CN103338886A - 钻孔工具和钻孔方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于特别是在复合材料中钻孔的钻孔工具，其具有尖部（3）和沿钻孔工具的纵轴线（7）的方向看与尖部（3）相对设置的杆（5），其中，钻孔工具（1）在尖部（3）的区域中具有至少一个几何形状被定义的切削刃；该钻孔工具还具有从尖部（3）沿纵向方向看紧跟尖部（3）设置的直径扩大部（23），其中，钻孔工具（1）具有紧挨在直径扩大部（23）前面的具有第一直径的第一区域（25），和紧跟在直径扩大部（23）后面的具有第二直径的第二区域（27），其中，第二直径大于第一直径。所述钻孔工具（1）的特征在于，将直径扩大部（23）和/或第二区域（27）设计为，使得在加工工件的过程中，在直径扩大部（23）的区域中和/或第二区域（27）中形成切屑，其与在利用几何形状不明确的切削刃加工工件过程中的切屑形成相符。

Description

钻孔工具和钻孔方法

技术领域

本发明涉及一种如权利要求1的前序部分所述的钻孔工具和一种如权利要求21的前序部分所述的钻孔方法。

背景技术

用于特别是在复合材料中钻孔的钻孔工具和钻孔方法是为人所熟知的。复合材料（Materialverbundwerkstoffe）由至少两种不同的材料层构成。在此情况下，至少一层优选由纤维增强合成材料、特别是用碳纤维增强合成材料（CFK）构成。优选至少第二层由金属、特别是铝或钛构成。这样的复合材料特别应用于要求以尽可能轻的重量传递较高负荷的场合。例如在飞机结构中可以是位于结构构件之间的连接位置或其他高负载的位置。相应地，复合材料主要但并非仅用于航空工业。已经证实：在也被称为叠层（Stack）的复合材料中，由于各个材料层具有不同的特定的切削加工特性和其它物理参数，几乎不可能制作直径在各个层中足够精确地确定的钻孔。特别是个别材料的不同弹性会导致穿过各个层延伸的钻孔在所述个别层中的直径不同。在此情况下，特别是要求极小公差的钻孔可能会在至少一个位置上超出该公差。即使首先将钻孔预钻至较小的尺寸，然后再以公知的方式扩孔至最终尺寸，但仍然可以在个别材料层中观察到直径偏差，这特别是对于要求公差极小的钻孔是非常麻烦的。此外，这种方法的缺点还在于：在此需要执行两个工作步骤。在扩铰孔（Reiben，铰孔）过程中还会发生以下问题：典型的扩铰孔工具只有较小的容屑槽（

，容屑空间），而复合材料经常包含有粘滞层（

Schichten），对其进行切削加工时会产生长切屑。例如铝就是这种情况。特别是当待扩的铰孔直径较小时，较长的切屑可能堵塞扩铰孔工具的容屑槽和/或损坏孔的表面。同样的问题也会发生在扩孔刀、也就是钻扩孔组合工具（kombinierten Bohr-Reibwerkzeugen，钻铰孔组合工具）中。通常在这里容屑槽比纯粹的扩铰孔工具的情形还要小。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种能够避免上述缺点的、特别用于在复合材料中钻孔的钻孔工具和方法。特别是在复合材料中制造连续地具有处于较小公差范围内的恒定直径的钻孔应当是可能的。该孔应该是在仅在一个工作进程中即可制成的，钻孔工具也应该用非常耐磨的材料，例如纤维增强复合材料（比如CFK）而具有较长的使用寿命，即只受到轻微的损耗。

本发明的目的通过提供一种具有权利要求1所述特征的钻孔工具来实现。该钻孔工具包括尖部和沿钻孔工具的纵轴线方向看与尖部相对设置的杆。该钻孔工具在尖部区域中具有至少一个几何形状被定义的切削刃。沿纵轴线方向看，紧跟尖部设置直径扩大部，在此，该工具具有紧挨在该直径扩大部前面的具有第一直径的第一区域，和紧跟在直径扩大部后面的具有第二直径的第二区域。第二直径在此大于第一直径。该钻孔工具的特征在于，直径扩大部和/或第二区域被构造为，使得在加工工件的过程中，在直径扩大部区域中和/或在第二区域内形成切屑，其切屑的形成与在利用几何形状不确定的切削刃加工工件的过程中的切屑的形成相符。也就是说，如果利用钻孔工具在工件上钻孔，优选在上述区域内执行磨削形式（schleifartige）或珩磨形式（honartige）的加工。由此可以特别是在粘滞材料中不形成可能会堵塞钻孔工具的容屑槽和/或损伤钻孔表面的长切屑。此外，在上述区域中对复合材料的各个层以下述方式进行加工：使这些层的不同的弹性或其它各种特性、特别是切削加工特性不再以加工之后钻孔具有不同直径的方式来发挥影响。钻孔工具还使用非常耐磨的材料（例如CFK）而具有较长的使用寿命。

