CH635016A5

CH635016A5 - Spiralbohrer aus hartmetall, insbesondere zum bohren von leiterplatten, und verfahren zur herstellung eines solchen spiralbohrers.

Info

Publication number: CH635016A5
Application number: CH249779A
Authority: CH
Inventors: Wolfgang Dipl Ing Peetz; Anton Scheuch
Original assignee: Hawera Probst Gmbh
Priority date: 1978-03-18
Filing date: 1979-03-16
Publication date: 1983-03-15
Also published as: JPS54129588A; GB2018643B; GB2018643A; DE2811977A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Spiralbohrer aus Hartmetall insbesondere zum Bohren von Leiterplatten für gedruckte Schaltungen, mit einem verstärkten Einspannschaft aus Stahl, der eine Bohrung zur haltenden Aufnahme eines Bohrerschaftes aufweist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Spiralbohrers.

Es ist ein Spiralbohrer aus Hartmetall mit einem verstärkten Einspannschaft aus Stahl bekannt (US-PS 3 751 176). Die Verbindung zwischen dem Bohrerschaft und dem Einspannschaft erfolgt über eine Klebe- oder Lötverbindung. Bei diesen Verbindungen treten Nachteile auf, ~ die bei der Klebeverbindung im wesentlichen darin bestehen, dass die beim Bohren entstehende Wärme an der Übergangsstelle die Klebezone ungünstig beeinflusst und die Wärmeableitung in dieser Zone schlecht ist. Ausserdem ist die

Durchführung von derartigen Klebungen mit den entsprechenden Vorarbeiten bei kleinen Schaftdurchmessern schwierig, so z.B. das Säubern der Bohrungen sowie das Aufbringen von Klebstoff. Ebenso entstehen bei der Durchführung der Lötverbindung insofern Nachteile, dass die gefertigten Werkzeuge aufgrund des notwendigen Lötspalts eine Rundlaufabweichung aufweisen, wodurch zur Kompensation dieses Achsfehlers ein erhöhter Schleifaufwand nachträglich notwendig wird. Die nach dieser Methode verbundenen Werkzeuge weisen ausserdem eine höhere innere Unwucht durch die asymmetrische Massenverteilung (Lötspalt) vom spezifisch doppelt so schweren Hartmetallstab im Stahlschaft auf. Diese Unwucht macht sich bei den fertigen Werkzeugen, die mit Drehzahlen bis zu 120 000 U./min laufen, als Vibrationen und damit vorzeitigen Werkzeugbruch bemerkbar. Bei diesen Verbindungsverfahren durch Löten und Kleben ist es zudem schwierig, eine Kontrolle dahingehend zu führen, ob die Klebung oder die Lötung auch den geforderten Qualitätsanforderungen entspricht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden und eine einfach herzustellende Verbindung zwischen Bohrerschaft und Einspannschaft zu schaffen, die eine maximale Wärmeleitfähigkeit, sowie eine hohe Belastungsfähigkeit aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Bohrerschaft in der Bohrung des Einspannschaftes mit einem Übermass gehalten ist und diese Verbindung des Bohrerschaftes im Einspannschaft mittels eines Presssitzes erfolgen kann. Der Bohrerschaft kann an seiner Mantelfläche eine Oberflächenrauheit aufweisen. Durch diese, ein bestimmtes Mass aufweisende, Oberflächenrauheit (nach Anspruch 4) wird eine zusätzliche Absicherung der Belastungsfähigkeit des Bohrerschaftes an der Fügestelle erzielt, wodurch eine erhöhte Verdreh- und Verschiebesicherung des Bohrerschaftes in der Bohrung des Einspannschaftes gewährleistet ist. Des weiteren kann vorgesehen sein, dass die Mantelfläche des Einspannschaftes gehärtet ausgeführt ist, insbesondere dass die Mantelfläche nitriert ist. Hierdurch wird eine zweckmässige Oberflächenhärte sowie ein guter Korrosionsschutz erzielt. Durch weitere, in abhängigen Ansprüchen aufgeführte Massnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der unabhängigen im Anspruch angegebenen Merkmale möglich. Besonders vorteilhaft zur Erzeugung des Presssitzes ist,

wenn der Bohrerschaft endseitig mit einer Ringschneide versehen ist, die zugleich einen Abschluss der Stirn- und Mantelfläche des Schaftes bildet. Das Einführen und Festsetzen des Bohrerschaftes in der Aufnahmebohrung des Einspannschaftes wird erfindungsgemäss in der Weise vorgenommen, dass der ein Übermass zur Aufnahmebohrung des Einspannschaftes aufweisende Bohrerschaft unter Druck mit fortschreitender Spanabhebung in die Aufnahmebohrung hineingepresst wird, bis der Bohrerschaft seine Endlage im Befestigungsbereich eingenommen hat.

Während des Fügevorganges wird zweckmässig die Presskraft in bestimmten Grenzen kontrolliert und die Festigkeit der Fügeverbindung gleichzeitig automatisch geprüft.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen im wesentlichen darin, dass durch die molekulare Pressverbindung zwischen Bohrerschaft und Einspannschaft eine optimale Wärmeleitfähigkeit erzielbar ist, die durch den aus Stahl bestehenden Bohrerschaft noch wesentlich begünstigt wird. Beim Bohrvorgang entstehende Reibungswärme wird bis zu 15% schneller abgeführt als bei einem aus Hartmetall bestehenden Einspannschaft. Durch diese bessere Wärmeleitfähigkeit werden z.B. beim Bohren von Leiterplatten die Bohrungen weniger durch überhitzte Harze verschmiert.

