DE10231382A1

DE10231382A1 - Bohr- beziehungsweise Aufbohrwerkzeug

Info

Publication number: DE10231382A1
Application number: DE10231382A
Authority: DE
Inventors: Klaus Kemmer
Original assignee: Kemmer Hartmetallwerkzeuge GmbH
Current assignee: Kemmer Hartmetallwerkzeuge GmbH
Priority date: 2001-07-13
Filing date: 2002-07-09
Publication date: 2003-05-08

Abstract

Es wird ein dreischneidiges Bohr- beziehungsweise Aufbohrwerkzeug (1) mit einem einen Spiralnutzbereich (11) aufweisenden Schaft (5) mit einer Stirngeometrie vorgeschlagen. Das dreischneidige Bohr- beziehungsweise Aufbohrwerkzeug (1) zeichnet sich dadurch aus, dass die Stirngeometrie an einem wechselbaren Wechselkopf (7) angeordnet ist und dass zwischen dem Schaft (5) und dem Wechselkopf (7) Drehmomentübertragungsmittel vorgesehen sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein vorzugsweise mindestens eine Schneide, insbesondere drei Schneiden aufweisendes Bohr- beziehungsweise Aufbohrwerkzeug, gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1, ein Bohr- beziehungsweise Aufbohrwerkzeug gemäß Oberbegriff des Anspruchs 25 sowie ein Bohr- beziehungsweise Aufbohrwerkzeug gemäß Oberbegriff des Anspruchs 26.
Werkzeuge der hier angesprochenen Art sind bekannt. Sie dienen der spanabtragenden Bearbeitung von Werkstücken und umfassen einen Schaft, der einen Spiralnutbereich und eine mehrere Schneiden umfassende Stirngeometrie aufweist. Die Stirngeometrie und der Spiralnutbereich werden durch Schleifen aus einem Vollmaterial, beispielsweise Hartmetall, herausgearbeitet. Die Stirngeometrie des Werkzeugs, insbesondere dessen Schneiden, unterliegt beziehungsweise unterliegen Verschleiß, so dass sie nach einer gewissen Zeit nachgeschärft und nachbeschichtet werden muss beziehungsweise müssen. Aufgrund der komplizierten Stirngeometrie kann dies nur in Spezialschleifereien erfolgen. Nachteilig hierbei ist, dass bei der Verwendung des Werkzeugs in Werkzeugmaschinen ein dreifacher Werkzeugbestand erforderlich ist, da üblicherweise ein Werkzeug sich in der Maschine befindet, ein zweites beim Nachschärfen/-beschichten und ein drittes Bohrwerkzeug zur Reserve. Dies führt zu hohen Umlauf- und Bestandskosten. Ein weiterer Nachteil der bekannten Werkzeuge besteht darin, dass die Werkzeugwechselzeiten relativ groß sind und demgemäss auch die Stillstandszeit der Werkzeugmaschine.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Bohr- beziehungsweise Aufbohrwerkzeug der eingangs genannten Art zu schaffen, das die oben genannten Nachteile nicht aufweist.
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Bohr- und/oder Aufbohrwerkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Es zeichnet sich dadurch aus, dass die Stirngeometrie an einem wechselbaren Wechselkopf angeordnet ist, und dass zwischen dem Schaft und dem Wechselkopf Drehmomentübertragungsmittel vorgesehen sind. Aufgrund dieser Ausgestaltung kann bei einer Beschädigung oder einem Verschleiß der Stirngeometrie, insbesondere der Schneiden, diese sehr schnell und in einfacher Weise ausgewechselt werden, ohne dass dazu das gesamte Bohr- beziehungsweise Aufbohrwerkzeug der Werkzeugmaschine entnommen werden muss. Das heißt, der Schaft des Bohrbeziehungsweise Aufbohrwerkzeugs, der üblicherweise mittels einer Spanneinrichtung in der Werkzeugmaschine gehalten wird, bleibt bei einem Austausch des Wechselkopfs eingespannt, so dass eine zeitaufwendige Justierung des Werkzeugs nicht erforderlich ist. Dadurch, dass ein Auswechseln der Stirngeometrie des Bohr- beziehungsweise Aufbohrwerkzeugs in sehr kurzer Zeit und in einfacher Weise möglich ist, kann die Stillstandszeit der Werkzeugmaschine verringert und damit deren Produktivität erhöht werden. Vorteilhaft ist ferner, dass für jede Werkzeugmaschine nicht mehrere komplette Bohr- beziehungsweise Aufbohrwerkzeuge bereitgestellt werden müssen, da üblicherweise lediglich die Stirngeometrie verschleißt und demgemäss erneuert beziehungsweise ausgewechselt werden muss.
Das erfindungsgemäße Bohr- beziehungsweise Aufbohrwerkzeug umfasst Bohr- beziehungsweise Aufbohrwerkzeuge mit einer und mehr als einer Schneide, das heißt, das Bohr- beziehungsweise Aufbohrwerkzeug kann zum Beispiel zwei, drei, vier oder noch weitere Schneiden aufweisen, wobei Bohr- beziehungsweise Aufbohrwerkzeuge mit drei Schneiden bevorzugt sind.
Bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel des Bohr- beziehungsweise Aufbohrwerkzeugs ist vorgesehen, dass die Drehmomentübertragungsmittel mit Abstand von einem gedachten, den Bohrlochdurchmesser bestimmenden Umfangskreis angeordnet sind. Sie erstrecken sich also nicht bis in den radial außenliegenden Bereich des Bohr-/Aufbohrwerkzeugs, in dem sich die Schneiden des Werkzeugs befinden. Aufgrund dieser Ausgestaltung kann auch bei Schäften, die - im Querschnitt gesehen - nur geringe Wand- /Materialstärken aufweisen, eine feste und sichere Verbindung zwischen Wechselkopf und Schaft hergestellt werden.
Es wird ein Ausführungsbeispiel des Bohr-/Aufbohrwerkzeugs vorgeschlagen, bei dem der Schaft eine ebene, erste Trennfläche und der Wechselkopf eine ebene, zweite Trennfläche aufweisen, die im montierten Zustand des Wechselkopfs flächig aneinander anliegen. Diese Trennflächen werden vorzugsweise von jeweils einer Stirnfläche des Schafts und des Wechselkopfs gebildet. Dadurch, dass die Trennflächen keine komplizierte und daher aufwendig herstellbare Kontur/Geometrie aufweisen, sondern plan ausgebildet sind, können diese in einfacher und kostengünstiger Weise bearbeitet werden, beispielsweise durch Schleifen.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein erstes Drehmomentübertragungsmittel von einem von der ersten oder der zweiten Trennfläche ausgehenden Vorsprung und ein zweites Drehmomentübertragungsmittel von einer in die zweite oder die erste Trennfläche hineingehende Ausnehmung gebildet sind, wobei im montierten Zustand des Wechselkopfs der Vorsprung in der Ausnehmung angeordnet ist. Der Vorsprung und die Ausnehmung bilden also eine Zapfen-Loch-Verbindung, die relativ einfach und damit kostengünstig herstellbar ist. Der Vorsprung kann also sowohl am Schaft als auch am Wechselkopf angeordnet werden, wobei je nach dem an welchem der beiden Funktionselemente (Schaft, Wechselkopf) sich der Vorsprung befindet, die Ausnehmung am jeweils anderen Funktionselement angeordnet ist. Der Vorsprung und gegebenenfalls auch die Ausnehmung sind vorzugsweise in einem Bereich ihrer Trennfläche angeordnet, in der der Schaft beziehungsweise der Wechselkopf - im Querschnitt gesehen - eine relativ große Materialstärke aufweist, also dickwandig ausgebildet ist, so dass auch bei der Übertragung von hohen Drehmomenten vom Schaft zum Wechselkopf beziehungsweise vom Wechselkopf zum Schaft eine feste und sichere Verbindung zwischen Wechselkopf und Schaft gewährleistet werden kann.
In bevorzugter Ausführungsform ist vorgesehen, dass im montierten Zustand des Wechselkopfs, in der der Vorsprung in die Ausnehmung eingreift beziehungsweise in dieser angeordnet ist, nur ein geringes Spiel oder überhaupt kein Spiel zwischen Vorsprung und Ausnehmung besteht. Dadurch wird sichergestellt, dass - wenn überhaupt - nur eine sehr kleine Relativbewegung zwischen Wechselkopf und Schaft in Umfangsrichtung des Bohr-/Aufbohrwerkzeugs möglich ist.
Besonders bevorzugt wird ein Ausführungsbeispiel des Bohr-/Aufbohrwerkzeugs, das sich dadurch auszeichnet, dass die Form des Vorsprungs und die der Ausnehmung so gewählt und aneinander angepasst sind, dass beim Anbringen des Wechselkopfs am Schaft eine Zentrierung des Wechselkopfs gegenüber dem Schaft erfolgt. Hierdurch kann eine exakte Ausrichtung des Wechselkopfs gegenüber dem Schaft und - sofern das Bohr-/Aufbohrwerkzeug während der Bearbeitung eines Bauteils zur Drehung um seine Längsmittelachse angetrieben wird - ein genauer Rundlauf des Bohr-/Aufbohrwerkzeugs gewährleistet werden. Auf zusätzliche Zentriermittel kann daher verzichtet werden.
Bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Außenkontur des Vorsprungs der Innenkontur der Ausnehmung entspricht. Dies führt dazu, dass der Vorsprung und die Ausnehmung an einem im Verhältnis zur Gesamtfläche des Vorsprungs relativ großen Flächenbereich aneinander anliegen. Es kann hier also eine Linien- beziehungsweise Kantenberührung zwischen Vorsprung und Ausnehmung, was während der Bearbeitung eines Werkstücks mittels des Bohr-/Aufbohrwerkzeugs zu einer hohen Flächenpressung führt, sicher vermieden werden.
