DE20211589U1

DE20211589U1 - Drill bit for forming exact holes in a sandwich material, e.g. used in airplane construction, has minor cutting edges having positive chucking angles

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Publication number: DE20211589U1
Application number: DE2002211589
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-07-15
Filing date: 2002-07-15
Publication date: 2004-01-29
Anticipated expiration: 2012-07-16

Abstract

Drill bit comprises a drill tip, main chucking grooves (10) and bars arranged between the grooves. Main cutting edges (3) and minor cutting edges are formed with cylindrical grinding fibers (17). The chucking angles (WSR) of the minor cutting edges are positive and the width of the grinding fibers increases from the drill tip in the axial direction.

Description

Die Erfindung betrifft einen Bohrer für passgenaue Bohrungen, insbesondere in Sandwichmaterialien, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a drill for precisely fitting Bores, especially in sandwich materials, according to the preamble of claim 1.

Besonders im Flugzeugbau finden heute verstärkt Sandwichmaterialien Anwendung. Für die Außenhaut moderner Flugzeuge werden beispielsweise Flachbauteile eingesetzt, die eine Schicht aus kohlefaserverstärktem Kunststoff, eine Schicht aus Titan und eine weitere Schicht aus Aluminium aufweisen, wobei die Schichten unterschiedlich angeordnet sein können. Derartige Materialien weisen trotz ihres geringen Gewichtes eine hohe Stabilität auf. Allerdings kommt es beim Zusammenbau solcher Bauteile zu Schwierigkeiten:Especially in aircraft construction today reinforced Sandwich materials application. For the outer skin modern aircraft, for example, use flat components, one layer of carbon fiber reinforced plastic, one layer made of titanium and a further layer of aluminum, wherein the layers can be arranged differently. Such materials have high stability despite their low weight. However, comes there are difficulties when assembling such components:

Die Einzelteile von Flugzeugaußenhäuten werden meist miteinander vernietet. Oft sind dabei Nietroboter im Einsatz, die anhand von Daten, die durch eine Abtastung der Außenhautkontur, beispielsweise mittels Lasermarkierungen, die in den einzelnen Flachbauteilen vorgebohrten Nietbohrungen abfahren und vernieten. Auch kombinierte Bohr-/Nietroboter, die die Nietbohrungen erst an den definierten Stellen bohren und anschliessend die entsprechende Niete setzen, sind bekannt. Nachdem früher kein besonderes Augenmerk auf die Toleranzen der zur Aufnahme der Nieten vorgesehenen Bohrungen gelegt wurde, musste nach folgenschweren Materialabrissen erkannt werden, dass eine enge Tolerierung der Nietbohrungen erforderlich ist. Zielvorgaben liegen dabei im Toleranzbereich H8, wobei das Bohren mit Mindermengenschmierung (MMS) durchgeführt werden soll.The individual parts of aircraft outer skins are mostly riveted together. Riveting robots are often used, based on data obtained by scanning the outer skin contour, for example by means of laser markings in the individual flat components Drill out and rivet pre-drilled rivet holes. Combined drilling / riveting robots, which only drill the rivet holes at the defined points and then set the appropriate rivets are known. After no earlier Pay special attention to the tolerances of the rivets planned drilling had to be carried out after serious material demolitions recognized that a close tolerance of the rivet holes is required is. The targets are within the tolerance range H8, with drilling with low-quantity lubrication (MQL).

Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung ein Bohrwerkzeug zu schaffen, mit dem insbesondere bei Sandwichmaterialien die Passgenauigkeit der Bohrungen verbessert werden kann.Based on this, it is the task the invention to provide a drilling tool with which in particular with sandwich materials, the accuracy of the holes improves can be.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.This task is due to the characteristics of claim 1 solved.

