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Bohrwerkzeug sowie Verfahren zu seiner Herstellung
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Die Erfindung betrifft ein insbesondere zum Herstellen von Bohrungen
in Vollmaterial bestimmtes Bohrwerkzeug mit einem einen Schaft zum Einspannen aufweisenden
Schneidenteil,der mit mindestens einer'vorzugsweise zwei oder mehreren wendelförmig
verlaufenden Spannuten ausgebildet ist und Kanäle zur Zufuhr von Kühlmittel zur
Schneide aufweist,die durch mindestens eine Schneidplatte gebildet ist. Außerdem
betrifft die Erfindung Verfahren zur Herstellung eines derartigen Bohrwerkzeuges.
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Bohrwerkzeuge der voranstehend beschriebenen Art sind in verschiedenen
Ausführungen bekannt. Diese unterscheiden sich im wesentlichen hinsichtlich der
Ausbildung und Anbringung der Schneidplatten, Neben Ausführungen,bei denen die die
Bohrspäne aus dem Bohrloch herausführenden Spannuten zugleich zur äußeren Zufuhr
eines Kühlmittels zur Schneide des Bohrwerkzeuges verwendet werden, sind derartige
Bohrwerkzeuge bekannt,deren Schneidenteil zur Zufuhr von Kühlmittel zur Schneide
Kanäle aufweist, Diese Kanäle sind durch Bohrungen gebildet,die ausgehend vom schaftseitigen
Ende und/oder von der Schneide des Bohrwerkzeugs in den Schneidenteil eingebracht
sind. Diese bekannte Ausführung besitzt nicht nur den Nachteil eines aufwendigen
Herstellungsverfahrens für die Kühlmittelkanäle,sondern hat zwangsläufig eine ungünstige
Lage dieser Kühlmittelkanäle innerhalb des Schneidenteils zur P#olge,weil die Kühlmittelkanäle
nur geradlinig verlaufen können'obwohl der Schneidenteil eier oder mehrere wendelförmig
verlaufericic :#p<itinuteii aufweist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,ein Bohrwerkzeug der eingangs
beschriebenen Art derart weiterzubilden,daß es einerseits kostengünstig und mit
seinem Querschnittsverlauf angepaßteh Kühlmittelkanälen hergestellt werden kann
und andererseits eine Anordnung der die Schneide bildenden Schneidplatten besitzt,die
eine wirkungsvolle Zerspanung ergibt und eine einfache Herstellung der Schneidplattensitze
ermöglicht.
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Die Lösung dieser Aufgabenstellung durch die Erfindung ist dadurch
gekennzeichnet'daß bei dem erfindungsgemäßen Bohrwerkzeug der Sitz für jede Schneidplatte
unter einem spitzen Winkel zur wendelförmig verlaufenden Spannut am vorderen Ende
des Schneidenteils ausgebildet ist,welches mit innenliegenden'wendelförmig verlaufenden
Kühlkanälen ausgestattet ist.
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Diese erfindungsgemäße Ausgestaltung des Bohrwerkzeuges ergibt nicht
nur eine für den Zerspanungsvorgang günstige und einfach herzustellende Anordnung
der Schneidplattensitze,sondern auch eine gute Kühlung sowohl dieser Schneidplatten
als auch des gesamten Schneidenteils, so daß das Bohrwerkzeug trotz einer preiswerteren
Herstellungsmöglichkeit qualitativ verbessertwird und neben einer längeren Standzeit
den Vorteil besitzt ~auch für tiefere Bohrungen eingesetzt werden zu können.
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Der Sitz jeder Schneidplatte kann gemäß einer weiteren Ausgestaltung
der Erfindung vorzugsweise parallel zur Drehachse des Bohrwerkzeuges angeordnet
sein.