优选这样选择钻孔工具的第一直径和第二直径之间的差：使得相应的切屑的形成可以调整。以以下方式避免形成较长或较大的切屑，即通过将第二直径与第一直径的差值选择为，在直径扩大部的区域中以及优选在第二直径的区域中，只需从被预加工的具有第一直径的孔壁上去除较小的、优选为粉尘状的颗粒。即，通过第一直径区域预加工的孔的加工余量（Aufmaβ）相对于完成的钻孔的最终尺寸是如此之小，使得在加工工件的过程中在直径扩大部区域中以及优选在第二区域中发生基本为研磨粉状的颗粒去除。在这些区域的至少一个中发生材料去除，这种材料去除确切地说是与磨削或珩磨工艺可比较的。这样做既不会堵塞钻孔工具的容屑槽，也不会损坏钻孔表面，特别是因为其可以很容易被清除。

优选是一种钻孔工具，其中，直径扩大部区域和第二区域不具有几何形状被定义的切削刃。在这种情况下，在直径扩大部区域和/或第二区域中不可能实现与在利用几何形状被定义的切削刃加工工件的过程中的切屑形成相符的切屑形成。取而代之，优选在这两个区域内发生如前所述的与利用几何形状不确定的切削刃加工所实现的切屑形成相符的切屑形成。

优选是一种钻孔工具，其中，直径扩大部区域以及优选还有第二区域具有几何形状不明确的切削刃。在这种情况下，很明显在加工工件的过程中会发生由几何形状不明确的切削刃所预先确定的切屑形成。

优选是一种钻孔工具，其至少在直径扩大部的区域中以及在第二区域中具有涂层。涂层可以优选是金刚石涂层。该涂层并非必须设置在第二直径的整个区域中。必要的是，该涂层包括直径扩大部的区域以及与其相邻的朝向杆的区域。

此外，优选是一种钻孔工具，其中将涂层设置在优选为环形的区域中，该环形区域局部地包括第一区域、直径扩大部的区域并局部地包括第二区域。在此情况下，该涂层优选包括第一和第二区域的一小部分，从而沿纵向方向看形成相对狭窄的环。通过这种方式可以节省涂层材料，在此，钻头的主要用于加工的部分同时进行涂层。特别优选钻头的尖部保持为未施涂层的。

特别优选是一种钻孔工具，其中直径扩大部和第二直径由涂层形成。钻孔工具的基体在第一区域中没有涂层或只进行薄薄地涂层。相应地对直径扩大部区域和第二区域进行涂层，和/或涂层就其厚度而言在这些区域中增加，从而形成该工具的直径扩大部和第二直径。特别是如果涂层粗颗粒地予以构成，例如包括粗糙的金刚石磨粒，则在该区域中的涂层负责材料去除，其类似于磨削或珩磨工艺的材料去除。

其他的实施方式由从属权利要求给出。

本发明的目的也可以通过提供一种具有权利要求21所述特征的钻孔方法来实现。特别地为了在复合材料中钻孔，优选使用如权利要求1至20中任一项所述的钻孔工具。在该方法中所使用的钻孔工具包括：具有至少一个几何形状被定义的切削刃的尖部、杆、纵轴线、直径扩大部以及尖部侧的、具有第一直径的第一区域和杆侧的、具有第二直径的第二区域。为了钻孔，工具和工件以公知的方式彼此相对地围绕工具的纵轴线被转动并同时相互作轴向运动。通常情况下，钻孔工具被转动驱动并在钻孔过程中沿轴向方向、即其纵轴线方向被移位，同时使工件相对于空间固定的坐标系统处于静止状态。但是这并不是必要的，起决定作用的只有工件和钻孔工具之间的相对运动。本方法的特征在于，在加工工件的过程中的切屑形成发生在直径扩大部区域中和/或在杆侧的区域中，这种切屑形成与在利用几何形状不明确的切削刃加工工件的过程中的切屑形成相符。这意味着可以实现相对细微的材料去除，确切地说，优选这种材料去除与磨削或珩磨工艺中的去除相符。这样做的优点已经结合钻孔工具进行说明。

优选是一种方法，其中，这样选择钻孔工具在钻孔过程中相对于待加工工件沿纵轴线方向的进给量：使钻孔工具的每转动一圈和每个切削刃的进给量大于第二直径和第一直径的差的一半。即，特别地使进给量大于第一区域和第二区域的半径差。特别是进给量大于设置在位于第一区域和第二区域之间的直径扩大部区域中的阶跃（Stufe）的高度。通过这样选择进给量，可以显著改善在复合材料中的钻孔结果，特别是钻孔的精度和公差。将每转动一圈的轴向进给量除以在尖部区域中的主切削刃的数量，就可以计算获得钻孔工具每转动一圈和每个切削刃的进给量。

