DE3413108A1 - Ringlochschneider - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen zentrumslosen Bohrer oder Ringlochschneider mit mehreren Schneidzähnen, die rings um einen zylindrischen Werkzeugkörper angeordnet sind und je eine Innen- und eine Außenschneidkante aufweisen.

Es ist bekannt, bei Ringlochschneidern, die u.a. auch Lochschneider oder Kronenbohrer genannt werden, mehrere Schneidzähne vorzusehen, die je in Innen- und Außenschneidkanten unterteilt sind. Beispiele solcher herkömmlicher Ringlochschneider sind aus den US-PSen 3 609 056 und 3 860 354 sowie aus der US-Reissue-PS 28 416 bekannt. Ein Nachteil der dort beschriebenen herkömmlichen Ringlochschneider besteht darin, daß sie von kompliziertem Aufbau und folglich teuer in der Herstellung, Nachschärfung und Unterhaltung sind. Weiterhin ist bei herkömmlichen Ringlochschneidern nachteilig, daß sie nicht sauber schneiden und mit ihnen keine sauberen Bohrungsoder Lochflächen herstellbar sind, weil bei ihnen die Innen- und Außenschneidkanten keine exakte sich gegenseitig ergänzende Schneidwirkung haben. Dies führt dazu, daß das Material abgerieben oder abgeschabt wird und die Späne in die Leistung beeinträchtigender Weise unzureichend gebrochen und abgeführt werden. Bei dem in der letztgenannten Patentschrift beschrie-

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benen herkömmlichen Ringlochschneider besteht ein weiterer Nachteil darin, daß bei der zwischen den Innen- und Außenschneidkanten gelegenen voreilenden bzw. vorderen Ecke nach kurzer Einsatzdauer des Ringlochschneiders die Gefahr eines Versagens auftritt und somit die Leistung und die Lebensdauer des Ringlochschneiders herabgesetzt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den eingangs beschriebenen .Ringlochschneider derart auszubilden, daß er eine längere Standzeit und Lebensdauer hat.

Ein die Aufgabe lösender Ringlochschneider ist mit seinen Ausgestaltungen in den Patentansprüchen gekennzeichnet.

Der Ringlochschneider ist zentrumslos und hat mehrere Schneidzähne, die mit gleichmäßigem Umfangsabstand rings um ein axiales Ende eines zylindrischen Werkzeugkörpers angeordnet sind. Jeder Schneidzahn weist eine Innen- und eine Außenschneidkante auf. Die inneren Enden sowohl der Innen- als auch der Außenschneidkanten treffen in einem mittleren oder voreilenden Punkt in derselben Querebene zusammen. Der voreilende Punkt bzw. die vordere Ecke jedes Schneidzahnes beginnt an einem Werkstück sowohl in axialer als auch in Umfangsrichtung zu schneiden. Die Innen- und Außenschneidkanten sind, wie weiter unten näher beschrieben, nach einer neuartigen strukturellen Anordnung ausgebildet und angeordnet. Zwischen den einzelnen Schneidzähnen ist je eine Spanablauflücke so ausgebildet, daß sie zusammen mit den Innen- und Außenschneidkanten eines Schneidzahnes die Späne in zwei durch drei Ebenen bestimmten gerichteten Späneflüssen und wirkungsvoller von den Schneidkanten wegleitet, als es bei den bekannten Ringlochschneidern gemäß den obengenannten US-Patentschriften möglich war.

Der Ringlochschneider gemäß der Erfindung erzeugt ein sauberes

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Loch, ohne daß Späne während des Lochschneidvorganges im geringsten blockieren. Er schneidet besser frei, benötigt weniger Motorleistung als bisher erforderlich und hält Schneidzahnbrüche so gering wie möglich. Der Ringlochschneider gemäß der Erfindung ist billiger und einfacher zu unterhalten und nachzuschärfen als die herkömmlichen Ringlochschneider gemäß den vorstehend genannten US-Patentschriften.

