DE3324440A1

DE3324440A1 - Voll-bohrer

Info

Publication number: DE3324440A1
Application number: DE3324440A
Authority: DE
Inventors: Georg Dipl.-Ing. 7410 Reutlingen Striegl
Original assignee: August Beck GmbH and Co KG
Current assignee: August Beck GmbH and Co KG
Priority date: 1983-07-07
Filing date: 1983-07-07
Publication date: 1985-01-17
Anticipated expiration: 2003-07-08
Also published as: CH663369A5; SG7088G; GB8416953D0; HK91288A; DE3324440C2; GB2143446A; GB2143446B

Description

PATENTANWALT DIPL.- ING. ULRICH KINKELIN 7032 Sindelfingen -Auf dem Goldberg- Weimarer Str. 32 /34 -Telefon 07031/86501

Telex 7265509 rose d

30. Juni 1983

Firma August Beck GmbH & Co. , Ebinger Straße 115, 7472 Winterlingen VOLL-BOHRER

Die Erfindung bezieht sich auf einen Voll-Bohrer der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art, also mit einer einzigen Wendeplatte. Derartige im Handel erhältliche und in der Praxis eingesetzte Bohrer eignen sich zum Herstellen von Bohrungen mit Durchmessern von 14 bis 18 mm. Hierbei ist die Wendeplatte so angeordnet, daß die beiden einen stumpfen Winkel miteinander einschließenden Schneidkanten gleichzeitig schneiden und jeweils unter einem von 90°abweichenden Winkel zur Schaftachse ausgerichtet sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Voll-Bohrer der genannten Art zu schaffen, der für Durchmesser von 12 - 14 mm geeignet ist, dabei eine hohe Bohrungsqualität erzielt und hohe Schnittleistungen zuläßt.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Die daraus resultierende Schneidengeometrie führt zu einem ruhigen Zerspanen und zu einer Spanform, die sich weitgehend störungsfrei abtragen und wegführen läßt.

Außerdem werden die gegen die Vorschubkraft reagierenden Kräfte weitgehend aus-

geglichen, so daß die Seitenaus lenkung des Schaftes minimiert wird. Man kann daher sogar unter Anhebung der Bohrungsqualität einen schlankeren Schaft vorsehen und daher auch Durchmesser von 12 - 14 mm bearbeiten.

Die weiterbildenden Merkmale der Ansprüche 2 bis 9 benennen diesem Anwendungsbereich besonders angepaßte Abmessungen.

Mit den Merkmalen des Anspruchs 10 ist es weiterhin möglich, die Bohrtiefe erheblich zu steigern. Während herkömmliche Bohrer bis zu einer Bohrtiefe des 1,5-fachen Bohrdurchmessers brauchbar sind, kann der erfindungsgemäße Voll-Bohrer zufolge dieser Spanraumausbildung bis zu einer Bohrtiefe vom 2- bis 3-fachen des Bohrdurchmessers eingesetzt werden.

Die Ansprüche 11 und 12 benennen hierzu zweckmäßige Maßangaben.

Bei einer Betriebsart, bei der der Bohrer stillsteht und das Werkzeug rotiert, empfiehlt sich die im Anspruch 13 angegebene Positionierung, weil hierbei die Spanableitung mit den wenigsten Rückwirkungen auf die Bohrungsqualität erfolgt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Voll-Bohrer gemäß der Erfindung in 2-focher Vergrößerung,

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Fig. 2 den vorderen Schaftteil der Fig. 1 in größerem Maßstab,

Fig. 3 eine Ansicht in Pfeilrichtung 3 gemäß Fig. 2, vereinfacht in dem Sinn,

daß nur die Einzelheiten-) im Bereich der Stirnseite dargestellt sind, Fig. 4 den Schneidenbereich des Voll-Bohrers gemäß Fig. 1 am Beginn

des Zerspanvorganges,
Fig. 5 ■ eine der Fig. 4 entsprechende Darstellung bei etwas forigeschrittenem

Zerspanvorgang und
Fig. 6 eine der Fig. 5 entsprechende Darstellung bei fortgeschrittenem

Zerspanvorgang.

