Krause, Alexander (Klingenstrasse 2, Brackenheim, 74336, DE)
Schütt, Henry (Friedensstrasse 12, Sachsenheim, 74343, DE)
Kruszynski, Jacek (Friedensplatz 6, Stuttgart, 70190, DE)
Krause, Alexander (Klingenstrasse 2, Brackenheim, 74336, DE)
Schütt, Henry (Friedensstrasse 12, Sachsenheim, 74343, DE)
| 1. | Bohrwerkzeug für Werkzeugmaschinen mit einem Bohrerkörper (10) und mindestens zwei in radialem Abstand voneinander in einem Plat tensitz (16,18) des Bohrerkörpers (10) im Bereich einer Spanfördernut (12,14) angeordneten, mit ihren stirnseitigen Hauptschneiden (30,34) axial über den Bohrerkörper (10) überstehenden und in ihren Wirkbe reichen einander radial überlappenden Schneidplatten (20,22), wobei die radial äußere Schneidplatte (22) mit ihrer äußeren Plattenecke (36) und ihrer daran anschließenden Nebenschneide (38) über den Bohrer körper (10) übersteht und wobei die Nebenschneide (38) von der Plat tenecke (36) aus in ihrer Längserstreckung unter einem definierten An stellwinkel (aa) in Richtung Bohrerkörper geneigt ist, dadurch gekenn zeichnet, dass die stirnseitige Hauptschneide (34) der äußeren Schneidplatte (22) in ihrer Längserstreckung in eine radial innen lie gende Arbeitspartie (50) und eine daran nach außen anschließende, bis zur äußeren Plattenecke (36) reichende Schälpartie (52), die einen Winkel von 95° bis 120° miteinander einschließen, unterteilt ist. |
| 2. | Bohrwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitspartie (50) der Hauptschneide (34) zur Schälpartie (52) hin unter einem positiven Anstellwinkel von 2° bis 10° gegenüber der Stirnfläche des Bohrerkörpers angestellt ist. |
| 3. | Bohrwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schälpartie (52) der Hauptschneide (34) zur äußeren Platten ecke hin unter einem positiven Anstellwinkel von 72° bis 87° gegenüber der Stirnfläche des Bohrerkörpers (10) angestellt ist. |
| 4. | Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, dass die Übergangsstelle (54) zwischen Arbeitspartie (50) und Schälpartie (52) der Hauptschneide (34) konvex abgerundet ist. |
| 5. | Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, dass die Schälpartie (52) der Hauptschneide (34) und die benachbarte Nebenschneide (38) im Bereich der äußeren Plattenecke (36) einen Winkel von 160° bis 175° miteinander einschließen. |
| 6. | Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, dass sich an die geradlinige Arbeitspartie (50) der stirnseiti gen Hauptschneide (34) radial nach innen hin eine bis zur inneren Plat tenecke (56) reichende Zentralpartie (58) anschließt, die mit der Ar beitspartie (50) einen Pfeilwinkel von 160° bis 175° einschließt und die unter einem negativen Anstellwinkel von 3° bis 18° gegenüber der Stirnfläche des Bohrerkörpers (10) angestellt ist. |
| 7. | Vollbohrer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Wir kungsbereich der Zentralpartie (58) der stirnseitigen Hauptschneide (34) der äußeren Schneidplatte (22) von der stirnseitigen Hauptschnei de (30) der inneren Schneidplatte (20) überlappt und wirkungslos ge stellt ist. |
| 8. | Vollbohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeich net, dass die Schneidplatten (20,22) als Umsetzschneidplatten mit vier gleich langen Hauptschneiden (30,34) ausgebildet sind. |
| 9. | Schneidplatte für ein in eine Werkzeugmaschine einsetzbares Bohr werkzeug mit mindestens einer sich zwischen einer ersten und einer zweiten Plattenecke (36,56) erstreckenden Hauptschneide (30,34) und einer an der ersten Plattenecke (36) anschließenden Nebenschneide (38), dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptschneide (30,34) in ih rer Längserstreckung in eine geradlinige Arbeitspartie (50) und eine daran anschließende, bis zur ersten Plattenecke (36) reichende gerad linige Schälpartie (52) unterteilt ist, die einen Winkel von 95° bis 120° miteinander einschließen. |
| 10. | Schneidplatte nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Übergangsstelle zwischen der Arbeitspartie (50) und der Schälpartie (52) der Hauptschneide (30,34) konvex abgerundet ist. |
| 11. | Schneidplatte nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schälpartie (52) der Hauptschneide (30,34) und die benach barte Nebenschneide (38) im Bereich der ersten Plattenecke (36) einen Winkel von 160° bis 175° miteinander einschließen. |