Beim Bohren sind Bauteile mit Sandwich-Aufbau, die Lagen aus CFK (kohlefaservertärkte Kunststoffe) enthalten besonders kritisch, denn vielfach kommt es beim Bohren zur Delamination, d.h. dem Ausreisen einzelner Fasern und damit zu einem Ausfransen des Bohrlochs. Andererseits sind in derartigen Sandwich-Materialien oft sehr harte Schichten, beispielsweise aus Titan eingearbeitet, die ebenfalls günstig zerspant werden müssen, ohne dass es zu einem Bruch am Bohrwerkzeug kommt. Durch die erfindungsgemäße Bohrergestaltung wird eine Delamination wirkungsvoll verhindert, während auch harte Sandwich-Schichten bei ausreichender Standzeit des Bohrers zuverlässig durchtrennt werden können.When drilling, components with a sandwich structure, contain layers of CFRP (carbon fiber reinforced plastics) especially critical, because drilling often leads to delamination, i.e. leaving individual fibers and thus fraying the Well. On the other hand, in such sandwich materials often very hard layers, for example made of titanium, which also cheap have to be machined without breaking the drilling tool. Through the drill design according to the invention delamination is effectively prevented while also hard sandwich layers with sufficient drill life reliable can be severed.

Das erfindungsgemäße Bohrwerkzeug ermöglicht eine kombinierte Bearbeitung des zu zerspanenden Materials: Einerseits wird an den Hauptschneiden die eigentliche Schneidarbeit am vor der Bohrerspitze gelegenen, zu zerspanenden Material geleistet, wobei dabei der an der Schneidenecke gelegenen Bereich der anschließenden Nebenschneide unterstützend eingreift.The drilling tool according to the invention enables one Combined processing of the material to be machined: On the one hand the actual cutting work on the main cutting edges material to be machined at the drill tip, the area of the adjoining secondary cutting edge located on the cutting corner intervening to support this.

Andererseits erfolgt an den Nachbearbeitungs-Nebenschneiden aufgrund des positiven Spanwinkels eine Nachbearbeitung im Sinne eines Nachreibens des Bohrungsaußendurchmessers. Die mit einem positiven (radialen) Spanwinkel versehenen Nachbearbeitungs- Nebenschneiden schaben erfindungsgemäß den Umfang der Bohrung passgenau aus. Dabei werden Fasern durchtrennt, die beim Schneiden im CFK-Material durch den Schneidvorgang an der Hauptschneide aus dem faserigen Material herausgerissen wurden. Somit gelingt es auch beim Schneiden im faserigen CFK-Material, eine glatte Oberflächenstruktur des Bohrungsendumfangs zu schaffen.On the other hand, due to the secondary cutting edges of the positive rake angle is post-processing in the sense of re-grinding of the bore outside diameter. Scrape the secondary cutting edges with a positive (radial) rake angle the scope according to the invention the hole. Fibers are cut through when cutting in CFRP material through the cutting process on the main cutting edge were torn out of the fibrous material. So it works it also has a smooth surface structure when cutting in fibrous CFRP material to create the end of the bore.

Die Rundschlifffasen weisen dabei zur Bohrerspitze hin eine geringer werdende Breite und somit verringerte Steifigkeit gegen Torsion auf. Die Reibung am Bohrungsumfang im spitzennahen Bereich ist daher vermindert. Zusätzlich tritt dabei dabei noch der Effekt auf, dass sich beim Bohren mit dem erfindungsgemäßen Bohrer das Material zuerst bei der Zerspanung an der Hauptschneide erwärmt und anschliessend wieder zusammenzieht. Somit wirkt im spitzennahen Bereich auf die Schneidenecke an der Hauptschneide und die dort anschließende Nebenschneide eine geringere Kraft, als bei einem Bohrer ohne eine solche Schwächung der Rundschlifffase.The rounded bevels show towards the drill tip a narrowing width and thus reduced Stiffness against torsion. The friction on the circumference of the hole in The area near the tip is therefore reduced. In addition, the Effect on that when drilling with the drill according to the invention the material is first heated during machining on the main cutting edge and then moves back together. Thus works close to the tip Area on the cutting edge at the main cutting edge and the one there subsequent Minor cutting edge less force than a drill without one such weakening the round bevel.

Es gelingt somit einerseits die auf die Schneidenecke wirkenden Kräfte wirksam zu verringern, so dass neben den faserhaltigen Schichten auch die härteren, in Sandwichmaterialien enthaltenen Schichten geschnitten werden können, ohne das ein Abbrechen oder schnelles Verschleißen der Schneidenecke zu befürchten ist. Trotz dessen können eng tolerierte Bohrungen gefertigt werden.So it succeeds on the one hand forces acting on the cutting edge effectively reduce, so that in addition to the fibrous layers the harder, layers contained in sandwich materials are cut can, without fear of breaking or rapid wear of the cutting corner. Despite that, you can tightly tolerated bores are manufactured.