Der VoII-Bohrer gemäß Fig. 1 besteht aus einem Einspannschaft 11, dessen Ausbildung in bekannter Weise variieren kann und darauf eingerichtet ist, in einem Bohrfutter oder einer sonstigen Aufnahme einer Bearbeitungsmaschine festgehalten zu werden. Auf diesen folgt der eigentliche Schaft 12 mit einer an dessen Stirnseite angebrachten Wendeplatte 13.

im Ausführungsbeispiel befindet sich im Einspannschaft 11 eine Axialbohrung 14, in die eine Schrägbohrung 16 im Schaft 12 mündet. Über diesen Kanal wird Kühlflüssigkeit zur Schneidzone gebracht. Im Schaft 12 ist weiterhin ein Spanraum 17 ausgebildet, dessen Ausgestaltung nachfolgend anhand der Fig. 2 und 3 beschrieben wird.

Gemäß Fig. 2 weist der Spanraum 17 als erste Begrenzungswand eine etwa 0,2 mm unterhalb einer Mittenebene des Schaftes 12 verlaufende erste Sagittalebene 18 auf,

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in etwa
in der die Wendeplatte 13/flächenbündig eingelassen ist. Die Wendeplatte 13 ist mit einer Schraube 19, die in eine Gewindebohrung 21 des Schaftes 12 eingreift, umsetzbar befestigt. Die erste Sagittalebene 18 reicht in radialer Richtung über etwa

5/8 des Schaftdurchmessers und ist zur Stirnseite hin noch um etwa 1 bis 2 mm erweitert. In axialer Richtung schließt sich daran über eine Stufe eine zweite Sagittalebene an, welche etwa 1,2 mm unterhalb der Mittenebene verläuft. Diese hat in etwa die Form eines Kreisabschnittes mit einem Radius von 15 bis 20 mm. An der Stelle 23 ihrer -«. größten radialen Erstreckung dringt sie etwas weiter in den Schaft vor als der größte

Teil der ersten Sagittalebene 18. Diese Ausbildung führt zu einer zwar nur geringfügigen, aber im Wirkungseffekt bedeutsamen Erweiterung des Spanraumes an einer kritischen Stelle. Der axiale Abstand von der Stelle 23 zur Stirnseite des Schaftes entspricht etwa der Bohrtiefe und beträgt in diesem Beispiel das 2-fache des Nennbohr-Durchmessers.

Der Spanraum 17 ist weiterhin durch eine zweite Begrenzungswand 24 begrenzt, die unter einem Winkel von etwa 115 zur ersten Begrenzungswand ausgerichtet ist und deren Kontur folgend von der Stirnseite des Schaftes ausgeht. Sie hat also etwetdie Form eines langgestreckten J in der Ansicht gemäß Fig. 2.

Im Gegensatz zu herkömmlichen spiral ig gewundenen Spanräumen ergibt sich "somit einerseits eine biegesteife Form des Schaftes 12 und andererseits werden die Späne ohne Umwege abgeführt.

Die Wendepbtte 13 hat in bekannter Weise einen Grundriß in der Form eines Sechsecks, bei dem an jeder zweiten Schneidecke 26 die benachbarten Schneidkanten

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und 28 einen stumpfen Winkel von beispielsweise 158 einschließen. Die anderen Schneidecken 29 weisen eine über einen Sektor von etwa 98 reichende Abrundung mit einem kleinen Radius von etwa 0,6 mm auf. Die Schneidkanten 27 und 28 sind über eine Länge von etwa 4 mm gerade. Die Wendeplatte 13 ist etwa 2,5 mm dick. Radial zur Wendeplattenmitte hinter den Schneidkanten 27, 28 und Schneidecken 29,26 ist eine Hohlkehle 31 ausgebildet, mit einer Breite von etwa 1 mm und einer Tiefe

von etwa 0,3 mm.

Wie die Fig. 2 zeigt, ist die Wena'eplatte 13 formschlüssig im Schaft 12 festgelegt. Ihre Lage ist dabei so gewählt, daß die zur jeweils radial äußersten Schneidecke reichende und stirnseitig vorstehende Schneidkante 27 rechtwinklig bezüglich der Schaftlängsachse 32 ausgerichtet ist.