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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Einspannschaft mit einem noch nicht eingeführten Bohrerschaft und

Fig. 2 einen mit dem Einspannschaft verbundenen Bohrerschaft.

Die Bohrereinheit 1 umfasst den eigentlichen Spiralbohrer 2 mit Schaft 3 aus Hartmetall, von dem in Fig. 1 nur eine Rohling dargestellt ist, sowie einen Einspannschaft 4 aus Stahl, mit dem der Bohrerschaft 3 verbunden ist. Der Einspannschaft 4 ist hierzu mit einer zentrischen Bohrung 5 versehen, in der der Schaft 3 des Bohrers mittels eines Presssitzes gehalten ist. Zum Erzielen dieses Presssitzes weist der Durchmesser d des Bohrerschaftes 3 zum Durchmesser dj der Bohrung 5 im Einspannschaft 4 ein definiertes Übermass auf, welches die Differenz von d zu dx ist.

Der Bohrerschaft 3 ist über die Länge L, was als Befestigungsbereich bezeichnet ist, an der Mantelfläche 8 mit einer Oberflächenrauheit Ra versehen, die 3,2 bis 6,3 (im beträgt, wobei Ra der arithmetische Mittenrauhwert ist, der nach deutscher Norm (DIN 4767) in p.m angegeben ist.

Nach den beispielsweise in England gebräuchlichen Angaben (Centre Line average value-CLA) beträgt dieser Mittenrauhwert der Mantelfläche 8 des Bohrerschaftes zwischen 125 und 250 ji in (Mikrozoll).

Ferner weist der Bohrerschaft 3 an seinem freien Ende 5 eine Ringschneide 6 auf, die sich zwischen der Stirnfläche 7 und der Mantelfläche 8 des Schaftes 3 bildet.

Der Einspannschaft 4 ist an seinem die Bohrung 5 aufweisenden Ende 10 kegelig ausgeführt und insgesamt mit einer gehärteten Mantelfläche versehen.

io Die Verbindung zwischen dem Bohrerschaft 3 und dem Einspannschaft 4 erfolgt allein durch den Presssitz, der erzeugt wird, indem der Bohrerschaft 3 unter Druck in die zentrische Bohrung 5 des Einspannschaftes 4 hineingepresst wird. Während des Einpressens des Bohrerschaftes 3 arbeitet i5 sich die Ringschneide 6 spanend in die Bohrung 5 des Einspannschaftes 4 ein und erzeugt selbsttätig den Presssitz.

Der Bohrerschaft 3 ist auf der Länge L im Einspannschaft 4 gehalten, wobei es am günstigsten ist, wenn das Verhältnis L/d 5:2,0 ist. Insbesondere sollte auch das Verhältnis 20 zwischen dem Durchmesser D des Einspannschaftes 4 und dem Durchmesser d des Bohrerschaftes 3 D/d 2ï 1,5 betragen, und zwar hauptsächlich bei Spannschaftsdurchmessern von D < 4 mm.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

635 016 PATENTANSPRÜCHE

1. Spiralbohrer aus Hartmetall, insbesondere zum Bohren von Leiterplatten, mit einem verstärkten Einspannschaft aus Stahl, der eine Bohrung zur haltenden Aufnahme eines Bohrerschaftes aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Bohrerschaft (3) in der Bohrung (5) des Einspannschaftes (4) mit einem Übermass (d-dj) gehalten ist.

2. Bohrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung des Bohrerschaftes (3) im Einspannschaft (4) mittels eines Presssitzes erfolgt.

3. Bohrer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Bohrerschaft (3) an seiner Mantelfläche (8) eine Oberflächenrauheit aufweist.

4. Bohrer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenrauheit (Ra) der Mantelfläche (8) 3,2 bis 6,3 um (CLA 125 bis 250 |i in) beträgt.

5. Bohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mantelfläche (11) des Einspannschaftes (4) gehärtet ausgeführt ist.

6. Bohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser (D) des Einspannschaftes (4), insbesondere bei einem Durchmesser von D ^ 4 mm, zum Durchmesser (d) des Bohrerschaftes (3) ein Verhältnis D/d ^ 1,5 aufweist.

7. Bohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge (L) des Befestigungsbereiches des Bohrerschaftes (3) in der Bohrung (5) des Einspannschaftes (4) zum Durchmesser (d) des Bohrerschaftes (3) ein Verhältnis L/d 2:2,0 aufweist.

8. Bohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einspannschaft (4) an seinem die Bohrung (5) aufweisenden Ende (10) kegelig zulaufend ausgebildet ist.

9. Bohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bohrerschaft (3) endseitig mit einer Ringschneide (6) versehen ist, die zugleich einen Abschluss der Stirn- und Mantelfläche (7 und 8) des Schaftes (3) bildet.

10. Verfahren zur Herstellung eines Spiralbohrers nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einführen und Festsetzen des Bohrerschaftes in der Aufnahmebohrung des Einspannschaftes, der ein Übermass zur Aufnahmebohrung des Einspannschaftes aufweisende Bohrerschaft unter Druck mit fortschreitender Spanabhebung in die Aufnahmebohrung hineingepresst wird, bis der Bohrerschaft seine Endlage im Befestigungsbereich eingenommen hat.