CH637048A5 - Bohrwerkzeug fuer bohrungen in metallvollmaterial von werkstuecken. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Bohrwerkzeug für Bohrungen in Metallvollmaterial von Werkstücken, mit einem Schaft und mindestens zwei an der Stirnseite des Schaftes in einer Aussparung angeordneten jeweils mehrere gleich lange Schneidkanten aufweisenden, auswechselbaren Schneideinsätzen, von denen die Schneidkante zumindest eines Schneideinsatzes unmittelbar an die Bohrerachse angrenzt oder dieselbe geringfügig überschreitet.

Derartige Bohrwerkzeuge sind beispielsweise aus der DE-OS 2 610 292 und der US-PS 3 540 323 bekannt. Die dort beschriebenen Bohrwerkzeuge mit einsetzbaren Schneidsätzen sind so ausgelegt, dass je nach Bohrungsdurchmesser entweder eine, zwei oder auch mehrere Schneideinsätze verwendet werden.

Bei Bohrern mit nur einem Schneideinsatz erstreckt sich der Spanabtragungsbereich von einer am weitesten aussen liegenden Schneidecke, wo auch die Schnittgeschwindigkeit am grössten ist, bis zur Mittelachse, wo die Schnittgeschwindigkeit zu Null wird.

Bei grösseren bekannten Bohrwerkzeugen der eingangs genannten Art sind zwei Schneideinsätze in der Regel so angeordnet, dass der eine auf einem grösseren Radius liegt und mit einer am weitesten aussenliegenden Schneidecke den Bohrungsdurchmesser bearbeitet, wobei sich aber die anschliessende Schneidkante nicht bis zur Mittelachse erstreckt. Vielmehr wird die Mittelachse durch die Schneidkante des zweiten gleich grossen Schneideinsatzes erreicht oder aber überschritten, welche somit gegenüber dem ersten Schneideinsatz auf kleinerem Radius angeordnet ist.

Der zweite Schneideinsatz erreicht anderseits mit seiner aussen liegenden Schneidecke nicht mehr den Bohrungsaus-sendurchmesser. Auch bei diesen zweifach bestückten Bohrwerkzeugen ist die Schnittgeschwindigkeit an der am weitesten ausladenden Schneidecke des ersten Schneideinsatzes am grössten und dort gleich Null, wo der zweite Schneideinsatz mit seiner Schneidkante die Mittelachse überschreitet. Entsprechend ist bei beiden Bohrerarten in der Regel der Verschleiss der am weitesten aussen befindlichen Schneidek-ke am grössten und damit die Standzeiten dieser Schneidek-ke am geringsten. Diese ungleichmässige Schneidenabnützung führt zu einer eingeschränkten Wirtschaftlichkeit, da man den aussenliegenden Schneideinsatz öfter wenden oder ersetzen muss als den innenliegenden Schneideinsatz. Werden die Schneideinsätzef gleichzeitig ausgetauscht, so sind sie oft noch nicht restlos aufgebraucht. Tauscht man sie aber nicht gleichzeitig aus, so ergeben sich zusätzliche Stillstandszeiten und verringerte Wirtschaftlichkeit.

Die Erfindung hat sich deshalb die Aufgabe gestellt, das eingangs genannte Bohrwerkzeug derart auszugestalten,

dass die Schneidenabnutzung vergleichmässigt und damit die Wirtschaftlichkeit des Bohrers wesentlich verbessert wird.

Gemäss der Erfindung gelingt dies dadurch, dass mindestens zwei unterschiedlich grosse Schneideinsätze derart am Schaft angeordnet sind, dass deren äussere Schneidecken auf gleichem Abstand von der Mittelachse angeordnet sind.

