DE102016222594A1

DE102016222594A1 - Rotary cutting tool, in particular a drill bit

Info

Publication number: DE102016222594A1
Application number: DE102016222594.4A
Authority: DE
Inventors: Matthias Horn; Georg ROTH
Original assignee: Kennametal Inc
Current assignee: Kennametal Inc
Priority date: 2016-11-16
Filing date: 2016-11-16
Publication date: 2018-05-17
Also published as: WO2018093969A1

Abstract

Das rotierende Schneidwerkzeug (2) ist insbesondere als Bohrfräser ausgebildet und weist einen Bohr-Nenndurchmesser (D) sowie eine flache Werkzeugstirn (12) auf. An der Werkzeugstirn (12) sind primäre sowie sekundäre Stirnschneiden (14A, 14B) ausgebildet, wobei die primären Stirnschneiden (14A) eine sich über den Bohr-Nenndurchmesser (D) erstreckende Bohrschneide ausbilden und die sekundären Stirnschneiden (14B) gegenüber den primären Stirnschneiden (14A) um einen axialen Versatz (a) zurückversetzt sind. Den Stirnschneiden (14A, 14B)sind jeweils primäre sowie sekundäre Spannuten (16A, 16B) zugeordnet, entlang derer jeweils Umfangsschneiden (18A, 18B) ausgebildet sind, die beim Fräsen im Einsatz sind. Die primären Spannuten (16A) weisen eine größere Querschnittsfläche (26A) als die sekundären Spannuten (16B) auf. Bei der Bohroperation werden die Späne über die primären Spannuten (16A) abgeführt.

The rotating cutting tool (2) is designed in particular as a drill bit and has a nominal bore diameter (D) and a flat tool face (12). Primary and secondary end cutters (14A, 14B) are formed on the tool face (12), the primary end cutters (14A) forming a drill bit extending beyond the nominal drill diameter (D) and the secondary end cutters (14B) facing the primary face cutting edges (14A). 14A) are set back by an axial offset (a). The end cutting edges (14A, 14B) are each assigned primary and secondary flutes (16A, 16B), along which circumferential cutting edges (18A, 18B) are formed, which are used during milling. The primary flutes (16A) have a larger cross-sectional area (26A) than the secondary flutes (16B). During the drilling operation, the chips are removed via the primary flutes (16A).

Description

Die Erfindung betrifft ein rotierendes Schneidwerkzeug, insbesondere einen Bohrfräser.The invention relates to a rotating cutting tool, in particular a drill.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Das rotierende Schneidwerkzeug ist daher allgemein sowohl zur Durchführung einer Bohroperation mit einem axialen Vorschub als auch zur Durchführung einer Fräsoperation mit radialem Vorschub ausgebildet.The rotary cutting tool is therefore generally designed both for carrying out a drilling operation with an axial feed and for carrying out a radial feed milling operation.

Bei der Bearbeitung von Werkstücken mit gekrümmter Oberfläche besteht beim Anbohren der Oberflächen regelmäßig das Problem, dass - im Falle einer üblichen Bohrspitze - diese eine radiale Abdrängung erfährt. Zur Minderung dieses Problems werden beispielsweise sogenannte Flachbohrer eingesetzt. Ein solcher Flachbohrer ist beispielsweise aus der EP 1 748 859 B1 zu entnehmen. Dieser weist zwei Stirnschneiden auf, die in einer Ebene senkrecht zu einer Rotationsachse liegend angeordnet sind. Jeder dieser Stirnschneiden ist jeweils eine Spannut zugeordnet. Mit einem derartigen Flachbohrer lassen sich speziell auch Sacklöcher mit ebenem Bohrgrund ausbilden.When machining workpieces with a curved surface, there is a regular problem with the drilling of the surfaces - in the case of a conventional drill bit - they experience a radial displacement. To alleviate this problem, for example, so-called flat drills are used. Such a flat drill is for example from the EP 1 748 859 B1 refer to. This has two end cutting, which are arranged lying in a plane perpendicular to a rotation axis. Each of these end cutting is assigned in each case a flute. With such a flat drill can be specially trained blind holes with a flat bottom hole.

Für Fräser, bei denen eine Zustellung des Werkzeugs senkrecht zur Rotationsachse erfolgt, sind vielfältige Ausführungsvarianten bekannt. So ist aus der US 8 366 354 B2 ein Fräser mit Umfangsschneiden zu entnehmen, welche gleichmäßig um den Umfang verteilt angeordnet sind. Einer jeweiligen Umfangsschneide ist jeweils eine Spannut zugeordnet. Entlang der Umfangsschneiden sind eine Vielzahl von Spanbrechernuten ausgebildet. Weitere Fräser sind beispielsweise aus der US 2014/0356081 A1 oder auch der US 9,211,593 B2 zu entnehmen.For milling cutters, in which a delivery of the tool takes place perpendicular to the axis of rotation, various variants are known. So is out of the US Pat. No. 8,366,354 B2 to take a cutter with peripheral cutting, which are distributed uniformly around the circumference. A respective peripheral cutting edge is assigned a respective flute. Along the peripheral cutting a plurality of chip breaker grooves are formed. Other cutters are for example from the US 2014/0356081 A1 or even the US 9,211,593 B2 refer to.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein rotierendes Schneidwerkzeug anzugeben, mit dem in Werkstücken mit gekrümmter Oberfläche prozesssicher und positionsgenau Bohrungen eingebracht werden können.The invention has for its object to provide a rotating cutting tool with which in workpieces with a curved surface process reliable and accurate holes can be introduced.

