DE2358048C3 - Bohrwerkzeug fur hochfeste Werkstoffe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Bohrwerkzeug für hochfeste Werkstoffe mit zwei um etwa 180° zueinander versetzt angeordneten Schneidplatten mit in radialer Richtung geneigten und im zentrischen Bereich des Bohrwerkzeuges axial zurückversetzten Schneiden, auf welche die Gesamtschnittbreite so verteilt ist, daß die eine Schneide etwa die radial äußere Hälfte der Schnittbreite und die andere Schneide die radial innere Hälfte der Schniubreite überdeckt, wobei die Schneid platten sowohl in axialer als auch in radialer Richtung unter einem Spanwinkel geneigt sind.

Zum Bohren hochfester Werkstoffe, insbesondere hochfester Eisenbahnschienen, mit einer Zugfestigkeit von Ds = 120—135 kp/mm² sind normale HSS-Spiralbohrer ungeeignet. Einerseits werden nur kurze Standzeiten erreicht (ca. 100 mm Bohrungstiefe pro Anschliff), andererseits sind nur geringe Schnittgeschwindigkeiten anwendbar, so daß sich lange Bearbeitungszeiten ergeben.

Versuche mit hartmetallbestückten Spiralbohrern brachten ebenfalls keine brauchbaren Ergebnisse. Die Standzeiten konnten zwar etwas erhöht werden, durch die wesentlich höheren Werkzeugkosten ergaben sich aber insgesamt noch höhere Bearbeitungskosten.

Die Untersuchungen zeigten, daß bei Werkstoffen mit den obengenannten hohen Festigkeiten ein wirtschaftliches Bohren mit Werkzeugen, die mit ihrem Zentrum zuerst in den Werkstoff eindringen — d. h. mit einer Schnittgeschwindigkeit von praktisch 0 — nicht möglich ist.

Durch die US-PS 35 40 323 ist ein mit Schneidplatten versehener Bohrer gemäß dem Gattungsbegriff bekannt, bei dem die äußere Schneide nach außen geneigt und die innere Schneide zur Bohrerachse hin nach innen eeneiert ist und die axial vorderste Stelle der Schneidkanten sich ungefähr in der Mitte zwischen der Bohrerachse und dem Umfang des Bohrers befindet. Durch diese Maßnahme wird zwar eine gleichmäßige Aufteilung der Schnittbreite auf die beiden Schneiden erreicht, die Schnittkräfte wirken aber nur in einer Richtung auf den Bohrer, was sich sehr ungünstig auf die Bohrerreibung und damit auf den Bohrerverschleiß auswirkt, außerdem wird der Bohrer seitlich abgedrängt und neigt damit zum Verlaufen. Abgesehen davon, daß keine fluchtenden Bohrungen entstehen, schneidet beim Rückzug des Bohrers die äußere Schneidkante nach und bricht dabei leicht aus.

Da die Spitze des Bohrers von beiden Schneidplatten gebildet wird, wird ausgerechnet an einer der empfindlichsten Stellen, nämlich der vorderen Schneidkante, die Spandicke aufgeteilt, Dadurch bildet sich an dieser Stelle nicht der optimal günstigste Spanquerschnitt, wodurch ebenfalls eine merkliche Verschleißsteigerungeintritt.

Als nachteilig für die Bearbeitung hochfester Werkstoffe wirken sich aber die negativ ausgebildeten axialen und radialen Spanwinkel dieses Bohrwerkzeuges aus, die nach kürzester ßearbeitungszeit /u Ausbrüchen an der inneren Schneidplatte führen.

Die Anordnung der vordersten Schneidkante mittig zwischen Bohrerachse und Bohrerumfang hat auch zur Folge, daß beim Durchbrechen des Bohrers ein Materialrand stehen bleibt, der sich, je dünner er wird, um so eher nach außen aufbiegt und dann als scharfer Grat stehenbleibt.

