[0001] Die Erfindung betrifft einen Zylinderkopfbohrer, beispielsweise Forstner-Bohrer,
Kunstbohrer oder dergleichen mit einer im wesentlichen diametral sich über den gesamten
Kreisquerschnitt der Bohrkopfes erstreckender, Freischnittflächen aufweisender Hauptschneide
mit Zentrierspitze und sich an die Hauptschneide anschließende, zum Rand hin offene,
den Bohrkopf schräg durchdringende Spankanäle, wobei sich jedem Ende der Hauptschneide
eine mit der Umfangslinie des Bohrkopfes zusammenfallende Vorschnittkante anschließt,
zur lediglichen Führung des Bohrers, welche Vorschnittkante bis zum Rand des jeweils
anderen Spankanals reicht und welche die Randkante einer im wesentlichen zylindrisch
gekrümmten Mantelwand des Bohrkopfes ist.
[0002] Derartige Zylinderkopfbohrer sind bekannt. So ist beispielsweise in der DE-PS 41
15 030 ein einstückig aus Vollmaterial herausgearbeiteter Zylinderkopfbohrer angegeben,
mit einem von einem Einspannschaft getragenen Bohrkopf, welcher mit einer Zentrierspitze
und zwei Umfangsschneiden mit zwei etwa radial verlaufenden Hauptschneiden ersehen
ist. Den zwei Hauptschneiden sind Spankanäle zugeordnet, die zur Umfangsfläche und
zur rückwärtigen Stirnfläche des Bohrkopfes hin offen sind. Jeder Spankanalgrund ist
bogenförmig gerundet und geht stufenlos sowohl in die Spanfläche des zugeordneten
Hauptschneiders als auch in die, dieser Spanfläche gegenüberliegende Spankanalseitenwand
über. Weiter sind sogenannte Ringlochschneider bekannt, welche zur Spanabfuhr mantelaußenwandig
des Bohrkopfes Spankanäle aufweisen.
[0003] Im Hinblick auf den zuvorbeschriebenen Stand der Technik wird eine technische Problematik
der Erfindung darin gesehen, einen gattungsgemäßen Zylinderkopfbohrer derart verbessert
auszugestalten, daß sich der Bohrkopf beim Bohren weniger erwärmt.
[0004] Diese Problematik ist zunächst und im wesentlichen beim Gegenstand des Anspruches
1 gelöst, wobei darauf abgestellt ist, daß die ansonsten glattwandige Mantelwandung
durch radiale Ausbuchtungen unterbrochen ist. Durch diese radialen Ausbuchtungen werden
Freiräume geschaffen, welche zur Kühlung des Bohrkopfes dienen. Die Spanabfuhr erfolgt
in bekannter Weise über die zentral im Bohrkopf angeordneten Spankanäle. Im Gegenteil
zu den erwähnten Ringlochschneidern dienen die radialen Ausbuchtungen in der Mantelwand
des Bohrkopfes nicht zur Spanabfuhr. So können diese Ausbuchtungen beispielsweise
stirn- und rückseitig des Bohrkopfes, in Axialrichtung betrachtet, geschlossene Freiräume
ausbilden. Bevorzugt wird eine Ausgestaltung, bei welcher die Ausbuchtungen Mantenwandvertiefungen
sind. Durch diese Mantelwandvertiefungen sind die zur Kühlung des Bohrkopfes beim
Bohren gewünschten Freiräume geschaffen. Diese Mantelwandvertiefungen können in Form
von Einprägungen oder Ausfräsungen gebildet sein. Erfindungsgemäß ist vorgesehen,
daß die Mantelwandvertiefungen zur Achse parallel oder zur Achse geneigte Nuten ausbilden.