Lösung der AufgabeSolution of the task

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch ein rotierendes Schneidwerkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Dieses Schneidwerkzeug ist dabei speziell als Bohrfräser ausgebildet und weist einen Bohr-Nenndurchmesser zur Erzeugung eines Bohrlochs mit definiertem Durchmesser auf. Das Schneidwerkzeug umfasst weiterhin eine flache Werkzeugstirn sowie einen sich daran anschließenden Schneidbereich. Die Werkzeugstirn selbst weist primäre sowie sekundäre Stirnschneiden auf, wobei die primären Stirnschneiden eine sich über den Bohr-Nenndurchmesser erstreckende Bohrschneide bilden. Mit den primären Stirnschneiden lässt sich daher eine Bohroperation zur Erzeugung des gewünschten Bohrlochs durchführen. Weiterhin sind die sekundären Stirnschneiden in Längsrichtung gegenüber den primären Stirnschneiden um einen axialen Versatz zurückversetzt. Weiterhin sind den primären sowie den sekundären Stirnschneiden jeweils primäre sowie sekundäre Spannuten zugeordnet, die sich in Längsrichtung erstrecken. Entlang dieser Spannuten verlaufen weiterhin primäre sowie sekundäre Umfangsschneiden. Mittels dieser Umfangsschneiden lässt sich eine Fräsoperation durchführen. Weiterhin weisen die primären Spannuten eine größere Querschnittsfläche als die sekundären Spannuten auf.The object is achieved according to the invention by a rotating cutting tool having the features of claim 1. This cutting tool is specially designed as a drill bit and has a nominal bore diameter for producing a wellbore with a defined diameter. The cutting tool further comprises a flat tool face and an adjoining cutting area. The tool face itself has primary and secondary face cutting edges, with the primary face cutting edges forming a drill bit extending beyond the nominal bore diameter. Therefore, a drilling operation can be carried out with the primary end cutting to produce the desired borehole. Furthermore, the secondary end cutting in the longitudinal direction relative to the primary end cutting back by an axial offset. Furthermore, the primary and the secondary end cutting edges are each assigned primary and secondary flutes which extend in the longitudinal direction. Along these flutes continue to run primary and secondary peripheral cutting. By means of these peripheral cutting a milling operation can be performed. Furthermore, the primary flutes have a larger cross-sectional area than the secondary flutes.

Ein derartiges rotierendes Schneidwerkzeug ist sowohl für eine Bohroperation als auch für eine Fräsoperation ausgebildet. Für die Bohroperation stehen insbesondere die primären Stirnschneiden zur Verfügung und für die Fräsoperation speziell die Umfangsschneiden. Ein entscheidender Gesichtspunkt bei dem Schneidwerkzeug ist darin zu sehen, dass die primären Spannuten eine größere Querschnittsfläche als die sekundären Spannuten aufweisen. Da die primären Spannuten den primären Stirnschneiden zugeordnet sind, welche während der Bohroperation im Einsatz sind, wird bei der Bohroperation ein effektiver Spanabtransport sichergestellt. Durch den axialen Versatz zwischen den primären und sekundären Stirnschneiden wird zudem dafür gesorgt, dass zumindest die Haupt-Bohrschneidlast bei den primären Stirnschneiden liegt, sodass also auch ein Haupt-Spanvolumen durch die primären Stirnschneiden erzeugt wird, welches über die primären Spannuten abgeleitet wird.Such a rotary cutting tool is designed both for a drilling operation and for a milling operation. For the drilling operation in particular the primary end cutting are available and for the milling operation especially the peripheral cutting. A key consideration in the cutting tool is that the primary flutes have a larger cross-sectional area than the secondary flutes. Since the primary flutes are assigned to the primary end cutting, which are used during the drilling operation, an effective chip removal is ensured during the drilling operation. The axial offset between the primary and secondary end cutters also ensures that at least the main boring cutting load is at the primary end cutters, so that a main span volume is also generated by the primary end cutters, which are derived via the primary flutes.

Bei dem Schneidwerkzeug handelt es sich vorzugsweise um ein (Voll-) Hartmetallschneidwerkzeug, insbesondere aus Wolframcarbid. Bei diesem sind die Stirnschneiden sowie auch die Umfangsschneiden direkt im Hartmetall-Grundwerkstoff ausgebildet sind. Alternativ besteht grundsätzlich auch die Möglichkeit, alle oder einen Teil der Schneiden durch beispielsweise austauschbare Schneideinsätze auszubilden. Für den Grundkörper muss nicht zwingend Hartmetall verwendet werden, sondern es kann auch ein Werkzeugstahl verwendet werden. Auch besteht die Möglichkeit, dass das Schneidwerkzeug als ein modulares Werkzeug ausgebildet ist, bei dem ein Werkzeugkopf an einem Trägerwerkzeug insbesondere austauschbar befestigt ist.The cutting tool is preferably a (solid) hard metal cutting tool, in particular of tungsten carbide. In this, the front cutting and the peripheral cutting are formed directly in the cemented carbide base material. Alternatively, in principle it is also possible to form all or part of the cutting edges by, for example, exchangeable cutting inserts. For the basic body not necessarily hard metal must be used, but it can also be used a tool steel. There is also the possibility that the cutting tool is designed as a modular tool, in which a tool head is attached to a carrier tool, in particular exchangeable.

Allgemein handelt es sich bei der Werkzeugstirn um eine flache Werkzeugstirn. Hierunter wird verstanden, dass die primären Stirnschneiden in Richtung zur Rotationsachse hin nicht nach vorne zulaufen. Speziell wird hierunter verstanden, dass die primären Stirnschneiden jeweils innerhalb einer Querebene liegen, die senkrecht zur Rotationsachse orientiert ist.Generally, the tool face is a flat tool face. This is understood to mean that the primary end cutting edges do not move forward in the direction of the axis of rotation run. Specifically, this is understood to mean that the primary end cutting edges each lie within a transverse plane, which is oriented perpendicular to the axis of rotation.

Im Hinblick auf die gewünschte Bohroperation mittels der primären Stirnschneiden bilden diese gegebenenfalls in Kombination mit einer Querschneide im Bereich der Rotationsachse eine durchgehende Bohrschneide aus, die sich also unterbrechungsfrei über den gesamten Bohr-Nenndurchmesser erstreckt.With regard to the desired drilling operation by means of the primary end cutting edges, these optionally form, in combination with a transverse cutting edge in the region of the axis of rotation, a continuous cutting edge which therefore extends over the entire nominal bore diameter without interruption.