Bei einem besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel des Bohr-/Aufbohrwerkzeugs ist der Vorsprung von einem zylindrischen Stift gebildet, der nach der Bearbeitung der Trennfläche in eine darin vorgesehene Aufnahme einbringbar ist. Eine Bearbeitung der ebenen Trennflächen ist daher in einfacher Weise möglich, beispielsweise durch Planschleifen, da die Trennflächen keine störenden Kanten aufweisen. Der Stift ist ein separates Funktionselement, das auch aus einem anderen Material wie der Wechselkopf oder der Schaft bestehen kann. Nach einer anderen Ausführungsvariante des Bohr-/Aufbohrwerkzeugs ist vorgesehen, dass der Vorsprung einstückig mit dem Schaft oder dem Wechselkopf ausgebildet ist. Dies kann beispielsweise dann vorteilhaft sein, wenn der Schaft beziehungsweise der Wechselkopf durch Sintern hergestellt wird, so dass ein weiterer Bearbeitungsschritt gegebenenfalls nicht erforderlich ist.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass mehrere erste sowie mehrere zweite Drehmomentübertragungsmittel vorgesehen sind, wobei jeweils ein erstes und ein zweites Drehmomentübertragungsmittel miteinander zusammenwirken. Die ersten und zweiten Drehmomentübertragungsmittel können wie die oben beschriebenen Drehmomentübertragungsmittel ausgebildet sein. Vorteilhaft ist es, wenn die in einem Abstand vom gedachten, den Bohrlochdurchmesser bestimmenden Umfangskreis angeordneten Drehmomentübertragungsmittel - in Umfangsrichtung des Bohr- beziehungsweise Aufbohrwerkzeugs gesehen - gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Um bei dieser Anordnung der Drehmomentübertragungsmittel in jedem Fall sicherzustellen, dass beim Anbringen des Wechselkopfs jeweils die gleichen ersten und zweiten Drehmomentübertragungsmittel miteinander zusammenwirken beziehungsweise einander zugeordnet werden, ist bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass mindestens ein erstes und ein mit diesem zusammenwirkendes zweites Drehmomentübertragungsmittel eine sich von den übrigen Drehmomentübertragungsmitteln unterscheidende Form und/oder Größe aufweist. Dadurch wird sichergestellt, dass vorzugsweise lediglich nur eine Möglichkeit der Anbringung des Wechselkopfs am Schaft möglich ist. Dies ist besonders vorteilhaft bei einem Bohr-/Aufbohrwerkzeug, bei dem der Wechselkopf einen Spiralnutbereich aufweist, so dass mittels der vorstehend genannten, unterschiedlich ausgebildeten Drehmomentübertragungsmittel der Wechselkopf stets spiralnutgleich mit dem Schaft verbunden wird.
Bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass der Vorsprung und die Ausnehmung eine Längserstreckung in radiale Richtung zur Drehachse aufweisen. Dadurch kann der Flächenbereich, in dem der Vorsprung und die Ausnehmung aneinander liegen und der die Drehmomentübertragung bewirkt relativ groß ausgebildet werden. Aufgrund des großen Flächenbereichs ergibt sich im Betrieb eine relativ geringe Bauteilbelastung im Bereich der Drehmomentübertragungsmittel. Vorteilhaft ist es, wenn der Vorsprung und die Ausnehmung in Richtung ihrer Längserstreckung geradlinig ausgebildet sind. Vorteilhaft ist es ferner, wenn sich der Vorsprung und die Ausnehmung bis an die Außenumfangsfläche des Bohr-/Aufbohrwerkzeugs erstrecken. Jede dieser beiden Maßnahmen führt zu einem geringen fertigungstechnischen Aufwand bei der Herstellung des Bohr- /Aufbohrwerkzeugs. Ferner ergeben sich günstige Drehmomentübertragungsverhältnisse, da keine Kraftaufteilung mit nicht oder nicht hinreichend der Drehmomentübertragung dienenden Komponenten auftritt.
Sofern die Außenkontur des Vorsprungs und die Innenkontur der Ausnehmung eckig, bevorzugt trapezförmig, also mit trapezförmigen Querschnittsstrukturen ausgebildet sind, wobei die Trapezwinkel beider Seiten zur größeren Grundlinie beziehungsweise kleineren Dachlinie bevorzugt gleich groß sind, die Grundlinie bevorzugt rechtwinklig zur Drehachse verläuft, die Trennflächen bevorzugt rechtwinklig zur Drehachse verlaufen und mit der Grundlinie zusammenfallen und insbesondere eine derartige Drehmomentübertragungsgeometrie vorliegt, bei der der jeder Schneide zugeordnete Schaftsektor (Spiralstegbereich) eine Vorsprungs/Ausnehmungsanordnung zugeordnet ist, ergibt sich eine besonders bevorzugte Ausführungsform.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus Kombinationen der in den Unteransprüchen genannten Merkmale.
Der Gegenstand der Erfindung betrifft auch ein Bohr- beziehungsweise Aufbohrwerkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 21 und ein Bohr- beziehungsweise Aufbohrwerkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 22, die insbesondere den Vorteil aufweisen, dass sie auch bei geringen Wand-/Materialstärken des Schafts und des Wechselkopfs in deren Verbindungsbereich die Übertragung hoher Drehmomente ermöglichen.
Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass ein erstes Drehmomentübertragungsmittel mindestens einen Vorsprung aufweist, der am Schaft angeordnet ist und von der einen Trennfläche ausgeht und dass ein zweites Drehmomentübertragungsmittel mindestens eine Ausnehmung aufweist, die am Wechselkopf ausgebildet ist und von der anderen Trennfläche ausgeht. Mithin ist der mindestens eine Vorsprung dem Schaft zugeordnet und die mindestens eine Ausnehmung dem Wechselkopf. Der Vorsprung ragt in eine Richtung, die parallel zur Längsmittelachse des Werkzeugs verläuft. Die Ausnehmung ist entsprechend der Formgebung und Lage des Vorsprungs am Wechselkopf ausgebildet. Wird der Wechselkopf dem Schaft axial zugeordnet und mittels geeigneter Befestigungsmittel befestigt, so greifen Vorsprung und Ausnehmung spielfrei zum axialen und radialen Ausrichten von Schaft und Wechselkopf und zur Drehmomentübertragung ineinander.
Bevorzugt sind mehrere Vorsprünge und entsprechend mehrere Ausnehmungen vorgesehen. Die Vorsprünge und Ausnehmungen liegen bevorzugt gleichmäßig winkelbeabstandet zueinander, dass heißt, sie sind um die Längsmittelachse des Werkzeugs herum angeordnet. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass drei, um 120° winkelversetzt zueinander liegende Vorsprünge und entsprechende Ausnehmungen vorhanden sind.
Die Drehmomentübertragungsmittel gehen vom äußeren Rand des Schaftes und auch vom äußeren Rand des Wechselkopfs aus. Dies bedeutet, dass vom äußeren Rand des Schaftes die Vorsprünge ausgehen beziehungsweise der mindestens eine Vorsprung ausgeht und radial in Richtung auf die Längsmittelachse verlaufen/verläuft. Entsprechendes gilt für die Ausnehmungen, dass heißt, sie beginnen am äußeren Rand des Wechselkopfs und verlaufen radial nach innen in Richtung auf die Längsmittelachse des Werkzeugs. Entsprechendes gilt für nur eine Ausnehmung. Alternativ ist es möglich, dass sowohl der Vorsprung beziehungsweise die Vorsprünge und die Ausnehmung beziehungsweise die Ausnehmungen nicht vom äußeren Rand von Schaft und Wechselkopf ausgehen, sondern beabstandet zu den Rändern liegen. Letzteres bedeutet, dass die Vorsprünge und Ausnehmungen bei einem Blick von außen auf das Werkzeug nicht sichtbar sind und sich die Drehmomentübertragung nicht bis zum äußeren Rand erstreckt.
Bevorzugt verlaufen die Drehmomentübertragungsmittel vom äußeren Rand des Schaftes beziehungsweise vom äußeren Rand des Wechselkopfs ausgehend bis zu einer gedachten Umkreislinie, dass heißt sie erstrecken sich radial nicht bis zur Längsmittelachse des Werkzeugs, sondern nur bis zu der gedachten Umkreislinie, deren Mittelpunkt auf der Längsmittelachse liegt. Insofern lassen die Drehmomentübertragungsmittel einen zentralliegenden Bereich frei, so dass in diesem Freiraum die Befestigungsmittel für ein auswechselbares Befestigen des Wechselkopfs am Schaft untergebracht werden können.
Insbesondere ist vorgesehen, dass der Vorsprung nicht überall dieselbe Höhe aufweist, sondern - in radialer Richtung von außen nach innen gesehen - kleiner wird. Dementsprechend sind die die Drehmomentübertragung bewirkenden Seiten von Vorsprung und Ausnehmung ausgestaltet. Dort, wo ein größerer Radius des Werkzeugs vorliegt, weist der Vorsprung somit eine größere Höhe auf, als weiter innen liegend in einem Bereich, in dem ein kleinerer Radius vorliegt und dementsprechend auch eine geringere Höhe des Vorsprungs existiert. Entsprechendes gilt für die Ausbildung der zugeordneten Ausnehmung, das heißt, die Tiefe der Ausnehmung ist radial weiter außen liegend größer als in Bereichen, die radial weiter innen liegen. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass sich die Höhe des Vorsprungs nach innen hin kontinuierlich verkleinert. Dementsprechend verkleinert sich die Tiefe der Ausnehmung von außen nach innen, vorzugsweise ebenfalls kontinuierlich. In einem solchen Falle ist die Dachfläche des Vorsprungs als schräge Ebene ausgebildet und entsprechend bildet der Grund der Ausnehmung eine schräge Ebene.
Die Ausgestaltung mit weiter außen liegender größerer Vorsprungshöhe hat zur Folge, dass bei einer Drehmomentübertragung dort größere Seitenflächen von Vorsprung und Ausnehmung aneinander liegen, wo auch größere Drehmomente zu übertragen sind. Naturgemäß nimmt der Drehmomentverlauf bei der Kraftübertragung vom Schaft zum Wechselkopf von außen nach innen ab. Aufgrund der entsprechend unterschiedlichen Höhe von Vorsprung und entsprechend ausgebildeter Tiefe der Ausnehmung ist sichergestellt, dass eine sichere Drehmomentübertragung vom Schaft zum Wechselkopf stattfindet, ohne dass es zu einem "Überdrehen kommt", dass heißt, dass der mindestens eine Vorsprung aus seiner zugehörigen Ausnehmung herausgedrängt wird und eine Relativdrehung zwischen Schaft und Wechselkopf stattfindet, bis ein erneutes Einrasten des Vorsprungs in eine andere oder die Ausnehmung erfolgt.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn die im Wesentlichen radial verlaufenden Seiten des Vorsprungs - in Richtung auf den Wechselkopf gesehen - zueinander konvergieren. Dementsprechend divergieren die Seiten der Ausnehmung (Blickrichtung vom Wechselkopf in Richtung auf den Schaft). Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass die Seiten des Vorsprungs als ebene Flächen und die entsprechende Seitenwandungen der Ausnehmung ebenfalls als ebene Flächen ausgebildet sind. Das Konvergieren der Seiten des Vorsprungs kann dadurch erfolgen, dass beide Seiten zur Trennfläche einen Winkel aufweisen, der größer als 90° ist. Insbesondere ist dabei vorgesehen, dass die Vorsprünge - im Querschnitt betrachtet - eine gleichmäßige Trapezform aufweisen. Alternativ kann auch eine ungleichmäßige Trapezform vorliegen, dass heißt, die beiden Winkel der Seiten sind ungleich groß in Bezug auf die dazugehörige Trennfläche. Ein Konvergieren der Seiten des Vorsprungs ist jedoch auch dadurch gegeben, wenn eine Seite zur Trennfläche einen 90°-Winkel einschließt und die andere Seite einen Winkel, der größer als 90° ist. In Bezug auf die Drehrichtung des Drehmoments ist es von Vorteil, wenn es auf die Seite des Vorsprungs und der Ausnehmung wirkt, die einen Winkel von 90° zur zugeordneten Trennfläche aufweist. Auf diese Art und Weise ist das zuvor erwähnte "Überdrehen" noch sicherer verhindert, da keine Schrägflächen aufeinander liegen, die die Tendenz haben, sich relativ zueinander zu bewegen, dass heißt, eine Bewegung des Wechselkopfs in axialer Richtung relativ zum Schaft begünstigen, wenn sehr große Drehmomente aufzubringen sind.
