DE4033877A1 - Bohrwerkzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Bohrwerkzeug, insbesondere zum Aufbohren, Profilsenken oder Plansenken vorgefer­ tigter Bohrungen, mit einem Schaft, mindestens einem an der Stirnseite des Schafts angeordneten, vorzugsweise durch eine Wendeschneidplatte gebildeten, mit einer Schneidenecke über die Schaftoberfläche radial überste­ henden Schneidteil und mindestens einer in der Schaft­ oberfläche angeordneten, an eine Spanfläche des Schneid­ teils anschließenden und sich zumindest über einen Teil der Schaftlänge erstreckenden Spannut.

Die Spannut hat die Aufgebe, die beim Bearbeitungsvor­ gang anfallenden Späne aus der Bohrung abzuführen. Beim Bohren ins Volle oder beim Nacharbeiten von Sackbohrun­ gen kann die Spanabfuhr durch einen Kühlschmierstoff unterstützt werden, der mit hohem Druck an der Schaft­ spitze austritt und die Späne über die Spannut aus der Bohrung herausspült. Da die Spannut üblicherweise ra­ dial offen ist, werden die aufgrund der Zentrifugal­ kraft des drehenden Werkzeugs radial nach außen ge­ drängten Späne des in die Bohrung eingedrungenen Werk­ zeugs vornehmlich an der Bohrungswand entlang geführt. Dies hat bei vorgefertigten Bohrungen, in deren Wand Hohlräume, wie Taschen oder Querbohrungen vorhanden sind, den Nachteil, daß die Späne in die Hohlräume ein­ dringen und von dort nicht mehr abfließen können. Die Späne müssen dann in einem zeitaufwendigen Arbeits­ schritt nachträglich entfernt werden.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zu­ grunde, ein Bohrwerkzeug der eingangs angegebenen Art zu schaffen, mit dem ein zuverlässiger Spanabfluß auch bei vorgefertigten Bohrungen mit seitlichen Hohlräumen und Taschen gewährleistet ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe werden die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale vorgeschlagen. Weitere vorteil­ hafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Der Erfindung liegt vor allem der Gedanke zugrunde, daß die Späne von Ihrem Entstehungsort aus so geführt wer­ den, daß sie nicht in die in der Bohrungswand vorhande­ nen Hohlräume und Taschen eindringen können. Um dies zu erreichen, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß die Spannut von ihrem spanflächenseitigen Ende aus über einen Teil ihrer Länge gegen radialen Spanaustritt ge­ schlossen ist. Die Spannut bildet dabei in ihrem ge­ schlossenen Teil zweckmäßig einen eintrittsseitig zur Spanfläche des Schneidteils und austrittsseitig zum auslaufenden Ende der Spannut hin offenen Kanalabschnitt, während die Spanfläche des Schneidteils zweckmäßig eine die beim Bearbeitungsvorgang entstehenden Späne in den Kanalabschnitt einlenkende Neigung aufweist.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung trägt der Schaft einen sich über einen Teil der Schaft­ länge erstreckende, die Spannut radial verschließende und damit den Kanalabschnitt bildende Hülse. Die Lage der Hülse wird durch die äußere Schneidenecke des Schneidteils bestimmt, die die Hülsenoberfläche sowohl axial als auch radial überragt, um den Werkstoff in der Bohrung ungehindert abspanen zu können.

Die Hülse wird vorteilhafterweise auf den Werkzeug­ schaft aufgeschrumpft und kann zur Drehsicherung zu­ sätzlich am Schaft angeschraubt werden. Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, die Hülse am Schaft anzu­ kleben, anzulöten oder anzuschweißen. Weiter wird die Hülse zweckmäßig aus dem gleichen Werkstoff wie der Werkzeugschaft hergestellt, um ein gleiches Wärmeaus­ dehnungsverhalten zu gewährleisten, so daß eine Locke­ rung der Hülse infolge der beim Zerspanungsvorgang ent­ stehenden Wärme vermieden wird.

Zur Verschleißminderung kann es von Vorteil sein, wenn die Hülse aus einem Hartstoff oder Hartstoffgemisch mit einer Vickers-Härte oberhalb 1000 HV besteht oder mit einem solchen beschichtet ist. Es hat sich dabei als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn als Hartstoff ein Hartmetall, mit den Hauptbestandteilen Wolfram-, Titan- und/oder Tantalkarbid verwendet wird.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Hülse als Führungsbüchse ausgebildet, wobei an der Hülsenoberfläche Führungsrippen angeformt sein können, die bevorzugt achsparallel oder schrauben­ förmig verlaufen.

