CH635016A5

CH635016A5 - HARD METAL SPIRAL DRILL, IN PARTICULAR FOR DRILLING CIRCUIT BOARDS, AND METHOD FOR PRODUCING SUCH A SPIRAL DRILL.

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. The invention relates to a twist drill made of hard metal, in particular for drilling printed circuit boards for printed circuits, with a reinforced steel clamping shank, which has a hole for holding a drill shaft. The invention further relates to a method for producing a twist drill.

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 A carbide twist drill with a reinforced steel clamping shank is known (US Pat. No. 3,751,176). The connection between the drill shank and the clamping shank is made via an adhesive or soldered connection. Disadvantages occur with these connections, which essentially consist in the fact that the heat generated during drilling at the transition point adversely affects the adhesive zone and the heat dissipation in this zone is poor. In addition, the

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. Performing such bonds with the corresponding preparatory work for small shaft diameters is difficult, e.g. cleaning the holes and applying adhesive. Likewise, there are disadvantages when carrying out the soldered connection in that the tools produced have a concentricity deviation due to the necessary soldering gap, which means that an increased grinding effort is subsequently necessary to compensate for this axis error. The tools connected by this method also have a higher internal imbalance due to the asymmetrical mass distribution (solder gap) of the carbide rod, which is specifically twice as heavy, in the steel shaft. This imbalance is noticeable as vibrations and thus premature tool breakage in the finished tools, which run at speeds of up to 120,000 rpm. With these connection methods by soldering and gluing, it is also difficult to check whether the gluing or soldering also meets the required quality requirements.

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. The invention has for its object to avoid these disadvantages and to create a simple connection between drill shank and clamping shank, which has a maximum thermal conductivity and a high load capacity.

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, This object is achieved according to the invention in that the drill shaft is held in the bore of the clamping shaft with an oversize and this connection of the drill shaft in the clamping shaft can take place by means of a press fit. The drill shank can have a surface roughness on its outer surface. This surface roughness having a certain dimension (according to claim 4) provides additional security for the load-bearing capacity of the drill shaft at the joint, thereby ensuring increased resistance to rotation and displacement of the drill shaft in the bore of the clamping shaft. Furthermore, it can be provided that the outer surface of the clamping shank is hardened, in particular that the outer surface is nitrided. This achieves a suitable surface hardness and good corrosion protection. Advantageous further developments and improvements of the independent features specified in the claim are possible through further measures listed in dependent claims. It is particularly advantageous for producing the press fit,

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. if the end of the drill shaft is provided with an annular cutting edge, which at the same time forms a termination of the end face and lateral surface of the shaft. The insertion and fixing of the drill shaft in the receiving bore of the clamping shaft is carried out according to the invention in such a way that the drill shaft having an excess for the receiving hole of the clamping shaft is pressed under pressure with progressive chip removal into the receiving hole until the drill shaft has reached its end position in the fastening area.

Während des Fügevorganges wird zweckmässig die Presskraft in bestimmten Grenzen kontrolliert und die Festigkeit der Fügeverbindung gleichzeitig automatisch geprüft. During the joining process, the pressing force is appropriately checked within certain limits and the strength of the joining connection is automatically checked at the same time.

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. The advantages achieved by the invention consist essentially in the fact that the molecular press connection between the drill shank and the clamping shank enables an optimal thermal conductivity to be achieved, which is further favored by the steel shank. Frictional heat generated during the drilling process is dissipated up to 15% faster than with a clamping shank made of hard metal. This better thermal conductivity means e.g. When drilling circuit boards, the holes are less smeared by overheated resins.

2 2nd

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

3 3rd

635 016 635 016

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen: An embodiment of the invention is shown in the drawing and explained in more detail in the following description. Show it:

Fig. 1 einen Einspannschaft mit einem noch nicht eingeführten Bohrerschaft und Fig. 1 shows a clamping shaft with a not yet introduced drill shaft and

Fig. 2 einen mit dem Einspannschaft verbundenen Bohrerschaft. 2 shows a drill shaft connected to the clamping shaft.

