DE202021004069U1 - Twist drills with a step-structured cutting tip and different cutting angles - Google Patents

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Abstract

Spiralbohrer mit einer stufenstrukturierten Schneidspitze (3), bestehend aus einem Schaft (1), einem Führungsbereich (2) und der angrenzenden, stufenstrukturierten Schneidspitze (3), mit einer Stufenstruktur die von zwei sich um eine Bohrerachse (0) windende Spannuten (5) unterbrochen ist, wobei die stufenstrukturierte Schneidspitze (3) eine Bohrerspitze (3.1), an der ein Paar erste Hauptschneiden (4.1) ausgebildet ist, und eine Vielzahl von koaxial, hintereinander angeordneten Schneidstufen (3.2) aufweist, die jeweils einen konischen Schneidstufenabschnitt (3.2.1), an dem jeweils ein Paar weiterer Hauptschneiden (4.2) ausgebildet ist, und einen Setzstufenabschnitt (3.2.2) mit einer rotationssymmetrischen Umfangsfläche (6) aufweisen, wobei sich die Setzstufenabschnitte (3.2.2) untereinander durch zum Schaft (1) hin zunehmend größere Durchmesser unterscheiden, dadurch gekennzeichnet, dass die konischen Schneidstufenabschnitte (3.2.1) wenigstens zweier aneinandergrenzender Schneidstufen (3.2) zueinander unterschiedliche Schneidwinkel (α1 -αm) aufweisen.

Figure DE202021004069U1_0000
Twist drill with a step-structured cutting tip (3), consisting of a shank (1), a guide area (2) and the adjoining, step-structured cutting tip (3), with a stepped structure consisting of two chip flutes (5) winding around a drill axis (0). is interrupted, the step-structured cutting tip (3) having a drill tip (3.1) on which a pair of first main cutting edges (4.1) is formed, and a multiplicity of coaxial cutting steps (3.2) arranged one behind the other, each of which has a conical cutting step section (3.2. 1), on each of which a pair of further main cutting edges (4.2) is formed, and have a riser section (3.2.2) with a rotationally symmetrical peripheral surface (6), the riser sections (3.2.2) running through one another towards the shank (1). increasingly larger diameters, characterized in that the conical cutting stage sections (3.2.1) of at least two adjacent cutting stages (3.2) have mutually different cutting angles (α 1 -α m ).
Figure DE202021004069U1_0000

Description

Die Erfindung betrifft einen Spiralbohrer mit einer stufenstrukturierten Schneidspitze, der ein auswechselbares Zubehörteil für eine Bohrmaschine darstellt und gattungsgemäß aus der EP 3 305 447 A1 bekannt ist.The invention relates to a twist drill with a step-structured cutting tip, which is an interchangeable accessory for a drill and generically from EP 3 305 447 A1 is known.

Zu aus dem Stand der Technik bekannten Bohrern gehören auch Spiralbohrer und Stufenbohrer, die für unterschiedliche Anwendungen vorgesehen sind.Drills known from the prior art also include twist drills and step drills, which are intended for different applications.

Mit Spiralbohrern können Löcher jeweils eines vorbestimmten Durchmessers durch Materialien gebohrt werden, die eine Materialdicke kleiner der Länge des Führungsbereiches (Länge des Spiralbohrers abzüglich eines Schaftbereiches) des Spiralbohrers aufweisen. Der eigentliche Schneidvorgang erfolgt hier durch zwei an der Bohrerspitze des Bohrers ausgebildete Hauptschneiden, die sich von einer die Bohrerachse kreuzenden Querschneide bis hin zur Bohrerumfangsfläche erstrecken und an die sich entlang des Führungsbereiches zwei sich um die Bohrerachse windende Spannuten anschließen. Während des gesamten Bohrvorganges werden gleiche Materialmengen geschnitten, wofür ein entsprechendes Drehmoment aufgebracht werden muss. Je größer der Durchmesser eines zu durchbohrenden Loches ist, desto länger sind die Schneiden, desto größer ist der Schneiddruck auf die Schneiden und desto kleiner muss die Schneidgeschwindigkeit gewählt werden. With twist drills, holes of a predetermined diameter can be drilled through materials that have a material thickness smaller than the length of the guide area (length of the twist drill minus a shank area) of the twist drill. The actual cutting process is carried out here by two main cutting edges formed on the drill tip of the drill, which extend from a chisel edge crossing the drill axis to the drill peripheral surface and which are followed along the guide area by two chip flutes winding around the drill axis. During the entire drilling process, the same amount of material is cut, for which a corresponding torque must be applied. The larger the diameter of a hole to be drilled through, the longer the cutting edges, the greater the cutting pressure on the cutting edges and the lower the cutting speed that must be selected.

Stufenbohrer werden eingesetzt, um Löcher durch dünnwandiges Material zu bohren oder Löcher in einem dünnwandigen Material aufzubohren. Da eine typische Länge für einen Bohrer wesentlich größer ist als die Dicke eines zu durchbohrenden dünnwandigen Materials, ergibt sich die Möglichkeit, dass über die Bohrerlänge mehrere Schneidstufen ausgebildet sind, mit denen schrittweise jeweils ein zunehmend größeres Loch gebohrt werden kann.Step drills are used to drill holes through thin-walled material or to open holes in thin-walled material. Since a typical length for a drill is significantly greater than the thickness of a thin-walled material to be drilled through, there is the possibility that several cutting steps are formed over the length of the drill, with which progressively larger holes can be drilled in each case.

