DE20208062U1

DE20208062U1 - Querschneidenlose Schnellbohrerspitze

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Publication number: DE20208062U1
Application number: DE20208062U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-05-07
Filing date: 2002-05-23
Publication date: 2002-11-14
Anticipated expiration: 2012-05-24
Also published as: US20030210962A1

Description

Querschneidenlose Schnellbohrerspitze

Die Erfindung bezieht sich auf eine leistungsfähige Bohrerspitze und insbesondere auf eine querschneidenlose Schnellbohrerspitze, die eine Schneide aufweist, die die Querschneide ersetzt, um den axialen Vorschubwiderstand zu reduzieren und eine höhere Positionsgenauigkeit und Schwächungsfunktion zur Verbesserung der Stabilität zu erhalten, und um ferner die Länge des Stangenbohrerschafts zu vergrößern, um diesen für eine Tiefbohrung anzupassen, wobei in der Stufenkantenkonfiguration die Schneiden in unterschiedlichen Stufen angeordnet sind, um ein Stufenschneiden zu bewirken, so daß der Span zu Gunsten einer gleichmäßigeren Spanabfuhr kurz geschnitten wird.

Bei einerherkömmlichen Stangenbohrerspitze 10, insbesondere bei einem Vollbohrerkopf mit weiter Öffnung, wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt, müssen die Schneiden beim Schleifen mittels einer Bohrerschleifmaschine oder durch manuelles Schleifen nachgearbeitet werden, wodurch folgende Nachteile entstehen:

1. Die Bohrspitze ist aus Schnellarbeitsstahl gefertigt, der eine geringe Tragfähigkeit aufweist, wodurch die Schneidflächengeschwindigkeit gering ist und die Materialabfuhreffizienz natürlich gering ist.

2. Die herkömmliche Bohrerspitze weist in ihrer Konfiguration keinen Spanbrecher auf, wobei der Span nicht leicht bricht, wodurch üblicherweise kontinuierliche Späne und lange Späne erzeugt werden, so daß die Spanabfuhr schwierig ist, wobei der Spanraum verstopft wird, insbesondere bei Tiefbohrvorgängen, so daß die Bedienungsperson den Bohrer häufig zurückziehen muß, wodurch die Bearbeitungszeit und die Herstellungskosten steigen.

3. Der Überarbeitungsschleifprozeß ist nicht einfach, wobei er erfordert, daß der erfahrene Arbeiter die Bohrspitze überarbeitet und beim Schlei-

fen in der Hand hält, wobei jedoch häufig ein Lippenwinkelungleichgewicht unerwartet auftritt und ungleichmäßige Schneiden hervorruft, wodurch die gewünschte Öffnung weiter vergrößert wird; erfahrene Fachleute überarbeiten Bohrerspitzen mittels einer Bohrerschleifmaschine, um einen genaueren Lippenwinkel und Schneidkanten zu erhalten, was jedoch mehr Zeit erfordert, und wobei die Herstellungskosten durch die teure Ausrüstung steigen.

4. Die herkömmliche Bohrerspitze besitzt typischerweise eine Querschneide, die bei der Arbeit keine Schneidfunktion hat, jedoch den Widerstand erhöht, wie in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist; Fig. 3 ist ein Axialschubprofil, d. h. ein Scatter-Diagramm der Querschneide 12 und der Schneiden 11, die zum Axialschub beitragen, wobei Fig. 4 ein Scatter-Diagramm der Schneiden 11 des ebenen Aktionskraftverteilungszustands der Querschneide 12 ist, bei dem die Schneiden 11 eine Schneidfunktion haben, so daß die Axial- und Ebenenkomponentenkräfte kleiner sind, wobei jedoch die Querschneide 12 (statischer Punkt) keine Schneidfunktion hat, weshalb ihre Axial- und Ebenendrücke sehr stark sind, so daß die Bohrfähigkeit und die Axialvorschubrate relativ beeinträchtigt werden und ferner die Schneidarbeitszeit und die Produktionskosten erhöht werden.