Der zentrumslose Ringlochschneider gemäß der Erfindung eignet sich zum großtechnischen Einsatz in stationären oder tragbaren Bohrmaschinen zum Herstellen genauer, gratfreier Löcher in Stahl-, Aluminium- oder anderem Plattenmaterial ohne Vorbohren und Reiben, z.B. in der Bauindustrie zum Bohren grosser Löcher in Metallkonstruktionsteile.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 eine Seitenansicht eines Ringlochschneiders gemäß

der Erfindung,
Fig. 2 eine Vorderansicht desselben Ringlochschneiders mit

Blickrichtung entsprechend den Pfeilen 2-2 in Fig. 1, Fig. 3 eine vergrößerte Teilseitenansicht desselben Ringlochschneiders mit Blickrichtung entsprechend den Pfeilen 3-3 in Fig. 2,

Fig. 4 eine Teilschrägansicht der vorderen Ecke eines Schneidzahns eines Ringlochschneiders gemäß der Erfindung mit einer Darstellung der Innen- und Außenschneidkanten,

Fig. 5 eine Fig. 2 ähnliche Teilvorderansicht eines abgewandelten Ringlochschneiders gemäß der Erfindung mit einer Darstellung eines abgewandelten Schneidzahns, und

Fig. 6 eine Teilseitenansicht eines Schneidzahns gemäß der Erfindung mit einer Darstellung der beiden Späneabflußwege und der beiden Späneabflußrichtungen.

Der in Fig. 1 dargestellte Ringlochschneider 10 hat kein Zentrum und ist aus einem Werkzeugkörper 11 und einem Werkzeug-Kohaft 12 zusammengesetzt. Im Hinblick auf die Auswechselbarkeit des Werkzeuges in einer üblichen Mitnahmevorrichtung ist der Werkzeugschaft 12 mit einer genormten Außendurchmessergröße ausgebildet und weist auf seinem Umfang ein Paar zweckdienlicher Anflächungen 13 zum Einspannen in ein Werkzeugfutter für die schlupffreie Mitnahme des Ringlochschneiders 10 auf.

Der Werkzeugschaft 12 hat eine axiale Bohrung 14, die an ihrem inneren Ende mit einer axialen Bohrung 15 von größerem Durchmesser in Verbindung steht, die den Werkzeugkörper 11 durchsetzt.

Der Ringlochschneider 10 ist mit beliebiger Länge und beliebigem Durchmesser ausführbar. Bei einem Ausführungsbeispiel des Ringlochschneiders 10 war der Werkzeugschaft 12 etwa 22,225 mm und der Werkzeugkörper 11 etwa 38,100 mm lang. Der Werkzeugschaft 12 hatte einen Außendurchmesser von etwa 19,050 mm, der Werkzeugkörper 11 einen solchen von etwa 20,637 mm. Der Durchmesser der Bohrung 14 betrug etwa 6,350 mm, derjenige der Bohrung 15 etwa 13,258 mm. Die Wand des Werkzeugkörpers 11 hatte eine Dicke von etwa 4,064 mm. Gemäß Fig. 1 weist die Bohrung 15 eine Innen(durchmesser)schulter 17 von etwa 6,3 5 mm Länge auf, die zum schneidenseitigen Ende des Werkzeugkörpers 11 hin mit einer Verjüngung 16 von 3° konisch zusammenläuft. Durch diese Verjüngung der Innenschulter 17 wird die Innenreibung beim Schneiden so gering wie möglich gehalten.

Gemäß Fig. 1 hat der Werkzeugkörper 11 eine Verjüngung 18 nach hinten von etwa 0,152 mm je engl. Zoll von etwa 25,4 mm. Gemäß Fig. 2 trägt der Werkzeugkörper 11 auf seinem schneidenseitigen Ende sechs mit Umfangsabstand angeordnete Schneid-

zähne 20, die gemäß Fig. 1 und 2 durch sechs in Längsrichtung angeordnete Wendeln oder wendeiförmige Spannuten 22 voneinander getrennt sind. Die Spannuten 22 sind durch längsgerichtete wendeiförmige Stege 23 voneinander getrennt. Die Spannuten 22 sind mit einem Drallwinkel von 35° ausgebildet und waren bei dem genannten Ausführungsbeispiel je etwa 2,032 mm tief und etwa 4,7 bis 7,9 mm breit. Die Spannuten 22 bilden auf der Außenseite des Werkzeugkörpers 11 Bahnen, welche die Späne beim Bohren mit dem Ringlochschneider 1 0 nach oben aus dem Loch herausziehen.

