DE10202954B4

DE10202954B4 - Method for producing a rod-shaped drill made of hard metal or ceramic

Info

Publication number: DE10202954B4
Application number: DE2002102954
Authority: DE
Inventors: Arno Friedrichs
Original assignee: Individual
Current assignee: Arno Friedrichs Hartmetall & Co Kg De GmbH
Priority date: 2002-01-26
Filing date: 2002-01-26
Publication date: 2006-07-27
Anticipated expiration: 2022-01-27
Also published as: WO2003061898A1; DE10202954A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines stabförmigen Bohrers aus Hartmetall oder Keramik, welcher in Längsrichtung einen ersten (E1) und einen zweiten Endbereich (E2) aufweist, wobei der zweite Endbereich (E2) mit einer Schneidkante (S) versehen ist, welcher in Längsrichtung an seinem Außenumfang mindestens eine spiralförmig verlaufende Spankammer (SK) aufweist, und welcher mindestens eine in Längsrichtung verlaufende Innenausnehmung (I) aufweist, mit folgenden Verfahrensschritten:
a) Herstellung eines aus plastischer Masse bestehenden stabförmigen Körpers mit mindestens einer geradlinig verlaufenden Innenausnehmung (I),
b) Ablängen des stabförmigen Körpers auf eine bestimmte Länge,
c) Abstützung des abgelängten stabförmigen Körpers über seine ganze Länge auf einer Auflage und Unterwerfen des stabförmigen Körpers einer Wälzbewegung unter Verwendung einer Reibflächenanordnung, wobei sich die Geschwindigkeit der Wälzbewegung über die Länge des Körpers linear und stetig ändert, um den stabförmigen Körper gleichmäßig zu verdrillen,
d) Trocknen des verdrillten stabförmigen Körpers,
e) Einschleifen mindestens einer Spankammer (SK) am Außenumfang des...A method of manufacturing a rod-shaped cemented carbide or ceramic drill bit which has a first (E1) and a second end portion (E2) in the longitudinal direction, the second end portion (E2) being provided with a cutting edge (S) extending longitudinally along its outer periphery has at least one spirally extending chip chamber (SK), and which has at least one longitudinally extending inner recess (I), with the following method steps:
a) Production of a plastic mass consisting of rod-shaped body with at least one rectilinear inner recess (I),
b) cutting the rod-shaped body to a certain length,
c) supporting the cut rod-shaped body over its entire length on a support and subjecting the rod-shaped body to a rolling motion using a friction surface arrangement, wherein the speed of the rolling motion changes linearly and steadily over the length of the body so as to uniformly twist the rod-shaped body;
d) drying the twisted rod-shaped body,
e) Grinding at least one chip chamber (SK) on the outer circumference of the ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines stabförmigen Bohrers aus Hartmetall oder Keramik, welcher in Längsrichtung einen ersten und einen zweiten Endbereich aufweist, wobei der zweite Endbereich mit einer Schneidkante versehen ist, welcher in Längsrichtung an seinem Außenumfang mindestens eine Spankammer aufweist, und welcher mindestens eine in Längsrichtung verlaufende Innenausnehmung aufweist.The The invention relates to a method for producing a rod-shaped drill made of hard metal or ceramic, which in the longitudinal direction a first and having a second end portion, wherein the second end portion with a cutting edge is provided, which in the longitudinal direction at its outer periphery has at least one chip chamber, and which at least one longitudinal having running inner recess.

Ein derartiger Bohrer und ein Verfahren zu seiner Herstellung sind aus der WO 01/17705 A2 bekannt.One Such a drill and a method for its preparation are made WO 01/17705 A2 known.

Weiterhin ist aus der US 2,628,073 A ein Bohrer bekannt, welcher in seinem Inneren linear verlaufende Flüssigkeitskanäle aufweist, deren Durchmesser sich in Richtung der Schneidkante des Bohrers zunehmend aufweitet.Furthermore, from the US 2,628,073 A a drill is known, which has in its interior linearly extending fluid channels, the diameter of which widens increasingly towards the cutting edge of the drill.

