DE4033877B4

DE4033877B4 - Bohrwerkzeug

Info

Publication number: DE4033877B4
Application number: DE19904033877
Authority: DE
Inventors: Christine Gaus; Franz Lieckfeldt
Original assignee: Komet Praezisionswerkzeuge Robert Breuning GmbH
Current assignee: Komet Group GmbH
Priority date: 1990-10-24
Filing date: 1990-10-24
Publication date: 2005-02-03
Anticipated expiration: 2010-10-25
Also published as: DE4033877A1

Abstract

Bohrwerkzeug, insbesondere zum Aufbohren, Profilsenken oder Plansenken vorgefertigter Bohrungen, mit einem Schaft, mit mindestens einem an der Stirnseite des Schafts angeordneten, mit einer Schneidenecke über die Schaftoberfläche radial überstehenden Schneidteil und mit mindestens einer in der Schaftoberfläche angeordneten, an eine Spanfläche des Schneidteils anschließenden und sich zumindest über einen Teil der Schaftlänge erstreckenden Spannut, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannut (18) von ihrem spanflächenseitigen Ende aus durch eine sich über einen Teil der Schaftlänge erstreckende, mit dem Schaft (10) fest verbundene Hülse (20) gegen radialen Spanaustritt geschlossen ist, und dass die Spannut (18) in ihrem gegen radialen Spanaustritt geschlossenen Teil einen eintrittsseitig zur Spanfläche des Schneidteils (14, 14') und austrittsseitig zum auslaufenden Ende der Spannut (18) hin offenen Kanalabschnitt (26) bildet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bohrwerkzeug, insbesondere zum Aufbohren, Profilsenken oder Plansenken vorgefertigter Bohrungen, mit einem Schaft, mindestens einem an der Stirnseite des Schafts angeordneten, vorzugsweise durch eine Wendeschneidplatte gebildeten, mit einer Schneidenecke über die Schaftoberfläche radial überstehenden Schneidteil und mindestens einer in der Schaftoberfläche angeordneten, an eine Spanfläche des Schneidteils anschließenden und sich zumindest über einen Teil der Schaftlänge erstreckenden Spannut.
Die Spannut hat die Aufgabe, die beim Bearbeitungsvorgang anfallenden Späne aus der Bohrung abzuführen. Beim Bohren ins Volle oder beim Nacharbeiten von Sackbohrungen kann die Spanabfuhr durch einen Kühlschmierstoff unterstützt werden, der mit hohem Druck an der Schaftspitze austritt und die Späne über die Spannut aus der Bohrung herausspült. Da die Spannut üblicherweise radial offen ist, werden die aufgrund der Zentrifugalkraft des drehenden Werkzeugs radial nach außen gedrängten Späne des in die Bohrung eingedrungenen Werkzeugs vornehmlich an der Bohrungswand entlang geführt. Dies hat bei vorgefertigten Bohrungen, in deren Wand Hohlräume, wie Taschen oder Querbohrungen vorhanden sind, den Nachteil, daß die Späne in die Hohlräume eindringen und von dort nicht mehr abfließen können. Die Späne müssen dann mit hohem Arbeitsaufwand nachträglich entfernt werden.

Bei einem als Wendel- oder Spiralbohrer ausgebildeten Steinbohrer ist es an sich bekannt ( EP 127555 A1 ), auf den Schaft des Bohrers einen hülsenförmigen Ring aufzusetzen, der mit in Richtung Werkstück weisenden Spitzen zur Arretierung der Hülse versehen ist und der unter der Einwirkung einer Druckfeder gegen die Werkstückoberfläche abgestützt ist. Der Ring weist etwas Übermaß auf, so daß sich das Bohrwerkzeug gegenüber der Hülse drehen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bohrwerkzeug der eingangs angegebenen Art zu entwickeln, mit dem ein zuverlässiger Spanabfluß auch bei vorgefertigten Bohrungen mit seitlichen Hohlräumen und Taschen gewährleistet ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe werden die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Der Erfindung liegt vor allem der Gedanke zugrunde, daß die Späne von ihrem Entstehungsort aus so geführt werden, daß sie nicht in die in der Bohrungswand vorhandenen Hohlräume und Taschen eindringen können. Um dies zu erreichen, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß die Spannut von ihrem spanflächenseitigen Ende aus durch eine sich über einen Teil der Schaftlänge erstreckende, mit dem Schaft fest verbundene Hülse gegen radialen Spanaustritt geschlossen ist.