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z Das erfindungsgemäß ausgebildete Bohrwerk E nn mit verschiedenen
Verfahren hergestellt werden. Bei einem ersten Verfahren der Erfindung wird der
Schneidenteil in an sich bekannter Weise mit wendelförmig verlaufenden Spannuten
und innenliegenden Kühlkanälen im Fließpreßverfahren hergestellt und anschließend
der Sitz für die Schneidplatten durch spanabhebende Verformung am verdrallten vorderen
Ende des Schneidenteils erzeugt. Dieses Verfahren verwendet
das
aus der DE-PS 1 627 778 bekannte Fließpreßverfahren und erfordert zur Herstellung
des erfindungsgemäßen Bohrwerkzeugs lediglich eine spanabhebende Bearbeitung am
verdrallten vorderen Inde des Schneidenteils ar Herstellung der Schneidplattensitze.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann das erfindungsgemäße
Bohrwerkzeug dadurch hergestellt werden'daß der unter einem spitzen Winkel zur wendelförmig
verlaufenden Spannut angeordnete Sitz für die Schneidplatte durch plastische Rückverformung
des verdrallten vorderen Endes des im Fließpreßverfahren erzeugten Schneidenteils
hergestellt wird. Durch diese Rücherformung des vorderen,ursprünglich verdrallten
Endes des Schneidenteil wird nicht nur eine spanabhebende Bearbeitung vermieden,sondern
auch die Gefahr ausgeschaltet,daß die wendelförmig im Schneidenteil verlaufenden
Kühlkanäle zu nahe an den Schneidplatten verlaufen oder g:#r durch die spanabhebende
Verformung beschädigt werden. Die K0hlkanäle behalten bei diesem erfindungsgemäßen
Verfahren ihre vorgegebene Lage innerhalb des Querschnittes des Schneidenteils,
so sie auch im vorderen Teil des Bohrwerkzeuges eine gleichmaßige Wärmeabfuhr bewirken.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann die Rückverformung
des vorderen Endes des Schneidenteils beim Zurückziehen des verdrallte ten Schneidenteils
aus der formgebenden Matrize durch eine in Umfangsrichtung erfolgende Relativbewegung
zwischen Schneidenteil und Matrize auf dem letzten Teil der Rückzugbewegung erzeugt
werden#Alternativ hierzu ist es möglich,die Rückverformung des vorderen Endes des
Schneidenteils durch einen separaten Verformungsvorgang 1.0 erzeugten.
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Eine dritte Möglichkeit zur Herstellung des erfindungsgemäßen Botlrwerkzeuges
besteht darin,daß gemäß der Erfindung der unter einem spitzen Winkel zur wendelförmig
verlaufenden Spannut angeordnete Sitz für die Schneidplatte am hinteren,unverformten
und mit parallel zur Drehachse verlaufenden Kühlkanälen versehenen Ende des im übrigen
Teil im Fließpreßverfahren verdrallten Schneidenteils ausgebildet wird.Der Sitz
kann hierbei entweder durch spanabhebende Verformung
oder durch
plastische Verformung des unverdrallten Endes des Schneidenteils hergestellt werden.
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Die Verwendung des beim Fließpreßverfahren hinten liegenden und unverdrallten
Endes des Schneidenteils zur Ausbildung des Schneidplattensitzes hat den Vorteil'daß
die Kühlkanäle in diesem Bereich achsparallel zur Drehachse des Bohrwerkzeuges verlaufen'so
daß sie auch bei einer spanabhebenden Bearbeitung zur Herstellung des Schneidplattensitzes
nicht beschädigt werden können. Bei einer Erzeugung der Schneidplattensitze durch
plastische Verformung des unverdrallten Endes wird schließlich der Vorteil erreicht,daß
mit dieser plastischen Verformung, die zwangsläufig von der Stirnseite des unverdrallten
Endes ausgeht,eine geringfügige Durchmesservergrößerung der späteren Spitze des
Bohrwerkzeuges verbunden ist, welche die zwischen der Mantelfläche des Bohrwerkzeuges
und der WAndung der Bohrung auftretenden Reibkräfte herabsetzt.