Da der wendel- bzw. spiralförmige Verlauf der am Außenumfang des Bohrers vorgesehenen Spannuten an den wendel- bzw. spiralförmigen Verlauf der zumindest einen Innenausnehmung angepasst ist, die beim fertigen Bohrer zur Zufuhr von Kühl- oder Schmiermittel in den Schneidenbereich dient, ist sichergestellt, dass der Bohrer günstige Schnitt- und Zerspanungseigenschaften aufweist. Das bekannte Verfahren erlaubt es, Bohrer mit kleinen und kleinsten Abmessungen herzustellen.There the spiral or spiral Course of the outer circumference the drill provided flutes on the helical or spiral course the at least one inner recess is adapted to the finished Drill for the supply of cooling or lubricants in the cutting area is ensured, that the drill has cheap cutting and has cutting properties. The known method allows to produce drills with small and smallest dimensions.

Da am Markt immer härtere Materialien verfügbar sind, besteht zunehmend ein Bedarf an Bohrern, mittels derer die genannten harten Materialien bearbeitet werden können. Je härter die Materialien sind, desto schwieriger ist es, mittels eines Bohrers ein Bohrloch in das jeweilige Material einzubringen. Ein spezielles Problem besteht darin, dass bei länger dauernden Bohrvorgängen durch die Hitzeentwicklung Schäden am Bohrer und am jeweiligen Material hervorgerufen werden können. Bei bekannten Bohrern, die geradlinige oder spiralförmig verlaufende Kühlkanäle aufweisen, wird versucht, diese Problematik durch das Leiten von Kühlflüssigkeit bzw. Schmiermittel durch eine oder mehrere Innenausnehmungen des Bohrers in den Schneidenbereich zu verringern.There harder and harder on the market Materials available There is an increasing need for drills by which the mentioned hard materials can be edited. The harder the materials are, the more difficult it is to drill a hole in it to bring in the respective material. There is a special problem in that at longer lasting drilling operations due to the heat damage can be caused on the drill and the respective material. at known drills having straight or spiral cooling channels, is trying to solve this problem by passing coolant or lubricant through one or more internal recesses of To reduce drill bit in the cutting area.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines stabförmigen Bohrers aus Hartmetall oder Keramik aufzuzeigen, bei welchem die vorstehend genannte Problematik weiter verringert ist.Of the Invention is based on the object, a process for the preparation a rod-shaped drill made of cemented carbide or ceramic, in which the above mentioned problem is further reduced.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.These The object is achieved by a method with the specified in claim 1 Characteristics solved.

Die Vorteile der Erfindung bestehen insbesondere darin, dass sich durch die Vergrößerung der Querschnittsfläche der Innenausnehmung im zweiten Endbereich des Bohrers mehr Kühlflüssigkeit im Bereich der Schneidkante des Bohrers befindet, so dass die Kühlung verbessert ist. Insbesondere wird die aus der Innenausnehmung austretende Kühlflüssigkeit besser über den gesamten Bereich der Schneidkante verteilt als dies bei bekannten Bohrern der Fall ist.The Advantages of the invention are in particular that through the increase in the cross-sectional area of the Inner recess in the second end of the drill more coolant located in the area of the cutting edge of the drill, so that the cooling improves is. In particular, the coolant emerging from the inner recess becomes better over the entire area of the cutting edge distributed as this with known Drills are the case.

Wird bei der Vergrößerung der Querschnittsfläche der Innenausnehmung darauf geachtet, dass der Rand der Innenausnehmung im zweiten Endbereich einen ersten Abschnitt aufweist, der im wesentlichen parallel zur Schneidkante verläuft, und einen zweiten Abschnitt aufweist, der im wesentlichen parallel zum Rand eines Feldes verläuft, dann ist auch bei einem Nachschleifen eines stumpf gewordenen Bohrers sichergestellt, dass man beim Nachschleifen das Feld nicht so weit abträgt, dass die Ränder der Innenausnehmung aufgebrochen werden. Ferner ist dadurch sichergestellt, dass die Stabilität des Bohrers auch bei nachfolgenden Bohrvorgängen erhalten bleibt.Becomes at the enlargement of the Cross sectional area the inner recess made sure that the edge of the inner recess in the second end region has a first portion which is substantially runs parallel to the cutting edge, and a second portion that is substantially parallel to the edge of a field, then is also a regrinding of a dulled drill made sure that you do not go that far when regrinding the field ablates, that the edges the inner recess are broken. It also ensures that that stability of the drill is retained even during subsequent drilling operations.

