DE202005016682U1

DE202005016682U1 - Bohrer

Info

Publication number: DE202005016682U1
Application number: DE202005016682U
Authority: DE
Original assignee: KEIL WERKZEUGFABRIK KARL EISCH; KEIL WERKZEUGFABRIK KARL EISCHEID GmbH
Current assignee: KEIL WERKZEUGFABRIK KARL EISCH; KEIL WERKZEUGFABRIK KARL EISCHEID GmbH
Priority date: 2005-10-25
Filing date: 2005-10-25
Publication date: 2006-01-12
Anticipated expiration: 2015-10-26

Abstract

Bohrer (10) mit einem Arbeitsbereich (12) sowie einem Einspannbereich (14), der auf seinem Außenumfang eine Anzahl n ≥ 2 von Spannflächen (16) aufweist, die jeweils mit einer Spannbacke eines Antriebselements in Kontakt bringbar sind, wobei der Einspannbereich (14) im Bereich jeder Spannfläche (16) einen Radius (r) aufweist, der in einer vorbestimmten Rotationsrichtung (18) gesehen von einem minimalen Radius (r_min) über einen Anstiegswinkelbereich (α₁) hinweg auf einen maximalen Radius (r_max) ansteigt, dadurch gekennzeichnet, daß diese Umfangskontur des Einspannbereichs (14) über den Arbeitsbereich (12) fortgeführt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Bohrer mit einem Arbeitsbereich sowie einem Einspannbereich, der auf seinem Außenumfang eine Anzahl von Spannflächen aufweist, die jeweils mit einer Spannbacke eines Antriebselements in Kontakt bringbar sind, wobei der Einspannbereich im Bereich jeder Spannfläche einen Radius aufweist, der in einer vorbestimmten Rotationsrichtung gesehen von einem minimalen Radius über einen Anstiegswinkelbereich hinweg auf einen maximalen Radius ansteigt.
Ein derartiger Bohrer ist aus der EP 1 340 570 B1 bekannt. Der mit einem derartigen Einspannbereich versehene Bohrer ermöglicht es, daß bei erleichtertem Einspannvorgang stets ein hinreichendes Einspannen zur Meidung eines Lösens oder Durchrutschens gewährleistet ist.
Beim Bohren in Gestein oder anderen abrasiven Material wird der Bohrstaub bzw. das Bohrmehl über die Spirale oder Bohrmehlabführnut abgeführt. Der Bohrkörper oder Arbeitsbereich, der das Hartmetallstück trägt, hat neben der Aufgabe der Abführung des Bohrmehls mittels der Bohrmehlabführnut aber auch anderseits noch für die nötige Führung im Bohrloch und in der Bohrungswand zu sorgen.
Hierbei entsteht natürlich durch das Bohrmehl und dem laufenden Abrieb zwischen dem Bohreraußenmantel und der Bohrungsinnenwand starke Reibung, die über eine relativ große Fläche des Bohreraußenmantels bewirkt wird. Dadurch wird die Leistung der Antriebsmaschine stark gedrosselt und auch die Leistung des Bohrers deutlich herabgesetzt. Da mittels des oben genannten Einspannbereichs kein Durchrutschen des eingespannten Bohrers mehr möglich ist, kann dies auch zu einer Überlastung der Antriebsmaschine führen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem Bohrer der eingangs genannten Art die Probleme des Standes der Technik zu beseitigen sowie mit technisch einfachen Mitteln die Leistungsfähigkeit des Bohrers sowie eine Schonung des Antriebsmittels sicher zu stellen.
Diese Aufgabe wird bei einem Bohrer der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß diese Umfangskontur des Einspannbereichs über den Arbeitsbereich fortgeführt ist.