优选是一种方法，其中每转动一圈和每个切削刃的进给量大于第二直径和第一直径的差。也就是说，在这种情况下进给量大于直径扩大部区域中两倍的半径跃变（Radiensprung）或两倍的阶跃高度。

最后尤其优选的是一种方法，其中，孔在一个工作进程中得以完成。特别是在利用该钻孔工具钻孔之后丝毫没有后续加工，特别是不再需要进行铰孔（Reiben）。在一个工具行程之后，即将钻孔工具浸入材料并从材料中抽出之后，钻孔在复合材料的不同层上具有所定义的直径以及极小的公差，该公差优选是在根据ISO286的IT8的范围内或是更优的。

附图说明

下面参照附图对本发明做详细说明。

图1示意性示出了钻孔工具的侧视图；

图2示出了如图1所示的钻孔工具在直径扩大部区域的放大较大程度的详图；

图3示意性示出了钻孔工具的第二实施例的侧视图；

图4示意性示出了钻孔工具的第三实施例在第二直径区域中的横截面图。

具体实施方式

图1示意性示出了钻孔工具1的第一实施例的侧视图。该钻孔工具1具有尖部3，并在与尖部相对的端部上具有杆5，优选杆5用于使钻孔工具1夹紧在相应的机床容置部（Aufnahme）中。为了在未示出的工件中钻孔，使工件或钻孔工具1中的任一个围绕钻孔工具1的纵轴线7转动。同时使工件和钻孔工具1彼此相对地沿纵轴线7的方向相对运动，从而可以使钻孔工具1能够以加工部9进入工件中，并在那里形成钻孔。优选地，工件在钻孔工具1围绕纵轴线7被转动驱动期间相对于空间固定的坐标系统是静止的。同样，优选使钻孔工具1沿纵轴线7的方向移动位置或向前推进，由此可以使加工部9进入工件中。但是最终具有决定性作用的是工件和钻孔工具之间的相对运动。

钻孔工具在尖部3的区域中具有至少一个几何形状被定义的切削刃，优选具有至少一个主切削刃和一个副切削刃，在所示出的实施例中具有第一主切削刃11和沿轴向看与第一主切削刃相邻的副切削刃13以及第二主切削刃11′和相应的副切削刃13′。还可以只设置主切削刃11和副切削刃13。在另一个实施例中设置有两个以上的主切削刃11、11′以及两个以上的副切削刃13、13′。在所示出的实施例中，若钻孔工具1围绕纵轴线7被转动驱动，第二主切削刃11′在转动期间从如图1所示的位置开始从图面向外转出并朝着观察者运动。第一主切削刃11同时离开观察者进入图面中。

在图1中示出了相对于钻孔工具1的转动方向反向下倾的自由面15，其切削边缘与未示出的切削面一起构成主切削刃11。图中还示出了副自由面17，其切削边缘与未示出的切削面一起构成副切削刃13。在一个优选的实施例中，设置外圆磨削斜面（Rundschlifffase）代替副自由面17，钻孔工具1通过该外圆磨削斜面支承在钻孔中。

优选在自由面15中设置开口19，在此未示出的、贯穿钻孔工具1的冷却/润滑剂通道通入该开口中。在加工工件期间，可以通过该通道输送会从开口19流出的冷却/润滑剂，用以对尖部区域3进行冷却和/或润滑。同时，在主切削刃11、11′和副切削刃13、13′的区域中通过冷却/润滑剂的流动将形成的切屑从钻孔中带出。在此针对主切削刃11和副切削刃13描述的自由面15、副自由面17和开口19的设置优选与在主切削刃11′和副切削刃13′区域中的完全一致。因此不再进行单独说明。

在图1中还示出了切削面21′，其切削边缘与未示出的自由面一起形成第二主切削刃11′。此外，切削面21′的切削边缘与同样未示出的副自由面一起构成副切削刃13′。在主切削刃11和副切削刃13的区域中也设置有相应的切削面，其在图1中没有示出。

对于钻孔工具1而言，在尖部3的区域中可以有各种不同的几何形状，特别是切削刃的几何形状。尤其是普通技术人员公知一些特别适用于加工复合材料的特定几何形状。普通技术人员在此很容易选择已知的、合适的几何形状，因此在这里不再赘述。但重要的是：在尖部3的区域中设置至少一个磨尖的、几何形状被定义的切削刃，特别是磨尖的主切削刃和磨尖的副切削刃。

