WO2012139542A2

WO2012139542A2 - Mehrschneidiges bohrwerkzeug

Info

Publication number: WO2012139542A2
Application number: PCT/DE2012/000236
Authority: WO
Inventors: Manfred Schwenck
Original assignee: Guehring KG
Current assignee: Guehring KG
Priority date: 2011-03-09
Filing date: 2012-03-09
Publication date: 2012-10-18
Anticipated expiration: 2013-09-09
Also published as: WO2012139542A3; DE102011001178A1

Abstract

Beschrieben wird ein mehrschneidiges, insbesondere zweischneidiges Bohrwerkzeug zum Bohren ins Volle, bei dem die vorzugsweise vor Mitte liegende Hauptschneide (12) in eine Schneidkante (12A) einer vor Mitte liegenden Kernausspitzung (24) übergeht. Die Besonderheit besteht darin, dass der Normal-Freiwinkel (WNF1) der Hauptschneide (12, 12A) über deren gesamte Länge unter Einbeziehung des Bereichs (12A) der Kernausspitzung (24) im Wesentlichen gleich bleibt, vorzugsweise im Bereich zwischen 7 und 11°, äußerst bevorzugt zwischen 8 und 10°, liegt.

Description

Beschreibung

Mehrschneidiges Bohrwerkzeug

Die Erfindung betrifft ein mehrschneidiges, insbesondere zweischneidiges

Bohrwerkzeug zum Bohren ins Volle, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bohrwerkzeuge dieser Art sind in der modernen Fertigungstechnik unabdingbar. Sie haben in den letzten Jahrzehnten eine enorme Entwicklung hinsichtlich Standzeit und Arbeitsgenauigkeit genommen. Aufgrund der immer genauer und stabiler arbeitenden Werkzeugmaschinen gelingt es auch, hoch komplexe Anschliffe reproduzierbar herzustellen, auch wenn das Material des Bohrwerkzeugs aus der Gruppe der

Hartstoffe, wie z. B. der Hartmetalle (VHM), gewählt wird.

Eines besondere Herausforderung für derartige Bohrwerkzeuge stellt die Bearbeitung von hochfesten und zähen Werkstoffen, wie z. B. der Vergütungsstähle C70 und 42CrMo4, oder von warmfesten Legierungen, wie z. B. der Nickel-Chrom-Legierung INCONEL 718, dar. Es sind bereits verschiedene Versuche unternommen worden, ein Werkzeug der eingangs beschriebenen Art in der Weise zu gestalten, dass sich bei beherrschbaren Spindelbeanspruchungen eine gute Standzeit erzielen lässt.

Ein Spitzenanschliff gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist beispielsweise bereits in der DIN 1412 Form A oder DIN 1312 Form B beschrieben. In der letzteren Norm wird die Ausspitzung in der Weise vorgenommen, dass gleichzeitig eine Korrektur eine Hauptschneide vorliegt. Den mit abnehmendem Abstand zur Bohrerachse stetig zunehmenden Freiwinkel erhält man gemäß dieser Anschliffgeometrie dadurch, dass ein sogenannter Kegelmantelanschliff angebracht wird, d.h. dass die Freifläche von dem Mantelabschnitt eines Kegels gebildet wird, dessen Achse parallel zu einer Ebene verläuft, die im Wesentlichen parallel zur Hauptschneide und senkrecht zur

Bohrerachse verläuft, jedoch um ein bestimmtes Maß vor der Hauptschneide liegt.

Bestätigungskopie| Der Spitzenanschliff eines Bohrwerkzeugs wird dann besonders wichtig, wenn der Kerndurchmesser des Bohrwerkzeugs angehoben wird, um dem Werkzeug mehr Stabilität zu geben. Durch die in den letzten Jahrzehnten entwickelten

Werkzeugbeschichtungen einerseits und durch die in jüngster Zeit stark verbesserte Schmier-/Kühltechnik unter Einbeziehung der sogenannten Minimalschmierung (MMS- Technologie) gelingt es, die Querschnitte der Spannuten auch bei Werkzeugen zum Bohren ins Volle erheblich zu verkleinern, was zu einem Anstieg des Kerndurchmessers führt.

In den Dokumenten DE 10 2008 004 564 A1 , DE 10 2009 025 223 A1 und DE 10 2007 040 178 A1 sind beispielsweise moderne Spitzenanschliffe für zweischneidige

Bohrwerkzeuge beschrieben. Die Besonderheit des Anschliffs gemäß DE 10 2009 025 223 A1 besteht darin, die von der Ausspitzung gebildete Zentrumsschneide in zwei Teilschneiden zu unterteilen, die miteinander einen stumpfen Winkel einschließen.