Insgesamt wird somit die Belastung des Bohrwerkzeugs in axialer Richtung entlang des Bohrwerkzeugs gut verteilt, wobei der vorteilhafte Effekt genutzt wird, dass die Rundschlifffasen in der Nähe der Schneidenecken weniger steif sind als an einem axial weiter hinten liegenden Abschnitt des Bohrwerkzeugs, an dem sie ihre volle Breite erreichen. Erst in diesem Bereich ist das Bohrwerkzeug vollständig ausgesteift. Es kann demnach eine Verteilung der Ausreibarbeit auf einen längeren Nachbearbeitungs-Nebenschneidenabschnitt erzielt werden, wodurch bessere Toleranzen erzielt werden können.Overall, the burden of the drilling tool in the axial direction along the drilling tool well distributed, taking advantage of the fact that the Round bevels near the Cutting corners are less stiff than at an axially further back lying section of the drilling tool on which it is full width to reach. Only in this area is the drilling tool completely stiffened. Accordingly, the grinding work can be distributed over a longer post-cutting section can be achieved, whereby better tolerances can be achieved.

In einer ersten vorteihaften Ausführungsform gemäß Anspruch 2 schließen die Nachbearbeitungs-Nebenschneiden an den Schneidecken direkt an die Hauptschneiden an.In a first advantageous embodiment according to claim 2 close the post-cutting edges on the cutting corners the main cutting edges.

Als besonders vorteilhaft hat sich dabei ein gemäß Anspruch 3 als Dreischneider ausgestalteter Bohrer erwiesen, da er im Vergleich zu einem Zweischneider eine verbesserte Zentrierfähigkeit besitzt. Die Bohrerspitze weist in diesem Fall keine Querschneide auf; die Hauptschneiden gehen anstatt dessen pyramidenförmig ineinander über, so dass eine tatsächliche Zentrierspitze vorhanden ist, die dafür sorgt, dass der Bohrer exakt an der gewünschten Stelle ins Material eindringt und nicht verläuft.A drill designed according to claim 3 as a three-cutter has proven to be particularly advantageous since it has an improved centering ability compared to a two-cutter. In this case, the drill tip has no cross cutting edge; the main cutting edges go instead of the must be pyramid-shaped, so that there is an actual centering tip that ensures that the drill penetrates the material exactly at the desired location and does not run.

Es hat sich gezeigt, dass das Werkzeug nach Anspruch 3 in der Lage ist, sowohl CFK-Werkstoffe delaminationsfrei zu schneiden als auch Hartstoffschichten zerstörungsfrei und bei guten Standzeiten zu schneiden.It has been shown that the tool after Claim 3 is able to delaminate both CFRP materials to cut and hard material layers non-destructively and with a good service life to cut.

Auch eine Ausgestaltung des Bohrers als Zweischneider oder mit mehr als drei Hauptschneiden wäre aber prinzipiell denkbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Also an embodiment of the drill as a double cutter or with more than three main cutting edges in principle conceivable without leaving the scope of the invention.

In der bevorzügten Ausführungsform nach Anspruch 4 sind die Nachbearbeitungs-Nebenschneiden an einem dem nachlaufenden Steg angeordnet, die Hauptschneiden an einem vorlaufenden Steg. Die Nachbearbeitungs-Nebenschneiden laufen somit den entsprechenden Hauptschneiden nach und kommen somit erst zum Eingriff mit dem zu zerspanenden Material, nachdem die Hauptschneiden schon um den Winkel, um den die Nachbearbeitungs-Nebenschneiden nachlaufen, weiter gedreht wurde.In the preferred embodiment according to claim 4 are the post-cutting edges on one of the trailing ones The main cutting edges are arranged on a leading web. The post-cutting edges thus run the corresponding ones Main cutting and therefore come only to engage with the metal-cutting material after the main cutting is already around the angle that the post-processing cutting edges continue to rotate.