Gemäß Fig. 2 hat jeder Schneidzahn 20 eine Innenschneidkante 30 und eine Außenschneidkante 31, die gemäß Fig. 4 eine radiale Fläche 24 bzw. eine radiale Fläche 25 aufweisen. Die radialen Flächen 24 sind je von einer Spanablauflücke 21 gebildet, die nahe dem Beginn der 35°-Wendel der zugehörigen Spannut 22 durch die Seitenwand des Werkzeugkörpers 11 hindurchgefräst ist. Die Späneablauflücken 21 weisen je eine Nut von etwa 3,175 mm Breite bei einem Radius von etwa 1,587 mm auf, die unter einem zusammengesetzten Winkel von 28° χ 45° und gemäß Fig. 1 auf eine axiale Tiefe 19 von etwa 0,762 mm in den Werkzeugkörper 11 eingefräst worden ist.

Gemäß Fig. 1 hat jede Spannut 22 einen Drallwinkel 26 von Die radialen Flächen 25 der Außenschneidkanten 31 sind von den oberen Abschnitten der nacheilenden radialen Seitenflächen 27 der Spannuten 22 gebildet.

Gemäß Fig. 4 hat jeder der Schneidzähne 20 einen voreilenden Schneidenpunkt oder vordere Schneidenecke 32. Die radiale Breite jeder Außenschneidkante 31 beträgt, von der vorderen Schneidenecke 32 radial nach außen zur Außenseite 34 (s. Fig. 2) des Ringlochschneiders 10 gemessen, etwa 2,032 mm. Die radiale Breite jeder Innenschneidkante 30, gemessen als der radiale Abstand zwischen der vorderen Schneidenecke 32 der

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Innenschneidkante 30 und dem Umfang der Bohrung 15, beträgt ebenfalls etwa 2,032 mm.

Gemäß Fig. 6 hat jede Außenschneidkante 31 in radialer Richtung nach außen einen Seitenfreiwinkel 39 von vorzugsweise etwa 12°, jede Innenschneidkante 30 einen in radialer Richtung auf der Innenseite gelegenen Freiwinkel 40 von vorzugsweise etwa 25°. Gemäß Fig. 3 hat jede Außenschneidkante 31 einen Rückfreiwinkel 38 von etwa 12°, wogegen jede der Innenschneidkanten 30 einen Rückfreiwinkel 35 von etwa 20° aufweist. Je eine Innen- und eine Außenschneidkante 30 und 31 haben gemäß Fig. 3 einen im wesentlichen gemeinsamen oberen Spanwinkel von etwa 28°. Die Innenschneidkanten 30 weisen je einen unteren Spanwinkel 42 von etwa 28° auf. Gemäß Fig. 3 hat jede Außenschneidkante 31 einen unteren Spanwinkel 36 von etwa 35°.

Die vorstehend genannten Abmessungen für die verschiedenen Werkzeugelemente sind üblich für einen Ringlochschneider 10 von etwa 20,637 mm Durchmesser. Sie sind selbstverständlich für Ringlochschneider 10 anderer Größen verschieden. Beispielsweise kann der Rückfreiwinkel 38 für jede der Außenschneidkanten 31 zwischen 8° und 15° betragen, der Rückfreiwinkel für jede der Innenschneidkanten 30 zwischen 10° und 20°. Der untere Spanwinkel 42 der Innenschneidkanten 30 kann im Bereich zwischen 26° und 32° liegen, der untere Spanwinkel 36 der Außenschneidkanten 31 im Bereich zwischen 30° und 38°. Der Seitenfreiwinkel 40 der Innenschneidkanten 30 kann zwischen 20° und 30° betragen, der Seitenfreiwinkel 39 der Außenschneidkanten 31 zwischen 7° und 15°. Der Radius jeder Spanablauflücke 21 kann in einem Bereich von etwa 1,587 mm bis etwa 2,381 mm liegen, und jede Spanablauflücke 21 beginnt in einem axialen Abstand von etwa 0,762 mm nach innen von einer inneren Ecke 42' (s. Fig. 4) der Innenschneidkante 30 und verläuft unter einem Winkel von 28° bei einer Neigung von 45° und unter einem radialen Winkel von 0° in bezug auf die Mittellinie des Werkzeugkörpers 11.

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Gemäß Fig. 2 liegt die innere Ecke 42' der Innenschneidkante 30 um 8° hinter einer durch die vordere Ecke 32 und die äußere Ecke der Innenschneidkante 30 gehenden Radiuslinie. Der äußere Punkt 43 der Außenschneidkante 31 liegt, ebenfalls um 8°, hinter einer durch die vordere Schneidenecke 32 und die innere Ecke der Außenschneidkante 31 gehenden Mittellinie.

