DE19608185A1

DE19608185A1 - Multi-cutter drill working from solid in all directions

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Publication number: DE19608185A1
Application number: DE1996108185
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-03-04
Filing date: 1996-03-04
Publication date: 1997-09-11

Abstract

The ancillary cutter (118) is angled throughout its effective axial length to give a negative rake ( psi ) as adjusted to the front rake angle (k) of the cutter. Thus the negative rake may amount to minus 2 to minus 6 degrees and the cutting part of the tool can be carried by a steel, tool-steel, hardmetal, ceramic or cermet support to which the cutter insert may be releasably clamped. The insert can present a plate of the materials specified or again made of polycrystalline diamond and/or cubic boron nitride. In a variant, the cutter may be integrated with the tool steel, hardmetal or ceramic boring tool itself (110) and may be severally grooved out (116) equal to the number of main cutters, the grooves arranged in a spiral with the pitch of the ancillary cutter turns equal to the negative rake angle. The internal lubrication channel outlet (122) may lie in the main front rake face (124).

Description

Die Erfindung betrifft ein Bohrwerkzeug, insbesondere ein mehrschneidiges Bohrwerkzeug beispielsweise mit punktsymme trischer Schneidenanordnung mit Haupt- und Nebenschneide, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Die Erfindung erfaßt dabei unterschiedlichste Arten von Bohrwerkzeugen, wie z. B. Bohrwerkzeuge zum Bohren ins Volle, Aufbohrwerk zeuge und, aber auch Tieflochbohrer.The invention relates to a drilling tool, in particular a multi-bladed drilling tool, for example with point symme trical cutting edge arrangement with main and minor cutting edge, according to the preamble of claim 1. The invention records different types of drilling tools, such as B. drilling tools for full drilling, boring machine witnesses, but also deep hole drills.

Bohrwerkzeuge werden heutzutage immer noch überwiegend als Spiralbohrer bzw. Wendelbohrwerkzeuge ausgeführt, d. h. als Bohrwerkzeuge mit wendelförmigen Spannuten. Die Erstei gungswinkel der Bohrerwendel und damit der Seitenspanwinkel des Bohrers liegt dabei in der Regel zwischen 0° und 50°, d. h. im positiven Bereich. Es wird anhand der Fig. 8 näher erläutert:
Man erkennt den Spiralbohrer 10 mit einem Schaft 12 und ei nem Schneidteil 14, in das wendelförmige Spannuten 16 ein gearbeitet sind. Der Seitenspanwinkel ist mit γ bezeichnet. Dieser Seitenspanwinkel γ ist positiv, weil er sich entge gen der Drehrichtung ω öffnet.Today, drilling tools are still predominantly designed as twist drills or twist drilling tools, ie as drilling tools with helical flutes. The Erstei supply angle of the drill helix and thus the side rake angle of the drill is usually between 0 ° and 50 °, ie in the positive range. It is explained in more detail with reference to FIG. 8:
You can see the drill bit 10 with a shaft 12 and egg nem cutting part 14 , in the helical flutes 16 are worked. The rake angle is designated γ. This side rake angle γ is positive because it opens against the direction of rotation ω.

Positive Seitenspanwinkel sind in erster Linie deshalb vor gesehen, weil sich damit bei hoher Stabilität des Bohrers verhältnismäßig günstige Schnittbedingungen im Bereich der Nebenschneide erzielen lassen, aber auch deshalb, damit die Späne zuverlässig aus dem Bohrloch heraus transportiert werden können.Therefore, positive rake angles are primarily used seen because this is with high stability of the drill relatively favorable cutting conditions in the area of Have a minor cutting edge, but also so that the Chips are reliably transported out of the borehole can be.

Bei innengekühlten Bohrwerkzeugen und insbesondere bei Bohrwerkzeugen, bei denen die Kühlmittelversorgung unter sehr hohen Druck hin erfolgt, gelingt es, das Kühl- und Schmiermittel zum Abtransport der Späne aus dem Bohrloch zu nutzen. Man ist deshalb bei kurzspanenden Werkzeugen be reits dazu übergegangen, geradegenutete Werkzeuge zu ver wenden, da man hier die im Vergleich zum Wendelbohrer höhe re Torsionsfestigkeit des geradegenuteten Werkzeugs aus nutzen kann. Allerdings bleibt die Verwendung derartiger Werkzeuge bislang für sehr kurzspanende Werkzeuge wie Guß oder AlSi-Legierungen beschränkt.For internally cooled drilling tools and especially for Drilling tools where the coolant supply is below very high pressure takes place, the cooling and Lubricant to remove the chips from the borehole use. One is therefore with short-chipping tools already started to use straight-fluted tools turn, because here the height compared to the twist drill right torsional strength of the straight fluted tool can use. However, the use of such remains So far, tools for very short-chipping tools such as cast iron or AlSi alloys.