Die äußerste Kante der radial äußersten Schneidecke 29 weist zur Schaftlängsachse 32 einen Radialabstand von ό bis 7 mm auf, je nach dem gewünschten Bohrungsdurchmesser. Vorzugsweise erfolgt die Abstufung in Stufen von je 0,25 mm. Die Wendeplatte 13 besteht bekanntermaßen aus Hartmetall.

Die Figuren 4 bis 6 zeigen die Wendeplatte 13 bzw. das stirnseitige Ende des Schaftes 12 eines Voll-Bohrers gemäß Fig. 1 in dem der Fig. 2 entsprechenden Vergrößerungsmaßstab in verschiedenen Zerspanungsphasen. In der Anfangsphase gemäß Fig. 4 befindet sich praktisch nur die Schneidkante 27 im Eingriff mit einem Werkstück 33 Da die Schneidkante 27 rechtwinklig zur Schaftlängsachse 32 ausgerichtet ist, entstehen dabei keine seitwärts auslenkenden Kräfte in der Schneidenzone. Bei fort-

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schreitender Zerspanung ( Fig. 5 ) wird sowohl die Schneidecke 29 als auch ein kleiner Teil der Schneidkante 28 aktiv. Hier entstehen Querkräfte , die sich jedoch weitgehend ausgleichen. Wenn schließlich die Anfangsphase beendet ist, arbeitet die Schneidkante 28 etwa mit der Hälfte ihrer Länge und die darcus resul- ;

tierende Querauslenkung wird durch die voll im Eingriff stehende Schneidecke 29 kompensiert. Aus der Darstellung nach Fig. 6 würde man zunächst schließen, daß die nach links wirkende Queraus lenkung zufolge des größeren Anteils der Schneidkante die gegengerichtete Querauslenkung an der Schneidecke 29 übertrifft. Es wirkt sich jedoch im Rundungsbereich der Schneidecke 29 ein Keileffekt aus, der den Ausgleich bewirkt.

einer optimalen Schneidengeometr Bei der Zerspanungsfechnik sorgt man heutzutage mit der WahDeines geeigneten Werkstoffes bzw. einer Werkstoff legierung dafür, daß der Span möglichst rasch bricht, weil kurze , schuppenform ige Späne komplikationsfrei abgeführt und gehandhabt werden können. Dennoch ist das Abschälen der einzelnen Spanstücke von entscheidender Bedeutung für die Bohrungsqualität. Wie die Fig. 6 veranschaulicht, wird der von der Schneidkante 27 abgeschälte Span in Vorschubrichtung abgehoben, .parallel ^;zur Werkzeugachse gelenkt und somit störungsfrei abgeführt.

Aus patentrechtlicher Sicht ist es nicht erforderlich, eine den erzielten Vorteilen zugrunde liegende Theorie anzugeben. Die vorstehenden Ausführungen sollen jedoch einen Anhaltspunkt zur besseren Veranschaulichung liefern. Die statischen und vor allem dynamischen Verhältnisse während des Zerspanungsvorganges sind so kompliziert, daß sie sich in der gebotenen Kürze hier nicht behandeln lassen.

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Beim Einsatz des Voll-Bohrers in einer Bearbeitungsmaschine, bei welcher der Bohrer feststeht und das Werkstück rotiert, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, den Voll-Bohrer so anzuordnen, daß die erste Begrenzungswand horizontal ausgerichtet ist, wobei die zweite Begrenzungswand nach oben davon absteht. Die Späne werden dabei besser abgeführt und die Gefahr vermindert, daß einzelne davon in den Spalt zwischen dem Schaft 12 und der Bohrungswand gelangen. Bei dieser Betriebsart kann die Schaftlängsachse 32 bis zu 0,5 mm exzentrisch gegenüber der Rotationsachse ( = Bohrungsachse ) versetzt werden, womit ein größerer Bohrungsdurchmesser erzielt wird.