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. The drill unit 1 comprises the actual twist drill 2 with a shank 3 made of hard metal, of which only one blank is shown in FIG. 1, and a clamping shank 4 made of steel to which the drill shank 3 is connected. For this purpose, the clamping shank 4 is provided with a central bore 5 in which the shank 3 of the drill is held by means of a press fit. To achieve this interference fit, the diameter d of the drill shank 3 has a defined oversize to the diameter dj of the bore 5 in the clamping shank 4, which is the difference from d to dx.

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. The drill shank 3 is provided over the length L, which is referred to as the fastening area, on the lateral surface 8 with a surface roughness Ra which is 3.2 to 6.3 (im, where Ra is the arithmetic mean roughness, which according to the German standard (DIN 4767) is given in pm.

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). According to the information commonly used in England (Center Line average value-CLA), this mean roughness of the lateral surface 8 of the drill shank is between 125 and 250 ji in (micro inches).

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. Furthermore, the drill shaft 3 has at its free end 5 an annular cutting edge 6 which is formed between the end face 7 and the outer surface 8 of the shaft 3.

Der Einspannschaft 4 ist an seinem die Bohrung 5 aufweisenden Ende 10 kegelig ausgeführt und insgesamt mit einer gehärteten Mantelfläche versehen. The clamping shank 4 is tapered at its end 10 having the bore 5 and is provided overall with a hardened lateral surface.

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. io The connection between the drill shaft 3 and the clamping shaft 4 is made solely by the press fit, which is generated by pressing the drill shaft 3 under pressure into the central bore 5 of the clamping shaft 4. While the drill shank 3 is pressed in, the ring cutting edge 6 works into the bore 5 of the clamping shank 4 and automatically generates the press fit.

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. The drill shank 3 is held in the clamping shank 4 over the length L, it being best if the ratio L / d is 5: 2.0. In particular, the ratio 20 between the diameter D of the clamping shank 4 and the diameter d of the drill shank 3 D / d 2 ï 1.5 should also be, namely mainly with clamping shank diameters of D <4 mm.

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1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

635 016 PATENT CLAIMS

1. Twist drill made of hard metal, in particular for drilling printed circuit boards, with a reinforced clamping shaft made of steel, which has a hole for holding a drill shaft, characterized in that the drill shaft (3) in the hole (5) of the clamping shaft (4) an excess (d-dj) is kept.

2. Drill according to claim 1, characterized in that the connection of the drill shaft (3) in the clamping shaft (4) takes place by means of a press fit.

3. Drill according to claim 1 or 2, characterized in that the drill shank (3) has a surface roughness on its outer surface (8).

4. Drill according to claim 3, characterized in that the surface roughness (Ra) of the lateral surface (8) is 3.2 to 6.3 µm (CLA 125 to 250 | i in).

5. Drill according to one of the preceding claims, characterized in that the outer surface (11) of the clamping shaft (4) is hardened.

6. Drill according to one of the preceding claims, characterized in that the diameter (D) of the clamping shank (4), in particular with a diameter of D ^ 4 mm, to the diameter (d) of the drill shank (3) has a ratio D / d ^ 1.5.

7. Drill according to one of the preceding claims, characterized in that the length (L) of the fastening region of the drill shank (3) in the bore (5) of the clamping shank (4) to the diameter (d) of the drill shank (3) has a ratio L / d 2: 2.0.

8. Drill according to one of the preceding claims, characterized in that the clamping shaft (4) is designed to be tapered at its end (10) having the bore (5).

9. Drill according to one of the preceding claims, characterized in that the drill shaft (3) is provided at the end with an annular cutting edge (6) which at the same time forms an end face and lateral surface (7 and 8) of the shaft (3).

10. A method for producing a twist drill according to claim 1, characterized in that for inserting and fixing the drill shaft in the receiving bore of the clamping shaft, the excess shaft for the receiving bore of the clamping shaft is pressed under pressure with progressive chip removal into the receiving bore until the drill shaft has reached its end position in the fastening area.