DE2933632A1 - Spiralbohrer sowie schleifmaschine zum schleifen dieses spiralbohrers - Google Patents
Spiralbohrer sowie schleifmaschine zum schleifen dieses spiralbohrersInfo
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- Mechanical Engineering (AREA)
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Description
Pateni anwäre Dipl.-Ing. Curt Wallach
—3- Dipl.-Ing. Günther Koch
2933632 Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach
Dipl.-Ing. Rainer Feldkamp
D-8000 München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 24 02 75 · Telex 5 29 513 wakai d
Datum: 20. August 1979
Unser Zeichen: l6 717 - Fk/MeU
Anmelder: Kawaragi Manufacturing Co., Ltd. 20-7 Nishirokugo 3-chome
0ta-ku, Tokyo, Japan
Bezeichnung: Spiralbohrer sowie Schleifmaschine zum Schleifen dieses Spiralbohrers
030009/0917
Spiralbohrer sowie Schleifmaschine zum Schleifen dieses Spiralbohrers
Die Erfindung bezieht sich auf einen Spiralbohrer sowie auf eine Schleifmaschine zum Schleifen dieses Spiralbohrers und insbesondere
auf einen Spiralbohrer, dessen Schneidfläcnen ausschließlich
durch Planschleifen geformt werden können, wobei diese ,zu schleifenden
Oberflächen mit Hilfe der Schleifmaschine leicht einstellbar sein sollen.
Es wurde eine Vielzahl von Maßnahmen bei der Herstellung der Schneidkanten
eines Spiralbohrers getroffen, um den Schnittwiderstand, die Spanleistung, die Fähigkeit in ein Werkstück einzudringen
und. den ßonrwirkungsgrad zu verbessern. Alle diese Verbesserungen
beziehen sich auf Veroesserungen durch Nachbearbeitung der Schneidkanten und auf eine spezielle Form der Querschneiden. Weiterhin
wurden Schleifmaschinen in vielfältiger Weise verbessert, um das Schleifen von Spiralbohrern mit verbessertem Wirkungsgrad
zu ermöglichen.
Bisher sind die Schneidkantenformen jedoch kompliziert und erfordern
eine Nachbearbeitung der Schneidkanten und weiterhin ist der Bohrwirkungsgraü bekannter Spiralbohrer niedrig und zum Schleifen
dieser Spiraloohrer sind erhebliche Kenntnisse sowie ein erheblicher
Zeitaufwand erforderlich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Spiralbohrer zu schaffen, der bessere Eigenschaften hinsichtlich des Eingriffes
in ein Werkstück, der Zentrierung und des Bohrwirkungsgrades
aufweist und dessen Schneidflächen dennoch leicht zu s cnleifen sind. Entspre ehend liegt der Erfindung die weitere Aufgabe zugrunde,
eine Schleifmaschine zu schaffen, mit deren Hilfe die Schneidflächen des Spiralbohrers leicht geschliffen werden können.
030009/0917
Diese Aufgabe wird ausgenend von einem Spiralbohrer der eingangs
genannten Art erfindungsgemäß dadurcn gelöst, daß der
Spiralbohrer ebene Senneidkanten und Freifläcnen aufweist,
die zur Achse des 3ohrersehaftes punktsymmatrisch sind, daß
innerhalb der Schneidkanten Querschneiden rait einer Spitze
angeordnet sind, daß die Querschneiden unter einem stumpfen Winkel
in Eingriff mit einem Werkstück kommen, und dap die Freiflächen eine spitzwinklige Neigung gegenüber der Achse des
Schaftes aufweisen.