Mit dem erfindungsgemäßen Voll-Bohrer lassen sich Bohrungen herstellen, mit einem Formfehler von nur 5 um und einer Rauhtiefe von 3 -5 um.

Die Herstellung des Spanraumes 17 bereitet keine Schwierigkeiten und kann beispielsweise mit einem entsprechend geformten Fräswerkzeug einem sogenannten Igelfräser hergestellt werden, der zugleich die erste und zweite Begrenzungswand bearbeitet.

Claims

Patentansprüche:

mit einer an der Stirnseite des Schafts anzubringeden Wendeplatte, deren Grundriß die Form eines Sechsecks hat, wobei an jeder zweiten Schneidecke die benachbarten Schneidkanten einen stumpfen Winkel einschließen und die anderen Schneidecken eine über einen Sektor vonmehr als 90 reichende Abrundung mit einem kleinen Radius aufweisen,
mit einem Spanraum im Schaft,
dadurch gekennzeichnet,

daß die zur radial äußersten Schneidecke (29) reichende und stirnseitig vorstehende Schneidkante (27) rechtwinklig bezüglich der Schaftlängsachse (32) ausgerichtet ist.

2. Voll-Bohrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußerste Kante der radial äußersten Schneio'ecke (29) einen Radialabstand zur Schaft! ängsachse (32) von 6 bis 7 mm aufweist.

3. Voll-Bohrer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstufung des Radialabstandes in Stufen von je 0,25 mm unterteilt ist.

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Ί Α. Voll-Bohrer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der kleine Radius der Schneidecken (29) der Wendeplatte (13) etwa 0,6 mm mißt.

5. Voll-Bohrer nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abrundung mit dem kleinen Radius über einen Sektor von etwa 98 reicht.

6. Voll-Bohrer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der stumpfe Winkel etwa 158 beträgt.

7. Voll-Bohrer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidkanten (27, 28) über eine Länge von etwa 4 mm gerade sind.

8. Voll-Bohrer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendeplatte (13) etwa 2,5 mm dick ist.

9. VoB-Bohrer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß radial zur Wendeplattenmitte hinter den Schneidkanten (27, 28) und Schneidecken (26, 29) eine Hohlkehle (31) miteiner Breite von etwa 1 mm und einer Tiefe von etwa 0,3 mm ausgebildet ist.

10. Voll-Bohrer nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

daß der Spanraum (17) als erste Begrenzungswand eine etwa 0,2 mm unterhalb einer Mittenebene des Schaffes (12) verlaufende erste Sagittalebene (18) aufweist,

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in etwa
in der die Wendeplatte (13)/flächenbündig eingelassen ist, wobei diese erste

Sagittalebene (18) in radialer Richtung über etwa 5/8 des Schaftdurchmessers * reicht und zur Stirnseite hin noch um 1 bis 2 mm erweitert ist,

daß diese erste Sagittalebene (18) in axialer Richtung über eine Stufe in eine zweite Sagittalebene (22) übergeht, welche etwa 1,2 mm unterhalb der Mittenebene verläuft, etwa die Form eines Kreisabschnilfes hat und an der Stelle (23) ihrer größten radialen Erstreckung etwas weiter reicht als die erste Sagittal- A^s. ebene (18)

und daß der Spanraum (17) eine zweite Begrenzungswand (24) aufweist, die unter einem Winkel von etwa 115 zur ersten Begrenzungswand ausgerichtet ist und deren Kontur folgend von der Stirnseite des Schaftes ausgeht.

11. Voll-Bohrer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Stelle (23) der größten radialen Erstreckung der zweiten Sagittalebene (22) in axialer Richtung von der Stirnseite in einem Abstand vorgesehen ist, der etwa dem 2- bis 3-fachen des Nennbohrdurchmessers entspricht.

12. Voll-Bohrer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius des Kreisabschnittes eiwa 15 - 20 mm mißt.

13. Voll -Bohrer nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er zur maschin en feste η Anordnung eingerichtet ist, derart, daß die erste Begrenzungswand horizontal ausgerichtet ist, wobei die zweite ■Begrenzungwand (24) nach oben davon absteht.

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