Diese Nuten können beispielsweise vermittels eines Fingerfräsers oder dergleichen
aus der ansonsten glattwandigen Mantelwandung herausgearbeitet sein. Dadurch bedingt,
daß die Mantelwandvertiefungen lediglich zur Kühlung des Bohrkopfes dienen, können
diese auch parallel zur Drehachse des Zylinderkopfbohrers ausgerichtet sein. Bevorzugt
wird jedoch eine Ausgestaltung, bei welcher die gebildeten Nuten geneigt zur Bohrachse
verlaufen.
[0005] Weiter wird vorgeschlagen, daß die Nuten einen Rechteck- oder Kreisbogenquerschnitt
besitzen. Weiter wird vorgeschlagen, daß die Nuten beiderrandseitig offen sind. Der
Erfindung zufolge kann der Zylinderkopfbohrer in einem Arbeitsgang einstückig aus
Vollmaterial herausgearbeitet werden. Die zur Wärmeabfuhr des Bohrkopfes dienenden
Nuten werden hierbei bevorzugt ausgefräst. Weiter ist vorgesehen, daß der die Vorschnittkante
ausbildende, bogenförmig verlaufende Vorschneider eine keilförmige Querschnittsform
besitzt, die von einer rückseitig der Mantelwand liegenden Hohlfläche ausgebildet
ist. Die erfindungsgemäßen Mantelwandvertiefungen erstrecken sich bevorzugt bis in
die Vorschnittkante, womit durch die keilförmige Querschnittsform des bogenförmig
verlaufenden Vorschneiders zahnartige Vorschneidersegmente freigeschnitten werden.
Durch die zahnlückenartige Struktur der Vorschnittkante wird gleichfalls einer Erwärmung
des Bohrkopfes beim Bohren entgegengewirkt. Weiter ist es vorteilhaft, daß die Freischnittflächen
der Hauptschneide Ebenen sind, die im wesentlichen rechtwinklig die jeweilige Hohlfläche
schneiden. In diese Freischnittflächen münden die eingangs erwähnten Spankanäle des
Zylinderkopfbohrers. In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, daß die
Vorschnittkante im Bereich zwischen zwei benachbarten Nuten einen Freischnitt besitzt.
Die zahnlückenartige Vorschnittkante setzt bedingt durch diese Ausbildung beim Bohrvorgang
lediglich punktweise auf das zu bearbeitende Werkstück auf. Durch den gewählten Freischnitt
im Bereich eines zwischen zwei benachbarten Nuten freigeschnittenen Vorschnittzahnes
ist zum einen eine verbesserte Schneideigenschaft im Bereich der Vorschnittkante und
zum anderen eine geringere Erwärmung gegeben. In einer alternativen Ausgestaltung
des Erfindungsgegenstandes ist vorgesehen, daß die Ausbuchtungen von radial vorstehenden
Zahnabschnitten von Einzelzähnen ausgebildet sind. Diese Einzelzähne sind mantelaußenwandig
des Bohrkopfes angeordnet und bilden die Vorschnittkante. Durch die radial vorstehende
Anordnung der einzelnen Zähne sind zwischen diesen bevorzugt axial ausgerichtete Freiräume
geschaffen. Hierzu ist weiter vorgesehen, daß die einzelnen Zähne aus Hartmaterial
bestehen und in Aufnahmetaschen des Bohrkopfes mit radialem und axialem Überstand
eingelötet sind. Der Zylinderkopfbohrer wird demzufolge in aufeinanderfolgenden Arbeitsgängen
hergestellt. Zunächst wird der Bohrkopf mit seiner Hauptschneide und den den Bohrkopf
schräg durchdringenden Spankanälen einstückig aus Vollmaterial herausgearbeitet. Hiernach
erfolgt ein Einsetzen von Einzelzähnen in, in die zylindrisch gekrümmte Mantelwand
eingearbeitete Aufnahmetaschen und ein Verlöten von Bohrkopf und Einzelzähnen. Die
Aufnahmetaschen sind derart bemessen, daß die eingesetzten Einzelzähne sowohl mit
radialem als auch mit axialem Überstand an dem Bohrkopf fixiert sind. Durch den axialen
Überstand ist die Vorschnittkante gebildet. Durch den radialen Überstand der Einzelzähne
ist zwischen zwei benachbarten Einzelzähnen ein Freiraum geschaffen. Die ansonsten
glattwandige Mantelwandung des Bohrkopfes ist somit durch die hervorstehenden Einzelzähne
unterbrochen. Dies hat eine geringere Erwärmung des Bohrkopfes während des Bohrvorganges
zur Folge. Schließlich erweist es sich als vorteilhaft, daß die Aufnahmetaschen einen
schwalbenschwanzförmigen Einsteckquerschnitt für jeweils einen Einzelzahn besitzen.