Es ist vorteilhaft, wenn zum spielfreien, radialen und axialen Zusammengreifen die Ausnehmung dem Vorsprung in der Formgebung formangepasst ausgebildet ist. Vorzugsweise liegen hierbei große Flächenkontakte vor. Dies begünstigt eine sichere Drehmomentübertragung und stellt überdies eine exakte Ausrichtung des Wechselkopfs zum Schaft in radialer und axialer Richtung sicher. Insbesondere ist vorgesehen, dass die beiden schräg verlaufenden Seitenflächen des Vorsprungs die schräg verlaufenden Seitenflächen der zugehörigen Ausnehmung berühren und zwischen den Trennebenen von Wechselkopf und Schaft noch ein geringer Abstand oder kein Abstand mehr ist, so dass beim Verspannen von Wechselkopf und Schaft in axialer Richtung ein sehr strammes Aufeinanderziehen der Schrägflächen von Vorsprung und Ausnehmung erfolgt.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn der Wechselkopf mittels lösbarer Befestigungsmittel am Schaft auswechselbar gehalten ist. Hierauf wurde vorstehend schon eingegangen. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass das Befestigungsmittel ein Gewindebolzen/eine Gewindeschraube ist, die eine zentrale Durchgangsöffnung des Wechselkopfs durchgreift, sich mit einem Kopf oder einer Stufe am Wechselkopf abstützt und in eine zentrale Gewindebohrung des Schaftes eingeschraubt ist. Der Kopf beziehungsweise die Stufe liegt vorzugsweise versenkt im Wechselkopf. Mithin ist eine Senkbohrung zur Kopf- beziehungsweise Stufenaufnahme am Wechselkopf in Richtung der Längsmittelachse vorgesehen. In diesem Bereich kann somit keine Schneide des Werkzeugs ausgebildet sein, so dass hier bevorzugt die Bauform eines Aufbohrwerkzeugs vorliegt, das nur periphere Schneiden benötigt.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines dreischneidigen Bohr-/Aufbohrwerkzeugs, teilweise geschnitten;
Fig. 2 eine Seitenansicht eines in Fig. 1 dargestellten Wechselkopfs des Bohr-/Aufbohrwerkzeugs;
Fig. 3 eine Schnittdarstellung des in Fig. 2 dargestellten Wechselkopfs entlang der Schnittlinie A-A;
Fig. 4 eine Seitenansicht eines Schafts des in Fig. 1 dargestellten Bohr-/Aufbohrwerkzeugs;
Fig. 5 eine Draufsicht auf eine Trennfläche des in Fig. 4 dargestellten Schafts;
Fig. 6 eine Draufsicht auf eine Trennfläche eines weiteren Ausführungsbeispiels des Wechselkopfs;
Fig. 7A bis 9B jeweils ein Ausführungsbeispiel eines zwischen dem Wechselkopf und dem Schaft angeordneten Drehmomentübertragungsmittels;
Fig. 10 und 11 jeweils eine Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels des Werkzeugschafts;
Fig. 12 und 13 jeweils eine Ansicht eines für den in den Fig. 10 und 11 dargestellten Schaft vorgesehenen Wechselkopfs;
Fig. 14 und 15 jeweils eine Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels des Werkzeugschafts;
Fig. 16 bis 21 jeweils eine weitere Ausführungsform des Wechselkopfs;
Fig. 22 eine Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Bohr- beziehungsweise Aufbohrwerkzeugs, teilweise geschnitten;
Fig. 23 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Bohr- beziehungsweise Aufbohrwerkzeugs;
Fig. 24 eine schematische Detailansicht des Ausführungsbeispiels der Fig. 23;
Fig. 25 einen Auszug des Ausführungsbeispiels der Fig. 23;
Fig. 26 ebenfalls einen Auszug des Ausführungsbeispiels der Fig. 23;
Fig. 27 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Bohr- beziehungsweise Aufbohrwerkzeugs;
Fig. 28 eine Detailansicht des Ausführungsbeispiels der Fig. 27;
Fig. 29 einen Auszug des Ausführungsbeispiels der Fig. 27 und
Fig. 30 einen Auszug des Ausführungsbeispiels der Fig. 27.
Fig. 1 bis 5 zeigen jeweils eine Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines drei Schneiden aufweisenden Bohr- und Aufbohrwerkzeugs 1, mittels dessen ein bestehendes Loch aufgebohrt oder ins Volle gebohrt werden kann. Während der Bearbeitung eines Werkstücks werden davon Späne abgetragen. Dabei führt in der Regel das Bohr-/Aufbohrwerkzeug 1 eine kreisförmige Schnittbewegung und gleichzeitig eine Vorschubbewegung in Richtung seiner Drehachse 3 aus. In einigen Fällen erfolgt die Schnittbewegung durch das umlaufende Werkstück, zum Beispiel beim Bohren auf einer Drehmaschine.
In Fig. 1 ist das als Spiralbohrer ausgebildete Bohr-/Aufbohrwerkzeug 1 im zusammengesetzten Zustand darstellt. Es umfasst einen Schaft 5 und einen endseitigen daran angeordneten, wechselbaren Wechselkopf 7. Der Schaft 5 weist einen Spannbereich 9 und einen Spiralnutbereich 11 mit drei Spiralnuten (Spannuten) und drei zwischen den Spiralnuten liegenden Spiralstegen auf. Im Spannbereich 9 wird der Schaft 5 mittels einer geeigneten Spanneinrichtung einer Werkzeugmaschine gehalten. Das Werkzeug 1 ist hier also als Dreischneider ausgebildet, das heißt, der Wechselkopf 7 weist drei Schneiden 13, 15. 17 auf, wie insbesondere aus Fig. 3 ersichtlich, die eine Draufsicht auf den Wechselkopf 7 entlang der in Fig. 2 dargestellten Schnittlinie A-A zeigt. Im Stirnbereich bilden die drei Schneiden 13, 15, 17 Hauptschneiden; im Schaftbereich Nebenschneiden.
Das Werkzeug 1 umfasst ferner eine der Anzahl der Schneiden 13, 15 und 17 entsprechende Anzahl von schraubenförmigen Spannuten 19 auf, also drei Stück, die die Abfuhr der Späne ermöglichen. Die Spannuten 19 sind - wie die Schneiden 13 bis 17 - in Umfangsrichtung des Werkzeugs 1 gleichmäßig verteilt angeordnet, also in einem Abstand von 120°.
Der Schaft 5 weist eine erste Trennfläche 21 auf, die eben und rechtwinklig zur Drehachse 3 ausgebildet ist und an der der Wechselkopf 7 im montierten Zustand, wie in Fig. 1 dargestellt, mit einer ebenfalls eben ausgebildeten zweiten Trennfläche 23 anliegt. Die Trennflächen 21, 23 befinden sich an jeweils einer Stirnfläche des Schafts 5 beziehungsweise des Wechselkopfs 7. Die Schnittstelle zwischen Schaft 5 und Wechselkopf 7 ist durch eine Trennebene E angedeutet, in der sich die Trennflächen 21, 23 (Planflächen) befinden. Die Trennebene E verläuft orthogonal zur Längsmittelachse/Drehachse 3 des Werkzeugs 1, die wiederum mit der Längsmittelachse 25 des Schafts 5 und der Längsmittelachse 27 des Wechselkopfs 7 zusammenfällt.
Das Werkzeug 1 umfasst ferner Drehmomentübertragungsmittel zur drehfesten Kopplung von Schaft 5 und Wechselkopf 7, die zwischen dem Schaft 5 und dem Wechselkopf 7 und in einem radialen Abstand zur Längsmittelachse 3 des Bohr-/Aufbohrwerkzeugs 1 angeordnet sind und die im Folgenden anhand der Fig. 3 bis 5 näher erläutert werden. Es sind hier insgesamt drei erste Drehmomentübertragungsmittel 29 vorgesehen, die bei diesem Ausführungsbeispiel am Schaft 5 angeordnet und jeweils von einem Vorsprung 31 gebildet sind, die von der ersten Trennfläche 21 ausgehen, das heißt, aus dieser herausragen (Fig. 4). Die Vorsprünge 31 sind - wie aus Fig. 5 ersichtlich - in Umfangsrichtung in einem Abstand von in etwa 120° gleichmäßig verteilt voneinander angeordnet. Jeder der Vorsprünge 31 weist einen Abstand x von einem gedachten, den Bohrlochdurchmesser bestimmenden Umfangskreis 33 auf, der in den Fig. 3 und 5 mit gestrichelter Linie angedeutet ist. Der Umfangskreis 33 ist durch den radialen Abstand der Schneiden 13 bis 17 von der Längsmittelachse 3 des Werkzeugs 1 definiert. Aus Fig. 5 ist ohne weiteres ersichtlich, dass die Vorsprünge 31 auch im Abstand zu den Bereichen der Außenmantelfläche des Schafts 5 angeordnet sind, in denen sich die drei Spiralnuten 19 befinden. Die Vorsprünge 31 sind also von der Trennfläche 21 praktisch vollständig umgeben und stehen domartig über diese hervor.
Bei dem in den Fig. 1 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispiel des Werkzeugs 1 sind die Vorsprünge 31 von jeweils einem zylindrischen Stift 35, insbesondere Präzisionsstift gebildet, der einen kreisrunden Querschnitt aufweist. Die Stifte 35 sind in jeweils eine von einer Bohrung gebildeten Aufnahme 37 eingesteckt, von denen in den Fig. 1 und 4 lediglich eine Aufnahme 37 im Teilschnitt erkennbar ist. Die Stifte 35 sind in ihrer jeweiligen Aufnahme 37 präzise fixiert, beispielsweise durch einen durch eine Presspassung realisierten Kraftschluss oder durch Stoffschluss, insbesondere durch Verlöten oder Verkleben. Die Stifte 35 sind also separate Teile, die vorzugsweise erst nach Fertigstellung der plan ausgebildeten, ersten Trennfläche 21 am Schaft 5 in der oben beschriebenen Weise angeordnet werden. Die erste Trennfläche 21 ist daher in einfacher Weise herstellbar, beispielsweise durch Planschleifen.
Jedes der ersten Drehmomentübertragungsmittel 29 wirkt mit jeweils einem zweiten Drehmomentübertragungsmittel 39 zusammen, die bei dem anhand der Fig. 1 bis 5 beschriebenen Ausführungsbeispiel am Wechselkopf 7 angeordnet sind, da sich die ersten Drehmomentübertragungsmittel 29 am Schaft 5befinden. Es sind also insgesamt drei zweite Drehmomentübertragungsmitteln 39 vorgesehen, die jeweils von einer in die zweite Trennfläche 23 des Wechselkopfs 7 hineingehenden Ausnehmung 41 gebildet sind. Die Ausnehmungen weisen einen kreisrunden Querschnitt auf und können beispielsweise durch Bohren oder - sofern der Wechselkopf 7 ein Sinterteil ist - durch entsprechende Kerne in einer Sinterform durch Sintern hergestellt werden. Auch die zweiten Drehmomentübertragungsmittel 39 sind in einem Abstand zu dem, den Bohrlochdurchmesser bestimmenden Umfangskreis 33 und auch beabstandet zu den übrigen Bereichen der Außenumfangsfläche des Wechselkopfs 7 angeordnet.