沿纵轴线7的方向看，特别是沿进给方向看，钻孔工具1在紧跟尖部3的后面具有直径扩大部23。在此沿纵向方向看，从尖部3到直径扩大部23设置有具有第一直径的第一区域25。直径扩大部23可以被设计为直径跃变部（Durchmessersprung）或连续的直径扩大部，其延伸经过钻孔工具1的轴向长度的一定区域。这将在下面更详细地进行说明。在任何情况下，直径扩大部都具有面向杆5的端部，钻孔工具1的直径在该端部上不再进一步扩大。沿纵向方向看，从该端部沿杆5的方向延伸的是具有第二直径的第二区域27。在一个实施例中，该第二区域27可以延伸至杆5。但是优选也有可能的是，从直径扩大部23观察，区域27朝向杆5仅在钻孔工具1的纵向延长部的一部分区域延伸，其中，钻孔工具1在朝向杆5的剩余区域中可以具有不规则的直径，例如再次具有更小的直径或也可能是再次被扩大的直径。

在第二区域27中的第二直径大于第一区域25中的第一直径。

将直径扩大部23和/或第二区域27设计为，在加工工件过程中在这里形成切屑，此切屑的形成与在加工工件的过程中利用几何形状不明确的切削刃所引起的切屑的形成相符。

优选第二直径最多比第一直径大到，使得不会在第二区域27中以及在直径扩大部23的区域中形成较长或较大的切屑。即，如果钻孔工具1沿纵轴线7的方向进入工件中，则首先在第一区域产生钻孔，该钻孔相对于要完成的钻孔具有加工余量。然后，当钻孔工具1继续深入工件中时，在直径扩大部23的区域或在第二区域27去除对应于加工余量的材料。在此将第一与第二直径之间的差选择为，使得基于较小的加工余量优选实现基本为研磨粉状的颗粒去除，从而在那里的加工可以更加类似于磨削或珩磨工艺。直径扩大部23和沿轴向方向看相邻的区域27因此也可以被称为研磨阶跃（Schleifstufe）。优选第二直径比第一直径大0μm至约60μm，特别优选大出约10μm至50μm，更特别优选大出约30μm。在一种实施例中，特别优选直径扩大部23的阶跃高度、也就是类似于在区域25和区域27之间的半径跃变，最大为15μm。因此，在直径扩大部23或区域27中的加工深度约为铰孔时的普通切削深度的十分之一。

特别优选根据待加工的复合材料将第二直径超出第一直径的值选择为，使其约等于在复合材料的材料层中的最大直径偏差值，这种直径偏差会在利用不具有直径扩大部的钻孔工具钻入复合材料中时发生。也就是说，当利用传统的、不具有直径扩大部的钻孔工具对材料进行加工时，普通技术人员首先针对已给定要处理的复合材料确定，在材料层中最大会发生什么样的直径偏差。然后，为了对该材料进行加工，普通技术人员将钻孔工具1选择为，在该钻孔工具中第二直径与第一直径之间的差约等于已经确定的最大直径偏差的值。即，可以优选根据所确定的复合材料或所确定的在材料层中的直径偏差值的大小调整钻孔工具1。由此可以针对不同的复合材料提供不同的钻孔工具1。

图2示意性示出了被放大较大程度的如图1所示的钻孔工具1的细节视图。相同的和功能相似的元件以相同的标记标识，因此请参考前面的说明。沿轴向方向看，优选直径扩大部23延伸经过扩大区域29。这意味着，其没有被构造为突然的半径阶跃，而是沿纵轴线7具有一定的延展。在扩大区域29中，优选钻孔工具1的直径从尖部3到杆5连续地增加。优选钻孔工具1的周向面31在扩大区域29中与纵轴线7围成锐角α。该角度优选介于约60°到约80°之间，特别优选为约70°。已经证实：当角度α变得更尖或更小时，在加工工件的过程中被导入直径扩大部23区域中的力将变小。特别是当直径扩大部23被构造为径向直径跃变时，即周向面31在该区域中与纵轴线7所围成的角度约为90°时，在此会形成承受高负载的棱角，其会遭受到强烈的磨耗。也就是说，更尖或更小的角度α可以有助于降低在该区域中的磨耗。由此使钻孔工具1具有更长的使用寿命。特别是当钻孔工具1在直径扩大部23的区域中被涂覆涂层时，通过更小的角度α可以降低对涂层的损耗并因此减少磨耗。

优选扩大区域29沿轴向方向看延伸经过0至约10mm的长度，特别优选经过从约3mm到约7mm的长度，更特别优选经过约5mm的长度。因此，在最后的、更特别优选的情况下，如果直径扩大部23具有约15μm的阶跃高度或半径扩大，则钻孔工具1的半径在扩大区域29中每毫米增大3μm。

图3示意性示出了钻孔工具1的第二实施例的侧视图。相同的和功能相似的元件以相同的标记标识，因此请参考前面的说明。在如图3所示的实施例中，钻孔工具1至少在直径扩大部23的区域中以及优选还在第二区域27中至少局部地具有涂层。在所示出的实施例中，从尖部3往杆5的方向看，所述涂层从第一虚线L延伸至第二虚线L′。线L、L′都是用于表示涂层延伸的假想线。

