DE9209093U1 - Schneideinsatz und Bohrwerkzeug für Bohrungen in Vollmaterial - Google Patents

Description

Beschreibung Schneideinsatz und Bohrwerkzeug für Bohrungen in Vollmaterial

Die Erfindung betrifft einen Schneideinsatz zum Bohren, insbesondere zum Bohren in Vollmaterial, mit mindestens drei die Spanfläche begrenzenden Schneidecken und mindestens einer zwischen zwei benachbarten Schneidecken liegenden Hauptschneidkante mit mindestens einer gegenüber der Schneideckenverbindungslinie hervortretenden Schneidspitze.

Weiterhin betrifft die Erfindung ein Bohrwerkzeug für Bohrungen in Vollmaterial, mit einem Schaft und mindestens zwei an der Stirnseite des Schaftes in je einer Aussparung angeordneten, mehrere Schneidkanten aufweisenden auswechselbaren geometrisch ähnlichen Schneidplatten, die mit verschiedenem Radialabstand am Schaft angeordnet sind, deren Arbeitsbereiche aneinandergrenzen und sich teilweise überdecken, wobei jede Schneidplatte Schneidkanten mit zueinander geneigt angeordneten Schneidkantenteilbereichen aufweist, die im Bearbeitungszustand gleichzeitig in Eingriff stehen, wobei die radial innerste Schneidplatte unmittelbar an die Bohrerachse angrenzt oder dieselbe geringfügig überschreitet.

Schneideinsätze sind in vielfachen Grundformen bekannt, so z.B. als sechseckige, achteckige, fünfeckige, dreieckige, runde, rhombische und rechteckige Schneidplatten, zum Teil auch mit vergrößertem Eckenwinkel. Insbesondere zum Bohren in Vollmaterial werden sechseckige Schneidplatten verwendet, bei denen jeweils zwei Schneidkanten spanend in Eingriff stehen, die einen eingeschlossenen stumpfen Winkel von 120 bis 170° bilden. Die Verwendung solcher Schneidplatten wird beispielsweise in der DE 27 30 418 C2 vorgeschlagen, wobei die Schneidplatten an je einer Aussparung des Bohrerschaftes so angeordnet sind, daß die Winkelhalbierenden der in Eingriff stehenden Schneidplatten je-

der Wendeschneidplatte zur Bohrerachse parallel oder unter einer geringfügigen Kippung von maximal 2° angeordnet sind. Nachteilig bei diesem Bohrer ist insbesondere, daß ein Kraftausgleich des Bohrerschaftes in radialer Richtung nur dann möglich ist, wenn jeweils beide in Eingriff stehenden Schneidkanten einer Schneidplatte im wesentlichen über ihre volle Länge in Eingriff stehen bzw. die Arbeitsbereiche benachbarter Schneidplatten sich nicht überlappen. Weiterhin muß bei Änderung des Bohrungsdurchmessers ein neuer Satz von Schneideinsätzen verwendet werden.

Entsprechendes gilt auch, wenn man die in der EP 0 181 844 Bl beschriebenen Schneideinsätze verwendet, die in einer Ansicht von oben eine etwa rechtwinklige Kontur haben, wobei an gegenüberliegenden Seiten jeweils zwei Schneidkantenpaare, die unter einem stumpfen Winkel angeordnet sind, liegen. Die Enden jeder Hauptschneidkante können an Teilen abgerundet sein, die gekrümmte Vorsprungsabschnitte bilden, welche außerhalb der rechteckigen Grundform angeordnet sind, wobei jeder Vorsprungbereich in die anschließende Seitenfläche über eine Nebenschneidkante übergeht, welche vorgesehen ist, um das Werkzeug bei der Umkehrbewegung des Bohrwerkzeuges zu schneiden.

In der EP 0 054 913 Bl wird vorgeschlagen, die Aufnahmen für die einzelnen Wendeschneidplatten derart anzubringen, daß sich die radialen Schnittkraftkomponenten der in Eingriff stehenden Schneidkanten für jede einzelne Wendeschneidplatte ausgleichen, indem die Winkelhalbierenden dieser Schneidkante gegen die parallelen zur Bohrerachse um einen Winkel geneigt werden, der von der wirksamen Länge der längs eines Teilabschnittes in Eingriff stehenden Schneidkante abhängig ist.

Zum Ausgleich der Radialkräfte ist in der DE 27 51 255 C2 auch vorgeschlagen worden, die Radialebene des inneren Schneideinsatzes zum Ausgleich der auf den Bohrerschaft einwirkenden ra-

dialen Kräfte entgegen der Drehrichtung des Bohrers um einen bestimmten Winkel gegen den am Umfang angeordneten Schneideinsatz nach rückwärts abzuwinkein. Hierdurch werden die Kräfte jedoch lediglich parallel gerichtet, aber nicht ausgeglichen, da der Versatzwinkel keinen Einfluß auf die Größe der Radial- und der Schnittkräfte haben kann. Somit bleiben die Kräfte als Funktion der Schnittbedingungen erhalten und sind unabhängig von der Werkzeuggeometrie.

Schließlich ist insbesondere für Bohrungen in Plattenstapeln aber auch in einstückigem Vollmaterial in der DE 38 02 290 Cl beschrieben worden, auf einem Durchmesser jenseits der durch die Bohrerachse gekennzeichneten Hälfte eine erste Wendeschneidplatte radial außen anzuordnen und auf der gegenüberliegenden Seite zwei kleinere Wendeschneidplatten, wobei die wirksame äußere Schneidkante der radial außen angeordneten Wendeschneidplatte annähernd auf dem gleichen Arbeitskonus und auf dem gleichen Maximalradius verläuft wie die radial äußere Schneidkante der größten Wendeschneidplatte. Auch mit dieser Anordnung kann lediglich ein radialer Schnittkraftausgleich erzielt werden.