Die Spannut bildet dabei in ihrem geschlossenen Teil einen eintrittsseitig zur Spanfläche des Scheidteils und austrittsseitig zum auslaufenden Ende der Sparnut hin offenen Kanalabschnitt, während die Spanfläche des Schneidteils zweckmäßig eine die beim Bearbeitungsvorgang entstehenden Späne in den Kanalabschnitt einlenkende Neigung aufweist.

Gemäß der Erfindung trägt dementsprechend der Schaft eine sich über einen Teil der Schaftlänge erstreckende, die Spannut radial verschließende und damit den Kanalabschnitt bildende Hülse. Die Lage der Hülse wird durch die äußere Schneidenecke des Schneidteils bestimmt, die die Hülsenoberfläche sowohl axial als auch radial überragt, um den Werkstoff in der Bohrung ungehindert abspanen zu können.

Die Hülse wird vorteilhafterweise auf den Werkzeugschaft aufgeschrumpft und kann zur Drehsicherung zusätzlich am Schaft angeschraubt werden. Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, die Hülse am Schaft anzukleben, anzulöten oder anzuschweißen. Weiter wird die Hülse zweckmäßig aus dem gleichen Werkstoff wie der Werkzeugschaft hergestellt, um ein gleiches Wärmeausdehnungsverhalten zu gewährleisten, so daß eine Lockerung der Hülse infolge der beim Zerspanungsvorgang entstehenden Wärme vermieden wird.

Zur Verschleißminderung kann es von Vorteil sein, wenn die Hülse aus einem Hartstoff oder Hartstoffgemisch mit einer Vickers-Härte oberhalb 1000 HV besteht oder mit einem solchen beschichtet ist. Es hat sich dabei als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn als Hartstoff ein Hartmetall, mit den Hauptbestandteilen Wolfram-, Titan- und/oder Tantalkarbid verwendet wird.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Hülse als Führungsbüchse ausgebildet, wobei an der Hülsenoberfläche Führungsrippen angeformt sein können, die bevorzugt achsparallel oder schraubenförmig verlaufen.

Alternativ zur Hülse ist es auch möglich, den Kanalabschnitt als Teil der Spannut in den Schaft selbst einzuformen.

Bei entsprechend kurzen Werkzeugen kann die Spannut als achsparallele Geradnut ausgebildet werden, während bei längeren Werkzeugen die Spannut vorteilhafterweise als schräge oder als wendelförmige Drallnut ausgebildet ist.

Die Wendeschneidplatte des Schneidteils ist vorteilhafterweise stehend in einer im wesentlichen axialen Vertiefung der Schaftstirnfläche angeordnet, wobei die Platte gegenüber der zur Schaftachse vertikalen Ebene um einen geringen Winkel von beispielsweise 5° geneigt werden kann, so daß die Späne über ihre Spanfläche zuverlässig in den Kanalabschnitt eingelenkt werden. Gemäß einer weiteren Variante der Erfindung können die Wendeschneidplatten liegend in einer Schaftvertiefung angeordnet werden, wobei die Spanfläche ebenfalls so auszurichten ist, daß die Späne zuverlässig in den Kanalabschnitt eingelenkt werden.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind mindestens zwei im Winkelabstand voneinander und radial gegeneinander versetzt am Schaft angeordnete Wendeschneidplatten vorgesehen, von denen die radial außenliegende Wendeschneidplatte mit einer Schneidenecke radial über die Schaft- bzw. Hülsenoberfläche übersteht.

Um einen zuverlässigen Spanabfluß durch den Kanalab schnitt zu gewährleisten, sollte die Spannut nur zu einem Bruchteil, beispielsweise über 1/3 bis 2/3 ihrer Länge gegen radialen Spanaustritt geschlossen werden. Dementsprechend sollte sich auch die Hülse nur über einen Bruchteil, vorzugsweise 1/3 bis 2/3 der Schaftlänge erstrecken. Schließlich kann es zur Kühlung und Verbesserung der Spanabfuhr von Vorteil sein, wenn der Schaft mindestens einen am stirnseitigen Schaftende, vorzugsweise im Bereich einer Freifläche des Schneidteils eine Austrittsöffnung aufweisenden Kühlschmiermittelkanal aufweist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einiger in der Zeichnung in schematischer Weise dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Plansenk-Bohrstange mit zwei stehend angeordneten Wendeschneidplatten und gewendelten Spannuten;

2 eine Bohrstange entsprechend 1 mit geraden Spannuten;

3a und b eine Seitenansicht und eine Draufsicht auf die Bohrstangen nach 1 und 2 mit eingezeichnetem Kühlschmiermittelkanal;

4 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Plansenk-Bohrstange mit liegenden Wendeschneidplatten und gewendelten Spannuten;

5 eine Seitenansicht der Bohrstange nach 4 mit geraden Spannuten.