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Auf der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen
Bohrwerkzeuges sowie mehrere Verfahren zu dessen Herstellung schematisch dargestellt,
und zwar zeigen: Fig. 1 eine erste Ausführungsform des Bohrwerkzeuges mit am verdrallten
vorderes Ende angefrästen Schneidplattensitzen, Fig. 2 eine Stirnansicht des Bohrwerkzeuges
nach Fig.1; Fig. 3 eine zweite Ausführungsform des Bohrwerkzeuges mit am vorderen
Ende des verdrallten Schneidenteils durch plastische Rückverformung erzeugten Schneidplattensitzen,
Fig. 4 eine Stirnansicht des Bohrwerkzeuges nach Fig.3; Fig. 5 eine schematische
Darstellung der Herstellung der zweiten Ausführungsform des Bohrwerkzeuges durch
Fließpressen des Schneidenteils und plastische Rückverformung des verdrallten vorderen
Endes in einem Arbeitsgang, Fig. 6 einen Teilschnitt durch die in Fig.5 verwendete
Matrize; Fig. 7 eine schematische Darstellung der Herstellung der zweiten Ausführungsform
des Bohrwerkzeuges,bei welcher die Schneidplattensitze durch einen separaten Verformungsvorgang
erzegt werden, Fig. 8 einen Teilschnitt durch die in Fig.7 verwendete Matrize;
Fig.
9 eine dritte Ausführungsform des Bohrwerkzeuges mit am hinteren,unverdrallten Ende
des .Schneidenteils durch spanabhebende Bearbeitung erzeugten Schneidplattensitzen,
Fig.10 eine Stirnansicht des Bohrwerkzeug(s gemäß Fig.9; Fig.11 eine schematische
Darstellung der Herstellung eines Bohrwerkzeuges mit am hinteren,unverdrallten Ende
des Schneidenteils durch plastische Verformunlr ang,eformten Schneidplattensitzen
und Fig.12 einen Teilschnitt durch die bei der Herstellung nach Fig.11 verwendete
Matrize Die in den Fig.1 und 2 in einer Seitenansicht und in einer Stirnansicht
dargestellte erste Ausführungsform eines Bohrwerkzeuges zeigt,daß dieses gemäß Fig.1
einen zylindrischen Schaft 1 sowie einen Schneidenteil 2 besitzt,der beim Ausführungsbeispiel
mit zwei wendelförmig verlaufenden Spannuten 3 versehen ist. Sowohl im Schaft 1
als auch im Schneidenteil 2 sind jeweils zwei k#hlkanäle 4 angeordnet. Diese sich
diametral gegenüberliegenden Kühlkan'iie 4 verlaufen im Bereich des Schaftes 1 parallel
zur Drehachse I, des Bohrwerkzeuges,wogegen sie im Bereich des Schneidenteiles 2
entsprechend den Spannuten 3 wendelförmig verlaufen. Dieser wendelförmige Verlauf
sowohl der Spannuten 3 als auch der KühlkantiJe ll wird dadurch erreicht,daß der
den späteren Schaft 1 und Schne#denteil 2 bildende Werkzeugrohling im Bereich des
Schneidenteile 2 im Fließpreßverfahren spanlos verformt wird. Hierdurch ergebc sich
im gesamten Bereich innenliegende Kühlkanäle 4,die sowohl im Schaft 1 als auch im
Schneidenteil 2 an deren freier Stirnfläci>e münden.
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An dem beim Fließpreßverfahren vorn liegenden Ende V des Schneidenteils
2 sind durch spanabhebende Verformung Schneidplattensitze 5 ausgebildet,die jeweils
unter einem spitzen Winkel 6 zur wetd<#J-förmig verlaufenden Spannut 3 angeordnet
sind. Beim Ausführungsbeispiel ist je-der Schneidplattensitz 5 darüber hinaus parallel
zur Drehachse D des Bohrwerkzeuges angeordnet.
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Die auf der Zeichnung nicht dargestellten Schneidplatten können entweder
fest oder auswechselbar an den Schneidplattensitzen 5 anlteordnet
sein,wobei
weiterhin die Möglichkeit besteht,die mit mehreren Schneiden ausgebildeten Schneidplatten
zu wenden. Durch die unmittelbar hinter den Schneidplattensitzen 5 verlaufenden
Kühlkanäle 4 wird nicht nur eine wirksame Kühlung dieser Schneidplatten erzelt,sondern
auch die Abfuhr der Späne unterstützt.
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Das zweite Ausführungsbeispiel nach den Fig.3 und 4 zeigt ein wiederum
aus Schaft 1 und Schneidenteil 2 bestehendes Bohrwerkzeug mit zwei Spannuten 3 und
zwei innenliegenden Kühlkanälen 4.
