DE2034664A1

DE2034664A1 - Bohrer, insbesondere zum Tief lochbohren

Info

Publication number: DE2034664A1
Application number: DE19702034664
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Original assignee: Bogsten, Anders Richard, Soder talje (Schweden)
Priority date: 1969-07-15
Filing date: 1970-07-13
Publication date: 1971-02-04
Also published as: GB1299960A; US3701606A; FR2054953A5

Description

Dipl.-lng. H. Sauerland <. Dr.-lng. R. König

■ ^ DlpWng- Bergen

Patentanwälte · 4odo Düsseldorf · Cecilienallee 7β · Telefon 43273a

Unsere Akte: 25 994 9. Juli 1970

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Herr Anders Richard BOGSTEN, Järnagatan 6 A, Södertäl.je.» Schweden

"Bohrer» insbesondere zum Tieflochbohren"

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Bohrer, insbesondere einen sogenannten Tieflochbohrer oder einen Bohrer für Gewehrläufe, mit einem Rohr, das durch eine sich in axialer Richtung erstreckende und in das Rohr eingesetzte Trenneinrichtung in zwei Strömungskanäle unterteilt ist. Durch den einen Strömungskanal werden die Werkzeugschneiden mit einem kühlenden und schmierenden Medium beaufschlagt, das dann durch den anderen Strömungskanal abgeführt wird und dabei die beim Bohren entstehenden Späne mitnimmt, .

Um optimale Schneidbedingungen beim Betrieb von Bohrern der eingangs genannten Art in langen Bohrungen zu erzielen, ist es erforderlich, die Werkzeugschneiden gut zu kühlen und zu schmieren und den Abtransport der Späne sicherzustellen. Das Kühlen, Schmieren und Abtransportieren der Späne geschieht mit Hilfe eines aus Öl oder einer Emulsion bestehenden Kühlmittels, mit dem die Werkzeugschneiden im allgemeinen unter relativ hohem Druck beaufschlagt werden_β Unter der Wirkung des hohen Druckes werden die Späne dann von dem Kühlmittel aus dem Werkstück gespült.

Es gibt im wesentlichen zwei bekannte Arten von Bohrern für lange Bohrungen. Bei der einen Bohrerart werden den

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Werkzeugschneiden innen durch,den Bohrer Öl zugeführt und die Späne außen an dem Bohrer mit dem Öl abgeführt ₈ während das Öl bei der anderen Bohrerart den Werkzeugschneiden außen an dem Bohrer zugeführt wird und die Späne innen durch den Bohrer abgeführt .werden_o Die erste Bauart ist die am meisten gebräuchliche _s die für relativ kleine Durchmesser verwendet werden kann₀ Im Querschnitt besitzt der Bohrer der ersten Bauart die Form eines Kreissektors mit einem Öffnungswinkel von annähernd 100° zum Abtransport der Späne. An einem Bohrer dieser Art₉ bei dem die Schnei- W den in einem an dem Ende des zu dem Bohrer gehörigen Rohres befestigten Bohrkopf angeordnet sind₉ besitzt der Bohrkopf in axialer Richtung des Bohrers ein Durchgangsloch, ■ das sich an der Freifläche der Schneiden öffnet»

Derartige zum Bohren von Gexrehrläufen verwendete Bohrer ergeben keine Dichtungsschwlerigksiteng jedoch ist das Abführen der Späne unzureichend, da die Späne beim Verlassen des Werkstückes die bearbeitete^ zylindrische Innenfläche der Bohrung beschädigen® Außerdem sind solche Bohrer wesentlich schwächer als vergleichbare Bohrer der anderen Art.