Intensive Untersuchungen mit herkömmlich gestalteten bzw. genuteten Bohrwerkzeugen zeigen, daß es insbesondere bei schlanken Werkzeugen, d. h. bei Werkzeugen mit einem Ver hältnis von Schneidteillänge zu Durchmesser im Bereich über 5 auf Schwierigkeiten stößt, das Werkzeug in radialer Rich tung zu stabilisieren. Durch moderne Anschliffe, die häufig unter Zuhilfenahme von CNC-gesteuerten Werkzeugmaschinen angebracht werden, gelingt es zwar diese Schwingungen ein zuschränken. Allerdings zeigt sich, daß schon geringfügige, asymmetrische Abnutzungserscheinungen die radiale Stabili tät des Bohrwerkzeugs stark beeinträchtigen, was sich be reits nach kurzer Standzeit negativ auf die Qualität der Bohrung auswirken kann. Hier ist nicht nur die Maßhaltig keit der Bohrung, sondern auch die Oberflächenqualität zu beachten. Dieser Einfluß wirkt sich besonders stark bei Werkzeugen aus, bei denen ein Bohrwerkzeug-Trägerteil aus Stahl oder Schnellstahl mit einem verschleißfesteren Schneidstoff, wie z. B. Hartmetall oder einem Cermet be stückt ist.Intensive examinations with conventionally designed or Grooved drilling tools show that it is particularly in lean tools, d. H. for tools with a ver Ratio of cutting part length to diameter in the area above 5 encounters difficulties, the tool in radial direction stabilization. Through modern cuts, which are common with the help of CNC-controlled machine tools attached, these vibrations succeed to restrict. However, it turns out that even minor, asymmetrical wear and tear the radial stabili the drilling tool severely affect what is after a short standstill negatively affect the quality of the Bore can impact. It's not just the dimensional accuracy here hole, but also the surface quality note. This influence has a particularly strong effect Tools from which a drilling tool carrier part Steel or high-speed steel with a more wear-resistant one Cutting material, such as B. hard metal or a cermet pieces.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Bohr werkzeug der Eingangs beschriebenen Art, d. h. gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, mit dem selbst in instabilen Verhältnissen ruhig und schwingungsarm gebohrt werden kann, so daß Bohrungen mit guter Ober flächen- und Maßgenauigkeit erzeugt werden können.The invention is therefore based on the object of a drill tool of the type described at the beginning, d. H. according to the Preamble of claim 1 to create with Quiet and low-vibration even in unstable conditions can be drilled so that holes with a good upper area and dimensional accuracy can be generated.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. This object is achieved by the features of patent claim 1 solved.

Erfindungsgemäß wird der Verlauf der Nebenschneide zur Sta bilisierung des Werkzeugs genutzt. Der erfindungsgemäße Effekt kann dabei anhand des Vergleichs der Fig. 8 und 1 am besten veranschaulicht werden:
In Fig. 8 ist die Schnittkraft F_c eingetragen, die in Schnittrichtung weist. Diese Schnittkraft F_c stellt die re sultierende Kraft aus der auf der Schneide senkrecht stehenden Normalkraft F_n und der Schnittkraftkomponenten F_s dar. Fig. 8 bzw. Fig. 8A, die in vergrößertem Maßstab die Kraftverhältnisse an der Schneidenecke wiedergibt, läßt so mit erkennen, daß die Kraftkomponente F_s den Spiralteil bzw. den Schneidteil des Bohrwerkzeugs 10 auf Druck bean sprucht. Mit anderen Worten, die Kraftkomponente F_s unter wirft den verhältnismäßig schlanken Bohrerkörper einer Knickbeanspruchung, so daß für das Bohrwerkzeug bzw. für das Schneidteil hochfeste Werkzeuge, wie z. B. Schnellstahl oder Hartmetall verwendet werden müssen.According to the invention, the course of the minor cutting edge is used to stabilize the tool. The effect according to the invention can best be illustrated by comparing FIGS. 8 and 1:
In Fig. 8 the cutting force F _c is added which points in the cutting direction. This cutting force F _c provides the re sultierende force from the on the cutting edge perpendicular to the normal force F _n and the cutting force components F _s. Fig. 8 and Fig. 8A, which shows in enlarged scale the power conditions at the cutting corner, it can with recognize that the force component F _s claims the spiral part or the cutting part of the drilling tool 10 under pressure. In other words, the force component F _s subjects the relatively slim drill body to a buckling stress, so that high-strength tools, such as, for example, for the drilling tool or for the cutting part. B. high-speed steel or hard metal must be used.