Wie in den Fig. 5, 5a und 5b gezeigt, besitzt eine austauschbare Bohrerspitze 20, hergestellt von KENNAMETAL HERTEL Co., einen Halteschlitz 21 zum Halten eines austauschbaren Stangenbohrerkopfes 22 mittels eines Haltebolzens 23, der aus dem Stangenbohrerschaft 24 in den Halteschlitz 21 ragt; obwohl dieser austauschbare Stangenbohrerkopfmechanismus bewirkt, daß der Stangenbohrerschaft wiederholt verwendet werden kann durch Austauschen des austauschbaren Stangenbohrerkopfes 22, hat jedoch das einzelne Kopfstück einen hohen Preis und unabwendbare Nachteile, so daß diese Art von Bohrerspitze nicht weit verbreitet ist.

Wie in Fig. 6 gezeigt, ist eine weitere Art von austauschbarer Bohrerspitze im Markt mit verschieden geformten austauschbaren Einsätzen versehen - einem Außenschneideinsatz 31, einem Innenschneideinsatz 32 und einem Zentralbohrer 33, wobei sich innerhalb der inneren und äußeren Schneideinsätze 32,

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austauschbare Einsätze befinden, und wobei, obwohl diese schnell ausgetauscht und genau angeordnet werden können, jedoch folgende Nachteile bestehen:

1. Der Zentralbohrer 33 weist noch eine Querschneide auf, so daß seine Axial- und Ebenen-Komponentenschubkräfte so groß sind, daß sie dessen Schneidfähigkeit beeinträchtigen.

2. Sie entspricht einer Einzelkanten-Schneidmechanismuskonfiguration, wobei die inneren und äußeren Schneideinsätze 32, 31 unsymmetrisch angeordnet sind und nicht die gleiche Form und Schneidposition aufweisen, so daß der Bohrvorgang ein Einzelschneidverfahren ist, so daß die Schneidwiderstände sehr groß sind, was die Vorschubgeschwindigkeit und die Schneidgeschwindigkeit weiter verringert.

3. Aufgrund der unsymmetrischen Anordnung der inneren und äußeren Schneideinsätze 32, 31 sind die Werkzeugschubkräfte ebenfalls unsymmetrisch, so daß das Werkzeug sehr leicht rütteln kann, wobei die Bohrlochgröße kaum genau eingehalten werden kann und die Rauheit der Oberfläche schlecht ist.

4. Die Einsätze können leicht brechen, wie in Fig. 7 gezeigt, wobei die beiden Seiten des Zentralbohrers 33 (durch Pfeile markierte Abschnitte) und die Innenseite des inneren Schneideinsatzes 32 und die Außenseite des äußeren Schneideinsatzes 31 (die durch Pfeile markierten Abschnitte) leicht abbrechen können, was durch die unsymmetrischen Widerstände hervorgerufen wird aufgrund der Zerbrechlichkeit der Einsätze, wobei die Werkzeuglebensdauer verkürzt wird, und wobei das Längenverhältnis von Schaft (L) und Durchmesser der Bohrerspitze (D) auf einen kleinen Wert begrenzt ist, so daß L/D weniger als 7 beträgt, so daß sie nur in einem engen Anwendungsbereich verwendet werden kann.

In Fig. 8 ist ein weiterer Einzelflachstück-Einsatzbohrer gezeigt, wobei der Einsatz 41 einen Schlitz 42 an der Unterseite aufweist zum Anordnen auf dem Schaft durch Sichern mit Schrauben auf dem Schaft, wobei jedoch die Querschneide am Flacheinsatz 41 beibehalten ist, so daß seine Vorschubgeschwin-

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digkeit und seine Schneidgeschwindigkeit weiterhin durch Axial- und Ebenen-Komponentenschubkräfte beeinträchtigt werden, wobei andererseits der Flacheinsatz sehr teuer ist, was die Produktionskosten weiter erhöht, und wobei der Flacheinsatz 41 nach der Abnutzung weggeworfen wird und nicht mittels Schleifen überarbeitet werden kann, so daß dies ein unwirtschaftlicher Einsatz ist.