在另一实施例中，可以至少在整个加工部9（包括尖部3）中对钻孔工具1涂覆涂层。然而在这种情况下必须确保：涂层在尖部3的区域中是薄的、细粒度的（当整体上呈颗粒状时）以及相对光滑的，由此使得在该区域中的切削刃非常锐利并避免切屑瘤的形成。此外必须确保无故障的排屑。

优选不对尖部3的区域涂覆涂层，由此可以使尖部3在各种情况下都保持磨削锋利。

优选涂层包括金刚石涂层或被形成为金刚石涂层。特别优选至少在直径扩大部23的区域中，优选也在区域27中将涂层形成为粗粒度的。特别地可以使该区域中的涂层具有粗糙的金刚石磨粒，从而在直径扩大部23上和区域27中实现特别有效的材料去除，这种材料去除基本上与磨削或珩磨工艺的材料去除相当。优选金刚石涂层的粒度提供几何形状不明确的切削刃。

涂层优选还可以作为磨损保护层特别地设置在直径扩大部23的区域中但也可设置在区域27中。

从直径扩大部23往杆5的方向看，涂层可以在轴向方向看任意远地延伸。特别是涂层不必如图3所示的那样结束于线L′。另一方面，涂层在由线L、L′所指出的区域中便是足够的，并节省了材料且由此降低了成本。为特别节省成本可以规定：几乎只在直径扩大部23的区域中设置涂层，或者沿轴向在直径扩大部23之前几毫米开始并优选在直径扩大部23之后几毫米结束。重要的是：由于优选为粗颗粒状的涂层，优选在直径扩大部23的区域中形成具有几何形状不明确的切削刃的研磨级。

已经发现：优选将涂层设置在最好为环形的区域中，该环形区域包括第一区域25的局部、直径扩大部23的区域以及第二区域27的局部。在此情况下，沿轴向方向看，优选该环形涂层在第一区域和第二区域二者中只延伸经过很短的距离，特别优选经过几毫米。但是在另一实施例中，也可以使涂层至少在第二区域27中延伸经过较长的距离，优选延伸经过整个第二区域27。

优选钻孔工具1在尖部3的区域中是未涂层的，因此该尖部3被构成为是磨削锋利的。但是在另一实施例中，钻孔工具1可以在尖部3的区域中具有涂层。但是优选该涂层与在直径扩大部区域中的涂层不同，并特别优选将其构造为光滑的。特别是可以将尖部3区域中的涂层形成为很薄的。由此确保：至少一个几何形状被定义的切削刃在尖部3的区域中始终是磨削锋利的。在此情况下重要的是：使尖部3的区域中的涂层比直径扩大部23的区域中的涂层光滑得多。

优选直径扩大部23和第二直径通过涂层形成。即，以下述方式施加涂层：使其厚度在直径扩大部23的区域增加并最终在区域27中得到第二直径。在此特别地可以使钻孔工具1的基体直径沿纵轴线7是恒定的，其中涂层涂覆于钻孔工具1上。如果涂层在直径扩大部23的区域中以及优选也在第二区域27中形成为粗颗粒的，或者说该涂层包括粗糙的金刚石颗粒，则在那里可以确保材料去除，这种材料去除与磨削或珩磨工艺的材料去除相对应，即，最终与利用几何形状不明确的切削刃所进行的加工相对应。

钻孔工具1的基体可以从直径扩大部23的区域直至杆5具有圆柱形的几何形状。与图中所示出的实施例有所不同的是，其在基体中没有设置凹槽。这最终对于在直径扩大部23的区域中以及在第二区域27中对工件的更确切地说磨削或珩磨形式的加工并非是不可或缺的。但是其有助于更容易地从钻孔中排出材料颗粒。

此外，对于普通技术人员而言很明显，以下所述并不重要，即，凹槽是否如图1至图4中所示出的实施例那样构成为螺旋形的，或者其是否构成为沿纵轴线7直线形地延伸的。具有这两种几何形状的实施方式均是可能的。

图4示意性示出了钻孔工具1的第三实施方式的横截面图，其中，从尖部3开始沿纵轴线7的方向看，切割面紧接在直径扩大部23之后设置在区域27中。相同的和功能相似的元件以相同的标记标识，因此请参考前面的说明。在切割面的区域中设置有至少两个研磨突缘，在如图4所示的实施例中为四个研磨突缘33、33'、33″和33″'。在此，研磨突缘33、33"由近乎与尖部3区域中的副自由面相对应的面构成，其中，在如图4所示的实施例中，在尖部3上两个主切削刃和两个副切削刃设有相应的两个副自由面。但是与尖的形状（在那里设置有磨削锋利、几何形状被定义的副切削刃）的不同，研磨突缘33、33'近乎以其整个面去除钻孔壁35的材料。相应地优选在直径扩大部23的区域中以及在第二区域27中不设置几何形状被定义的切削刃。特别地研磨突缘33、33'、33″和33″'不具有几何形状被定义的切削刃。优选其具有几何形状不明确的切削刃，例如粗颗粒的涂层。