Stufenbohrer weisen entlang einer Bohrerachse grundsätzlich einen Schaft und einen Schneidkopf auf, der unmittelbar an den Schaft oder mittelbar über ein Übergangsstück mit dem Schaft verbunden ist. Der Schneidkopf weist eine Schneidspitze mit einem Paar erster Hauptschneiden und einer Vielzahl von Schneidstufen auf. Die Schneidstufen sind koaxial zur Bohrerachse angeordnet und weisen beginnend an der Schneidspitze bis hin zum Schaft gestuft einen jeweils größeren Durchmesser als die vorangehende Schneidstufe auf. Die Schneidstufen müssen dabei jeweils eine Stufenhöhe aufweisen, die größer ist, als das zu durchbohrende Material dick ist, damit Durchgangslöcher mit einem jeweiligen Durchmesser gebohrt werden können. Die Schneidstufen weisen immer einen zylindrischen Stufenabschnitt, der hier jeweils die Funktion eines Führungsbereiches übernimmt, und einen konischen Stufenabschnitt, der zwei benachbarte zylindrische Stufenabschnitte miteinander verbindet und an dem sich jeweils weitere Paare von Hauptschneiden befinden, auf.Step drills basically have a shank and a cutting head along a drill axis, which is connected directly to the shank or indirectly to the shank via a transition piece. The cutting head has a cutting tip with a pair of first main cutting edges and a plurality of cutting stages. The cutting stages are arranged coaxially to the axis of the drill bit and, starting at the cutting tip up to the shank, each have a larger diameter than the preceding cutting stage. The cutting steps must each have a step height that is greater than the thickness of the material to be drilled through, so that through-holes with a respective diameter can be drilled. The cutting steps always have a cylindrical step section, which in each case assumes the function of a guide area, and a conical step section, which connects two adjacent cylindrical step sections with one another and on which further pairs of main cutting edges are located.

Das heißt, je dicker das zu durchbohrende Material ist, desto weniger Schneidstufen kann ein dafür geeigneter Stufenbohrer aufweisen. Damit nach dem Herstellen eines Bohrloches mit einem gewünschten Durchmesser sicher vermieden wird, dass die Hauptschneiden der nächsten Schneidstufe nicht bereits in den Eingriff kommen, ist die Stufenhöhe wenigstens geringfügig höher, als das zu durchbohrende Material dick ist. Zum Abtransport der entstehenden Bohrspäne erstrecken sich über die gesamte Länge des Schneidkopfes zwei Spannuten. Funktionsfähig wäre der Stufenbohrer auch mit nur einer Spannut. Es gäbe dann pro Schneidstufe auch nur eine Hauptschneide. Der Stufenbohrer kann auch mehr als zwei Spannuten aufweisen. Diese können grundsätzlich parallel zur Bohrerachse verlaufen oder aber sich vorteilhaft, wie bei Spiralbohrern, um die Bohrerachse winden.This means that the thicker the material to be drilled through, the fewer cutting steps a suitable step drill can have. In order to ensure that, after a borehole with a desired diameter has been produced, the main cutting edges of the next cutting step do not already engage, the height of the step is at least slightly higher than the thickness of the material to be drilled through. Two chip flutes extend over the entire length of the cutting head to remove the resulting drilling chips. The step drill would also be functional with only one flute. There would then be only one main cutting edge per cutting step. The step drill can also have more than two chip flutes. In principle, these can run parallel to the axis of the drill or, advantageously, as in the case of twist drills, wind around the axis of the drill.

In der DE 200 15 550 U1 ist ein Stufenbohrer offenbart, der die Merkmale eines Stufenbohrers aufweist, wie er allgemein als aus dem Stand der Technik bekannt beschrieben wurde, und der sich dadurch auszeichnen soll, dass er zylindrische Abschnitte aufweist, die eine unterschiedliche axiale Länge aufweisen. Als ein zu lösendes Problem wird hier angegeben, dass zum einen die zu bohrenden Löcher dazu dienen, dass beispielsweise ein Gewindebolzen durch sie gesteckt und mittels einer Gegenmutter in einem Blechteil fixiert wird, und zum anderen eine selbstschneidende Schraube in das Durchgangsloch eingeschraubt wird. Die beiden Befestigungsarten werden in der Regel alternativ verwendet, in Abhängigkeit von der Materialdicke. Um alternativ Löcher für beide Verbindungsarten zu bohren, wird hier vorgeschlagen, den Stufenbohrer mit abwechselnd langen Schneidstufen auszuführen.In the DE 200 15 550 U1 discloses a step drill having the characteristics of a step drill as generally described as being known in the prior art and which is said to be characterized as having cylindrical portions which are of differing axial length. As a problem to be solved, it is stated here that, on the one hand, the holes to be drilled are used, for example, for a threaded bolt to be inserted through them and fixed in a sheet metal part by means of a counter nut, and on the other hand, a self-tapping screw is screwed into the through hole. The two types of fastening are usually used alternatively, depending on the material thickness. In order to alternatively drill holes for both types of connection, it is proposed here to design the step drill with alternately long cutting steps.

