WO2020002581A1 - Stufenbohrer - Google Patents

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WO2020002581A1
WO2020002581A1 PCT/EP2019/067302 EP2019067302W WO2020002581A1 WO 2020002581 A1 WO2020002581 A1 WO 2020002581A1 EP 2019067302 W EP2019067302 W EP 2019067302W WO 2020002581 A1 WO2020002581 A1 WO 2020002581A1
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WO
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cutting edge
longitudinal axis
radial distance
boring
area
Prior art date
Application number
PCT/EP2019/067302
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English (en)
French (fr)
Inventor
David ONDRA
Oezkan YILDIRIM
Dennis MAI
Daniel HOECK
Original Assignee
Ruko Gmbh Praezisionswerkzeuge
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ruko Gmbh Praezisionswerkzeuge filed Critical Ruko Gmbh Praezisionswerkzeuge
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B51/00—Tools for drilling machines
    • B23B51/009—Stepped drills
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B2251/00—Details of tools for drilling machines
    • B23B2251/04—Angles, e.g. cutting angles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B2251/00—Details of tools for drilling machines
    • B23B2251/04—Angles, e.g. cutting angles
    • B23B2251/043—Helix angles
    • B23B2251/046—Variable
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B23B2251/00—Details of tools for drilling machines
    • B23B2251/08—Side or plan views of cutting edges
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B23B—TURNING; BORING
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    • B23B2251/14—Configuration of the cutting part, i.e. the main cutting edges
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B2251/00—Details of tools for drilling machines
    • B23B2251/40—Flutes, i.e. chip conveying grooves
    • B23B2251/408—Spiral grooves

Definitions

  • the invention relates to a step drill specified in the preamble of claim 1.
  • Step drills of the type mentioned here are known and are used, for example, for drilling holes in thin sheet materials.
  • the stepped design of the drill allows holes of different diameters to be drilled into a workpiece with a single tool, without the need for unnecessary time being spent on clamping and clamping a new tool.
  • the known step drills have, inter alia, a drill tip with a number of geometrically defined cutting edges and at least one larger outside diameter than that
  • Drilling tip with drill bit which also comprises a number of cutting edges.
  • the cutting edges of both the drill bit and the at least one boring stage are assigned flutes which serve to remove the chips removed from the cutting edges of the drill tip or the cutting edges of the boring stage, which occur when using the step drill, i.e. when machining a workpiece.
  • a safe and low-friction removal of the chips is a prerequisite for the safe function of the step drill.
  • the cutting speeds of the cutting edges of the drill tip and the at least one boring step differ due to the
  • the geometry of the step drill in particular the geometry of the cutting edges and flutes, is of crucial importance for safe chip formation and chip removal.
  • Step drills are realized in different embodiments, namely as so-called
  • Multi-chamfer step drill i.e. as a step drill, in which both the cutting of the drill tip and the cutting edges of the boring step also have their own flutes, as well as simple step drills.
  • the invention relates primarily to simple step drills.
  • Longitudinal axis revolves in several parallel planes oriented perpendicular to the longitudinal axis, i.e. the boring stage is rotationally symmetrical except for the flutes.
  • the known simple step drills have a distal end and a proximal end located away therefrom.
  • a drill tip is provided at the distal end.
  • the drill tip is provided with a tip at the distal end of the step drill and has a number of geometrically defined cutting edges, each of which is assigned a flute.
  • the cutting edges each run over a first cutting area and form a main cutting edge and an adjoining secondary cutting edge.
  • the radial distance from the longitudinal axis of the step drill to the main cutting edge increases linearly in a first radial distance range in the direction of the proximal end. In a second radial distance range, the radial distance from the longitudinal axis to the minor cutting edge is less than or equal to the maximum distance of the first radial distance range.
  • the drill tip is followed by at least one first boring step, which is arranged at a distance from the distal end and also has a number of geometrically defined cutting edges, each of which is assigned one of the flutes.
  • the cutting edges each run over a second cutting area.
  • the second cutting area is formed by a main cutting edge and an adjoining secondary cutting edge of the boring step. The radial distance from the
  • the longitudinal axis to the main cutting edge increases linearly in a third radial distance region in the direction of the proximal end.
  • the radial distance from the longitudinal axis to the minor cutting edge is less than or equal to the maximum distance of the third radial distance range.
  • the first maximum distance from the longitudinal axis to the main cutting edge of the first area is smaller than the maximum distance from the longitudinal axis to the main cutting edge of the second area.
  • Step drill can be clamped in a drill chuck of a drill.
  • a disadvantage of the known step drills is the relatively short service life of the step drills, but also the uneven drilling behavior during drilling into the workpiece to be machined.
  • the step drill may get caught in the workpiece to be machined, and thus the step drill may fail due to the excessive torques resulting therefrom. For example, when using the step drill in hand-operated machines, snagging can occur
  • WO 2008/092386 A1 discloses a step drill of the generic type, in which the main cutting edge of a boring step of a cutting area from the smallest radial distance from the longitudinal axis to the main sheath to the greatest radial distance from the longitudinal axis
  • Main cutting edge has a continuous curvature. However, only one flute is provided.
  • US 2008/0166195 A1 discloses a step drill with helical boring steps, with likewise curved cutting areas.
  • the invention has for its object a step drill according to the preamble of
  • Claim 1 specified type in such a way that, while avoiding the disadvantages mentioned, the tool life increases, the bore quality is improved and a quieter drilling behavior is achieved.
  • the invention is based on the finding that by optimizing the contour of the
  • Main cutting edge of a boring stage can easily increase the tool life and improve the drilling behavior during drilling, with such an optimization by
  • the main cutting edge of a boring step of a region from the smallest radial distance from the longitudinal axis to the main cutting edge to the largest radial distance from the longitudinal axis to the main cutting edge has a continuous curvature which is uniform over its course and has a predetermined pitch circle with a longitudinal section Cutting edge radius forms. This even curvature of the main cutting edge ensures that the tool life increases and the drilling behavior becomes quieter when drilling.
  • the cutting radius is preferably in a range from 0.5 mm to 3 mm inclusive.
  • the area of application is simply increased by several boring stages, the maximum radial distance from the longitudinal axis to the main cutting edge of the boring stage closer to the distal end being smaller than the maximum radial distance from the longitudinal axis to the main cutting edge of the subsequent boring stage.
  • the advantages mentioned are also achieved with several boring stages in each boring stage, since each preliminary boring stage has a curvature of the main cutting edge and the optimization according to the invention is effective in each further boring stage.
  • the cutting edge radii of the individual boring stages are of identical design. Regardless of the diameter to be drilled, the cutting radius is the same, which not only simplifies the manufacture of the step drills, but also improves the drilling behavior during operation. The drilling behavior is therefore dependent on the curvature, in particular the uniform curvature and thus on the cutting edge radius.
  • the flutes to the cutting edges preferably have a rake angle of 5 ° to 10 °. This is therefore much smaller than the rake angles of 10 ° to 17 ° of the known step drills that have been common up to now. Tests have shown that in combination with the continuous curvature of the main cutting edges, a further improved cutting behavior of the step drill according to the invention can be produced.
  • the radial distance from the longitudinal axis to the main cutting edge in particular decreases in the circumferential direction to the next flute, in particular in a range from 0.05 mm to 0.5 mm. This ensures that chip formation in all cases takes place through the main cutting edge and possible frictional resistances in the direction of rotation and in the feed direction are avoided or at least largely reduced.
  • the radial distance from the longitudinal axis to the secondary cutting edge also decreases in the circumferential direction to the next flute, in particular in a range from 0.05 to 0.5 mm.
  • the radial distance from the longitudinal axis to the minor cutting edge decreases starting from the main cutting edge along the minor cutting edge in the direction of the proximal end, in particular at an angle of 0.5 ° to 4 ° inclusive to the longitudinal axis or an axis parallel to the longitudinal axis.