Im Hinblick auf die gewünschte effektive Spanabfuhr bei der Bohroperation, weisen die primären Spannuten eine Querschnittsfläche auf, die zumindest dem 1,5-fachen und vorzugsweise zumindest dem 2-fachen der Querschnittsfläche der sekundären Spannuten entspricht. Sie sind damit deutlich größer als die sekundären Spannuten. Maximal weisen die primären Spannuten beispielsweise eine Querschnittsfläche im Rahmen des Drei- bis Vierfachen der Querschnittsfläche der sekundären Spannuten auf.In view of the desired effective chip removal in the drilling operation, the primary flutes have a cross-sectional area which corresponds to at least 1.5 times, and preferably at least 2 times, the cross-sectional area of the secondary flutes. They are thus significantly larger than the secondary flutes. For example, at most, the primary flutes have a cross sectional area within three to four times the cross sectional area of the secondary flutes.

Diese vergrößerten primären Spannuten lassen sich wahlweise oder in Kombination durch insbesondere zwei unterschiedliche Maßnahmen erreichen:These enlarged primary flutes can be achieved selectively or in combination by, in particular, two different measures:

Zum Einen weisen die primären Spannuten eine größere Spannuttiefe als die sekundären Spannuten auf. Die primären Spannuten erstrecken sich daher vorzugsweise in radialer Richtung bis zu einem primären Kerndurchmesser, die sekundären Spannuten bis zu einem sekundären Kerndurchmesser, wobei der primäre Kerndurchmesser kleiner ist als der sekundäre Kerndurchmesser.On the one hand, the primary flutes have a larger flute depth than the secondary flutes. The primary flutes therefore preferably extend in the radial direction to a primary core diameter, the secondary flutes to a secondary core diameter, the primary core diameter being smaller than the secondary core diameter.

Der sekundäre Kerndurchmesser liegt beispielsweise im Bereich zwischen dem 1,5-Fachen bis zum 3-Fachen des der primären Kerndurchmessers.For example, the secondary core diameter ranges from 1.5 times to 3 times the primary core diameter.

Weiterhin liegt der primäre Kerndurchmesser vorzugsweise allgemein im Bereich des 0,25- bis zum 0,5-fachen des Bohr-Nenndurchmessers. Der primäre Kerndurchmesser ist daher insgesamt vergleichsweise klein. Gleichzeitig ist der sekundäre Kerndurchmesser deutlich größer, sodass sich also in Umfangsrichtung betrachtet ein variabler Kerndurchmesser ausbildet, der zwischen dem primären und dem sekundären Kerndurchmesser jeweils alterniert. Der sekundäre Kerndurchmesser liegt vorzugsweise im Bereich zwischen dem 0,50- Fachen bis zum 0,75-Fachen des Bohr-Nenndurchmessers.Furthermore, the primary core diameter is preferably generally in the range of 0.25 to 0.5 times the nominal diameter of the drill. The primary core diameter is therefore comparatively small overall. At the same time, the secondary core diameter is significantly larger, so that viewed in the circumferential direction forms a variable core diameter, which alternates between the primary and the secondary core diameter respectively. The secondary core diameter is preferably in the range of 0.50 times to 0.75 times the nominal diameter of the drill.

Alternativ zu den unterschiedlichen Spannuttiefen und vorzugsweise in Ergänzung zu diesen, überdecken die primären Spannuten zum Anderen einen größeren Winkelbereich als die sekundären Spannuten. Der Winkelbereich ist dabei im Wesentlichen auch bestimmt durch den Winkelabstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Stirn- bzw. Umfangsschneiden. Vorzugsweise ist allgemein vorgesehen, dass die primären und sekundären Stirn- oder Umfangsschneiden sich alternierend abwechseln. Der Winkelabstand zwischen einer primären Stirn- oder Umfangsschneide und einer - entgegen der Rotationsrichtung betrachtet - nachlaufenden sekundären Stirn- oder Umfangsschneide liegt dabei vorzugsweise unter 90°, speziell unter 85° und insbesondere unter 75°. Der Winkelabstand ist weiterhin vorzugsweise >30° und insbesondere >40°. Insbesondere liegt er im Bereich zwischen 50° und 75° und speziell bei etwa 60°.As an alternative to the different flute depths and preferably in addition to these, the primary flutes overlap on the other hand a larger angle range than the secondary flutes. The angular range is essentially determined by the angular distance between two successive end or peripheral cutting. Preferably, it is generally envisaged that the primary and secondary end or peripheral cutting alternate alternately. The angular distance between a primary end or peripheral cutting edge and a secondary end or circumferential cutting edge following the direction of rotation is preferably less than 90 °, especially less than 85 ° and in particular less than 75 °. The angular distance is furthermore preferably> 30 ° and in particular> 40 °. In particular, it is in the range between 50 ° and 75 ° and especially at about 60 °.

Diese Winkelangaben für den Winkelabstand sind speziell für eine Ausführungsvariante gültig, bei der genau zwei primäre Stirn- sowie Umfangsschneiden und ergänzend zwei sekundäre Stirn- sowie Umfangsschneiden ausgebildet sind. Allgemein ist der Winkelabstand zwischen der vorlaufenden primären Stirn- bzw. Umfangsschneide und der nachlaufenden sekundären Stirn- bzw. Umfangsschneide kleiner als 1/n*360°, wobei n die Anzahl der Schneiden ist (Gesamtanzahl der primären sowie sekundären Stirn- bzw. Umfangsschneiden). Speziell ist der Winkelabstand dabei etwa <0,75*1/n*360°.These angle data for the angular distance are valid especially for a variant in which exactly two primary end and peripheral cutting edges and additionally two secondary end and circumferential cutting edges are formed. Generally, the angular distance between the leading primary face and the trailing secondary face is less than 1 / n * 360 °, where n is the number of edges (total number of primary and secondary face or peripheral edges) , Specifically, the angular distance is about <0.75 * 1 / n * 360 °.