Im Vergleich zu herkömmlichen Bohrwerkzeugen gemäß Fig. 8 und 8A ist bei dem erfindungsgemäßen Bohrwerkzeug, wie es in Fig. 1, 1A und 1B gezeigt ist, die Anordnung so ge troffen, daß die Nebenschneide 118 über eine überwiegende axiale wirksame Länge in Drehrichtung, d. h. Schnitt richtung geneigt ist und damit einen negativen Seitenspan winkel γ* hat. Die Zerlegung der Schnittkraft F_c in die Normalkraftkomponente F_n und eine darauf senkrecht stehende Komponente F_z ergibt, daß die Kraftkomponente F_z - wie aus Fig. 1A ersichtlich - das Bohrwerkzeug bzw. das Schneidteil 114 auf Zug beansprucht. Diese Zugkraft F_z wirkt sich sta bilisierend auf den Bohrwerkzeugkörper aus, mit dem Effekt, daß selbst bei sehr schlanker Ausgestaltung des Bohrwerk zeugs ein Ausknicken erst bei wesentlich größeren seit lichen Kräften auftreten kann, als es bei herkömmlicher Ge staltung der Bohrwerkzeuge der Fall ist. Die Zugkraft F_z wirkt somit als Vorspannung auf das Schneidteil und erhöht auf diese Weise die dynamische Stabilität des Bohrwerk zeugs. Es konnte in Versuchen nachgewiesen werden, daß das erfindungsgemäße Bohrwerkzeug selbst bei instabilen Ver hältnissen wesentlich ruhiger und schwingungsärmer bohrt als herkömmliche Bohrwerkzeuge, so daß Bohrungen mit besse rer Oberflächen- und Maßgenauigkeit hergestellt werden konnten.In comparison to conventional drilling tools according to FIGS. 8 and 8A, in the drilling tool according to the invention, as shown in FIGS. 1, 1A and 1B, the arrangement is such that the minor cutting edge 118 over a predominantly axial effective length in the direction of rotation, ie Cutting direction is inclined and thus has a negative side rake angle γ *. The decomposition of the cutting force F _c into the normal force component F _n and a component F _z perpendicular thereto shows that the force component F _z - as can be seen from FIG. 1A - stresses the drilling tool or the cutting part 114 in tension. This tensile force F _z has a sta bilizing effect on the drilling tool body, with the effect that even with a very slim design of the boring tool, buckling can only occur at much greater forces since than the conventional design of the drilling tools. The tensile force F _z thus acts as a preload on the cutting part and in this way increases the dynamic stability of the boring tool. It could be demonstrated in tests that the drilling tool according to the invention drills much more quietly and with less vibrations than conventional drilling tools even with unstable conditions, so that holes with better surface and dimensional accuracy could be produced.

Wesentlich für den Erfindungsgegenstand ist somit, daß der Verlauf der Nebenschneide zur Stabilisierung des Bohrwerk zeugs gegen Seitenkräfte herangezogen wird. Dabei hat es sich herausgestellt, daß es nicht unbedingt erforderlich ist, die gesamte Nebenschneide mit einem negativen Seiten spanwinkel auszubilden. Es genügt vielmehr die Neben schneide über eine überwiegende axiale wirksame Länge in Schnittrichtung zu neigen, um in der Summe der auftretenden dynamischen Kräfte die vorstehend erläuterte Stabilisierung des Werkzeugs zu erzielen. Es ist auf diese Weise möglich, den Seitenspanwinkel über eine kurze axiale Strecke in den positiven Bereich zu legen und anschließend diesen Winkel in einen negativen Winkel übergehen zu lassen.It is therefore essential for the subject of the invention that the Course of the secondary cutting edge to stabilize the boring machine stuff against lateral forces is used. It did turned out that it is not absolutely necessary is, the entire minor cutting edge with a negative side to train chip angles. Rather, the secondary is sufficient cut in over a predominantly axial effective length Cutting direction tends to occur in the sum of the dynamic forces the stabilization explained above of the tool. It is possible in this way the rake angle over a short axial distance in the positive area and then this angle to go into a negative angle.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous developments of the invention are the subject of subclaims.

Der Seitenspanwinkel wird vorteilhafterweise auf den Keil winkel der Nebenschneide abgestimmt. Damit gelingt es, die Spanbildung zu verbessern, und zwar selbst für den Fall, daß ein verhältnismäßig großer negativer Seitenspanwinkel zum Einsatz kommt.The rake angle is advantageously on the wedge angle of the minor cutting edge. So it succeeds the To improve chip formation, even in the event that a relatively large negative rake angle is used.

Das erfindungsgemäße Prinzip läßt sich auf unterschied lichste Bohrwerkzeuge übertragen, auch für Ein-Lippen-Bohr werkzeuge. Bei Tieflochbohrwerkzeugen kommt das erfindungs gemäße Prinzip besonders wirksam zum Tragen, da diese Werk zeuge einen sehr hohen Schlankheitsgrad haben und somit auf Pflichtbeanspruchungen besonders empfindlich reagieren. The principle of the invention can be differentiated transfer the most boring tools, also for one-lip drilling tools. With deep hole drilling tools that comes fiction principle in accordance with this principle is particularly effective because it works have a very high degree of slenderness and thus on Respond to compulsory stresses particularly sensitively.

Ein weiteres besonders günstiges Anwendungsgebiet stellen Bohrwerkzeuge dar, bei denen die Schneidenanordnung auf ei nem Schneidteil ausgebildet ist, und das Schneidteil auf einem Trägerteil sitzt. Eine solche Bohrwerkzeuggestaltung hat dann Vorteile, wenn teures hochfestes Material für das Trägerteil eingespart werden soll. Die erfindungsgemäße Ge staltung des Bohrwerkzeugs erlaubt es, die stabilisierende Wirkung der Nebenschneide zur Unterstützung des schwächeren Materials für das Trägerteil heranzuziehen.Another particularly favorable area of application Drilling tools in which the cutting arrangement on egg nem cutting part is formed, and the cutting part a carrier part sits. Such a drilling tool design has advantages if expensive high-strength material for the Carrier part should be saved. The Ge according to the invention design of the drilling tool allows the stabilizing Effect of the minor cutting edge to support the weaker Use material for the support part.