| 12. | Schneidplatte nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekenn zeichnet, dass sich an die geradlinige Arbeitspartie (50) der Haupt schneide (30,34) eine bis zur zweiten Plattenecke (56) reichende Zent ralpartie (58) anschließt, die mit der Arbeitspartie (50) einen Pfeilwinkel von 160° bis 175° einschließt. |
| 13. | Schneidplatte nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekenn zeichnet, dass sie als Umsetzschneidplatte (20,22) mit vier Plat tenecken (36) und vier gleichartigen, um 90° gegeneinander versetzten Hauptschneiden (30,34) ausgebildet ist, von denen jeweils der an einer ersten Plattenecke (36) anschließenden Hauptschneide (30,34) zugleich die Funktion der Nebenschneide (38) in Bezug auf die über die betreffende Plattenecke (36) benachbarte Hauptschneide (30,34) zu kommt. |
Bohrwerkzeuge dieser Art mit zwei im Wesentlichen quadratischen Umsetz- schneidplatten sind bekannt (W001/85375). Die beiden quadratischen Schneidplatten sind in unterschiedlichen radialen Abständen voneinander angeordnet. Sie stehen mit ihren stirnseitigen Hauptschneiden mit positivem Spanwinkel axial über den Bohrerkörper über. In axialer Richtung ist die in- nere Platte vorschneidend, wobei der Abstand etwa dem Krümmungsradius im Bereich der Plattenecken entspricht. Die Neigung der Nebenschneide der äußersten Schneidenplatte ist mit weniger als 3, 2° so gewählt, dass die Ne- benschneide eine Führungskante bildet, die beim Bohrvorgang unter der Einwirkung einer radial nach außen weisenden Abdrängkraft zumindest über einen Teil ihrer Länge gegen die Wand der zuvor erzeugten Bohrung glei- tend anliegt. Beim Durchbohren von Werkstücken aus duktilem Material un- ter Verwendung derartiger Vollbohrer hat es sich gezeigt, dass aus der Boh- rung im Radiusbereich ein stehender Grat geformt wird, der oft nachträglich entfernt werden muss. Auch beim Anbohren mit einem solchen Vollbohrer treten Grate auf. Versuche haben gezeigt, dass auch durch Verwendung von
Schneidplatten mit abgerundeten Plattenecken eine Gratbildung nicht ver- mieden werden kann.
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den bekann- ten Vollbohrer und seine Schneidplatten dahingehend zu verbessern, dass auch bei Werkstücken aus duktilem Material ein gratfreies Durchbohren möglich ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe werden die in den Patentansprüchen 1 und 9 angegebenen Merkmalskombinationen vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausges- taltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängi- gen Ansprüchen.
Der erfindungsgemäßen Lösung liegt der Gedanke zugrunde, die Haupt- schneide so auszubilden, dass ein sich im Durchmesserbereich der Bohrung bildender Grat nach Art eines Schäl-oder Reibvorgangs zerspant werden kann. Um dies zu erreichen, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, dass die stirnseitige Hauptschneide der äußeren Schneidplatte in ihrer Längserstreckung in eine radial innen liegende Arbeitspartie und eine daran nach außen anschließende, bis zur äußeren Plattenecke reichende geradli- nige Schälpartie unterteilt ist, die einen Winkel von 95° bis 120° miteinander einschließen. Während des Bohrvorgangs eilt die Arbeitspartie vor, während die Schälpartie im Durchmesserbereich mit einem steilen Schälwinkel nachgeführt ist. Dadurch wird das Werkstück in der Nähe des Durchmes- serbereichs je nach Steilheit des Anstellwinkels in mehr oder weniger feine Randspäne zerteilt, so dass eine Gratbildung vermieden wird.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Arbeitspar- tie der Hauptschneide zur Schälpartie hin unter einem positiven Anstellwinkel von 2° bis 10° gegenüber der gedachten, zur Bohrerachse senkrechten Stirnfläche des Bohrerkörpers angestellt ist, während die Schälpartie der Hauptschneide zur äußeren Plattenecke hin unter einem positiven Anstell-