Bei der anderen Version haben die Bohrer einen kreisförmigen Querschnitt und führen innen die Späne abj, während von außen das Öl zugeführt wird«, Mit diesen Bohrern wird die beste Oberflächengüte an der bearbeiteten Innenfläche der Bohrung erzielt. Außerdem kann mit dem Bohrer der letzteren Bauart gegenüber dem erstgenannten Bohrer mit etwas höherer Bohrgeschwindigkeit gearbeitet werden«, Dagegen ist jedoch die Abdichtung der Kühlmittel-Zuführung in das Werkstück sehr schwierig! d_oh„ in der Regel erfordert die Abdichtung eine luftdicht schließende Dichtung^ wenn eine ausreichende Diclitwirkung erzielt werden soll_o

Bekannt ist aus der schwedischen Patentschrift 196 526 auch ein Bohrer mit zwei konzentrisch ineinander angeordneten Rohren, die zwischen sich einen Strömungskanal bilden, durch den das Kühlmittel den Werkzeugschneiden zugeführt wird, während die Späne mit dem Kühlmittel durch das Innenrohr abgeführt werden. Ein derartig konstruierter Bohrer mit zwei in axialer Richtung konzentrischen Strömungskanälen dient zum Bohren langer Bohrungen mit großem Durchmesser.

Dabei wird der Hauptteil des Kühlmittels den Werkzeugschneiden durch Auslaßöffnungen entlang des Bohrerumfanges zugeführt, die sich an einer Seite des in dem Außenrohr befestigten Bohrkopfes befinden, während der übrige Teil des Kühlmittels durch Öffnungen in das Innenrohr strömt und eine zum hinteren Ende gerichtete Ausblaswirkung verursacht. Dadurch kann der zur Beaufschlagung der Werkzeugschneiden erforderliche Kühlmitteldruck gegenüber den vorstehend beschriebenen, bekannten Bohrern zum Bohren von Gewehrläufen verringert werden und erübrigt sich eine Dichtung zwischen dem Bohrer und dem Werkstück.

Dagegen sind ein höherer Druck und eine gute Abdichtung gegen das Werkstück dann erforderlich, wenn eine Konstruktion ohne die Ausblaswirkung zum Abführen der Späne gewünscht wird, da das Kühlmittel.radial von dem Außenrohr weggeführt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten Bohrer zum Bohren langer Bohrungen zu beseitigen; sie geht von einer neuen Bohrerkonstruktion aus, die zugleich die Beaufschlagung der Werkzeugschneiden mit Kühlmittel und das Abführen der Späne mit dem Kühlmittel durch das Bohrer-Innere erlaubt«

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Nach der Erfindung wird das dadurch erreicht, daß an Bohrern der eingangs genannten Art die Trenneinrichtung aus einer sich in axialer Richtung des Bohrers erstreckenden Wand besteht, deren gegenüberliegende Längskanten in einem bestimmten Abstand an der Innenfläche des zu dem Bohrer gehörigen Rohres liegen, so daß dessen Innenraum in zwei voneinander getrennte Strömungskanäle unterteilt ist.

Im einfachsten Fall besteht die Trennwand aus einem Metallstreifen, dessen Längskanten dichtend an der Innenflä-™ ehe des zu dem Bohrer gehörigen Rohres liegen.. Darüber hinaus besitzt die Trennwand vorzugsweise an den Längskanten gebogene Seitenteile, die an der Innenfläche des Rohres liegen und das Rohr verstärken. In weiterer Ausbildung, der Erfindung erstrecken sich die gebogenen Seitenteile in gleicher Richtung an der Innenfläche des Rohres und stoßen die Seitenteile jeweils mit der gegenüberliegenden Kante der Trennwand zusammen, so daß die gebogenen Seitenteile zusammen ein geschlossenes Innenrohr mit durch die axiale Trennwand in zwei voneinander getrennten, axialen Strömungskanälen bilden.

Bei einer anderen bevorzugten Ausführung der Erfindung erstrecken sich die gebogenen Seitenteile in entgegengesetzter Richtung gegeneinander und bilden zusammen mit der Trennwand ebenfalls ein Innenrohr. Bei dieser einfachen Ausführung verläuft ein axialer Strömungskanal innerhalb und der andere Strömungskanal außerhalb, des Innenrohres zwischen der Trennwand und dem gegenüberliegenden Teil der Innenfläche des Außenrohres. Vorteilhafterweise ermöglicht das eine einfache Herstellung und die Verwendung für Bohrer mit einem relativ kleinen Innendurchmesser.