Der Erfinder hat hinsichtlich der Nachteile - wie z. B. die bestehende Querschneide, die die Axial- und Ebenenvorschub- und Schneidfähigkeiten beeinträchtigt, sowie teure Einsätze und unsymmetrische Schneidwiderstände und dergleichen - die Erfahrungen in der Herstellung und im Vertrieb von Einsatzbohrern in vielen Jahren genutzt und schließlich mittels mehrerer Experimente und Innovationen die Erfindung geschaffen.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, die obenerwähnten Nachteile zu beseitigen und eine querschneidenlose Einsatz-Schnellbohrerspitze zu schaffen, bei der die Schneiden mit Schneidfunktion die Querschneide ersetzen, um die Widerstände des Vorschubs und des Schneidens zu reduzieren, während sie eine hochgenaue Anordnungspositionsspitze und eine Schwächungsfunktion zur Verbesserung der Stabilität aufweist, um die Arbeitsgenauigkeit und die Produktionsfähigkeit weiter zu verbessern und die Herstellungskosten zu senken.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine querschneidenlose Schnellbohrerspitze nach Anspruch 1. Die abhängigen Ansprüche sind auf bevorzugte Ausführungsformen gerichtet.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlich beim Lesen der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen, die auf die Zeichnungen Bezug nimmt; es zeigen:

Fig. 1 die bereits erwähnte Seitenansicht eines Bohrers des Stan

des der Technik;

Fig. 2 die bereits erwähnte Stirnansicht des in Fig. 1 gezeigten

Bohrers;

Fig. 3	-5- das bereits erwähnte Scatter-Diagramm, das die Axial
	schubkraft des Bohrers des Standes der Technik zeigt;
Fig. 4	das bereits erwähnte Scatter-Diagramm, das die Ebenen
	schubkraft des Bohrers des Standes der Technik zeigt;
Fig. 5, 5a und 5b	die bereits erwähnten Ansichten eines Serienschemas des
	Einsatzbohrers, der von KENNAMETAL HERTEL Co.
	geliefert wird;
Fig. 6	die bereits erwähnte Seitenansicht eines Bohrers des Stan
	des der Technik, der mit einer zentralen Bohrerspitze und
	Einsätzen kombiniert ist;
Fig. 7	die bereits erwähnte Skizze, die die zerbrechlichen Ab
	schnitte des Bohrers des Standes der Technik zeigt, der mit
	zentraler Bohrspitze und Einsätzen kombiniert ist;
Fig. 8	die bereits erwähnte Seitenansicht eines Flacheinsatzboh
	rers des Standes der Technik;
Fig. 9	eine Schrägansicht gemäß der Erfindung;
Fig. 10	eine Seitenansicht, die den kombinierten Zustand der Erfin
	dung zeigt;
Fig. 11	eine vergrößerte Ansicht, die die Spitze der Erfindung
	zeigt;
Fig. 12	eine Stirnseitenansicht gemäß der Erfindung;
Fig.13	eine Seitenansicht, die eine Ausführungsform für das Boh
	ren eines weiten Bohrloches gemäß der Erfindung zeigt;
Fig. 14	eine Seitenansicht, die eine weitere Ausführungsform der

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Anwendung des Mehrkanteneinsatzes gemäß der Erfindung zeigt;

Fig. 15 eine vergrößerte Ansicht, die den inneren Schneidenab

schnitt der Mehrkanteneinsatz-Ausführungsform gemäß der Erfindung zeigt; und

Fig. 16 eine Stirnseitenansicht, die die Mehrkanteneinsatz-Ausfüh

rungsform gemäß der Erfindung zeigt.

Wie in den Fig. 9 bis 12 gezeigt, enthält die Erfindung einen Schaft 51 mit zwei miteinander koordinierten Schneidschlitzen 52, einer V-förmigen Kerbe 53 am Zentralspitzenüberlappungsabschnitt der beiden Schneidschlitze 52, und zwei Halteschlitzen 54 sowie zwei Gewindebohrungen, die an den Spitzen der Schneidschlitze 52 separat ausgebildet sind, um individuell zwei Einsätze 55 zu halten.