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Bei dieser Ausführungsform wurden die beiden Schneidplattensitze 5
jedoch nicht durch spanabhebende Verformung hergestellt,beispielsweise durch Fräsen,sondern
durch eine plastische Rückverformung des im Fließpreßverfahren verdrallten vorderen
Endes V. Hierdurch verlaufen die innenliegenden Kühlkanäle 4 am vorderen Ende V
des Schneidenteils 2 parallel zur Drehachse D des Bohrwerkzeuges,obwohl die Schneidplattensitze
5 auch bei dieser Ausführungsform unter einem spitzen Winkel 6 zur jeweils wendelförmig
verlaufenden Spannut 3 angeordnet sind. Die Fig.4 zeigt, daß bei dieser Ausführungsform
die innenliegenden Kühlkanäle 4 im Bereich des vorderen Endes V weiter entfernt
und mit gleichbleibender Entfernung von den Scfilneidplattensitzen 5 verlaufen,so
daß eine gleichmäßige Kühlung der Spitze des Bohrwerkzeuges erreicht wird.
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Da:, in den Fig.5 und 6 schematisch dargestellte Herstellungsverfahren
zeigt ein mit seinem Schaft 1 in einem Halter 7 eingespanntes Bohrwerkzeug.Dieser
Halter 7 dient nicht nur der Einspannung des Werkzeugrohlings,sondern bewirkt auch
dessen Vorschubbewegung in Richtung auf eine Matrize 8. Diese auf einer Auflage
9 aufliegende Matrize 8 bewirkt beim Durchpressen des erwärmten Werkzeugrohlings
in axialer Richtung durch die Matrize 8 ein Verdrallen des Schneidenteils 2,so daß
in diesem Schneidenteil 2 wendelförmig verlaufende Spannuten 3 erzeugt werden.Gleichzeitig
werden die urursprünglich parallel zur Längsachse verlaufenden Kühlkanäle 4 verdrallt,so
daß auch diese durch das Fließpreßverfahren im Bereich de. Schneidenteils 2 einen
wendelförmigen Verlauf erhalten. Im Teilschnitt der Fig.6 ist zu erkennen,wie die
Matrize 8 mittels eines
hervorstehenden Teiles die Spannuten 3
und damit den Drall des Schneidenteils 2 erzeugt.
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In Fig.5 ist ein Bohrwerkzeug gezeichnet,wie es sich ergibt, wenn
der Werkzeugrohling über die gesamte Länge des Schneidenteil 2 durch die Matrize
8 gepreßt und anschließend bis auf das vordere Ende V wieder zurückgezogen worden
ist. Um beim Zurückziehen des verdrallten Schneidenteils 2 aus der Matrize 8 keine
erneute Verformung zu erzeugen,kann sich entweder die Matrize 8 oder der Halter
7 frei drehen,so daß beim Rückzug des Bohrwerkzeugs aus der Matrize 8 keine Relativbewegung
zwischen dem Schneidenteil ;' und der Matrize 8 in Umfangsrichtung erfolgt. Ausschließlich
im letzten Teil der Rückzugbewegung des Schneidenteils 2 aus der Matrize 8 wird
eine solche in Umfangsrichtung verlaufende Relativbewegung erzwungen,indem sowohl
die Matrize 8 als auch der Halter 7 unverdrehbar festgehalten werden. Hierdurch
erfolgt eine plastisch Rückverformung des verdrallten vorderen Endes V des im plIekj>ret#
verfahren erzeugten Schneidenteils 2,so daß dieses vordere dc V des Bohrwerkzeugs
die in Fig.3 dargestellte Ausbildung mit svar;llJ zur Drehachse D auslaufenden Spannuten
3 und Kühlkanälen 4 ertlaiLt.
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Die plastische Rückverformung des die Schneidplattensitze 5 entii:iJ-tenden
vorderen Endes V erfolgt somit in einem Arbeitsgang.
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In Fig.5 ist schließlich zu erkennen,daß der Rückzug des Rohrwerkzeuges
aus der Matrize 8 durch eine sogenannte Rückzugmatrtze 10 erfolgt,die mit dem Halter
7 verbunden und mit einer kegelförmigen oeffnung für den Schaft 1 versehen ist.