Der zentrumslose Ringlochschneider 10 ist in eine entsprechende Werkzeugmaschine, beispielsweise eine Bohrmaschine mit magnetischer Grundplatte, betriebsmäßig einbaubar und zum raschen und wirtschaftlichen Herstellen von Löchern in Werkstücken verwendbar. Der Ringlochschneider 10 ist insbesondere bei Bauarbeiten einsetzbar, wo große Löcher in Metallkonstruktionsteilen rasch und wirtschaftlich hergestellt werden müssen. Aufgrund der neuartigen Konstruktion der Innen- und Außenschneidkanten 30 bzw. 31 des Ringlochschneiders 10 greift die vordere Ecke 32 jedes Schneidzahnes 20 zuerst am Werkstück an. Die vordere Schneidenecke 32 dringt in ein Werkstück sowohl axial als auch in Umfangsrichtung ein; damit wird ein wirkungsvolles Arbeiten erreicht, weil die vordere Schneidenecke 32 der voreilende Anfangspunkt ist, der mit der Trennung der Schnittkräfte zusammenfällt. Die Arbeitsweise, bei der zuerst die vordere Schneidenecke 3 2 an einem Werkstück angreift, führt zu einem leichteren Schnitt mit besserem Freischneiden bei geringerem Drehmoment, als bei ähnlichen herkömmlichen Werkzeugen erforderlich ist. Die neuartige Konstruktion gemäß der Erfindung mit der vorderen Schneidenecke 32 ermöglicht auch die Herstellung des Ringlochschneiders 10 mit geringerer Seitenwanddicke. Dies stellt einen Vorteil dar und schafft ein leistungsstarkes Schneidwerkzeug von geringstmöglichem Gewicht. Die vordere Schneidenecke 32 unterliegt keinem übermäßigen Verschleiß, weil sie von ausreichend Material umgeben ist, das die beim Arbeiten entstehende Wärme ableitet und somit die Standzeit und Lebenszeit des Werkzeuges verlängert.

In Fig. 6 sind die Rückfreiwinkel 39 und 40 der Außen- und Innenschneidkanten 31 bzw. 30 dargestellt. In Verbindung mit der axialen Bewegung, mit der der Ringlochschneider 10 in die Werkstückoberfläche 46 eindringt, bewirken die beiden verschiedenen Ebenen der Schneidkanten 31 und 30, daß die Spanabnahme in drei Ebenen erfolgt und durch sie die Späne unter Einrollung in zwei Abflußbahnen 44 und 45 axial durch eine der wendeiförmigen Spannuten 22 hindurchgeleitet werden. Die von der inneren Schneidkante 30 sich ablösenden Rollspäne fließen axial nach oben in der Abflußbahn 45 (s. Fig. 6), wogegen die von der Außenschneidkante 31 erzeugten Späne in der Abflußbahn 44 axial nach oben abfließen.

Es wurde festgestellt, daß der Ringlochschneider 10 ein sauberes Loch herstellt, und daß durch das Zusammenwirken der Innen- und Außenschneidkanten 30 und 31 mit den wendeiförmigen Spannuten 22 bei geringerer erforderlicher Antriebsleistung ein besserer Freischnitt erreicht wird als mit den herkömmlichen Ringlochschneidern. Der Ringlochschneider 10 erzeugt ein sauber geschnittenes Loch mit geringerem Schnittdruck, als bei den herkömmlichen Ringlochschneidern erforderlich ist.

Bei dem in Fig. 5 dargestellten abgewandelten Ringlochschneider 1Oa sind der Ausführungsform gemäß Fig. 1 bis 4 entsprechende Werkzeugelemente mit gleichen Bezugszeichen, jedoch mit dem Suffix "a" bezeichnet. Bei jeder der Außen- und Innenschneidkanten 31a bzw. 30a ist der voreilende Brustrand nach innen etwas konkav ausgebildet. Alle übrigen Konstruktionsmerkmale sind die gleichen wie bei dem zuerst beschriebenen Ringlochschneider 10 gemäß Fig. 1 bis 4.

