DE102010026947B3 - Drilling tool, use of this drilling tool and drilling method performed with the drilling tool - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Bohrwerkzeug, wobei erfindungsgemäß eine Schneidkantenfase (18) vorgesehen ist.The invention relates to a drilling tool, a cutting edge bevel (18) being provided according to the invention.
Description
Die Erfindung betrifft ein Bohrwerkzeug zur spanenden Bearbeitung von Metallen mit wenigstens einer Fase. Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung die Verwendung dieses Bohrwerkzeugs und gemäß einem dritten Aspekt ein mit dem Bohrwerkzeug durchgeführtes Bohrverfahren.The invention relates to a drilling tool for machining metals with at least one chamfer. According to a second aspect, the invention relates to the use of this drilling tool and, according to a third aspect, to a drilling method carried out with the drilling tool.
Bohrwerkzeuge sind in unterschiedlicher Form bekannt, beispielsweise als Bohrer, als Wendeschneidplatten für Bohrwerkzeuge oder auch als Bohrkrone.Drilling tools are known in various forms, such as drills, as indexable inserts for drilling tools or as a drill bit.
Ein Bohrwerkzeug ist beispielsweise auch ein aus der
Ein anderes Bohrwerkzeug ist eine aus der
Eine weitere, aus der
Bei einem Schneidelement zur spanabhebenden Bearbeitung in der
Ein aus der
Aus der
Neben den in diesen Druckschriften angesprochenen Aufgabenstellungen gibt es aber gerade beim Bohren ein weiteres Problem.In addition to the problems mentioned in these documents, there is just another problem when drilling.
Beim Bohren, insbesondere beim Bohren in Metall, kann es zum so genannten Rattern kommen. Dabei führt eine Schwingung des dabei eingesetzten Bohrwerkzeugs in Längsrichtung zu einer Welligkeit im Grund des Lochs, was dazu führt, dass die in Längsrichtung des Bohrwerkzeugs wirkende Vorschubkraft schwankt und die Schwingung verstärkt. Das Rattern senkt die Lebensdauer des Werkzeugs und führt zu unerwünschtem Lärm.When drilling, especially when drilling in metal, it can come to the so-called rattle. In this case, a vibration of the drilling tool used in the longitudinal direction leads to a waviness in the bottom of the hole, which causes the force acting in the longitudinal direction of the drilling tool feed force fluctuates and amplifies the vibration. Rattling lowers tool life and leads to unwanted noise.
Im Stand der Technik ist es bekannt, Schwingungen durch einen im Werkzeugschaft integrierten Dämpfer zu absorbieren. Nachteilig hieran sind der hohe konstruktive Aufwand und die mit dem Einbau des Dämpfers einhergehende Materialschwächung.In the prior art it is known to absorb vibrations by a built-in tool shank damper. The disadvantage of this is the high design complexity and associated with the installation of the damper material weakening.
Ein anderer aus der
Ein ähnlicher Vorschlag wird in der
Auch die
Gleichwohl bleibt die grundsätzliche Problematik einer Ratterneigung von Bohrwerkzeugen bestehen.Nevertheless, the fundamental problem of a Ratterneigung of drilling tools remains.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Ratterneigung zu reduzieren.The invention has for its object to reduce the Ratterneigung.