Eine erfindungsgemäße Scnleifmaschine ist dadurch geke.nnzeiennet,
daß die Schleifmaschine eine drehbare Kupplung, die verscnieobar
an einem Halter angeordnet ist, einen Kupplungsmechanismuo
mit einer Hülse, die zwischen dem Halter und einem Einspannkopf
angeordnet ist, und einen Kurbelmechanismus aufweist, der mit der Hülse in Eingriff bringbar ist und die Drehbewegung
dieser Hülse in eine Drehbewegung zwischen dem Einspannkopf und einem Maschinenoett umwandelt, daß der Kupplungsmechanismus
ausgerückt wird, um den Spiralbohrer bei der Einstellung des Schneidkantenwinkels und des Freiflächenhinterdrenwinkels
allein zu drehen und daß zur änderung des eingestellten Winkels
von dem Schneidkantenwinkel auf den Freiflüchenhinterdrehwinkel
der Spiralbohrer bei eingerücktem KupplungornechanLsmus gedreht
wird, wobei die Drenbewegung der Hülse üDer den Kurbelir.echanismus
auf das Maschinenbett übertragen wird, um den Einnpannkopf auf einen vorgegebenen WinKel zu drehen.
Der Kupplungsmechanismus der Schleifmaschine wird ausgerückt, um den Spiralbohrer allein zu drehen, wenn der ochneiaKantenwinkel
und der Freiflächenninterdrehwinkel eingestellt und geschliffen
wird. Wenn der Einstellwinkel vom SchneidkantenwinKei
auf den Freifläcnenninterdrenwinkel geändert wird, wird der Spiralbohrer
gedreht während der Kupplungsmechanismus eingerückt bleibt und die Drehbewegung der Hülse wird über den Kurbelmechanismus
auf das Maschinenbett übertragen, um den Einspannkopf auf einen vorgegebenen Winkel zu drehen.
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6 293363?
Bei dem erfindungsgemäßen Spiralbohrer ist es möglich, alle
Schneidflächen durch Planscnleifen herzustallen und die geschliffenen
Flächen können leicht durch die Schleifmaschine eingestellt werden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der
Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von in der Zeicnnung dargestellten
Ausführungsbeispielen noch näher erläutert.
In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf die Schneidflächen einer Ausführungsform
des Spiralbohrers;
Fig. 2 eine Seitenansicht in Richtung des Pfeils A nach Fig. 1;
Fig. 3 eine Seitenansicht in Richtung des Pfeils B nach Fig. 1;
Fig. 4 eine Seitenansicht in Richtung des Pfeils C nach
Fig. 1;
Fig. 5 eine Quersohnittsansicht entlang der Linie a-a
nach Fig. 1;
Fig. 6 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Schelifmaschine·;
Fig. 7 eine Querschnittsansicht nach Fig. 6;
Fig. 8 eine teilweise schematische Ansicht, die eine Ausführungsform
des Kurbelmechanismus zeigt;
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ORIGINAL INSPECTED
Fig. 9 eine Darstellung, die die Art der Einstellung dea
Schneidkantenwinkels zeigt;
Fig. 10 eine Darstellung der Art, wie der Freiflächenhintordrehwinkel
eingestellt wird.
Im folgenden wird zunächst eine Ausführungsform des Spiralbohrer^
anhand der Fig. 1 bis 5 näher erläutert.
Die Schneidflächen des Spiralbohrers 10 sind symmetrisch zur
Achse des Schaftes. Dieser Spiralbohrer weist ebene Schneidkanten 12, 14 und Freiflächen Io, 18 auf, di-j auf die Schneidkanten
12, 14 folgen. Weiterhin weist der Spiralbohrer schraubenlinienförtnige
Spannuten 20, 22 zwischen den Freiflächen Ιό,
18 und den Schneidkanten 12, 14 sowie eine schraubenlinienförmige Kantenlinie 2k auf. Querschneiden 26. 28 sind im Inneren
der Schneidkanten 12, Ik gebildet, so daß sich eine Spitze 30
ergibt.