  • the flute runs spiraling from the distal end in the direction of the proximal end around the longitudinal axis of the drill bit, starting from the drill tip through the at least first drilling step or subsequent drilling step or following drilling steps step drill.
  • Each boring stage thus has a main cutting edge assigned to a flute and a secondary cutting edge.
  • the slope of the flute or flutes is preferably the largest from the tip
  • the tip of the drill tip has a double-edged tip.
  • the distance from the drill tip to the first boring step or the distance from the boring step closer to the distal end to the next following boring step is the same in each case and this distance forms the step length.
  • the step length can be greater than or equal to 2 mm, in particular greater than or equal to 4 mm.
  • the step length includes the major cutting edge and the minor cutting edge.
  • the step drill according to the invention is preferably used in hand-guided
  • Drills since they are particularly dependent on quiet drilling behavior - no rattling.
  • Each boring step runs all around the longitudinal axis in planes perpendicular to the longitudinal axis.
  • the boring steps are therefore not coiled.
  • Figure 1 a is a side view of a step drill according to the invention.
  • Fig. 1 b is an enlarged detail view of the area marked with the circle A in Fig. 1 a
  • FIG. 2 is an enlarged detail view from the side of the front area of the step drill of FIG. 1a;
  • FIG. 3a shows a view of the step drill from FIG. 1a from below;
  • 3b is an enlarged detail view of the area of the area marked with the circle H in FIG. 3a
  • Fig. 4 is a side view as in Fig. 1 a with the representation of the spiral angle.
  • FIGS. 1 to 4 show an example of a step drill 10 with a distal end 12 and a proximal end 14 located distant from it.
  • the step drill 10 is provided with a drill tip 16 and with eight boring steps 18 to 32 adjoining it in the direction of the proximal end 14.
  • the drill tip 16 has a tip 34 at the distal end.
  • a number of geometrically defined cutting edges are provided at the tip 34 of the drill tip 16.
  • the drill tip 16 has two main cutting edges 16a and two secondary cutting edges 16b. Each major cutting edge 16a and minor cutting edge 16b is assigned to a flute 36 or 38. Two mutually corresponding flutes 36, 38 are thus provided.
  • the flute 36, 38 serves primarily to remove chips removed from the main cutting edge 16a.
  • the flute 36, 38 extends continuously from the distal end 12 of the drill tip 16 with an increasing gradient from the tip 34 in the direction of the proximal end 14 and thus an increasing spiral angle to beyond the last boring step 32 into an end piece 40
  • End piece 40 is followed by a regionally cylindrical shank 42, in which three surfaces 42a are introduced in the shank 42, each offset 120 ° to one another in the longitudinal direction.
  • the configuration of the 3 flat shank of drills, also of step drills, with such a shank 42 is known, so that it is not discussed in more detail here.
  • Each boring stage 18 to 32 has cutting edges formed by the flutes 36 and 38, that is to say the boring stage 18 has two main cutting edges 18a and two secondary cutting edges 18b
  • Boring stage 20 has two main cutting edges 20a and two secondary cutting edges 20b
  • drilling stage 22 has two main cutting edges 22a and two secondary cutting edges 22b
  • drilling stage 24 has two main cutting edges 24a and two secondary cutting edges 24b
  • drilling stage 26 has two
  • the boring step 30 has two
  • Main cutting edges 30a and a secondary cutting edge 30b, and the boring step 32 has one
  • Main cutting edge 32a and two secondary cutting edges 32b are Main cutting edge 32a and two secondary cutting edges 32b.
  • the one main cutting edge 16a and the adjoining secondary cutting edge 16b together form a first cutting area 16c.
  • the first cutting area 16c is divided into a first radial distance area 16d and a second radial distance area 16e.
  • the first radial spacing area 16d comprises the main cutting edge 16a and the second radial spacing area 16e comprises the minor cutting edge 16b.
  • the radial distance from a longitudinal axis 44 of the step drill 10 to the main cutting edge 16a lies in the first radial distance region 16d and increases linearly from the distal end 12 in the direction of the proximal end 14.
  • the radial distance from the longitudinal axis 44 to the secondary cutting edge 16b is the same at the distal end of the secondary cutting edge 16b and is smaller in the direction of the proximal end 14 than the maximum distance of the first radial distance region 16d.
  • the first boring stage 18 adjoins the drill tip 16.
  • the main cutting edge 18a of the first boring stage 18 immediately adjoins the secondary cutting edge 16b of the preceding drill tip 16.
  • the one main cutting edge 18a and the adjoining secondary cutting edge 18b of the first boring step 18 together form a second cutting edge area 18c.
  • the second Cutting area 18c is divided into a third radial distance area 18d and a fourth radial distance area 18e.
  • the third radial spacing area 18d comprises the main cutting edge 18a and the fourth radial spacing area 18e comprises the minor cutting edge 18b.
  • the radial distance from the longitudinal axis 44 of the step drill 10 to the main cutting edge 18a increases from the smallest radial distance from the longitudinal axis 44 to the main cutting edge 8a in the direction of the greatest radial distance from the longitudinal axis 44 to the main cutting edge 18a in such a way that the main cutting edge 18a is uniform Has curvature.
  • the main cutting edge 18a forms a predetermined pitch circle with a cutting edge radius Ri.
  • the radial distance from the longitudinal axis 44 to the secondary cutting edge 18b is initially almost the same for the main cutting edge 18a and is smaller in the direction of the proximal end 14 of the secondary cutting edge 18b than the maximum distance from the longitudinal axis 44 to the main cutting edge 18a.
  • the maximum distance from the main cutting edge 16a of the longitudinal edge 44 of the drill tip 16 is smaller than the maximum distance from the longitudinal axis 44 to the main cutting edge 18a of the first boring step 18 of the second cutting area 18c.
  • the main cutting edge 18a essentially describes the radial enlargement of the first boring stage 18, that is to say not completely. This results from the fact that the previous minor cutting edge 16b of the drill tip 16 has an undercut, which will be discussed later.
  • the second boring stage 20 is connected to the first boring stage 18.
  • the main cutting edge 20a of the first boring stage 20 immediately adjoins the secondary cutting edge 18b of the preceding first boring stage 18.
  • the third cutting edge region 20c is divided into a fifth radial spacing region 20d and a sixth radial spacing region 20e.
  • the first fifth spacing area 20d comprises the main cutting edge 20a and the sixth radial spacing area 20e comprises the
  • Main cutting edge 20a increases from the smallest radial distance from the longitudinal axis 44 to the main cutting edge 20a in the direction of the largest radial distance from the longitudinal axis 44
  • Main cutting edge 20a so that the main cutting edge 20a has a uniform curvature.
  • the main cutting edge 20a forms a predetermined pitch circle with a
  • Cutting edge radius R 2 The radial distance from the longitudinal axis 44 to the secondary cutting edge 20b is initially almost the same for the main cutting edge 20a and is in the direction of the proximal end 14
  • Minor cutting edge 20b smaller than the maximum distance from the longitudinal axis 44 to the main cutting edge 20a.
  • the maximum distance from the main cutting edge 18a of the longitudinal axis 44 of the first boring stage 18 is smaller than the maximum distance from the longitudinal axis 44 to the main cutting edge 20a of the second Boring step 20 of the second cutting area 20c.
  • the main cutting edge 20a describes in
  • the third boring stage 20 is followed by the third boring stage 22 with a fourth cutting edge region 22c, a seventh radial spacing region 22d, an eighth radial spacing region 22e and a cutting edge radius R 3 .
  • the third boring stage 22 is designed in accordance with the first boring stage 18 and the second boring stage 20. Only the radial spacing ranges are correspondingly larger, so that the radius of the borehole in the workpiece to be machined is increased during the drilling step for each step.