Die Erfindung löst das Problem bei einem gattungsgemäßen Bohrwerkzeug dadurch, dass an einer Stirnfläche des Bohrwerkzeuges (
Gemäß einem zweiten Aspekt löst die Erfindung das Problem durch die Verwendung eines derartigen Bohrwerkzeugs mit einer Zähnezahl, einem Radius, einem Spitzenwinkel und einem Freiwinkel der Schneidkantenfase, der zumindest jenseits eines Kerns des Bohrwerkzeugs und zumindest abschnittsweise der Beziehung folgt, wobei αoe ∊ [0, ... 10°] und ε ∊ [–1°, ... 1°] gilt, in einem Bohrverfahren mit dem Zahnvorschub fz. Der Spitzenwinkel σ kann, muss aber nicht konstant sein, sondern kann auch eine Funktion des Radius R sein. In diesem Fall ist dann der jeweilige Wert des Spitzenwinkels an der radialen Position σ(R) für σ einzusetzen. Die hier benutzten Bezeichnungen für die Winkel und Ebenen an Bohrwerkzeugen richten sich nach der DIN 6581 „Bezugssysteme und Winkel am Schneidteil des Werkzeuges”.According to a second aspect, the invention solves the problem by the use of such a drilling tool having a number of teeth, a radius, a point angle and a clearance angle of the Schneidkantenfase, at least beyond a core of the drilling tool and at least partially the relationship follows, where α oe ε [0, ... 10 °] and ε ε [-1 °, ... 1 °], in a drilling process with the tooth feed f z . The apex angle σ may, but need not be constant, but may also be a function of the radius R. In this case, then insert the respective value of the point angle at the radial position σ (R) for σ. The designations used here for the angles and planes on drilling tools are based on DIN 6581 "Reference systems and angles on the cutting part of the tool".
Gemäß einem weiteren Aspekt löst die Erfindung das Problem durch ein Bohrverfahren mit einem derartigen Bohrwerkzeug und mit den Schritten (a) Bereitstellen eines Bohrwerkzeugs mit einer Schneidkantenfase, die einen Freiwinkel hat, und (b) Bohren mit dem Bohrwerkzeug mit einer Drehzahl und einer Vorschubgeschwindigkeit in ein Werkstück, so dass ein Wirk-Orthogonalfreiwinkel im Bereich der Schneidkantenfase resultiert, der zumindest außerhalb eines Kerns des Bohrwerkzeugs zumindest abschnittsweise zumindest zeitweise höchstens 5° beträgt, insbesondere höchstens 1°.According to a further aspect, the invention solves the problem by a drilling method with such a drilling tool and with the steps of (a) providing a drilling tool with a cutting edge land having a clearance angle, and (b) drilling with the drilling tool at a speed and a feed rate in a workpiece, so that a Wirk-Orthogonalfreiwinkel results in the region of the Schneidkantenfase that is at least partially at least temporarily at least temporarily not more than 5 ° at least outside of a core of the drilling tool, in particular at most 1 °.
Vorteilhaft an der Erfindung ist, dass das Rattern mit einfachen Mitteln vermindert werden kann.An advantage of the invention is that the chattering can be reduced by simple means.
Vorteilhaft ist zudem, dass eine erhöhte Bauteilqualität bei gleich bleibendem oder höherem Zeitspanvolumen erreichbar ist. Es ist ein weiterer Vorteil, dass der Werkzeugverschleiß vermindert werden kann. Auch eine durch Rattern entstehende Lärmbelästigung wird vermieden. Werden modular aufgebaute Bohrwerkzeuge mit Bohrkronen eingesetzt, können Prozessschwingungen und Rattern den Verschleiß der Schnittstellen zwischen Bohrkrone und Werkzeuggrundkörper begünstigen. Die Erfindung mindert diesen Schnittstellenverschleiß. Aufgrund dieser Vorteile ist eine Steigerung des Längen-zu-Durchmesser-Verhältnisses des Bohrwerkzeugs möglich.Another advantage is that an increased component quality can be achieved with a constant or higher removal rate. It is another advantage that tool wear can be reduced. Even a noise caused by rattling is avoided. If modular drilling tools with core bits are used, process vibrations and chatter can promote wear on the interfaces between the drill bit and the tool body. The invention reduces this interface wear. Due to these advantages, an increase in the length-to-diameter ratio of the drilling tool is possible.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass es beim Bohren dann, wenn Prozessschwingungen auftreten und/oder Rattern vorliegt, zu einer periodischen Längsbewegung des Bohrwerkzeugs entlang seiner Längsachse kommt. Da der Wirk-Orthogonalfreiwinkel von der Bewegung in Längsrichtung abhängt, schwankt beim Rattern auch der Wirk-Orthogonalfreiwinkel. Wird nun eine Schneidkantenfase vorgesehen, so unterschreitet der Wirk-Orthogonalfreiwinkel beim Rattern zumindest an manchen Stellen der Schneidkantenfase 0°. In anderen Worten berührt die Freifläche das Material im Grund der Bohrung, was die Prozessschwingungen bzw. das Rattern effektiv dämpft. Liegt kein Rattern vor, so ist der Wirk-Orthogonalfreiwinkel in der Regel größer als 0°, so dass gegenüber einem herkömmlichen Bohrwerkzeug keine zusätzlichen unerwünschten Reibeffekte auftreten.The invention is based on the finding that during drilling, when there is process vibration and / or chattering, there is a periodic longitudinal movement of the drilling tool along its longitudinal axis. Since the effective orthogonal free angle depends on the movement in the longitudinal direction, rattling also varies the effective orthogonal free angle. If a cutting edge chamfer is now provided, the effective orthogonal clearance angle during chattering falls below 0 °, at least at some points of the cutting edge chamfer. In other words, the free surface contacts the material at the bottom of the bore, which effectively dampens the process vibration or rattle. If there is no chattering, the effective orthogonal clearance angle is generally greater than 0 °, so that no additional undesired friction effects occur compared to a conventional drilling tool.