Aus der DE 203 03 656 U1 ist ein Stufenbohrer bekannt, mit Schneidstufen, jeweils umfassend eine oder auch mehrere ineinander übergehende konische Stufenabschnitte sowie einen zylindrischen Stufenabschnitt. Sowohl die konischen Stufenabschnitte als auch die zylindrischen Stufenabschnitte können für die einzelnen Schneidstufen eine gleiche, aber auch eine unterschiedliche Länge in axialer Richtung aufweisen. Insbesondere ist angegeben, dass die zylindrischen Stufenabschnitte abwechselnd eine kleinere und eine größere axiale Länge aufweisen können. Dabei soll vorteilhafterweise die Länge der kürzeren Abschnitte ≤ 3 mm und die Länge der längeren Stufenabschnitte ≥ 3 mm und ≤ 6 mm sein und mit einem zylindrischen Stufenabschnitt mit kleinerer axialer Länge hinter der Schneidspitze begonnen werden. Mehrere ineinander übergehende konische Stufenabschnitte pro Schneidstufe führen dazu, dass schmalere Späne entstehen, die sich über die Spannuten besser abtransportieren lassen.From the DE 203 03 656 U1 a step drill is known, with cutting steps, each comprising one or more conical step sections merging into one another and a cylindrical step section. Both the conical step sections and the cylindrical step sections can have the same or different lengths in the axial direction for the individual cutting steps. In particular, it is stated that the cylindrical step sections can alternately have a smaller and a larger axial length. The length of the shorter sections should advantageously be ≦3 mm and the length of the longer step sections ≧3 mm and ≦6 mm and with a cylindrical step ab cut with a smaller axial length behind the cutting tip. Several merging conical step sections per cutting step result in narrower chips that can be better transported away via the chip flutes.

Es lässt sich für Stufenbohrer zusammenfassen, dass die einzelnen Schneidstufen eine axiale Länge aufweisen, die dadurch bestimmt ist, wie dick das zu bohrende Material ist, und dass die Durchmesserdifferenzen aneinandergrenzender Schneidstufen davon bestimmt sind, welche Lochdurchmesser mit dem Stufenbohrer gebohrt werden sollen. Die zylindrischen Stufenabschnitte dienen jeweils zur Führung des Stufenbohrers.It can be summarized for step drills that the individual cutting steps have an axial length that is determined by how thick the material to be drilled is, and that the diameter differences of adjacent cutting steps are determined by which hole diameters are to be drilled with the step drill. The cylindrical step sections each serve to guide the step drill.

Aus der eingangs genannten EP 3 305 447 A1 ist ein Spiralbohrer mit einer stufenstrukturierten Schneidspitze bekannt, der sowohl Merkmale eines klassischen Spiralbohrers, aber auch die eines Stufenbohrers in sich vereint. Ein solcher Spiralbohrer mit stufenstrukturierter Schneidspitze enthält einen Schaftbereich, wie alle Bohrer, einen Führungsbereich, wie Spiralbohrer, und eine stufenstrukturierte Schneidspitze mit Bohrerspitze, ähnlich einem Schneidkopf eines Stufenbohrers.From the one mentioned above EP 3 305 447 A1 a twist drill with a step-structured cutting tip is known, which combines both the features of a classic twist drill and those of a step drill. Such a twist drill with a step-structured cutting tip contains a shank area, like all drills, a guide area, like twist drills, and a step-structured cutting tip with a drill tip, similar to a cutting head of a step drill.

Entlang der Schneidspitze sind, einer Bohrerspitze, an der sich ein erstes Paar Hauptschneiden befindet, koaxial nachgeordnet, mehrere Schneidstufen vorhanden, die jeweils einen konischen Stufenabschnitt (Schneidstufenabschnitt) und einen zylindrischen Stufenabschnitt (Setzstufenabschnitt) aufweisen, wobei die Setzstufenabschnitte zum Schaft hin einen jeweils größeren Durchmesser aufweisen. Die Schneidstufen sind durch zwei Spannuten unterbrochen, die sich von der Bohrerspitze bis hin zum Schaft entlang des Führungsbereiches um die Bohrerachse winden. Die Kanten entlang der Spannuten sind entsprechend den Schneidstufen gestuft und bilden die Vielzahl von Paaren weiterer Hauptschneiden (hier erste Schneiden) an den Schneidstufenabschnitten und Nebenschneiden (hier zweite Schneiden) an den Setzstufenabschnitten. Die Haupt- und die Nebenschneiden weisen somit eine stufenähnliche Struktur auf, wobei die Hauptschneiden und die Nebenschneiden jeweils einen Winkel zwischen 90° und 140° miteinander einschließen. Die Hauptschneiden sollen bevorzugt parallel zueinander verlaufen, womit sie jeweils einen gleichen Winkel mit der Bohrerachse einschließen.Along the cutting tip, coaxially downstream of a drill tip on which a first pair of main cutting edges is located, there are a plurality of cutting steps, each having a conical step portion (cutting step portion) and a cylindrical step portion (riser portion), the riser portions becoming larger toward the shank have diameter. The cutting steps are interrupted by two chip flutes, which wind from the drill tip to the shank along the guide area around the drill axis. The edges along the chip flutes are stepped according to the cutting steps and form the plurality of pairs of further main cutting edges (here first cutting edges) on the cutting step sections and secondary cutting edges (here second cutting edges) on the riser sections. The main and secondary cutting edges thus have a step-like structure, with the main cutting edges and the secondary cutting edges each forming an angle of between 90° and 140° with one another. The main cutting edges should preferably run parallel to one another, with which they each enclose the same angle with the drill axis.

