf dem Schaftteil des Werkzeuges entfernt
werden um das Einsetzen des Werkzeuges in ein übliches Spanatutter zu ermöglichen.
Obwohl die vorbeschriehene Deformation der Rippen 12 auf dem Schaftteil normaler
Weise vorgenommen wird, wenn der Arbeitsteil des Werkzeuges verdraht ist, so kann
diese Deformation auch sorgenomman werden, bevor mit dem Verdrehungsvorgang begonnen
wird, Es ist auch möglicgh, den Teil des Rohlings 10, der den Schaftteil des Werkzeuges
bildet, zu verdrehen, wenn dieser Schaftteil soweit verdreht wird, daß die Backen
17 eines Spannfutters das Werkzeug sichern und zentrieren, indem die radial am weitesten
außen liegenden Flächen der Rippen erfaßt
werden. Es soll auch
darauf hingewiesen werden, daß die stangenförmigen Rohlinge 10 aus einem längerem
gewelltem Stangenstahlelement goschnitten werden können, bevor die Rohlinge verdreht
werden. Es ist jedoch auch möglich und kann in manchen Fallen vorteilhaft sein,
die Rohlinge zu schneiden, wenn das Verdrehen bereits vorgenommen worden ist, Auch
kann selbstverständlich der gewa1-zté Rohling, aus dem das Werkzeug durch Verdrehen
hergestellt wurde, einen Querschnitt entsprechend dem in Zig. 7 in ausgezogenen
Linien gezeigten aufweisen, wodurch die vorbeschriebene Deformation der Rippen auf
dem Schaftteil des Werkzeuges nach dem Verdrehen des Arbeitsteiles überflüssug wird,
P a t e n t a n s p r ü c h e