Weitere vorteilhafte Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus deren nachfolgender Erläuterung anhand der Figuren. Es zeigen:Further advantageous properties of the invention will become apparent from the following explanation based on the figures. Show it:

1 eine Skizze zur Veranschaulichung eines stabförmigen Bohrers, 1 a sketch to illustrate a rod-shaped drill,

2 eine Skizze zur Veranschaulichung einer Ansicht eines stabförmigen Bohrers in Richtung des Pfeiles x in 1 beim Vorliegen eines Bohrers mit zwei oval geformten Innenausnehmungen und 2 a sketch illustrating a view of a rod-shaped drill in the direction of arrow x in 1 in the presence of a drill with two oval shaped recesses and

3 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur Herstellung eines stabförmigen Bohrers gemäß der Erfindung. 3 a flow diagram illustrating a method for producing a rod-shaped drill according to the invention.

Die 1 zeigt eine Skizze eines stabförmigen Bohrers. Dieser Bohrer besteht aus Hartmetall oder Keramik und ist deshalb dazu geeignet, auch in harte Materialien Bohrlöcher einzubringen. Er weist – in Längslichtung L gesehen – einen ersten Endbereich E1 und einen zweiten Endbereich E2 auf. Der zweite Endbereich E2 ist mit einer Schneidkante S versehen. An seinem Endbereich E1 wird der Bohrer zur Durchführung eines Bohrvorgangs in ein zugehöriges Bohrfutter einer Bohrmaschine eingespannt.The 1 shows a sketch of a rod-shaped drill. This drill bit is made of tungsten carbide or ceramic and is therefore suitable for drilling holes in hard materials. He has - seen in longitudinal clearing L - a first end portion E1 and a second end portion E2. The second end region E2 is provided with a cutting edge S. At its end region E1, the drill is clamped in a corresponding drill chuck of a drilling machine for carrying out a drilling operation.

Entlang seines Außenumfangs ist der Bohrer mit mindestens einer spiralförmig verlaufenden Spankammer SK versehen. In Längsrichtung gesehen befindet sich zwischen zwei Spankammerabschnitten jeweils ein Abschnitt eines Feldes F, wie es Weiterhin ist der gezeigte Bohrer mit einer Innenausnehmung I versehen, die sich über die gesamte Länge des Bohrers erstreckt und in seinem Inneren spiralförmig verläuft. Diese Innenausnehmung I ist in der 1 angedeutet. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel hat die Innenausnehmung I eine kreisförmige Querschnittsfläche. Diese Querschnittsfläche der Innenausnehmung I ist vom Endabschnitt E1 beginnend über einen Großteil der Länge des Bohrers konstant und hat folgenden Wert: Q1 = (d1/2)2 · π,wobei d1 dem Durchmesser der kreisförmigen Querschnittsfläche im ersten Endbereich E1 des Bohrers entspricht.Along its outer periphery is the drill with at least one spiral running Spankammer SK provided. Seen in the longitudinal direction is between two chip chamber sections in each case a portion of a field F, as it is further provided the drill shown with an inner recess I, which extends over the entire length of the drill and extends spirally in its interior. This inner recess I is in the 1 indicated. In the embodiment shown, the inner recess I has a circular cross-sectional area. This cross-sectional area of the inner recess I is constant from the end portion E1 over much of the length of the drill and has the following value: Q1 = (d1 / 2) 2 · Π, where d1 corresponds to the diameter of the circular cross-sectional area in the first end region E1 of the drill.