但是在另外一种实施例中，也可以在直径扩大部23的区域中和/或在区域27中设置至少一个几何形状被定义的切削刃。当然在这种情况下在上述区域中也会发生与在利用几何形状不明确的切削刃的加工过程中的切屑形成相符的切屑形成，因为第一直径和第二直径只相差一相应很小的数值。但是优选在上述区域中设置几何形状不明确的切削刃，从而基于这个原因便已能实现相应的切屑形成。材料去除通过优选的粗颗粒涂层实现。

优选的是另一种实施例，其中，在尖部3的区域中设置至少一个几何形状被定义的切削刃，并在直径扩大部23的区域中和第二区域中不设置几何形状被定义的切削刃，而是设置几何形状不明确的切削刃。同时优选将第一直径和第二直径之间的差选择为远远小于与例如在铰孔过程中的正常加工深度相应的差。直径扩大部23的阶跃高度，也就是近乎于第一区域25和第二区域27之间的半径跃变，在此优选具有来自上述取值范围中的值。

在图4中示出了面37、37'，其对应于在图1中示出的切削面21'和图1中未示出的、与主切削刃11相关联的切削面。同样在此示出了凹槽38、38'，其朝向尖部3延续到钻孔工具1的容屑槽中。但是在图中所示的区域中，凹槽38、38'没有被标记为容屑槽，因为在这里不会发生排屑处理。虽然如此，从孔壁35上去除的、基本上为研磨粉状的颗粒仍然可能收集在凹槽38、38'中，并通过凹槽38、38'从钻孔中排出，或者通过从尖部3流经凹槽38、38'的冷却剂/润滑剂冲掉。

正如已经说明的那样，容屑槽或凹槽38、38'是否螺旋形地设置在钻孔工具1上，或者其是否直线型地沿纵轴线7的方向延伸，这并不重要。具有这两种几何形状的实施方式也是可能的，其中，在图1至图4中仅示出了包括有螺旋形的容屑槽或凹槽38、38'的实施方式。

钻孔工具1在加工工件期间的转动方向在图4中用箭头P表示。

沿与转动方向相反的方向并沿径向方向看，周向面31从研磨突缘33、33″开始凹进。在周向上沿与转动方向相反的方向看，紧接在研磨突缘33、33″的后面设置研磨突缘33'、33"'，在该区域中周向面31沿径向方向看再次向外突出，从而在这里从钻孔壁35上去除材料。再次沿圆周方向看，紧跟在研磨突缘33'、33"'的后面，周向面31沿径向方向看凹进，直至其最后转入凹槽38、38'中。研磨突缘33'、33"'也可以经过直径扩大部23向尖部3延续，并在第一区域25中或在尖部3的区域中构造为支撑斜面（Stützfasen）21。很明显，在该区域中不会通过支撑斜面而发生材料去除，支撑斜面在此仅用于钻孔工具1的居中和导引。

优选研磨突缘33、33'、33″、33'"沿圆周方向看具有不等的角距离。由此特别可以避免钻孔工具1的震颤。在另一实施方式中，钻孔工具1只具有两个研磨突缘33、33″，优选它们不是彼此在直径上相对的。在图4中可以清楚的看到：研磨突缘33'和33'"肯定不是直径相对的。特别是研磨突缘33'"相对于研磨突缘33的角距离小于研磨突缘33'相对于研磨突缘33″的角距离。优选实现不等的角度分割，其中，至少一个第二研磨突缘以一定的角度紧跟第一研磨突缘，该角度不同于第三研磨突缘紧跟第二研磨突缘的角度。换句话说，即在具有至少三个研磨突缘的钻孔工具1中，沿圆周方向看，至少有一个研磨突缘从其对称位置偏移，从而不再有对称的或相同的角度分割。这同样适用于具有四个或更多研磨突缘的钻孔工具1。更特别优选地所有的位于每两个研磨突缘之间的角度是不同的。

在钻孔工具1的一个优选的实施例中包括三个研磨突缘，其中，沿圆周方向看，一个研磨突缘以约30°至约50°、优选为约35°至约45°、特别优选为约40°的角度紧随另一个研磨突缘。已经证实：这样的钻孔工具1特别不容易受到震颤。由此最终可以提高利用该钻孔工具1所建立的钻孔的表面质量。

钻孔工具1的如上所述的优选实施例优选一体化地构成。钻孔工具1的另一实施例可以是多部件构成的，特别是两个部件构成的。在此优选将第一区域25构造为钻头，同时将第二区域27和直径扩大部23的区域构造为研磨工具，优选构造为一种研磨石。组合钻孔工具1可以优选借助于已知的接口由两个子工具联接而成。最后，由多部分（部件）组成的钻孔工具也是可能的。例如，可以在尖部3的区域中设置至少一个切削接插件，其上设置有至少一个所述几何形状被定义的切削刃。