Ergänzend ist allgemein vorgesehen, dass die primären Stirnschneiden sowie vorzugsweise ergänzend auch die sekundären Stirnschneiden jeweils einen Winkelabstand von 180° zueinander aufweisen. Dabei kann exakt ein Winkelabstand von 180° eingestellt sein oder auch eine geringfügige Abweichung beispielsweise von +/- 5° bzw. +/- 10°, sodass eine gewisse Ungleichverteilung der primären Stirnschneiden (sowie ergänzend auch eine Ungleichverteilung der sekundären Stirnschneiden) zueinander eingestellt ist, um beispielsweise eine Ratterneigung des Schneidwerkzeugs zu vermeiden.In addition, it is generally envisaged that the primary end cutting edges and preferably also the secondary end cutting edges each have an angular spacing of 180 ° from each other. It can be set exactly an angular distance of 180 ° or even a slight deviation, for example, of +/- 5 ° or +/- 10 °, so that a certain unequal distribution of the primary end cutting (and, in addition, an unequal distribution of the secondary end cutting) is set to each other to avoid, for example, a Ratterneigung the cutting tool.

Das Schneidwerkzeug ist allgemein für einen axialen Vorschub in Längsrichtung bei der Bohroperation ausgelegt, wobei weiterhin der axiale Versatz zwischen den primären und den sekundären Stirnschneiden größergleich dem Vorschub ist, sodass also die sekundären Stirnschneiden beim Bohren inaktiv sind. Durch diese Maßnahme wird daher sichergestellt, dass lediglich die primären Stirnschneiden bei der Bohroperation Späne erzeugen, die dann vollständig über die primären Spannuten abgeführt werden. Speziell liegt der axiale Versatz dabei vorzugsweise im Bereich zwischen 0,05 mm bis 0,2 mm und vorzugsweise etwa im Bereich von 0,1 mm.The cutting tool is generally designed for axial feed in the longitudinal direction in the drilling operation, and furthermore the axial offset between the primary and the secondary end cutting edges is the same as the feed, so that the secondary end cutting edges are inactive during drilling. This measure therefore ensures that only the primary end cutting edges generate chips during the drilling operation, which chips are then completely removed via the primary flutes. Specifically, the axial offset is preferably in the range between 0.05 mm to 0.2 mm, and preferably approximately in the range of 0.1 mm.

Im Hinblick auf ein möglichst gutes Bohrergebnis erstrecken sich die primären Schneiden vorzugsweise jeweils bis zur Mittelachse. Weiterhin liegen sie vorzugsweise auf einer geraden Linie, sodass sie eine gemeinsame, durchgehende Bohrschneide bilden, welche sich über den gesamten Bohr-Nenndurchmesser geradlinig erstreckt. Alternativ sind sie (leicht) konkav oder (leicht) konvex gekrümmt.With regard to the best possible drilling result, the primary cutting preferably extend in each case to the central axis. Furthermore, they are preferably on a straight line, so they form a common, continuous drill bit which extends in a straight line over the entire nominal bore diameter. Alternatively, they are (slightly) concave or (slightly) convexly curved.

In üblicher Weise schließen sich weiterhin an die primären Stirnschneiden entgegen der Rotationsrichtung stirnseitige Freiflächen an, die zu einer jeweiligen nachlaufenden sekundären Spannut hin abfallen.In the usual way, further close to the primary end cutting against the direction of rotation frontal open spaces, which fall to a respective trailing secondary flute out.

Im Unterschied zu den Stirnschneiden, bei denen lediglich die primären aktiv sind, sind bei den Umfangsschneiden zweckdienlicherweise sowohl die primären als auch die sekundären Umfangsschneiden als aktive Schneiden mit einer entsprechenden geeigneten Schneidgeometrie ausgebildet. Die Schneidgeometrie ist vorzugsweise bei den primären als auch bei den sekundären Umfangsschneiden jeweils gleich. Die Umfangsschneiden sind zweckdienlicherweise identisch ausgebildet. Speziell liegen sie auf einem gleichen (Schneid-) Durchmesser.In contrast to the face cutters, where only the primary ones are active, the peripheral cutters expediently have both the primary and the secondary peripheral cutters designed as active cutters with a suitable suitable cutting geometry. The cutting geometry is preferably the same for each of the primary and secondary peripheral cutting edges. The peripheral cutting edges are expediently identical. Specifically, they are on the same (cutting) diameter.

Der Winkelabstand der Umfangsschneiden zueinander ist zweckdienlicherweise über die gesamte Länge des Schneidbereichs gleichbleibend, der Winkelabstand variiert daher vorzugsweise nicht.The angular distance of the peripheral cutting edges is expediently constant over the entire length of the cutting region, the angular distance therefore preferably does not vary.

Die Spannuten verlaufen vorzugsweise wendelförmig unter einem konstanten Drallwinkel.The flutes preferably extend helically at a constant helix angle.

Zweckdienlicherweise sind exakt zwei primäre Stirnschneiden sowie zwei sekundäre Stirnschneiden und korrespondierend hierzu zwei primäre sowie zwei sekundäre Umfangsschneiden ausgebildet.Conveniently, exactly two primary end cutting edges and two secondary end cutting edges and corresponding thereto two primary and two secondary peripheral cutting edges are formed.

Der Bohr-Nenndurchmesser liegt weiterhin zweckdienlicherweise im Bereich zwischen 3 bis 10 mm. Grundsätzlich lässt sich das hier beschriebene Konzept jedoch auch auf größere Bohr-Nenndurchmesser, beispielsweise bis 16 mm übertragen.The nominal diameter of the drill is also suitably in the range of 3 to 10 mm. In principle, however, the concept described here can also be transferred to larger nominal bore diameters, for example up to 16 mm.