Um ein Bohrloch gleich dem Durchmesser eines Spiralbohrers zu schneiden, ist das dort vorhandene Paar von Hauptschneiden quasi in eine Vielzahl von Paaren von Hauptschneiden aufgeteilt. Das bei einem Spiralbohrer auf nur das eine Paar von Hauptschneide wirkende Moment, ist hier auf die Vielzahl entsprechend kürzerer Paare von Hauptschneiden aufgeteilt. Entsprechend ist es vorteilhaft, möglichst viele und dafür kürzere Hauptschneiden zu haben. Die axiale Länge der Setzstufenabschnitte ergibt sich hier durch die Anarbeitung der weiteren Hauptschneiden an den Bohrergrundkörper im Bereich des Schneidkopfes, der wie in 1 der vorgenannten EP 3 305 447 A1 dargestellt, einen spitzen Flankenwinkel einer umhüllenden Umfangsfläche aufweist. Indem in diesen Grundkörper zueinander parallele Nuten eingebracht werden, entstehen die Schneidstufen mit den Schneidstufenabschnitten und den Setzstufenabschnitten.In order to cut a borehole with the same diameter as a twist drill, the pair of main cutting edges present there is divided into a number of pairs of main cutting edges. In a twist drill, the moment acting on only one pair of main cutting edges is divided here among the large number of correspondingly shorter pairs of main cutting edges. Accordingly, it is advantageous to have as many and therefore shorter main cutting edges. The axial length of the riser sections results here from the processing of the other main cutting edges on the drill body in the area of the cutting head, which, as in 1 the aforementioned EP 3 305 447 A1 shown, has an acute flank angle of an enveloping peripheral surface. The cutting steps with the cutting step sections and the riser step sections are produced by making mutually parallel grooves in this base body.

Wie bereits erwähnt, ist ein Vorteil eines aus der vorgenannten EP 3 305 447 A1 bekannten Spiralbohrers mit einer stufenstrukturierten Schneidspitze darin zu finden, dass das auf den Bohrer wirkende Moment auf die einzelnen Hauptschneiden aufgeteilt wird. Der Schneiddruck, insbesondere auf die Ecken der Hauptschneide, wird somit vergleichsweise geringer, was zu einem geringeren Verschleiß und einer längeren Standzeit führt. Die Drehzahl zum Bohren eines Loches mit einem gleichen Durchmesser kann im Vergleich zu einem Spiralbohrer wesentlich erhöht werden, was den Bohrvorgang beschleunigt. Auf die einzelnen Hauptschneiden geringer wirkende Schneidkräfte führen außerdem zu einer geringeren Reibung und damit zu einer langsameren Erhitzung, was wiederum die Anforderungen an eine Kühlung reduziert.As mentioned earlier, an advantage is any of the above EP 3 305 447 A1 well-known twist drill with a step-structured cutting tip to be found in the fact that the moment acting on the drill is divided between the individual main cutting edges. The cutting pressure, especially on the corners of the main cutting edge, is therefore comparatively lower, which leads to less wear and a longer service life. The rotation speed for drilling a hole with the same diameter can be increased significantly compared to a twist drill, which speeds up the drilling process. Lower cutting forces acting on the individual main cutting edges also result in lower friction and thus slower heating, which in turn reduces the cooling requirements.

Es ist bekannt, dass zur Bearbeitung unterschiedlich harter Materialien mit Spiralbohrern Bohrer mit einem unterschiedlich großen Spitzenwinkel verwendet werden. Dabei lassen sich Bohrer mit einem kleinen Spitzenwinkel grundsätzlich besser Zentrieren, während Bohrer mit einem größeren Spitzenwinkel eine höhere Spanleistung erbringen. Mit der Wahl für den Spitzenwinkel wird entsprechend eher für eine gute Zentrierung oder eine hohe Spanleistung entscheiden. Dieses Wissen lässt sich auf die Wahl der Schneidwinkel der Schneidstufen eines Spiralbohrers mit einer stufenstrukturierten Schneidsitze übertragen.It is known that drills with different point angles are used for machining materials of different hardness with twist drills. In general, drills with a small point angle can be better centered, while drills with a larger point angle produce a higher cutting capacity. With the choice of the point angle, a good centering or a high cutting performance is more likely to be decided. This knowledge can be transferred to the selection of the cutting angles of the cutting steps of a twist drill with a step-structured cutting seat.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen Spiralbohrer mit einer stufenstrukturierten Schneidspitze so zu verbessern, dass er sich einfach Zentrieren lässt aber auch eine hohe Spanleitung erbringt.The object of the invention is to improve a twist drill with a step-structured cutting tip in such a way that it can be easily centered but also achieves high chip removal.