Alle vorgenannten Bohrwerkzeuge haben darüber hinaus den Nachteil, daß die bei jeder Schneidplatte erzeugten Späne relativ breit sind, was zu erhöhten Reibungen der Späne beim Abfließen entlang der Spannuten des Bohrerschaftes führt. Insbesondere lassen sich bei den nach dem Stand der Technik bekannten Bohrern Bildungen von Wirrspänen nicht vermeiden. Ein weiterer wesentlicher Nachteil der Bohrer besteht in einer unzureichenden Zentrierung, die prinzipiell nur durch die bei Tieflochbohrern bekannten Vorbohrer beseitig werden konnte. Ein Vorbohrer erhöht jedoch den konstruktiven Aufwand und bedingt durch die von den im übrigen verwendeten Wendeschneidplatten unterschiedliche Gestaltung eine zusätzliche Verschleißmaterialvorhaltung.

Bei Vollbohrern für große Bohrtiefen über dem vierfachen Bohrerdurchmesser ist es auch bekannt, in einer Kassette auf jeder der Bohrerschafthälften angeordnete Wendeschneidplattenpaare, also insgesamt vier Wendeschneidplatten vorzusehen. Diese Konstruktion erhöht jedoch die Anzahl der jeweils auszuwechselnden Wendeschneidplatten. Im übrigen ist durch die genormte Größe der zur Verfügung stehenden Wendeschneidplatten eine solche Konstruktion auf Bohrer für größere Bohrlochdurchmesser begrenzt.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Schneideinsatz und ein Bohrwerkzeug der eingangs genannten Art dahingehend weiterzuentwickeln, daß eine weitestmögliche Glättung der mit dem Schneideinsatz bzw. dem Bohrwerkzeug geschaffenen Bohrlochwand auf konstruktiv einfache Weise erzielt wird, d.h. der Formfehler beim Bohren minimiert wird.

Die auf den Schneideinsatz bezogene Aufgabe wird durch den im Anspruch 1 beschriebenen Schneideinsatz gelöst, dessen Neuerung darin besteht, daß jede eine Hauptschneidkante begrenzende Schneidecke jenseits der Schneidecke eine als Nebenschneidkante ausgebildete Verlängerung aufweist, die im wesentlichen der Bohrlochlängsachse parallel oder hiergegen unter einem Winkel unter 10° leicht geneigt ist. Diese Nebenschneidkante bewirkt, daß die Bohrlochwand beim Schneidkantenvortrieb ein Schlichten der bereits geschaffenen Bohrlochmantelflächen herbeiführt. Da die Schneidecke beim Bohrvortrieb eine wendeiförmige Kurve beschreibt, ergibt sich ohne die erfindungsgemäße Verlängerung in einer Bohrlochquerschnittsansicht jeweils zwischen zwei aufeinanderfolgenden Vorschubpositionen ein Grat, der durch die Nebenschneidkante in Form eines Schlichtens abgetragen wird. Wesentlich ist, daß die für dieses Abtragen erforderliche Nebenschneide im wesentlichen parallel der Bohrlochlängsachse oder hiergegen unter einem kleinen Winkel leicht geneigt ist. Die Neigung soll vorzugsweise 1 bis 2° gegen die Bohrlochlängsachse nicht überschreiten.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung soll die Länge der als Nebenschneide ausgebildeten Verlängerung etwa der Vorschublänge bei einer Umdrehung des Bohrers entsprechen, vorzugsweise bei kleinen Bohrern bis 20 mm Bohrlochdurchmesser bis zu 2/10 mm und bei großen Bohrern bis zu 60 mm Bohrlochdurchmesser bis zu 4/10 mm betragen. Der Schneideckenradius beträgt vorzugsweise 0,2 bis 1,2 mm.

Die Schneidecke kann hierbei entweder durchgehend abgerundet ausgebildet sein oder kurze gerade Schneideckenbereiche aufweisen, etwa in Form einer Anfasung.

Die betreffenden Schneideinsätze können an ihrer Hauptschneidkante eine oder mehr Schneidspitzen aufweisen. Vorzugsweise besitzt der Schneideneinsatz zwei vorstehende Schneidspitzen pro Schneidkante, wodurch erreicht wird, daß eine einzige Wendeschneidplatte mehr als einen Schneidbereich für den Span erhält, was mit einer verbesserten Spanabfuhr einhergeht. Auch kann mit einer entsprechenden Ausrichtung dieser Schneidplatte die Zentrierung des Bohrers erheblich verbessert werden.

Insbesondere soll nach einer weiteren Ausgestaltung der Schneidkante die Anzahl der Schneidspitzen der Anzahl der Schneidbereiche entsprechend gleich groß sein. Dies bedeutet bei einer Wendeschneidplatte mit zwei Schneidspitzen die Ausbildung von zwei Schneidbereichen, über die jeweils im Durchmesser schmalere Späne ausgebildet werden, die letztlich beim Bohren die Spanabfuhr erleichtern und auch leichter gebrochen werden können.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung besitzt jede der Schneidkanten eine im wesentlichen konkave Form mit einer Einschnürung, die sich vorzugsweise in der Mitte der Schneidkante befindet. In Abkehr der bisher verwendeten sechseckigen Schneidplatten mit jeweiligem stumpfen Winkel zwischen zwei an-

einandergrenzender Schneidkanten in Form einer "Ausstülpung" wird erfindungsgemäß die Schneidkantenmitte gegenüber einer Verbindungslinie zweier benachbarter Schneidecken nach hinten versetzt angeordnet, wodurch zwei Schneidbereiche pro Schneidkante geschaffen werden. Vorzugsweise werden durch die Einschnürung zwei Schneidkantenteilbereiche gebildet, die einen äußeren Winkel von weniger als 176° einschließen. Insbesondere liegt dieser Winkel zwischen 145 und 170°.