winkel von 77° bis 87° gegenüber der Stirnfläche des Bohrerkörpers ange- stellt ist. Die Übergangsstelle zwischen Arbeitspartie und Schälpartie der Hauptschneide kann konvex abgerundet sein. Die äußere Plattenecke sollte dagegen relativ scharfkantig ausgebildet sein. Im Bereich der äußeren Plat- tenecke schließen die Schälpartie der Hauptschneide und die benachbarte Nebenschneide einen Winkel von 160° bis 175° miteinander ein, wobei die Nebenschneide im Sinne der WO01/85375 zweckmäßig mit einem Anstell- winkel von weniger als 3, 2° in Richtung Bohrerkörper geneigt ist.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass sich an die vorzugsweise geradlinige Arbeitspartie der stirnseitigen Hauptschneide radial nach innen hin eine bis zur inneren Plattenecke reichende Zentralpar- tie anschließt, die mit der Arbeitspartie einen Pfeilwinkel von 160° bis 175° einschließt und die unter einem negativen Anstellwinkel von 3° bis 18° ge- genüber der Stirnfläche des Bohrerkörpers angestellt ist. Der Wirkungsbe- reich der Zentralpartie der stirnseitigen Hauptschneide der äußeren Schneidplatte wird zweckmäßig von der stirnseitigen Hauptschneide der in- neren Schneidplatte überlappt. Dies ist deshalb wichtig, weil die Schneidplat- ten vorzugsweise als Umsetzschneidplatten mit vier gleichartigen Haupt- schneiden ausgebildet sind, wobei bei einem Umsetzvorgang die Zentralpar- tie einer ersten Hauptschneide zur Schälpartie einer benachbarten Haupt- schneide umfunktioniert wird. Es ist daher wichtig, dass die Zentralpartie der äußeren Schneidplatte beim Bohrbetrieb verschleißfrei bleibt.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung in schema- tischer Weise dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 einen Vollbohrer für Werkzeugmaschinen mit im Wesentlichen quadratischen Umsetzschneidplatten in schaubildlicher Darstel- lung ;
Fig. 2a bis c eine Draufsicht und zwei ausschnittsweise Seitenansichten des Vollbohrers nach Fig. 1 ; Fig. 3 eine Draufsicht auf eine Umsetzschneidplatte in vergrößerter Dar- stellung ; Fig. 4a und b zwei Schnittdarstellungen entlang den Schnittlinien A-A und B-B der Fig. 3.
Das in der Zeichnung dargestellte Werkzeug ist als Vollbohrer für Werk- zeugmaschinen bestimmt. Es weist einen im Wesentlichen zylindrischen Bohrerkörper 10 auf, der mit zwei Spanfördernuten 12,14 versehen ist. Am stirnseitigen Ende der Spanfördernuten ist je ein Plattensitz 16, 18 zur Auf- nahme einer im Wesentlichen quadratischen Umsetzschneidplatte 20,22 vorgesehen. Die Umsetzschneidplatten 20,22 sind mit je einer in eine Ge- windebohrung 24 des Bohrerkörpers 10 eingreifenden Senkkopfschraube 26 am Bohrerkörper 10 befestigt.
Wie aus Fig. 2a bis c zu ersehen ist, übergreift die innere Umsetzschneid- platte 22 mit der inneren Plattenecke 28 an ihrer stirnseitigen Hauptschneide 30 die Bohrerachse 32, während die äußere Umsetzschneidplatte 22 mit ih- rer Hauptschneide 34 im Bereich der äußeren Plattenecke 36 und mit ihrer äußeren Nebenschneide 38 über den Umfang des Bohrerkörpers 10 über- steht. Außerdem sind die Umsetzschneidplatten mit ihren Haupt-und Ne- benschneiden so gegenüber dem Bohrerkörper 10 gekippt angeordnet, dass die Hauptschneiden gegenüber einer zur Bohrerachse senkrechten Ebene einen positiven Anstellwinkel a ; = 4° bzw. aa = 2° einschließen, wobei mit den Indizes i und a die innere bzw. äußere Platte gekennzeichnet sind. Da die Nebenschneide 38 senkrecht zur benachbarten Hauptschneide 34 ausge- richtet ist, ist bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel die Nebenschneide 38 von der Plattenecke 36 aus in ihrer Längserstreckung unter einem Anstell- winkel in Richtung Bohrerkörper geneigt, der dem Winkel aa entspricht. Aus
Fig. 2a ist weiter ersichtlich, dass die Hauptschneide 34 der äußeren Um- setzschneidplatte 22 mit der Hauptschneide 30 der inneren Umsetzschneid- platte 20 in der durch den Pfeil 40 angedeuteten Drehrichtung um die Boh- rerachse 32 einen Winkel einschließt, der um den Winkel ß kleiner ist als 180°. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel beträgt der Winkel ß etwa 5°.
Schließlich ist aus Fig. 2b zu ersehen, dass die Hauptschneide 30 der inne- ren Umsetzschneidplatte 20 einen vorschneidenden Abstand d vor der Hauptschneide 34 der äußeren Umsetzschneidplatte 22 aufweist, der bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel 0,23 mm beträgt. Die Winkel a,, axa und ß und der vorschneidende Abstand d sind so gewählt, dass der Bohrer mit ei- ner definierten radialen Abdrängkraft im Bereich seiner äußeren Neben- schneide 38 gegen die Wand 42 der erzeugten Bohrung gleitend anliegt.