Durch diese Maßnahme ist in einfachster Weise eine Vorfixierung der Einzelzähne an
dem Bohrkopf gegeben, dies ohne weitere Befestigungsmittel in Form von Drähten oder
dergleichen. Die Einzelzähne weisen einen dem Aufnahmetaschenquerschnitt entsprechenden
Querschnitt auf, wobei nach Einstecken eines Einzelzahnes dieser mit Wandabstand in
der Aufnahmetasche einliegt. In den so gebildeten Zwischenraum kann nach einem Erwärmen
des vormontierten Bohrers das verwendete Silberlot zur endgültigen Fixierung der Einzelzähne
einfließen.
[0006] Nachfolgend ist die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung, welche jedoch lediglich
mehrere Ausführungsbeispiele darstellt, näher erläutert. Es zeigt:
- Fig. 1
- einen erfindungsgemäßen Zylinderkopfbohrer in Form eines Forstner-Bohrers, in perspektivischer
Darstellung, eine erste Ausführungsform betreffend;
- Fig. 2
- den Forstner-Bohrer gemäß Fig. 1 in einer Seitenansicht;
- Fig. 3
- den Forstner-Bohrer in einer Stirnansicht;
- Fig. 4
- den Längsschnitt durch den Forstner-Bohrer gemäß der Linie IV-IV in Fig. 3;
- Fig. 5
- einen erfindungsgemäßen Forstner-Bohrer in einer Seitenansicht, eine zweite Ausführungsform
betreffend;
- Fig. 6
- die Stirnansicht auf den Forstner-Bohrer gemäß der Ausführungsform in Fig. 5;
- Fig. 7
- den Längsschnitt gemäß der Linie VII-VII in Fig. 6;
- Fig. 8
- in einer dritten Ausführungsform die Seitenansicht auf einen mit Einzelzähnen bestückten
Forstner-Bohrer;
- Fig. 9
- die Stirnansicht auf den Forstner-Bohrer gemäß der Ausführungsform in Fig. 8;
- Fig. 10
- den Längsschnitt gemäß der Linie X-X in Fig. 9.
[0007] Dargestellt und beschrieben ist zunächst mit Bezug zu Fig. 1 ein als Forstner-Bohrer
ausgebildeter Zylinderkopfbohrer 1, welcher sich im wesentlichen aus einem Einspannschaft
2 und einem von diesem getragenen Bohrkopf 3 zusammensetzt. Letzterer ist im wesentlichen
kreiszylindrisch ausgebildet und besitzt eine im wesentlichen diametral sich über
den gesamten Kreisquerschnitt erstreckende Hauptschneide 4 mit einer Zentrierspitze
5.
[0008] Die Hauptschneide 4 ist durch die Zentrierspitze 5 unterbrochen, wobei sich jedem
Hauptschneidenabschnitt 4' und 4'' ein zur Außenwandung 6 des Bohrkopfes 3 hin offener,
den Bohrkopf 3 schräg durchdringender Spankanal 7 anschließt.
[0009] Jedem mantenwandaußenseitigen Ende der Hauptschneide 4 schließt sich eine mit der
Umfangslinie des Bohrkopfes 3 zusammenfallende Vorschnittkante 8 an, welche zur Führung
des Bohrers 1 dient. Jede Vorschnittkante 8 reicht von dem Ende der Hauptschneide
4 ausgehend bis zum Rand des jeweils anderen Spankanales 7. Bedingt durch die im wesentlichen
kreiszylindrische Ausgestaltung des Bohrkopfes 3 ergeben sich somit zylindrisch gekrümmte
Vorschnittkanten 8.