Das erfindungsgemässe Bohrwerkzeug weist somit den besonderen Vorteil auf, dass eine gemeinsame Bohrbearbeitung gleichzeitig durch zwei aussenliegende Schneidecken stattfindet, wobei mindestens im Teilbereich einer Schneidenlänge des kleineren Schneideinsatzes auch eine gemeinsame Bohrungsgrundbearbeitung stattfindet, so dass auch dieser, noch mit einer verhältnismässig grossen Schnittgeschwindigkeit versehene Bereich einer geteilten Beanspruchung unterworfen ist. Der dann sich anschliessende Bereich bis zur Mittelachse wird zwar nur noch von einer Schneidkante des grösseren Schneideinsatzes bearbeitet, aber es ist dies auch der Bereich, in welchem die Schnittgeschwindigkeit und damit der Grad der Abnützung wesentlich geringer ist.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der Zeichnungen. In den Figuren zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Werkstück, das eine Ausführungsform des erfindungsgemässen Bohrwerkzeuges offenlegt,

Fig. 2 eine Draufsicht auf das Bohrwerkzeug nach Fig. 1 und

Fig. 3 eine Seitenansicht in Richtung des Pfeiles B des Bohrwerkzeuges nach Fig. 1 und 2 im Schnitt,

Fig. 4 eine schematische Schnittdarstellung der Bohrstelle eines bekannten Bohrwerkzeuges und

Fig. 5 eine schematische Schnittdarstellung der Bohrstelle bei Verwendung eines Bohrwerkzeuges gemäss den Fig. 1 bis 3.

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Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Schaft 1 des Bohrwerkzeuges Aussparungen 2 und 12 zur Aufnahme je eines sechseckförmigen Schneideinsatzes 3 bzw. 13 aus Hartmetall auf. Über eine bekannte nicht gezeigte Kühlmittelbohrung kann der Stirnseite Kühlmittel zugeführt werden. Das Bohrwerkzeug kann ruhend angeordnet sein und das Werkstück W drehend oder umgekehrt.

Gemäss der Erfindung werden nun zwei unterschiedlich grosse Schneideinsätze 3 bzw. 13 verwendet, die in ihre Aussparungen 2 bzw. 12 passen.

Obwohl auch mehr als zwei Schneideinsätze verwendet werden können, sind bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel zwei sich gegenüberliegende Schneideinsätze vorgesehen. Der grössere Schneideinsatz 3 erstreckt sich vom Aus-senrand der Bohrung bis zur Bohrungsmittelachse oder vorzugsweise etwas darüber hinaus. Seine beiden jeweiligen Stirnschnittkanten 3a und 3b sind wie die Schneidecke 3c in Eingriff mit dem Material des Werkstückes. Die beiden stirnseitigen Schneidkanten 3a und 3b schliessen mit einer Parallelen P 1 zur Bohrachse hin jeweils einen Winkel a/2 ein, der zwischen 60 und 85° liegt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Winkel a - 156° mit möglichen Abweichungen von Plus oder Minus 10°.

Die Schneideinsätze können in bekannter Weise beispielsweise mittels einer Schraube 6 in der Aussparung 2 befestigt sein. Nach Lösen der Schraube 6 kann der Schneideinsatz herausgenommen und um 120° weitergedreht werden, so dass dann zwei neue Schneidkanten zum Einsatz gelangen.

Der Schneideinsatz 13 ist vorzugsweise geometrisch ähnlich dem Schneideinsatz 3, jedoch kleiner in seinen Abmessungen. Auch befindet sich sein Befestigungspunkt (z.B. Schraube 16), der auf der Parallelen P2 zur Bohrachse M liegt, weiter von dieser Achse entfernt als der Befestigungspunkt des Schneideinsatzes 3. Wie aus den Fig. 2 und 3 hervorgeht, hat die Schneidecke 13c den gleichen Abstand von der Bohrachse M wie die Schneidecke 3c. Von dem Schneideinsatz 13 ist jedoch nur die Schneidkante 13b in Eingriff mit dem Material, während die Schneidkante 13a freiläuft.

Wie aus Fig. 4 hervorgeht, die die Bohrwirkung der bekannten Bohrwerkzeuge zeigt, greift nur eine Schneidecke 23c am Aussendurchmesser der Bohrung an. Auch wird der äussere Teil der Bohrung lediglich durch die Schneidkante 5 23b und zum Teil durch die Schneidkante 23a bearbeitet. Es hat sich herausgestellt, dass gerade die Schneidecke 23c und die Schneidkante 23b aufgrund der hohen Schnittgeschwindigkeit besonderen Belastungen und damit auch einer besonderen Abnützung ausgesetzt sind. Die Schneidkante 23a io reicht nicht bis zur Bohrungsmittellinie. Dieser Bereich wird vielmehr von dem zweiten Schneideinsatz bearbeitet, der die gleiche Grösse wie der erste Schneideinsatz 23 besitzt, der jedoch näher an der Bohrachse M angebracht ist und dessen Schneidkante 33a über die Bohrachse hinausragt. Die I5 Schneidkanten 33a und 33b bearbeiten somit den Innenbereich der sich als 33a, 33b, 33a' und 33b' ergibt, während die Schneidkanten 23a und 23b den Aussenbereich 23b, 23a, 23b' und 23a' bearbeiten. Neben der nachteiligen ungleich-mässigen Abnützung der Schneideinsätze ergibt sich auch 20 eine gewisse Richtungsabdrängung aufgrund der einseitig wirkenden Kräfte.