Wie in den Fig. 10 bis 12 gezeigt, sind zwei Einsätze 55 im symmetrischen Zustand befestigt, um symmetrische gleichmäßige Widerstände zu erhalten und die Stabilität zu verbessern und die Vorschub- und Schneidgeschwindigkeiten zu steigern, wobei die Größe der Seite 551 des Einsatzes 55 von der Größe der Bohrerspitze abhängt, und wobei die Kantenabschnittsgröße (einschließlich des Rückseitenwinkels) der Seite 55 bestimmt wird durch die Größe des Durchmessers OD des Bohrloches, so daß die Rückseite der Seite 551 nicht die Seitenwand des Bohrloches 60, das durch die Kante geschnitten wird, berührt, wodurch die Rückseite der Seite 551 mit einer gekrümmten Oberfläche konfiguriert ist, wie in Fig. 12 gezeigt, wodurch beim Bohren mit dem Einsatz die gekrümmte Rückseite der Seite 551 gleichzeitig durch die Innenwand des Bohrloches 60 unterstützt wird, um eine stabile Funktion zu erhalten. Außerdem bewirkt die überlappende V-förmige Kerbe 53, die an den Spitzen der wechselseitigen Schneidschlitze 52 ausgebildet ist, daß die Einsätze 55 an den hinteren Eckspitzen etwas überlappen (etwa 0,1 mm), wenn sie kombiniert werden, um eine interne zentrale Kante mittels der beiden hinteren Eckspitzen zu bilden, wodurch nicht nur die herkömmliche Querschneide (statischer Punkt) beseitigt wird, sondern auch die inneren Kanten der hinteren Spitzen der Einsätze gleichzeitig mit hoher Drehschneidgenauig-

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keit die Zentralposition lokalisieren können, wobei außerdem die Schneidfähigkeit der Bohrerspitze verbessert wird, während die Stabilität der Bohrerspitze ebenfalls deutlich verbessert wird ohne irgendwelche Schwingungen und ohne einen Versatz der Mitte. Mit der Stabilitätsfunktion der beiden Seiten der Einsätze und der Innenwand des Bohrloches beim Bohren werden außerdem die Anordnung der Mitte und die Stabilität der Bohrerspitze auf sehr hohem Niveau verbessert, wodurch die Schneidgeschwindigkeit und die axiale Vorschubgeschwindigkeit erhöht werden und die durch die herkömmliche Querschneide erzeugten Axial- und Ebenen-Komponentenwiderstände vollständig eliminiert werden, weshalb das Verhältnis (L/D) der Länge (L) des Schafts zum Durchmesser (D) den Wert 10 erreichen kann, was insbesondere geeignet ist für eine Tiefbohrung mit weit vorgerückter Stufe und Anwendbarkeit und Nutzwert für die Industrie.

Wie in Fig. 13 gezeigt, werden für die Anpassung an das Bohren eines weiten Bohrloches die Einsätze in einer Stufenanordnungskonfiguration angeordnet, wie in den Zeichnungen gezeigt, wobei die hinteren Eckspitzenenden der zwei Einsätze 55, die an der Spitzenzentralposition angeordnet sind, einen zentralen Ort bilden und zum Bohren eines kleinen Durchmessers dienen, wobei die Einsätze 56 an der höheren Stufe angeordnet sind und dazu dienen, das gebohrte kleine Loch zu erweitern und auf die volle Größe zu schneiden, wobei die Stufeneinsatzanordnung nicht nur die auf die Einsätze ausgeübten Schneidwiderstände verteilt, sondern auch die Späne bricht, um deren Volumen zu reduzieren und die Spanabfuhr ohne irgendeine Verstopfung zu erleichtern, wobei ferner die Vorschubrate und die Schneidgeschwindigkeit verbessert werden, ohne den Bohrer zur Spanentfernung zurückziehen zu müssen, wodurch Verarbeitungszeit und Herstellungskosten eingespart werden und die Wettbewerbsfähigkeit verbessert wird.

Wie in den Fig. 14 bis 16 gezeigt, können die Einsätze 55 in dieser Ausführungsform eine Mehrfachinnenkante aufweisen, wobei jede Ecke so geformt ist wie die Seite 551, so daß die überlappenden Abschnitte der zwei Einsätze 55 an der zentralen Spitze des Schafts 51 invertierte V-förmige Innenschneiden bilden, die den Platz der gekrümmten inneren Schneide einnehmen, wobei die geneigte Schneide, die immer noch eine Schneidfunktion aufweist, anstelle der herkömmlichen Querschneide ohne Schneidfunktion (statischer Punkt)

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bewirkt, daß die Seite 551 die Schneidfunktion verliert, wenn sie außen angeordnet wird, jedoch eine Unterstützungsfunktion hat, so daß die Schneide nicht stumpf wird. Wenn die Seite 551 in der Mitte des Schafts angeordnet ist, spielt sie die Rolle der Innenkante mit Schneidfunktion. Wenn die Innenkante und die untere Kante stumpf werden, kann der Einsatz 55 zur anderen Ecke verschoben werden und weiter verwendet werden. Der Vorteil einer mehrkantigen Ausführung des Einsatzes 55 besteht darin, die mehreren Kanten vollständig auszunutzen und Herstellungskosten einzusparen.