  • the fourth boring stage 24 has a fifth cutting edge area 24c, a ninth radial spacing area 24d, a tenth radial spacing area 24e and a cutting edge radius R 4 .
  • the fourth boring stage 24 is designed in accordance with the previous boring stages 18, 20, 22. Only the radial distance ranges are correspondingly larger, so that when drilling from boring step to boring step the radius of the borehole in the workpiece to be machined is increased.
  • the fifth boring stage 26 has a sixth cutting edge region 26c, an eleventh radial spacing region 26d, a twelfth radial spacing region 26e and a cutting edge radius R5.
  • the fifth boring stage 26 is designed in accordance with the previous boring stages 18, 20, 22, 24. Only the radial distance ranges are correspondingly larger, so that when drilling from boring step to boring step the radius of the borehole in the workpiece to be machined is increased.
  • the sixth boring stage 28 has a seventh cutting edge region 26c, a thirteenth radial spacing region 28d, a fourteenth radial spacing region 28e and a cutting edge radius R6.
  • the sixth boring stage 28 is designed in accordance with the previous boring stages 18, 20, 22, 24, 26. Only the radial distance ranges are correspondingly larger, so that when drilling from boring step to boring step the radius of the borehole in the workpiece to be machined is increased.
  • the seventh boring stage 30 has an eighth cutting area 30c, a fifteenth radial distance area 30d, a sixteenth radial distance area 30e and one
  • the seventh boring stage 30 is designed in accordance with the previous boring stages 18, 20, 22, 24, 26, 28. Only the radial distance ranges are correspondingly larger, so that when drilling from boring step to boring step the radius of the borehole in the workpiece to be machined is increased.
  • the eighth and last boring stage 32 has a ninth cutting area 32c, a seventeenth radial spacing area 32d, an eighteenth radial spacing area 32e and a cutting edge radius Rs.
  • the eighth boring stage 32 is designed in accordance with the previous boring stages 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30. Only the radial distance ranges are correspondingly larger, so that when drilling from boring step to boring step the radius of the borehole in the workpiece to be machined is increased.
  • the cutting radii Ri-s are the same in each case and, depending on the step drill 10, lie between
  • the flutes have the same rake angle throughout, which is in a range of 5 ° to 10 ° inclusive, see FIGS. 3a and 3b.
  • the radial distance from the longitudinal axis 44 to the main cutting edge 16a to 32a decreases in the circumferential direction to the next flute 38, namely a range from 0.05 mm to 0.5 mm. This ensures that the chip formation in all cases takes place through the main cutting edge 16a to 32a and possible frictional resistance in the direction of rotation and in the feed direction are avoided.
  • the tip 34 of the drill tip 36 has a double-edged point grinding, namely two main cutting edges 16a, which are each assigned to a flute 36, 38.
  • the distance from the drill tip 16 to the first boring stage 18, from the first boring stage 18 to the second boring stage 20, etc. is the same in each case. This distance forms the step length.
  • the step length is greater than or equal to 2 mm.
  • the step drill 10 according to the invention is preferably used in hand-held drills and is particularly suitable for drilling workpieces made of structural steel, stainless steel, plexiglass, wood, plastic and the like.
  • the optimized cutting edge geometry ensures ideal chip and heat dissipation.
  • the optimized cutting edge geometry ensures very smooth running behavior.
  • the inventive design improves the surface quality and the roundness of the bore and reduces the formation of burrs on the edges. Due to the extremely reduced heat development, the service life of the step drill 10 is decisively improved. The service life is increased up to four times.
  • the specially continuous curve of the main cutting edges 18a to 32a ensures smooth transitions between the individual boring stages 18 to 32. This allows the radial forces during the drilling process to be reduced by up to 80%.
  • the described relief grinding of each boring stage 18 to 32 prevents the cutting area 18c to 32c from breaking out or getting caught in the workpiece during the drilling process.
  • step drill 10 shown as an example, there are also a large number of step drills with different step diameters and number of boring steps 8, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32. LIST OF REFERENCE NUMBERS

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Stufenbohrer (10) mit einem distalen Ende (12) und einem gegenüberliegenden proximalen Ende (14), einer Bohrerspitze (16), die am distalen Ende (12) des Stufenbohrers (10) eine Spitze (34) mit einer Anzahl geometrisch definierter Schneiden (16a, 16b) aufweist, denen jeweils eine Spannut (36, 38) zugeordnet ist, wobei die Schneiden (16a, 16b) jeweils über einen ersten Schneidenbereich (16c) verlaufen und eine Hauptschneide (16a) sowie eine sich daran anschließende Nebenschneide (16b) bilden. Zudem ist mindestens eine, in einem Abstand zum distalen Ende (12) angeordnete erste Aufbohrstufe (18) vorgesehen, die eine Anzahl geometrisch definierter Schneiden (18a, 18b) aufweist, denen jeweils eine der Spannuten (36, 38) zugeordnet ist, wobei die Schneiden (18a, 18b) über einen zweiten Schneidenbereich (18c) verlaufen und eine Hauptschneide (18a) sowie eine sich daran anschließende Nebenschneide (18b) bilden. Die Hauptschneide (18a, 20a, 22a, 24a, 26a, 28a, 30a, 32a) einer Aufbohrstufe (18, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32) eines Schneidenbereichs (18c, 20c, 22c, 24c, 26c, 28c, 30c, 32c) weist jeweils von dem kleinsten radialen Abstand von der Längsachse (44) zur Hauptscheide (18a, 20a, 22a, 24a, 26a, 28a, 30a, 32a) zum größten radialen Abstand von der Längsachse (44) zur Hauptschneide (18a, 20a, 22a, 24a, 26a, 28a, 30a, 32a) eine durchgehende Krümmung auf. Die Krümmung der Hauptschneide (18a, 20a, 22a, 24a, 26a, 28a, 30a, 32a) einer Aufbohrstufe (18, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32) eines Schneidenbereichs (18c, 20c, 22c, 24c, 26c, 28c, 30c, 32c) ist über Ihren Verlauf gleichmäßig und bildet im Längsschnitt einen vorbestimmten Teilkreis mit einem Schneidenradius (R1-8).

Description

Stufenbohrer
Die Erfindung betrifft einen Stufenbohrer der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegeben Art.
Stufenbohrer der hier angesprochenen Art sind bekannt und werden beispielsweise zum Aufbohren von Löchern in dünnen Blechmaterialien verwendet. Die gestufte Ausbildung des Bohrers gestattet es, mit einem einzigen Werkzeug Bohrungen verschiedener Durchmesser in ein Werkstück einzubringen, ohne dass für das Aus- und Einspannen eines neuen Werkzeugs unnötig Zeit aufgewendet werden muss.
Die bekannten Stufenbohrer weisen unter anderem eine Bohrerspitze mit einer Anzahl geometrisch definierter Schneiden auf sowie mindestens eine einen größeren Außendurchmesser als die
Bohrerspitze aufweisende Aufbohrstufe, die ebenfalls eine Anzahl von Schneiden umfasst. Den Schneiden sowohl der Bohrerspitze als auch der zumindest einen Aufbohrstufe sind Spannuten zugeordnet, welche dazu dienen, die von den Schneiden der Bohrerspitze beziehungsweise den Schneiden der Aufbohrstufe abgetragenen Späne abzuführen, die bei Verwendung des Stufenbohrers auftreten, also bei der Bearbeitung eines Werkstücks. Eine sichere und reibungsarme Abfuhr der Späne ist Voraussetzung für eine sichere Funktion des Stufenbohrers. Die Schnittgeschwindigkeiten der Schneiden der Bohrerspitze und der mindestens einen Aufbohrstufe weichen durch die
unterschiedlichen Radien teilweise stark voneinander ab. Daher ist es oft sehr schwierig, die
Schnittbedingungen, also die Schnittgeschwindigkeit und den Vorschub so zu wählen, dass sich für alle Schneiden eine für eine sichere Spanabfuhr erforderliche Spanbildung ergibt. Insofern ist die Geometrie des Stufenbohrers, insbesondere die Geometrie der Schneiden und der Spannuten von entscheidender Bedeutung für die sichere Spanbildung und Spanabfuhr.