Die Ausbildung der Schneidspitzen einer jeden Schneidkante kann insbesondere durch die Schneidecken oder hieran angrenzende Schneidkantenteilbereichshälften gebildet werden. In beiden Fällen liegt die Schneidspitze einer jeden Schneidkante nahe der Ecke. Wird die Schneidspitze durch eine Schneidecke gebildet, so soll diese vorzugsweise abgerundet sein. Eine im Eckenbereich angeordnete Schneidspitze kann vorzugsweise dadurch geschaffen werden, daß die Ecke mit einem vergrößerten Eckenwinkel ausgeführt ist. Hierbei sollen vorzugsweise die zwei Schneidspitzen einer Schneidkante etwa in der jeweiligen eckennahen Schneidkantenbereichshälfte angeordnet sein.

Schneideinsätze in einer rhombenförmigen oder dreieckigen Grundform mit einem in der Schneidecke angeordneten Nasenabschnitt oder wenigstens einer mit dem Nasenabschnitt verbundenen Hauptschneidkante, bei der der Nasenabschnitt in der Breitenrichtung an einer spitzwinkligen Schneidenecke verlängert ist und aus einer Anzahl gekrümmter Segmente besteht, die im wesentlichen symmetrisch um eine Mittellinie der Schneidecke angeordnet sind, sind zwar aus der EP 0 162 029 Bl bekannt, jedoch dient dieser Schneideinsatz speziellen hier nicht angesprochenen Einsatzzwecken, wie dem Längsdrehen, Einwärts-Nachformdrehen, Schleifreliefdrehen und Auswärts-Nachformdrehen. Bei diesem Schneideinsatz dient auch nur der Nasenabschnitt als verkürzte wirksame Schneidkante, so daß dieser Schneideinsatz praktisch nur für die genannten Zwecke, nicht jedoch zum Bohren verwendbar ist.

Weiterhin bevorzugt soll der Abstand der Einschnürung zur Schneidspitze in bezug auf eine Vertikale zur Verbindungslinie der Schneidecken im Bereich zwischen 0,1 und 1,8 mm liegen. Mit diesem Abstand ist der Abstand zweier paralleler Linien gemeint, die durch den Talpunkt der Einschnürung einerseits und durch die Spitze der Schneidecken andererseits laufen und die parallel zur Verbindungslinie der Schneidecken verlaufen.

Vorzugsweise ist jede Schneidkante in bezug auf ihre Mittelsenkrechte achsensymmetrisch ausgebildet.

Der Bereich der genannten Einschnürung kann durch entsprechende Ausgestaltung der Schneidplattenseitenflächen eckig ausgeführt sein, vorzugsweise wird er jedoch abgerundet. Insbesondere soll der Schneideinsatz eine im wesentlichen dreieckige oder viereckige Form (in einer Draufsicht gesehen) haben und/oder als Wendeschneidplatte ausgebildet sein.

Hinsichtlich der Ausgestaltung der Seitenflächen bzw. Freiflächen unter Bildung eines Freiwinkels sowie der Spanflächen kann auf die grundsätzlich nach dem Stand der Technik bekannten Ausführungsformen zurückgegriffen werden. Die Spanfläche kann beispielsweise im Anschluß an die Schneidkante eine Fase und/oder eine Spanbrechernut sowie Spanformelemente besitzen.

Des weiteren kann die vorliegende Erfindung auch bei solchen Schneideinsätzen realisiert werden, bei denen eine Hauptschneide derart gebrochen ist, daß die Schneidkantenhälften einen stumpfen Winkel an der Bruchstelle bilden. Auch bei dieser Ausführungsform ist die die Schneidkantenhälften begrenzende Schneidecke jeweils mit einer als Nebenschneidkante dienenden Verlängerung ausgestattet, wobei die Nebenschneidkante im wesentlichen parallel der Winkelhalbierenden des stumpfen Winkels oder der Bohrlochmittelachse ist oder zu einer der beiden Linien geringfügig geneigt ist.

Insbesondere werden nach einer Weiterbildung der Erfindung auch solche Schneideinsätze angesprochen, die in einer Spanflächendraufsicht eine im wesentlichen rechteckige Kontur besitzen, wobei zwei gegenüberliegende Seitenflächen mit ihren Schneidkanten in der Mitte zu einer Schneidspitze so gebrochen sind, daß sie jeweils einen stumpfen Winkel an der Bruchstelle bilden und daß jede der vier gebildeten Schneidecken eine als Nebenschneidkante ausgebildete Verlängerung aufweist, die gegenüber den längeren Seitenflächen einen Vorsprung bildet, der unter einem spitzen Winkel in die längere Seitenfläche übergeht. Grundsätzlich ist die rechteckige Schneidplattenform beispielsweise aus der EP 0 181 844 Bl bekannt, jedoch mangelt es den die aktiven Hauptschneiden begrenzenden Schneidecken an einer Nebenschneide, die zum Schlichten des Bohrlochinnenmantels geeignet ist. Nach der vorliegenden Erfindung geht nämlich der Vorsprungabschnitt nicht, wie beim Schneideinsatz nach der EP 0 181 844 Bl, unter einem spitzen Winkel in die lange Seitenfläche über, sondern die Schneidecke besitzt eine echte Nebenschneide, bevor sie unter dem spitzen Winkel von vorzugsweise 15 bis 25° in die nicht als Schneide ausgebildete Seitenfläche übergeht.

Vorzugsweise besitzt der Schneideinsatz eine im wesentlichen dreieckige oder viereckige Grundform und/oder ist als Wendeschneidplatte ausgebildet.