Aus der bekannten Kinematik des Bohrprozesses folgt, dass eine Fase an der Bohrerschneidkante zu einer erhöhten Reibung des Bohrers an seiner Stirnseite mit dem Werkstück führen muss. Der Begriff Bohrerschneidkante bezieht sich dabei auf Bohrwerkzeuge allgemein, er wurde nur wegen der Prägnanz gewählt. Daraus resultiert eine unerwünschte Wärmeentwicklung. Des Weiteren ist ein unerwünschtes Verschmieren des Materials zu befürchten. Des Weiteren sind steigende Prozesskräfte bzw. ein steigendes Schnittmoment und damit eine zunehmende Schnittleistung aufgrund der Fase anzunehmen. Es hat sich aber gezeigt, dass die genannten Nachteile durch den Vorteil der geringeren Ratterneigung überkompensiert werden.It follows from the known kinematics of the drilling process that a chamfer on the drill cutting edge must lead to increased friction of the drill on its end face with the workpiece. The term drill cutting edge refers to drilling tools in general, it was chosen only because of the conciseness. This results in an undesirable heat development. Furthermore, an undesirable smearing of the material is to be feared. Furthermore, increasing process forces or an increasing cutting torque and thus an increasing cutting performance due to the chamfer are to be assumed. However, it has been shown that the disadvantages mentioned are overcompensated by the advantage of the smaller Ratterneigung.
Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung wird unter dem Bohrer insbesondere ein Wendelbohrer verstanden. Besonders günstig ist es, wenn der Bohrer ein Metallbohrer ist. Der Bohrer kann beispielsweise aus Schnellarbeitsstahl, Hartmetall, Keramik oder Cermet aufgebaut sein. Der Bohrer kann mit einer Hartstoffschicht beschichtet sein, beispielsweise mit TiC oder TiN.In the context of the present description, the drill is understood in particular as a helical drill. It is particularly favorable if the drill is a metal drill. The drill can for example be made of high-speed steel, carbide, ceramic or cermet. The drill may be coated with a layer of hard material, such as TiC or TiN.
Bei der Schneidkantenfase handelt es sich um eine Fase an der Schneidkante an der Stirnfläche des Bohrwerkzeugs, insbesondere des Bohrers. Diese ist vorzugsweise durch ein materialabhebendes Verfahren, insbesondere ein spanendes Verfahren hergestellt. Beispielsweise ist die Schneidkantenfase durch Schleifen hergestellt. Insbesondere handelt es sich bei der Schneidkantenfase um eine Zweiteilung der Freifläche.The cutting edge bevel is a chamfer on the cutting edge on the end face of the drilling tool, in particular the drill. This is preferably produced by a material-removing method, in particular a cutting method. For example, the cutting edge bevel is made by grinding. In particular, the cutting edge land is a bipartition of the free surface.