Es erfolgt somit eine Funktionstrennung in die Funktion "Schneiden" am vorlaufenden Steg und "Nachreiben" am nachlaufenden Steg. Während die Hauptschneide den Großteil des zu zerspanenden Materials abträgt, weist die Haupt-Nebenschneide keinen positiven radialen Spanwinkel auf, so dass sie die Bohrung kaum ausschabt, sondern eine rein abstützende Funktion hat.There is thus a separation of functions in the function "cutting" on the leading web and "re-rubbing" on the trailing bridge. While the main cutting edge the majority of the material to be machined, the main secondary cutting edge has none positive radial rake angle so that it hardly bores scrapes, but has a purely supportive function.

Sowohl die Rundschlifffase am vorlaufenden als auch am nachlaufenden Steg sind dabei zur Bohrerspitze hin geschwächt, so dass die Reibung am Bohrungsumfang im spitzennahen Bereich vermindert ist und auf die Schneidenecke und die Nebenschneide im spitzennahen Bereich eine geringere Kraft wirkt, als bei einem Bohrer ohne eine solche Schwächung der Rundschlifffase.Both the round bevel on the leading as the trailing web is also weakened towards the tip of the drill, so that the friction on the circumference of the bore is reduced in the area near the tip and on the cutting edge and the minor cutting edge near the tip A lower force acts than with a drill without one such weakening the round bevel.

Dadurch, dass die Nachbearbeitungsnebenschneide an einem nachlaufenden Steg ausgebildet ist, kommt es darüber hinaus zu dem weiteren positiven Effekt, dass das Nachreiben des Bohrungsumfangs erfolgen kann, ohne dass durch die am vorlaufenden Steg ausgebildete Hauptschneide zerspantes Material in die zusätzliche Nut gelangt und zu einem Zerkratzen des Bohrungsumfangs führt.Because of the post-processing edge is formed on a trailing web, it also occurs to the further positive effect that the reworking of the hole circumference can be done without being formed by the leading web Main cutting material gets into the additional groove and closes scratching the circumference of the hole.

Es hat sich gezeigt, dass sich das durch die Bohrarbeit erwärmte und ausgedehnte Material erst nach dem Vorbeilauf der Rundschlifffäse des vorlaufenden Abschnitts wieder zusammenzieht. Es kommt also erst wenn die auf die zusätzliche Nut folgende Nachbearbeitungs-Nebenschneide in Aktion tritt, zu einem Nebenschneiden-Schneidvorgang, die Nebenschneide am vorlaufenden Steg kann im wesentlichen durchgleiten, ohne in Schneideingriff mit dem Material am Bohrungsumfang gebracht zu werden.It has been shown that that warmed by the drilling work and extensive material only after passing the cylindrical grinding mill of the leading Section again. So it only comes when it comes up the additional The following post-cutting edge comes into action at one time Cutting edge cutting process, the cutting edge on the leading The web can slide through essentially without cutting engagement to be brought with the material around the hole circumference.

Tests mit einem Werkzeug nach Anspruch 4 haben ergeben, dass bei der Bearbeitung von Sandwich-Materialien mit gängigen Zerspanungsleistungen Delaminationen im Bereich der CFK-Schicht nicht aufgetreten sind, wobei gleichzeitig die hochfesten Schichten ebenso wie die Aluminiumschicht wirkungsvoll und mit ausreichender Standzeit zerspant werden konnten, auch wenn mit sogenannter trockener Minimalmengenschmierung gearbeitet wurde.Tests with a tool according to claim 4 have shown that when processing sandwich materials with common Cutting performance Delaminations in the area of the CFRP layer are not occurred, with the high-strength layers at the same time like the aluminum layer, effective and with sufficient service life could be machined, even if with so-called dry minimal quantity lubrication was worked.

Bei der Ausgestaltung des Bohrers mit in vorlaufenden und nachlaufenden Steg unterteilten Stegen hat sich entsprechend Anspruch 5 besonders eine Bauweise des Bohrers als Zweischneider, d.h. mit je zwei Hauptschneiden an zwei vorlaufenden Stegen und zwei Nachbearbeitungs-Nebenschneiden an zwei nachlaufenden Stegen als günstig erwiesen. Im Rahmen der Erfindung kommt aber auch eine Bauform als Drei- oder Mehrschneider in Betracht.When designing the drill with webs divided into leading and trailing web a design of the drill according to claim 5 as a double cutter, i.e. with two main cutting edges on two leading webs and two post-cutting edges proved to be cheap on two trailing webs. As part of the Invention also comes in a design as a three or more cutters into consideration.