Die auf das Bohrwerkzeug beschriebene Aufgabe wird durch die im Anspruch 21 beschriebene Ausführung gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Aufnahmen für die einzelnen Schneideinsätze so ausgestaltet sind, daß jede der in Eingriff stehenden Hauptschneidkanten mindestens eine vorstehende Schneidspitze und jenseits der Hauptschneidkante als Nebenschneidkante(n) ausgebildete Verlängerungen aufweist, die im wesentlichen der Bohrerlängsachse parallel oder hierzu unter einem Winkel unter 10°, vorzugsweise 1 bis 2°, leicht geneigt sind, wobei die

Senkrechte der Verbindungslinien zweier benachbarter Schneidecken des innersten Schneideinsatzes gegen die Schaftlängsachse um einen Winkel so geneigt ist, daß die innenliegende Schneidspitze eines jeden Schneideinsatzes gegenüber der nächstliegenden in Eingriff stehenden Schneidspitze in Axialrichtung des Bohrwerkzeuges um eine Strecke vorsteht, die größer als die Fertigungstoleranz der Aufnahme und des Schneideinsatzes ist, vorzugsweise um mehr als 0,05 mm. Die Vorteile dieses Bohrers bestehen darin, daß bei ein und demselben Bohrlochdurchmesser statt zweier relativ breiter Späne vier entsprechend schmalere Späne entstehen, die über die Wendelspannut des Bohrerschaftes besser abgeführt werden können sowie auch leichter brechen, so daß Wirrspanbildung vermieden wird. Die aufgabengemäß angestrebte Zielsetzung, die Bohrlochwände durch eine Nebenschneide des Schneideinsatzes zu schlichten, wird bereits dann erreicht, wenn die äußerste in Eingriff stehende Schneidecke aller Schneideinsätze die erfindungsgemäß beschriebene Nebenschneidkante aufweist. Allerdings würde bei nur einseitig ausgebildeter Nebenschneidkante das jeweilige Werkzeug unsymmetrisch, was einer Wendeschneidplattenausbildung entgegenstünde.

Die Bohrwerkzeugaufnahme für den Schneideinsatz richtet sich nach der Außenkontur des jeweiligen Schneideinsatzes, der beispielsweise eine Schneidspitze in seiner Hauptschneide oder mehrere, insbesondere zwei Schneidspitzen aufweisen kann. Im letztgenannten Fall wird durch die Ausbildung von zwei Schneidbereichen pro Wendeschneidplatte durch die innere Schneidspitze eine Zentrierung des Bohrers erzielt, die bei einem Bohrlochdurchmesser von beispielsweise 14 bis 18 mm eine konstruktiv einfache aber mit besserer anderer Führung versehene Lösung schafft.

Weiterbildungen des Bohrwerkzeuges sind in den Ansprüchen 22 bis 33 beschrieben.

So kann der dem jeweils inneren Schneideinsatz benachbarte Schneideinsatz in Axialrichtung des Bohrwerkzeuges um eine Strecke nach hinten versetzt angeordnet sein, vorzugsweise um ein Maß, das die zulässige Fertigungstoleranz übersteigt, insbesondere 0,1 mm. Diese Maßnahme dient insbesondere zur weiteren Bohrerzentrierung.

Um einen möglichst gleichmäßigen Lauf des Bohrers im Bohrloch zu gewährleisten, ist weiterhin der dem jeweils innere Schneideinsatz benachbarte Schneideinsatz mit seiner in Axialrichtung des Bohrwerkzeuges vorstehenden Schneidspitze in einer Schneidebene angeordnet, die zwischen der Schneidebene der vorstehenden Schneidspitze und der der nach hinten versetzt angeordneten Schneidspitze des inneren Schneideinsatzes liegt, vorzugsweise in der Mitte der genannten Schneidebenen des inneren Schneideinsatzes. Nach einer weiteren Ausgestaltung dieses Gedankens ist der Schneidebenenabstand zwischen der durch die vordere Schneidspitze gebildeten Ebene und der durch die nach hinten versetzt angeordneten Schneidspitze eines Schneideinsatzes größer als 0,02 mm, vorzugsweise größer als 0,04 mm.

Prinzipiell können die Schneideinsätze beliebig ausgerichtet, d.h. zur Bohrerlängsachse parallel oder auch gekippt angeordnet sein. Vorzugsweise wird jedoch eine Kippung aller Schneideinsätze um denselben Winkel vorgeschlagen. Dieser Winkel, den eine Senkrechte zur Verbindungslinie zweier benachbarter Schneidecken der in Angriff stehenden Schneidkante aller Schneideinsätze mit der Schaftlängsachse bildet, liegt vorzugsweise zwischen 1 und 10°.

Um alle über die radialen Kraftkomponenten hinausgehenden Einflüsse beim Bohren zu berücksichtigen und um einen möglichst großen Bereich an abgestuften Bohrdurchmessern mit wenigen Schneideinsätzen abzudecken, wird weiterhin vorgeschlagen, daß mindestens eine der Senkrechten zur Verbindungslinie zweier be-