[0010] Rückseitig der Mantelwand 6 ist jeweils zugeordnet einer Vorschnittkante 8 eine Hohlfläche
9 ausgebildet. Hieraus ergibt sich jeweils ein, die Vorschnittkante 8 ausbildender,
bogenförmig verlaufender Vorschneider 10 mit einer keilförmigen Querschnittsform (vgl.
hierzu Fig. 4).
[0011] Die Hauptschneide 4 bzw. die Hauptschneidenabschnitte 4' und 4'' besitzen Freischnittflächen
11, welche eben und stufenlos bis zur Hohlfläche 9 des jeweils in Drehrichtung nachfolgenden
Vorschneiders 10 verlaufen, wobei die Freiflächen 11 gegenüber einer Querebene des
Bohrkopfes 3 um je einen Winkel von ca. 30° geneigt sind.
[0012] Die Spankanäle 7 weisen einen bogenförmig gerundeten Spankanalgrund auf. Jeder Spankanal
7 überragt bohrkopfeinwärts seinen zugehörigen Hauptschneidenabschnitt 4' und 4''.
Der bogenförmige Spankanalgrund ragt hierbei bis in die Freifläche 11 des jeweils
anderen Hauptschneidenabschnittes hinein.
[0013] Die Ebenen der Freischnittflächen 11 schneiden im wesentlichen die jeweilige Hohlfläche
9 in einem rechten Winkel.
[0014] Die ansonsten glattwandige Mantelwand 6 ist in dem in den Fig. 1 bis 4 gezeigten
ersten Ausführungsbeispiel durch im Querschnitt kreisbogenförmige Nuten 12 unterbrochen.
Hierdurch sind radiale Ausbuchtungen 13 ausgeformt, welche in diesem ersten Ausführungsbeispiel
Mantelwandvertiefungen bilden.
[0015] Die Nuten 12 werden beispielsweise vermittels eines Fingerfräsers oder dergleichen
in die Mantelwand 6 eingearbeitet, wobei die Ausrichtung der Nuten 12 so gewählt sein
kann, daß diese parallel zur Bohrerachse x-x verlaufen. Wie aber insbesondere in Fig.
2 zu erkennen, wird eine Ausrichtung bevorzugt, bei welcher die Nuten 12 geneigt zur
Achse x-x ausrichtet sind. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist hier ein Winkel
Alpha von ca. 20° gewählt.
[0016] Die Nuten 12 sind beiderrandseitig offen ausgebildet, das heißt sie erstrecken sich
über die in Achsrichtung betrachtete gesamte Bohrerkopfhöhe, womit sich aufgrund der
im Querschnitt keilförmigen Ausbildung der Vorschneider 10 vereinzelte, zahnartige
Vorschneidersegmente 14 ausbilden. Im Bereich der Durchdringung von Nuten 12 und Vorschneidern
10 ergeben sich elypsenartige Freischnitte 15.
[0017] Weiter ist jede Vorschnittkante 8 im Bereich zwischen zwei benachbarten Nuten 12,
das heißt im Bereich eines Vorschneidersegmentes 14 mit einem Freischnitt 16 versehen,
womit die Vorschnittkanten 8 lediglich punktuell das zu bearbeitende Werkstück berühren.
[0018] Durch die in die Mantelwand 6 eingearbeiteten Nuten 12 wird der vorteilhafte Effekt
erzielt, daß sich der Forstner-Bohrer 1 beim Bohren weniger erwärmt. Weiter wirkt
sich diesbezüglich auch die Vereinzelung von Vorschneidersegmenten 14, welche bevorzugt
noch mit Freischnitten 16 versehen sind, vorteilhaft auf die Wärmeentwicklung aus.