Gemäß der Druckschrift DE 10 2008 004 564 A1 wird zur Verbesserung des

Eigenzentrierverhaltens der Anschliff im Zentralbereich so gestaltet, dass sich im

Zentralbereich zwei Krümmungsbereiche ergeben, die entgegengesetzt gekrümmt sind.

Das Bohrwerkzeug gemäß DE 10 2007 040 178 A1 ist hinsichtlich des Spitzenanschliffs so gestaltet, dass sich ein besseres Spanabflussverhalten im Zentrum des

Bohrwerkzeugs ergibt. Dies wird dadurch erreicht, dass die Spanflächen der

Hauptschneiden und die Spanflächen der Zentrumsschneiden in einem stumpfen Winkel zueinander angeordnet sind und dass die Freiflächen Teilabschnitte aufweisen, welche in einem stumpfen Winkel zueinander angeordnet sind, wobei diese

Teilabschnitte sowohl der Spanfläche der Zentrumsschneide als auch der Spanfläche der Hauptschneide zugeordnet sind.

Schließlich-ist-es aus-dem Dokument EP 1 230 058 B1 bekannt, den Spitzenanschliff mit einer besonders gestalteten Freifläche auszustatten, wobei die Freifläche zwei Teilbereiche aufweist, die homogen und kantenfrei ineinander übergehen. Die

Herstellung eines derartigen Spitzenanschliffs erfordert allerdings eine auf die

Schleifkinematik abgestimmte spezielle Schleifscheibengeometrie, so dass es schwierig wird, Bohrwerkzeuge mit derartiger Anschliffgeometrie wirtschaftlich in die Fertigungslogistik einzugliedern.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein mehrschneidiges, insbesondere zweischneidiges Bohrwerkzeug zum Bohren ins Volle gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 in der Weise weiterzubilden, dass sich bei vertretbarem

Herstellungsaufwand eine verbesserte Standzeit, insbesondere bei der Bearbeitung von hochfesten und/oder hochzähen und/oder warmfesten Werkstoffen, wie z. B. von Vergütungsstählen und Nickel-Chrom-Legierungen ergibt.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Erfindungsgemäß wurde überraschend festgestellt, dass der Standweg des

Bohrwerkzeugs maßgeblich von der Größe des Normal-Freiwinkels am Schneideneck abhängt. Während man bislang davon ausgegangen ist, dass der Freiwinkel im

Zentrum des Bohrwerkzeugs eine Größe im Bereich von etwa 15° haben sollte, damit er am Schneideneck noch in der Größenordnung von etwa 0° gehalten werden kann, wird erfindungsgemäß der Freiwinkel über die gesamte Länge der Schneide wesentlich verkleinert. Es wurde festgestellt, dass sich mit der erfmdungsgemäßen

Freiwinkelgestaltung mit sehr kleinen Werten trotz einem zu erwartenden Anstieg der Vorschubkraft und des Bohrwerkzeug-Drehmoments eine spürbare Verlängerung des Standwegs erzielen lässt. Dieses Ergebnis ist überraschend und hat darüber hinaus den zusätzlichen Vorteil, dass sich der verbesserte Standweg des Bohrwerkzeugs mit einer sehr einfachen Anschliff-Geometrie und damit mit einer einfachen Kinematik der den Anschliff erzeugenden Werkzeugmaschine erzielen lässt. Denn die Freiflächen können als ebene Flächen ausgebildet werden (4-Flächen-Anschliff).

Die Versuche haben im Einzelnen geze^'igt dass diese-erfindungsgemäße Gestaltung des SpitzenanscrTliffs zu einem Werkzeug führt, das wesentlich größere

Verschleißmarkenbreiten zulässt als herkömmlich gestaltete Bohrwerkzeuge, ohne dass es zu einem Werkzeugbruch bzw. zu unzulässigen Durchmesserabweichungen der hergestellten Bohrung kommt. Im Vergleich zu einem herkömmlichen Anschliff, bei dem der Freiwinkel der Hauptschneide von der Schneidenecke bis zum Schneidenzentrum relativ stark, z.B. von 8 ° außen auf 14° innen zunimmt, konnte festgestellt werden, dass der erfindungsgemäße Anschliff zu einer um 50%

verbesserten Standzeit führte.