Stufen bohrer werden in verschiedenen Ausführungsformen realisiert, nämlich als sogenannte
Mehrfasen-Stufenbohrer, also als ein Stufenbohrer, bei dem sowohl die Schneiden der Bohrerspitze als auch die Schneiden der Aufbohrstufe eigene Spannuten aufweisen, sowie als einfache Stufenbohrer. Die Erfindung betrifft in erster Linie die einfachen Stufenbohrer.
Bei den einfachen Stufenbohrern hat dieser genauso viele Spannuten wie Schneidenbereiche an der Bohrerspitze und in der Aufbohrstufe bzw. den Aufbohrstufen, also in der Regel jeweils zwei. Diese Ausführung ist in der Fertigung relativ kostengünstig und bietet eine gute Stabilität des Werkzeugs. Bei der Bearbeitung eines Werkstücks werden sowohl die von der Bohrerspitze abgetragenen Späne, als auch die von der Aufbohrstufe bzw. den Aufbohrstufen abgetragenen Späne in denselben Spannuten abgeführt. Die Aufbohrstufen sind konzentrisch ausgebildet, wobei jede Aufbohrstufe um die
Längsachse in mehreren zur Längsache senkrecht ausgerichtete parallele Ebenen umläuft, d.h. die Aufbohrstufe ist bis auf die Spannuten rotationssysmmetrisch ausgebildet.
Im Einzelnen weisen die bekannten einfachen Stufenbohrer ein distales Ende und ein hiervon entfernt gelegenes proximales Ende auf. Beim Distalen Ende ist eine Bohrerspitze vorgesehen. Die
Bohrerspitze ist mit einer Spitze an dem distalen Ende des Stufenbohrers versehen und weist eine Anzahl geometrisch definierter Schneiden auf, denen jeweils eine Spannut zugeordnet ist. Die Schneiden verlaufen jeweils über einen ersten Schneidenbereich und bilden eine Hauptschneide sowie eine sich daran anschließende Nebenschneide. Der radiale Abstand von der Längsachse des Stufenbohrers zur Hauptschneide nimmt in einem ersten radialen Abstandsbereich in Richtung des proximalen Endes linear zu. In einem zweiten radialen Abstandsbereich ist der radiale Abstand von der Längsachse zur Nebenschneide kleiner oder gleich dem maximalen Abstand des ersten radialen Abstandsbereichs. An die Bohrerspitze schließt sich mindestens eine, in einem Abstand zum distalen Ende angeordnete erste Aufbohrstufe an, die ebenfalsl eine Anzahl geometrisch definierter Schneiden aufweist, denen jeweils eine der Spannuten zugeordnet ist. Die Schneiden verlaufen jeweils über einen zweiten Schneidenbereich. Der zweite Schneidebereich wird durch eine Hauptschneide sowie eine sich daran anschließende Nebenschneide der Aufbohrstufe gebildet. Der radiale Abstand von der
Längsachse zur Hauptschneide nimmt in einem dritten radialen Abstandsbereich in Richtung des proximalen Endes linear zu. In einem vierten radialen Abstandsbereich ist der radiale Abstand von der Längsachse zur Nebenschneide kleiner oder gleich dem maximalen Abstand des dritten radialen Abstandsbereichs. Dabei ist der erste maximale Abstand von der Längsachse zur Hauptschneide des ersten Bereichs kleiner als der maximale Abstand von der Längsachse zur Hauptschneide des zweiten Bereichs. Im Bereich des proximalen Endes ist ein Einspannbereich vorhanden, mit der der
Stufenbohrer in ein Bohrfutter einer Bohrmaschine eingespannt werden kann. Nachteilig an den bekannten Stufenbohrern ist die relativ geringe Standzeit der Stufenbohrer, aber auch das unruhige Bohrverhalten währende des Bohrens in das zu bearbeitende Werkstück. Zudem kann es ggfs bei schlechter Spanabfuhr und/oder hoher Wärmeentwicklung während des Bearbeitens zu einem Verhaken des Stufenbohrers in dem zu bearbeitenden Werkstück und somit zu einem Ausfall des Stufenbohrers aufgrund der dadurch entstehenden zu hohen Drehmomente kommen. Beispielsweise bei Verwendung des Stufenbohrers in handbetriebenen Maschinen kann das Verhaken zu
Personenschäden führen, beispielsweise Schäden an Arm, Hand, Schulter usw. Durch die dabei auftretenden hohen Kräfte und Drehmomente leidet die Bohrungsqualität in Hinblick auf die Form, nämlich Rundheit, Gratbildung und kann zu einer Deformierung des Werkstücks führen.
Aus der WO 2008/092386 A1 ist ein gattungsgemäßer Stufenbohrer offenbart, bei dem jeweils die Hauptschneide einer Aufbohrstufe eines Schneidenbereichs von dem kleinsten radialen Abstand von der Längsachse zur Hauptscheide zum größten radialen Abstand von der Längsachse zur
Hauptschneide eine durchgehende Krümmung aufweist. Es ist jedoch lediglich eine Spannut vorgesehen.
Aus der US 2008/0166195 A1 ist ein Stufenbohrer mit gewendelt verlaufenden Aufbohrstufen offenbart, mit ebenfalls gekrümmten Schneidenbereichen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen Stufenbohrer gemäß der im Oberbegriff des
Anspruches 1 angegeben Art derart weiterzubilden, dass unter Vermeidung der genannten Nachteile die Standzeit erhöht die Bohrungsqualität verbessert und ein ruhigeres Bohrverhalten erreicht wird.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 in Verbindung mit den Oberbegriffsmerkmalen gelöst.
Die Unteransprüche bilden vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch eine Optimierung der Kontur der
Hauptschneide einer Aufbohrstufe auf einfache Weise die Standzeit erhöht und das Bohrverhalten während des Bohrens verbessert werden kann, wobei eine solche Optimierung durch eine
durchgehende Krümmung der Hauptschneide erreicht werden kann. Nach der Erfindung weist daher jeweils die Hauptschneide einer Aufbohrstufe eines Bereichs von dem kleinsten radialen Abstand von der Längsachse zur Hauptscheide zum größten radialen Abstand von der Längsachse zur Hauptschneide eine durchgehende Krümmung aufweist, die über Ihren Verlauf gleichmäßig ist und im Längsschnitt einen vorbestimmten Teilkreis mit einem Schneidenradius bildet. Durch diese gleichmäßige Krümmung der Hauptschneide wird gewährleistet, dass sich die Standzeit erhöht und beim Bohren das Bohrverhalten ruhiger wird.
Vorzugsweise liegt dabei der Schneidenradius in einem Bereich von einschließlich 0,5 mm bis einschließlich 3 mm.
Der Einsatzbereich wird durch mehrere Aufbohrstufen einfach erhöht, wobei der maximale radiale Abstand von der Längsachse zur Hauptschneide der dem distalen Ende näher liegenden Aufbohrstufe kleiner ist als der maximale radiale Abstand von der Längsachse zur Hauptschneide der nachfolgenden Aufbohrstufe. Auch mit mehreren Aufbohrstufen werden in der jeder Aufbohrstufe die genannten Vorteile erreicht, da jede Aufbohrvorstufe eine Krümmung der Hauptschneide aufweist und in jedem weiteren Aufbohrschritt die Optimierung nach der Erfindung wirksam ist.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die Schneidenradien der einzelnen Aufbohrstufen jeweils gleich ausgebildet. Unabhängig vom zu bohrenden Durchmesser, ist der Schneidenradius somit gleich, was nicht nur die Fertigung der Stufenbohrer vereinfacht, sondern auch das Bohrverhalten während des Betriebs verbessert. Das Bohrverhalten ist somit von der Krümmung, insbesondere der gleichmäßigen Krümmung und somit vom Schneidenradius abhängig.