Claims (11)

Patentansprüche :

1. Ringlochschneider mit einem Werkzeugschaft und einem mit diesem einstückigen zylindrischen Werkzeugkörper, der ein freies Ende hat und von einer axialen Bohrung durchsetzt ist, gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden, z.T. an sich bekannten Merkmale:

a) der zylindrische Werkzeugkörper (11) ist mit mehreren mit Umfangsabstand angeordneten Schneidzähnen (20) versehen,

b) jeder der Schneidzähne (20) hat eine Innenschneidkante (30) und eine Außenschneidkante (31),

c) an jedem Schneidzahn (20) treffen die inneren Enden der Innen- und Außenschneidkanten (30,31) in einer gemeinsamen vorderen Schneidenecke (32) zusammen,

d) - die Innen- und Außenschneidkanten (30,31) sind von

gleicher radialer Breite

- und die vordere Schneidenecke (32) erstreckt sich von den Schneidkanten (30,31) axial nach vorn,

e) die Schneidzähne (20) sind in Umfangsrichtung durch eine gleiche Anzahl von wendeiförmigen Spannuten (22) voneinander getrennt, die im Außenumfang des zylindrischen Werkzeugkörpers (11) ausgebildet sind und sich in dessen Längsrichtung erstrecken,

f) das äußere Ende jeder Innen- und Außenschneidkante (30,

31) ist in Umfangsrichtung auf der Rückseite einer Radiuslinie angeordnet, die durch die vordere Schneidenecke (32) hindurchgeht, und

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g) - die radiale Fläche (25) jeder Außenschneidkante (31) ist am freien Ende des zylindrischen Werkzeugkörpers (11) als Fortsetzung der Seitenfläche einer der wendeiförmigen Spannuten (22) ausgebildet,

- und die radiale Fläche (24) jeder Innenschneidkante (30) ist am freien Ende des zylindrischen Werkzeugkörpers (11) von einer Spanablauflücke (21) gebildet, die bis zur Innenwand des Werkzeugkörpers (11) eingearbeitet ist und mit einer der wendeiförmigen Spannuten (22) in Verbindung steht.

2. Ringlochschneider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß jede der Innen- und Außenschneidkanten (30,31) eine gerade voreilende Kante hat.

3. Ringlochschneider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß jede der Innen- und Außenschneidkanten (30a, 31a) eine nach innen konkave voreilende Kante hat.

4. Ringlochschneider nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß jede der Spanablauflücken (21 ) einen Radius im Bereich von etwa 1,587 mm bis etwa 2,381 mm hat.

5. Ringlochschneider nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Radius jeder Spanablauflücke (21) in einem axialen Abstand von etwa 0,762 mm nach innen von einer inneren Ecke (42') der Innenschneidkante (30) beginnt und unter einem Winkel von bei einer Neigung von 45° und unter einem radialen Winkel von 0° in bezug auf die Mittellinie des zylindrischen Werkzeugkörpers (11) verläuft.

6. Ringlochschneider nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß das äußere Ende jeder Innen- und Außenschneidkante (30,31) auf einer Winkellinie angeordnet ist, die um 8° hinter der Radiuslinie liegt, welche durch die vordere Schneidenecke (32) hindurchgeht.

7. Ringlochschneider nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß

- jede der Außenschneidkanten (31) in radialer Richtung nach außen einen Seitenfreiwinkel (39) im Bereich von 7° bis

- und jede der Innenschneidkanten (30) in radialer Richtung nach innen einen Seitenfreiwinkel (40) im Bereich von bis 30°

8. Ringlochschneider nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet , daß

- jede der Außenschneidkanten (31) einen Rückfreiwinkel (38) im Bereich von 8° bis 15°

- und jede der Innenschneidkanten (30) einen Rückfreiwinkel

(35) im Bereich von 10° bis 20° hat.

9. Ringlochschneider nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß

- jede der Außenschneidkanten (31) einen unteren Spanwinkel

(36) im Bereich von 30° bis 38°

- und jede der Innenschneidkanten (30) einen unteren Spanwinkel (42) im Bereich von 26° bis

10. Ringlochschneider nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß die gemeinsame radiale Fläche der Außen- und Innenschneid-

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kanten (31,30) in radialer Richtung mit der Mittellinie des zylindrischen Werkzeugkörpers (11) einen Winkel von 0° bildet,

11. Ringlochschneider nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß jede der wendeiförmigen Spannuten (22) einen Drallwinkel (26) von 3 5° hat.