Das Schneidwerkzeug ist in einer bevorzugten Alternative als innen gekühltes Schneidwerkzeug ausgebildet, welches also innenliegende Kühlkanäle aufweist. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung liegen die Kühlkanäle, vorzugsweise genau zwei Kühlkanäle, dabei ausschließlich in einem Winkelbereich, in dem auch die sekundären Spannuten liegen. Hierbei wird ausgenutzt, dass im Bereich der sekundären Spannuten ein größerer, sekundärer Kerndurchmesser ausgebildet ist. Die Kühlkanäle sind daher in dem stärkeren Kernbereich ausgebildet. Zweckdienlicherweise liegen dabei die Kühlkanäle zumindest äußere Teilbereiche der Kühlkanäle auf einem Durchmesserbereich, welcher größer ist als der des primären Kerndurchmessers.The cutting tool is formed in a preferred alternative as internally cooled cutting tool, which thus has internal cooling channels. According to a preferred embodiment, the cooling channels, preferably exactly two cooling channels, thereby exclusively in an angular range in which the secondary flutes lie. This exploits the fact that a larger, secondary core diameter is formed in the region of the secondary flutes. The cooling channels are therefore formed in the thicker core region. Conveniently, the cooling channels are at least outer portions of the cooling channels on a diameter range which is greater than that of the primary core diameter.

Alternativ und ergänzend hierzu mündet ein jeweiliger Kühlkanal an der Werkzeugstirn an einer Mündungsöffnung, wobei diese derart platziert ist, dass sie sowohl mit der primären als auch mit der sekundären Spannut verbunden ist. Im Betrieb verteilt sich daher das aus der jeweiligen Mündungsöffnung austretende Kühlmittel sowohl auf eine jeweilige primäre als auch auf eine jeweilige sekundäre Spannut, sodass eine effiziente Kühlung erreicht ist.Alternatively and additionally, a respective cooling channel opens at the tool end at an orifice opening, wherein it is placed in such a way that it is connected to both the primary and the secondary flute. In operation, therefore, the coolant exiting the respective orifice is distributed to both a respective primary and a respective secondary flute so that efficient cooling is achieved.

Figurenlistelist of figures

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Diese zeigen:

1 eine Seitenansicht des Schneidwerkzeugs,
2 eine ausschnittsweise perspektivische Darstellung des Schneidwerkzeugs gemäß der 1,
3 eine Aufsicht auf die Werkzeugstirn des Schneidwerkzeugs,
4 eine weitere Aufsicht auf die Werkzeugstirn mit eingezeichnetem Winkelbereichen,
5 eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie V-V in 1,
6 eine ausschnittsweise vergrößerte Seitendarstellung im Bereich der Werkzeugstirn.

An embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to FIGS. These show:

1 a side view of the cutting tool,
2 a fragmentary perspective view of the cutting tool according to the 1 .
3 a plan view of the tool end of the cutting tool,
4 a further view of the tool forehead with marked angular ranges,
5 a sectional view taken along the section line VV in 1 .
6 a partially enlarged page display in the area of the tool forehead.

Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment

Das in den Figuren dargestellte Schneidwerkzeug 2 erstreckt sich entlang einer Rotationsachse 4 in Längsrichtung 6. Das Schneidwerkzeug 2 weist einen hinteren Schaftbereich 8 sowie einen vorderen Schneidbereich 10 auf. Der Schneidbereich 10 weist an seinem vorderen Ende eine flache Werkzeugstirn 12 auf. Das Schneidwerkzeug 2 rotiert im Einsatz um die Rotationsachse 4 in definierter Rotations- oder Drehrichtung um die Rotationsachse 4.The cutting tool shown in the figures 2 extends along a rotation axis 4 longitudinal 6 , The cutting tool 2 has a rear shaft area 8th and a front cutting area 10 on. The cutting area 10 has a flat tool front at its front end 12 on. The cutting tool 2 rotates in use around the axis of rotation 4 in a defined direction of rotation or rotation about the axis of rotation 4 ,

Das Schneidwerkzeug 2 ist als kombinierter Bohrfräser ausgebildet und dient sowohl zum Bohren mit einem axialen Vorschub in Längsrichtung 6 als auch für ein Fräsen mit radialem Vorschub in Radialrichtung senkrecht zur Längsrichtung 6.The cutting tool 2 is designed as a combined drill and serves both for drilling with an axial feed in the longitudinal direction 6 as well as for milling with radial feed in the radial direction perpendicular to the longitudinal direction 6 ,

Das Schneidwerkzeug 2 weist allgemein einen Bohr-Nenndurchmesser D auf.The cutting tool 2 generally has a nominal bore diameter D.

An der Werkzeugstirn 12 sind zwei primäre Stirnschneiden 14A sowie zwei sekundäre Stirnschneiden 14B ausgebildet. Die primären Stirnschneiden 14A bilden eine sich über den gesamten Bohr-Nenndurchmesser D erstreckende Bohrschneide und verlaufen entlang einer durchgehenden Linie. Sowohl die primären Stirnschneiden 14A als auch die sekundären Stirnschneiden 14B sind jeweils einander gegenüberliegend bezüglich der Rotationsachse 4 angeordnet, schließen also paarweise zueinander jeweils einen Winkel von 180° ein. Zweckdienlicherweise erstrecken sich auch die sekundären Stirnschneiden 14B entlang einer Linie geradlinig. Sowohl die primären als auch die sekundären Stirnschneiden 14A, 14B erstrecken sich in radialer Richtung allgemein bist zum Bohr-Nenndurchmesser D, gegebenenfalls unter Ausbildung einer umfangsseitigen Eckenfase oder auch Verrundung.At the tool front 12 are two primary frontal cutting edges 14A and two secondary end cutting edges 14B educated. The primary end cutting 14A form a drill bit extending over the entire nominal bore diameter D and run along a continuous line. Both the primary end cutting 14A as well as the secondary end cutting 14B are each opposite each other with respect to axis of rotation 4 arranged, so in pairs each include an angle of 180 °. Conveniently extend the secondary end cutting 14B straight line along a line. Both primary and secondary face cutting 14A . 14B extend in the radial direction are generally to Bohr nominal diameter D, possibly with the formation of a peripheral corner bevel or rounding.