Dieses Phänomen konnte insbesondere bei der Bearbeitung der Werkstoffe C70 und 42CrMo4 wiederholt und reproduzierbar nachgewiesen werden. Ein weiteres, überraschendes Ergebnis der erfindungsgemäßen Entwicklung liegt dabei darin, dass es auch im Bereich der Schneidenzentrums trotz der zu erwartenden höheren thermischen Beanspruchung nicht zu vorzeitigen Ausbrüchen gekommen ist. Eine Erklärung für dieses überraschende Phänomen wird darin gesehen, dass der

erfindungsgemäß verleinerte Normal-Freiwinkel im Bereich des Schneidenzentrums zur Folge hat, dass dort auch mehr Material zur Ableitung der Reibungswärme zur

Verfügung steht, was positiv zur Anhebung des Standwegs des Bohrwerkzeugs genutzt werden kann.

Mit der Weiterbildung des Anspruchs 2 wird eine einfache Möglichkeit zur

Feinanpassung des Zerspanungsverhaltens bei der Bearbeitung unterschiedlicher Werkstoffe mit dementsprechend unterschiedlicher Spanbildung geschaffen.

Die Geometrie der ersten Freifläche ist - wie oben bereits beschrieben - unter anderem dadurch charakterisiert, dass sich der Normal-Freiwinkel der Hauptschneide mit zunehmendem Abstand zur Bohrerachse nicht ändert. Dies kann in guter Näherung durch einen ebenen Flächenanschliff aber beispielsweise auch dadurch sichergestellt werden, dass die erste Freifläche von einem geeigneten, leichten

Schraubflächenanschliff oder geeigneten Kegelmantelanschliff gebildet ist. In jedem Fall kann die Schleifkinematik einfach gehalten werden.

Wenn sich an die erste Freifläche eine zweite Freifläche anschließt, die ebenfalls als ebene Fläche gestaltet wird, wird die Herstellung des Anschliffs weiter vereinfacht.

Wie eingangs bereits dargelegt, hat die Erfindung dann besondere Vorteile, wenn der Anschliff an einem sehr steifen Werkzeug angebracht wird, wie beispielsweise bei einem Werkzeug aus Vollhartmetall (VHM) der Fall ist. Es hat sich darüber hinaus gezeigt, dass der erfindungsgemäße Anschliff gerade dann besondere Vorteile hat, wenn Bohrwerkzeuge mit extrem vergrößertem Kerndurchmesser mit diesem Anschliff ausgestattet werden. Es konnte in Versuchen gezeigt werden, dass sich die eingangs erläuterten positiven Stand weg- Effekte selbst dann noch zeigen, wenn der

Kerndurchmesser in Bereiche zwischen 0, 30 und 0,45 x D angehoben wird, wobei D den Nenndurchmesser des Bohrwerkzeugs bezeichnet.

Mit der Weiterbildung des Anspruchs 8 wird im Bereich des Bohrerzentrums ein sehr großer Spanraum gebildet, wodurch die Vorschubkräfte leichter kontrollierbar bleiben.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Anschliffs werden dann noch gesteigert, wenn das Bohrwerkzeug mit innenliegenden Kühlkanälen ausgestattet wird. Vorteilhaft ist es in diesem Fall, wenn die Kühlkanäle jeweils in die zweite Freifläche münden, wodurch die Mündung des Kühlkanals einen größeren Abstand zum Bohrungsgrund erhält. Dadurch kann das Kühl-/Schmiermittel effektiv an die im Eingriff befindliche Schneide des Werkzeugs einschließlich der Querschneide geleitet werden. Diese Gestaltung ist sowohl bei der Verwendung von flüssigen Kühl-/Schmierstoffen als auch dann von Vorteil, wenn das Werkzeug für die sogenannte Trockenbearbeitung, d.h. für die MMS (Minimalmengenschmierung) -Technologie eingesetzt wird. Dieser Effekt kann dadurch noch optimiert werden, dass die Mündungsöffnungen gemäß Anspruch 11

freigeschliffen werden.

Mit der Weiterbildung des Anspruchs 9 wird die Zentrumsschneide zusätzlich stabilisiert.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der übrigen Unteransprüche.

Nachstehend werden anhand schematischer Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher-erläutert. Es.ze.igen:

Fig. 1 eine Draufsicht des erfindungsgemäßen Bohrwerkzeugs; Fig. 2 eine Seitenansicht des Spitzenbereichs des in Fig. 1 gezeigten Bohrwerkzeugs bei einer Blickrichtung gemäß "II" in Fig. 1 ;

Fig. 3 eine Ansicht des Werkzeugs gemäß Fig. 1 bei einer Blickrichtung entlang "III" in Fig. 1 ;

Fig. 4 eine Teilansicht des Werkzeugs gemäß Fig. 2 bei einer Blickrichtung entlang "IV" in Fig. 2, d.h. entlang der Hauptschneide;

Fig. 5 in vergrößerter Darstellung die Einzelheit "X" gemäß Fig. 1 ;

Fig. 6 in vergrößerter Darstellung die Einzelheit Ύ" gemäß Fig. 2;

Fig. 7 eine Seitenansicht des Bohrwerkzeugs bei einer Blickrichtung gemäß "VII" in Fig. 1 ;

Fig. 8 eine Ansicht des Bohrwerkzeug bei einer Blickrichtung parallel zu einer

Vorschubbewegung einer die Ausspitzung des Werkzeugs herstellenden

Schleifscheibe; und

Fig. 9 ein Diagramm zur Darstellung der Messergebnisse von Bohrversuchen, wobei die Standwege eines erfindungsgemäßen Werkzeugs mit denjenigen eines

Vergleichsbeispiels verglichen werden.