In der Regel weist das Bohrwerkzeug, insbesondere der Bohrer, einen Kern auf, in dessen Umgebung das zu bohrende Material, insbesondere das Metall, beim Bohrvorgang nicht geschnitten, sondern verquetscht wird. In diesem Fall Ist die Schneidkantenfase vorzugsweise außerhalb des Kerns angebracht. Wenn im Folgenden von einem Bohrer gesprochen wird, so ist damit stets auch allgemein ein Bohrwerkzeug gemeint.As a rule, the drilling tool, in particular the drill, has a core in the vicinity of which the material to be drilled, in particular the metal, is not cut during the drilling process, but is squeezed. In this case, the cutting edge land is preferably mounted outside the core. Whenever a drill is mentioned below, it always means a drilling tool.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich die Schneidkantenfase auf zumindest einen Teil der Schneidkantenlänge der Schneidkante. Die Schneidkantenlänge misst diejenige Strecke, über die sich die Schneidkante erstreckt, also die Strecke zwischen dem Kern des Bohrers und seinem äußeren Rand. Je größer der Anteil an der Schneidkantenlänge, über die sich auch die Schneidkantenfase erstreckt, umso wirksamer ist die Dämpfung beim Rattern. Günstig ist es, wenn sich die Schneidkantenphase über mehr als 1/3 der Schneidkante erstreckt, notwendig ist das aber nicht. According to a preferred embodiment, the cutting edge land extends to at least a part of the cutting edge length of the cutting edge. The cutting edge length measures the distance over which the cutting edge extends, that is, the distance between the core of the drill and its outer edge. The greater the proportion of the cutting edge length over which also extends the Schneidkantenfase, the more effective is the damping during chattering. It is favorable if the cutting edge phase extends over more than 1/3 of the cutting edge, but this is not necessary.
Vorzugsweise fällt der erste Werkzeug-Orthogonalfreiwinkel der Schneidkantenfase, der auch Fasenwinkel genannt werden kann und in der Regel als αo,1 bezeichnet wird, zumindest jenseits des Kerns mit zunehmendem Abstand von der Längsachse monoton ab. Insbesondere fällt der erste Werkzeug-Orthogonalfreiwinkel der Schneidkantenfase streng monoton ab. Unter einem monotonen Abfall wird verstanden, dass der erste Werkzeug-Orthogonalfreiwinkel der Schneidkantenfase bei einem größeren Abstand zumindest nicht größer ist. Bei einem streng monotonen Abfall ist der erste Werkzeug-Orthogonalfreiwinkel der Schneidkantenfase bei einem größeren Abstand kleiner. Dieser Begriff der Monotonie entspricht dem in der Mathematik gebräuchlichen Je weiter außen ein vorgegebener Punkt auf der Schneidkantenfase ist, je größer also der Abstand von der Längsachse ist, desto höher ist die Schnittgeschwindigkeit in diesem Punkt beim Bohren. Eine vektorielle Betrachtung der Geschwindigkeitskomponenten, wie sie weiter unten diskutiert wird, zeigt, dass der Wirk-Orthogonalfreiwinkel αoe so mit möglichst hoher Näherung konstant bleibt.Preferably, the first tool-orthogonal free angle of the Schneidkantenfase, which can also be called bevel angle and is generally referred to as α o, 1 , monotonically decreases at least beyond the core with increasing distance from the longitudinal axis. In particular, the first tool orthogonal clearance angle of the cutting edge land is strictly monotone. A monotonous drop is understood to mean that the first tool orthogonal clearance angle of the cutting edge land is at least not greater at a greater distance. For a strictly monotonic decay, the first tool orthogonal clearance angle of the cutting edge land is smaller at a greater distance. This concept of monotony corresponds to that used in mathematics. The farther outward a predetermined point on the cutting edge land is, the greater the distance from the longitudinal axis, the higher the cutting speed at this point during drilling. A vectorial consideration of the velocity components, as discussed below, shows that the effective orthogonal free angle α oe remains constant with the highest possible approximation.