Diese Aufgabe wird für einen Spiralbohrer mit einer stufenstrukturierten Schneidspitze, bestehend aus einem Schaft, einem Führungsbereich und der angrenzenden, stufenstrukturierten Schneidspitze, mit einer Stufenstruktur die von zwei sich um eine Bohrerachse windende Spannuten unterbrochen ist, wobei die stufenstrukturierte Schneidspitze eine Bohrerspitze, an der ein Paar erste Hauptschneiden ausgebildet ist, und eine Vielzahl von koaxial, hintereinander angeordneten Schneidstufen aufweist, die jeweils einen konischen Schneidstufenabschnitt, an dem jeweils ein Paar weiterer Hauptschneide ausgebildet ist, und einen Setzstufenabschnitt mit einer rotationssymmetrischen Umfangsfläche aufweisen, wobei sich die Setzstufenabschnitte untereinander durch zum Schaft hin zunehmend größere Durchmesser unterscheiden, dadurch gelöst, dass die konischen Schneidstufenabschnitte wenigstens zweier aneinandergrenzender Schneidstufen zueinander unterschiedliche Schneidwinkel aufweisen, womit sie zum einen für eine gute Zentrierbarkeit des Spiralbohrers und zum anderen für eine hohe Spanleistung führen.This task is for a twist drill with a step-structured cutting tip, consisting of a shank, a guide area and the adjoining, step-structured cutting tip, with a step structure which is interrupted by two chip flutes winding around a drill axis, the step-structured cutting tip being a drill tip on which a couple first main cutting edges, and has a multiplicity of cutting steps arranged coaxially one behind the other, each of which has a conical cutting step section, on which a pair of additional main cutting edges is formed, and a riser section with a rotationally symmetrical peripheral surface, the riser sections increasing among themselves towards the shaft Distinguish larger diameters, solved in that the conical cutting stage sections of at least two adjacent cutting stages have mutually different cutting angles, with which they lead to a good centerability of the twist drill and on the other hand for a high cutting performance.

Vorteilhaft weist, von der Bohrerspitze beginnend, jeder konische Schneidstufenabschnitt einen kleineren Schneidwinkel auf, als der jeweils in Richtung zum Schaft hin angrenzende konischen Schneidstufenabschnitt einen Schneidwinkel (α2, α4 -αm) aufweist, womit die gute Zentrierbarkeit mit zunehmender Eindringtiefe des Bohrers zugunsten einer zunehmenden Spanleistung abnimmt.Advantageously, starting from the drill tip, each conical cutting step section has a smaller cutting angle than the conical cutting step section adjoining in the direction of the shank has a cutting angle (α 2 , α 4 -α m ), which means that the good centerability with increasing penetration depth of the drill decreases in favor of an increasing cutting capacity.

Alternativ weist, von der Bohrerspitze beginnend gezählt, bevorzugt jeder der ungeradzahligen konischen Schneidstufenabschnitte einen gleichen Schneidwinkel und jeder der geradzahligen konischen Schneidstufenabschnitte einen gleichen Schneidwinkel auf, wobei sich die Schneidwinkel der ungeradzahligen konischen Schneidstufenabschnitte von denen der geradzahligen konischen Schneidstufenabschnitte unterscheiden, womit im Wechsel der guten Zentrierbarkeit und der hohen Spanleistung Rechnung getragen wird.Alternatively, counting from the drill tip, each of the odd-numbered conical cutting step sections preferably has an equal cutting angle and each of the even-numbered conical cutting step sections has an equal cutting angle, the cutting angles of the odd-numbered conical cutting step sections being different from those of the even-numbered conical cutting step sections, thus alternating the good Centerability and the high cutting performance are taken into account.

In vorteilhafter Weise ist von der Bohrerspitze beginnend die Länge der konischen Schneidstufenabschnitte jeweils geringer ist als die Länge des jeweils vorherigen konischen Schneidstufenabschnittes, womit ein auf die einzelnen konischen Schneidstufenabschnitte wirkendes Moment zum Schaft hin weniger zunimmt und einer Verlangsamung der Erhitzung des Bohrers erreicht wird.Advantageously, the length of the conical cutting step sections starting from the drill tip is shorter than the length of the respective previous conical cutting step section, whereby a moment acting on the individual conical cutting step sections increases less towards the shank and the heating of the drill is slowed down.

Ausführungen der Erfindung werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Hierzu zeigen:

  • 1 einen Spiralbohrer mit stufenstrukturierter Schneidspitze gemäß dem Stand der Technik in einer stilisierten Seitenansicht,
  • 1a ein vergrößerter Ausschnitt einer Ansicht des Spiralbohrers gemäß 1,
  • 2 ein erfindungsgemäßer Spiralbohrer mit stufenstrukturierter Schneidspitze,
  • 3a-3b eine erste Ausführung der Schneidstufenwinkel der konischen Schneidstufen über die Länge der Schneidspitze,
  • 4a-4b eine zweite Ausführung der Schneidstufenwinkel der konischen Schneidstufen über die Länge der Schneidspitze und
  • 5a-5b eine dritte Ausführung der Schneidstufenwinkel der konischen Schneidstufen über die Länge der Schneidspitze.
Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings. For this show:
  • 1 a twist drill with a step-structured cutting tip according to the prior art in a stylized side view,
  • 1a an enlarged section of a view of the twist drill according to FIG 1 ,
  • 2 a twist drill according to the invention with a step-structured cutting tip,
  • 3a-3b a first version of the cutting step angle of the conical cutting steps over the length of the cutting tip,
  • 4a-4b a second embodiment of the cutting step angles of the conical cutting steps along the length of the cutting tip and
  • 5a-5b a third embodiment of the cutting step angles of the conical cutting steps along the length of the cutting tip.