Bei Bohrern, deren Bohrkopf in dem Außenrohr verschraubt ist, hat das Innenrohr vorzugsweise einen lockeren Sitz

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in dem Außenrohr, wobei das Innenrohr leicht- in eine der Form des Innenrohrendes entsprechende Vertiefung in dem Bohrkopf eingepaßt werden kann, während das Innenrohr bei Bohrern, deren Bohrkopf fest in dem Außenrohr angeordnet ist, vorzugsweise einen festen Sitz in dem Außenrohr hat.

Der erfindungsgemäße Bohrer ist sehr viel stärker als vergleichbare bekannte Bohrer für lange Bohrungen. Demzufolge kann die Wandstärke des zu dem Bohrer gehörigen Rohres gegenüber anderen Bohrern für lange Bohrungen dünner gewählt werden. '

Des weiteren erlaubt die Konstruktion des Innenrohres die Verbindung des Bohrkopfes mit dem Außenrohr, wobei der Bohrkopf mit einer oder mehreren in axialer Richtung des Bohrers verlaufenden Durchgangsbohrungen versehen ist und mit den Durchgangsbohrungen eine vorteilhafte Strömungsrichtung für das Kühlmittel erreicht wird.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Bohrer zum Aufbohren von Gewehrlaufen dargestellt und im folgenden mit Bezug auf die Zeichnung in Einzelheiten beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Bohrer in einem Werkstück;

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie 2-2 in Fig. 1;■

Fig. 5 bis 5 drei verschiedene Arbeitsschritte der Herstellung eines Innenteiles für den Bohrer nach Fig. 1 und 2;

Fig. 6 einen Längsschnitt durch einen weiteren erfindungsgemäßen Bohrer in der Arbeitsstellung;

Fig. 7 einen Schnitt entlang der Linie 7-7 in Fig. 6.

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Der Bohrer besteht aus einem Außenrohr 1, einem Innenrohr 2, einem Schaft 5 und einem Bohrkopf 3, an dem in herkömmlicher Weise mindestens eine Hartmetallschneidplatte 4 befestigt ist. Die Schneidplatte kann in Abwandlung des in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels in das zugehörige Ende des Bohrers eingeschweißt oder aufgelötet sein, so daß der Bohrkopf 3 nicht mehr erforderlich ist.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 5 besitzt der Bohrkopf 3 ein rundes Rückenteil und sitzt in dem Außenrohr 1; er ist an dessen äußerem Ende befestigt. Das Innenrohr 2 ist mit festem Sitz in dem Außenrohr 1 angeordnet und grenzt bis an den Bohrkopf 3.

Andererseits kann der Bohrkopf 3 mit Gewinde in dem Außenrohr 1 befestigt sein. In diesem Fall hat das Innenrohr 2 einen lockeren Sitz in dem Außenrohr 1". Die Art, in der das Innenrohr 2 und der Bohrkopf 3 miteinander verbunden sind, kann sehr verschieden sein. Fig. 1 zeigt an Hand eines Beispieles, wie das Innenrohr 2 in eine der Form des Innenrohrendes angepaßte Vertiefung 3b greift, die sich in dem inneren Rückenende des Bohrkopfes 3 befindet.