Fig. 1 zeigt die Stirnansicht eines zweischneidigen Bohrwerkzeugs 10, das zwei

Hauptschneiden 12 und zwei Spannuten 14 aufweist. Bei dem Bohrwerkzeug 10 handelt es sich um ein Werkzeug zum Bohren ins Volle, d.h. um ein Werkzeug, das mit einem Spitzenanschliff ausgestattet ist, der eine bis nahe dem Zentrum laufende

Haupts.chneide aufweist und nachfolgend näher beschrieben werden soll.

Wie aus den Fign. 2, 3, 7 und 8 ersichtlich, sind die Spannuten 14 wendeiförmig in das Werkzeug eingeschliffen. Es soll jedoch bereits an dieser Stelle hervorgehoben werden, dass die Erfindung auch bei Werkzeugen angewendet werden kann, die gerade genutet sind.

Der Anschliff ist punktsymmetrisch aufgebaut, d.h. die durch den Anschliff gebildeten Kanten und Flächen sind zum Zentrum 15 des Bohrwerkzeugs punktsymmetrisch.

Der Anschliff wird im Wesentlichen von drei Flächen gebildet, nämlich von einer ersten Hauptfreifläche 18A, einer sich daran anschließenden zweiten Hauptfreifläche 18B und einer Kernausspitzung 24, die - wie sich am besten aus der Darstellung gemäß Fig. 5 zeigen lässt - nahe an das Zentrum 15 des Bohrwerkzeugs heranreicht. Das Maß, um das die Kernausspitzung 24 vor der Mitte bzw. vor dem Zentrum des Bohrwerkzeugs endet, ist in Fig. 5 mit KVM bezeichnet. Das Maß liegt bei einem Bohrwerkzeug mit einem Nenndurchmesser von etwa 7 mm zwischen 0,00 und 0,04 mm.

Mit dem Bezugszeichen 16 sind innenliegende Kühlkanäle bezeichnet, die sich in den Stegen des Bohrwerkzeugs zum nicht gezeigten Spanabschnitt des Bohrwerkzeugs erstrecken und bezüglich des Spitzenanschliffs derart positioniert sind, dass die

Mündungsöffnungen im Bereich der zweiten Hauptfreifläche 18B liegen. Wie sich ferner aus den Darstellungen gemäß den Fign. 1 und 5 ergibt, sind die Mündungsöffnungen in der zweiten Hauptfreifläche 18B frei geschliffen, so dass ein Kanal 26 von der

Mündungsöffnung zur Kernausspitzung 24 entsteht. Der Kanal 26 verläuft im

Wesentlichen in Umfangsrichtung und ermöglicht es dem über die Kühl- /Schmiermittelkanäle 16 zugeführten Kühl-/Schmiermittel die in Eingriff befindlichen Schneiden mit größerem Volumenstrom zu erreichen.

Nachfolgend wird die Geometrie des erfindungsgemäßen Spitzenanschliffs im

Einzelnen näher erläutert.

In Fig. 2 istmit der Bezeichnung WSP der Spitzenwinkel des Bohrwerkzeugs bezeichnet, d.h. der Winkel, den die beiden Hauptschneiden 12, 12A miteinander einschließen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel, das ein Bohrwerkzeug mit einem Nenndurchmesser von etwa 7 mm zeigt, beträgt dieser Spitzenwinkel etwa 140°. Vorteilhafte Spitzenwinkel liegen im Bereich zwischen 120 und 150°, vorzugsweise zwischen 135 und 145°.

Wie sich ferner aus den Darstellungen gemäß den Fign. 1 und 5 ergibt, wird durch die Kernausspitzung 24 nicht nur ein Schneidenabschnitt 12A im Bohrerkern ausgebildet, sondern zugleich die Hauptschneide 12 geringfügig korrigiert. Im Einzelnen wird durch die Kernausspitzung 24 ein Übergangsradius RB angeschliffen, der bei dem Werkzeug mit einem Nenndurchmesser von etwa 7 mm im Bereich von etwa 1 ,5 bis 1 ,6 mm liegt.