Gute Zerspannungsergebnisse konnten bislang nur mit den bekannten Tieflochbohrverfahren erreicht werden (z. B. Einlippenbohrer, BTA, Ejektorbohrer). Die hiermit erreichten Standzeiten und Bohrgeschwindigkeiten sind an und für sich zufriedenstellend. Das Tieflochbohrverfahren benötigt aber einen großen zusätzlichen Aufwand für den Kühl- und insbesondere Spülmitteleinsatz und für die Abdichtung am Bohrerein- und Austritt. Aus diesem Grunde eignen sich diese Verfahren auch nicht für verstellbare Mehr-Spindelbohrinaschinen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, ein Bohrwerkzeug für die Bearbeitung hochfester Werkstoffe, insbesondere für die Bearbeitung von hochfesten Eisenbahnschienen zu schaffen, welcher eine ausreichende hohe Standzeit aufweist und infolge zulässiger hoher Schnittgeschwindigkeit und Vorschubgeschwindigkeit eine kurze Bohrzeit ermöglicht.

Diese Aufgabe wurde bei einem Bohrwerkzeug nach der Gattung dadurch gelöst, daß beide Schneiden in an sich bekannter Weise zur Bohrerachse hin nach innen geneigt sind und die axial vorderste Stelle der Schneidkante sich am oder nahe am Umfang des Bohrwerkzeuges befindet und daß die Spanwinkel der Schneidplatten sowohl axial als auch radial positiv in einem Bereich zwischen 0° und 5° gewählt sind und der Abstand zwischen der Bohrerachse und der Schneide der inneren Schneidplatte senkrecht zur Spanfläche wenigstens 0,1 —0,3 mm beträgt.

Mit dem erfindungsgemäßen Bohrwerkzeug können hochfeste Weikstoffe wirtschaftlich zerspant werden, wobei die Späne aufgrund der positiven Spanwinkel als Wendelspäne einwandfrei abfließen und der Bohrer durch die Symmetrierung der Schnittkräfte ein sogenanntes »fliegendeü Arbeiten« d. h. ohne Verwendung einer Führungsbüchse ermöglicht. Dadurch, daß zwischen der Bohrerachse und der Schneide der inneren Schneidplatte, senkrecht zur Spanfläche, immer ein

gewisser Mindestabstand vorgesehen ist, ist an der Schneide immer eine gewisse Mindestgeschwindigkeit garantiert. Es bleibt zwar theoretisch ein Materiai/.iipfchen von mindestens 0,2 mm Durchmesser stehen, dieses wird aber vom abrollenden Span laufend abgerissen. Durch diese Maßnahme wird das gefürchiete Ausbrechen der inneren Schneidplatte vermieden, und es wird eine hohe Standzeit des Bohrwerkzeuges erreicht.

Aufgrund dessen, daß die vorderste Schneidkante des Bohrwerkzeuges sich am Umfang des Werkzeuges befindet, wird der Bohrweg auf ein Minimum verkürzt. Dies wirkt sich besonders bei kurzen Bohrungen sehr vorteilhaft aus. Außerdem wirft sich beim Durchbrechen des Bohrers kein Grat auf, da sich ein tellerförmiges Reststück ausbildet, welches leicht abfällt.

Eine vorteilhaste Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidplatte der inneren Schneide eine größere Härte als die äußere Schneidplatte aufweist. Diese Ausbildung widerspricht zwar den Aussagen des bislang bekannten Standes der Technik, daß die innere Schneidkante infolge der geringeren Schnittgeschwindigkeit mit einem Werkstoff mit weniger hartem Material ausgebildet sein soll (z. B. DT-AS 17 52 077). Die Untersuchungen haben aber gezeigt, daß diese Regel bei der Bearbeitung von hochfesten Werkstoffen nicht gilt und daß mit der vorgeschlagenen Ausbildung der Schneiden überraschenderweise hervorragende Standzeitergebnisse erreicht werden, no

Es sind zwar bereits Bohrwerkzeuge bekannt, die mit einer vordersten Schneidenspitze versehen sind, die außerhalb des Bohrerzentrums liegt, z.B. DT-PS 9 11 799. Diese Bohrer sind aber speziell für weiche Werkstoffe gestaltet und daher für hochfeste Werkstoffe nicht geeignet.