Einer jeweiligen Stirnschneide 14A, 14B ist dabei jeweils eine primäre Spannut 16A bzw. einer sekundäre Spannut 16B zugeordnet. Die zugeordneten Spannuten 16A, 16B sind dabei jeweils vorlaufend zu der jeweiligen Stirnschneide 14A, 14B ausgebildet. Entlang der jeweiligen Spannut 16A, 16B ist umfangsseitig jeweils eine primäre Umfangsschneide 18A bzw. eine sekundäre Umfangsschneide 18B ausgebildet. Alle vier Umfangsschneiden 18A, 18B liegen dabei auf dem gleichem Bohr-Nenndurchmesser D. Entgegen der Längsrichtung 6 betrachtet kann sich dabei der Nenndurchmesser des Schneidwerkzeugs 2 auch etwas verjüngen. Die Umfangsschneiden 18A, 18B erstrecken sich über eine Länge L (vgl. hierzu 1) und definieren damit die Länge des Schneidbereichs 10. Die Länge L liegt dabei im Bereich des Zwei- bis Fünffachen des Bohr-Nenndurchmessers D. Die Spannuten 16A, 16B können sich noch darüber hinaus entgegen der Längsrichtung 6 erstrecken, wie dies aus der 1 ersichtlich ist.A respective front cutting edge 14A . 14B is in each case a primary flute 16A or a secondary flute 16B assigned. The assigned flutes 16A . 16B are each leading to the respective front cutting edge 14A . 14B educated. Along the respective flute 16A . 16B is circumferentially each a primary peripheral cutting edge 18A or a secondary peripheral cutting edge 18B educated. All four circumference cutting edges 18A . 18B lie on the same nominal bore diameter D. Contrary to the longitudinal direction 6 considered may be the nominal diameter of the cutting tool 2 also rejuvenate something. The peripheral cutting 18A . 18B extend over a length L (see 1 ) and thus define the length of the cutting area 10 , The length L is in the range of two to five times the nominal bore diameter D. The flutes 16A . 16B can still be contrary to the longitudinal direction 6 extend, like this from the 1 is apparent.

Ergänzend weist das Schneidwerkzeug 2 im Ausführungsbeispiel noch insgesamt zwei Kühlkanäle 20 auf, welche an Mündungsöffnungen 22 in der Werkzeugstirn 12 münden. Die Mündungsöffnungen 22 sind - in einer Aufsicht betrachtet - am Ende einer Freifläche 24 einer vorlaufenden primären Stirnschneide 14A sowie gleichzeitig etwa im Bereich eines radial inneren Endes der sekundären Stirnschneide 14B angeordnet. Die Mündungsöffnung 22 liegt daher gleichzeitig sowohl in der Freifläche 24 einer vorlaufenden primären Stirnschneide 14A als auch in der Freifläche 24 der zugeordneten nachlaufenden sekundären Stirnschneide 14B. Durch diese Maßnahme verteilt sich im Betrieb ein aus der Mündungsöffnung 22 austretendes Kühlmittel in die jeweilige primäre Spannut 16A als auch in die sekundäre Spannut 16B.In addition, the cutting tool 2 in the embodiment, a total of two cooling channels 20 on, which at mouth openings 22 in the tool forehead 12 lead. The mouth openings 22 are - in a supervision - at the end of an open space 24 a leading primary end cutting 14A and at the same time approximately in the region of a radially inner end of the secondary end cutting edge 14B arranged. The mouth opening 22 is therefore both at the same time in the open space 24 a leading primary end cutting 14A as well as in the open space 24 the associated trailing secondary end cutting edge 14B , By this measure, distributed in operation one from the mouth opening 22 escaping coolant into the respective primary flute 16A as well as in the secondary flute 16B ,

Von besonderer Bedeutung für das Schneidwerkzeug ist zum einen, das zwischen den primären Stirnschneiden 14A und den sekundären Stirnschneiden 14B ein axialer Versatz a (vgl. hierzu 6) ausgebildet ist, und zum Anderen, dass eine primäre Querschnittsfläche 26A einer jeweiligen primären Spannut 16A deutlich größer ist als eine sekundäre Querschnittsfläche 26B einer sekundären Spannut 16B.Of particular importance for the cutting tool is, on the one hand, between the primary end cutting edges 14A and the secondary end cutting 14B an axial offset a (cf. 6 ) is formed, and on the other, that a primary cross-sectional area 26A a respective primary flute 16A is significantly larger than a secondary cross-sectional area 26B a secondary flute 16B ,

Wie insbesondere aus der 4 hervorgeht, erstreckt sich dabei die primäre Spannut 16A über einen Winkelbereich a1 und die sekundäre Spannut 16B über einen deutlich kleineren Winkelbereich a2. Der Winkelbereich a1 ist dabei vorzugsweise zumindest um das 1,5-fache, weiter vorzugsweise um zumindest das 2-fache größer als der Winkelbereich a2. Im Ausführungsbeispiel liegt der Winkelbereich a1 bei etwa 90° und der Winkelbereich a2 bei lediglich 30°. Im Ausführungsbeispiel ist der Winkelbereich a1 daher etwa dreimal so groß wie der Winkelbereich a2.As in particular from the 4 shows, this extends the primary flute 16A over an angular range a1 and the secondary flute 16B over a much smaller angular range a2. The angle range a1 is preferably at least 1.5 times, more preferably at least 2 times larger than the angle range a2. In the exemplary embodiment, the angular range a1 is approximately 90 ° and the angular range a2 is only 30 °. In the embodiment, the angular range a1 is therefore about three times as large as the angular range a2.