nachbarter Schneidecken einer in Eingriff stehenden Schneidkante eines Schneideinsatzes gegen die Schaftlängsachse um einen Winkel bis zu 25° geneigt ist, wobei mindestens eine der Senkrechten in einem von 0 verschiedenen Winkel zu einer anderen Senkrechten verläuft, so daß die von 0 verschiedene Summe der aus allen in Eingriff stehenden wirksamen Schneidkanten resultierenden Radialkraftkomponente und die entsprechende Summe der Horizontalkraftkomponenten, die vorzugsweise 0 ist, eine auf die Schneidkanten wirkende Gesamtresultierende ergibt, die in Richtung des radial äußersten Schneideinsatzes oder einem hiervon um maximal 45° verschiedenen Winkel gerichtet ist. Durch diese Maßnahme können auch Bohrlöcher geschnitten werden, deren Durchmesser geringfügig größer als der Bohrerdurchmesser ist. Hierdurch entsteht der Vorteil, daß die Bohrwerkzeuge nicht in den Bohrungen klemmen können und beim Herausziehen des Bohrerschaftes keine Rückzugsriefen entstehen. Der Neigungswinkel mindestens der Senkrechten des äußeren Schneideinsatzes gegenüber der Schaftlängsachse hängt zum einen von dem Winkel ab, den die in Eingriff stehenden Schneidbereiche der wirksamen Schneidkante eines jeden Schneideinsatzes bilden, ferner vom Überlappungsgrad der Arbeitsbereiche der eingesetzten Schneideinsätze sowie dem Bohrerdurchmesser als auch schließlich von der Relation der Neigungswinkel der Senkrechten der eingesetzten Schneideinsätze zueinander. Erfahrungen haben gezeigt, daß bei gleichem Neigungswinkel der Schneidbereiche der eingesetzten Schneideinsätze und fest vorgegebenem Neigungswinkel des inneren Schneideinsatzes, der auch 0 sein kann, der Neigungswinkel des radial äußeren Schneideinsatzes mit geringer werdendem Bohrdurchmesser größer gewählt werden muß. Entsprechendes gilt auch, wenn Schneideinsätze mit größerem Neigungswinkel der Schneidbereiche zueinander eingesetzt werden. Vorzugsweise ist die Senkrechte einer Verbindungslinie zweier Schneidecken einer wirksamen Schneidkante des inneren Schneideinsatzes um einen kleineren Winkel gegenüber der Schaftlängsachse geneigt als der Winkel der betreffenden Senkrechten der äußeren Wendeschneidplatte.

Die Schneidbereiche der Schneideinsätze können gleich groß gewählt werden, bis zu einer Abweichung mit dem Überlappungsgrad von 1 zu 3.

Diese Ausgestaltung der Erfindung ermöglicht die Aufnahme für den radial außenliegenden Schneideinsatz so ausgestaltet, daß der Schneideinsatz in unterschiedlichen Radialabständen angeordnet werden kann. Dies macht die Verwendung ein und desselben Satzes von Schneideinsätzen für verschiedene Bohrdurchmesser möglich.

Vorzugsweise wird die Aufnahme bzw. werden die Aufnahmen des Bohrwerkzeuges für die Schneideinsätze so ausgebildet, daß die betreffenden Anlageflächen mit entsprechenden Flächen des Schneideinsatzes nur in den Bereichen stattfindet, in denen der Schneideinsatz keine Zerspanung leistet. Dadurch ist gewährleistet, daß ein als Wendeschneidplatte ausgebildeter Schneideinsatz auch dann optimal im Plattensitz anliegt, wenn die betreffende Schneide im wirksamen Schneidbereich bereits verschlissen ist, da die Wendeschneidplatte nur außerhalb dieser Bereiche zur Anlage kommt.

Die in den Ansprüchen 31 bis 33 beschriebenen Bohrwerkzeuge berücksichtigen mit ihren Aufnahmen jeweils Schneideinsätze, die im wesentlichen eine dreieckige, viereckige, insbesondere rechteckige Kontur mit zwei Hauptschneiden bei einer oder zwei Schneidspitzen aufweisen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 bis 4 jeweils Draufsichten auf erfindungsgemäße

Schneideinsätze mit im wesentlichen viereckiger Grundform,

Fig. 5 eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen

Bohrwerkzeuges mit drei Schneideinsätzen, im Arbeitseinsatz,

Fig. 6a eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen

Bohrwerkzeuges und

Fig. 6b eine Stirnansicht des Bohrwerkzeuges nach

Fig. 6a.

Fig. 7a, b jeweils Teilschnittansichten eines Schneideinsatzes der in einem Bohrloch vorgetrieben wird.

Der in Fig. 1 dargestellte Schneideinsatz 10 besitzt eine im wesentlichen viereckige Grundform mit vier Schneidecken 11, welche die Spanfläche 12 zusammen mit den Schneidkanten 13 sowie den Längsseitenkanten 18 begrenzen. In nach dem Stand der Technik bekannter Weise besitzt der Schneideinsatz ein Befestigungsloch 14. Jede der beiden gegenüberliegenden Schneidkanten 13 besitzt eine etwa in der Mitte befindliche Mulde 15 sowie beidseitig und achsensymmetrisch zu der Mulde zwei Schneidspitzen 16a und 16b, die hier abgerundet sind. Zur Seite hin einer jeden Ecke 11 besitzt der Schneideinsatz Verlängerungen 17, die im wesentlichen zur Bohrlochlängsachse bzw. der hier angedeuteten Längsachse L angeordnet sind. Diese Verlängerungen 17 dienen beim Bohrvortrieb als Nebenschneidkante, was noch anhand der Fig. 7a und 7b erläutert werden wird. Die Nebenschneidkante 17 hat eine Länge, die etwa der Vorschublänge bei einer Umdrehung des Bohrers entspricht, sie liegt in der Größenordnung bis zu 4/10 mm. Als Überbrückung zu der langen Seitenfläche 18 dient die Abschrägung 19, die unter einem Winkel bis zu 25° verläuft.