Wie insbesondere aus Fig. 3 in Verbindung mit Fig. 2b zu ersehen ist, sind die Hauptschneiden 34 der Umsetzschneidplatten 22 in ihrer Längserstre- ckung in eine geradlinige Arbeitspartie 50 und eine daran anschließende, bis zur ersten Plattenecke 36 reichende geradlinige Schälpartie 52 unterteilt, die im Bereich ihrer abgerundeten Übergangsstelle 54 bei dem gezeigten Aus- führungsbeispiel einen Winkel von 105° miteinander einschließen. Die Schälpartie 52 der Hauptschneide 34 und die benachbarte Nebenschneide 38 schließen einen Winkel von 165° miteinander ein. An die geradlinige Ar- beitspartie 50 einer jeden Hauptschneide 34 schließt sich eine bis zur zwei- ten Plattenecke 56 reichende Zentralpartie 58 an, die mit der Arbeitspartie einen Pfeilwinkel 60 von 165° einschließt. Die Zentralpartie 58 einer ersten Hauptschneide 34 hat beim Umsetzen auf die nächste Hauptschneide 34 die Funktion einer Schälpartie 52.
Der Unterteilung der Hauptschneide 34 in die Arbeitspartie 50 und die Schälpartie 52 kommt bei der äußeren Schneidplatte 22 eine wichtige und zudem erfindungswesentliche Funktion zu. Es hat sich nämlich gezeigt, dass bei herkömmlicher Verwendung einer Hauptschneide 34 mit zur Neben- schneide 38 hin abgerundeter Plattenecke ohne Schälpartie 52 vor allem
beim Durchbohren von duktilen Werkstücken sich eine unerwünschte Grat- bildung ergibt. Die Grate müssen in einem zusätzlichen Arbeitsgang abge- tragen, beispielsweise abgefeilt werden. Die erfindungsgemäße, an die Ar- beitspartie 50 nach außen hin anschließende steil verlaufende geradlinige Schälpartie 52 sorgt dafür, dass das Werkstück im Durchmesserbereich schälen unter Bildung feiner Späne abgetragen wird. Dadurch wird eine Gratbildung wirksam vermieden. Die unter dem Pfeilwinkel zurückspringende Zentralpartie 58 der äußeren Schneidplatte 22 wird von der Hauptschneide 30 der voreilenden inneren Schneidplatte 20 beim Bohrvorgang überlappt und ist dadurch unwirksam gestellt. Dies ist notwendig, damit die Zentralpar- tie 58, die beim Umsetzen der Schneidplatte 22 auf die nächste Haupt- schneide 34 zur Schälpartie 52 wird, beim Bohrvorgang keinem Verschleiß unterliegt.
Grundsätzlich ist es möglich, die gleichen Schneidplatten auch als Innenplat- ten 20 zu verwenden. In diesem Fall kommt es im Bereich des Pfeilwinkels zwischen Arbeitspartie 50 und Zentralpartie 58 zu einer Spanteilung, die für den Bohrvorgang vorteilhaft ist.
Zusammenfassend ist folgendes festzuhalten : Die Erfindung bezieht sich auf einen Vollbohrer für Werkzeugmaschinen. Der Vollbohrer weist einen Boh- rerkörper 10 und zwei in radialem Abstand voneinander in je einem Platten- sitz 16,18 des Bohrerkörpers 10 im Bereich einer Spanfördernut 12,14 an- geordnete Umsetzschneidplatten 20,22 auf. Die Umsetzschneidplatten 20,22 weisen einen im Wesentlichen quadratischen Umriss auf. Sie stehen mit ih- ren stirnseitigen Hauptschneiden 30,34 axial über den Bohrerkörper 10 über und überlappen einander radial in ihrem Wirkbereich. Die radial äußere Um- setzschneidplatte 22 steht mit ihrer äußeren Schneidenecke 36 und mit ihrer daran anschließenden, zur betreffenden Hauptschneide 34 senkrechten Ne- benschneide 38 radial über den Umfang des Bohrerkörpers über. Um ein gratfreies Durchbohren zu ermöglichen, ist die stirnseitige Hauptschneide 34 der äußeren Schneidplatte 22 in ihrer Längserstreckung in eine radial innen
liegende Arbeitspartie 50 und eine daran nach außen anschließende, bis zur äußeren Plattenecke 36 reichende geradlinige Schälpartie 52 unterteilt, die einen Anstellwinkel von 95° bis 120° miteinander einschließen. Im eingebau- ten Zustand ist demgemäß die Schälpartie 52 zur äußeren Plattenecke 36 hin unter einem positiven Anstellwinkel von 72° bis 87° gegenüber der Stirn- fläche des Bohrerkörpers angestellt.