Bei einem Zweischneiderwerkzeug kann darüberhinaus durch eine Ausspitzung eine vorteilhafte Querschneidenverkürzung erreicht werden, so dass die Zentriereigenschaften des erfindungsgemäßen Bohrwerkzeugs weiter verbessert werden können.In the case of a two-cutter tool, it can also be used an advantageous shortening of the cutting edge is achieved by a thinning so that the centering properties of the drilling tool according to the invention can be further improved.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der weiteren Unteransprüche:Advantageous further developments are Subject of the further subclaims:

Auch eine gemäß Anspruch 20 gegenüber der bei Bohrern üblichen Bohrerverjüngung verkleinerte Verjüngung des erfindungsgemäßen Bohrwerkzeugs, vozugsweise 0,02 bis 0,4 mmm pro 100 mm Länge und ganz besonders vorzugsweise genau 0,04 mm pro 100 mm Länge trägt zu einer Aussteifung des von der Bohrerspitze entfernten Bohrerabschitts gegenüber des näher an der Spitze gelegenen Bohrerabschnitts bei, so dass die Nebenschneiden auf einer größeren Länge schneiden.Also one according to claim 20 over the usual with drills drill rejuvenation reduced rejuvenation of the drilling tool according to the invention, preferably 0.02 to 0.4 mmm per 100 mm length and very particularly preferably exactly 0.04 mm per 100 mm length contributes a stiffening of the drill section removed from the drill tip across from the closer at the tip of the drill section so that the minor cutting edges open cut to a greater length.

Dieser Effekt wirkt sich besonders positiv im Bereich der Nachbearbeitungs-Nebenschneide aus, die ja für das Vermeiden von Delaminationserscheinungen hauptsächlich verantwortlich ist.This effect has a special effect positive in the area of the post-cutting edge, yes for the Avoiding signs of delamination is mainly responsible.

Durch eine axiale Nacheilung der Schneidenecke am nachlaufenden Steg gemäß Anspruch 7 (der axiale Nachlauf beträgt vorzugsweise zwischen 0,1 und 0,2 mm) wird verhindert, dass die Hauptschneide am nachlaufenden Steg schneidet und dadurch Späne in die zusätzliche Nut gelangen, die die Bohrung an ihrem Außenumfang zerkratzen könnten. Auch im Sinne der oben beschriebenen Funktionstrennung von "Schneiden" an der Hauptschneide am vorlaufenden Steg mit Spanabfuhr über die Hauptspannut und "Reiben", d.h. Feinbearbeiten and der Nebenschneide am nachlaufenden Stegs mit Abfuhr einer geringeren Menge an Spänen über die zusätzliche Nut ist eine derartige axiale Nacheilung, der größer als der mit dem Bohrwerkzeug potentiell gefahrene Vorschub sein muss, vorteilhaft.By axially lagging the Cutting corner on the trailing web according to claim 7 (the axial trailing is preferably between 0.1 and 0.2 mm) prevents the Main cutting edge on the trailing web cuts and thereby chips in the additional Groove that could scratch the bore on its outer circumference. Also in the sense of the separation of functions of "cutting" described above on the main cutting edge on the leading web with chip removal via the Main chip groove and "rubbing" i.e. Finishing on the minor cutting edge on the trailing web with removal of a smaller amount of chips over the additional The groove is such an axial lag that is larger than that with the drilling tool potentially driven feed must be advantageous.

Dieser Effekt kann zusätzlich verbessert werden, wenn eine gezielte Entschärfung der Schneidenecke am nachlaufenden Steg mittels verrundeter oder angefaster Schneidenecke stattfindet. Mit dieser Weiterbildung ergibt sich ein größerer Spielraum für die Vorschubauswahl.This effect can also be improved if the cutting corner is specifically defused on the trailing web by means of rounded or chamfered cutting corners. With this further training there is greater scope for the feed selection.