Im zweiten Endbereich E2 des Bohrers, also im Bereich der Schneidkante S, ist die kreisförmige Innenausnehmung hingegen aufgeweitet. Sie hat dort einen Durchmesser d2, welcher größer ist als der Durchmesser d1 im ersten Endbereich E1 des Bohrers. Die Querschnittsfläche der Innenausnehmung I ist vom Endabschnitt E2 beginnend über einen kleinen Teil der Länge des Bohrers ebenfalls konstant und hat folgenden Wert: Q2 = (d2/2)2 · π,wobei d2 dem Durchmesser der kreisförmigen Querschnittsfläche im zweiten Endbereich E2 des Bohrers entspricht.In the second end region E2 of the drill, that is, in the region of the cutting edge S, the circular inner recess, however, is widened. It has there a diameter d2 which is larger than the diameter d1 in the first end region E1 of the drill. The cross-sectional area of the inner recess I is also constant from the end portion E2 over a small part of the length of the drill and has the following value: Q2 = (d2 / 2) 2 · Π, where d2 corresponds to the diameter of the circular cross-sectional area in the second end region E2 of the drill.

Aufgrund dieser Aufweitung der Innenausnehmung I im Bereich der Schneidkante 5 befindet sich während des Bohrvorganges eine größere Menge Kühlflüssigkeit im Bereich der Schneidkante, so dass die während des Bohrens erfolgende Kühlung verbessert ist. Weiterhin ist auch die Verteilung der durch die Innenausnehmung I in den Bereich der Schneidkante S beförderten Kühlflüssigkeit verbessert, da die Kühlflüssig keit über eine größere Fläche der Bohrervorderseite verteilt wird.by virtue of this widening of the inner recess I in the region of the cutting edge 5 is during the drilling process a larger amount coolant in the area of the cutting edge, so that while drilling takes place Cooling improved is. Furthermore, the distribution of the through the inner recess I in the region of the cutting edge S transported coolant improves because the Coolant speed over a larger area of Drill front side is distributed.

Der Kühlvorgang kann weiter verbessert werden, wenn im Bohrer zwei oder mehr Innenausnehmungen vorgesehen sind, die jeweils im zweiten Endbereich des Bohrers auf geweitet sind.Of the cooling process can be further improved if in the drill two or more internal recesses are provided, each in the second end of the drill on are widened.

Gemäß einer ersten Ausführungsform sind die Querschnitte der Innenausnehmung(en) kreisförmig, wie es vorstehend anhand der 1 erläutert wurde. Gemäß einer alternativen Ausführungsform sind die Querschnitte der Innenausnehmung (en) nicht kreisförmig ausgebildet, sondern beispielsweise oval oder dreieckig, wobei die Seiten des Dreiecks leicht nach außen abgerundet ausgeführt sein können. Diese alternative Ausführungsform hat den Vorteil, dass die Form der Innenausnehmung(en) an den Verlauf der Schneidkante und den Verlauf des jeweiligen Feldes derart angepasst werden kann, dass auch bei einem Nachschleifen eines stumpf gewordenen Bohrers weitgehend ausgeschlossen ist, dass durch das Nachschleifen die die Innenausnehmung umgebenden Wände so dünn werden, dass der Bohrer bei einem nachfolgenden Bohrvorgang der auftretenden Belastung nicht mehr Stand hält und zerstört wird.According to a first embodiment, the cross sections of the inner recess (s) are circular, as described above with reference to FIG 1 was explained. According to an alternative embodiment, the cross sections of the inner recess (s) are not circular, but for example oval or triangular, wherein the sides of the triangle can be easily rounded rounded to the outside. This alternative embodiment has the advantage that the shape of the inner recess (s) on the course of the cutting edge and the course of the respective field can be adjusted so that even when regrinding a dulled drill is largely ruled out that the regrinding the Inner walls surrounding walls are so thin that the drill in a subsequent drilling of the load no longer holds and is destroyed.

Dies wird nachfolgend anhand der 2 näher erläutert, welche eine Skizze zur Veranschaulichung einer Ansicht eines stabförmigen Bohrers in Richtung des Pfeiles x in 1 zeigt, wobei angenommen wird, dass ein Bohrer mit zwei oval geformten Innenausnehmungen vorliegt.This will be explained below with reference to 2 which illustrates a sketch to illustrate a view of a rod-shaped drill in the direction of the arrow x in 1 which assumes that there is a drill having two oval shaped recesses.