Es hat sich gezeigt, daß für die gängigen Schneidteilmate rialien die erfindungsgemäße Gestaltung des Nebenschneiden verlaufs ohne weiteres anwendbar ist. Das erfindungsgemäße Konzept führt nicht zu einer Überbeanspruchung der Materia lien und es stellt sich auf der anderen Seite eine wesent lich verbesserte Maßgenauigkeit und Oberflächengüte der Bohrung ein.It has been shown that for the common cutting mat rialien the inventive design of minor cutting is readily applicable. The invention Concept does not lead to an overuse of the materia lien and on the other hand there is an essential one improved dimensional accuracy and surface quality of the Hole in.

Die Weiterbildung des Patentanspruchs 12 ergibt eine sehr einfache Gestaltung des Werkzeugs, weil die Nebenschneide automatisch durch den Verlauf der Spannute vorgegeben ist. Es ist jedoch nicht unbedingt erforderlich, die Spannuten über die gesamte Länge des Schneidteils mit einer gleich mäßigen Wendelsteigung auszustatten. Vielmehr kann über die axiale Länge des Bohrwerkzeugs der Seitenspanwinkel variie ren, solange die Bedingung des Patentanspruchs 1 erfüllt ist, daß die Nebenschneide über eine überwiegende axiale wirksame Länge in Schnittrichtung geneigt bleibt und in diesem Bereich einen negativen Seitenspanwinkel hat.The development of claim 12 results in a very simple design of the tool because of the minor cutting edge is automatically determined by the course of the flute. However, the flutes are not absolutely necessary with the same over the entire length of the cutting part moderate spiral pitch. Rather, about axial length of the drilling tool the side rake angle vari ren as long as the condition of claim 1 is met is that the minor cutting edge has a predominantly axial effective length remains inclined in the cutting direction and in this area has a negative rake angle.

Von besonderem Vorteil ist die Weiterbildung des Patentan spruchs 16. Durch das innenliegende Kühlkanalsystem kann das unter verhältnismäßig hohem Druck zugeführte Kühl- und Schmiermittel dazu herangezogen werden, die Späne aus dem Bohrloch entgegen der negativen Förderwirkung der Negativ- Wendel (Negativ-Spirale) herauszufordern. Es hat sich ge zeigt, daß es ohne weiteres genügt, bei einem negativen Seitenspanwinkel im Bereich zwischen -1°C und -10°C den Kühl- bzw. Schmiermitteldruck um etwa 20% gegenüber her kömmlichen Drücken anzuheben.The further training of the Patentan is particularly advantageous Proverb 16. Because of the internal cooling duct system the cooling and supplied under relatively high pressure Lubricants are used to remove the chips from the Borehole against the negative production effect of the negative Challenge spiral (negative spiral). It has been shows that it is sufficient for a negative Rake angles in the range between -1 ° C and -10 ° C den Cooling or lubricant pressure by about 20% compared to ago normal pressures.

Mit der Weiterbildung des Anspruchs 20 kann die Neben schneide zusätzlich entlastet werden, was zur Verbesserung der Oberflächengüte der Bohrung genutzt werden kann.With the development of claim 20, the subsidiary cutting edge will be relieved, leading to improvement the surface quality of the hole can be used.

Die erfindungsgemäße, stabilisierende Wirkung der Bohrerge staltung wirkt sich besonders positiv dann aus, wenn das Werkzeug als drehangetriebenes Werkzeug eingesetzt und ge staltet wird.The stabilizing effect of the drill ridge according to the invention design has a particularly positive effect if that Tool used as a rotary tool and ge is designed.

Die Erfindung wird nachstehend anhand schematischer Zeich nungen näher erläutert. Es zeigen:The invention is based on the schematic drawing nations explained in more detail. Show it:

Fig. 1 eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Werkzeugs; Fig. 1 is a side view of the tool according to the invention;

Fig. 1A die Einzelheit IA gemäß Fig. 1; FIG. 1A shows the detail IA according to FIG. 1;

Fig. 1B den Teilschnitt IB-IB gemäß Fig. 1A; Fig. 1B is a partial section IB-IB shown in FIG. 1A;

Fig. 2A eine Meßkurve der radialen Schwingkraft über der Bohrtiefe bei Verwendung eines herkömmlichen Bohrwerkzeugs; Fig. 2A is a plot of the radial vibrational force on the drilling depth using a conventional drilling tool;

Fig. 2B eine der Fig. 2A entsprechende Darstellung der Meß kurve für ein Werkzeug mit erfindungsgemäßer Gestaltung; FIG. 2B shows a representation of the measurement curve corresponding to FIG. 2A for a tool with an inventive design; FIG.

Fig. 3A eine Meßkurve der Vorschubkraft über dem Bohrweg für ein herkömmliches Werkzeug; FIG. 3A is a plot of the feed force to the drilling path for a conventional tool;

Fig. 3B eine der Fig. 3A entsprechende Darstellung der Meß kurve für ein erfindungsgemäßes Werkzeug; . Fig. 3B is a representation of Figure 3A corresponding to the measuring curve of an inventive tool;

Fig. 4A und Fig. 4B Meßkurven zur Darstellung der unter schiedlichen Rauhigkeiten von Bohrungen, wie sie mit einem herkömmlichen Bohrwerkzeug (Fig. 4A) und einem erfindungs gemäßen Bohrwerkzeug (Fig. 4B) erzielbar sind; und Fig. 4A and Fig. 4B measurement curves to show the under different roughness of holes, as can be achieved with a conventional drilling tool ( Fig. 4A) and a drilling tool according to the Invention ( Fig. 4B); and