Der Kern der Erfindung besteht darin, die die Reibung aufnehmende Oberfläche des Arbeitsbereichs des Bohrers stark zu reduzieren, gleichzeitig aber dennoch sicher die nötige Führung im Bohrloch und an der Bohrungswand zu gewährleisten.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, daß sich jede Spannfläche in Rotationsrichtung gesehen von einem Anfangspunkt bis zu einem Endpunkt erstreckt, zwischen denen der Radius sich ändert, wobei der Endpunkt bei dem maximalen Radius liegt und daß zwischen dem Endpunkt jeder Spannfläche und dem entsprechenden Anfangspunkt der in Rotationsrichtung benachbarten Spannfläche eine radial abfallende, sich über einen Abfallwinkelbereich erstreckende Übergangsfläche ausgebildet ist. Dadurch ist bei der Spann fläche, deren Kontur sich wie oben angegeben auch in den Arbeitsbereich fortsetzt, aber dort nicht anders bezeichnet wird, eine Art Rampe gegeben. Diese Rampe ermöglicht einerseits quasi eine automatische Selbstspannung für den Einspannbereich. Für den Arbeitsbereich bedeutet dies aber, daß lediglich der Endpunkt die größte Reibung übertragen muß.
Damit keine harten und zu Schwingungen führenden Übergänge vorhanden sind ist es vorteilhaft, wenn der Radius zwischen dem Anfangspunkt und dem Endpunkt jeder Spannfläche derart stetig ansteigt, daß die Spannfläche im Querschnitt konvex gekrümmt ist.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vorteilhafterweise vor, daß im Bereich jeder Übergangsfläche der Radius derart stetig abfällt, daß die Übergangsfläche im Querschnitt konkav gekrümmt ist und insbesondere ein Wendepunkt zwischen der konkav gekrümmten Übergangsfläche und der sich stetig anschließenden konvex gekrümmten Spannfläche etwa mit deren Anfangspunkt zusammenfällt.
Wenn der Anstiegswinkelbereich jeder Spannfläche etwa 85%–95% insbesondere etwa 90% eines Spannschaft-Teilungswinkels α = 360°/n beträgt, hat das nicht nur Vorteile für die Treffgenauigkeit der Spannbacken auf die Spannflächen. Je größer dieser Bereich ist, um so größer ist auch der Bereich, der einen noch größeren Abstand zur Bohrungsinnenwandung aufweist. Dadurch wird eine große zusätzliche Volumenkapazität zur Aufnahme von Bohrmehl geschaffen.
Gemäß einer Weiterbildung ist es vorteilhafterweise vorgesehen, daß die Differenz des maximalen und minimalen Radius etwa 1,5%–8% des Durchmessers eines von den Endpunkten der Spannfläche definierten Umkreises beträgt.
Weiterhin ist es vorteilhafterweise vorgesehen, daß die Anzahl der Spannflächen gleich der Anzahl der Spannbacken des jeweils zugehörigen Antriebselementes ist.
Es ist vorteilhaft wenn, die Spannflächen und vorzugsweise die Übergangsflächen jeweils axial parallel zu einer Rotationsachse verlaufen, da dadurch deren Herstellung wesentlich vereinfacht ist.
Eine weitere Erhöhung der Bohrmehlabführkapazität ist dann gegeben, wenn der Arbeitsbereich eine Bohrmehlabführnute mit mindestens zwei unterschiedlichen Kernstärken bezüglich der Rotationsachse aufweist.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels sowie aus den Zeichnungen auf die Bezug genommen wird.
Es zeigen:
1a eine Seitenansicht eines Bohrers;
1b eine Schnittansicht gesehen entlang der Linie a-A von 1a;
2 eine Querschnittsansicht des Einspannbereichs des in 1a gezeigten Bohrers
Anhand der 1 und 2 wird nunmehr ein Ausführungsbeispiel eines Bohrers 10 beschrieben. Der in den 1a und 1b dargestellte Bohrer 10 weist eine Bohrmehlabführnut mit in diesem Fall vier unterschiedlichen Kernstärken 30a,b,c,d auf. Selbstverständlich gilt die folgende Beschreibung auch für solche Bohrer 10, die eine davon abweichende Anzahl von Bohrmehlabführnuten aufweisen.
Der Bohrer 10 weist einen Arbeitsbereich 12 sowie einen Einspannbereich 14 auf. An dem dem Einspannbereich 14 entgegengesetzten Ende weist der Bohrer 10 eine nicht näher bezeichnete Bohrerspitze auf, die einen Bohrlocherzeugungsdurchmesser D festlegt. Der eigentliche Bohrerdurchmesser B ist dementsprechend kleiner.