Eine besonders effektive Dämpfung ergibt sich im Ratterfall, wenn der Freiwinkel in Abhängigkeit von einem Abstand zur Längsachse zumindest abschnittsweise einem Verlauf folgt, der durch die Formelbeschreibbar ist, wobei für alle Abstände R ε(R) ∊ [–1°, ... 1°] gilt. Der erste Werkzeug-Orthogonalfreiwinkel der Schneidkantenfase αo,1 der Schneidkantenfase und der Ziel-Wirk-Orthogonalfreiwinkel αoe der Schneidkantenfase werden in der Werkzeug-Orthogonalebene Po gemessen.A particularly effective damping results in the case of chatter, when the clearance angle as a function of a distance to the longitudinal axis at least partially follows a course, which by the formula is writable, wherein for all distances R ε (R) ε [-1 °, ... 1 °] holds. The first tool orthogonal clearance angle of the cutting edge land α o, 1 of the cutting edge land and the target effective orthogonal clearance angle α oe of the cutting edge land are measured in the tool orthogonal plane P o .
In dieser Formel ist αoe ein Ziel-Wirk-Orthogonalfreiwinkel, der insbesondere größer oder gleich 0° ist. Es hat sich herausgestellt, dass es vorteilhaft ist, wenn dieser Winkel höchstens 2° beträgt. Besonders günstig sind Werte von höchstens 1°. Der Ziel-Wirk-Orthogonalfreiwinkel αoe hängt von der Kinematik des Bohrprozesses ab, in dem der Bohrer, eingesetzt werden soll. Da aber die meisten Bohrer für eine bestimmte Art von Verfahren ausgebildet sind, beispielsweise hinsichtlich des Verhältnisses zwischen Drehzahl und damit Umfangsgeschwindigkeit am äußersten Punkt, und Vorschubgeschwindigkeit, lässt sich aus diesen Auslegungsgrößen der Winkel αoe bestimmen.In this formula, α oe is a target effective orthogonal free angle, which is in particular greater than or equal to 0 °. It has been found that it is advantageous if this angle is at most 2 °. Values of at most 1 ° are particularly favorable. The target effective orthogonal clearance angle α oe depends on the kinematics of the drilling process in which the drill is to be used. However, since most drills are designed for a particular type of process, for example in terms of the ratio between rotational speed and thus peripheral speed at the outermost point, and feed rate, can be determined from these design variables, the angle α oe .
Bei der Größe Rchar handelt es sich um eine charakteristische Länge, die ebenfalls von der Kinematik des späteren Bohrprozesses abhängt. Insbesondere beträgt die charakteristische Länge höchstens 1 Millimeter, insbesondere höchstens 0,5 Millimeter. Für die Verwirklichung des oben genannten Merkmals ist die genaue Kenntnis des Wirk-Orthogonalfreiwinkels αoe und der charakteristischen Länge Rchar Irrelevant, maßgeblich ist lediglich, dass Konstanten in Form von αoe und Rchar existieren, für die der erste Werkzeug-Orthogonalfreiwinkel αo,1 dem angegebenen Verlauf folgt. Bei der Größe ε(R) handelt es sich um eine tolerierbare Abweichung. Besonders günstig ist es, wenn ε = 0° für alle R gilt. Kleine Abweichungen sind aber möglich, so dass ε(R) ∊ [–1°, ... 1°] gelten kann.The size R char is a characteristic length, which also depends on the kinematics of the later drilling process. In particular, the characteristic length is at most 1 mm, in particular at most 0.5 mm. For the realization of the above feature, the exact knowledge of the effective orthogonal free angle α oe and the characteristic length R char irrelevant, it is only relevant that constants in the form of α oe and R char exist for the first tool orthogonal free angle α o , 1 follows the given course. The size ε (R) is a tolerable deviation. It is particularly favorable if ε = 0 ° for all R applies. Small deviations are possible, however, so that ε (R) ε [-1 °, ... 1 °] can apply.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform hat die Schneidkantenfase eine Breite von zumindest 10 μm. Bel kleineren Fasen ergibt sich lediglich eine schwache Dämpfung. Kleinere Breiten der Schneidkantenfase sind daher möglich, aber wenig vorteilhaft. Besonders vorteilhaft sind Breiten von Schneidkantenfasen von zumindest 125 μm.According to a preferred embodiment, the cutting edge land has a width of at least 10 μm. Bel smaller chamfer results only a weak attenuation. Smaller widths of the Schneidkantenfase are therefore possible, but not very advantageous. Particularly advantageous are widths of cutting edge bevels of at least 125 microns.