Fig. 5A und Fig. 5B Meßkurven zur Darstellung der erziel baren Welligkeiten am Bohrungsgrund, wobei in der Fig. 5A das Meßergebnis für ein herkömmliches Bohrwerkzeug und mit der Fig. 5B das Meßergebnis für ein erfindungsgemäßes Werk zeug dargestellt ist; sowie Fig. 5A and Fig. 5B measurement curves to show the achievable corrugations at the bottom of the hole, wherein in Fig. 5A the measurement result for a conventional drilling tool and with Fig. 5B the measurement result for an inventive tool is shown; such as

Fig. 6 und 6A entsprechend der Darstellung gemäß Fig. 1 ei ne Seitenansicht einer Abwandlung des erfindungsgemäßen Bohrwerkzeugs, wobei der negative Seitenspanwinkel ledig lich in einem Bereich außerhalb eines Spitzenabschnitts ausgebildet ist; FIGS. 6 and 6A corresponding to the illustration of Figure 1 ei ne side view of a modification of the drill tool according to the invention, wherein the negative side rake angle is formed single Lich in an area outside of a tip portion.

Fig. 7 und 7A Darstellungen entsprechend Fig. 6 bzw. 6A ei ner Variante des erfindungsgemäßen Bohrwerkzeugs, bei dem der negative Spanwinkel lediglich in einem Spitzenabschnitt vorliegt. FIGS. 7 and 7A views corresponding to FIGS. 6 and 6A ei ner variant of the drill according to the invention, in which the negative rake angle present only in a tip portion.

Fig. 8 und 8A Ansichten entsprechend den Fig. 1 und 1A ei nes herkömmlich gestalteten Bohrwerkzeugs. Fig. 8 and 8A are views corresponding to FIGS. 1 and 1A ei nes conventionally designed drill tool.

In Fig. 1 ist ein Bohrwerkzeug gezeigt, das als Vollbohrer ausgebildet ist, d. h. einen homogenen Körper aus ein und demselben Material hat. Als Material hierfür kann Schnell stahl, Hartmetall, ein keramischer Werkstoff oder ein Cermet Verwendung finden. Die mit 116 bezeichneten Spannuten wer den von einer Nebenschneide 118 begrenzt, die über die ge samte Länge des Schneidteils einen gleichbleibenden nega tiven Seitenspanwinkel γ* hat. Es ist jedoch hervorzuheben, daß der erfindungsgemäße Effekt auch dann zuverlässig ein tritt, wenn der negative Seitenspanwinkel nur bereichs weise, allerdings über eine überwiegende axiale wirksame Länge hinweg negativ eingestellt ist. Es genügt in diesem Zusammenhang, wenn das Werkzeug auf einer kurzen Strecke mit einem positiven Seitenspanwinkel ausgestattet wird, der dann in einen negativen Seitenspanwinkel übergeht.In Fig. 1, a drilling tool is shown, which is designed as a solid drill, ie has a homogeneous body made of one and the same material. High-speed steel, hard metal, a ceramic material or a cermet can be used as the material for this. The chip flutes designated 116 are bounded by a secondary cutting edge 118 , which has a constant negative side rake angle γ * over the entire length of the cutting part. It should be emphasized, however, that the effect according to the invention occurs reliably even if the negative side rake angle is only partially, but negatively set over a predominantly axial effective length. In this context, it is sufficient if the tool is equipped with a positive rake angle over a short distance, which then changes to a negative rake angle.

Mit dem Bezugszeichen 122 ist eine Austrittsöffnung für ei nen innenliegenden Kühlkanal bezeichnet. Die Mündungs öffnung liegt in der Hauptfreifläche 124 des Bohrers 110, so daß die Spannut wirksam mit dem Kühl- bzw. Schmiermittel gespült werden kann. Es ist vorteilhaft, bei tieferen Boh rungen, d. h. bei Bohrungen mit einer Tiefe, die größer ist als zweimal der Bohrerdurchmesser, mit Kühl- bzw. Schmier mitteldrücken zu arbeiten, die ca. 20% über den herkömm lichen Drücken liegen.The reference numeral 122 denotes an outlet opening for an internal cooling duct. The mouth opening lies in the main free surface 124 of the drill 110 , so that the flute can be effectively rinsed with the coolant or lubricant. It is advantageous to work with deeper holes, ie holes with a depth that is greater than twice the drill diameter, with coolant or lubricant pressures that are approx. 20% above the conventional pressures.

In Fig. 1B ist ein Teilschnitt einer Schnittführung entlang der Linie IB-IB gezeigt. Man erkennt mit 116 den Verlauf der Spannut sowie die Phase 126. Mit strichpunktierter Li nie ist ein hypothetischer Verlauf einer modifizierten Span nut 116* bezeichnet, durch deren Verlauf Einfluß auf den Keilwinkel κ im Bereich der Nebenschneide 118 genommen wer den kann. Vorteilhafterweise wird dieser Keilwinkel ϕ so auf die Größe des negativen Seitenspanwinkels γ* abge stimmt, daß sich noch günstige Schnittverhältnisse ein stellen. Selbstverständlich wird dieser Winkel in Abhängig keit von dem zu zerspanenden Werkstoff gewählt. FIG. 1B shows a partial section of a section along the line IB-IB. The course of the flute and the phase 126 can be seen at 116 . With dash-dotted Li never a hypothetical course of a modified chip groove 116 * is designated, through whose course influence on the wedge angle κ in the area of the minor cutting edge 118 who can. Advantageously, this wedge angle ϕ is tuned to the size of the negative side rake angle γ * in such a way that there are still favorable cutting conditions. Of course, this angle is selected depending on the material to be machined.