Wie aus Fig. 3 ersichtlich, befindet sich der Mittelpunkt der Ausnehmungen 41 auf einem gedachten, mit gestrichelter Linie angedeuteten Kreis 42, dessen Mittelpunkt auf der Längsmittelachse 27 des Wechselkopfs 7 liegt. Der Kreis 42 ist vorzugsweise konzentrisch zum Umfangskreis 33 angeordnet, das heißt, dass bei diesem Ausführungsbeispiel die Ausnehmungen 41 - wie die Vorsprünge 31 am Schaft 5 - den gleichen radialen Abstand zur Längsmittelachse 27 aufweisen.
Beim Zusammenfügen des Wechselkopfs 7 und des Schafts 5, werden diese in Umfangsrichtung derart zueinander ausgerichtet, dass jede der Ausnehmungen 41 sich in Gegenüberlage zu dem jeweilig zugeordneten Vorsprung 31 befindet. Durch eine axiale Relativbewegung zwischen Schaft 5 und Wechselkopf 7 werden dann die Vorsprünge 31 in die Ausnehmungen 41 eingeführt und zwar so weit, bis die Trennflächen 21, 23 flächig aneinander anliegen, wie in Fig. 1 dargestellt. Die Zuordnung der Vorsprünge 31 und Ausnehmung 41 erfolgt derart, dass beim Zusammenfügen des Wechselkopfs 7 und des Schafts 5 diese spiralnutgleich zueinander ausgerichtet sind. Das heißt, die Spannuten 19, von denen ein erster Längsabschnitt am Schaft 5, nämlich im Spiralnutbereich 11, und ein zweiter Längsabschnitt am Wechselkopf 7, nämlich in einem Spiralnutbereich 43, angeordnet sind, weisen eine durchgehende Schraubenform auf.
Das anhand der Fig. 1 bis 5 beschriebene Ausführungsbeispiel des drei Schneiden aufweisenden Werkzeugs 1 weist die Außenkontur eines bekannten, dreischneidigen Bohr-/Aufbohrwerkzeugs auf, das aus Vollmaterial herausgeschliffen ist, wobei der Übergang vom Spiralnutbereich 43 des Wechselkopfs 7 zum Spiralnutbereich 11 des Schafts 5 vorzugsweise stufenlos ausgebildet ist. Mit anderen Worten, der Wechselkopf 7 und der Schaft 5 weisen im Bereich ihrer Schnittstelle (Trennebene E) gleiche Querschnittsflächen auf.
Besonders vorteilhaft an der erfindungsgemäßen Ausgestaltung beziehungsweise Anordnung der Drehmomentübertragungsmittel 29, 39 ist, dass dadurch eine geschlossene Außenumfangsfläche des Wechselkopfs 7 und des Schafts 5 realisiert ist, die im Gegensatz zu bekannten Werkzeugen nicht durch die Drehmomentübertragungsmittel 29, 39 unterbrochen wird. Obwohl der Wechselkopf 7 und der Schaft 5 - im Querschnitt gesehen - nur geringe Material- beziehungsweise Wandstärken aufweisen, kann eine feste und sichere Verbindung zwischen dem Wechselkopf 7 und dem Schaft 5 gewährleistet werden.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 1 bis 5 ist der Wechselkopf 7 mittels einer Schraubverbindung in axialer Richtung am Schaft 5 gesichert. Die Schraubverbindung ist durch eine am Wechselkopf 7 angeordnete Hülse 45 mit einer darin vorgesehenen Gewindebohrung 47 realisiert, in die eine in den Figuren nicht dargestellte Gewindezugstange eingeschraubt wird. Hierzu weist der Schaft 5 einen konzentrisch zu seiner Längsmittelachse 25 verlaufenden, gestuften Kanal 49 auf, der den Schaft 5 durchdringt. Die Gewindezugstange wird von der dem Wechselkopf 7 abgewandten Stirnseite des Schafts 5 in den Kanal 49 eingebracht. Das Gewinde der Schraubverbindung kann wahlweise ein Rechts- oder Linksgewinde sein. Die Hülse 45 wird erst dann am Wechselkopf 7 angebracht, wenn dessen Trennfläche 23 fertig bearbeitet ist, beispielsweise durch Planschleifen.
Wie aus Fig. 5 ersichtlich, weist der Kanal 49 zumindest im Bereich seiner Mündung in der Trennfläche 21 einen kreisrunden Querschnitt auf. Die Hülse 45 ist in eine in die zweite Trennfläche 23 hineingehende Ausnehmung 51 eingesteckt und darin fixiert, beispielsweise eingelötet. Die Hülse 45 steht über die zweite Trennfläche 23 ein Stück weit hinaus und greift im montierten Zustand des Wechselkopfs 7 in den Kanal 49, vorzugsweise mit geringem Spiel, ein. Der die zweite Trennfläche 23 überragende Längsabschnitt der Hülse 45 ist vorzugsweise kürzer als der die erste Trennfläche 21 am Schaft 5 hervorstehende Längsabschnitt der Vorsprünge 31. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass beim Aufstecken des Wechselkopfs 7 auf den Schaft 5 zuerst die Hülse 45 in den Kanal 49 eingreift, bevor die Vorsprünge 31 in die Aufnahmen 41 gelangen.
Festzuhalten bleibt, dass die Anordnung und Ausgestaltung der Vorsprünge 31 und Aufnahmen 41 am Schaft 5 beziehungsweise Wechselkopf 7 vorzugsweise derart präzise ist, dass der Wechselkopf 7 gegenüber dem Schaft 5 exakt ausgerichtet und gegebenenfalls dabei reibschlüssig fixiert wird.
Es wird auch deutlich, dass die Anordnung der Drehmomentübertragungsmittel 29, 39 ohne weiteres auch vertauschbar ist, das heißt, die ersten Drehmomentübertragungsmittel 29 können auch am Wechselkopf 7 und die Aufnahmen 41 am Schaft 5 angeordnet sein, was keine Auswirkungen auf die Funktion der Drehmomentübertragungsmittel 29, 39 hat. Denkbar ist auch, dass ein Teil der ersten und ein Teil der zweiten Drehmomentübertragungsmittel 29, 39 am Wechselkopf 7 und der jeweils andere Teil der Drehmomentübertragungsmittel am Schaft 5 angeordnet sind.
In der einfachsten Ausführungsform weist das anhand der Fig. 1 bis 5 beschriebene dreischneidige Bohr-/Aufbohrwerkzeug 1 zwei erste und zwei zweite Drehmomentübertragungsmittel auf. Selbstverständlich können auch ohne weiteres mehr als drei erste und zweite Drehmomentübertragungsmittel vorgesehen werden.
Fig. 6 zeigt eine Draufsicht auf die Trennfläche 23 eines weiteren Ausführungsbeispiels des Wechselkopfs 7. Teile, die bereits anhand der vorangegangenen Figuren beschrieben wurden, sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, so dass insofern auf deren Beschreibung verwiesen wird. Im Folgenden wird lediglich auf die Unterschiede näher eingegangen. Der Wechselkopf 7 weist insgesamt drei erste Drehmomentübertragungsmittel 29A, 29B und 29C auf, von denen die Drehmomentübertragungsmittel 29B und 29C in Form und Größe identisch ausgebildet sind. Sie weisen - in Draufsicht gesehen - in der Ebene der Trennfläche 23 eine kreisrunde Kontur auf. Das Drehmomentübertragungsmittel 29A unterscheidet sich von den Drehmomentübertragungsmitteln 29B, 29C dadurch, dass es eine ovale Form aufweist und eine Länge besitzt, die größer als der Durchmesser der Drehmomentübertragungsmittel 29B, 29C ist.
Fig. 7A zeigt einen Querschnitt durch den Wechselkopf 7 entlang der in Fig. 6 dargestellten Schnittlinie A-A. Es ist ersichtlich, dass das Drehmomentübertragungsmittel 29C und somit auch das identisch ausgebildete Drehmomentübertragungsmittel 29B von einem von der ebenen Trennfläche 23 ausgehenden Vorsprung 31 gebildet ist, der konvex gewölbt, insbesondere halbkugelförmig, und einstückig mit dem Wechselkopf 7 ausgebildet ist. Das dem Drehmomentübertragungsmittel 39C zugeordnete, von einer am Schaft 5 (nicht dargestellt) angeordneten Ausnehmung 41 gebildete erste Drehmomentübertragungsmittel 29 ist so ausgebildet, dass der Vorsprung 31 vollständig aufgenommen wird, damit die ersten und zweiten Trennflächen 21, 23 des Schafts 5 beziehungsweise des Wechselkopfs 7 flächig aneinander anliegen. In bevorzugter Ausführungsform entspricht die Innenkontur der Ausnehmung 41 der Außenkontur des Vorsprungs 31, das heißt, die Ausnehmung 41 weist eine konkav gekrümmte, beispielsweise kugelförmige, insbesondere halbkugelförmige, Innenkontur auf.
Fig. 7B zeigt einen Querschnitt durch den Wechselkopf 7 entlang der in Fig. 6 dargestellten Schnittlinie B-B. Es ist ersichtlich, dass auch das Drehmomentübertragungsmittel 29A einstückig mit dem Wechselkopf 7 ausgebildet ist und eine konvex gekrümmte Außenkontur aufweist.
Dadurch, dass das in Fig. 6 dargestellte Drehmomentübertragungsmittel 39A und das mit diesem zusammenwirkende, am Schaft 5 angeordnete erste Drehmomentübertragungsmittel sich in Form und Größe von den übrigen Drehmomentübertragungsmitteln 39B, 39C unterscheidet, wird sichergestellt, dass der Wechselkopf 7 stets gleich am Schaft 5 angeordnet ist und nicht in Umfangsrichtung winkelversetzt wird, wie es beispielsweise bei dem anhand der Fig. 1 bis 5 beschriebenen Ausführungsbeispiel theoretisch möglich wäre. Aufgrund dieser Ausgestaltung des zweiten Drehmomentübertragungsmittels 39A und des zugeordneten, ersten Drehmomentübertragungsmittels am Schaft 5 kann sichergestellt werden, dass der Wechselkopf 7 stets spiralnutgleich mit dem Schaft 5 verbunden wird.
Fig. 8A und 8B sowie 9A und 9B zeigen jeweils einen Ausschnitt einer weiteren Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Bohr-/Aufbohrwerkzeugs 1, bei dem die zweiten Drehmomentübertragungsmittel 39 beispielhaft am Wechselkopf 7 angeordnet sind. Deren Darstellung entspricht der in Fig. 6 gekennzeichneten Schnittlinie A-A beziehungsweise B-B. Der Wechselkopf 7 umfasst also anstelle der ersten Drehmomentübertragungsmittel 29A bis 29C in Draufsicht gesehen die gleiche Kontur aufweisende zweite Drehmomentübertragungsmittel 39A, 39B und 39C, wobei auch hier die mit "B" und "C" indexierten Drehmomentübertragungsmittel 39 identisch ausgebildet sind, während das mit "A" gekennzeichnete Drehmomentübertragungsmittel 39 größer ist und darüber hinaus eine andere Form aufweist.
Fig. 8A zeigt einen Längsschnitt durch ein zweites Drehmomentübertragungsmittel 39C, das von einer Ausnehmung 41 gebildet sein, die hier eine halbkugelförmige Innenkontur aufweist. Bei dieser Ausführungsvariante ist das am Schaft 5 vorgesehene erste Drehmomentübertragungsmittel entsprechend als Vorsprung 39 ausgebildet, der vorzugsweise ebenfalls kugelförmig ausgebildet ist. Eine weitere Ausführungsvariante des zweiten Drehmomentübertragungsmittels 39C ist in Fig. 9A dargestellt, bei der es ebenfalls von einer Ausnehmung 41 gebildet ist, deren Grund 53 jedoch eben ist und parallel zur zweiten Trennfläche 23 verläuft. Der der Ausnehmung 41 zugeordnete Vorsprung ist vorzugsweise von einem Stift mit kreisrundem Querschnitt gebildet, wie er beispielsweise anhand der Fig. 1 und 5 beschrieben wurde. Beiden Ausführungsvarianten des Drehmomentübertragungsmittels 39C ist gemeinsam, dass sie in die zweite Trennfläche 23 hineingehen.