Alternativ zur Hülse ist es auch möglich, den Kanalab­ schnitt als Teil der Spannut in den Schaft selbst ein­ zuformen.

Bei entsprechend kurzen Werkzeugen kann die Spannut als achsparallele Geradnut ausgebildet werden, während bei längeren Werkzeugen die Spannut vorteilhafterweise als schräge oder als wendelförmige Drallnut ausgebildet ist.

Die Wendeschneidplatte des Schneidteils ist vorteilhaf­ terweise stehend in einer im wesentlichen axialen Ver­ tiefung der Schaftstirnfläche angeordnet, wobei die Platte gegenüber der zur Schaftachse vertikalen Ebene um einen geringen Winkel von beispielsweise 5° geneigt werden kann, so daß die Späne über ihre Spanfläche zu­ verlässig in den Kanalabschnitt eingelenkt werden. Ge­ mäß einer weiteren Variante der Erfindung können die Wendeschneidplatten liegend in einer Schaftvertiefung angeordnet werden, wobei die Spanfläche ebenfalls so auszurichten ist, daß die Späne zuverlässig in den Ka­ nalabschnitt eingelenkt werden.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind mindestens zwei im Winkelabstand vonein­ ander und radial gegeneinander versetzt am Schaft ange­ ordnete Wendeschneidplatten vorgesehen, von denen die radial außenliegende Wendeschneidplatte mit einer Schneidenecke radial über die Schaft- bzw. Hülsenober­ fläche übersteht.

Um einen zuverlässigen Spanabfluß durch den Kanalab­ schnitt zu gewährleisten, sollte die Spannut nur zu ei­ nem Bruchteil, beispielsweise über 1/3 bis 2/3 ihrer Länge gegen radialen Spanaustritt geschlossen werden. Dementsprechend sollte sich auch die Hülse nur über ei­ nen Bruchteil, vorzugsweise 1/3 bis 2/3 der Schaftlänge erstrecken. Schließlich kann es zur Kühlung und Verbes­ serung der Spanabfuhr von Vorteil sein, wenn der Schaft mindestens einen am stirnseitigen Schaftende, vorzugs­ weise im Bereich einer Freifläche des Schneidteils eine Austrittsöffnung aufweisenden Kühlschmiermittelkanal aufweist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einiger in der Zeichnung in schematischer Weise dargestellter Ausfüh­ rungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Plansenk-Bohrstange mit zwei stehend angeordne­ ten Wendeschneidplatten und gewendelten Span­ nuten;

Fig. 2 eine Bohrstange entsprechend Fig. 1 mit geraden Spannuten;

Fig. 3a und b eine Seitenansicht und eine Draufsicht auf die Bohrstangen nach Fig. 1 und 2 mit ein­ gezeichnetem Kühlschmiermittelkanal;

Fig. 4 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Plansenk-Bohrstange mit liegenden Wendeschneid­ platten und gewendelten Spannuten;

Fig. 5 eine Seitenansicht der Bohrstange nach Fig. 4 mit geraden Spannuten.

Die in der Zeichnung dargestellten Bohrstangen bestehen im wesentlichen aus einem Schaft 10, einem in axialer Verlängerung des Schafts 10 angeordneten zapfenförmigen (Fig. 1 bis 3) oder hülsenförmigen (Fig. 4 und 5) Kupp­ lungsteil 12, 12′, zwei stirnseitig am Schaft 10 im Winkelabstand und in radialem Abstand voneinander ange­ ordneten Wendeschneidplatten 14, 14′, je einer an die Schneiden 16, 16′ der Wendeschneidplatten 14, 14′ und deren Spanflächen anschließenden, in den Schaft 10 ein­ geformten Spannut 18 und einer sich von der Nähe der Schneiden 16, 16′ der Wendeschneidplatten 14, 14′ axial über einen Teil der Schaftlänge erstreckenden, die Spannuten in diesem Bereich umspannenden Hülse 20.