Von besonderer Bedeutung ist weiterhin, dass zwischen einer jeweiligen vorlaufenden primären Stirnschneide 14A und einer nachlaufenden, sekundären Stirnschneide 14B ein spezieller Winkelabstand β1 eingestellt ist. Der Winkelabstand β1 liegt im Ausführungsbeispiel bei etwa 60°. Entsprechend ist zwischen einer sekundären Stirnschneide 14B und der zu dieser nachlaufenden primären Stirnschneide 14A ein Winkelabstand β2 eingestellt, der üblicherweise deutlich größer ist als der Winkelabstand β1. Der Winkelabstand β2 entspricht typischerweise dem Winkelabstand zwischen den primären Stirnschneiden 14A (z.B. 180°) abzüglich des Winkelabstands β2. Aufgrund der gegenüberliegenden paarweisen Anordnung der primären sowie sekundären Stirnschneiden 14A, 14B liegt ein entsprechender Winkelabstand β2 bei 180° (+/- 10°) minus dem Winkelabstand β1, im Ausführungsbeispiel also bei 120° (+/- 10°).Of particular importance is further that between a respective leading primary end cutting 14A and a trailing, secondary end cutting 14B a specific angular distance β1 is set. The angular distance β1 is in the exemplary embodiment at about 60 °. Accordingly, between a secondary end cutting 14B and to this trailing primary end cutting 14A set an angular distance β2, which is usually much greater than the angular distance β1. The angular distance β2 typically corresponds to the angular distance between the primary end cutting edges 14A (eg 180 °) minus the angular distance β2. Due to the opposite pairwise arrangement of the primary and secondary end cutting edges 14A . 14B is a corresponding angular distance β2 at 180 ° (+/- 10 °) minus the angular distance β1, ie in the exemplary embodiment at 120 ° (+/- 10 °).

Die unterschiedlichen Querschnittsflächen 26A, 26B werden ergänzend auch durch deutlich verschiedene Spannuttiefen der beiden Spannuten 16A, 16B erreicht. Die unterschiedlichen Spannuttiefen führen dabei zu unterschiedlichen Kerndurchmessern. Durch einen jeweiligen Kerndurchmesser ist daher jeweils der geringste Abstand der primären Spannuten 16A bzw. sekundären Spannuten 16B zur Rotationsachse 4 definiert. Entsprechend ist den primären Spannuten 16A ein primärer Kerndurchmesser d1 und den sekundären Spannuten 16B ein sekundärer Kerndurchmesser d2 zugeordnet. Der primäre Kerndurchmesser d1 ist dabei deutlich kleiner als der sekundäre Kerndurchmesser d2, wie sich dies insbesondere aus der 5 ergibt. Im Ausführungsbeispiel entspricht der primäre Kerndurchmesser d1 etwa dem 0,6-fachen des sekundären Kerndurchmessers d2. The different cross-sectional areas 26A . 26B are complemented by significantly different gripping depths of the two flutes 16A . 16B reached. The different chip depths lead to different core diameters. By a respective core diameter is therefore in each case the smallest distance of the primary flutes 16A or secondary flutes 16B to the axis of rotation 4 Are defined. Accordingly, the primary flutes 16A a primary core diameter d1 and the secondary flutes 16B assigned a secondary core diameter d2. The primary core diameter d1 is significantly smaller than the secondary core diameter d2, as this particular from the 5 results. In the exemplary embodiment, the primary core diameter d1 corresponds approximately to 0.6 times the secondary core diameter d2.

Vorzugsweise liegt das Verhältnis d1/D zwischen dem primären Kerndurchmesser d1 und dem Nenndurchmesser D im Bereich von 0,25 bis 0,5.Preferably, the ratio d1 / D between the primary core diameter d1 and the nominal diameter D is in the range of 0.25 to 0.5.

Weiterhin liegt das Verhältnis d2/D zwischen dem sekundären Kerndurchmesser d2 und dem Nenndurchmesser D bevorzugt im Bereich von 0,5 bis 0,75.Further, the ratio d2 / D between the secondary core diameter d2 and the nominal diameter D is preferably in the range of 0.5 to 0.75.

Der in der 6 dargestellte axiale Versatz a liegt zweckdienlicherweise im Bereich zwischen 0,05 mm und 0,2 mm. The Indian 6 shown axial offset a is suitably in the range between 0.05 mm and 0.2 mm.

Beim Betrieb des Schneidwerkzeugs 2 wird ein axialer Vorschub derart eingestellt, dass dieser geringer ist als der axiale Versatz a, sodass also die sekundären Stirnschneiden 14B bei der Bohroperation nicht in schneidenden Kontakt mit dem Werkstück gelangen. Dies bedeutet, dass der axiale Vorschub pro Winkelabstand zwischen der primären Stirnschneide 14A und einer nachlaufenden zugeordneten sekundären Stirnschneide 14B kleinergleich dem axialen Versatz a ist.When operating the cutting tool 2 an axial feed is set so that it is less than the axial offset a, so that is the secondary end cutting 14B do not get into cutting contact with the workpiece during the drilling operation. This means that the axial feed per angular distance between the primary end cutting edge 14A and a trailing associated secondary end cutting edge 14B smaller than the axial offset a is.

Ein derartiges Schneidwerkzeug 2 dient insbesondere zum Anbringen von Bohrlöchern an gekrümmten Werkstücken. Speziell dient dieses Schneidwerkzeug 2 zur Erzeugung von Pilot-Bohrungen an gekrümmten Werkstücken, beispielsweise bei einer Kurbelwelle eines Kraftfahrzeugs. In dieser müssen häufig Ölbohrungen oder sonstige Bohrungen vorgenommen werden. Hierbei kommt es auf eine exakte Positionierung der Bohrungen an der gekrümmten Werkstückoberfläche an.Such a cutting tool 2 is used in particular for mounting boreholes on curved workpieces. Specifically, this cutting tool is used 2 for generating pilot holes on curved workpieces, for example in a crankshaft of a motor vehicle. In this often oil drilling or other holes must be made. This depends on an exact positioning of the holes on the curved workpiece surface.