Nachfolgend wird die Lage der Kernausspitzung 24 näher beschrieben:

Vorzugsweise wird die Kernausspitzung 24 durch eine Schleifscheibe eingeschliffen, deren Querschnitt im Bereich ihrer Arbeitskante aus Fig. 8 ersichtlich ist. Der

Eckenwinkel WEC (siehe Fig. 8) beträgt zwischen 100 und 110°, beispielsweise 105 ± 0,1 °. Mit RK ist der Kantenradius der Schleifscheibe bezeichnet, die bei einer

Vorschubbewegung der Schleifscheibe in einer auf der Zeichenebene der Fig. 8 senkrechten Richtung gleichzeitig eine gerundete Ausspitzungskante 34 mit einem Übergangsradius RK zwischen einem Schneidbrustabschnitt 24B und einer

Ausspitzungsfläche 24F bildet. Der Wert dieses Kantenradius RK liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 0,1 und 0,2 mm.

Die Eintauchbewegung der Schleifscheibe zur Herstellung der Kernausspitzung 24 ist so festgelegt, dass sich im Bereich des Schneidbrustabschnitts 24B ein - aus der Fig. 3 ersichtlicher - leicht negativer axialer Spanwinkel WSAK ergibt, der im Bereich zwischen 0 und 2° liegt. Hierdurch liegt die Kante 34 um das Maß MVM vor der Schneidkante 12A. Gleichzeitig ist die Eintauchbewegung der Schleifscheibe - wie aus Fig. 9 ersichtlich - so festgelegt, dass der Kantenradius RK zwischen der Schneidbrust 24B und der Ausspitzungsfläche 24F eine Ausspitzungskante 34 erzeugt, die um den Neigungswinkel WN zur Bohrerachse 30 geneigt ist. Der Neigungswinkel WN (Figur 7) liegt im Bereich zwischen 30 und 40°, vorzugsweise zwischen 33 und 37°.

Schließlich wird die Schleifscheibe derart bewegt und ausgerichtet, dass - in einer Ebene senkrecht zur Bohrerachse 30 betrachtet, der Schneidbrustabschnitt 24B in einem Winkel WK (siehe Figur 5) im Bereich zwischen 25 und 35°, vorzugsweise zwischen 28 und 32° zu einer Ebene ER (siehe Figur 1 und 5) verläuft, die durch das Zentrum 15 des Bohrwerkzeugs geht und parallel zu einem radial äußeren Bereich der Hauptschneide 12 ausgerichtet ist. Dieser Winkel bestimmt, den Knick der

Hauptschneide zwischen den Abschnitten 12 und 12A, wobei vorteilhafter Weise über die Schleifscheibe, mit der die Kernausspitzung hergestellt wird, auch der

Übergangsradius geschliffen wird

Mit dem Bezugszeichen 28 ist eine Nebenschneide bezeichnet, hinter der sich die Nebenfreifläche 32 anschließt.

Am Übergang zwischen der Hauptschneide 12 und der Nebenschneide 28 befindet sich das Schneideneck 36. Wie sich aus der vergrößerten Darstellung gemäß Fig. 6 ergibt, ist das Schneideneck 36 mit einer Fase ausgestattet, die eine Breite BFA im Bereich zwischen 0,05 und 0,15 mm hat. Die Fase am Schneideneck 36 ist darüber hinaus leicht hinterschnitten, was sich - gemäß Fig. 6 - durch die Winkelangabe WHS ergibt. Der Winkel WHS liegt vorzugsweise zwischen 9 und 1 1 °.

Die Anfasung des Schneidenecks 36 ist darüber hinaus so gelegt, dass sie mit der Bohrerachse einen Winkel WAS zwischen 40 und 50° einschließt.

Darüber hinaus lässt die Fig. 6 erkennen, dass sowohl die Hauptschneidkante 12 als auch die Nebenschneidkante 28 angefast bzw. gebrochen sind, was beispielsweise durch Bürsten von Hand erfolgen kann. Die Fasenbreite BFH an der Hauptschneide 12 liegt beispielsweise im Bereich zwischen 0,04 und 0,08 mm.