Im Falle der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiele sind die Wendeschneidplatten stehend in axialen Aussparungen der Stirnfläche des Schafts 10 leicht schräg gegenüber der zur Werkzeugachse senkrech­ ten Ebene angeordnet, während im Falle der Fig. 4 und 5 die Wendeschneidplatten 14, 14′ liegend in einer in die zugehörige Spannut 18 eingefrästen Aussparung angeord­ net sind. Die Befestigung der Wendeschneidplatten 14, 14′ erfolgt jeweils mittels in das Schaftmateirial ein­ geschraubter Senkkopfschrauben 22.

Die Hülse 20 ist so in der Nähe der Wendeschneidplatten 14, 14′ auf den Schaft 10 aufgeschrumpft und mittels nicht dargestellter Schrauben gegen Verdrehen gesichert, daß die radial außen liegende Wendeschneidplatte 14 mit ihrer Schneidenecke 24 die Hülse 20 sowohl axial als auch radial um ein kleines Maß überragt. Dadurch wird gewährleistet, daß die Schneidenecke 24 beim Bearbei­ tungsvorgang ungehindert von der Hülse 20 den Werkstoff abspanen kann. Die Hülse 20 ist vorzugsweise in eine in ihrer Länge und in ihrer Tiefe der Hülsenlänge und Hül­ senwandstärke angepaßte Eindrehung des Schafts 10 ein­ gesetzt.

Die Hülse 20 begrenzt über ihre Länge zusammen mit den Spannuten 18 einen Kanalabschnitt 26, der an seinem ei­ nen Ende zur Spanfläche der Wendeschneidplatten 14, 14′ und an seinem anderen Ende zum Spannutenauslauf hin of­ fen ist und durch den die beim Bearbeitungsvorgang an­ fallenden Späne bei geeigneter Ausrichtung der Span­ flächen an den Wendeschneidplatten 14, 14′ hindurchge­ leitet werden. Die Späne kommen also im Bereich der Hülse nicht mit der Bohrungswand in Berührung und kön­ nen daher nicht in dort befindliche Hohlräume oder Ta­ schen eindringen. Um einen Spanstau im Kanalabschnitt zu vermeiden und den Spanabfluß hinter der Hülse zu be­ günstigen, sollte die Hülsenlänge nur einen Bruchteil, beispielsweise 1/3 bis 2/3 der Spannutenlänge im Werk­ zeugschaft betragen.

Wie aus den Fig. 3a und b zu ersehen ist, kann in der Bohrstange ein zentraler Kühlmittelkanal 28 vorgesehen werden, der in zwei Austrittsöffnungen 30 an der Stirn­ seite des Schaftes 10 mündet und unter Druck mit einem Kühlschmiermittel beaufschlagbar ist. Bei bodenseitig geschlossenen Bohrungen übernimmt das Kühlschmiermittel neben der Kühlung und Schmierung des Werkzeugs zusätz­ lich eine Transportfunktion für die durch den Kanalab­ schnitt 26 hindurchtretenden Späne.

Zusammenfassend ist folgendes festzustellen: Die Erfin­ dung bezieht sich auf ein Bohrwerkzeug, insbesondere eine Bohrstange zum Aufbohren, Profilsenken oder Plan­ senken vorgefertigter Bohrungen. Die Bohrstange weist einen Schaft 10, mindestens eine an der Stirnseite des Schafts angeordnete, mit ihrer Schneidenecke über die Schaftoberfläche radial überstehende Wendeschneidplatte und mindestens eine in der Schaftoberfläche angeordne­ te, an eine Spanfläche der Wendeschneidplatte anschlie­ ßende und sich über einen Teil der Schaftlänge erstrecken­ de Spannut 18 auf. Um ein Eindringen der unter der Ein­ wirkung der Zentrifugalkraft der drehenden Bohrstange radial nach außen gedrängten Späne in Hohlräume oder Ta­ schen innerhalb der Bohrung zu vermeiden, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß die Spannut 18 von ihrem spanflächenseitigen Ende aus über einen Teil ihrer Länge unter Bildung eines Kanalabschnitts 26 ge­ gen radialen Spanaustritt geschlossen ist. Der Kanalab­ schnitt 26 kann dabei durch eine auf den Schaft 10 auf­ geschrumpfte und gegen Verdrehen gesicherte Hülse 20 gebildet sein.