下面详细说明一种用于建立钻孔的方法。优选利用如上所述的钻孔工具执行本方法。在任何情况下，钻孔工具1都包括具有至少一个切削刃的尖部3、杆5、纵轴线7、直径扩大部23以及具有第一直径的尖部侧区域25和具有第二直径的杆侧区域27。在加工工件的过程中，在直径扩大部23的区域中和/或在杆侧区域27中形成切屑，其切屑的形成与利用几何形状不明确的切削刃加工工件的过程中所出现的切屑的形成相符。

钻孔工具1每转动一圈和切削刃相对于待加工工件的轴向进给量被选择为，使其大于第二直径和第一直径之间的差的一半。也就是说，该进给量大于区域27和区域25之间的半径差。

特别优选每转和每个切削刃的进给量大于区域27和区域25之间的直径差。

通过对进给量的相应选择，可以改善钻孔的表面质量、或沿所加工的复合材料的不同层的直径的精度、以及钻孔的公差。

进一步优选在一个工作流程中完成钻孔。也就是说，为了形成钻孔，钻孔工具1沉入工件一次并又从其中抽出。于是，该钻孔具有所要求的公差并因此具有精确定义的直径，即使是在复合材料的不同层中。因此，其不需要更多的加工步骤，特别是不需要后续进行的铰孔。在此可以特别优选在一个工作流程中，即在工具的一个工作行程期间形成钻孔，其具有在根据ISO286的IT8的范围中的公差或是更优的。

优选利用如前所述、特别是如图1至图4所示实施方式的钻孔工具1执行该方法。在这种情况下，在直径扩大部23的区域中或在区域27中进行加工，这种加工与利用几何形状不明确的切削刃所做的加工相符。在此会出现与磨削或珩磨工艺的材料去除更相似的材料去除。

在利用钻孔工具1或借助于所述方法进行钻孔的过程中，复合材料不同层的不同的物理参数或切削加工特性对于钻孔的公差可以不以相同的方式起到负面作用，就如同其在使用传统工具的情况下所发生的那样，因为用于完成钻孔最终尺寸的材料去除与利用几何形状被定义的切削刃进行加工时的材料去除不同，而是以磨削或珩磨工艺的方式完成。由此可以只在一个工作流程中完成钻孔，其直径公差甚至比使用常规工具首先进行粗钻、然后在第二个工作流程中完成铰孔的情形更精确。通过在钻孔工具1的区域中的类似于磨削或珩磨的去除（其将钻孔加工至最终尺寸），粘滞材料不会产生会堵塞钻孔工具1的容屑槽和/或损伤钻孔表面的长切屑。由于这种大多是非常小的切屑或发生在将钻孔加工至最终尺寸的过程中的类似于研磨粉状的去除，该工具还以使用非常耐磨的纤维增强材料（例如CFK）而具有较长的使用寿命和较少的磨耗。

Claims (25)

1.一种用于特别是在复合材料中钻孔的钻孔工具，其具有

-尖部（3）和沿所述钻孔工具的纵轴线（7）的方向看与所述尖部（3）相对设置的杆（5），其中，

-所述钻孔工具（1）在所述尖部（3）的区域中具有至少一个几何形状被定义的切削刃；并且

-所述钻孔工具（1）还具有从所述尖部（3）沿纵向方向看紧跟所述尖部（3）设置的直径扩大部（23），其中，所述钻孔工具（1）具有紧挨在所述直径扩大部（23）前面的具有第一直径的第一区域（25），和紧跟在所述直径扩大部（23）后面的具有第二直径的第二区域（27），其中，

-所述第二直径大于所述第一直径，

其特征在于，

-所述直径扩大部（23）和/或所述第二区域（27）被设计为，使得在加工工件的过程中，在所述直径扩大部（23）的区域中和/或在所述第二区域（27）中形成切屑，其切屑的形成与在利用几何形状不明确的切削刃加工工件的过程中的切屑的形成相符。

2.如前述权利要求中任一项所述的钻孔工具，其特征在于，所述第一直径和所述第二直径之间的差被选择为，使得相应的切屑的形成能够调整。

3.如前述权利要求中任一项所述的钻孔工具，其特征在于，所述直径扩大部（23）的区域和所述第二区域（27）不具有几何形状被定义的切削刃。

4.如前述权利要求中任一项所述的钻孔工具，其特征在于，所述直径扩大部（23）的区域以及优选还有所述第二区域（27）具有几何形状不明确的切削刃。

5.如前述权利要求中任一项所述的钻孔工具，其特征在于，所述钻孔工具（1）至少在所述直径扩大部（23）的区域中具有涂层，优选是金刚石涂层。

6.如前述权利要求中任一项所述的钻孔工具，其特征在于，所述涂层还至少局部地设置在所述第二区域（27）中。

7.如前述权利要求中任一项所述的钻孔工具，其特征在于，所述涂层设置在优选为环形的区域中，该环形区域包括所述第一区域（25）的局部、所述直径扩大部（23）的区域以及所述第二区域（27）的局部。