Die Erfindung betrifft einen Spiralbohrer mit einer stufenstrukturierten Schneidspitze 3 (nachfolgend Bohrer), wie in 2 dargestellt. Er weist, gleich aus dem Stand der Technik bekannter Bohrer, wie an einem Beispiel in den 1, 1a gezeigt, einen Schaft 1 auf, mittels dem der Bohrer in ein Bohrfutter einer Bohrmaschine eingespannt werden kann. An den Schaft 1 angrenzend, schließt sich in Richtung einer Bohrerachse 0 ein Führungsbereich 2 an, der eine Länge in Richtung der Bohrerachse 0 aufweist, die größer der Dicke eines zu bohrenden Werkstückes ist. An den Führungsbereich 2 schließt sich die stufenstrukturierte Schneidspitze 3 (nachfolgend Schneidspitze 3) mit einer Länge ls an, deren Stufenstruktur von zwei sich um die Bohrerachse 0 windende Spannuten 5 unterbrochen ist. Ihr maximaler Außendurchmesser entspricht dem Außendurchmesser des Führungsbereiches 2. Die Schneidspitze 3 weist eine Bohrerspitze 3.1 auf, an der ein Paar erste Hauptschneiden 4.1 ausgebildet ist. Die ersten Hauptschneiden 4.1 stehen über eine Querschneide, die die Bohrerachse 0 kreuzt, miteinander in Verbindung. Da der Lochdurchmesser der mit dem Bohrer bohrbaren Bohrlöcher durch eine Vielzahl von Hauptschneiden hergestellt wird, kann der Durchmesser der Bohrerspitze 3.1 klein und die ersten Hauptschneiden 4.1 kurz ausgeführt sein, womit auch die Querschneide filigran ausgeführt sein kann, was eine gute Zentrierung des Bohrers erlaubt. An die Bohrerspitze 3.1 schließt sich eine beliebige Vielzahl von Schneidstufen 3.2 an, jeweils durch einen konischen Schneidstufenabschnitt 3.2.1 und einen Setzstufenabschnitt 3.2.2 gebildet. Auch wenn sich die Schneidstufen 3.2 in ihrer Dimensionierung, zumindest was den ersten und zweiten Durchmesser d1, d2 betrifft, zwangsläufig unterscheiden, soll für auf die Einführung unterschiedlicher Bezugszeichen verzichtet werden, da die Unterscheidung zwangsläufig und nicht für die Erläuterung der Erfindung erforderlich ist. Der Setzstufenabschnitt 3.2.2 der an den Führungsbereich 2 angrenzenden, letzten Setzstufe 3.2.2 geht in den Führungsbereich 2 über. An den Schneidstufenabschnitten 3.2.1 ist jeweils ein Paar weiterer Hauptschneiden 4.2 ausgebildet, die einen Schneidwinkel α miteinander einschließen. Die Setzstufenabschnitte 3.2.2 weisen zum Schaft 1 hin zunehmend größere Durchmesser auf.The invention relates to a twist drill with a step-structured cutting tip 3 (hereinafter drill), as in 2 shown. He points, the same from the prior art known drill, as an example in the 1 , 1a shown, a shank 1, by means of which the drill can be clamped in a drill chuck of a drill. Adjoining the shank 1 in the direction of a drill axis 0 is a guide region 2 which has a length in the direction of the drill axis 0 which is greater than the thickness of a workpiece to be drilled. The step-structured cutting tip 3 (hereinafter cutting tip 3) with a length l s adjoins the guide area 2 , the step structure of which is interrupted by two chip flutes 5 winding around the drill axis 0 . Its maximum outer diameter corresponds to the outer diameter of the guide area 2. The cutting tip 3 has a drill bit 3.1 on which a pair of first main cutting edges 4.1 is formed. The first main cutting edges 4.1 are connected to one another via a chisel edge which crosses the drill axis 0. Since the hole diameter of the boreholes that can be drilled with the drill is produced by a large number of main cutting edges, the diameter of the drill tip 3.1 can be small and the first main cutting edges 4.1 short, which means that the chisel edge can also be made delicate, which allows the drill to be well centered. The drill tip 3.1 is followed by any number of cutting stages 3.2, each formed by a conical cutting stage section 3.2.1 and a riser section 3.2.2. Even if the cutting steps 3.2 inevitably differ in their dimensioning, at least as far as the first and second diameter d 1 , d 2 is concerned, the introduction of different reference numbers should be dispensed with, since the distinction is inevitable and not necessary for the explanation of the invention . The riser section 3.2.2 of the last riser 3.2.2 adjoining the guide area 2 transitions into the guide area 2 . A pair of further main cutting edges 4.2 is formed on each of the cutting step sections 3.2.1, which enclose a cutting angle α with one another. The riser sections 3.2.2 have increasingly larger diameters towards the shaft 1 .

Es ist erfindungswesentlich, dass die konischen Schneidstufenabschnitte 3.2.1 wenigstens zweier aneinandergrenzender Schneidstufen 3.2 zueinander unterschiedliche Schneidwinkel α1-αm aufweisen. Ein kleinerer der Schneidwinkel α1-αm wird dem Interesse einer besseren Zentrierung gerecht während ein größerer Schneidwinkel α1-αm zu einer höheren Spanleistung führt.It is essential to the invention that the conical cutting step sections 3.2.1 of at least two adjacent cutting steps 3.2 have cutting angles α 1 -α m that differ from one another. A smaller cutting angle α 1 -α m does justice to the interest of better centering, while a larger cutting angle α 1 -α m leads to a higher cutting capacity.