Claims (24)

1. Bohrwerkzeug, insbesondere zum Aufbohren, Profil­ senken oder Plansenken vorgefertigter Bohrungen, mit einem Schaft, mindestens einem an der Stirnsei­ te des Schafts angeordneten, vorzugsweise durch ei­ ne Wendeschneidplatte gebildeten, mit einer Schnei­ denecke über die Schaftoberfläche radial überste­ henden Schneidteil und mindestens einer in der Schaftoberfläche angeordneten, an eine Spanfläche des Schneidteils anschließenden und sich zumindest über einen Teil der Schaftlänge erstreckenden Span­ nut, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannut (18) von ihrem spanflächenseitigen Ende aus über einen Teil ihrer Länge gegen radialen Spanaustritt ge­ schlossen ist.

2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannut (18) in ihrem gegen radialen Span­ austritt geschlossenen Teil einen eintrittsseitig zur Spanfläche des Schneidteils (14, 14′) und aus­ trittsseitig zum auslaufenden Ende der Spannut (18) hin offenen Kanalabschnitt (26) bildet.

3. Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Spanfläche des Schneidteils (14, 14′) eine die beim Bearbeitungsvorgang entstehenden Späne in den Kanalabschnitt (26) einlenkende Nei­ gung aufweist.

4. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (10) eine sich über einen Teil der Schaftlänge erstreckende, die Span­ nut (18) radial verschließende Hülse (20) trägt und daß die Schneidenecke (24) die Hülsenoberfläche ra­ dial überragt.

5. Werkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (20) auf den Schaft (10) aufge­ schrumpft ist.

6. Werkzeug nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Hülse am Schaft angeschraubt ist.

7. Werkzeug nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse am Schaft angeklebt ist.

8. Werkzeug nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (20) am Schaft ange­ schweißt oder angelötet ist.

9. Werkzeug nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (20) und der Schaft (10) aus dem gleichen Werkstoff bestehen.

10. Werkzeug nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Kanalabschnitt (26) als Teil der Spannut (18) in den Schaft (10) eingeformt ist.

11. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannut (18) als achsparal­ lele Geradnut ausgebildet ist.

12. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannut als schräge oder wendelförmige Drallnut ausgebildet ist.

13. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendeschneidplatte (14, 14′) stehend in einer im wesentlichen axialen Vertiefung der Schaftstirnfläche angeordnet ist.

14. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendeschneidplatte (14, 14′) liegend in einer Schaftvertiefung im Bereich der Spannut (18) angeordnet ist.

15. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei im Winkelab­ stand voneinander und gegebenenfalls radial gegen­ einander versetzt am Schaft angeordnete Wendeschneid­ platten (14, 14′) vorgesehen sind, von denen die ra­ dial außen liegende Wendeschneidplatte (14) mit ihrer Schneidenecke (24) radial über die Schaft- bzw. Hülsenoberfläche übersteht.

16. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannut (18) über 1/3 bis 2/3 ihrer Länge gegen radialen Spanaustritt ge­ schlossen ist.

17. Werkzeug nach einem der Ansprüche 2 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (20) sich über 1/3 bis 2/3 der wirksamen Schaftlänge erstreckt.

18. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (10) mindestens ei­ nen am stirnseitigen Schaftende vorzugsweise im Be­ reich einer Freifläche des Schneidteils (14, 14′) eine Austrittsöffnung aufweisenden Kühlschmiermit­ telkanal (28) aufweist.

19. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (10) eine der Hül­ senwandstärke und der Hülsenlänge entsprechende stufenförmige Eindrehung aufweist.

20. Werkzeug nach einem der Ansprüche 4 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse aus einem Hartstoff oder einem Hartstoffgemisch mit einer Vickers-Härte oberhalb 1000 HV besteht oder mit einem solchen beschichtet ist.

21. Werkzeug nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse aus Hartmetall oder einem Hartmetall­ gemisch besteht oder mit diesem beschichtet ist.

22. Werkzeug nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Hülse Wolfram-, Titan- und/oder Tantalkarbid als Hauptbestandteil enthält.

23. Werkzeug nach einem der Ansprüche 4 bis 22, dadurch gekennzeichnet daß die Hülse als Führungbüchse ausgebildet ist.

24. Werkzeug nach einem der Ansprüche 4 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß an der Hülsenoberfläche achs­ parallel oder schraubenförmig verlaufende, in Um­ fangsrichtung im Abstand voneinander angeordnete Führungsrippen angeformt sind.