Im folgenden wird auf die Fig. 2 bis 5 Bezug genommen, die Ergebnisse von Versuchen erläutern, die mit herkömmlichen Bohrwerkzeugen und erfindungsgemäßen Werkzeugen durchge führt wurden. Es wurde ein "Ratiobohrer" des Typs RT150 GG mit Kegelmantelanschliff und einem Durchmesser von B = 10 mm verwendet, wobei eine Bohrung hergestellt wurde, deren Tiefe dem zehnfachen des Bohrerdurchmessers entsprach. Es wurde mit einer Schnittgeschwindigkeit vc von 380 m/men ge arbeitet und einem Vorschub f von 0.16 mm/Umdrehung. Der zu zerspanende Werkstoff war AlSi₉Cu₃. Der Vergleichsversuch fand mit einer negativen Steigung der Spiralwendel mit ei nem Winkel γ* von 4° statt. Die übrigen Parameter wurden beibehalten. Fig. 2 zeigt den Verlauf der radialen Schwin gungskraft dFx über der Bohrtiefe. Man erkennt ein extrem starkes Schwingverhalten bis zu einer Bohrtiefe von 30 mm. Im Vergleich hierzu zeigt der Versuch mit dem erfindungsge mäßen Werkzeug eine äußerst geringe und gleichbleibende Schwingungsneigung.In the following, reference is made to FIGS. 2 to 5, which explain the results of tests which were carried out with conventional drilling tools and tools according to the invention. A "ratio drill" of the type RT150 GG with a tapered bevel and a diameter of B = 10 mm was used, a bore having been produced whose depth corresponded to ten times the diameter of the drill. It was worked with a cutting speed vc of 380 m / m and a feed f of 0.16 mm / revolution. The material to be machined was AlSi₉Cu₃. The comparison test took place with a negative gradient of the spiral helix with an angle γ * of 4 °. The other parameters have been retained. Fig. 2 shows the course of the radial vibration force dFx over the drilling depth. You can see an extremely strong vibration behavior up to a drilling depth of 30 mm. In comparison, the experiment with the tool according to the invention shows an extremely low and constant tendency to oscillate.

In den Fig. 3A und 3B ist der Verlauf der Vorschubkraft F_z über dem Bohrweg wiedergegeben. Auch hier zeigt sich die unruhige Kräfteverteilung bei Verwendung des herkömmlich gestalteten Bohrwerkzeugs, wobei die Schwankungen bis zu einem Bohrweg von 3 × d extrem stark sind. Demgegenüber zeigt Fig. 3B lediglich zu Beginn des Bohrwerkzeugs kleine re Ausschläge der Vorschubkraft und nach kurzem Bohrweg ei ne sehr gute Stabilisierung.In FIGS. 3A and 3B, the path of the advancing force F _z is reproduced through the drilling path. Here too, the restless distribution of forces is evident when using the conventionally designed drilling tool, the fluctuations up to a drilling distance of 3 × d being extremely strong. In contrast, Fig. 3B shows only small re deflections of the feed force at the beginning of the drilling tool and after a short drilling distance, a very good stabilization.

Fig. 4A und 4B stellen die Rauhigkeiten der erzielbaren Bohrungsoberflächen gegenüber. Es wurde jeweils eine Meß strecke von 0,25 mm ausgewählt. FIGS. 4A and 4B face the roughness of the recoverable bore surfaces. A measuring distance of 0.25 mm was selected in each case.

Fig. 4A zeigt die Rauhigkeit, die sich bei Verwendung eines herkömmlichen Werkzeugs einstellt, während Fig. 4B die Rau higkeit bei Verwendung eines erfindungsgemäßen Werkzeugs aufzeigt. Gebohrt wurde hier mit dem Werkzeug wie vorste hend angegeben, jedoch in ein Material GG25. Die mittlere Rauheit gemäß Fig. 4A betrug 1.99 µm und die maximale Rau heit 18.8 µm. Demgegenüber liegt bei dem Versuchsergebnis mit dem erfindungsgemäßen Bohrer gemäß Fig. 4B die mittlere Rauheit Ra bei 1.0 µm und die maximale Rauheit bei 8.6 µm. FIG. 4A shows the roughness that arises when using a conventional tool, while FIG. 4B shows the roughness when using a tool according to the invention. Drilling was carried out with the tool as stated above, but in a material GG25. The average roughness according to FIG. 4A was 1.99 µm and the maximum roughness was 18.8 µm. In contrast, in the test result with the drill according to the invention according to FIG. 4B, the average roughness Ra is 1.0 μm and the maximum roughness is 8.6 μm.