[0019] In den Fig. 5 bis 7 ist in einer zweiten Ausführungsform ein Forstner-Bohrer 1 dargestellt,
welcher gleich dem ersten Ausführungsbeispiel mit Ausbuchtungen 13 in Form von Nuten
12 im Bereich der Mantelwandung 6 versehen ist. Hier ist jedoch eine im wesentlichen
rechteckige Querschnittform der Nuten 12 gewählt. Weiter sind die Nuten 12 parallel
zur Bohrerachse x-x ausgerichtet.
[0020] Auch diese Nuten 12 sind beiderrandseitig offen ausgebildet, womit sich wiederum
im Bereich der Vorschnittkanten 8 vereinzelte, zahnartige Vorschneidersegmente 14
ausbilden. Auch hier werden, bedingt durch die im Querschnitt keilförmige Ausbildung
der Vorschneider 10, Freischnitte 15 gebildet.
[0021] In den beiden zuvorbeschriebenen Ausführungsbeispielen sind die Ausbuchtungen 13
bzw. Nuten 12 jeweils durchgehend, das heißt beiderrandseitig offen ausgebildet. Es
sind jedoch auch Ausführungen denkbar, bei welchen die Ausbuchtungen 13 einseitig
oder beidseitig geschlossen ausgebildet sind. Die Ausbuchtungen 13 bzw. Nuten 12 dienen
lediglich zur Verringerung der Wärmeentwicklung im Bereich des Bohrkopfes 3 und nicht
zu Spanabfuhr. Letztere erfolgt über die im wesentlichen zentral angeordneten Spankanäle
7. Hierdurch bedingt kann die Ausformung und Ausrichtung der Ausbuchtungen 13 frei
gewählt werden.
[0022] Ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lösung ist in den Fig. 8 bis
10 dargestellt. Entgegen den zuvorbeschriebenen Ausführungsbeispielen ist hier die
Mantelwand 6 des Bohrkopfes 3 nicht von nutartigen Ausbuchtungen unterbrochen. Vielmehr
ist die Ausbildung hier so gewählt, daß die Ausbuchtungen 13 von radial vorstehenden
Zahnabschnitten von Einzelzähnen 17 ausgebildet sind. Demzufolge ist die Mantelwand
6 nicht von Vertiefungen sondern von Vorsprüngen unterbrochen.
[0023] Die Einzelzähne 17 bestehen aus einem Hartmaterial und sind aufgenommen in Aufnahmetaschen
18 des Bohrkopfes 3.
[0024] Die Aufnahmetaschen 18 sind im radialen Außenbereich der Vorschneider 10 zur Mantelaußenwandung
und zur Stirnfläche des Bohrkopfes 3 hin offen ausgebildet, und besitzen einen schwalbenschwanzförmigen
Einsteckquerschnitt. Die Einzelzähne 17 weisen einen dem Einsteckquerschnitt der Aufnahmetaschen
18 angepaßten Querschnitt auf. Die axiale Länge und die radiale Tiefe einer jeden
Aufnahmetasche 18 ist so gewählt, daß ein eingesteckter Einzelzahn 17 mit radialem
Überstand a und axialem Überstand b gehaltert ist.
[0025] Durch die schwalbenschwanzförmigen Querschnitte ist eine Vormontage ermöglicht. Hierzu
werden die Einzelzähne 17 in die entsprechenden Aufnahmetaschen 18 der die Vorschneider
10 bildenden Mantelwand 6 eingesteckt. Hiernach wird die vormontierte Einheit erwärmt,
womit ein die Verbindung letztlich herstellendes Silberlot in die Zwischenräume zwischen
Einzelzahnwandung und Aufnahmetaschenwandung einfließen kann.
[0026] Die so an dem Bohrkopf 3 fixierten Einzelzähne 17 bilden zusammen die lediglich der
Führung des Bohres 1 dienenden Vorschneider 10.