Fig. 5 zeigt deutlich die Vorteile der Erfindung mit dem grösseren Schneideinsatz 3 und dem kleineren Schneideinsatz 13. Die Schneidecken 3c und 13c sowie die Schneidkanten 3b und 13b unterstützen sich, während die Schneidkante 3a den Innenbereich abhebt. Die Schneidkanten 3b und 13b bilden in ihrer Verlängerung einen gemeinsamen Flachkegel mit einem Kegelwinkel a' von vorzugsweise 156° mit möglichen Abweichungen um +10°.

Von besonderem Vorteil bei der Erfindung ist weiter, wie durch die unterschiedliche Stärke der Linien der Schneidkanten 3b bzw. 13b in Fig. 5 angezeigt, dass der Spanabhebungsquerschnitt für die Schneidkante 3b gleich demjenigen der Schneidkante 13b gemacht wird und zwar dadurch, dass die beiden Schneidsätze gegeneinander in Bohrachsenrichtung etwas verschoben sind. Dies bedeutet, dass die Schneidkante 3b auf ihre ganze Länge genauso belastet wird, wie die kürzere Schneidkante 13b. Hierdurch ergibt sich eine gleichmässigere Abnutzung der Schneideinsätze und ein 40 gleichmässigeres Bohren.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

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1. Bohrwerkzeug für Bohrungen in Metallvollmaterial von Werkstücken, mit einem Schaft und mindestens zwei an der Stirnseite des Schaftes in einer Aussparung angeordneten jeweils mehrere gleich lange Schneidkanten aufweisenden, auswechselbaren Schneideinsätzen, von denen die Schneidkante zumindest eines Schneideinsatzes unmittelbar an die Bohrerachse angrenzt oder dieselbe geringfügig überschreitet, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei unterschiedlich grosse Schneideinsätze derart am Schaft angeordnet sind, dass deren äussere Schneidecken auf gleichem Abstand von der Mittelachse angeordnet sind.

2. Bohrwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die unterschiedlich grossen Schneideinsätze geometrisch ähnliche Gebilde sind.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Bohrwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Schneideinsätze vorgesehen sind, und die Schneidkanten des grösseren Schneideinsatzes sich vom Grösstradius des Bohrers radial nach innen bis mindestens zur Bohrungsmittellinie bzw. Rotationsachse erstrecken, während die Schneidkanten des kleineren Schneideinsatzes sich vom gleichen Bohrungsgrösstradius ebenfalls radial nach innen, jedoch nicht bis zur genannten Achse erstrecken.

4. Bohrwerkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass beim grösseren Schneideinsatz beide stirnseitigen Schneidkanten schneidend sind, während es beim kleineren Schneideinsatz nur die äussere Schneidkante ist.

5. Bohrwerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneideinsätze axial derart zueinander gestaffelt sind, dass durch ihre stirnseitigen äusseren Schneidkanten gleiche Spanquerschnitte bestrichen werden.

6. Bohrwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneideinsätze derart auf dem Schaft des Bohrers angeordnet sind, dass die äusseren stirnseitigen Schneidkanten einem gemeinsamen Flachkegel mit einem stumpfen Winkel von 120 bis 170° angehören, dessen Spitze mit der Bohrungs- bzw. Rotationsachse zusammenfällt.

7. Bohrwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneideinsätze jeweils sechseckig sind, wobei an jeder zweiten Ecke die beiden benachbarten Schneidkanten einen Winkel von etwa 156° miteinander einschliessen und dass jede der beiden wirksamen Schneidkanten mit der Parallelen zur Bohrachse einen Winkel von etwa 78° einschliesst.

8. Bohrwerkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der stumpfe Winkel 156° plus oder minus 10° ist.