Schließlich ergibt sich bei Verwendung des erfindungsge mäßen Bohrwerkzeugs - wie aus den Fig. 5A und 5B ersicht lich - auch eine bessere Qualität der Bohrung im Makrobe reich. Es wurde hierzu die Welligkeit der Bohrsohle gemes sen. Fig. 5A zeigt das Meßergebnis bei dem Versuch mit dem herkömmlichen Werkzeug. Man erkennt aus dieser Figur, daß sich eine sehr starke Welligkeit der Bohrsohle einstellt. Finally, when using the drilling tool according to the invention, as can be seen from FIGS . 5A and 5B, there is also a better quality of the hole in the macro region. For this purpose, the undulation of the bottom of the drill was measured. Fig. 5A shows the measurement result in the experiment with the conventional tool. It can be seen from this figure that there is a very strong undulation of the drilling base.

Demgegenüber läßt sich mit dem erfindungsgemäßen Werkzeug eine sehr glatte Oberfläche der Bohrsohle - wie in Fig. 5B gezeigt - erzielen.In contrast, with the tool according to the invention, a very smooth surface of the drill sole - as shown in FIG. 5B - can be achieved.

Eine weitere Variante des erfindungsgemäßen Bohrwerkzeugs ist in Fig. 6 gezeigt. Zur Vereinfachung der Beschreibung sind diejenigen Elemente und Abschnitte des Bohrwerkzeugs, die den Komponenten des Werkzeugs gemäß Fig. 1 entsprechen, mit ähnlichen Bezugszeichen versehen, wobei anstelle der vorangestellten "1" eine "2" verwendet wird. Das Werkzeug gemäß Fig. 6 und 6A unterscheidet sich von dem eingangs be schriebenen Werkzeug dadurch, daß der negative Spanwinkel γ* lediglich in einem Bereich außerhalb eines Spitzenab schnitts 240 vorgesehen ist. Im Spitzenabschnitt 240 selbst ist der Seitenspanwinkel - wie aus Fig. 6A ersichtlich - positiv. Das Werkzeug wird dennoch durch den übrigen Ver lauf der Nebenschneide 218 mit dem negativen Seitenspan winkel ausreichend stabilisiert, so daß die Schwingungsnei gung herabgesetzt ist. Obwohl in Fig. 6A eine Austritts öffnung 222 einer innenliegenden Kühlkanalkonfiguration ge zeigt ist, kann diese auch entfallen.Another variant of the drilling tool according to the invention is shown in FIG. 6. To simplify the description, those elements and sections of the drilling tool which correspond to the components of the tool according to FIG. 1 are provided with similar reference numerals, a "2" being used instead of the preceding "1". The tool according to FIGS. 6 and 6A is different from the initially be written tool fact is that the negative rake angle γ * provided only in an area outside of a section Spitzenab 240th In the tip section 240 itself, the rake angle is positive, as shown in FIG. 6A. The tool is nevertheless sufficiently stabilized by the remaining run of the minor cutting edge 218 with the negative side rake so that the tendency to oscillation is reduced. Although an outlet opening 222 of an internal cooling duct configuration is shown in FIG. 6A, this can also be omitted.

Fig. 7 schließlich zeigt eine Ausgestaltung eines Bohrwerk zeugs, bei dem die erfindungsgemäße Orientierung der Neben schneide 318 zur Ausbildung eines negativen Seitenspanwin kels ausschließlich in einem Spitzenabschnitt 340 vorge sehen ist. Im übrigen Abschnitt des Schneidteils 314 ist der Seitenspanwinkel γ* positiv. Man erkennt aus der Dar stellung gemäß Fig. 7A, daß hier der den Bohrer stabilisie rende Effekt aufgrund der Zugkraft F_z nur im Abschnitt 340 auftritt, so daß sich dieses Werkzeug besonders zum Bohren nicht so tiefer Bohrungen etwa bis zu einem Tiefenbereich von 3 bis 4 × d (Bohrerdurchmesser) eignet. Das Werkzeug gemäß Fig. 7 eignet sich darüber hinaus im besonderem Maße zum Bohren ohne Kühlmittel, wenngleich in Fig. 7A die Mün dungsöffnung für einen innenliegenden Kühlkanal mit 322 be zeichnet ist. Selbstverständlich kann auch bei dieser Aus gestaltung des Werkzeugs im Spitzenabschnitt 340 ein Schneideinsatz zur Ausbildung der Haupt- und/oder Neben schneiden vorgesehen sein. Fig. 7 finally shows an embodiment of a boring tool, in which the inventive orientation of the secondary cutting edge 318 to form a negative Seitenenspanwin angle is only seen in a tip section 340 . In the remaining section of the cutting part 314 , the side rake angle γ * is positive. It can be seen from the Dar position according to FIG. 7A that here the effect of the drill stabilizing due to the tensile force F _{z occurs} only in section 340 , so that this tool is particularly suitable for drilling not so deep bores to a depth range of 3 to 4 × d (drill diameter) is suitable. Is the tool of FIG. 7 is also suitable in particularly distinguished for drilling without coolant, although in Fig. 7A-making opening the Mün for an internal cooling channel 322 be. Of course, a cutting insert for forming the main and / or secondary cutting can also be provided in this configuration of the tool in the tip section 340 .

