DE2358048C3 - Bohrwerkzeug fur hochfeste Werkstoffe - Google Patents
Bohrwerkzeug fur hochfeste WerkstoffeInfo
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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 γΓ als auch der axiale
Span winkel γα — 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)
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.
30
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19732358048 DE2358048C3 (de) | 1973-11-21 | Bohrwerkzeug fur hochfeste Werkstoffe |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19732358048 DE2358048C3 (de) | 1973-11-21 | Bohrwerkzeug fur hochfeste Werkstoffe |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
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DE2358048A1 DE2358048A1 (de) | 1975-05-22 |
DE2358048B2 DE2358048B2 (de) | 1976-12-30 |
DE2358048C3 true DE2358048C3 (de) | 1977-08-25 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6190097B1 (en) | 1997-05-29 | 2001-02-20 | Black & Decker Inc. | Self-centering drill bit with pilot tip, and process |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US6190097B1 (en) | 1997-05-29 | 2001-02-20 | Black & Decker Inc. | Self-centering drill bit with pilot tip, and process |
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