Der in der 2 dargestellte Bohrer weist Schneidkanten S auf, die in der 2 gebogen verlaufen. Die im Bereich der Schneidkanten befindlichen Innenausnehmungen I sind aufgeweitet und haben deshalb eine große Querschnittsfläche. Zur Veranschaulichung sind in 2 mit gestrichelten Linien auch die Innenausnehmungen mit kleiner Querschnittsfläche gezeigt, wie sie im ersten Endbereich E1 des Bohrers vorliegen und sich von dort ausgehend über einen Großteil der Bohrerlänge erstrecken.The Indian 2 shown drill has cutting edges S, which in the 2 bent. The inner recesses I located in the region of the cutting edges are widened and therefore have a large cross-sectional area. By way of illustration, in 2 with dashed lines and the inner recesses shown with a small cross-sectional area, as they are present in the first end portion of the drill E1 and extending from there over a majority of the drill length.

Wie aus der 2 weiterhin hervorgeht, sind die Innenausnehmungen I jeweils innerhalb eines Feldes F positioniert. Mit SK sind die zwischen den Feldern F vorgesehenen Spankammern bezeichnet.Like from the 2 Furthermore, the inner recesses I are each positioned within a field F. SK designates the chip chambers provided between the fields F.

Die Form der Innenausnehmungen I und deren Verlauf innerhalb der Felder F ist in vorteilhafter Weise so gewählt, dass die Innenausnehmungen jeweils einen ersten Abschnitt A1, der im wesentlichen parallel zur Schneidkante S verläuft, und einen zweiten Abschnitt A2, der im wesentlichen parallel zum Rand eines Feldes F verläuft, aufweisen. Dadurch ist gewährleistet, dass auch bei einem Nachschleifen eines stumpf gewordenen Bohrers die Wanddicke der die Innenausnehmung umgebenden Wand konstant bleibt.The Shape of the inner recesses I and their course within the fields F is advantageously chosen so that the inner recesses each a first section A1, which is substantially parallel to the cutting edge S, and a second portion A2 substantially parallel to the edge a field F, exhibit. This ensures that that even with a regrinding of a blunted drill the wall thickness of the wall surrounding the inner recess remains constant.

Folglich ist weitgehend sichergestellt, dass auch bei einem Nachschleifen des Bohrers nicht versehentlich die Innenausnehmungen aufgebrochen und dadurch der Bohrer zerstört wird. Ferner ist dadurch sichergestellt, dass auch bei einem nachfolgenden Bohrvorgang die Stabilität des Bohrers erhalten bleibt, so dass die Wahrscheinlichkeit eines Ausbrechens von Teilen des Bohrers aus dem vorderen Endbereich E2 gering bleibt.consequently is largely ensured that even when regrinding of the drill did not accidentally break the inner recesses and this destroys the drill becomes. Furthermore, this ensures that even in a subsequent Drilling the stability of the drill is preserved, so the probability of a Breaking of parts of the drill from the front end portion E2 remains low.

Nachfolgend wird anhand des in der 3 gezeigten Flussdiagramms ein Verfahren zur Herstellung eines stabförmigen Bohrers gemäß der Erfindung näher erläutert.The following is based on the in the 3 the flowchart shown a method for Her position of a rod-shaped drill according to the invention explained in more detail.

In einem ersten Verfahrensschritt a wird ein aus plastischer Masse bestehender stabförmiger Körper mit mindestens einer geradlinig verlaufenden Innenausnehmung hergestellt. Dies kann dadurch erfolgen, dass pastöses Sintermaterial, welches aus mit einem Bindemittel versetzten Hartmetall- oder Keramikpulver besteht, durch einen Extruderkopf extrudiert wird. Diese Extrusion erfolgt rein linear in einer Extrusionsrichtung mit einer konstanten Extrusionsgeschwindigkeit.In a first method step a is a plastic mass existing rod-shaped body with made at least one rectilinear inner recess. This can be done by pasty sintered material, which composed of a cemented carbide or ceramic powder mixed with a binder, by a Extruder head is extruded. This extrusion is purely linear in an extrusion direction at a constant extrusion rate.