Günstig ist es, wenn die Schneidkantenfase eine Breite von höchstens 300 μm hat. Bei breiteren Schneidkantenfasen ergibt sich ansonsten eine hohe Reibung, wenn in Metall gebohrt wird. Das kann zu einem erhöhten Verschleiß und zu einer erhöhten Temperaturbelastung des Werkstücks und des Bohrers führen, was unerwünscht ist. Dennoch sind breitere Schneidkantenfasen zumindest denkbar.It is favorable if the cutting edge bevel has a width of at most 300 μm. With wider cutting edge chamfers otherwise results in high friction when drilling in metal. This can lead to increased wear and increased temperature stress on the workpiece and the drill, which is undesirable. Nevertheless, wider cutting edge chamfers are at least conceivable.
Die Breite b der Schneidkantenfase kann entlang der Schneide konstant sein, das ist aber nicht notwendig.The width b of the cutting edge bevel can be constant along the cutting edge, but this is not necessary.
Auch mit Bezug auf die erfindungsgemäße Verwendung ist der Wirk-Orthogonalfreiwinkel αoe vorzugsweise größer als 0°. Besonders günstig ist es, wenn der Wirk-Orthogonalfreiwinkel höchstens 2° beträgt. Die tolerierbare Abweichung ε ist vorzugsweise größer als minus 0,5 und oder kleiner als 0,5°.Also with respect to the use according to the invention, the effective orthogonal clearance angle α oe is preferably greater than 0 °. It is particularly favorable if the active orthogonal clearance angle is at most 2 °. The tolerable deviation ε is preferably greater than minus 0.5 and or less than 0.5 °.
Die angegebene Formel gibt den ersten Werkzeug-Orthogonalfreiwinkel der Schneidkantenfase in Abhängigkeit vom Abstand R von der Längsachse für jeden Punkt der Schneidkantenfase an. Wie oben bereits beschrieben, hängt der Zahnvorschub fz von der Drehzahl des Bohrers und der Vorschubgeschwindigkeit ab. Die Zähnezahl z hingegen ist beim Bohrer vorgegeben. Wird der Bohrer mit den angegebenen Kennzahlen in einem Bohrprozess eingesetzt, so dass sich der Zahnvorschub fz ergibt, so führt dies zu einem besonders schwingungs- und ratterarmen Bohrprozess.The formula given indicates the first tool orthogonal clearance angle of the cutting edge land as a function of the distance R from the longitudinal axis for each point of the cutting edge land. As described above, the tooth feed f z depends on the speed of the drill and the feed rate. The number of teeth z, however, is at Drill specified. If the drill is used with the specified parameters in a drilling process, so that the tooth feed f z results, this leads to a particularly low vibration and low-noise drilling process.