Gemäß einer ersten Ausführung der Schneidstufenabschnitte 3.2.1 weist, von der Bohrerspitze 3.1 beginnend, jeder konische Schneidstufenabschnitt 3.2.1 einen kleineren Schneidwinkel α1-αm auf, als der jeweils in Richtung zum Schaft 1 hin angrenzende konische Schneidstufenabschnitt 3.2.1 einen Schneidwinkel α1-αm aufweist. In 3a ist hierzu ein Diagramm dargestellt, indem die größer werdenden Schneidwinkel α1-αm über die Länge ls dargestellt sind, wobei der Schneidwinkel der Bohrspitze 3.1 hier, wie auch in den weiteren Diagrammen, nicht dargestellt wurde. Die Zunahme der kann wie hier gezeigt linear, durch einen linearen Anstieg dargestellt sein. Der Anstieg kann aber auch logarithmisch oder exponentiell abgebildet werden.According to a first embodiment of the cutting step sections 3.2.1, starting from the drill tip 3.1, each conical cutting step section 3.2.1 has a smaller cutting angle α 1 -α m than the conical cutting step section 3.2.1 adjoining in the direction of the shank 1 has a cutting angle α 1 -α m . In 3a a diagram is shown for this in which the increasing cutting angles α 1 -α m are shown over the length l s , the cutting angle of the drill bit 3.1 not being shown here or in the other diagrams. The increase in can be linear as shown here, represented by a linear increase. However, the increase can also be mapped logarithmically or exponentially.

In 3b ist eine Modifikation der ersten Ausführung dargestellt, bei der die Schneidstufenabschnitte 3.2.1 zum Schaft 1 hin zunehmend, eine geringere Länge la -lm aufweisen. Ein jeweils auf die einzelnen konischen Schneidstufenabschnitte 3.2.1 wirkendes Moment nimmt dadurch zum Schaft1 hin weniger zu und es wird eine Verlangsamung der Erhitzung des Bohrers erreicht.In 3b a modification of the first embodiment is shown, in which the cutting step sections 3.2.1 increasingly towards the shank 1 have a shorter length l a -l m . A moment acting on the individual conical cutting step sections 3.2.1 thus increases less towards the shank 1 and the heating of the drill is slowed down.

In einer zweiten Ausführung der Schneidstufenabschnitte 3.2.1 weist, von der Bohrerspitze 3.1 beginnend gezählt, jeder der ungeradzahligen konischen Schneidstufenabschnitte 3.2.1 einen gleichen Schneidwinkel α1 - αm) und jeder der geradzahligen konischen Schneidstufenabschnitte 3.2.1 einen gleichen Schneidwinkel α2-αm aufweist, wobei sich die Schneidwinkel α2-αm der ungeradzahligen konischen Schneidstufenabschnitte 3.2.1 von denen der geradzahligen konischen Schneidstufenabschnitte 3.2.1 unterscheiden, womit im Wechsel der guten Zentrierbarkeit und der hohen Spanleistung Rechnung getragen wird.In a second embodiment of the cutting step sections 3.2.1, counting from the drill tip 3.1, each of the odd-numbered conical cutting step sections 3.2.1 has the same cutting angle α 1 - α m ) and each of the even-numbered conical cutting step sections 3.2.1 has the same cutting angle α 2 - α m , wherein the cutting angles α 2 -α m of the odd-numbered conical cutting step sections 3.2.1 differ from those of the even-numbered conical cutting step sections 3.2.1, whereby the good centerability and the high cutting capacity are taken into account in alternation.

In 4a ist hierzu ein Diagramm dargestellt, indem die Schneidstufenabschnitte im Wechsel einen gleichen kleineren und einen gleichen größeren Schneidwinkel α2-αm aufweisen.In 4a a diagram is shown for this in which the cutting step sections alternately have the same smaller and the same larger cutting angle α 2 -α m .

In 4b ist eine Modifikation der zweiten Ausführung dargestellt, bei der die Schneidstufenabschnitte 3.2.1 zum Schaft 1 hin zunehmend, eine geringere Länge la -lm aufweisen. Ein jeweils auf die einzelnen konischen Schneidstufenabschnitte 3.2.1 wirkendes Moment nimmt dadurch zum Schaft1 hin weniger zu und es wird eine Verlangsamung der Erhitzung des Bohrers erreicht.In 4b a modification of the second embodiment is shown, in which the cutting step sections 3.2.1 increasingly towards the shank 1 have a shorter length l a -l m . A moment acting on the individual conical cutting step sections 3.2.1 thus increases less towards the shank 1 and the heating of the drill is slowed down.

In einer dritten Ausführung der Schneidstufenabschnitte 3.2.1 weist, sind, von der Bohrerspitze 3.1 beginnend, die Schneidwinkel α2-αm wiederholt jeweils über drei aufeinanderfolgende Schneidstufenabschnitte 3.2.1 zunehmend und über drei aufeinanderfolgende Schneidstufenabschnitte 3.2.1 abnehmend.In a third embodiment of the cutting step sections 3.2.1, starting from the drill tip 3.1, the cutting angles α 2 -α m are repeatedly increasing over three consecutive cutting step sections 3.2.1 and decreasing over three consecutive cutting step sections 3.2.1.