Zur weiteren Optimierung des Bohrverhaltens und zur weiteren Erhöhung der Standzeit weisen vorzugsweise die Spannuten zu den Schneiden einen Spanwinkel von 5° bis 10° auf. Dieser ist somit weitaus geringer als die bisher üblichen Spanwinkel von 10° bis 17° der bekannten Stufenbohrer. Versuche haben gezeigt, dass in Kombination mit der durchgehenden Krümmung der Hauptschneiden ein weiter verbessertes Schneidverhalten des erfindungsgemäßen Stufenbohrers erzeugt werden kann.
Damit die axialen und radialen Kräfte reduziert werden, nimmt insbesondere der radiale Abstand von der Längsachse zur Hauptschneide in Umfangsrichtung zur nächsten Spannut ab, insbesondere in einem Bereich von Bereich 0,05 mm bis 0,5 mm. Hierdurch wird gewährleistet, dass die Spanbildung auf alle Fälle durch die Hauptschneide erfolgt und mögliche Reibungswiderstände in Drehrichtung und in Vorschubrichtung vermieden oder zumindest weitgehend verringert werden. Vorzugsweise nimmt dabei auch der der radiale Abstand von der Längsachse zur Nebenschneide in Umfangsrichtung zur nächsten Spannut ab, insbesondere in einem Bereich von 0,05 bis 0,5 mm.
Des Weiteren nimmt der radiale Abstand von der Längsachse zur Nebenschneide ausgehend von der Hauptschneide entlang der Nebenschneide in Rchtung des proximalen Endes ab, insbesondere mit einem Winkel von einschließlich 0,5° bis einschließlich 4° zur Längsachse oder einer zur Längsachse parallelen Achse.
Um insbesondere einen einfachen Abtransport der Späne und damit ein ruhigeres Bohrverhalten zu ermöglichen, verläuft die Spannut jeweils ausgehend von der Bohrerspitze durch die zumindest erste Aufbohrstufe bzw. folgenden Aufbohrstufe bzw. folgenden Aufbohrstufen spiralförmig von dem distalen Ende in Richtung des proximalen Endes um die Längsachse des Stufenbohrers. Jede Aufbohrstufe weist somit eine einer Spannut zugeordnete Hauptschneide und eine Nebenschneide auf.
Vorzugsweise wird die Steigung der Spannut bzw. der Spannuten von der Spitze zu größten
Aufbohrstufe hin geringer und somit der Spiralwinkel über seinen Verlauf von der Spitze zu größten Aufbohrstufe hin größer.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Spitze der Bohrerspitze einen 2 schneidigen Spitzenanschliff auf.
Insbesondere ist der Abstand von Bohrerspitze zur ersten Aufbohrstufe bzw. der Abstand von der dem distalen Ende näherliegenden Aufbohrstufe zur nächst folgenden Aufbohrstufe jeweils gleich und dieser Abstand bildet die Stufenlänge. Dabei kann die Stufenlänge größer oder gleich 2 mm, insbesondere größer oder gleich 4 mm sein. Die Stufenlänge umfasst die Hauptschneide und die Nebenschneide.
Vorzugsweise findet der erfindungsgemäße Stufenbohrers Verwendung bei handgeführten
Bohrmaschinen, da diese insbesondere auf ruhiges Bohrverhalten - kein Rattern - angewiesen sind.
Jede Aufbohrstufen verläuft umlaufend um die Längsachse in Ebenen senkrecht zur Längsachse. Die Aufbohrstufen sind somit nicht gewendelt. Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit dem in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiel.
In der Beschreibung, in den Ansprüchen und in der Zeichnung werden die in der unten aufgeführten Liste der Bezugszeichen verwendeten Begriffe und zugeordneten Bezugszeichen verwendet. In der Zeichnung bedeutet:
Fig. 1 a eine Seitenansicht eines Stufenbohrers nach der Erfindung;
Fig. 1 b eine vergrößerte Detailansicht des in Fig. 1 a mit dem Kreis A markierten Bereichs des
Stufenbohrers;
Fig. 2 eine vergrößerte Detailansicht von der Seite des vorderen Bereichs des Stufenbohrers von Fig. 1a;
Fig. 3a eine Ansicht auf den Stufenbohrer von Fig. 1 a von unten;
Fig. 3b eine vergrößerte Detailansicht des in Fig. 3a mit dem Kreis H markierten Bereichs des
Stufenbohrers, und
Fig. 4 eine Seitenansicht wie in Fig. 1 a mit der Darstellung des Spiralwinkels.
In den Figuren 1 bis 4 ist ein Beispiel eines Stufenbohrers 10 mit einem distalen Ende 12 sowie einem hierzu entfernt gelegenen proximalen Ende 14 dargestellt. Der Stufenbohrer 10 ist ausgehend von dem distalen Ende mit einer Bohrerspitze 16 und mit sich daran in Richtung des proximalen Endes 14 anschließenden acht Aufbohrstufen 18 bis 32 versehen. Die Bohrerspitze 16 weist an dem distalen Ende eine Spitze 34 auf.
An der Spitze 34 der Bohrerspitze 16 ist eine Anzahl von geometrisch definierten Schneiden vorgesehen. Die Bohrerspitze 16 weist dabei zwei Hauptschneiden 16a und zwei Nebenschneiden 16b auf. Jede Hauptschneide 16a und Nebenschneide 16b ist einer Spannut 36 oder 38 zugeordnet. Es sind somit zwei einander entsprechende Spannuten 36, 38 vorgesehen. Die Spannut 36, 38 dient dazu, vor allem von der Hauptschneide 16a abgetragen Späne abzuführen. Die Spannut 36, 38 erstreckt sich von dem distalen Ende 12 der Bohrerspitze 16 durchgehend spiralförmig mit einer von der Spitze 34 in Richtung des proximalen Endes 14 abnehmender Steigung und somit einem zunehmenden Spiralwinkel bis über die letzte Aufbohrstufe 32 hinaus in ein Endstücke 40. An das Endstück 40 schließt sich ein bereichsweise zylindrisch ausgebildeter Schaft 42 an, in dem drei Flächen 42a in Längsrichtung verlaufend jeweils 120° zueinander versetzt im Schaft 42 eingebracht sind. Die Ausgestaltung des 3 Flächenschaftes von Bohrern, auch von Stufenbohrern, mit einem derartigen Schaft 42 ist bekannt, sodass hier nicht näher darauf eingegangen wird.
Jede Aufbohrstufe 18 bis 32 weist jeweils durch die Spannuten 36 und 38 gebildete Schneiden auf, also die Aufbohrstufe 18 weist zwei Hauptschneiden 18a und zwei Nebenschneiden 18b auf, die
Aufbohrstufe 20 weist zwei Hauptschneiden 20a und zwei Nebenschneiden 20b auf, die Aufbohrstufe 22 weist zwei Hauptschneiden 22a und zwei Nebenschneiden 22b auf, die Aufbohrstufe 24 weist zwei Hauptschneiden 24a und zwei Nebenschneiden 24b auf, die Aufbohrstufe 26 weist zwei
Hauptschneiden 26a und zwei Nebenschneiden 26b auf, die Aufbohrstufe 28 weist zwei
Hauptschneiden 28a und zwei Nebenschneiden 28b auf, die Aufbohrstufe 30 weist zwei
Hauptschneiden 30a und eine Nebenschneide 30b auf, und die Aufbohrstufe 32 weist eine
Hauptschneide 32a und zwei Nebenschneiden 32b auf.