Eine Abwandlung des vorbeschriebenen Schneideinsatzes ist Fig. 2 zu entnehmen. Dieser Schneideinsatz ist im Gegensatz zu dem Schneideinsatz nach Fig. 1 nicht länglich, sondern quadratisch ausgebildet, wobei der Schneideinsatz 20 ebenso vier Schneidecken 21 mit dazwischenliegenden Schneidkanten 22 besitzt, deren Schneidkantenteilbereiche 22a und 22b unter Bildung eines Winkels a von etwa 160° zueinander geneigt sind. Hierdurch werden pro Schneidkante im Eckenbereich jeweils zwei Schneidspitzen 23 gebildet, wobei sich ein Schneideckenwinkel c von ca. 70° ergibt. Im Anschluß an die Schneidkante 23 ist ebenfalls eine Verlängerung 17 ausgebildet. Zu den Längsachse L^ und L2 ist der Schneideinsatz jeweils spiegelsymmetrisch ausgebildet. Eine Ausführungsvariante des Schneideinsatzes nach Fig. 2 ist Fig. 3 zu entnehmen. Auch hier besteht Achsensymmetrie zu den Achsen L^ und L2/ jedoch besitzt der Schneideinsatz 24 keine abgerundeten Spitzen 16a und 16b oder 23, sondern jeweils Spitzen 25, die unter einem Winkel d von etwa 160° jeweils im äußeren Teil der Hauptschneidkante angeordnet sind. Die Verlängerungen 17 sind hier konvex gewölbt ausgeführt, ohne daß sich hierdurch etwas an dem Erfindungsprinzip ändert, diese Verlängerung 17 als Schlichtkanten zu benutzen.

Der in Fig. 4 dargestellte Schneideinsatz 27 entspricht im wesentlichen dem Schneideinsatz nach Fig. 1 und ist ebenfalls länglich-rechteckig ausgebildet. Jede der zu der Querachse L3 spiegelsymmetrisch ausgebildeten Schneidkanten 29 besitzt eine Schneidspitze 28, die mittig angeordnet ist und einen stumpfen Winkel bildet. Entsprechend gebrochen ist auch die an die Schneidkante 29 sich anschließende Seitenfläche. Auch in diesem Ausführungsbeispiel besitzt im Anschluß an jede Schneidecke die Schneidkante 29 eine Verlängerung 17, die im wesentlichen parallel zur Bohrlochlängsachse bzw. zur Längsachse 11 hier ausgerichtet ist.

Ein erfindungsgemäßes Bohrwerkzeug, daß mit zwei Schneideinsätzen 20 entsprechend Fig. 2 bestückt ist, ist in Fig. 5 dargestellt. An einem Schaft 26 ist stirnseitig auf gegenüberliegenden Bohrerhälften jeweils ein Schneideinsatz 20' bzw. 20" angeordnet, wobei sich die Arbeitsbereiche dieser Schneideinsätze überlappen, wie es aus der rechten Bohrerhälfte durch die strichpunktierte Darstellung des Schneideinsatzes 20" erkennbar ist. Die Bohreraufnahmen sind um 180° gegeneinander versetzt. Der innere Schneideinsatz 20' überschreitet geringfügig die Bohrerlängsachse und ist hinsichtlich seiner Senkrechten auf einer Verbindungslinie der die wirksame Schneidkante begrenzenden Schneidecken gegenüber der Schaftlängsachse um einen Winkel b von etwa 5° ebenso geneigt wie die betreffende Senkrechte des anderen Schneideinsatzes. Der Schneideinsatz 20" ist zusätzlich gegenüber dem Schneideinsatz 20' geringfügig um das Maß vi nach hinten versetzt, das bei etwa 0,1 mm liegt. Beim

Bohren in Vollmaterial 30 kommt beim Ansetzen des Bohrers zunächst die Schneide s^ bzw. die innenliegende Schneidspitze mit dem Werkstück 30 in Eingriff. Durch den gewählten Neigungswinkel b der beiden Schneideinsätze und das Maß der Zurückversetzung vi des äußeren Schneideinsatzes 10" gegenüber dem inneren Schneideinsatz 10' eilt wiederum die erste Schneide S21 des äußeren Schneideinsatzes 20" mit ihrer Spitze der Spitze des Schneidenteilbereiches s^2 ^{um das Maß V}2 voraus, das ebenfalls 0,1 mm beträgt. Entsprechendes gilt für die Voreilung der Spitze der Schneide s^2 und der Schneide S22/ ^{die um daß Maß V}3 von 0,1 mm versetzt sind. Bei jedem Schneideinsatz 20' und 20" bilden die zugehörigen Schneidebereiche sn und s^2 bzw. S21 und S22 jeweils Führungsflächen, so daß beim Bohren insgesamt

pro Wendeschneidplatte zwei Späne entstehen.

Einen Schneideinsatz entsprechend der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform zeigen Fig. 6a und 6b. Der Schneideinsatz 31 besitzt zwei Schneidkanten 32 auf gegenüberliegenden Seiten, von denen jede eine in der Schneidkantenmitte ausgeprägte konvexe Form besitzt. Durch die Verbreiterung der Schneidecken 33

werden pro Schneidkante 32 jeweils zwei Schneidspitzen 34 gebildet, die abgerundet ausgeführt sind. Die um 180° versetzte Einbaulage der Schneideinsätze 31 und 35 ist aus Fig. 6b erkennbar. Beide Schneideinsätze 31 und 35 sind hinsichtlich ihrer Mittellängsachse 36 gegenüber der Bohrerlängsachse 37 um einen Winkel von 5° geneigt. Die langen Seitenflächen 38 der Schneideinsätze 31 und 35, die nicht als Schneidkante ausgebildet sind, können gleich groß oder länger als die Schneidkante 32 ausgestaltet sein.