In Fig. 8B ist eine Ausführungsvariante des Drehmomentübertragungsmittels 39A gezeigt, das von einer konkav gekrümmten Ausnehmung 41 gebildet ist. Fig. 9B zeigt ein Ausführungsbeispiel des Drehmomentübertragungsmittels 39A, das von einer Ausnehmung 41 mit ebenem, parallel zur zweiten Trennfläche 23 verlaufenden Grund 55 gebildet ist.
Allen anhand der Fig. 1 bis 9B beschriebenen Ausführungsbeispiele des Bohr- und/oder Aufbohrwerkzeugs 1 ist gemeinsam, dass die ersten und zweiten Drehmomentübertragungsmittel in einem Abstand von dem gedachten, den Bohrlochdurchmesser bestimmenden Umfangskreis 33 angeordnet sind und ferner auch einen Abstand zu den übrigen Außenbereichen des Werkzeugs 1 aufweisen. Die ersten und zweiten Drehmomentübertragungsmittel erstrecken sich also nicht bis an die Außenumfangsfläche des Werkzeugs 1, so dass diese geschlossen, also frei von Ausnehmungen ausgebildet werden können. Die ersten und zweiten Drehmomentübertragungsmittel sind je nach Ausführungsform, also ob sie als Vorsprung oder als den Vorsprung aufnehmende Ausnehmung ausgebildet sind, in die erste Trennfläche 21 beziehungsweise die zweite Trennfläche 23 eingebettet, beziehungsweise gehen von dieser aus.
Die Ausgestaltung der Vorsprünge 31 und Ausnehmungen 41 ist grundsätzlich beliebig, das heißt, sie ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Wie gesagt, ist jedem Vorsprung mindestens eine Ausnehmung zugeordnet, wobei sich entweder der Vorsprung oder die Ausnehmung am Wechselkopf 7 und das jeweils andere Funktionselement am Schaft 5 angeordnet ist.
Das erfindungsgemäße Bohr- und/oder Aufbohrwerkzeug 1 ermöglicht ein sehr schnelles Wechseln des Wechselkopfs 7, was zum Beispiel in Folge von Verschleiß oder Beschädigung erforderlich sein kann. Hierzu kann der Schaft 5 in der Werkzeugmaschine oder dergleichen eingespannt bleiben. Es muss lediglich die axiale Sicherung des Wechselkopfs 7 gelöst werden, was bei dem anhand der Fig. 1 bis 5 beschriebenen Ausführungsbeispielen des Werkzeugs 1 dadurch erfolgt, dass die durch den Kanal 49 hindurchgeführte Gewindezugstange aus der im Wechselkopf 7 angeordneten Hülse 45 ausgeschraubt wird. Anschließend kann der Wechselkopf 7 vom Schaft 5 abgenommen und durch einen neuen beziehungsweise nachgeschliffenen Wechselkopf 7 ausgewechselt werden.
Der Schaft 5 kann beispielsweise aus Hochleistungsschnellschnittstahl (HSS) oder einem einsatzgehärteten Stahl bestehen. Dadurch gewinnt das Werkzeug 1 an axialer Flexibilität. Es folgt zum Beispiel problemlos radialen Abweichungen in einem vorgebohrten Loch und verhindert durch diese Flexibilität Schneidenausbrüche. Der Wechselkopf kann einstückig ausgebildet sein und aus Hartstoffen bestehen, beispielsweise aus Hartmetall, aus Voll-PKD (polykristalliner Diamant), Voll-CBN (Cubisches Bornitrid) oder Voll-CERMET. Es sind ohne weiteres auch Wechselköpfe 7 verwendbar, die mit Hartstoffen, wie beispielsweise PKD oder CBM bestückt sind.
Die Ausgestaltung beziehungsweise Anordnung der zwischen dem Wechselkopf 7 und dem Schaft 5 angeordneten Drehmomentübertragungsmittel ist nicht auf 3-Schneiden-Wechselköpfe beschränkt, wie sie anhand der Fig. 1 bis 9B beschrieben wurden, sondern kann auch bei 1- Schneiden und 2-Schneiden-Wechselköpfen oder auch bei Wechselköpfen, die mehr als drei Schneiden aufweisen, eingesetzt werden.
Zusammenfassend bleibt festzuhalten, dass durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Drehmomentübertragungsmittel eine feste und drehsichere Verbindung zwischen Wechselkopf und Schaft sichergestellt werden kann.
Fig. 10 zeigt eine Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Schafts 5 des dreischneidigen Bohr-/Aufbohrwerkzeugs 1. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, so dass insofern auf die Beschreibung zu den vorangegangenen Figuren verwiesen wird. Der in Fig. 10 dargestellte Schaft 5 unterscheidet sich von dem anhand der Fig. 4 und 5 beschriebenen Schaft insbesondere dadurch, dass die Trennfläche 21 nicht eben ist, sondern mit einer Verzahnung 57 versehen ist, die die gesamte Trennfläche 21 bedeckt, wie aus Fig. 11, die eine Draufsicht auf die Trennfläche 21 des in Fig. 10 dargestellten Schafts 5 zeigt, ersichtlich. Die Verzahnung 57 ist hier als Linearkerbverzahnung 58 ausgebildet, das heißt, sie weist gerade verlaufende Vertiefungen auf, die in Seitenansicht gesehen V-förmig ausgebildet sind. Die Querschnittsform der Vertiefungen/Nuten ist variierbar, also nicht auf das in den Fig. 10 und 11 dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt.
Die Linearkerbverzahnung 58 bedeckt bei diesem Ausführungsbeispiel die gesamte Trennfläche 21 und bildet einen Teil der ersten Drehmomentübertragungsmittel zur drehfesten Kopplung eines Wechselkopfs 7 an dem Schaft 5. Bei einer anderen Ausführungsform ist die Verzahnung 57 lediglich in einem Teilbereich der Trennfläche 21, vorzugsweise im mittleren Bereich des Schafts 5, wo dessen Wandstärken am größten sind.
In Fig. 12 ist in Seitenansicht ein Ausführungsbeispiel des Wechselkopfs 7 dargestellt, der für den in den Fig. 10 und 11 dargestellten Schaft 5 vorgesehen ist. Der Wechselkopf 7 ist an seiner Trennfläche 23 mit einer der Verzahnung 57 des Schafts 5 entsprechenden Verzahnung 57', also einer Linearkerbverzahnung versehen. Bei auf den Schaft 5 aufgesetztem Wechselkopf 7 greifen die Verzahnungen 57, 57' ineinander, wodurch eine drehfeste Kopplung des Wechselkopfs 7 mit dem Schaft 5 realisiert ist. Die Fixierung des Wechselkopfs 7 am Schaft 5 in axialer Richtung erfolgt auch hier mittels einer am Wechselkopf 7 angeordneten, in Fig. 12 nicht dargestellten Gewindehülse 45 (siehe Fig. 2), in die eine von hinten in den im Schaft 5 eingebrachten Kanal 49 eingeführte Gewindezugstange eingeschraubt wird.
Fig. 13 zeigt einen Ausschnitt des anhand der Fig. 10 bis 12 beschriebenen dreischneidigen Werkzeugs 1 im Bereich der ineinander greifenden Verzahnungen 57, 57' (Linearkerbverzahnungen). Es ist zu erkennen, dass das im Betrieb des Werkzeugs 1 vom Schaft 5 zum Wechselkopf 7 beziehungsweise vom Wechselkopf 7 zum Schaft 5 zu übertragende Drehmoment über die aneinander anliegenden Flanken der Zähne der Verzahnungen 57, 57' erfolgt. Aufgrund der hier relativ großen Anzahl der ineinandergreifenden Zähne ist die Gesamtfläche der bei der Drehmomentübertragung beteiligten Flanken der Zähne relativ groß, so dass die darauf wirkenden Kräfte, insbesondere die Flächenpressung, entsprechend gering ist. Daher kann auch bei Bohr-/Aufbohrwerkzeugen 1, die im Querschnitt nur geringe Wandstärken aufweisen, wie zum Beispiel dreischneidige Bohr-/Aufbohrwerkzeuge mit einem relativ kleinen Durchmesser, auch bei der Übertragung von großen Drehmomenten eine Beschädigung des Wechselkopfs und des Schafts mit Sicherheit ausgeschlossen werden.
Bei dem anhand der Fig. 10 bis 13 beschriebenen Ausführungsbeispiel des Werkzeugs 1 ist ferner ein weiteres Drehmomentübertragungsmittel 29B vorgesehen, das am Schaft 5 angeordnet ist, und hier von einem kreiszylindrischen Stift 35 gebildet, wie er bereits anhand der Fig. 4 beschrieben wurde. Die primäre Funktion des Stifts 35 besteht darin, den Wechselkopf 7 am Schaft 5 in gewünschter Weise zu positionieren. Hierzu weist der Wechselkopf 7 eine Ausnehmung 41 auf (in Fig. 12 nicht erkennbar), in die der Stift 35 im montierten Zustand des Wechselkopfs 7 eingreift. Der Stift 35 erfüllt ferner den Zweck, dass über ihn ein Teil des vom Wechselkopf 7 an den Schaft 5 beziehungsweise vom Schaft 5 an den Wechselkopf 7 geleiteten Drehmoments übertragen wird. Festzuhalten bleibt, dass der Stift 35 zur Übertragung der im Betrieb des Werkzeugs 1 auftretenden Drehmomente nicht erforderlich ist, da diese ohne weiteres ausschließlich über die Verzahnungen 57, 57' übertragen werden können. Das heißt, auf den Stift 35 kann gegebenenfalls verzichtet werden.
Das anhand der Fig. 10 bis 13 beschriebene Ausführungsbeispiel des Werkzeugs weist den Vorteil auf, dass die Drehmomentübertragungsmittel, insbesondere die Verzahnungen 57, 57', in einfacher Weise herstellbar sind, beispielsweise durch Herausschleifen aus dem Vollmaterial. Das Werkzeug 1 kann daher kostengünstig hergestellt werden.
Fig. 14 zeigt eine Seitenansicht und Fig. 15 eine Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Schafts 5 für das dreischneidige Bohr-/Aufbohrwerkzeugs 1, das sich von dem anhand der Fig. 10 bis 13 beschriebenen Ausführungsbeispiel lediglich dadurch unterscheidet, dass die Drehmomentübertragungsmittel am Schaft 5 und am hier nicht dargestellten Wechselkopf 7 eine als Kreuzkerbverzahnung 59 ausgebildete Verzahnung 57 aufweisen. Die Kreuzkerbverzahnungen 59 sind derart ausgebildet, dass der Wechselkopf 7 am Schaft 5 lagegenau zentriert werden kann, wobei - anders als bei der Linearkerbverzahnung - ein Verrutschen der beiden Teile (Schaft, Wechselkopf) bei ineinandergreifenden Verzahnungen 57 praktisch ausgeschlossen werden kann. Die Kreuzkerbverzahnung 59 wird vorzugsweise in den Wechselkopf 7 und in den Schaft 5 eingeschliffen. Die Kreuzkerbverzahnung 59 ist durch im Querschnitt V-förmige Längsnuten gebildet, von denen eine erste Anzahl nebeneinander angeordnet sind und parallel zueinander verlaufen. Eine zweite Anzahl der V-förmigen Längsnuten verlaufen parallel zueinander und quer zu der ersten Anzahl. Die Querschnittsform der Längsnuten ist variierbar, also nicht auf das in den Fig. 14, 15 dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt.