Wie insbesondere in 2 zu sehen, weist der Einspannbereich 14 auf seinem Außenumfang eine Anzahl n ≥ 2, im gezeigten Ausführungsbeispiel ist n = 3, von Spannflächen 16 auf, die jeweils mit einer Spannbacke eines Arbeitselements oder einer Antriebsmaschine in Kontakt bringbar sind.
Im Bereich jeder Spannfläche 16 weist der Einspannbereich 14 einen Radius r auf, der in einer vorbestimmten Rotationsrichtung 18 gesehen von einem minimalen Radius r_min über einen Anstiegswinkelbereich α₁ auf einen maximalen Radius r_max ansteigt.
Dabei erstreckt sich die Spannfläche 16 in Rotationsrichtung 18 gesehen von einem Anfangspunkt 20 bis zu einem Endpunkt 22. Zwischen diesen beiden Punkte 20 und 22 ändert sich der Radius r, wobei der Endpunkt 22 bei dem maximalen Radius r_max liegt.
Ferner ist zwischen dem Endpunkt 22 jeder Spannfläche 16 und dem entsprechenden Anfangspunkt 20 der in Rotationsrichtung 18 benachbarten Spannfläche 16 eine radial abfallende, sich über einen Abfallwinkelbereich α₂ erstreckende Übergangsfläche 24 ausgebildet.
Wie in 1a anhand der Linie des Endpunkts 22 zu sehen, ist die eben beschriebene Umfangskontur des Einspannbereichs 14 über den Arbeitsbereich 12 fortgeführt. Da bei ist zu bemerken, daß der Begriff Spannfläche 16 auch für die entsprechende Position bei dem Arbeitsbereich 12 aus Übersichtlichkeitsgründen Verwendung findet.
Vorzugsweise fällt der Radius r im Bereich jeder Übergangsfläche 24 derartig stetig ab, daß die Übergangsfläche 24 im Querschnitt konkav gekrümmt ist, wobei vorzugsweise ein Wendepunkt zwischen der konkav gekrümmten Übergangsfläche 24 und der sich stetig anschließenden konvex gekrümmten Spannfläche 16 etwa mit deren Anfangspunkt 20 zusammen fällt.
Da in dem gezeigten Ausführungsbeispiel die Anzahl der Spannflächen 16 drei ist, beträgt der Spannschaft-Teilungswinkel α = 120°. Da der Anstiegswinkelbereich α₁ jeder Spannfläche 16 etwa 85%–95%, insbesondere etwa 90% des Spannschaft-Teilungswinkels α = 120° beträgt, bedeutet dies, daß der Anstiegswinkelbereich α₁ die Werte 102°–114°, insbesondere etwa 108° einnehmen kann. Daraus ergibt sich für den Abfallwinkelbereich α₂ jeder Übergangsfläche 24 ein Wertebereich von 18°–6° und bevorzugt etwa von 12°.
Wie oben bereits ausgesagt, ist es vorteilhaft, wenn die Differenz r_max – r_m _in in etwa 1,5%–8% des Durchmesser d bzw. des Bohrdurchmessers B eines von den Endpunkte 22 der Spannfläche 16 definierten Umkreises 26 beträgt.
Da der Durchmesser d = 2 × r_max beträgt, ergibt sich für die oben genannte Differenz etwa 3%–16% von r_max. Legt man den Wert für den Durchmesser d = 10 mm zugrunde, so ergibt sich für diese Differenz eine Größenordnung von 0,3 mm – 1,6 mm.
Ferner sind die Spannflächen 16, auch im Bereich des Arbeitsbereichs 12, und vorzugsweise die Übergangsflächen 24, jeweils axial parallel zu einer Rotationsachse 28 verlaufend angeordnet. Dadurch wird die Herstellung dieser Umfangskontur erleichtert, da dadurch die Kontur mit gradlinigen achsparallelen Bewegungen hergestellt werden kann.
Erfindungsgemäß ist daher ein Bohrer geschaffen, der nicht nur besonders sicher und fest eingespannt werden kann, sondern auch noch zusätzlich einen geringeren Verschleiß zeigt aufgrund der deutlich reduzierten Reibfläche, wodurch eine wesentlich höhere Arbeitskraft und eine deutlich bessere Leistung der Antriebsmaschine möglich sind.