Weiter verringert wird die Belastung der Schneidecken durch einen flachen Spitzenwinkel, so dass beim Zerspanen an den Hauptschneiden des vorlaufenden Abschnitts verringerte Radiälkraftanteile auftreten. Es zeigt sich, dass beste Ergebnisse – gemäß Anspruch 21 – mit einem Spitzenwinkel in einem Bereich von 140° – 170°, insbesondere mit 150° erzielt werden konnten.The burden is further reduced the cutting corners by a flat point angle, so that when Cutting on the main cutting edges of the leading section reduced Radiälkraftanteile occur. It turns out that the best results - according to claim 21 - with one Point angle in a range of 140 ° - 170 °, in particular achieved with 150 ° could become.

Es hat sich ferner gezeigt, dass die erfindungsgemäßen Maßnahmen die oben beschriebenen Effekte auch dann hervorrufen, wenn der Spitzenanschliff variiert. Dies erlaubt es, auch einfach herstellbare Spitzenanschliffe zum Einsatz zu bringen, wie z.B. einen Flächenanschliff, der in der Regel von CNC-Maschinen herstellbar ist. Bei einem als Zweischneider ausgestalteten Bohrer ist dabei ein 4-Flächen-Anschliff vorteilhaft, mit dem es gelingt, die Hauptschneide des nachlaufenden Stegs mit Garantie axial nach hinten zu versetzten, so dass sie auch bei großen Vorschüben nicht in den Zerspanungsbereich eingreift, sondern ihm nachläuft. Bei einem Bohrer mit drei Hauptschneiden ist entsprechend ein 6-Flächen-Anschliff günstig.It has also been shown that the measures according to the invention produce the effects described above even if the point is sharpened varied. This also allows easy-to-manufacture point cuts to be used, e.g. a surface grinding, which is usually from CNC machines can be produced. In one designed as a double cutter The drill is a 4-surface grinding advantageous with which it succeeds in trailing the main cutting edge Bars are guaranteed to move axially backwards, so they too for large feeds does not intervene in the machining area, but runs after it. at a drill with three main cutting edges is a 6-surface grinding Cheap.

Im Sinne weiter verbesserter Schnittgeschwindigkeiten und einer durch das Bohrwerkzeug zu fahrende Mindermengenschmierung hat es sich außerdem als vorteilhaft erwiesen, den Bohrer gemäß Anspruch 8 mit zumindest einem Innenkühlkanal vorzusehen, so dass beim Bohren keine externe Schmier- bzw. Kühlmittelzufuhr nötig ist, sondern durch den Bohrer hindurch Kühlmittel direkt zum Zerspanungsbereich an der Bohrerspitze geleitet werden kann.In terms of further improved cutting speeds and low-quantity lubrication to be driven through the drilling tool it also has proven to be advantageous, the drill according to claim 8 with at least an internal cooling duct To be provided so that no external lubricant or coolant supply during drilling is necessary but coolant through the drill directly to the machining area can be guided at the tip of the drill.

Dabei sind verschiedene Ausgestaltungen der bohrerintegrierten Kühlmittelzufuhr denkbar: Neben einem zentrisch eingebohrten Kühlkanal, der leicht zu fertigen ist, wäre auch einer oder mehrere mit dem Bohrerspiralwinkel gewendelte Kühlkanäle denkbar, die den Vorteil einer gleichmäßigeren Kühlung, innerhalb des Bohrers mit sich bringen.There are various configurations of the drill integrated coolant supply conceivable: in addition to a centrally drilled cooling channel that is easy to manufacture is, would be one or more cooling channels coiled with the drill helix angle are also conceivable, which has the advantage of a more even Cooling, bring within the drill.

Beim zentrisch eingebohrten Kühlkanal weist dabei bevorzugt jede Freifläche eine mit dem Kühlkanal über Verbindungskanäle mit dem Innenkühlkanal in Verbindung stehende Austrittsöffnung auf. Das derart zugeführte Kühlmittel trifft so direkt auf den zu kühlenden Bereich des als nächstes zu zerspanenden Materials und kann somit sowohl die Hauptschneiden beim Schneidvorgang kühlen als auch die Spannuten ausreichend schmieren, um eine ausreichende Spanabfuhr zu gewährleisten.With the centrally drilled cooling channel each free surface preferably has one with the cooling channel via connecting channels with the Internal cooling duct in Connected outlet opening on. The coolant supplied in this way so directly meets the one to be cooled Area of the next material to be machined and can therefore cut both the main cutting edges cool during the cutting process as well as lubricate the flutes sufficiently to ensure adequate To ensure chip evacuation.