Bei dieser Art des Spiralbohrers ist eine Verbesserung der Scnneid'
kante an dem Ver'oindungsteil der Schneidkanten 12, 14 und der
Freiflächen 16, 18 nicht erforderlich. Der Hinterdrehwinkel der Schneidkanten 12, 14 (der im folgenden als Schneidkantenwinkel
bezeichnet wird) beträgt b° - 3° während der Neigungswinkel
der Freifläcnen 16, 18 zur Achse des Schaftes (der im folgenden als Freiflächenhinterdrehwinkel bezeichnet wird) 35° - 3° beträgt.
Der Spitzwinkel, der durch die Schneidkanten 12, 14 gebildet wird, beträgt 118° ! 3°·
Diese Form des Spiralbohrers führt zu folgendem Ergebnissen:
1. Der erfindungsgemäße Spiralbohrer weist einen verbesserten Eingriff
mit einem Werkstück, eine verbesserte Zentrierung und einen verbesserten Bohrwirkungsgrad auf, weil die Spitze 30 an
gemeinsamen Teil der Querschneiden 26, 28 ausgebildet ist.
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% 2933S32
2. Ein Abschneiden und ein Schaden an den Schneidflächen kann verhindert werden, weil die Querschneiden 26, 28
in einen stumpfwinkligen Kontakt mit dem Werkstück gelangen.
3. Die Querschneiden 26, 28 sind starr genug um starke Bohrkräfte aufzunehmen.
1J. Eine Nachbesserung oder Nachbearbeitung der Schneidkanten
kann völlig entfallen.
5. Eine gute Kiihlwirkung kann erzielt werden, weil die Späne kurz sind, so daß sie nicht an dem Spiralbohrer festhaften.
6. Eine Spantascne in dem Werkstück ist groß genug, um darin Kühlmittel zu sammeln, damit sich eine gute Kühlwirkung
ergibt, weil die Freiflächen eine spitzwinklige Meigung aufweisen.
7. Das Schleifen des Spiralbohrers ist einfach, weil die Schneidflächen
ausschließlich durch Planschleifen geformt werden.
8. Die folgende Tabelle zeigt, daß ein erfindungsgemäßer Spiralbohrer
einen wesentlich verbesserten Bohrwirkungsgrad, eine Genauigkeit und Standfestigkeit verglichen mit bekannten
Spiralbohrern aufweist.
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O CD O
Bo | hrer | Maschine | Bedingungen | Vorschub | Schneid fläche |
Anzahl der Bohr vorgänge |
Zusammen fassung |
Größe | HITACHI t)A Turret |
Drehzahl | 0.38 mm/U | Bekannter Bohrer |
5 | ||
Material | 30 χ 16C | HITACHI Turret |
l60 U/min | 0.38 | Erfinduncs- ge mäiler Bohrer |
30 | normal |
SCM 3 | 30 χ IdC | l60 U/min | Bekannter Bohrer |
0 | unmöglic | ||
SCM 3 | Krfindun^s- gemüßer Bohrer |
25 | normal |
-Jf-
Bei der Herstellung der Schneidflächen des Spiralbohrers können die Schneidkanten 12, 14 sowie die Frei fluchen 16, 18
durch ausschließliches Planschleifen geformt werden und gleichzeitig werden die Querschneiden 26, 28 und die Spitze 30 geschliffen.
Weiterhin sind die Schneidflächen punktsymmetrisch, so daß
eine Nachbesserung der Schneidkanten nicht erforderlich ist.
Entsprechend können die Schneidflächen unter Einschluß der Querschneiden 26, 23 und der Spitze 30 vollständig durch- Schleifen
der Schneidkanten zum Formen der Schneidkanten 12, 14 und
durch Schleifen der Freiflächenhinterdrehung zum Formen der Freiflächen 16, 18 gebildet werden.
Weiterhin ergeben sich spezielle Winkelbeziehungen in drei Abmessungen
zwischen den Schneidkanten 12, 14 und den Freiflächen 16, 18 zur Achse des Schaftes, so daß diese Beziehung bei der
Änderung des Einstellwinkels des Spiralbohrers verwendet werden kann.