Beim Einsatz des Schneidwerkzeugs 2 wird dieses zunächst in radialer Zustellrichtung, also senkrecht zur Rotationsachse 4, dem Werkzeug zugestellt, sodass eine quasi ebene Fläche in die gekrümmte Werkstückoberfläche eingefräst wird. Die axiale Eindringtiefe in Richtung der Längsrichtung 6 ist dabei vergleichsweise gering und liegt typischerweise bei kleinergleich dem Bohr-Nenndurchmesser D. Wird die gewünschte Bohrposition erreicht, so erfolgt nach der Fräsoperation die Bohroperation und das Schneidwerkzeug 2 wird (ausschließlich) in Längsrichtung 6 zur Erzeugung des gewünschten Bohrlochs zugestellt. Die Bohroperation wird dabei von den primären Stirnschneiden 14A durchgeführt, sodass vorzugsweise ausschließlich über die primären Spannuten 16A die beim Bohren erzeugten Späne abgeführt werden. Beim Fräsen ist die Abfuhr der Späne unkritisch, da diese aufgrund der radialen Zustelloperation in radialer Richtung aus den jeweiligen Spannuten 16A, 16B durch die Fliehkräfte herausgeschleudert werden.When using the cutting tool 2 this is initially in the radial feed direction, ie perpendicular to the axis of rotation 4 , Delivered to the tool, so that a quasi-flat surface is milled into the curved workpiece surface. The axial penetration depth in the direction of the longitudinal direction 6 is comparatively small and is typically smaller than the nominal diameter of the drill D. When the desired drilling position is reached, the drilling operation and the cutting tool take place after the milling operation 2 becomes (exclusively) longitudinally 6 delivered to produce the desired wellbore. The drilling operation is done by the primary end cutting 14A performed, so preferably exclusively on the primary flutes 16A the chips generated during drilling are dissipated. When milling the removal of the chips is not critical, since these due to the radial feed operation in the radial direction from the respective flutes 16A . 16B be thrown out by the centrifugal forces.

Bei dem Schneidwerkzeug 2 handelt es sich dabei vorzugsweise um einen sogenannten Pilotbohrer. Das erzeugte Bohrloch wird typischerweise mit einem nachfolgenden Bohrschritt weiter aufgebohrt. Das Schneidwerkzeug 2 weist entsprechend einen geringen Bohr-Nenndurchmesser D im Bereich von lediglich 4 mm bis 8 mm auf.In the cutting tool 2 this is preferably a so-called pilot drill. The generated wellbore is typically further drilled with a subsequent drilling step. The cutting tool 2 Accordingly, has a small nominal bore diameter D in the range of only 4 mm to 8 mm.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 1748859 B1 [0003]
US 8366354 B2 [0004]
US 2014/0356081 A1 [0004]
US9211593 B2 [0004]

Claims

Rotary cutting tool (2), in particular a drill bit - with a nominal bore diameter (D) - with a flat tool face (12) - With a cutting region (10) extending along a rotation axis (4) in a longitudinal direction (6) in the direction of the flat Werkzeugstirn (12), wherein the tool face (12) has primary and secondary end cutting edges (14A, 14B), - The primary end cutting edges (14A) form over the nominal bore diameter (D) extending drill bit - The secondary end cutting edges (14 B) are set back in the longitudinal direction (6) relative to the primary end cutting edges (14 A) by an axial offset (a) the primary and secondary end cutting edges (14A, 14B) are each assigned primary and secondary flutes (16A, 16B) which extend in the longitudinal direction (6) starting from the tool face (12), along the primary and secondary flutes (16A, 16B) run primary and secondary peripheral cutting edges (18A, 18B) - The primary flutes (16A) have a larger cross-sectional area (26A) than the secondary flutes (16B).

A cutting tool (2) according to the preceding claim, wherein the cross-sectional area (26A) of the primary flutes (16A) is at least 1.5 times and preferably at least 2 times the cross-sectional area (26B) of the secondary flutes (16B).

A cutting tool (2) as claimed in any one of the preceding claims, wherein the primary flutes (16A) extend in the radial direction to a primary core diameter (d1) and the secondary flutes (16B) to a secondary core diameter (d2) primary core diameter (d1) is smaller than the secondary core diameter (d2).

A cutting tool (2) according to the preceding claim, wherein the secondary core diameter (d2) is in the range of 1.5 times to 3 times the primary core diameter (d1).

A cutting tool (2) according to any one of the preceding claims, wherein the primary core diameter (d1) ranges from 0.25 times to 0.5 times the nominal diameter of the drill (D).

A cutting tool (2) according to any one of the preceding claims, wherein the primary flutes (16A) overlap a greater angular range (a1) than the secondary flutes (16B).

A cutting tool (2) according to any one of the preceding claims, wherein a respective primary end cutting edge (14A) has an angular distance (β) to a respective trailing secondary end cutting edge (14B) which is less than 85 ° and more preferably less than 75 °.

A cutting tool (2) according to the preceding claim, wherein the primary end cutting edges (14A) and the secondary end cutting edges (14B) each have an angular spacing of about 180 °.

A cutting tool (2) according to any one of the preceding claims, adapted for a given feed in the longitudinal direction (6) during drilling, wherein the axial offset (a) is equal to the feed so that the secondary end cutters (14B) are inactive during drilling.

A cutting tool (2) according to any one of the preceding claims, wherein the axial offset (a) is in the range of 0.05 mm to 0.2 mm.

Cutting tool (2) according to one of the preceding claims, in which the primary end cutting edges (14A) each extend up to the axis of rotation (4).

A cutting tool (2) according to any one of the preceding claims, wherein the primary blades (14A) each extend rectilinearly.

A cutting tool (2) according to any preceding claim, wherein both the primary and secondary peripheral blades (18A, 18B) are formed to cut.

A cutting tool (2) according to any one of the preceding claims, wherein the primary and secondary peripheral blades (18A, 18B) are of equal diameter.

Cutting tool (2) according to one of the preceding claims, in which exactly two primary end cutting edges (14A) and two secondary end cutting edges (14B) are formed.

Cutting tool (2) according to one of the preceding claims, comprising cooling channels (20) which are formed in an angular range in which also the secondary flutes (16B) lie.

A cutting tool (2) according to any one of the preceding claims, including cooling channels (20) opening on the tool face (12) at a respective mouth opening (22), both of which is connected to the primary as well as the secondary flute (16A, 16B).