Das Innenrohr 2 besitzt eine zylindrische Form und ist in zwei gebogene seitliche Teile 2a und 2b unterteilt, die halbzylindrisch ausgebildet sind und zusammen zwei sich in axialer Richtung erstreckende Leitungen oder Strömungskanäle 2d und 2e bilden, die durch eine Trennwand 2c geteilt sind. Die Trennwand 2c und die gebogenen seitlichen Teile 2a und 2b werden aus einem Rohling, d.h. einem schmalen Blech hergestellt, dessen zwei sich in Längsrichtung erstreckende Kantenflächen zu der zylindrischen Form des Einsatzrohres 2 gegeneinander gebogen werden. Die Strömungskanäle 2d und 2e sind.vorzugsweise von verschiedenem Strömungsquerschnitt; der kleinere 2d dient dem Zufluß von

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öl und der größere 2e zum Abführen des Öls mit den beim Bohren anfallenden Spänen. Bei locker in dem Außenrohr 1 sitzendem Innenrohr 2 kann eine zusätzliche Abdichtung durch Verschweißen oder Verlöten entsprechender Kantenflächen oder allein der Kantenfläche bewirkt werden, die den Kanal 2d des Einsatzrohres 2 für den Zufluß frischen Öles einschließen.

Beim Einpassen des Innenrohres 2 und des Bohrkopfes 3 in das Außenrohr 1 können das Einsatzrohr 2 und der Bohrkopf 3 gegeneinander verdreht werden, bis der Strömungskanal 2d des Einsatzrohres 2 für die ölzuführung mit einer oder mehreren sich in axialer Richtung des Bohrers erstreckenden IXirchgangsbohrungen 3a zusammenfällt, die sich in dem Bohrkopf 3 befinden und an der Freifläche der Schneide 4 austreten.

An dem dem Bohrkopf 3 abgewandten Ende ist das Außenrohr 1 so in dem Schaft 5 befestigt, daß sich der zum Abtransport der Späne dienende Kanal 2e des linsatzrohres 2 in einem in dem Schaft 5 angeordneten, seitlich nach außen führenden weiteren Kanal 5a fortsetzt. Der für die Zuführung des Kühlmittels zu der Schneide 4 vorgesehene Strömungskanal 2d des Einsatzrohres 2 ist in axialer Richtung über den Kanal 2e hinausgeführt und mit einem in dem Schaft 5 angeordneten und der Zuführung des Kühlmittels dienenden inneren Zufluß 5b verbunden.

Gemäß der erfindungsgemäßen Konstruktion wird das Innenrohr 2 über seiner Länge mit der Innenfläche des Außenrohres 1 derart zur Anlage gebracht, daß das Außenrohr 1 als ganzes verstärkt wird und es dadurch möglich ist, die Wandstärke beider Rohre gegenüber vergleichbaren Bohrern zu verringern.

Nach der Erfindung wird dem Innenrohr 2 seine Form in einer

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Anzahl von Arbeitsgängen gegeben^ von denen die Fig» 3 bis 5 drei verschiedene zeigen^ bei denen Preß-= oder Biegewerkzeuge verwendet werden» In dem ersten Arbeitsgang wird die Trennwand 2c geformt,, während in dem zweiten Arbeitsgang das gebogene Seitenteil 2a geformt und in dem dritten Arbeitsgang das gebogene Seitenteil 2b in seine endgültige Form gebracht wird»

Ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht nach Fig. 6 und 7 aus einem Schaft 10, einem Außenrohr H₄, ψ einem Innenrohr 12 und einem Bohrkopf 13. Das Außenrohr 11 ist an einem Ende in dem Schaft 10 und an dem anderen Ende an dem Bohrkopf 13 befestigt, dessen Rücken abgesetzt ist, um eine Vertiefung 14 zu schaffen. An dem Bohrkopf 13 ist in herkömmlicher Weise, wahlweise auch lösbar, mindestens eine Hartmetallschneidplatte 15 befestigt. Anstelle der Hartmetallschneidplatte 15 ist es auch möglichj die Schneidplatte unmittelbar an dem Ende des Außenrohres 11 zu befestigen, so daß sich der Bohrkopf 13 erübrigt.

Das Einsatz- bzw. Innenrohr 12 ist mit festem Sitz in dem Außenrohr 11 angeordnet und grenzt an den Bohrkopf 13. Desgleichen kann der Bohrkopf 13 mit einem Gewinde in dem W Außenrohr 11 befestigt sein, wobei das Innenrohr 12 in diesem Fall vorzugsweise einen lockeren Sitz in dem Außenrohr 11 hat.