Die in der Zeichnung dargestellten Bohrstangen bestehen im wesentlichen aus einem Schaft 10, einem in axialer Verlängerung des Schafts 10 angeordneten zapfenförmigen (1 bis 3) oder hülsenförmigen (4 und 5) Kupplungsteil 12, 12', zwei stirnseitig am Schaft 10 im Winkelabstand und in radialem Abstand voneinander angeordneten Wendeschneidplatten 14, 14', je einer an die Schneiden 16, 16' der Wendeschneidplatten 14, 14' und deren Spanflächen anschließenden, in den Schaft 10 eingeformten Spannut 18 und einer sich von der Nähe der Schneiden 16, 16' der Wendeschneidplatten 14, 14' axial über einen Teil der Schaftlänge erstreckenden, die Spannuten in diesem Bereich umspannenden Hülse 20.
Im Falle der in den 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiele sind die Wendeschneidplatten stehend in axialen Aussparungen der Stirnfläche des Schafts 10 leicht schräg gegenüber der zur Werkzeugachse senkrechten Ebene angeordnet, während im Falle der 4 und 5 die Wendeschneidplatten 14, 14' liegend in einer in die zugehörige Spannut 18 eingefrästen Aussparung angeordnet sind. Die Befestigung der Wendeschneidplatten 14, 14' erfolgt jeweils mittels in das Schaftmaterial eingeschraubter Senkkopfschrauben 22.
Die Hülse 20 ist so in der Nähe der Wendeschneidplatten 14, 14' auf den Schaft 10 aufgeschrumpft und mittels nicht dargestellter Schrauben gegen Verdrehen gesichert, daß die radial außen liegende Wendeschneidplatte 14 mit ihrer Schneidenecke 24 die Hülse 20 sowohl axial als auch radial um ein kleines Maß überragt. Dadurch wird gewährleistet, daß die Schneidenecke 24 beim Bearbeitungsvorgang ungehindert von der Hülse 20 den Werkstoff abspanen kann. Die Hülse 20 ist vorzugsweise in eine in ihrer Länge und in ihrer Tiefe der Hülsenlänge und Hülsenwandstärke angepaßte Eindrehung des Schafts 10 eingesetzt.
Die Hülse 20 begrenzt über ihre Länge zusammen mit den Spannuten 18 einen Kanalabschnitt 26, der an seinem einen Ende zur Spanfläche der Wendeschneidplatten 14, 14' und an seinem anderen Ende zum Spannutenauslauf hin offen ist und durch den die beim Bearbeitungsvorgang anfallenden Späne bei geeigneter Ausrichtung der Spanflächen an den Wendeschneidplatten 14, 14' hindurchgeleitet werden. Die Späne kommen also im Bereich der Hülse nicht mit der Bohrungswand in Berührung und können daher nicht in dort befindliche Hohlräume oder Taschen eindringen. Um einen Spanstau im Kanalabschnitt zu vermeiden und den Spanabfluß hinter der Hülse zu begünstigen, sollte die Hülsenlänge nur einen Bruchteil, beispielsweise 1/3 bis 2/3 der Spannutenlänge im Werkzeugschaft betragen.
Wie aus den 3a und b zu ersehen ist, kann in der Bohrstange ein zentraler Kühlmittelkanal 28 vorgesehen werden, der in zwei Austrittsöffnungen 30 an der Stirnseite des Schaftes 10 mündet und unter Druck mit einem Kühlschmiermittel beaufschlagbar ist. Bei bodenseitig geschlossenen Bohrungen übernimmt das Kühlschmiermittel neben der Kühlung und Schmierung des Werkzeugs zusätzlich eine Transportfunktion für die durch den Kanalab schnitt 26 hindurchtretenden Späne.
Zusammenfassend ist folgendes festzustellen: Die Erfindung bezieht sich auf ein Bohrwerkzeug, insbesondere eine Bohrstange zum Aufbohren, Profilsenken oder Plansenken vorgefertigter Bohrungen. Die Bohrstange weist einen Schaft 10, mindestens eine an der Stirnseite des Schafts angeordnete, mit ihrer Schneidenecke über die Schaftoberfläche radial überstehende Wendeschneidplatte und mindestens eine in der Schaftoberfläche angeordnete, an eine Spanfläche der Wendeschneidplatte anschließende und sich über einen Teil der Schaftlänge erstreckende Spannut 18 auf. Um ein Eindringen der unter der Einwirkung der Zentrifugalkraft der drehenden Bohrstange radial nach außen gedrängen Späne in Hohlräume oder Taschen innerhalb der Bohrung zu vermeiden, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß die Spannut 18 von ihrem spanflächenseitigen Ende aus über einen Teil ihrer Länge unter Bildung eines Kanalabschnitts 26 gegen radialen Spanaustritt geschlossen ist. Der Kanalabschnitt 26 kann dabei durch eine auf den Schaft 10 aufgeschrumpfte und gegen Verdrehen gesicherte Hülse 20 gebildet sein.