In der Bohrerspitze 16 bilden jeweils die eine Hauptschneide 16a und die sich daran anschließende Nebenschneide 16b zusammen einen ersten Schneidenbereich 16c. Der erste Schneidenbereich 16c ist in einen ersten radialen Abstandsbereich 16d und einen zweiten radialen Abstandsbereich 16e unterteilt. Der erste radiale Abstandsbereich 16d umfasst die Hauptschneide 16a und der zweite radiale Abstandsbereich 16e umfasst die Nebenschneide 16b. Der radiale Abstand von einer Längsachse 44 des Stufenbohrers 10 zur Hauptschneide 16a liegt in dem ersten radialen Abstandsbereich 16d und nimmt von dem distalen Ende 12 in Richtung des proximalen Endes 14 linear zu. Der radiale Abstand von der Längsachse 44 zu Nebenschneide 16b ist am distal gelegenen Ende der Nebenschneide 16b gleich und in Richtung des proximalen Endes 14 kleiner als der maximale Abstand des ersten radialen Abstandsbereichs 16d.
An die Bohrerspitze 16 schließt sich die erste Aufbohrstufe 18 an. Die Hauptschneide 18a der ersten Aufbohrstufe 18 schließt sich jeweils unmittelbar an die Nebenschneide 16b der vorhergehenden Bohrerspitze 16 an. Die eine Hauptschneide 18a und die sich daran anschließende Nebenschneide 18b der ersten Aufbohrstufe 18 bilden jeweils zusammen einen zweiten Schneidenbereich 18c. Der zweite Schneidenbereich 18c ist in einen dritten radialen Abstandsbereich 18d und einen vierten radialen Abstandsbereich 18e unterteilt. Der dritte radiale Abstandsbereich 18d umfasst die Hauptschneide 18a und der vierte radiale Abstandsbereich 18e umfasst die Nebenschneide 18b. Der radiale Abstand von der Längsachse 44 des Stufenbohrers 10 zur Hauptschneide 18a, nimmt ausgehend von dem kleinsten radialen Abstand von der Längsachse 44 zur Hauptschneidei 8a in Richtung zum größten radialen Abstand von der Längsachse 44 zur Hauptschneide 18a so zu, dass die Hauptschneide 18a eine gleichmäßige Krümmung aufweist. Im Längsschnitt bildet die Hauptschneide 18a dabei einen vorbestimmten Teilkreis mit einem Schneidenradius Ri . Der radiale Abstand von der Längsachse 44 zur Nebenschneide 18b ist bei der Hauptschneide 18a zunächst nahezu gleich und ist in Richtung des proximalen Endes 14 der Nebenschneide 18b kleiner als der maximale Abstand von der Längsachse 44 zur Hauptschneide 18a. Der maximale Abstand von der von der Längsachse 44 Hauptschneide 16a der Bohrerspitze 16 ist kleiner als der maximale Abstand von der Längsachse 44 zur Hauptschneide 18a der ersten Aufbohrstufe 18 des zweiten Schneidenbereichs 18c. Die Hauptschneide 18a beschreibt im Wesentlichen die radiale Vergrößerung der ersten Aufbohrstufe 18, also nicht vollständig. Dies ergibt sich daher, da die vorhergehende Nebenschneide 16b der Bohrerspitze 16 einen Hinterschliff aufweist, auf den später noch eingegangen wird.
An die erste Aufbohrstufe 18 schließt sich die zweite Aufbohrstufe 20 an. Die Hauptschneide 20a der ersten Aufbohrstufe 20 schließt sich jeweils unmittelbar an die Nebenschneide 18b der vorhergehenden ersten Aufbohrstufe 18 an. Die eine Hauptschneide 20a und die sich daran anschließende
Nebenschneide 20b der zweiten Aufbohrstufe 20 bilden jeweils zusammen einen dritten
Schneidenbereich 20c. Der dritten Schneidenbereich 20c ist in einen fünften radialen Abstandsbereich 20d und einen sechsten radialen Abstandsbereich 20e unterteilt. Der erste fünfte Abstandsbereich 20d umfasst die Hauptschneide 20a und der sechste radiale Abstandsbereich 20e umfasst die
Nebenschneide 20b. Der radiale Abstand von der Längsachse 44 des Stufenbohrers 10 zur
Hauptschneide 20a, nimmt ausgehend von dem kleinsten radialen Abstand von der Längsachse 44 zur Hauptschneide 20a in Richtung zum größten radialen Abstand von der Längsachse 44 zur
Hauptschneide 20a so zu, dass die Hauptschneide 20a eine gleichmäßige Krümmung aufweist. Im Längsschnitt bildet die Hauptschneide 20a dabei einen vorbestimmten Teilkreis mit einem
Schneidenradius R2. Der radiale Abstand von der Längsachse 44 zur Nebenschneide 20b ist bei der Hauptschneide 20a zunächst nahezu gleich und ist in Richtung des proximalen Endes 14 der
Nebenschneide 20b kleiner als der maximale Abstand von der Längsachse 44 zur Hauptschneide 20a. Der maximale Abstand von der von der Längsachse 44 Hauptschneide 18a der ersten Aufbohrstufe 18 ist kleiner als der maximale Abstand von der Längsachse 44 zur Hauptschneide 20a der zweiten Aufbohrstufe 20 des zweiten Schneidenbereichs 20c. Die Hauptschneide 20a beschreibt im
Wesentlichen die radiale Vergrößerung der zweiten Aufbohrstufe 20, also nicht vollständig. Dies ergibt sich daher, da die vorhergehende Nebenschneide 18b einen Hinterschliff aufweist, auf den später noch eingegangen wird.
An die zweite Aufbohrstufe 20 schließt sich entsprechend die dritte Aufbohrstufe 22 an mit einem vierten Schneidenbereich 22c, einem siebten radialen Abstandsbereich 22d, einem achten radialen Abstandsbereich 22e an und einem Schneidenradius R3 an. Die dritte Aufbohrstufe 22 ist entsprechend der ersten Aufbohrstufe 18 und der zweiten Aufbohrstufe 20 ausgebildet. Lediglich die radialen Abstandsbereiche sind entsprechend größer, so dass beim Bohren Aufbohrstufe für Aufbohrstufe der Radius des Bohrlochs im zu bearbeitenden Werkstück vergrößert wird.
Entsprechend weist die vierte Aufbohrstufe 24 einen fünften Schneidenbereich 24c, einen neunten radialen Abstandsbereich 24d, einen zehnten radialen Abstandsbereich 24e und einen Schneidenradius R4 auf. Die vierte Aufbohrstufe 24 ist entsprechend den vorherigen Aufbohrstufen 18, 20, 22 ausgebildet. Lediglich die radialen Abstandsbereiche sind entsprechend größer, so dass beim Bohren von Aufbohrstufe zu Aufbohrstufe der Radius des Bohrlochs im zu bearbeitenden Werkstück vergrößert wird.
Entsprechend weist die fünfte Aufbohrstufe 26 einen sechsten Schneidenbereich 26c, einen elften radialen Abstandsbereich 26d, einen zwölften radialen Abstandsbereich 26e und einen Schneidenradius R5 auf. Die fünfte Aufbohrstufe 26 ist entsprechend den vorherigen Aufbohrstufen 18, 20, 22, 24 ausgebildet. Lediglich die radialen Abstandsbereiche sind entsprechend größer, so dass beim Bohren von Aufbohrstufe zu Aufbohrstufe der Radius des Bohrlochs im zu bearbeitenden Werkstück vergrößert wird.