Die Verbindung des Innenrohres 12 mit dem Bohrkopf 13 ist gleich der zwischen dem Innenrohr 2 und dem Bohrkopf 3«. Fig. 6 zeigt, wie das Innenrohr 12 in eine Ausnehmung 14 eingreift, die der Form des Rohrendes entspricht und sich am innenliegenden Ende des Bohrkopfes 13 befindet«

Das Innenrohr 12 besitzt im Hauptteil 12a seines Umfanges eine im wesentlichen zylindrisch© AuSenform und im übrigen Teil des Umfanges eine nach irnicea gerichtete Einbuchtung

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12b, die sich längs des Rohres erstreckt und eine in axialer Richtung gerade oder schraubenförmig verlaufende Nut bildet. Die Tiefe der Nut wird an dem dem Bohrkopf 13 abgewandten Ende schrittweise geringer, bis schließlich das Innenrohr 12 in dem Teil 12c am ganzen Umfang kreisförmig ist. Das Ende des Innenrohres 12 kann zusätzlich durch Verschweißen oder Verlöten mit dem Außenrohr 11 abgedichtet werden.

Durch die vorstehend beschriebene Nut entsteht ein in axialer Richtung des Bohrers verlaufender Strömungskanal 16 zwischen der Einbuchtung 12b des Innenrohres 12 und der Innenfläche des Außenrohres 1. Durch den Strömungskanal 16 wird der Schneidplatte 15 Kühlmittel zugeführt.

An dem dem Bohrkopf 13 abgewandten Ende ist der Bohrer im oberen Teil mit einer radialen Einlaßöffnung 17 versehen, die durch den Schaft 10 und das Außenrohr 11 geht. Die Einlaßöffnung 17 ist mit Zuführungsrohren für das Kühlmittel " verbunden.

Die Ausflußöffnung des mit dem Innenrohr 12 bis an den Innenrücken des Bohrkopfes 13 reichenden Strömungskanals 16 ist mit mindestens einer in axialer Richtung des Bohrers verlaufenden Durchgangsbohrung 13a in dem Bohrkopf verbunden. Durch die Durchgangsbohrung 13a wird das Kühlmittel direkt zu der Freifläche der Schneidplatte 15 geleitet. .

Das Kühlmittel strömt, wie vorstehend beschrieben, mit hohem Druck aus dem Bohrloch bzw. von der Werkzeugschneide in das Innenrohr 12, das dazu einen zweiten Strömungskanal 18 aufweist, und nimmt die beim Bohren anfallenden Späne mit. In dem in Fig. 5 und 6 dargestellten Ausführungsbeispiel verläuft der Strömungskanal 18 vollkommen gerade. Dadurch wird das Abführen der Späne erleichtert. Gemäß den

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obigen Ausführungen bildet die Einbuchtung 12b des Innenrohres 12 eine Trennwand zwischen den beiden in axialer Richtung des Bohrers verlaufenden Strömungskanälen 16 und 18.

Nach Fig. 5 und 6 wird das Innenrohr 12 auf seiner Länge gegen die zylindrische Innenfläche des Außenrohres 11 gedrückt und dadurch das Außenrohr 11 verstärkt. Darüber hinaus vereinfacht das Innenrohr 12 die Herstellung, indem es vorzugsweise gewalzt wird. Daraus ergibt sich₉ daß das Innenrohr 12 außerdem geringer dimensioniert werden kann und die Herstellung von Bohrern mit gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 kleinerem Durchmesser erlaubt.