Die Funktionsweise der Verlängerungen 17 ergibt sich aus Fig. 7a und 7b. Der in Fig. 7a teilweise dargestellte Schneideinsatz wird beim Bohren in ein Vollmetall um einen Bohrfortschritt f vorangetrieben, wobei jeweils nach einer Umdrehung des Bohrers die Stellung eines Schneideinsatzes als 39' und 39" dargestellt ist. Die Schneidecke 40 dieses Schneideinsatzes beschreibt beim Bohrfortschritt tatsächlich eine Wendel, wodurch es zu einem jeweiligen Grat 41 kommt, der jeweils durch den Schneideckenwinkel in der Größe bestimmt wird. Mit Bezugszeichen 42 ist die jeweilige Bohrlochlängsachse dargestellt. Beim Einsatz eines erfindungsgemäßen Schneideinsatzes und entsprechend der Darstellung in Fig. 7b bewirkt die Verlängerung ein weiteres Schlichten des Gratansatzes 41, wodurch der verbleibende Grat 43 nahezu verschwindend klein ausgebildet ist.

Claims (33)

Schutzansprüche

1. Schneideinsatz zum Bohren, insbesondere zum Bohren in Vollmaterial, mit mindestens drei die Spanfläche (12) begrenzenden Schneidecken (11, 21, 33, 40) und mindestens einer zwischen zwei benachbarten Schneidecken liegenden Hauptschneidkanten (13, 22, 32) mit mindestens einer gegenüber der Schneideckenverbindungslinie hervortretenden Schneidspitze (16a, 16b, 23, 25, 28, 34), dadurch gekennzeichnet, daß jede eine Hauptschneidkante (13, 22, 29, 32) begrenzende Schneidecke (11, 21, 33, 40) jenseits der Hauptschneidkante eine als Nebenschneidkante ausgebildete Verlängerung (17) aufweist, die im wesentlichen der Bohrlochlängsachse (42) parallel oder hiergegen unter einem Winkel von höchstens 10° leicht geneigt ist.

2. Schneideinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung der Verlängerung (17) gegen die Bohrerlängsachse (42) 1° bis 2° beträgt.

3. Schneideinsatz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der als Nebenschneide ausgebildeten Verlängerung (17) etwa der Vorschublänge (f) bei einer Umdrehung des Bohrers entspricht, vorzugsweise bei kleinen Bohrern bis 20 mm Bohrlochdurchmesser bis zu 2/10 mm und bei großen Bohrern bis 60 mm Bohrlochdurchmesser bis zu 4/10 mm beträgt.

4. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneideckenradius 0,2 bis 1,2 mm beträgt.

5. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidecke (11) zwischen der Verlängerung (17) und der Schneidspitze (16a, 16b, 25) gerade Schneideckenbereiche aufweist.

6. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Hauptschneidkanten (13, 22, 32) mindestens zwei vorstehende Schneidspitzen (16a, 16b; 23, 25, 34) aufweist.

7. Schneideinsatz nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß pro Schneidkante (13, 22, 32) entsprechend der Anzahl der Schneidspitzen gleich viele Schneidbereiche (22a, 22b; ^sll' ^S12' ^S21' ^S22) ausgebildet sind.

8. Schneideinsatz nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Schneidkanten (13, 22, 32) eine im wesentlichen konkave Form mit einer Einschnürung (15) aufweist, die sich vorzugsweise in der Mitte der Schneidkante befindet.

9. Schneideinsatz nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Einschnürung (15) zwei Schneidkantenteilbereiche (22a, 22b; s^, s^J ^S21' ^S22) gebildet werden, die einen Winkel (a) von weniger als 170° einschließen.

10. Schneideinsatz nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (a) zwischen 150° und 170°, vorzugsweise 160° und 170°, liegt.

11. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidspitzen einer Schneidkante durch die Schneidecken (16a, 16b, 23) oder hieran angrenzende Schneidkantenbereichshälften gebildet werden.

12. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidecken (11, 21) abgerundet und/oder mit vergrößertem Eckenwinkel (c) ausgeführt sind.

13. Schneideinsatz nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Schneidspitzen (25, 34) einer Schneidkante eckennah angeordnet sind.

14. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (A) der Einschnürung (15) zur Schneidspitze (16a, 16b, 23) in bezug auf eine Vertikale (L) zur Verbindungslinie der Schneidecken (11) im Bereich zwischen O,1 mm und 1,8 mm liegt.

15. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schneidkante (13, 22, 29, 32) in bezug auf ihre Mittelsenkrechte bzw. Senkrechte zur Verbindungslinie der Schneidecken (11) achsensymmetrisch ausgebildet ist.

16. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich der Einschnürung (15) abgerundet ist.

17. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß er in einer Spanflächendraufsicht eine im wesentlichen rechteckige Kontur hat, wobei zwei gegenüberliegende Seitenflächen mit ihren Schneidkanten (29) in der Mitte zu einer Schneidspitze (28) so gebrochen sind, daß sie jeweils einen stumpfen Winkel an der Bruchstelle bilden und daß jede der vier gebildeten Schneidecken eine als Nebenschneidkante ausgebildete Verlängerung (17) aufweist, die gegenüber den längeren Seitenflächen einen Vorsprung bildet, der unter einem spitzen Winkel in die längere Seitenfläche übergeht.

18. Schneideinsatz nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der spitze Winkel 15° bis 25° beträgt.

19. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 18, gekennzeichnet durch eine im wesentlichen dreieckige oder viereckige Form.

20. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß diese als Wendeschneidplatte ausgebildet ist.