Entsprechend weist die sechste Aufbohrstufe 28 einen siebten Schneidenbereich 26c, einen dreizehnten radialen Abstandsbereich 28d, einen vierzehnten radialen Abstandsbereich 28e und einen Schneidenradius R6 auf. Die sechste Aufbohrstufe 28 ist entsprechend den vorherigen Aufbohrstufen 18, 20, 22, 24, 26 ausgebildet. Lediglich die radialen Abstandsbereiche sind entsprechend größer, so dass beim Bohren von Aufbohrstufe zu Aufbohrstufe der Radius des Bohrlochs im zu bearbeitenden Werkstück vergrößert wird. Entsprechend weist die siebte Aufbohrstufe 30 einen achten Schneidenbereich 30c, einen fünfzehnten radialen Abstandsbereich 30d, einen sechzehnten radialen Abstandsbereich 30e und einen
Schneidenradius R7 auf. Die siebte Aufbohrstufe 30 ist entsprechend den vorherigen Aufbohrstufen 18, 20, 22, 24, 26, 28 ausgebildet. Lediglich die radialen Abstandsbereiche sind entsprechend größer, so dass beim Bohren von Aufbohrstufe zu Aufbohrstufe der Radius des Bohrlochs im zu bearbeitenden Werkstück vergrößert wird.
Entsprechend weist die achte und letzte Aufbohrstufe 32 einen neunten Schneidenbereich 32c, einen siebzehnten radialen Abstandsbereich 32d, einen achtzehnten radialen Abstandsbereich 32e und einen Schneidenradius Rs auf. Die achte Aufbohrstufe 32 ist entsprechend den vorherigen Aufbohrstufen 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30 ausgebildet. Lediglich die radialen Abstandsbereiche sind entsprechend größer, so dass beim Bohren von Aufbohrstufe zu Aufbohrstufe der Radius des Bohrlochs im zu bearbeitenden Werkstück vergrößert wird..
Die Schneidenradien Ri-s sind jeweils gleich, und liegen je nach Stufenbohrer 10 zwischen
einschließlich 0,5 mm und einschließlich 3 mm.
Die Spannuten weisen einen durchgehend gleichen Spanwinkel auf, der in einem Bereich von einschließlich 5° bis einschließlich 10° liegt auf, siehe Fig. 3a und 3b.
Um die beim Bohren auftretenden Kräfte zu reduzieren sind Hinterschliffe bei den Schneiden in der Bohrerspitze 16 und jeder Aufbohrstufe 18 bis 32 vorgesehen, wodurch die axialen und radialen Kräfte reduziert werden. Dabei nimmt der radiale Abstand von der Längsachse 44 zur Nebenschneide 16b bis 32b ausgehend von der Hauptschneide 16a bis 32a entlang der Nebenschneide 16b bis 32b in Richtung des proximalen Endes 14 gleichmäßig ab, nämlich in einem Winkel von einschließlich 0,5° bis einschließlich 4°. Zudem nimmt der radiale Abstand von der Längsachse 44 zur Nebenschneide 16b bis 32b in Umfangsrichtung bis zur nächsten Spannut 38 ab, nämlich in einem Bereich von Bereich 0,05 mm bis 0,5 mm. Weiterhin nimmt der radiale Abstand von der Längsachse 44 zur Hauptschneide 16a bis 32a in Umfangsrichtung zur nächsten Spannut 38 ab, nämlich einem Bereich von Bereich 0,05 mm bis 0,5 mm. Hierdurch wird gewährleistet, dass die Spanbildung auf alle Fälle durch die Hauptschneide 16a bis 32a erfolgt und mögliche Reibungswiderstände in Drehrichtung und in Vorschubrichtung vermieden werden. Wie oben ausgeführt weist die Spitze 34 der Bohrerspitze 36 einen zweischneidigen Spitzenanschliff auf, nämlich zwei Hauptschneiden 16a, die jeweils einer Spannut 36, 38 zugeordnet sind.
Weiterhin ist der Abstand von Bohrerspitze 16 zur ersten Aufbohrstufe 18, von der ersten Aufbohrstufe 18 zur zweiten Aufbohrstufe 20 usw. jeweils gleich. Dieser Abstand bildet die Stufenlänge. Die Stufenlänge ist dabei größer oder gleich 2 mm.
Der erfindungsgemäßen Stufenbohrer 10 wird vorzugsweise bei handgeführten Bohrmaschinen verwendet und eignet sich besonders für das Bohren von Werkstücken aus Baustahl, Edelstahl, Plexiglas, Holz, Kunststoff und ähnliches. Die optimierte Schneidengeometrie sorgt für eine ideale Span- und Wärmeabfuhr.
Die optimierte Schneidengeometrie gewährleistet ein sehr ruhiges Laufverhalten. Zudem verbessert die erfindungsgemäße Ausbildung die Oberflächenqualität sowie die Rundheit der Bohrung und reduziert die Gratbildung an den Kanten. Durch die extrem verringerte Wärmeentwicklung wird die Standzeit der Stufenbohrer 10 entscheidend verbessert. Die Standzeit wird auf das bis zu Vierfache erhöht. Durch die Ausgestaltung des Schneidenbereichs 18c bis 32c wurde der optimale Kompromiss zwischen
Schneidverhalten und Standzeit erzielt.
Der speziell durchgehend gekrümmte Verlauf der Hauptschneiden 18a bis 32a sorgt für weiche Übergänge zwischen den einzelnen Aufbohrstufen 18 bis 32. Dadurch können die Radialkräfte beim Bohrvorgang um bis zu 80 % reduziert werden. Durch den beschriebene Hinterschliff jeder Aufbohrstufe 18 bis 32 wird das Ausbrechen des Schneidenbereichs 18c bis 32c oder ein Verhaken im Werkstück während des Bohrvorgangs verhindert.
Neben dem beispielhaft dargestellten Stufenbohrer 10 gibt es noch eine Vielzahl von Stufenbohrern mit anderen Stufen-Durchmessern und Anzahl an Aufbohrstufenl 8, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32. Bezugszeichenliste
10 Stufenbohrer
12 distale Ende
14 proximale Ende
16 Bohrerspitze
16a Hauptschneide
16b Nebenschneide
16c erster Schneidenbereich
16d erster radialer Abstandsbereich des Schneidenbereichs 16c
16e zweiter radialer Abstandsbereich des Schneidenbereichs 16c
18 erste Aufbohrstufe
18a Hauptschneide
18b Nebenschneide
18c zweiter Schneidenbereich
18d dritter radialer Abstandsbereich des Schneidenbereichs 18c
18e vierter radialer Abstandsbereich des Schneidenbereichs 18c
20 zweite Aufbohrstufe
20a Hauptschneide
20b Nebenschneide
20c dritter Schneidenbereich
20d fünfter radialer Abstandsbereich des Schneidenbereichs 20c
20e sechster radialer Abstandsbereich des Schneidenbereichs 20c 22 dritte Aufbohrstufe
22a Hauptschneide
22b Nebenschneide
22c vierter Schneidenbereich
22d siebter radialer Abstandsbereich des Schneidenbereichs 22c
22e achter radialer Abstandsbereich des Schneidenbereichs 22c
24 vierte Aufbohrstufe
24a Hauptschneide
24b Nebenschneide
24c fünfter Schneidenbereich
24d neunter radialer Abstandsbereich des Schneidenbereichs 24c
24e zehnter radialer Abstandsbereich des Schneidenbereichs 24c
26 fünfte Aufbohrstufe
26a Hauptschneide
26b Nebenschneide
26c sechster Schneidenbereich
26d elfter radialer Abstandsbereich des Schneidenbereichs 26c
26e zwölfter radialer Abstandsbereich des Schneidenbereichs 26c
28 sechste Aufbohrstufe
28a Hauptschneide
28b Nebenschneide
28c siebter Schneidenbereich
28d dreizehnter radialer Abstandsbereich des Schneidenbereichs 28c
28e vierzehnter radialer Abstandsbereich des Schneidenbereichs 28c
30 siebte Aufbohrstufe
30a Hauptschneide 30b Nebenschneide
30c achter Schneidenbereich
30d fünfzehnter radialer Abstandsbereich des Schneidenbereichs 30c
30e sechszehnter radialer Abstandsbereich des Schneidenbereichs 30c
32 achte Aufbohrstufe
32a Hauptschneide
32b Nebenschneide
32c neunter Schneidenbereich
32d siebzehnter radialer Abstandsbereich des Schneidenbereichs 32c