8.如前述权利要求中任一项所述的钻孔工具，其特征在于，所述钻孔工具在所述尖部（3）的区域中是未施涂层的。

9.如前述权利要求中任一项所述的钻孔工具，其特征在于，所述涂层至少在所述直径扩大部（23）的区域中粗颗粒地形成。

10.如前述权利要求中任一项所述的钻孔工具，其特征在于，所述直径扩大部（23）和所述第二直径由所述涂层形成。

11.如前述权利要求中任一项所述的钻孔工具，其特征在于，所述钻孔工具在所述尖部（3）的区域中具有涂层。

12.如前述权利要求中任一项所述的钻孔工具，其特征在于，在所述尖部（3）的区域中的涂层不同于所述直径扩大部（23）的区域中的涂层，并优选是光滑的。

13.如前述权利要求中任一项所述的钻孔工具，其特征在于，所述第二直径比所述第一直径大0μm至60μm，优选为大10μm至50μm，特别优选为大30μm。

14.如前述权利要求中任一项所述的钻孔工具，其特征在于，根据待加工的复合材料选择所述第二直径超过所述第一直径的值，使该值约等于在复合材料的材料层中最大的直径偏差的值，这种直径偏差发生在利用不具有直径扩大部的钻孔工具在复合材料中形成一钻孔的过程中。

15.如前述权利要求中任一项所述的钻孔工具，其特征在于，沿轴向方向看，所述直径扩大部（23）延伸经过一扩大区域（29），在该扩大区域中所述钻孔工具的直径从所述尖部（3）向所述杆（5）优选连续地增加。

16.如前述权利要求中任一项所述的钻孔工具，其特征在于，所述钻孔工具（1）的周向面（31）在所述扩大区域（29）中与所述纵轴线（7）围成锐角（α），特别是介于60°到80°之间、优选为70°的角。

17.如前述权利要求中任一项所述的钻孔工具，其特征在于，沿轴向方向看，所述扩大区域（29）延伸经过0至10㎜，优选为3㎜到7㎜，特别优选为5㎜的长度。

18.如前述权利要求中任一项所述的钻孔工具，其特征在于，所述钻孔工具（1）至少在沿轴向方向看紧随所述直径扩大部的区域中包括至少两个研磨突缘（33，33'，33"，33'"）。

19.如前述权利要求中任一项所述的钻孔工具，其特征在于，沿周向看，所述研磨突缘（33，33'，33''，33'"）具有不相等的角距离。

20.如前述权利要求中任一项所述的钻孔工具，其特征在于，设置三个研磨突缘（33，33'，33''，33'"），其中一个研磨突缘（33，33'，33''，33'"）沿周向看滞后于另一个研磨突缘（33，33'，33''，33'"）30°至50°，优选滞后35°至45°，特别优选滞后40°。

21.一种用于特别是在复合材料中以及特别地利用如权利要求1至20中任一项所述的钻孔工具（1）钻孔的方法，其中，所述钻孔工具（1）具有：包括至少一个几何形状被定义的切削刃的尖部（3）、杆（5）、纵轴线（7）、直径扩大部（23）以及具有第一直径的尖部侧区域（25）和具有第二直径的杆侧区域（27），其特征在于，在所述直径扩大部（23）的区域中和/或在所述杆侧区域（27）中，在加工工件的过程中形成切屑，其切屑的形成与在利用几何形状不明确的切削刃加工工件的过程中的切屑的形成相符。

22.如权利要求21所述的方法，其特征在于，钻孔过程中所述钻孔工具（1）相对于待加工的工件沿所述纵轴线（7）的方向的进给量被选择为，使所述钻孔工具（1）的每转动一圈和每个切削刃的进给量大于所述第二直径与所述第一直径的差的一半。

23.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，每转动一圈和每个切削刃的进给量大于所述第二直径与所述第一直径的差。

24.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，钻孔在一个工作进程中完成。

25.如权利要求21至24中任一项所述的方法，其特征在于，根据下述步骤确定在所述第一区域（25）中的所述第一直径和在所述第二区域（27）中的所述第二直径的差：

在应该利用所述钻孔工具加工的复合材料中，利用不具有直径扩大部的钻孔工具形成一钻孔，

确定在该复合材料的材料层中最大的直径偏差值，

将所述第一直径和所述第二直径之间的差选择为，使所述第二直径比所述第一直径大所确定出的值。

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