Claims

Bohrwerkzeug, insbesondere zum Aufbohren, Profilsenken oder Plansenken vorgefertigter Bohrungen, mit einem Schaft, mit mindestens einem an der Stirnseite des Schafts angeordneten, mit einer Schneidenecke über die Schaftoberfläche radial überstehenden Schneidteil und mit mindestens einer in der Schaftoberfläche angeordneten, an eine Spanfläche des Schneidteils anschließenden und sich zumindest über einen Teil der Schaftlänge erstreckenden Spannut, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannut (18) von ihrem spanflächenseitigen Ende aus durch eine sich über einen Teil der Schaftlänge erstreckende, mit dem Schaft (10) fest verbundene Hülse (20) gegen radialen Spanaustritt geschlossen ist, und dass die Spannut (18) in ihrem gegen radialen Spanaustritt geschlossenen Teil einen eintrittsseitig zur Spanfläche des Schneidteils (14, 14') und austrittsseitig zum auslaufenden Ende der Spannut (18) hin offenen Kanalabschnitt (26) bildet.
Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spanfläche des Schneidteils (14, 14') eine die beim Bearbeitungsvorgang entstehenden Späne in den Kanalabschnitt (26) einlenkende Neigung aufweist.
Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidenecke (24) die Hülsenoberfläche radial überragt.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (20) auf den Schaft (10) aufgeschrumpft ist.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse am Schaft angeschraubt ist.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich net, dass die Hülse am Schaft angeklebt ist.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (20) am Schaft angeschweißt oder angelötet ist.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (20) und der Schaft (10) aus dem gleichen Werkstoff bestehen.
Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanalabschnitt (26) als Teil der Spannut (18) in den Schaft (10) eingeformt ist.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannut (18) als achsparallele Geradnut ausgebildet ist.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannut als schräge oder wendelförmige Drallnut ausgebildet ist.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Schneidteil (14, 14') als Wendeschneidplatte ausgebildet ist.
Werkzeug nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Wendeschneidplatte (14, 14') stehend in einer im wesentlichen axialen Vertiefung der Schaftstirnfläche angeordnet ist.
Werkzeug nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Wendeschneidplatte (14, 14') liegend in einer Schaftvertiefung im Bereich der Spannut (18) angeordnet ist.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei im Winkelabstand voneinander und radial gegeneinander versetzt am Schaft angeordnete Wendeschneidplatten (14, 14') vorgesehen sind, von denen die radial außen liegende Wendeschneidplatte (14) mit ihrer Schneidenecke (24) radial über die Schaft- bzw. Hülsenoberfläche übersteht.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannut (18) über 1/3 bis 2/3 ihrer Länge gegen radialen Spanaustritt geschlossen ist.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (20) sich über 1/3 bis 2/3 der wirksamen Schaftlänge erstreckt.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (10) mindestens einen am stirnseitigen Schaftende vorzugsweise im Bereich einer Freifläche des Schneidteils (14, 14') eine Austrittsöffnung aufweisenden Kühlschmiermittelkanal (28) aufweist.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (10) eine der Hülsenwandstärke und der Hülsenlänge entsprechende stufenförmige Eindrehung aufweist.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse aus einem Hartstoff oder einem Hartstoffgemisch mit einer Vickers-Härte oberhalb 1000 HV besteht oder mit einem solchen beschichtet ist.
Werkzeug nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse aus Hartmetall oder einem Hartmetallgemisch besteht oder mit die sem beschichtet ist.
Werkzeug nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse Wolfram-, Titan- und/oder Tantalkarbid als Hauptbestandteil enthält.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse als Führungbüchse ausgebildet ist.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass an der Hülsenoberfläche achsparallel oder schraubenförmig verlaufende, in Umfangsrichtung im Abstand voneinander angeordnete Führungsrippen angeformt sind.