In einem erfindungsgemäßen Bohrverfahren werden die Drehzahl und die Vorschubgeschwindigkeit so gewählt, dass der Wirk-Orthogonalfreiwinkel zumindest zeitweise kleiner ist als 5°. Insbesondere werden die Drehzahl und die Vorschubgeschwindigkeit so gewählt, dass der Wirk-Orthogonalfreiwinkel kleiner ist als 3°, insbesondere kleiner als 2°. Besonders günstig ist es, wenn der Wirk-Orthogonalfreiwinkel zumindest zeitweise kleiner ist als 1°, insbesondere kleiner als 0,5°. Eine derartige Wahl von Drehzahl und Vorschubgeschwindigkeit ermöglicht hohe Zeitspanvolumina bei gleichzeitig geringer Ratterneigung. Unter dem Merkmal, dass der Wirk-Orthogonalfreiwinkel zumindest zeitweise kleiner ist als der angegebene Winkel, wird insbesondere verstanden, dass dieser Wirk-Orthogonalfreiwinkel zumindest gelegentlich erreicht wird. Insbesondere können die Drehzahl und die Vorschubgeschwindigkeit so gewählt werden, dass in der Mehrzahl der Bearbeitungsfälle kein Rattern auftritt. Kommt es zum Rattern, kann die Vorschubgeschwindigkeit erhöht werden, so dass der Wirk-Orthogonalfreiwinkel sinkt, beispielsweise auf einen Wert von unter 0,5°, teilweise sogar auf einen Wert von 0° und kleiner, so dass das Rattern unterdrückt wird. Aus der Natur eines Bearbeitungsprozesses folgt, dass dieser Zustand nur kurzfristig andauert, nämlich solange, bis das Rattern unterbunden ist. In der Regel wird danach der Vorschub reduziert, um das Werkzeug zu schonen.In a drilling method according to the invention, the rotational speed and the feed rate are selected such that the effective orthogonal clearance angle is at least temporarily smaller than 5 °. In particular, the speed and the feed rate are chosen so that the effective orthogonal free angle is less than 3 °, in particular less than 2 °. It is particularly favorable if the effective orthogonal clearance angle is at least temporarily smaller than 1 °, in particular smaller than 0.5 °. Such a choice of speed and feed rate allows high Zeitspanvolumina while low Ratterneigung. The feature that the effective orthogonal clearance angle is at least temporarily smaller than the indicated angle is understood in particular to mean that this effective orthogonal clearance angle is at least occasionally achieved. In particular, the speed and the feed rate can be selected so that no rattling occurs in the majority of processing cases. If it comes to rattling, the feed rate can be increased so that the effective orthogonal free angle decreases, for example, to a value of less than 0.5 °, sometimes even to a value of 0 ° and smaller, so that the chattering is suppressed. It follows from the nature of a machining process that this condition only lasts for a short time, namely until rattling is stopped. As a rule, the feed rate is then reduced in order to save the tool.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Bohrverfahren die Schritte eines Erfassens, ob Rattern vorliegt, und bejahendenfalls eines Veränderns der Vorschubgeschwindigkeit und/oder der Drehzahl, so dass zumindest an einer Stelle entlang der Schneidkantenfase der Wirk-Orthogonalfreiwinkel höchstens 1° beträgt. Insbesondere wird die Vorschubgeschwindigkeit so erhöht, dass der Wirkfreiwinkel höchstens 0,5°, noch weiter bevorzugt höchstens 0° beträgt. Dadurch wird, wie oben beschrieben, das Rattern effektiv unterdrückt.According to a preferred embodiment, the drilling method comprises the steps of detecting whether chattering exists and, if so, changing the feed rate and / or the rotational speed so that at least at one point along the cutting edge land the effective orthogonal clearance angle is at most 1 °. In particular, the feed rate is increased so that the effective clearance angle is at most 0.5 °, more preferably at most 0 °. As a result, as described above, the chatter is effectively suppressed.
Besonders bevorzugt umfasst das Verfahren die Schritte, dass nach dem Erhöhen der Vorschubgeschwindigkeit aufgrund von Rattern erneut kontinuierlich erfasst wird, ob Rattern vorliegt und die Vorschubgeschwindigkeit und/oder die Drehzahl verändert werden, so dass zumindest an einer Stelle außerhalb des Kerns der Wirk-Orthogonalfreiwinkel sich vergrößert.Particularly preferably, the method comprises the steps that after increasing the feed rate due to chattering again continuously detects whether chattering is present and the feed rate and / or the speed are changed, so that at least at one point outside the core of Wirk-Orthogonalfreiwinkel increased.