In 5a ist hierzu ein Diagramm dargestellt, indem die Schneidstufenabschnitte im Wechsel größer werdende und kleiner werdende Schneidwinkel α2-αm aufweisen.In 5a a diagram is shown for this in which the cutting step sections alternately have increasing and decreasing cutting angles α 2 -α m .

In 5b ist eine Modifikation der dritten Ausführung dargestellt, bei der die Schneidstufenabschnitte 3.2.1 zum Schaft 1 hin zunehmend, eine geringere Länge la -lm aufweisen. Ein jeweils auf die einzelnen konischen Schneidstufenabschnitte 3.2.1 wirkendes Moment nimmt dadurch zum Schaft1 hin weniger zu und es wird eine Verlangsamung der Erhitzung des Bohrers erreicht.In 5b a modification of the third embodiment is shown, in which the cutting step sections 3.2.1 increasingly towards the shank 1 have a shorter length l a -l m . A moment acting on the individual conical cutting step sections 3.2.1 thus increases less towards the shank 1 and the heating of the drill is slowed down.

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  • DE 20015550 U1 [0007]DE 20015550 U1 [0007]
  • DE 20303656 U1 [0008]DE 20303656 U1 [0008]

Claims (4)

Spiralbohrer mit einer stufenstrukturierten Schneidspitze (3), bestehend aus einem Schaft (1), einem Führungsbereich (2) und der angrenzenden, stufenstrukturierten Schneidspitze (3), mit einer Stufenstruktur die von zwei sich um eine Bohrerachse (0) windende Spannuten (5) unterbrochen ist, wobei die stufenstrukturierte Schneidspitze (3) eine Bohrerspitze (3.1), an der ein Paar erste Hauptschneiden (4.1) ausgebildet ist, und eine Vielzahl von koaxial, hintereinander angeordneten Schneidstufen (3.2) aufweist, die jeweils einen konischen Schneidstufenabschnitt (3.2.1), an dem jeweils ein Paar weiterer Hauptschneiden (4.2) ausgebildet ist, und einen Setzstufenabschnitt (3.2.2) mit einer rotationssymmetrischen Umfangsfläche (6) aufweisen, wobei sich die Setzstufenabschnitte (3.2.2) untereinander durch zum Schaft (1) hin zunehmend größere Durchmesser unterscheiden, dadurch gekennzeichnet, dass die konischen Schneidstufenabschnitte (3.2.1) wenigstens zweier aneinandergrenzender Schneidstufen (3.2) zueinander unterschiedliche Schneidwinkel (α1 -αm) aufweisen.Twist drill with a step-structured cutting tip (3), consisting of a shank (1), a guide area (2) and the adjoining, step-structured cutting tip (3), with a stepped structure consisting of two chip flutes (5) winding around a drill axis (0). is interrupted, the step-structured cutting tip (3) having a drill tip (3.1) on which a pair of first main cutting edges (4.1) is formed, and a multiplicity of coaxial cutting steps (3.2) arranged one behind the other, each of which has a conical cutting step section (3.2. 1), on each of which a pair of further main cutting edges (4.2) is formed, and have a riser section (3.2.2) with a rotationally symmetrical peripheral surface (6), the riser sections (3.2.2) running through one another towards the shank (1). increasingly larger diameters, characterized in that the conical cutting stage sections (3.2.1) of at least two adjacent cutting stages (3.2) have mutually different cutting angles (α 1 -α m ). Spiralbohrer mit einer stufenstrukturierten Schneidspitze (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass von der Bohrerspitze (3.1) beginnend jeder konische Schneidstufenabschnitt (3.2.1) einen kleineren Schneidwinkel (α1-αm) aufweist, als der jeweils in Richtung zum Schaft (1) hin angrenzende konische Schneidstufenabschnitt (3.2.1) einen Schneidwinkel (α1-αm) aufweist.Twist drill with a step-structured cutting tip (3). claim 1 , characterized in that starting from the drill tip (3.1) each conical cutting step section (3.2.1) has a smaller cutting angle (α 1 -α m ) than the conical cutting step section (3.2.1 ) has a cutting angle (α 1 -α m ). Spiralbohrer mit einer stufenstrukturierten Schneidspitze (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass von der Bohrerspitze (3.1) beginnend gezählt jeder der ungeradzahligen konischen Schneidstufenabschnitte (3.2.1) einen gleichen Schneidwinkel (α1- αm) und jeder der geradzahligen konischen Schneidstufenabschnitte (3.2.1) einen gleichen Schneidwinkel (α1 -αm) aufweist.Twist drill with a step-structured cutting tip (3). claim 1 , characterized in that starting from the drill tip (3.1), each of the odd-numbered conical cutting step sections (3.2.1) has the same cutting angle (α 1 - α m ) and each of the even-numbered conical cutting step sections (3.2.1) has the same cutting angle (α 1 -α m ). Spiralbohrer mit einer stufenstrukturierten Schneidspitze (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass von der Bohrerspitze (3.1) beginnend die Länge der konischen Schneidstufenabschnitte (3.2.1) jeweils geringer ist als die Länge des jeweils vorherigen konischen Schneidstufenabschnittes (3.2.1).Twist drill with a step-structured cutting tip (3) according to one of Claims 1 until 3 , characterized in that starting from the drill tip (3.1), the length of the conical cutting step sections (3.2.1) is in each case less than the length of the respective preceding conical cutting step section (3.2.1).
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