21. Bohrwerkzeug für Bohrungen in Vollmaterial (30) mit einem Schaft (26) und mindestens zwei an der Stirnseite des Schaftes (26) in je einer Aussparung angeordneten mehrere Schneidkanten (s^, si2' ^S21' ^S22) aufweisenden auswechselbaren geometrisch ähnlichen Schneideinsätzen (20¹, 20"; 35, 33), die mit verschiedenem Radialabstand am Schaft angeordnet sind, deren Arbeitsbereiche aneinandergrenzen und sich teilweise überdecken, wobei jeder Schneideinsatz Schneidkanten mit zueinander geneigt angeordneten Schneidkantenteilbereichen (s^, si2/ S21, S22) aufweist, die im Bearbeitungszustand gleichzeitig in Eingriff stehen, wobei der radial innerste Schneideinsatz (20', 35) unmittelbar an die Bohrerachse (27) angrenzt oder dieselbe geringfügig überschreitet, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmen für die einzelnen Schneideinsätze (20', 20", 35, 31) so ausgestaltet sind, daß jede der in Eingriff stehenden Hauptschneidkanten mindestens eine vorstehende Schneidspitzen (34) und jeseits der Hauptschneidkante als Nebenschneidkante(n) ausgebildete Verlängerungen (17) aufweist, die im wesentlichen der Bohrerlängsachse (37) parallel oder hierzu unter einem Winkel unter 10°, vorzugsweise 1° bis 2°, leicht geneigt sind, wobei die Senkrechte der Verbindungslinie zweier benachbarter Schneidecken (11) des innersten Schneideinsatzes gegen die Schaftlängsachse (37) um einen Winkel (b) so geneigt ist, daß die innenliegende Schneidspitze eines jeden Schneideinsatzes (20*, 35) gegenüber der nächstliegenden in Eingriff stehenden Schneidspitze in Axialrichtung des Bohrwerkzeuges um eine Strecke (v^, V2, V3) vorsteht, die größer als die Fertigungstoleranz der Aufnahme und des Schneideinsatzes ist, vorzugsweise um mehr als 0,05 mm.

22. Bohrwerkzeug nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der dem jeweils inneren Schneideinsatz (20¹, 35) benachbarte Schneideinsatz (20", 33) in Axialrichtung des Bohrwerkzeuges um eine Strecke (v^, V2, V3) nach hinten versetzt angeordnet ist, die größer als die Fertigungstoleranz der Aufnahme und des Schneideinsatzes ist, vorzugsweise um mehr als 0,1 mm.

23. Bohrwerkzeug nach Anspruch 21 oder 22, daurch gekennzeichnet, daß der dem jeweils inneren Schneideinsatz (20* , 35) benachbarte Schneideinsatz (20", 33) mit seiner in Axialrichtung des Bohrwerkzeuges vorstehenden Schneidspitze (S21) in einer Schneidebene liegt, die zwischen der Schneidebene der vorstehenden Schneidspitzen (sji) und der der nach hinten versetzt angeordneten Schneidspitze (S12) des inneren Schneideinsatzes liegt, vorzugsweise in der Mitte der genannten Schneidebenen des inneren Schneideinsatzes .

24. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 21 bis 23, daurch gekennzeichnet, daß der Schneidebenenabstand (vj_, V2, V3) zwischen der durch die vordere Schneidspitze gebildeten Ebene und der durch die nach hinten versetzt angeordneten Schneidspitze eines Schneideinsatzes größer als 0,02 mm, vorzugsweise größer als 0,04 mm, ist.

25. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß eine Senkrechte (28, 29, 36) zur Verbindungslinie zweier benachbarter Schneidecken der in Eingriff stehenden Schneidkante aller Schneideinsätze um denselben Winkel (b), vorzugsweise zwischen 1 und 10° gegenüber der Schaftlängsachse geneigt ist.

26. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Senkrechten (28, 29, 36) der Verbindungslinie zweier benachbarter Schnei-

decken eines Schneideinsatzes gegen die Schaftlängsachse (27) um einen Winkel (b) bis zu 25° geneigt ist, daß mindestens eine der Senkrechten in einem von 0 verschiedenen Winkel zu einer anderen Senkrechten verläuft, so daß die von 0 verschiedene Summe der aus allen in Eingriff stehenden wirksamen Schneidkanten resultierenden Radialkraftkomponente und die entsprechende Summe der Horizontalkraftkomponente, die vorzugsweise 0 ist, eine auf die Schneidkanten wirkende Gesamtresultierende ergibt, die in Richtung des radial äußersten Schneideinsatzes (20", 33) oder einem hiervon um maximal 45° verschiedenen Winkel gerichtet ist.

27. Bohrwerkzeug nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Senkrechte (28, 29, 36) des inneren Schneideinsatzes (20', 35) einen kleineren Winkel (b) mit der Schaftlängsachse (27) bildet als der Winkel der Senkrechten des äußeren Schneideinsatzes (20", 33) mißt.

28. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 21 bis 27, dadurch gekennzeichnet, die Schneidbereiche der Schneideinsätze gleich groß gewählt werden, bis zu einer Abweichung mit dem Überlappungsgrad von 1 zu 3.

29. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 21 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahme für den radial außenliegenden Schneideinsatz (20", 33) so ausgestaltet ist, daß der Schneideinsatz in unterschiedlichen Radialabständen angeordnet werden kann.

30. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 21 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahme für die einzelnen Schneideinsätze nur in den Bereichen (36) mit den Schneideinsätzen zur Anlage kommt, die außerhalb der bei einer Zerspanung liegenden Bereiche der Schneideinsätze, insbesondere außerhalb der Schneidspitze, liegen.

31. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 21 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß bei jedem Schneideinsatz die Hauptschneidkante in deren Mitte zu einer Schneidspitze derart gebrochen ist, daß sie einen stumpfen Winkel an der Bruchstelle bildet und daß jede der beiden der Hauptschneidkante endseitigen Schneidecken eine als Nebenschneidkante ausgebildete Verlängerung aufweist, die im wesentlichen parallel der Winkelhalbierenden des stumpfen Winkels oder der Bohrlochmittelachse ist oder zu einer der beiden Linien geringfügig geneigt ist.

32. Bohrwerkzeug nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß der spitze Winkel, in dem die als Nebenschneide ausgebildete Verlängerung in die Seitenfläche übergeht, 15° bis 25° beträgt.

33. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 21 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schneideinsatz mindestens zwei Schneidspitzen aufweist.