[0027] Bedingt durch den radialen Überstand a ergeben sich zwischen zwei benachbarten Einzelzähnen
10 radiale Freizonen 19, welche dem gleichen Zwecke dienen wie die Nuten 12 der beiden
zuvorbeschriebenen Ausführungsbeispielen. Die gebildeten Freizonen 19 wirken sich
hinsichtlich der Wärmeentwicklung des Bohrkopfes 3 beim Bohrvorgang positiv aus. Dieser
Effekt wird noch dadurch unterstützt, daß die als Vorschneider dienenden
[0028] Einzelzähne 17 stirnseitig ausgespitzt ausgebildet sind und somit einen Vorschneider
bilden, welcher lediglich punktartig auf das zu bearbeitende Werkstück trifft.
[0029] Alle offenbarten Merkmale sind erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung
wird auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen Prioritätsunterlagen (Abschrift der
Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen
in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen.
1. Zylinderkopfbohrer (1), beispielsweise Forstner-Bohrer, Kunstbohrer oder dergleichen
mit einer im wesentlichen diametral sich über den gesamten Kreisquerschnitt des Bohrkopfes
(3) erstreckender, Freischnittflächen (11) aufweisender Hauptschneide (4) mit Zentrierspitze
(5) und sich an der Hauptschneide (4) anschließende, zum Rand hin offene, den Bohrkopf
(3) schräg durchdringende Spankanäle (7), wobei sich jedem Ende der Hauptschneide
(4) eine mit der Umfangslinie des Bohrkopfes (3) zusammenfallende Vorschnittkante
(8) anschließt, zur lediglichen Führung des Bohrers (1), welche Vorschnittkante (8)
bis zum Rand des jeweils anderen Spankanales (7) reicht und welche die Randkante einer
im wesentlichen zylindrisch gekrümmten Mantelwand (6) des Bohrkopfes (3) ist, dadurch
gekennzeichnet, daß die ansonsten glattwandige Mantelwand (6) durch radiale Ausbuchtungen
(13) unterbrochen ist.
2. Zylinderkopfbohrer nach Anspruch 1 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet,
daß die Ausbuchtungen (13) Mantelwandwertiefungen sind.
3. Zylinderkopfbohrer nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere
danach, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelwandvertiefungen zur Achse parallel
oder zur Achse geneigte Nuten (12) ausbilden.
4. Zylinderkopfbohrer nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder inbesondere
danach, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (12) einen Rechteck- oder Kreisbogenquerschnitt
besitzen.
5. Zylinderkopfbohrer nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere
danach, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (12) beiderrandseitig offen sind.
6. Zylinderkopfbohrer nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere
danach, dadurch gekennzeichnet, daß der die Vorschnittkante (8) ausbildende, bogenförmig
verlaufende Vorschneider (10) eine keilförmige Querschnittsform besitzt, die von einer
rückseitig der Mantelwand (6) liegenden Hohlfläche (9) ausgebildet ist.
7. Zylinderkopfbohrer nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere
danach, dadurch gekennzeichnet, daß die Freischnittflächen (11) der Hauptschneide
(4) Ebenen sind, die im wesentlichen rechtwinklig die jeweilige Hohlfläche (9) schneiden.
8. Zylinderkopfbohrer nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere
danach, dadurch gekennzeichnet, daß Vorschnittkante (8) im Bereich zwischen zwei benachbarten
Nuten (12) einen Freischnitt (16) besitzt.
9. Zylinderkopfbohrer nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere
danach, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbuchtungen (13) von radial vorstehenden
Zahnabschnitten von Einzelzähnen (17) ausgebildet sind.
10. Zylinderkopfbohrer nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere
danach, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelzähne (17) aus Hartmaterial bestehen
und in Aufnähmetaschen (18) des Bohrkopfes (3) mit radialem (a) und axialem Überstand
(b) eingelötet sind.
11. Zylinderkopfbohrer nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere
danach, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmetaschen (18) einen schwalbenschwanzförmigen
Einsteckquerschnitt für jeweils einen Einzelzahn (17) besitzen.