Das in den Fig. 14 und 15 dargestellte Ausführungsbeispiel umfasst ebenfalls, wie auch das anhand der Fig. 10 bis 13 beschriebene Ausführungsbeispiel, weitere Drehmomentübertragungsmittel, die von einer Zapfen-Loch-Verbindung gebildet ist, wobei der Zapfen von einem am Schaft 5 angeordneten Stift 35 und das Loch an dem zugehörigen, nicht dargestellten Wechselkopf 7 angeordnet ist.
Fig. 16 bis 18 zeigen jeweils eine Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels des dreischneidigen Wechselkopfs 7. Bei dem in Fig. 16 dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Wechselkopf 7 von oben auf den Schaft 5 (nicht dargestellt) geschraubt. Hierzu weist der Wechselkopf 7 eine in Richtung seiner Längsmittelachse verlaufende Durchgangsöffnung 61 auf, die auf der dem Schaft 5 abgewandten Seite mit einer Vertiefung 63 zur Aufnahme eines Schraubenkopfs versehen ist. Der Wechselkopf 7 wird stirnseitig auf den Schaft 5 aufgesetzt, wobei die Schraube die Durchgangsöffnung 61 durchgreift und in ein entsprechendes Innengewinde am Schaft 5 beziehungsweise einem am Schaft 5 angeordneten Haltemittel eingeschraubt wird. Im montierten Zustand des Wechselkopfs 7 ist der Kopf der Schraube vorzugsweise vollständig in der Vertiefung 63angeordnet, steht also nicht in axialer Richtung über die Stirnseite des Wechselkopfs 7 über. Die Drehmomentübertragungsmittel können beispielsweise mindestens eine Zapfen-Loch-Verbindung oder eine Linear- oder Kreuzkerbverzahnung, wie sie oben beschrieben wurden, umfassen.
Bei dem in Fig. 17 dargestellten Ausführungsbeispiel des Wechselkopfs 7 weist dieser einen über seine zweite Trennfläche 23 hervorstehenden Gewindebolzen 65 auf, der in eine entsprechende Gewindebohrung oder dergleichen am Schaft 5 einschraubbar ist, wodurch der Wechselkopf 7 mit dem Schaft 5 drehfest und gleichzeitig auch in axialer Richtung gesichert verbunden wird. Mit schraffierter Fläche 67 an einer der Schneiden ist angedeutet, dass der Wechselkopf 7 mit PKD oder CBM bestückt ist, was auch bei allen anderen Ausführungsbeispielen des Wechselkopfs ohne weiteres möglich ist.
Bei dem in Fig. 18 dargestellten Ausführungsbeispiel des Wechselkopfs 7 ist zur drehfesten Verbindung zwischen Wechselkopf 7 und Schaft 5 ein an sich bekannter Bajonettverschluss 69 vorgesehen. Am Wechselkopf 7 befindet sich ein konzentrisch zur Längsmittelachse verlaufender Zapfen, an dem ein Schließteil 70 des Bajonettverschlusses 69 angeordnet beziehungsweise ausgebildet ist. Im montierten Zustand des Wechselkopfs 7 greift das Schließteil 70 in eine entsprechend ausgebildete Aufnahme am Schaft 5, wodurch eine drehfeste Verbindung und gleichzeitig eine Fixierung des Wechselkopfs 7 in axialer Richtung am Schaft 5 realisiert wird.
Die rechte Abbildung der Fig. 19 zeigt eine Untersicht eines Ausführungsbeispiels des Wechselkopfs 7, bei dem erste Drehmomentübertragungsmittel mindestens eine, hier insgesamt drei in die zweite Trennfläche 23 eingebrachte Stufen 71 umfassen, die in einem radialen Abstand zur Drehachse des Wechselkopfs 7 angeordnet sind. Diese weisen jeweils einen parallel zur Längsmittel-/Drehachse des Wechselkopfs 7 verlaufende Wand 73 auf, die als Widerlager für jeweils eine entsprechend ausgebildete Wand 75 am Schaft 5 zur Übertragung des Drehmoments im Betrieb des Werkzeugs 1 dienen. Die Wände 73 weisen hier - in Draufsicht gesehen - eine Krümmung auf, die in etwa der Außenkontur des Wechselkopfs 7 folgt. Die linke Abbildung der Fig. 19 zeigt einen Ausschnitt des Werkzeugs 1 im Bereich der Verbindungsstelle zwischen Wechselkopf 7 und Schaft 5. Es ist deutlich zu erkennen, dass der Schaft 5 ebenfalls Stufen 71' zur Ausbildung der Wände 75 aufweist. Die Drehmomentübertragung erfolgt hier also durch Formschluss. Die Wände 73, 75 können ohne weiteres auch gegenüber der Längsmittel-/Drehachse des Wechselkopfs 7 geneigt sein. Wichtig ist, dass jeweils zumindest ein radial außenliegender Wandabschnitt nicht quer zur Drehachse des Wechselkopfs verläuft, wodurch eine Drehmomentübertragung nicht möglich wäre.
Fig. 20 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Wechselkopfs 7, bei dem die Drehmomentübertragung durch Formschluss erfolgt. Die rechte Abbildung der Fig. 20 zeigt eine Untersicht des Wechselkopfs 7, bei dem erste Drehmomentübertragungsmittel mehrere in die zweite Trennfläche 23 eingebrachte, V-förmige Vertiefungen 77 aufweisen, die in einem radialen Abstand von der Längsmittelachse des Wechselkopfs 7 angeordnet sind. In diese greift jeweils ein Vorsprung 79 am Schaft 5 formschlüssig ein, wie aus der linken Abbildung der Fig. 20, die einen Ausschnitt des Werkzeugs 1 im Bereich der Verbindungsstelle zwischen Wechselkopf 7 und Schaft 5 zeigt, ersichtlich. Der Vorsprung 79 ist hier entsprechend der Form der Vertiefung 77 keilförmig und spitz zulaufend ausgebildet. Die anhand der Fig. 20 beschriebene Formschlussverbindung wird auch als Prismenverbindung bezeichnet.
Fig. 21 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Wechselkopfs 7. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel erfolgt - wie bei den Ausführungsbeispielen der Fig. 19 und 20 - die Drehmomentübertragung durch Formschluss. Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 21 handelt es sich um ein dreischneidiges Werkzeug mit drei Spiralnuten und drei Spiralerhebungen, wobei jeder Spiralerhebung ein Drehmomentübertragungsmittel zugeordnet ist. Nachstehend wird der Einfachheit halber wegen der Gleichheit nur auf ein Drehmomentübertragungsmittel eingegangen. Die rechte Abbildung der Fig. 21 zeigt eine Untersicht des Wechselkopfs 7, bei dem die das zweite Drehmomentübertragungsmittel 39 bildende Ausnehmung 41 in radialer Richtung zur Drehachse 3 eine geradlinige Längserstreckung bis an die Außenumfangsfläche 81 des Bohr-/Aufbohrwerkzeugs 1 aufweist. Da die Spiralerhebungen jeweils eine bogenförmige Form aufweisen und die Ausnehmungen 41 geradlinig verlaufen, ergibt sich über die Länge der Ausnehmungen 41 ein unterschiedlich großer Abstand zu den Spiralnuten. Entsprechendes gilt für die drei Vorsprünge 31. In die Ausnehmung 41 greift der das erste Drehmomentübertragungsmittel 29 bildende Vorsprung 31 des Schafts 5 formschlüssig ein, wie aus der linken Abbildung der Fig. 21 ersichtlich ist, die im Schnitt einen Ausschnitt des Bohr-/Aufbohrwerkzeugs 1 im Bereich der Verbindungsstelle zwischen dem Wechselkopf 7 und dem Schaft 5 zeigt. Der Vorsprung 31 und die Ausnehmung 41 sind - im Querschnitt gesehen - trapezförmig ausgebildet, das heißt die Außenkontur des Vorsprungs 31 und die Innenkontur der Ausnehmung 41 weisen jeweils im Querschnitt eine Trapezform auf, sind also eckig ausgebildet. Die Trapezform ist derart angeordnet, dass die an die erste Trennfläche 21 angrenzenden Wände 83, 85 - ausgehend von der ersten Trennfläche 21 - schräg aufeinander zulaufen, so dass der Abstand der Wände 83, 85 zueinander jeweils an ihrer von der ersten Trennfläche 21 abgewandten Seite kleiner ist als der Abstand der Wände 83, 85 an ihrer der ersten Trennfläche 21 zugewandten Seite. Die Wände 83, 85 stehen in diesem Ausführungsbeispiel also nicht senkrecht auf der ersten Trennfläche 21, sondern sind um einen stumpfen Winkel 89 geneigt angeordnet. In diesem Ausführungsbeispiel beträgt der Winkel 89 etwa 105°. Der Winkel 89 kann auch einen größeren oder kleineren Wert aufweisen oder auch 90° betragen, so dass - im letztgenannten Fall - die Trapezform verlassen wird. Die obere Fläche 86 des Trapezes verläuft parallel zur Trennfläche 21.
Die Innenkontur der Ausnehmung 41 entspricht der Außenkontur des Vorsprungs 31, das heißt, den Wänden 83, 85 und 86 des Vorsprungs 31 entsprechen hinsichtlich Lage und Größe die Wände 91, 93 und 94 der Ausnehmung 41. Die Höhe des Vorsprungs entspricht der Tiefe der Ausnehmung, so dass die Trennflächen 21, 23 im montierten Zustand aneinander liegen. Möglich ist es auch, dass die Wände 83, 85 des Vorsprungs 31 und/oder die Vorsprungshöhe und/oder die Ausnehmungstiefe so ausgebildet sind, dass im montierten Zustand des Wechselkopfs 7 ein Spalt zwischen der ersten Trennfläche 21 und der zweiten Trennfläche 23 und/oder zwischen der Wand 86 des Vorsprungs 31 und der den Boden der Ausnehmung 41 bildenden Wand 94 verbleibt.
Das in diesem Ausführungsbeispiel dargestellte gesamte Drehmomentübertragungsmittel umfasst insgesamt drei sich jeweils entsprechende Vorsprünge 31 und Ausnehmungen 41, die in Umfangsrichtung in einem Winkelabstand von 120° gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Die Vorsprünge 31 und Ausnehmungen 41 sind im Bereich ihrer jeweiligen Trennfläche 21 beziehungsweise 23 derart flächenmäßig groß angeordnet, dass bei dem Schaft 5 beziehungsweise bei dem Wechselkopf 7 - im Querschnitt gesehen - relativ kleine Abstände zu den Spiralnuten bestehen, so dass eine feste und sichere Verbindung zwischen dem Wechselkopf 7 und dem Schaft 5 gewährleistet werden kann. Es wird eine besonders sichere und definierte Verbindung erzeugt, die aufgrund der geometrisch einfachen Gestaltung der Drehmomentübertragungsmittel zusätzlich einfach fertigungstechnisch herzustellen ist.
Fig. 22 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des dreischneidigen Bohr-/Aufbohrwerkzeugs 1, das sich von dem anhand der Fig. 1 beschriebenen Werkzeug lediglich dadurch unterscheidet, dass es einen Wechselkopf 7 umfasst, wie er anhand der Fig. 16 beschrieben wurde. Das heißt, der Wechselkopf 7 wird zur Sicherung in axialer Richtung am Schaft 5 von vorne mit demselben verschraubt. Hierzu wird eine nicht dargestellte Schraube durch die Durchgangsöffnung 61 im Wechselkopf 7 hindurch gesteckt und in eine nicht dargestellte, im Kanal 49 des Schafts 5 angeordnete Gewindezugstange eingeschraubt.