Wenn außerdem der Bohrdurchmesser erhöht wird, muß lediglich die Anordnung der Einsätze 56 am Schaft geändert werden (nach außen gedreht werden), in Abhängigkeit von der Änderung des Bohrdurchmessers, so daß die Schnittweite so geändert werden kann, daß die Schneidabmessung veränderlich tief wird.

Gemäß der obigen Beschreibung weist die Erfindung folgende Vorteile auf:

1. In der querschneidenlosen Konfiguration reduziert die zentrale Kante mit Schneidfunktion die Möglichkeit der Erzeugung eines Widerstandes, wodurch die Bohrgeschwindigkeit und die Vorschubrate verbessert werden.

2. Die Einsätze besitzen nicht nur eine Schneidfunktion, sondern auch eine stärkere Zentralisierungsfunktion mit hoher Stabilität, so daß sie für die Hochgeschwindigkeitsbohrung eines tiefen Lochs geeignet sind, um das Verhältnis L/D von 10 zu erhalten (das herkömmliche L/D-Verhältnis beträgt maximal 4).

3. Die Herstellungskosten werden reduziert unter Verwendung wirtschaftlicher Einsätze, die eine wiederholte Verwendung des Schaftes ermöglichen.

4. Die Verwendung des Einsatzes erfordert nicht die Überarbeitung der Kanten, wobei ein schneller Austausch mit gleichzeitiger genauer Anordnung möglich ist.

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5. Die beiden Einsätze sind in symmetrischer Anordnung angeordnet, so daß die Schneidwiderstände, die auf die Bohrerspitze ausgeübt werden, gleichmäßig sind, ohne Schwingungen und eine Bohrlochausweitung hervorzurufen.

6. Bei einem großen Bohrer sind die Einsätze in einer Stufenanordnung angeordnet, die Stufenschneide- und Spanbrech-Funktionen aufweist, um somit das Spanvolumen für eine beschleunigte Spanabfuhr zu reduzieren.

7. Die Rückseite der Seite des Einsatzes weist eine gekrümmte Form auf, wodurch sie beim Bohren Unterstützung von der Seitenwand des Bohrloches erhält.

8. Wenn die Seite des Polygoneinsatzes außen angeordnet ist, hat sie keine Schneidfunktion, jedoch eine Unterstützungsfunktion, so daß die Schneide nicht stumpf wird; wenn die Seite in der Mitte des Schaftes angeordnet ist, spielt sie die Rolle der Innenkante mit Schneidfunktion; wenn die Innenkante und die Unterkante stumpf werden, kann der Einsatz zur anderen Ecke verschoben werden, um weiter verwendet zu werden; der Vorteil der Ausführung des Einsatzes mit mehreren Kanten besteht darin, die mehreren Kanten vollständig auszunutzen und Herstellungskosten einzusparen.

Claims

1. Querschneidenlose Schnellbohrerspitze, gekennzeichnet durch
einen Schaft (51) mit zwei wechselweise koordinierten Schneidschlitzen (52),
eine V-förmige Kerbe (53) am Zentralspitzenüberlappungsabschnitt der beiden Schneidschlitze (52), und
zwei Halteschlitze (54) und zwei Gewindebohrungen, die in den Spitzen der Schneidschlitze (52) separat ausgebildet sind, um individuell zwei Einsätze (55) zu halten.

2. Bohrerspitze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückseite der Seite (551) des Einsatzes (55) eine gekrümmte Form aufweist.

3. Bohrerspitze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Ecke des Einsatzes (55) die gleiche Form wie die Seite (551) aufweist, um einen Mehrkanteneinsatz für die mehrfache Verwendung zu bilden.