Die im folgenden beschriebene Ausführungsform der Schleifmaschine
wurde unter Berücksichtigung der oben genannten Eigenschaften des Spiralbohrers entwickelt und wird im folgenden anhand der
Fig. 6 bis 10 beschrieben.
In diesen Figuren bezeichnet die Bezugsziffer 32 eine Schleifscheibe,
die Bezugsziffer 3^ ein Maschinenbett und die ßezugsziffer
36 bezeichnet einen Einspannkopf.
Eine kreisförmige feste Verzahnung 40 oder ein Zahnrad ist um
eine Schwenkachse 38 an dem Maschinenbett 34 herum vorgesehen. Der Einspannkopf 36 ist auf dem Maschinenbett 34 um die Schwenkachse
38 drehbar und der Bereich der Drehbewegung ist über einen Anschlagmechanismus begrenzt, der eine kreisförmige Nut 42 auf
dem Maschinenbett 3^ und einen Vorsprung 44 am Einspannkopf 36
umfaßt.
030009/0917 ·Λ
Der Spiralbohrer 10 wird in ein Spannfutter 46 eingesetzt, das
dann anteinem Halter 48 des Einspannkopfes 36 angebracht wird.
Die Achslinie des Schaftes des Spiralbohrers ist unter einen
Winkel von 5° - 3° gegenüber der Schleifscheibe 32 geneigt.
Am hinteren Umfang des Halters 48 ist eine drehbare Kupplung
mit einem Hebel 50 vorgesehen und die Kupplung 52 steht ver schiebbar mit dem Halter 48 in Eingriff, um diesen zu drehen.
Eine drehoare Hülse 54 ist zwischen dem Hlater 4 8 und dem Ein-
spannkopf 36 angeordnet. Das hintere Ende der Hülse 54 bildet
einen Kupplungsmechanismus mit der Kupplung '32 und die Hülse
weist weiterhin eine vergrößerte Verlängerung 56 auf, die mit
einem Kurbelmechanismus in Eingriff kommt.
Im Normalzustand wird die Kupplung 52 durch eine Feder nach
vorne gedrückt, um dieKupplungsverbindung mit der Hülse 54
herzustellen. Wenn entsprechend die Kupplung durch den Hebel 50 gedreht wird werden gleichzeitig der Halter 4ö und die Hül
se 52J gedreht und diese Bewegung wird über die Verlängerung
56 auf den Kurbelmechanismus übertragen.
Wenn die Kupplung 52 gedreht wird, nacndem sie mit Hilfe dea
Hebels 50 nach hinten bewegt wurde, wird lediglich der Halter 48 gedreht. Am Umfang der Hülse 54 sind Kerben dÖ vorgesehen,
die einen Teil eines Positionseinstellemechanisinus bilden und
in die eine Kugel 60 eingreift, die.in dem Einspannkopf 3b an
geordnet ist, um die Drenbewegun^der Hülse ;>;4 zu Degree.;en.
An der Verlängerung 5ö der Hülse 54 ist eine Wut 62 vor?;.e3enen,
in die ein Kurbelzapfen 64 eingreift, so daß eine Drenoewegunp;
der Hülse 5^ in eine Schwenk- oder Querbewegung der Kurbel 60
umgewandelt wird. Die Kurbel 66 wird um eine Kurbelachse 69
verschwenkt, die an dem Einspannkopf 36 festgelegt ist. Zur Um wandlung der Schwenkbewegung der Kurbel 66 in eine Drehbewegung
des Einspannkopfes 36 ist eine Verzahnung 70 am unteren Ende der
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Kurbel 66 vorgesehen und diese Verzahnung 70 kämmt mit der festen Verzahnung 40 auf dem Maschinenbett 34.
Im folgenden wird die Betriebsweise der vorstehend beschriebenen Schleifmaschine näher erläutert.