Das Einsatz- bzw. Innenrohr 12 kann auch einen quadratischen oder polygonalen Querschnitt besitzen^ und es kann ein Außenrohr 11 mit einem anderen als kreisförmigen Querschnitt verwendet werden,,

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Claims

Herr Anders Richard BOGSTEW, Järnagatan 6 A, Södertäl.je, Schweden

Patentansprüche:

1, jBohrer, insbesondere zum Tieflochbohren mit einem Rohr, K__S das in zwei Strömungskanäle unterteilt ist, von denen der eine dazu dient, der Werkzeugschneide Kühlmittel zuzuführen, und der andere die beim Bohren entstehenden Späne mit dem Kühlmittel abzuführen, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (1; 11) mit einer sich in axialer Richtung erstreckenden Trennwand (2c j 12b) versehen ist, deren Längskanten ander Innenfläche des Rohres (1; 11) anliegen.

2, Bohrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Trennwand (2c; 12b) an den Längskanten in umgebogenen Seitenteilen (2a, 2b; 12a) fortsetzt und mit diesen Seitenteilen (2a, 2b; 12a) an

■ der Innenfläche des Rohres (1; 11) anliegt. ·

3, Bohrer nach Anspruch 2, d ad urch gekennz e i c h η e t , daß sich die Seitenteile (2a, 2b) an der Innenfläche des Rohres (1) in der gleichen Richtung erstrecken.

4, Bohrer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenteile (2a, 2b) zusammen

."' ein geschlossenes Innenrolir (2) bilden.

5· Bohrer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Seitenteile (12a) in entgegengesetzter Richtung an der Innenfläche des Rohres (11) erstrecken.

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6. Bohrer nach Anspruch 5_S dadurch gekenn™

zeichnet^ daß die Seitenteile (I2a) zusammen

mit der Trennwand (12b) ein geschlossenes Innenrohr (12) bilden.

7· Bohrer nach Anspruch 4 oder 6₉ dadurch gekennzeichnet, daß ein Bohrkopf (3? 13) in das Rohr (1; 11) geschraubt ist und das Innenrohr (2; 12) bei lockerem Sitz In dem Rohr (1; 11) in eine der Form des Innenrohrendes entsprechenden Vertiefung (3b; 14) eingepaßt ist.

8. Bohrer nach Anspruch 4 oder 6_? dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrkopf (3°_} 13) fest und das Innenrohr (2; 12) mit festem Sitz in dem Rohr (1? 11) angeordnet sind.

9. Bohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der Kühlmittelkanal (2d; 16) durch Verschweißen oder Löten der zugehörigen Längskanten des die Trennwand (2c| 12b) bildenden Rohlings abgedichtet ist.

10. Bohrer nach einem der Ansprüche 8 oder 9» dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrkopf (3, 13) mit mindestens einer in axialer Richtung des Bohrers verlaufenden und mit dem Kühlmittelkanal (2cj 16) verbundenen Durchgangsbohrung (3a; 13a) versehen ist«

11. Bohrer nach einem der Ansprüche 4 und 6 bis 10,- dadurch gekennzeichnet^ daß das Innenrohr (2; 12) bei beliebigem Querschnitt des'Rohres (1J.11) einen regelmäßigen oder unregelmäßigen Querschnitt aufweist,

12. Bohrer nach Anspruch 11, dadurch g e k e η η -

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zeichnet, daß das Rohr (1; 11) einen kreisförmigen Querschnitt und das Innenrohr (2; 12) einen polygonalen Querschnitt aufweist,

13» Bohrer nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch g e k e η η ζ e ich net, daß das Innenrohr (12)
aus einem mit einer Einbuchtung versehenen Rohr besteht,
dessen Rohrwandung an der Einbuchtung die Trennwand (12b) zwischen den Strömungskanälen (16, 18) bildet.

14. Bohrer nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Innenrohres
(12) an dem dem Bohrkopf (13) abgewandten Ende in einen
das Rohr (11) ausfüllenden Zylinder übergeht und der Strömungskanal (16). eine seitliche Zuflußöffnung (17) aufweist.

15. Bohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch g e k e nnz ei c hn et/ daß der Strömungskanal
(18) zum Abführen der Späne und des Kühlmittels über seiner ganzen Länge gerade ist.

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