DE2933632A1

DE2933632A1 - Spiralbohrer sowie schleifmaschine zum schleifen dieses spiralbohrers

Info

Publication number: DE2933632A1
Application number: DE19792933632
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Kawaragi; Mithuo Kimura
Original assignee: KAWARAGI Manufacturing CO
Current assignee: KAWARAGI Manufacturing CO
Priority date: 1978-08-22
Filing date: 1979-08-20
Publication date: 1980-02-28
Also published as: NL7906147A; GB2028190B; GB2028190A; CA1124108A; SE7906970L

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

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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.

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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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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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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.

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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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/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

Patentanwälte Dipl.-^:ng. Curt Wallach

Dipl.-Ing. 6ünther Koch

2933632 Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach

Dipi.-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: lö 717 - Fk/Meu

Patentansprüche :

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, einen

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Kupplungsmechanismus 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.

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ORIGINAL INSPECTED