Besonders bevorzugt hat der Bohrer ein Längen-Zu-Durchmesser-Verhältnis von größer als 10, insbesondere von mehr als 15.More preferably, the drill has a length to diameter ratio greater than 10, more preferably greater than 15.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Die hier benutzten Bezeichnungen für die Winkel und Ebenen an Bohrwerkzeugen richten sich nach der DIN 6581 „Bezugssysteme und Winkel am Schneidteil des Werkzeuges”. Dabei zeigtIn the following the invention will be explained in more detail by means of embodiments with reference to the accompanying drawings. The designations used here for the angles and planes on drilling tools are based on DIN 6581 "Reference systems and angles on the cutting part of the tool". It shows
Es ist zu erkennen, dass ein Abstand R von der Längsachse L, der auch als lokaler Radius bezeichnet werden könnte, sich bis zu einer Außenkante erstreckt, wo dieser Abstand den Wert eines maximalen Abstands Rmax einnimmt. Der Bohrer bewegt sich mit der Vorschubgeschwindigkeit vf in das Werkstück. Die Vorschubgeschwindigkeit ergibt sich aus dem Produkt des Zahnvorschubs fz, der Zähnezahl z und der Drehzahl n: vf = fz z n. Die Projektion der Vorschubgeschwindigkeit vf auf die Werkzeug-Orthogonalebene Po ergibt die Geschwindigkeit vfo.It can be seen that a distance R from the longitudinal axis L, which could also be referred to as a local radius, extends to an outer edge, where this distance assumes the value of a maximum distance R max . The drill moves with the feed rate v f in the workpiece. The feed rate results from the product of the tooth feed f z , the number of teeth z and the speed n: v f = f z z n. The projection of the feed rate v f on the tool orthogonal plane P o gives the speed v fo .
Die Bohrmaschine
Wird ein Rattern erfasst, so erhöht die Steuerung
Als geeigneter Wert hat sich für das Bohren in Aluminium ein Wirk-Orthogonalfreiwinkel αoe von 0 bis 3° herausgestellt.An effective orthogonal clearance angle α oe of 0 to 3 ° has proven to be suitable for drilling in aluminum.
Der Spitzenwinkel σ ist in
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Bohrerdrill
- 1212
- Wendelspiral
- 1414
- Schneidkantecutting edge
- 1616
- Kerncore
- 1818
- erste Hauptfreifläche (Schneidkantenfase)first main free surface (cutting edge bevel)
- 2020
- zweite Hauptfreiflächesecond main open space
- 2222
- Bohrmaschinedrilling machine
- 2424
- Spindelspindle
- 2626
- Steuerungcontrol
- 2828
- Werkstückworkpiece
- 3030
- Sensorsensor
- 3232
- Sensorsensor
- 3434
- FunkschnittstelleRadio interface
- zz
- Zähnezahlnumber of teeth
- RR
- radialer Abstand von der Längsachse Lradial distance from the longitudinal axis L
- nn
- Drehzahlrotation speed
- αoe α oe
- Wirk-OrthogonalfreiwinkelActive-Orthogonalfreiwinkel
- αo α o
- Werkzeug-OrthogonalfreiwinkelTool Orthogonalfreiwinkel
- αo,1 α o, 1
- erster Werkzeug-Orthogonalfreiwinkelfirst tool orthogonal clearance angle
- αo,2 α o, 2
- zweiter Werkzeug-Orthogonalfreiwinkelsecond tool orthogonal free angle
- Aα A α
- HauptfreiflächePrimary flank
- Aα,1 A α, 1
- erste Hauptfreiflächefirst main open space
- Aα,2 A α, 2
- zweite Hauptfreiflächesecond main open space
- LL
- Längsachselongitudinal axis
- Vc(R)V c (R)
- Schnittgeschwindigkeitcutting speed
- Vf V f
- Vorschubgeschwindigkeitfeed rate
- Vfo V fo
- auf die Werkzeug-Orthogonalebene projizierte VorschubgeschwindigkeitFeedrate projected to the tool orthogonal plane
- Ve V e
- WirkgeschwindigkeitCasting speed
- Voe V oe
- auf die Werkzeug-Orthogonalebene projizierte WirkgeschwindigkeitActual speed projected on the tool orthogonal plane
- bb
- Fasenbreitechamfer width
- SS
- SchneidkantenlängeCutting edge length
- σσ
- SpitzenwinkelPoint angle
Claims (10)
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Applications Claiming Priority (1)
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