32e achtzehnter radialer Abstandsbereich des Schneidenbereichs 32c
34 Spitze
36 Spannut
38 Spannut
40 Endstück
42 Schaft
42a Nut im Schaft
44 Längsachse
RI-8 Schneidenradius der Hauptschneide 18a bis 32a

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Stufenbohrer (10) mit
a. einem distalen Ende (12) und einem gegenüberliegenden proximalen Ende (14), b. einer Bohrerspitze (16), die am distalen Ende (12) des Stufenbohrers (10) eine Spitze (34) mit einer Anzahl geometrisch definierter Schneiden (16a, 16b) aufweist, denen jeweils eine Spannut (36, 38) zugeordnet ist, wobei die Schneiden (16a, 16b) jeweils über einen ersten Schneidenbereich (16c) verlaufen und eine Hauptschneide (16a) sowie eine sich daran anschließende Nebenschneide (16b) bilden, der radiale Abstand von der Längsachse (44) zur Hauptschneide (16a) in einem ersten radialen Abstandsbereich (16d) in Richtung des proximalen Endes (14) zunimmt, sowie in einem zweiten radialen Abstandsbereich (16e) der radiale Abstand von der Längsachse (44) zur Nebenschneide (16b) kleiner oder gleich dem maximalen Abstand des ersten radialen Abstandsbereichs (16d) ist,
c. mindestens einer, in einem Abstand zum distalen Ende (12) angeordneten ersten Aufbohrstufe (18), die eine Anzahl geometrisch definierter Schneiden (18a, 18b) aufweist, denen jeweils eine der Spannuten (36, 38) zugeordnet ist, wobei die Schneiden (18a, 18b) über einen zweiten Schneidenbereich (18c) verlaufen und eine Hauptschneide (18a) sowie eine sich daran anschließende Nebenschneide (18b) bilden, der radiale Abstand von der Längsachse (44) zur Hauptschneide (18a) in einem dritten radialen Abstandsbereich (18d) in Richtung des proximalen Endes zunimmt, sowie in einem vierten radialen Abstandsbereich (18e) der radiale Abstand von der Längsachse (44) zur Nebenschneide (18b) kleiner oder gleich dem maximalen Abstand des dritten radialen Abstandsbereichs (18d) ist,
d. der erste maximale Abstand von der Längsachse (44) zur Hauptschneide (16a) des ersten Schneidenbereichs (16c) kleiner als der maximale Abstand von der Längsachse (44) zur Hauptschneide (18a) des zweiten Schneidenbereichs (18c) ist, wobei jeweils die Hauptschneide (18a, 20a, 22a, 24a, 26a, 28a, 30a, 32a) einer Aufbohrstufe (18, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32) eines Schneidenbereichs (18c, 20c, 22c, 24c, 26c, 28c, 30c, 32c) von dem kleinsten radialen Abstand von der Längsachse (44) zur Hauptscheide (18a, 20a, 22a, 24a, 26a, 28a, 30a, 32a) zum größten radialen Abstand von der Längsachse (44) zur Hauptschneide (18a, 20a, 22a, 24a, 26a, 28a, 30a, 32a) eine durchgehende Krümmung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Krümmung der Hauptschneide (18a, 20a,
22a, 24a, 26a, 28a, 30a, 32a) einer Aufbohrstufe (18, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32) eines Schneidenbereichs (18c, 20c, 22c, 24c, 26c, 28c, 30c, 32c) über Ihren Verlauf gleichmäßig ist und im Längsschnitt einen vorbestimmten Teilkreis mit einem Schneidenradius (Ri-s) bildet.
2. Stufenbohrer nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch den Schneidenradius (Ri-s) in einem Bereich von einschließlich 0,5 mm bis einschließlich 3 mm.
3. Stufenbohrer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannuten (36, 38) zu den Schneiden (18a, 20a, 22a, 24a, 26a, 28a, 30a, 32a; 18b, 20b, 22b, 24b, 26b, 28b, 30b, 32b) einen Spanwinkel von 5° bis 10° aufweisen.
4. Stufenbohrer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannut (36, 38) jeweils ausgehend von der Bohrerspitze (16) durch die zumindest erste Aufbohrstufe (18) bzw. folgenden Aufbohrstufe (20) bzw. folgenden Aufbohrstufen (22, 24, 26, 28, 30, 32) spiralförmig von dem distalen Ende (12) in Richtung des proximalem Endes (14) um die Längsachse (44) des Stufenbohrers (10) verläuft.
5. Stufenbohrer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steigung der Spannut (36, 38) über Ihren Verlauf von der Spitze (34) zur größten Aufbohrstufe (22, 24, 26, 28, 30, 32) hin kleiner und somit der Spiralwinkel größer wird.
6. Stufenbohrer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand von Bohrerspitze (16) zur ersten Aufbohrstufe (18) bzw. der Abstand von der dem distalen Ende (12) näherliegenden Aufbohrstufe (18, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32) zur nächst folgenden Aufbohrstufe (18, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32) jeweils gleich ist und dieser Abstand die Stufenlänge bildet.
7. Stufenbohrer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stufenlänge größer oder gleich 2 mm, insbesondere größer oder gleich 4 mm ist.
8. Stufenbohrer nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mehrere Aufbohrstufen (18, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32), wobei der maximale radiale Abstand von der Längsachse (44) zur Hauptschneide (18a, 20a, 22a, 24a, 26a, 28a, 30a, 32a) der dem distalen Ende (12) näher liegenden Aufbohrstufe (18, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32) kleiner ist als der maximale radiale Abstand von der Längsachse zur Hauptschneide (18a, 20a, 22a, 24a, 26a, 28a, 30a, 32a) der nachfolgenden Aufbohrstufe (18, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32).
9. Stufenbohrer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidenradien (Ri-e) der Aufbohrstufen (18, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32) jeweils gleich ausgebildet sind.
10. Stufenbohrer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der radiale Abstand von der Längsachse (44) zur Nebenschneide (16b, 18b, 20b, 22b, 24b, 26b, 28b, 30b, 32b) ausgehend von dem maximalen Abstand von der Längsachse (44) zur Hauptschneide (16a, 18a, 20a, 22a, 24a, 26a, 28a, 30a, 32a) entlang der Nebenschneide (16b, 18b, 20b, 22b, 24b, 26b, 28b, 30b, 32b) in Richtung des proximalen Endes (14) abnimmt, insbesondere mit einem Winkel von 0,5° bis 4° zur Längsachse (44) bzw. einer zur Längsachse (44) parallelen Achse.
11 . Stufenbohrer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der radiale Abstand von der Längsachse (44) zur Nebenschneide (16b, 18b, 20b, 22b, 24b, 26b, 28b, 30b, 32b) in Umfangsrichtung zur nächsten Spannut (36, 38) abnimmt, insbesondere in einem Bereich von Bereich 0,05 mm bis 0,5 mm.
12. Stufenbohrer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der radiale Abstand von der Längsachse (44) zur Hauptschneide (16a, 18a, 20a, 22a, 24a, 26a, 28a, 30a, 32a) in Umfangsrichtung zur nächsten Spannut (36, 38) abnimmt, insbesondere in einem Bereich von Bereich 0,05 mm bis 0,5 mm.
13. Stufenbohrer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spitze (34) der Bohrerspitze (16) einen zweischneidigen Spitzenanschliff aufweist.
14. Verwendung des Stufenbohrers nach einem der vorangehenden Ansprüche bei
handgeführten Bohrmaschinen.
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