Beim Schneidkantenschleifen zum Bilden der Schneidkanten 12, 14 sollte die Richtung des Einspannkopfes so eingestellt werden,
daß die Achslinie des Spiralbohrers gegenüber der Schleifscheibe 32 mit den halben Winkel des Spitzwinkels geneigt ist, #und eine
der Schneidkanten 12, 14 kommt, wie dies in Fig. 9 gezeigt ist,
mit einer Lehre 72 in Berührung, die an dem Einspannkopf 36 befestigt
ist, um ein Ausrichten der Schneidkante 12 zu ermöglichen. Dann wird das Maschinenbett 34 parallel zur Oberfläche der Schleifscheibe
32 verschoben, um die Schneidkante 12 zu schleifen.
Zum Schleifen der weiteren Schneidkante 14 nach der Fertigstellung
der Schneidkante 12 wird die Kupplung durch Ziehen an dem Hebel 50 nach hinten bewegt, um den Kupplungsmechanismus auszurücken.
Danach wird der nebel 50 gedreht, um den Halter 48 um ungefähr l80° zu drehen. Danach wird die Schneidkante 14, die
punktsymmetrisch zur Schneidkante 12 ist,parallel zur Fläche der Schleifscheibe 32 angeordnet. Das Maschinenbett 34 wird dann
parallel zur Oberfläche der Schleifscheibe verschoben, um die Schneidkante 14 fertigzustellen.
Wenn mit dem Freiflächen-Hinterdrehschleifen nach der Fertigstellung
der Schneidkante begonnen wird, wira der Hebel 50 gedreht,
während der Kupplungsmechanismus eingerückt ist.Der Halter
48 wird dann mit Hilfe der Kupplung 52 um 70° gedreht. Der Spiralbohrer wird dann gedreht und eine der Freiflächen bewegt
sich in vertikaler Richtung nach oben. Entsprechend dreht sich die Hülse 54 um einen vorgegebenen Winkel. Obwohl die Drehbewegung
der Hülse 54 durch den Positionseinstellmechanismus begrenzt
ist wird diese Bewegung in eine Schwenkbewegung der Kurbel mit Hilfe des Kurbelmechanismus umgewandelt, der mit der Nut
62 verbunden ist.
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" ***." 293363?
/Ιό
Die Schwenkbewegung der Kurbel 6ό wird dann in eine Drenbewegung
de? Einspannkopfes 36 mit Hilfe der Verzahnung 70 sowie
der festen Verzahnung 40 umgewandelt, die an dem Maschinenbett 34 befestigt ist, so daß sich der Einspannkopf 36
um ungefähr 24° um die Schwenkachse 38 dreht. Entsprechend
kommt die Oberfläche der Freifläche 16 gemäß Dig. IO parallel zur Schleifscheibe 32. Der Drehwinkel ist durch den Anschlagmechanismus
zwischen dem Maschinenbett 34 und dem Einspannkopf 3b begrenzt.
Wie dies weiter oben beschrieben wurde, kommt die Freifläche 16 in eine parallele Beziehung zur Schleifscheibe 32 und das
Maschinenbett 31* wird verschoben, um die Freifläche 16 zu
schleifen.
Um nach der Fertigstellung der Freifläche l6 die andere Freifläche
18 zu schleifen wird der Kupplungsmechanismus mit Hilfe des Hebels 50 wieder ausgerückt, und zwar genauso wie beim
Schleifen der Schneidkanten. Dann wird die Kupplung b2 gedreht,
um den Halter 4 8 ^u drehen. Entsprechend kommt die Freifläche
18 in eine parallele Richtung zur Schleifscheibe 32 und das Maschinenbett 34 wird für den Schleifvorgang verschoben.