Wie sich aus den Darstellungen der Fign. 1 und 5 ergibt, liegt die Hauptschneide 12 um ein Maß KVM "vor Mitte", d.h. in Drehrichtung des Bohrwerkzeugs versetzt zu einer Radialebene ER des Bohrwerkzeugs, die im Wesentlichen parallel zum

Hauptschneidenabschnitt 12 verläuft. In dieser Radialebene ER liegt darüber hinaus eine Kante 20, an der sich die erste Hauptfreifläche 18A und die zweite Hauptfreifläche 18B berühren. In Fig. 5 ist mit MAM ein Maß bezeichnet, um welches die Bohrerachse zum Zentrum der von den Hauptfreiflächen 18A, 18B gebildeten Rest-Querschneide 22R (siehe Figur 5) versetzt ist. Dieses Maß MAM ist äußerst klein und liegt in der Größenordnung zwischen 0,01 und 0,018 mm. Es ergibt sich beispielsweise dadurch, dass die

Hauptschneiden 12, 12A mit einer geringfügigen Schneid höhendifferenz geschliffen werden, die beispielsweise in der Größenordnung von 0,02 mm liegt, so dass die Schneiden sich in der Länge geringfügig voneinander unterscheiden.

Das erfindungsgemäße Bohrwerkzeug wurde im Hinblick darauf gestaltet, dass eine besonders hohe Verschleißbeständigkeit und eine erheblich gesteigerte Standzeit bereitgestellt werden. Erfindungsgemäß wurde festgestellt, dass sich entgegen allen Erwartungen eine erhebliche Verbesserung des Standvermögens (gemäß DIN 6583) bei der Bearbeitung hochfester und/oder hochzäher und/oder besonders warmfester Stähle dann ergibt, wenn der Normal-Freiwinkel der Hauptschneide über die gesamte Länge der Hauptschneide, d.h. auch im Bereich der Kernausspitzung 24 erheblich kleiner als üblich und im Wesentlichen gleich gehalten wird. Dies soll nachfolgend anhand der Fign. 2 bis 4 näher erläutert werden.

Fig. 4 ist die Ansicht des Anschliffs bei Betrachtung in Richtung der Hauptschneide 12. Die Zeichenebene der Fig. 4 ist dementsprechend die Ebene, in der der Normal- Freiwinkel WNF der Hauptschneide 12 gemessen wird. Erfindungsgemäß wird der Normal-Freiwinkel NWF1 der ersten Hauptfreifläche im Bereich zwischen 7 und 11 °, vorzugsweise zwischen 8 und 10° gewählt, und er bleibt über die gesamte Länge der Hautschneide im Wesentlichen glich groß. Der Normal-Freiwinkel NWF2 der zweiten Hauptfreifläche 18B ist wesentlich größer und liegt beispielsweise im Bereich zwischen 18° und 22°.

Aus Fig. 4 ist noch erkennbar, dass die Hauptschneide 12 im Bereich der Kanten um einen Faseninkel F12 angefast ist, wobei der Winkel im Bereich zwischen 20 und 30° liegen kann.

Es wurden Bohrwerkzeuge aus Vollhartmetall (VHM) hergestellt, und zwar mit einer Hartmetallsorte DK 460 UF der Firma Gührung OHG. Die Härte dieses Werkstoffs beträgt 1620 (HV 30). Die Zusammensetzung beträgt 90% Wolframcarbid und 10% Kobalt. Die Korngröße lag in der Größenordnung kleiner 0,5 μηη. Die

Biegebruchfestigkeit dieser Hartmetallsorte liegt bei 3700 N/mm².

Die Bohrer wurden mit einer mehrlagigen Schicht aus Titanaluminiumnitrid und

Titannitrid ausgestattet. Alle Bohrwerkzeuge waren mit innenliegenden Kühl- /Schmiermittelkanälen ausgestattet.

Der Anschliff wurde gemäß den Fign. 1 bis 8 ausgeführt. Dementsprechend betrug der Normal-Freiwinkel NWF1 über die gesamte Länge der Hauptschneide um 8°.

Das Bohrwerkzeug mit einem Nenndurchmesser von 6,8 mm wurde mit einer

Schnittgeschwindigkeit vc von 105 m/min und einem Vorschub f von 0,2 mm/U betrieben. Dabei wurden Sacklöcher mit einer Tiefe von 30 mm in Werkstücke aus 42 CrMo4, C70 und aus einer Nickelchromlegierung INKONEL 718 gebohrt. Es wurde mit einer Minimalmengenschmierung (MMS-Technologie) gearbeitet, d.h. mit einer Schmiermittel-Emulsion mit 8% Ölanteil bei einem Druck von 40 bar.

Die Versuche wurden wiederholt mit geringfügig abweichenden Normal-Freiwinkeln zwischen 7 und 10° ausgeführt. Es wurden die Vorschubkräfte und Drehmomente sowie die Temperatur laufend gemessen.