Der Schaft 5 des in Fig. 22 dargestellten Werkzeugs kann beispielsweise aus einem Stahl mit der Bezeichnung 30CrNiMo8 hergestellt sein, während der Wechselkopf 7 aus Vollhartmetall mit der Bezeichnung K30 besteht. Es können selbstverständlich ohne weiteres auch andere Materialien für den Wechselkopf und den Schaft verwendet werden.
Zusammenfassend bleibt festzuhalten, dass die vorstehend beschriebenen unterschiedlichen Drehmomentübertragungsmittel miteinander kombinierbar sind, das heißt, an einem Werkzeug können gleichzeitig mehrere unterschiedlich ausgestaltete Drehmomentübertragungsmittel vorgesehen sein, mittels denen der Wechselkopf und der Schaft drehfest und gegebenenfalls gleichzeitig in axialer Richtung fixiert verbunden werden. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Drehmomentübertragungsmittel ist auch nicht auf dreischneidige Bohr- und/ Aufbohrwerkzeuge beschränkt. Die vorstehend beschriebenen Drehmomentübertragungsmittel können daher auch ohne weiteres bei Bohr- und/oder Aufbohrwerkzeugen vorgesehen werden, die einen Wechselkopf mit lediglich einer Schneide, zwei Schneiden oder gegebenenfalls auch mehr als drei Schneiden, beispielsweise vier Schneiden aufweisen.
Die Fig. 23 bis 30 zeigen weitere Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Bohr- und/oder Aufbohrwerkzeugs 1, wobei diese Figuren insbesondere Aufbohrwerkzeuge enthalten, da die Befestigung des Wechselkopfs 7 am Schaft 5 mittels eines als Gewindeschraube ausgebildeten Befestigungsmittels erfolgt, das eine entlang der Längsmittelachse 3 verlaufende zentrale Durchgangsöffnung des Wechselkopfs 7 durchgreift, sich mit einem Kopf am Wechselkopf 7 abstützt und dessen Gewinde in eine zentrale Gewindebohrung des Schaftes 5 eingeschraubt ist. Die Gewindebohrung verläuft entlang der Längsmittelachse 3. Die Details sind hinsichtlich dieses Befestigungsmittels in den Fig. 27 und 30 der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt.
Die Ausführungsbeispiele des Bohr-/Aufbohrwerkzeugs 1 der Fig. 23 bis 30 entspricht im Hinblick auf die Drehmomentübertragungsmittel zur drehfesten Kupplung von Schaft 5 und Wechselkopf 7 dem Ausführungsbeispiel der Fig. 21. Insofern gelten die zur Fig. 21 vorliegenden Ausführungen, wobei nachstehend nur auf die Besonderheiten der Ausführungsbeispiele der Fig. 23 bis 30 zum Ausführungsbeispiel der Fig. 21 eingegangen werden soll. Diese Besonderheiten bestehen vor allem darin, dass die Drehmomentübertragungsmittel erste Drehmomentübertragungsmittel 29 aufweisen, die als Vorsprünge 31 am Schaft 5 ausgebildet sind. Vorzugsweise handelt es sich um mehrere, gleichmäßig winkelversetzt um die Längsmittelachse 3 herum angeordnete, einstückig mit dem Schaft 5 ausgebildete Vorsprünge 31. Bevorzugt sind drei um 120° zueinander versetzt liegende Vorsprünge 31 vorgesehen.
Aus der Fig. 23 wird deutlich, dass die Vorsprünge 31 vom äußeren Rand 100 des Schaftes 5 ausgehen und sich radial in Richtung auf die Längsmittelachse 3 erstrecken, wobei sie zur Längsmittelachse 3 einen Abstand 101 aufweisen, wodurch hinreichend Platz für den Eingriff des als Gewindeschraube ausgebildeten, nicht dargestellten Befestigungsmittels für die Befestigung des Wechselkopfs 7 am Schaft 5 gegeben ist. Der Kopf der Gewindeschraube wird in einer axialen Stufenbohrung 100' aufgenommen. Ferner ist von besonderer Bedeutung, dass die Höhe jedes Vorsprungs 31 über die Längserstreckung (radiale Richtung) des Vorsprungs 31 nicht konstant ist, sondern - von außen nach innen gesehen - kleiner wird. So beträgt die Höhe des Vorsprungs 31 am Rand 100 den größten Wert und nimmt dann kontinuierlich ab, so dass am gegenüberliegenden Ende jedes Vorsprungs 31 eine geringere Höhe vorliegt. Die Anordnung kann derart getroffen sein, dass die Höhe am innenliegenden Ende vom Abstand 101 bestimmt wird, indem die ebene, schräge Oberfläche 102 jedes Vorsprungs 31 derart geneigt verläuft, dass ein gedachtes verlängertes Ende bis auf Höhe des Kreuzungspunktes von Trennfläche 21 und Längsmittelachse 3 reicht und diesen Schnittpunkt ebenfalls schneidet. Durch den Abstand 101 von der Längsmittelachse 3 ergibt sich daher für jeden Vorsprung 31 am innenliegenden Ende eine Resthöhe.
Insgesamt ist erkennbar, dass aufgrund des schrägen Verlaufs der Oberfläche 102 jedes Vorsprungs 31 eine größere Vorsprungshöhe im äußeren Bereich vorliegt als im innenliegenden Bereich. Dies führt dazu, dass - im Zusammenhang mit dem zweiten Drehmomentübertragungsmittel 39, nämlich einer jedem Vorsprung 31 zugeordneten nutförmigen Ausnehmung 41 des Wechselkopfs - im peripheren Bereich des Bohr- /Aufbohrwerkzeugs 1 größere Drehmomente übertragbar sind, als im weiter innenliegenden Bereich, was der Beanspruchungscharakteristik entspricht.
Zur Ausnehmung 41 jedes Vorsprungs 31 ist anzumerken, dass diese entsprechend der äußeren Formgebung des zugehörigen Vorsprungs 31 ausgebildet ist, also ebenfalls einen schräg verlaufenden Nutgrund 103 aufweist, wobei die Tiefe der Ausnehmung 41 im Bereich des Randes 104 des Wechselkopfs 7 entsprechend größer ist als im weiter innenliegenden Bereich. Der Nutgrund 103 ist ebenfalls als schräge Ebene ausgebildet und entspricht daher dem Verlauf der Oberfläche 102 des zugeordneten Vorsprungs 31. Aus der Fig. 24 ist erkennbar, dass die beiden Seiten 105 und 106 jedes Vorsprungs 31 zueinander konvergieren - von der Trennfläche 21 ausgehend in Richtung auf die Oberfläche 102 betrachtet -, wobei jede Seite 105, 106 zur zugeordneten Trennfläche 21 einen Winkel > 90°, insbesondere im Bereich von 95° bis 120°, vorzugsweise 100°, aufweist. Die beiden aus der Fig. 24 hervorgehenden Winkel sind gleich groß.
Die Ausnehmung 41 ist hinsichtlich ihrer aus der Fig. 23 hervorgehenden Seiten 107, 108 formangepasst entsprechend der Ausbildung des zugeordneten Vorsprungs 31 ausgestaltet, das heißt, die Seiten 107, 108 der Ausnehmung 41 sind als schräg stehende Ebenen ausgebildet, die zum Nutgrund 103 hin konvergieren. Der jeweils bestehende Winkel zwischen der zweiten Trennfläche 23 des Wechselkopfs 7 und der zugehörigen Seite 107 beziehungsweise 108 der Ausnehmung 41 ist entsprechend ebenfalls > 90° ausgebildet, vorzugsweise im Bereich von 95° bis 120°, insbesondere 100°.
Die Anordnung ist derart getroffen, dass die vorstehend näher erläuterten Winkel von Ausnehmung 41 und Vorsprung 31 gleich groß ausgebildet sind.
Die Fig. 25 verdeutlicht, dass beim Übertragen eines Drehmoments vom Schaft 5 auf den nicht dargestellten Wechselkopf 7 das peripher außen liegende Ende 109 jedes Vorsprungs 31 das maximale Drehmoment P_max aufbringen muss, während das innenliegende Ende 110 mit einem geringeren Drehmoment beaufschlagt wird. Im Bereich der Längsmittelachse 3 liegt das Drehmoment P₀ vor, das gleich null ist. Da dieser Punkt zum Ende 110 den Abstand 101 aufweist, übertragen die Seiten 106 beziehungsweise 107 des Vorsprungs 31 im Bereich des Endes 110 ein entsprechendes Drehmoment, das - in radialer Richtung nach außen gesehen - kontinuierlich zunimmt.
Die Fig. 26 verdeutlicht das Vorhergesagte nochmals, wobei dort dem Schaft 5 der Wechselkopf 7 zugeordnet ist.
Das Ausführungsbeispiel der Fig. 27 bis 30 entspricht im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel der Fig. 23 bis 26, so dass auf die Ausführungen Bezug genommen wird. Unterschiedlich ist lediglich, dass sich die Vorsprünge 31 und entsprechend die Ausnehmungen 41 nicht bis zum äußeren Rand 100 beziehungsweise 104 erstrecken, sondern dass zu diesen Rändern ein radialer Abstand 111 vorliegt. Hierdurch sind Vorsprung 31 und Ausnehmung 41 von außen her nicht sichtbar. Aus Fig. 29 wird deutlich, dass das maximale Drehmoment P_max insofern von dem entsprechend weiter innenliegenden Ende 109 des Vorsprungs 31 beziehungsweise der Ausnehmung 41 aufgebracht werden muss.
Alle zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele und auch das zuletzt genannte Ausführungsbeispiel kann Flankenwinkel des Vorsprungs 31 beziehungsweise entsprechende Winkel der Seiten der Ausnehmung 41 aufweisen, so wie sie aus der Fig. 24 hervorgehen. Alternativ ist es jedoch auch möglich, dass die Winkel gemäß der Fig. 28 beim Vorsprung 31 und der Ausnehmung 41 realisiert sind. Das bedeutet, dass die Seite 105 des Vorsprungs zur zugehörigen Trennfläche 21 einen Winkel > 90°, insbesondere 95° bis 120°, insbesondere 100°, aufweist, während die andere Seite 106 zur zugehörigen Trennfläche 21 einen rechten Winkel von 90° besitzt. In entsprechender Weise sind die Seiten 107 und 108 der Ausnehmung 41 gestaltet, das heißt, hier liegt ebenfalls einmal ein Winkel > 90° und einmal ein 90°-Winkel vor.
Insbesondere kann beim Ausführungsbeispiel der Fig. 28 vorgesehen sein, dass das Drehmoment von der Fläche 106 des Vorsprungs 31 auf die zugehörige, ebenfalls einen 90°-Winkel aufweisende Seite 108 der Ausnehmung 41 übertragen wird, das heißt, der Vorsprung 31 überträgt das Drehmoment mit einer Seite, die einen Winkel von 90° zur Trennfläche 21 aufweist auf eine Seite 108 der Ausnehmung 41, die ebenfalls einen 90°-Winkel aufweist. Dies hat zur Folge, dass keine Kraftkomponenten bei der Drehmomentübertragung auftreten, die den Wechselkopf 107 vom Schaft 5 trennen wollen. Insofern ist eine optimale Drehmomentübertragung realisiert. In einem solchen Falle ist jedoch gleichfalls sichergestellt, dass die Oberfläche 102 des Vorsprungs 31 und der Nutgrund 103 der Ausnehmung 41 entsprechend den Ausführungen zur Fig. 23 schräg verlaufen.