Durch diese kegelförmige Ausbildung der Rückzugmatrize 10 bildet sich ein kegelförmiger
Übergang zwischen dem Schaft 1 und dem Schneidenteil 2 des il,oblrwerkzeuges,an
welchem das Bohrwerkzeug zuverlässig aus der Matrize 8 zurückgezogen werden kann
Bei dem in den Fig.7 und 8 dargestellten Herstellungsverfahren wird das vordere
Ende V des im Fließpreßverfahren verdrallten Schriedenteils 2 ebenfalls durch plastische
Rückverformung derart ;tlJ;
dem verdrallten Zustand zurückverformt,daß
die Schneidplattensitze 5 unter einem spitzen Winkel 6 zur wendelförmig verlaufenden
Spannut 3 ausgerichtet sind,wie dies das fertige Bohrwerkzeug in Fig.
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3 und 4 zeigt. Beim Verfahren nach den Fig.7 und 8 wird jedoch für
diese plastische Rückverformung eine auf einer Auflage 11 aufliegende Matrize 12
verwendet ~durch welche ausschließlich das vordere Ende V des insgesamt verdrallten
Bohrwerkzeuges in einem zweiten Verformungsvorgang hindurchgedrückt wird. Während
dieses Verformungsvorganges ist der Schneidenteil 2 des Bohrwerkzeugs in einem Halter
13 eingespannt,der wiederum eine Rückzugmatrize 14 besitzt, Diese Rückzugmatrize
14 ist mit einer kleinen kegelförmigen Anfassung 14a versehen'welche ein zuverlässiges
Zurückziehen des Bohrwerkzeuges aus der Matrize 12 gewährleistet. Ein gegebenenfalls
hierbei entstehender seitlicher Überstand am Bohrwerkzeug wird bei der späteren
Schleifbearbeitung des Bohrwerkzeuges beseitigt.
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Das in den Fig.9 und 10 dargestellte dritte Ausführungsbeispiel des
Bohrwerkzeuges zeigt insgesamt einen Schneidenteil 2 mit wendelförmig verlaufenden
Spannuten 3 und innenliegenden Kühlkanälen 4.
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Bei dieser Ausführungsform sind die Schneidplattensitze 5 nicht an
dem beim Fließpreßvorgang vorderen Ende V des Schneidenteils 2 ausgebildet,sondern
am hinteren Ende H,welches nicht durch eine eine Verdrallung hervorrufende Matrize
gepreßt worden ist'sondern wie bei den anderen Ausführungsformen der Schaft unverdrallt
bleibt Dieses im Fließpreßverfahren unverformte und mit parallel zur Drehachse D
verlaufenden Kühlkanälen 4 versehene hintere Ende H des Schneidenteils 2 besitzt
eine geringe axiale Erstreckung,die etwa dem Durchmesser des Schneidenteils 2 entspricht.In
diesem Bereich sind die Schneidplattensitze 5 ausgebildet. Zur Einspannung des Bohrwerkzeuges
wird dieses am ursprünglich vorderen Ende V mit einem auf der Zeichnung nicht dargestellten
Schaftteil verbunden.
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Während bei der Ausführungsform nach den Fig.9 und 10 die Schneidplattensitze
5 durch spanabhebende Verformung hergestellt worden sind'beispielsweise durch Fräsen,werden
diese Schneidplattensitze
beim Herstellungsverfahren nach den Figell
und 12 durch plastische Verformung erzeugt, Zu diesem Zweck wird der im fließpreßverfahren
verdrallte Schneidenteil 2 umgekehrt in einen Halter 15 eingespannt und mit seinem
beim ersten Fließpreßverfahren hinten liegenden Ende H durch eine auf einer Auflage
16 liegende Matrize 17 gedrückt, Hierdurch ergibt sich eine Stauchung des Endes
fj,die ausser zu einer Durchmesservergrößerung zu einem seitlichen überstand S gemäß
Fig. 12 Fahrt An diesem seitlichen überstand 5 kann der Schneidenteil 2 mit Hilfe
einer Rückzugmatrize 18 aus der Matrize 17 zurückgezogen werden. Auch bei diesem
Herstellungsvcrfahren wird somit ein Bohrwerkzeug erzeugt'dessen Schneidplattensitze
5 unter einem spitzen Winkel 6 zur wendelförmig verlaufenden Spannut 3 angeordnet
sind und von innenliegenden,ebenfalls wendelförmig verlaufenden Kühlkanälen 4 gekühlt
werden.