Neben der geforderten Maßhaltigkeit wurde als Kriterien zur Festlegung des Standwegs bei den Versuchen im Werkstoff 42CrMo4 der Werkzeugbruch, der Ausbruch der Hauptschneide oder eine Verschleißmarkenbreite VBmax = 360 μηη, für die Versuche im Werkstoff INCONEL 718 der Werkzeugbruch und der Ausbruch der Hauptschneide festgelegt.

Vergleichsversuche wurden mit Vollhartmetall- (VHM-) -Werkzeugen gleicher

Spannutengeometrie, jedoch mit anders gestalteter Lage der ersten Hauptfreifläche 18A durchgeführt. Das Vergleichswerkzeug wurde mit einer ersten Hauptfreifläche 18A ausgestattet, bei der der Normal-Freiwinkel der ersten Hauptfreifläche im radial äußeren Bereich bei 8° lag und im inneren Bereich der Hauptschneide im Bereich des Bohrerzentrums bei 14°.

In Fig. 9 sind die Messergebnisse einander gegenübergestellt. Die Säule V1 zeigt den Standweg des Vergleichswerkzeugs mit einem Normal-Freiwinkel NWF1 zwischen 8° außen und 14° innen. Die Säule E bildet den Standweg für das erfindungsgemäße Werkzeug mit dem Vier-Flächen-Anschliff ab.

Man erkennt, dass der in m wiedergegebene Standweg Lf (in m gemessen) des ersten Vergleichswerkzeugs V1 gegenüber dem Standweg für das erfindungsgemäße

Werkzeug V2 erheblich kleiner ist. In Zahlen ausgedrückt ergab sich für das

Vergleichswerkzeug V1 ein Standweg von lediglich 76 m, für das erfindungsgemäße Werkzeug ein Standweg von 115 m. Dieses Ergebnis ist überraschend, da sowohl die Vorschubkraft als auch das erforderliche Drehmoment beim erfindungsgemäßen Werkzeug erwartungsgemäß höher ist als beim Vergleichswerkzeug V1. Trotzdem verträgt das erfindungsgemäße Werkzeug die größeren mechanischen

Beanspruchungen wesentlich besser als das Vergleichswerkzeug, und zwar trotz des Umstands, dass der Kerndurchmesser DK der untersuchten Werkzeuge im Bereich zwischen 0,3 und 0,4 x D lag.

Es konnte also gezeigt werden, dass die erfindungsgemäße Gestaltung des Anschliffs dazu führt, dass das Bohrwerkzeug über den gesamten Schneidenverlauf einen ausreichend stabilen Schneidkeil erhält, der dem auftretenden Verschleiß unter Beibehaltung der Arbeitsgenauigkeit länger als erwartet standhält.

Selbstverständlich sind Abweichungen von den gezeigten Ausführungsbeispielen möglich, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen.

Das Werkzeug wurde als Werkzeug beschrieben, das insgesamt aus einem zähen und festen Werkstoff besteht, wie z. B. aus Vollhartmetall (VHM). Es ist jedoch

gleichermaßen möglich, lediglich den die Schneidenausbildenden Teil des Bohrers mit einem Anschliff wie vorstehend beschrieben auszustatten. Es ist gleichermaßen möglich, das Bohrwerkzeug aus einem anderen Material wie z. B. aus Werkzeugstahl, insbesondere HSS, HSSE oder einem anderen Hartstoff wie z. B. einem Cermet- Werkstoff herzustellen. Schließlich ist es auch möglich, das Werkzeug aus Schnellstahl herzustellen und mit einem Hartstoff-Schneideinsatz auszustatten, der lediglich die beiden Hauptschneiden, die Querschneide und die zwischen den Hauptfreiflächen liegende Kante 20 ausbildet.

Selbstverständlich ist es auch möglich, das Werkzeug mit anderen gängigen

Beschichtungen, insbesondere Hartstoffbeschichtungen oder Weichstoff- Beschichtungen auszustatten.

Es ist auch möglich, den Anschliff auch an Werkzeugen mit mehr als zwei Schneiden vorzusehen, beispielsweise an sogenannten Drei-Schneidern. Es ist auch möglich, das Werkzeug mit Nassschmierung zu betreiben.

Schließlich ist es nicht erforderlich, die vorstehend beschriebenen Winkel exakt einzuhalten. Vielmehr sind Abweichungen in der Größenordnung von bis zu 10% möglich, ohne auf den erfindungsgemäßen Effekt spürbar verzichten zu müssen.

Die Erfindung schafft somit ein mehrschneidiges, insbesondere zweischneidiges Bohrwerkzeug zum Bohren ins Volle, bei dem die vorzugsweise vor Mitte liegende Hauptschneide in eine Schneidkante einer vor Mitte liegenden Kernausspitzung übergeht. Die Besonderheit besteht darin, dass der Normal-Freiwinkel WNF1 der Hauptschneide über deren gesamte Länge unter Einbeziehung des Bereichs der Kernausspitzung im Wesentlichen gleich bleibt, vorzugsweise im Bereich zwischen 7 und 11 °, äußerst bevorzugt zwischen 8 und 10°, liegt.