Wie dies weiter oben beschrieben wurde ermöglicht die beschriebenen
Schleifmaschine das Schleifen des erfindungsgemäßen Spiralbohrers. Bei der Einstellung jedes Schneidkantenwinkels und
Freiflächenhinterdrehwinkels wird der Kupplungsmechanismus au:jgerücKt,
um lediglich den Spiralbohrer zu drehen. Wenn der üinstellwinkel
vom Schneidkantenwinkel auf den Freifläcnenunterdrenwinkel
geändert wird, wird der Spiralbohrer bei eingerücktem Kupplungsmechanismus gedreht und die Drehbewegung der Hülse wird
auf das Maschinenbett mit Hilfe des Kurbelmechanismus übertragen, so daß der Einspannkopf in vorgegebenem Ausmaß verschwenkt wird,
um den Schleifwinkel einzustellen.
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Claims (6)
- Patentanwälte Dipl.-:ng. Curt WallachDipl.-Ing. 6ünther Koch2933632 Dipl.-Phys. Dr.Tino HaibachDipi.-Ing. Rainer FeldkampD-8000 München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 24 02 75 · Telex 5 29 513 wakai dDatum: 20. August 1979Unser Zeichen: lö 717 - Fk/MeuPatentansprüche :Spiralbohrer mit einem Schaft, an dessen Ende Schneidkanten und Freiflächen angeschliffen sind, dadurcn gekennzei cn net, daß der Spiralbonrer ebene Schneidkanter; (12, 14) und Freifläcnen (16, 18) aufweist, die zur Achse des Bohrerschaftes ρ unkt symmetrisch sind, daß innerhalb der Senneicikanten (12, 14) Querschneiden (26, 28) rr.it einer Spitze (30) angeordnet sind, daß die Querschneiden (26, 26) unter einem stumpfen WinKel in Singriff mit einem Werkstück kommen, und daß die Freiflächen (16, 18) eine spitzwinklige Neigung gegenüber der Achse des Schaftes aufweisen.
- 2. Spiralbohrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzei chnet,daß der Spitzenwinkel einen Wert von 118° t 30 aufweist, daß der Hinterdrehwinkel der Schneidkanten 5° - 3° beträgt, und daß der Neigungswinkel der Freiflächen 35 beträgt.
- 3. Schleifmascnine zum Schleifen eines Spiralbonrers nach Anspruch 1 oder 2,dadurch gekennzeichnet,daß die Schleifmaschine eine drenbare Kupplung (52), die verschiebbar an einem Halter (48) angeordnet ist, einen030009/0917Kupplungsmechanismus mit einer Hülse (51O, die zwischen dem Halter (48) und einem Einspannkopf (36) angeordnet ist, und einen Kurbelmechanismus (64-70) aufweist, der mit der Hülse (51O in Eingriff bringbar ist und die Drenbewegung dieser Hülse in eine Drehbewegung zwischen dem Einspannkopf (36) und einem !Maschinenbett (32O umwandelt, daß der Kupplungsmecnanismus (51O ausrückt wird, um den Spiralbohrer (10) bei der Einstellung des Schneidkantenwinkels und des Freiflächenhinterdrehwinkels allein zu drehen und daß zur Änderung des eingestellten Winkels von dem Schneidkantenwinkel auf den Freiflächenhinterdrehwinkel der Spiralbohrer (10) bei eingerücKtem Kupplungsmechanismus gedreht wird, wobei die Drehbewegung der Hülse (51O über den Kurbelmechanismus auf das Mascninenbett übertragen wird um den Einspannkopf (36) auf einen vorgegebenen Winkel zu drehen.
- 4. Schleifmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzei chne t,daß der Einspannkopf (36) um eine Schwenkachse (38) mit Hilfe einer Verzahnung (70) des Kurbelmechanismus und einer kreisförmigen festen Verzahnung auf dem Maschinenbett (31O gedreht wird.
- 5. Schleifmaschine nach Anspruch 3 oder 1J, dadurch gekennzei chnet,daß ein Positionseinstellmechanismus (58. 60) zwischen der Hülse (51O und dem Einspannkopf (36) vorgesehen ist.
- 6. Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzei chnet,daß ein Anscnlagmechanismus zwischen dem Maschinenbett (31O und dem Einspannkopf (36) vorgesehen ist.030009/0917ORIGINAL INSPECTED
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