Claims

Bohrer (10) mit einem Arbeitsbereich (12) sowie einem Einspannbereich (14), der auf seinem Außenumfang eine Anzahl n ≥ 2 von Spannflächen (16) aufweist, die jeweils mit einer Spannbacke eines Antriebselements in Kontakt bringbar sind, wobei der Einspannbereich (14) im Bereich jeder Spannfläche (16) einen Radius (r) aufweist, der in einer vorbestimmten Rotationsrichtung (18) gesehen von einem minimalen Radius (r_min) über einen Anstiegswinkelbereich (α₁) hinweg auf einen maximalen Radius (r_max) ansteigt, dadurch gekennzeichnet, daß diese Umfangskontur des Einspannbereichs (14) über den Arbeitsbereich (12) fortgeführt ist.
Bohrer (10) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß sich jede Spannfläche (16) in Rotationsrichtung (18) gesehen von einem Anfangspunkt (20) bis zu einem Endpunkt (22) erstreckt, zwischen denen der Radius (r) sich ändert, wobei der Endpunkt (22) bei dem maximalen Radius (r_max) liegt und daß zwischen dem Endpunkt (22) jeder Spannfläche (16) und dem entsprechenden Anfangspunkt (20) der in Rotationsrichtung (18) benachbarten Spannfläche (16) eine radial abfallende, sich über einen Abfallwinkelbereich (α₂) erstreckende Übergangsfläche (24) ausgebildet ist.
Bohrer (10) nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, daß der Radius (r) zwischen dem Anfangspunkt (20) und dem Endpunkt (22) jeder Spannfläche (16) derart stetig ansteigt, daß die Spannfläche (16) im Querschnitt konvex gekrümmt ist.
Bohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich jeder Übergangsfläche (24) der Radius (r) derart stetig abfällt, daß die Übergangsfläche (24) im Querschnitt konkav gekrümmt ist und insbesondere ein Wendepunkt zwischen der konkav gekrümmten Übergangsfläche (24) und der sich stetig anschließenden konvex gekrümmten Spannfläche (16) etwa mit deren Anfangspunkt (20) zusammenfällt.
Bohrer (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anstiegswinkelbereich (α₁) jeder Spannfläche (16) etwa 85–95% insbesondere etwa 90% eines Spannschaft-Teilungswinkels α = 360°/n beträgt.
Bohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz (r_max – r_min) des maximalen und minimalen Radius etwa 1,5%–8% des Durchmessers (d) eines von den Endpunkten (22) der Spannfläche (16) definierten Umkreises (26) beträgt.
Bohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl (n) der Spannflächen (16) gleich der Anzahl der Spannbacken des jeweils zugehörigen Antriebselementes ist.
Bohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannflächen (16) und vorzugsweise die Übergangsflächen (24) jeweils axial parallel zu einer Rotationsachse (28) verlaufen.
Bohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitsbereich (12) eine Bohrmehlabführnut mit mindestens zwei unterschiedlichen Kernstärken (30a,b,c,d) bezüglich der Rotationsachse (28) aufweist.