Claims

Ansprüche

1. Mehrschneidiges, insbesondere zweischneidiges Bohrwerkzeug, zum Bohren ins Volle, mit einem Spitzenanschliff, bei dem die vorzugsweise vor Mitte liegende

Hauptschneide (12) in eine Schneidkante (12A) einer vor Mitte liegenden

Kernausspitzung (24) übergeht, dadurch gekennzeichnet, dass der Normal-Freiwinkel (WNF1 ) der Hauptschneide (12, 12A) über deren gesamte Länge unter Einbeziehung des Bereichs (12A) der Kernausspitzung (24) im Wesentlichen gleich bleibt,

vorzugsweise im Bereich zwischen 7 und 11°, äußerst bevorzugt zwischen 8 und 10°, liegt.

2. Bohrwerkzeug nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine den Normal- Freiwinkel (WNF1) der Hauptschneide (12, 12A) festlegende erste Freifläche (18A) über eine im Wesentlichen auf Mitte liegende Kante (20) in eine zweite Freifläche (18B) übergeht.

3. Bohrwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die an die Hauptschneide (12, 12A) angrenzende erste Freifläche (18A) durch eine ebene Fläche gebildet ist.

4. Bohrwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die an die Hauptschneide (12, 12A) angrenzende erste Freifläche (18A() durch einen Kegelmantelanschliff gebildet ist

5. Bohrwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Freifläche (18B) von einer ebenen Fläche gebildet ist.

6. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen Kerndurchmesser (DK), der im Bereich zwischen 0,25 und 0,45, vorzugsweise zwischen 0,3 und 0,4 x D liegt, wobei D den Nenndurchmesser des Bohrwerkzeugs bedeutet.

7. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kernausspitzung (24) die Hauptschneide (12, 12A) korrigiert.

8. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kernausspitzung (24) um ein Maß (KVM) vor Mitte liegt, das im Bereich zwischen 0,02 und 0,06 mm liegt.

9. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der axiale Spanwinkel (WSAK) im Bereich der Kernausspitzung (24) überwiegend, vorzugsweise durchgehend, negativ ist.

10. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kernausspitzung (24) von zwei über einen Radius (RK) verbundenen im

Wesentlichen ebenen Flächen (24B, 24F) gebildet ist, die unter einem Winkel (WEC) zwischen 100 und 1 10° zueinander stehen und derart im Werkzeug liegen, dass eine zwischen den ebenen Flächen liegende, vom Radius (RK) gebildete Ausspitzungskante (34) mit der Bohrerachse (30) einen Winkel (WN) im Bereich zwischen 30 und 40°, vorzugsweise zwischen 33 und 37° einschließt, und in einer Ebene senkrecht zur Bohrerachse (30) betrachtet, in einem Winkel (WK) im Bereich zwischen 25 und 35°, vorzugsweise zwischen 28 und 32° zu einer Ebene (ER) verläuft, die durch das

Zentrum (15) des Bohrwerkzeugs geht und parallel zu einem radial äußeren Bereich der Hauptschneide (12) ausgerichtet ist.

11. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 2 bis 10, mit innenliegenden

Kühlkanälen, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlkanäle (16) in die jeweilige zweite Freifläche (18B) münden, und vorzugsweise die Mündung in der Weise frei geschliffen ist, dass ein zur Ausspitzung (24) geöffneter Kanal (26) entsteht.

12. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass es zumindest im Bereich seines Schneidteils, vorzugsweise in seiner Gesamtheit aus Hartstoff, insbesondere aus Vollhartmetall (VHM) besteht.

13. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch einen Spitzenwinkel (WSP) im Bereich zwischen 120 und 150 °, vorzugsweise zwischen 135 und 145°.

14. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die einer erhöhten thermischen und/oder mechanischen Beanspruchung ausgesetzten Bereiche des Bohrwerkzeugs mit einer Beschichtung, insbesondere einer Hartstoffbeschichtung, versehen sind, die zumindest einen Bestandteil aus der Gruppe der Titannitrid (TiN)-, der Titancarbid (TiC)-, der Titanaluminiumnitrid (TiAINi)- und Titancarbonitrid (TiCN)-Beschichtungen aufweist.

15. Bohrwerkzeug nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch eine Multilayer-TiAIN- Schicht mit gradientem Aufbau.

16. Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 15, gekennzeichnet durch wendeiförmige Spannuten (14).