Claims

1. Vorzugsweise mindestens eine Schneide, insbesondere drei Schneiden aufweisendes Bohr- beziehungsweise Aufbohrwerkzeug (1) mit einem einen Spiralnutbereich (11) aufweisenden Schaft (5) mit einer Stirngeometrie, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirngeometrie an einem wechselbaren Wechselkopf (7) angeordnet ist, und dass zwischen dem Schaft (5) und dem Wechselkopf (7) Drehmomentübertragungsmittel vorgesehen sind.

2. Bohr- beziehungsweise Aufbohrwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmomentübertragungsmittel (29, 39; 39A bis 39C; 29A bis 29C) mit Abstand (x) von einem gedachten, den Bohrlochdurchmesser bestimmenden Umfangskreis (33) angeordnet sind.

3. Bohr- beziehungsweise Aufbohrwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (5) eine ebene, erste Trennfläche (21) und der Wechselkopf (7) eine ebene, zweite Trennfläche (23) aufweisen, die im montierten Zustand des Wechselkopfs (7) flächig aneinander anliegen.

4. Bohr- beziehungsweise Aufbohrwerkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Trennflächen (21, 23) von jeweils einer Stirnfläche des Schafts (5) und des Wechselkopfs (7) gebildet sind.

5. Bohr- beziehungsweise Aufbohrwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine zwischen dem Schaft (5) und dem Wechselkopf (7) befindliche Trennebene (E), in der die ersten und zweiten Trennflächen (21, 23) liegen, orthogonal oder im Wesentlichen orthogonal zur Längsmittelachse (3) des drei Schneiden aufweisenden Bohr- und/oder Aufbohrwerkzeugs (1) verläuft.

6. Bohr- beziehungsweise Aufbohrwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Drehmomentübertragungsmittel (29; 29A bis 29C) von einem von der ersten oder der zweiten Trennfläche (21, 23) ausgehenden Vorsprung (31) und ein zweites Drehmomentübertragungsmittel (39; 39A; 39B; 39C) von einer in die zweite oder die erste Trennfläche (23; 21) hineingehende Ausnehmung (41) gebildet sind, wobei im montierten Zustand des Wechselkopfs (7) der Vorsprung (31) in der Ausnehmung (41), vorzugsweise mit geringem Spiel, insbesondere spielfrei, angeordnet ist.

7. Bohr- beziehungsweise Aufbohrwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Drehmomentübertragungsmittel (29, 39; 39A bis 39C; 29A bis 29C) in einem radialen Abstand zur Längsmittelachse (3) des Bohr- und/oder Aufbohrwerkzeugs (1) angeordnet sind.

8. Bohr- beziehungsweise Aufbohrwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Form des Vorsprungs (31) und die der Ausnehmung (41) so gewählt sind, dass beim Anbringen des Wechselkopfs (7) am Schaft (5) eine Zentrierung des Wechselkopfs (7) gegenüber dem Schaft (5) erfolgt.

9. Bohr- beziehungsweise Aufbohrwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenkontur des Vorsprungs (31) der Innenkontur der Ausnehmung (41) entspricht.

10. Bohr- beziehungsweise Aufbohrwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (31) einstückig mit dem Wechselkopf (7) beziehungsweise dem Schaft (5) ausgebildet ist.

11. Bohr- beziehungsweise Aufbohrwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (31) von einem Stift (35) gebildet ist, der nach Bearbeitung der Trennfläche (21; 23) in eine darin vorgesehene Aufnahme (37) einbringbar ist.

12. Bohr- beziehungsweise Aufbohrwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (31) und die Ausnehmung (41) einen kreisrunden Querschnitt aufweisen.

13. Bohr- beziehungsweise Aufbohrwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere erste und zweite Drehmomentübertragungsmittel (29, 39; 39A bis 39C; 29A bis 29C) vorgesehen sind, die - in Umfangsrichtung des Bohr- und/oder Aufbauwerkzeugs (1) gesehen - vorzugsweise gleichmäßig verteilt angeordnet sind.

14. Bohr- beziehungsweise Aufbohrwerkzeug nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein erstes und ein mit diesem zusammenwirkendes zweites Drehmomentübertragungsmittel eine sich von den übrigen Drehmomentübertragungsmitteln unterscheidende Form und/oder Größe aufweist.

15. Bohr- beziehungsweise Aufbohrwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmomentübertragungsmittel am Schaft (5) und am Wechselkopf (7) jeweils mindestens eine stirnseitig vorgesehene Verzahnung (57) aufweisen beziehungsweise von diesen gebildet sind, wobei die Verzahnungen (57) im montierten Zustand des Wechselkopfs (7) ineinander greifen. -

16. Bohr- beziehungsweise Aufbohrwerkzeug nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Verzahnungen (57) als Linearkerbverzahnung (58) oder Kreuzkerbverzahnung (59) ausgebildet ist.

17. Bohr- beziehungsweise Aufbohrwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche 15 und 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmomentübertragungsmittel mindestens einen von der ersten oder der zweiten Trennfläche (21, 23) ausgehenden Vorsprung (31) und ein mindestens eine in die zweite oder die erste Trennfläche (21, 23) hineingehende Ausnehmung (41) umfassen, wobei im montierten Zustand des Wechselkopfs (7) der Vorsprung (31) in der Ausnehmung (41) angeordnet ist und die Verzahnungen (57) am Wechselkopf (7) und am Schaft (5) ineinander greifen.

18. Bohr- beziehungsweise Aufbohrwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechselkopf (7) auch einen Spiralnutbereich (43) aufweist und dass der Schaft (5) und der Wechselkopf (7) zumindest in ihrem Verbindungsbereich gleiche Querschnittsflächen besitzen.

19. Bohr- beziehungsweise Aufbohrwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechselkopf (7) am Schaft (5) mittels einer Schraubverbindung oder eines Bajonettverschlusses (69) gehalten ist.

20. Bohr- beziehungsweise Aufbohrwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (5) und der Wechselkopf (7) an ihren einander zugewandten Stirnseiten ein die Drehmomentübertragungsmittel bildende Profilierung aufweisen.

21. Bohr- beziehungsweise Aufbohrwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (31) und die Ausnehmung (41) eine Längserstreckung in radiale Richtung zur Drehachse (3) aufweisen.

22. Bohr- beziehungsweise Aufbohrwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (31) und die Ausnehmung (41) in Richtung ihrer Längserstreckung geradlinig ausgebildet sind.

23. Bohr- beziehungsweise Aufbohrwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (31) und die Ausnehmung (41) sich bis an die Außenumfangsfläche (81) des Bohr- beziehungsweise Aufbohrwerkzeugs (1) erstrecken.

24. Bohr- beziehungsweise Aufbohrwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenkontur des Vorsprungs (31) und die Innenkontur der Ausnehmung (41) eckig, insbesondere trapezförmig, ausgebildet sind, wobei die Ausnehmung (41) auf den Vorsprung (31) insbesondere passgenau aufsteckbar ist.

25. Bohr- beziehungsweise Aufbohrwerkzeug (1) mit einem einen Spiralnutbereich (11) aufweisenden Schaft (5) mit einer Stirngeometrie, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirngeometrie an einem wechselbaren Wechselkopf (7) angeordnet ist, dass zwischen dem Schaft (5) und dem Wechselkopf (7) Drehmomentübertragungsmittel vorgesehen sind, und dass die Drehmomentübertragungsmittel (29, 39; 39A bis 39C; 29A bis 29C) mit Abstand (x) von einem gedachten, den Bohrlochdurchmesser bestimmenden Umfangskreis (33) angeordnet sind.

26. Bohr- beziehungsweise Aufbohrwerkzeug (1) mit einem einen Spiralnutbereich (11) aufweisenden Schaft (5) mit einer Stirngeometrie, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirngeometrie an einem wechselbaren Wechselkopf (7) angeordnet ist, dass zwischen dem Schaft (5) und dem Wechselkopf (7) Drehmomentübertragungsmittel vorgesehen sind, und dass die Drehmomentübertragungsmittel am Schaft (5) und am Wechselkopf (7) jeweils mindestens eine stirnseitig angeordnete Verzahnung (57; 57') aufweisen beziehungsweise von diesen gebildet sind, wobei die Verzahnungen (57; 57') im montierten Zustand des Wechselkopfs (7) ineinander greifen.

27. Bohr- beziehungsweise Aufbohrwerkzeug nach Anspruch 25 oder 26, gekennzeichnet durch einen Schaft (5), einen Wechselkopf (7) sowie Drehmomentübertragungsmittel nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 24.

28. Bohr- beziehungsweise Aufbohrwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Drehmomentübertragungsmittel (29) mindestens einen Vorsprung aufweist, der am Schaft angeordnet ist und von der Trennfläche (21) ausgeht und dass ein zweites Drehmomentübertragungsmittel mindestens eine Ausnehmung (41) aufweist, die am Wechselkopf ausgebildet ist und von der Trennfläche (23) ausgeht.

29. Bohr- beziehungsweise Aufbohrwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Vorsprünge und Ausnehmungen vorgesehen sind.

30. Bohr- beziehungsweise Aufbohrwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge und Ausnehmungen jeweils gleichmäßig winkelbeabstandet zueinander liegen.

31. Bohr- beziehungsweise Aufbohrwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils drei, um 120° winkelversetzt zueinanderliegende Vorsprünge und Ausnehmungen vorgesehen sind.

32. Bohr- beziehungsweise Aufbohrwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmomentübertragungsmittel entsprechend von dem äußeren Rand des Schaftes und dem äußeren Rand des Wechselkopfs ausgehen.

33. Bohr- beziehungsweise Aufbohrwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Drehmomentübertragungsmittel - von dem jeweiligen äußeren Rand ausgehend - bis zu einer gedachten Umkreislinie erstrecken, deren Mittelpunkt auf der Längsmittelachse (3) liegt, so dass die Drehmomentübertragungsmittel einen radialen Abstand zur Längsmittelachse (3) aufweisen.

34. Bohr- beziehungsweise Aufbohrwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe des Vorsprungs -in radialer Richtung von außen nach innen gesehen- kleiner wird.

35. Bohr- beziehungsweise Aufbohrwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Höhe des Vorsprungs nach innen hin kontinuierlich verkleinert.

36. Bohr- beziehungsweise Aufbohrwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe der Ausnehmung - in radialer Richtung von außen nach innen - abnimmt.

37. Bohr- beziehungsweise Aufbohrwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe der Ausnehmung von außen nach innen kontinuierlich abnimmt.

38. Bohr- beziehungsweise Aufbohrwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die im Wesentlichen radial verlaufenden Seiten des Vorsprungs - in Richtung auf den Wechselkopf gesehen - zueinander konvergieren.

39. Bohr- beziehungsweise Aufbohrwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Seiten des Vorsprungs als ebene Flächen ausgebildet sind.

40. Bohr- beziehungsweise Aufbohrwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Konvergieren der Seiten des Vorsprungs dadurch erfolgt, dass beide Seiten des Vorsprungs zur Trennfläche (21) einen Winkel aufweisen, der größer als 90° ist oder dass eine Seite des Vorsprungs zur Trennfläche (21) einen Winkel von 90° und die andere Seite des Vorsprungs zur Trennfläche (21) einen Winkel größer 90° aufweist.

41. Bohr- beziehungsweise Aufbohrwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge - im Querschnitt - eine gleichmäßige Trapezform aufweisen.

42. Bohr- beziehungsweise Aufbohrwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum spielfreien radialen und axialen Zusammengreifen die Ausnehmung dem Vorsprung in der Formgebung formangepasst ausgebildet ist.

43. Bohr- beziehungsweise Aufbohrwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechselkopf mittels eines lösbaren Befestigungsmittels am Schaft auswechselbar gehalten ist.

44. Bohr- beziehungsweise Aufbohrwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungsmittel ein Gewindebolzen/eine Gewindeschraube ist, die eine zentrale Durchgangsöffnung des Wechselkopfs durchgreift, sich mit einem Kopf oder einer Stufe am Wechselkopf abstützt und in eine zentrale Gewindebohrung des Schaftes eingeschraubt ist.

45. Bohr- beziehungsweise Aufbohrwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopf beziehungsweise die Stufe des Befestigungsmittels versenkt im Wechselkopf angeordnet ist.