Bei der Ausführungsform gemäß Anspruch 12 mit zusätzlichen Austrittsöffnungen in den Spannuten, kann die Spanabfuhr durch zusätzlich in die Spannuten eingebrachtes Kühlmittel noch verbessert werden.In the embodiment according to claim 12 with additional outlet openings in the flutes, the chip evacuation can also be done by inserting into the flutes coolant can still be improved.

Um den Verschleiß an den Bohrerschneiden weiter zu verringern, während eine zu große Verrundung und damit Unschärfe vermieden wird, weist der Bohrer in vorteilhafter Weise eine dünne Hartschicht auf. Als besonders geeignet hat sich dabei Diamant erwiesen, der sehr dünnlagig (im Atomlagen-Bereich) aufgetragen werden kann.To continue the wear on the cutting edges decrease while too big Rounding and blurring is avoided, the drill advantageously has a thin hard layer. Diamond has proven to be particularly suitable, the very dünnlagig (in the atomic layer range) can be applied.

Für diese Hartstoffschicht kommt z.B. Diamant, vorzugsweise nanokristalliner Diamant in Frage, Titan-Nitrid- oder Titan-Aluminium-Nitrid. Besonders geeignet sind u.a. eine Titan-Aluminium-Nitrid-Schicht und eine sogenannte Mehrlagen-Schicht, die unter der Bezeichnung "Fire I" von der Firma Gühring oHG vermarktet wird. Dabei handelt es sich um eine TiN-/(Ti,Al)N-Mehrlagens-Schicht.For this hard material layer comes e.g. Diamond, preferably nanocrystalline Diamond in question, titanium nitride or titanium aluminum nitride. The following are particularly suitable: a titanium aluminum nitride layer and a so-called multi-layer layer, which is called "Fire I" from Gühring oHG is marketed. This is a TiN - / (Ti, Al) N multilayer layer.

Besonders bevorzugt kann auch eine Verschleißschutzschicht zur Anwendung kommen, die im wesentlichen aus Nitriden mit den Metallkomponenten Cr, Ti und Al und vorzugsweise einem geringen Anteil von Elementen zur Kornverfeinerung besteht, wobei der Cr-Anteil bei 30 bis 65 %, vorzugsweise 30 bis 60 %, besonders bevorzugt 40 bis 60 %, der Al-Anteil bei 15 bis 35 %, vorzugsweise 17 bis 25 % , und der Ti-Anteil bei 16 bis 40 % , vorzugsweise 16 bis 35 %, besonders bevorzugt 24 bis 35 %, liegt, und zwar jeweils bezogen auf alle Metallatome in der gesamten Schicht. Dabei kann der Schichtaufbau eilagig sein mit einer homogenen Mischphase oder er kann aus mehreren in sich homogenen Lagen bestehen, die abwechselnd einerseits aus (Ti_xAl_yY_z)N mit x = 0,38 bis 0,5 und y = 0,48 bis 0,6 und z = 0 bis 0,04 und andererseits aus CrN bestehen, wobei vorzugsweise die oberste Lage der Verschleißschutzschicht von der CrN-Schicht gebildet ist.A wear protection layer can also be used with particular preference, which essentially consists of nitrides with the metal components Cr, Ti and Al and preferably a small proportion of elements for grain refinement, the Cr proportion being 30 to 65%, preferably 30 to 60% , particularly preferably 40 to 60%, the Al content is 15 to 35%, preferably 17 to 25%, and the Ti content is 16 to 40%, preferably 16 to 35%, particularly preferably 24 to 35%, in each case based on all metal atoms in the entire layer. The layer structure can be in one layer with a homogeneous mixed phase or it can consist of several homogeneous layers, which alternately consist of (Ti _x Al _y Y _z ) N with x = 0.38 to 0.5 and y = 0.48 to 0.6 and z = 0 to 0.04 and on the other hand consist of CrN, the top layer of the wear protection layer preferably being formed by the CrN layer.