Selbstverständlich sind Abweichungen von den vorstehend be schriebenen Ausführungsbeispielen möglich, ohne den Grund gedanken der Erfindung zu verlassen. So ist beispielsweise die dynamisch stabilisierende Wirkung des Verlaufs des Sei tenspanwinkels auch dann erzielbar, wenn anstelle der Schnittrichtung die Wirkrichtung berücksichtigt wird, die sich aus einer Vektoraddition von Schnittrichtung und Vor schub ergibt. Der Seitenspanwinkel ist in diesem Fall um den Wirkrichtungswinkel (DIN 1412) zu vergrößern. Ferner ist das Werkzeug nicht unbedingt mit einer rotationssymme trischen Schneidengestaltung auszustatten. Es ist gleicher maßen möglich, die Schwingungsstabilisierung bei einem Ein lippen-Tieflochbohrwerkzeug zu erzielen.Of course, deviations from the above be written embodiments possible without the reason thought to leave the invention. For example the dynamic stabilizing effect of the course of the screen can also be achieved if instead of Cutting direction the effective direction is taken into account from a vector addition of cutting direction and forward thrust results. In this case, the rake angle is over to increase the effective direction angle (DIN 1412). Further the tool is not necessarily with a rotational symmetry trical cutting edge design. It is the same measure possible, the vibration stabilization at an on to achieve lip deep hole drilling tool.

Die Erfindung schafft somit ein Bohrwerkzeug, insbesondere ein mehrschneidiges Bohrwerkzeug mit vorzugsweise punktsymmetrischer Schneidenanordnung mit Haupt- und Nebenschneide, die zur Achse des Bohrwerkzeugs geneigt ist. Zur Stabilisierung des Werkzeugs gegen schnittkraftbedingte Schwingungen ist die Nebenschneide über eine überwiegende axiale wirksame Länge in Schnittrichtung geneigt und hat somit einen negativen Seitenspanwinkel (γ*).The invention thus creates a drilling tool, in particular a multi-bladed drilling tool with preferably point symmetrical cutting arrangement with main and Secondary cutting edge, which is inclined to the axis of the drilling tool. To stabilize the tool against cutting forces Vibration is the minor cutting edge over a predominant one axial effective length inclined in the cutting direction and has thus a negative rake angle (γ *).

Claims

1. drilling tool, especially multi-bladed boring machine with preferably point-symmetrical cutting arrangement with main and minor cutting edge, which is inclined to the axis of the boring machine at a side rake angle (γ *), characterized in that the minor cutting edge ( 118 ) over a predominantly axial effective length is inclined in the cutting direction and thus has a negative rake angle (γ *).

2. Drilling tool according to claim 1, characterized in that the side rake angle (γ *) on the wedge angle (κ) of the Ne benschneide ( 118 ) is matched.

3. Drilling tool according to claim 1 or 2, characterized shows that the rake angle (γ *) in the range between -1 ° and -10 °, preferably between -2 ° and -6 °.

4. Drilling tool according to one of claims 1 to 3, characterized characterized in that the cutting arrangement on a Cutting part is formed.

5. Drilling tool according to claim 4, characterized in that the cutting part sits on a carrier part, which is made of Steel, high-speed steel, hard metal, ceramic or cermet or the like exists.

6. Drilling tool according to claim 4 or 5, characterized records that the cutting part ge from a cutting insert forms is.

7. Drilling tool according to claim 6, characterized in that the cutting insert is detachably connected to the carrier part, for example, is jammed.

8. Drilling tool according to claim 6 or 7, characterized records that the cutting insert of a one-piece Plate is formed.

9. Drilling tool according to one of claims 4 to 8, characterized characterized in that the cutting part made of high-speed steel and / or hard metal and / or cermet and / or ceramic and / or PCD (polycrystalline diamond) and / or CBN (cubic boron nitride).

10. Drilling tool according to one of claims 1 to 3, characterized in that the cutting arrangement is formed in one piece with the drilling tool ( 110 ).

11. Drilling tool according to claim 10, characterized in that that the drilling tool made of high-speed steel (HSS), hard metal, Ceramic material or cermet is made.

12. Drilling tool according to one of claims 1 to 11, characterized in that one of the number of main cutting corresponding number of flutes ( 116 ) is vorgese hen.

13. Drilling tool according to claim 12, characterized in that the flutes ( 116 ) extend helically.

14. Drilling tool according to claim 13, characterized in that the pitch angle of the helix on the minor cutting edge ( 118 ) corresponds to the negative side rake angle (γ *).

15. Drilling tool according to one of claims 1 to 14, ge characterized by training as a deep hole drill.

16. Drilling tool according to one of claims 1 to 15, characterized by an internal cooling and lubricating medium channel system with at least one outlet opening ( 122 ) in the main free surface ( 124 ).

17. Drilling tool according to one of claims 1 to 16, characterized in that the secondary cutting edge ( 118 ) is employed by going in the cutting direction.

18. Drilling tool according to one of claims 1 to 16, characterized in that the secondary cutting edge ( 118 ) has a negative side rake angle (γ *) only from a predetermined axial distance from the drill tip.

19. Drilling tool according to one of claims 1 to 18, there characterized in that a chip breaker in the flute is trained.

20. Drilling tool according to one of claims 1 to 19, ge characterized by a white trailing edge minor cutting edge.

21. Drilling tool according to one of claims 1 to 20, ge characterized by training as a rotary drive Tool.