Es sind auch Langloch-Fräser nach DIN 8027 mit nach innengeneigter Schneide bekannt. Diese Fräser sind für das Bohren hochfester Werkstoffe aber ebenfalls nicht geeignet. Zwar dringt bei diesen Werkzeugen die äußere Schneidenkante zuerst in den Werkstoff ein, es ergibt aber eine ungleiche Spanbildung an den verschieden Schneiden und der größere Span staucht sich in der Spanlücke. Außerdem sind die Schnittkräfte unsymmetrisch und wirken sich sowohl auf die Bohrereibung und damit die Standzeit als auch auf die Führungsgenauigkeit und damit auf die zu erzielenden Toleranzen negativ aus. Da ferner die Kühlmittelzufuhr von außen nicht sicher gewährleistet isl, ist mn vorzeitigem Verschleiß und Schneiüenausbrü-L'hen infolge Wärmestau zu rechnen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, Es zeigt

Fig. I eine Ansicht des teilweise dargestellten Werkzeuges,

F i g. 2 eine Ansicht von links des Werkzeuges nach Fig. 1,

F i g. 3 eine Seitenansicht von rechts des Werkzeuges nach F i g. 1,

Fig.4 eine Ansicht in Richtung X des Werkzeuges nach Fi g. I.

Die F i g. 1 bis 4 zeigen ein Bohrwerkzeug mit einem Schaft (10), an dessen Frontseite die Schneidplatten (11, 12) in entsprechend geformten Taschen (13, 14) eingelötet sind. Selbstverständlich kann der Bohrer ab einem gewissen Durchmesser auch in Wendeplattenausführung hergestellt werden.

Der Schaft (10) hat zur Späneabfuhr zwei Spannuten (15,15'), die mindestens um das halbe Bohrerdurchmessermaß länger sind als die zu bohrende Bohrtiefe.

Die Schneiden (16, 17) des Bohrwerkzeugs sind zur Bohrerachse (18) hin nach innen geneigt, d. h. der Einstellwinkel β ist kleiner als 90°.

Die Schneidplatten (11, 12) sind so angeordnet, daß jede Schneidplatte ungefähr die Hälfte der zu zerspanenden Schnittbreite (s) übernimmt (s = V2 Bohrerdurchmesser). Bei einem drei- oder mehrschneidigen Bohrwerkzeug wird die Schnittbreite entsprechend der Schneidenzahl aufgeteilt.

Die äußere Schneidplatte (11) übernimmt außerdem die Führung des Bohrwerkzeugs in der Bohrung. Beim Bohren dringt die außenliegende Schneidkante der Schneidplatte (11) zuerst in das zu bearbeitende Werkstück ein. Zur Stabilisierung ist diese Schneidkante mit einer Fase (19) versehen.

Die Spanwinkel γ der beiden Schneidplatten — sowohl der radiale Spanwinkel γ_Γ als auch der axiale Span winkel γ_α — sind positiv zwischen 0° und 5°. Die innere Schneidplatte (12) ist außerdem so angeordnet, daß der Abstand zwischen der Bohrerachse (18) und ihrer Schneidkante (20) senkrecht zur Spanfläche wenigstens 0,1 bis 0,3 mm beträgt (F i g. 4).

Das zum Bohren notwendige Schmier- bzw. Kühlmittel wird in bekannter Weise durch eine zentrale Bohrung (21) durch den Schaft (10) des Bohrers geführt und im vorderen Teil des Bohrers über zwei weitere kleinere Bohrungen (22, 23) zu den Freiflächen (24, 24') zugeleitet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Bohrwerkzeug für hochfeste Werkstoffe mit zwei um etwa 180° zueinander versetzt angeordneten Schneidplatten mit in radialer Richtung geneigten und im zentrischen Bereich des Bohrwerkzeuges axial zurückversetzten Schneiden, auf welche die Gesamtschnittbreite so verteilt ist, daß die eine Schneide etwa die radial äußere Hälfte der to Schnittbreite und die andere Schneide die radial innere Hälfte der Schnittbreite überdeckt, wobei die Schneidplatten sowohl in axialer als auch in radialer Richtung unter einem Spanwinkel geneigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß beide Schneiden (16, 17) in an sich bekannter Weise zur Bohrerachse (18) hin nach innen geneigt sind und die axial vorderste Stelle der Schneidkante sich am oder nahe am Umfang des Bohrwerkzeuses befindet und daß die Spanwinkel der Schneidplatten (11, 12) sowohl axial als auch radial positiv in einem Bereich zwischen 0° und 5° gewählt sind und der Abstand zwischen der Bohrerachse (18) und der Schneide der inneren Schneidplatte (12), senkrecht zur Spanfläche, wenigstens 0,1 bis 0,3 mm beträgt.

2. Bohrwerkzeug gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidplatte (12) der inneren Schneide eine größere Härte als die äußere Schneidplatte (11) aufweist.

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