Hat der extrudierte Strang eine vorgegebene Länge erreicht, dann wird er in einem zweiten Verfahrensschritt b mittels einer Schneide abgelängt. Dieses Ablängen kann manuell oder automatisch erfolgen.Has the extruded strand reaches a given length, then it becomes cut in a second step b by means of a cutting edge. This Shorten can be done manually or automatically.

Der abgelängte Körper wird in einem dritten Verfahrensschritt c über seine ganze Länge auf eine Auflage gelegt und einer Wälzbewegung unterworfen, bei welcher eine Reibflächenanordnung verwendet wird. Dabei verändert sich die Geschwindigkeit der Wälzbewegung über die Länge des Körpers linear und stetig, so dass der Körper gleichmäßig verdrillt wird. Nach diesem Verdrillen liegt eine innerhalb des Körpers wendel- bzw. spiralförmig verlaufende Innenausnehmung vor.Of the cut to length body becomes in a third process step c over its entire length placed a pad and a rolling motion subjected to which a friction surface arrangement is used. It changes the speed of the rolling motion over the Length of the body linear and steady, giving the body is twisted evenly. After this twisting, there is a spiral within the body. or spiral extending inner recess in front.

Im nächsten Verfahrensschritt d wird der verdrillte Körper in einen Trockenofen eingeführt und dort getrocknet.in the next Step d of the twisted body is introduced into a drying oven and there dried.

Anschließend wird in einem Verfahrensschritt e in das getrocknete Sintermaterial mittels einer Schleifscheibe die Spankammer SK eingebracht, die am Außenumfang des Körpers wendel- bzw. spiralförmig verläuft.Subsequently, will in a process step e in the dried sintered material by means of a grinding wheel, the chip chamber SK introduced on the outer circumference of the body helical or spiral runs.

Im nächsten Verfahrensschritt g wird die Querschnittsfläche der Innenausnehmung im zweiten Endbereich E2 des Bohrers ebenfalls durch einen Schleifvorgang vergrößert.in the next Step g is the cross-sectional area of the inner recess in second end portion E2 of the drill also by a grinding operation increased.

Schließlich wird im Verfahrensschritt f der der vorstehend beschriebenen Vorverarbeitung unterworfene Körper einem Sinterofen zugeführt, in welchem er zu einem Sinterstab gesintert wird.Finally will in method step f of the preprocessing described above subject bodies supplied to a sintering furnace, in which it is sintered into a sintered rod.

Hinter dem Sinterofen kann bei Bedarf noch eine weitere Schleifscheibe zur Nachbearbeitung der Spankammern vorgesehen sein.Behind If necessary, the sintering furnace can have another grinding wheel be provided for post-processing of the chip chambers.

Alternativ zu dem vorstehend beschriebenen Verfahren ist es auch möglich, die Vergrößerung der Innenausnehmung im zweiten Endbereich E2 des Bohrers bereits unmittelbar nach dem Verdrillen des Körpers oder nach dem Trocknen des Körpers durchzuführen.alternative to the method described above, it is also possible, the Enlargement of the interior recess in the second end region E2 of the drill already immediately after Twisting the body or after drying the body perform.

Claims

Method for producing a rod-shaped drill made of tungsten carbide or ceramics, which in the longitudinal direction a first (E1) and a second end portion (E2), the second end portion (E2) is provided with a cutting edge (S), which in the longitudinal direction at least on its outer circumference a spiral extending chip chamber (SK), and which at least one longitudinal extending inner recess (I), comprising the following method steps: a) Production of a consisting of plastic mass rod-shaped body with at least one rectilinear inner recess (I), b) Shorten of the rod-shaped body to a certain length, c) support of the cut to length rod-shaped Body over his full length on a support and subjecting the rod-shaped body of a rolling motion using a friction surface arrangement, wherein the speed of the rolling motion changes linearly and steadily over the length of the body the rod-shaped body to twist evenly, d) Dry the twisted rod-shaped body, e) Grinding at least one chip chamber (SK) on the outer circumference of the rod-shaped body, and f) sintering of the provided with at least one chip chamber (SK) rod-shaped body, marked by the following further process step: g) enlarge the Cross sectional area the at least one inner recess (I) in the second end region (E2), this further step between twisting and the sintering of the rod-shaped body is made.