Um andererseits die Spanabfuhr in den spanführenden Nuten (Hauptspannuten am Vorbohrbereich und Nuten vor den vorlaufenden Stegen am Feinbearbeitungsbereich) zu verbessern, weist der Bohrer gemäß Anspruch 28 eine Weichstoffbeschichtung, vorzugsweise aus MoS₂, auf.On the other hand, to improve chip evacuation in the chip-guiding grooves (main chip grooves on the pre-drilling area and grooves in front of the leading webs on the finishing area), the drill has a soft material coating, preferably made of MoS ₂ .

Der Schneidwinkel der Hauptschneiden sowie der Stufenschneidkanten, d.h. der Anstellwinkel der Spanflächen zur Bohrerachse wird dabei durch den Spiralwinkel des Bohrers bestimmt, mit dem der Bohrer gewendelt ist. Der Spiralwinkel liegt dabei gemäß Anspruch 22 in einem Bereich von 20 – 40°.The cutting angle of the main cutting edges as well as the step cutting edges, i.e. the angle of attack of the rake faces The drill axis is determined by the spiral angle of the drill, with which the drill is coiled. The spiral angle is according to claim 22 in a range of 20 - 40 °.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der übrigen Unteransprüche.Advantageous further developments of Invention are the subject of the rest Dependent claims.

Die einzelnen Merkmale der Ausführungsformen gemäss den Ansprüchen lassen sich, soweit es sinnvoll erscheint, beliebig kombinieren.The individual features of the embodiments according to the claims can be combined as desired, as far as it makes sense.

Die Erfindung ist aber nicht auf die in den Ansprüchen genannten Ausführüngsformen beschränkt, insbesondere wären auch Kegelmantelanschliffe der Freiflächen denkbar.However, the invention is not based on the in the claims mentioned embodiments limited, would be particular conical surface grinding of the open areas is also conceivable.

Nachfolgend werden anhand schematischer Zeichnungen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:Below are schematic drawings preferred embodiments the invention closer explained. Show it:

1 eine maßstabsgetreue Seitenansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bohrers; 1 a scale side view of an embodiment of the drill according to the invention;

2 eine vergrößerte Draufsicht der auf die Bohrerspitze; 2 an enlarged plan view of the drill bit;

3 eine vergrößerte Schnittansicht entlang der Linie A – A in 1; 3 an enlarged sectional view ent along the line A - A in 1 ;

4 eine vergrößerte Seitenansicht der Spitze des in 1 gezeigten Bohrers; 4 an enlarged side view of the tip of the in 1 shown drill;

5 eine vergrößerte Draufsicht auf die Bohrerspitze eines gemäß einer weiteren Ausführungsform gestalteten Bohrers; 5 an enlarged plan view of the drill tip of a drill designed according to a further embodiment;

6 eine vergrößerte Seitenansicht der Spitze des in 5 gezeigten Bohrers; 6 an enlarged side view of the tip of the in 5 shown drill;

7 eine vergrößerte Draufsicht auf die Bohrerspitze eines gemäß einer weiteren Ausführungsform gestalteten Bohrers. 7 an enlarged plan view of the drill tip of a drill designed according to a further embodiment.

Die 1 bis 4 zeigen eine erste Ausführungsform des Bohrers als Zweischneider. Der in 1 maßstabsgetreu gezeigte Bohrer der Länge L hat dabei einen Durchmesser D. Der Bohrer ist so gestaltet, dass er zur Herstellung von äußerst eng tolerierten Bohrungen in schwer zu zerspanende Werkstücke, insbesondere von Sandwichmaterialien dient, insbesondere von solchen Materialien, bei denen eine faserverstärkte, beispielsweise eine CFK-Schicht neben einer äußerst harten Schicht beispielsweise aus Titan oder einer Titan-Legierung und/oder einer Leichtmetallschicht, wie z.B. einer Al- Schicht liegt.The 1 to 4 show a first embodiment of the drill as a double cutter. The in 1 True-to-scale drill bits of length L have a diameter D. The drill is designed in such a way that it is used to produce extremely tightly tolerated bores in workpieces that are difficult to machine, in particular sandwich materials, in particular those materials in which a fiber-reinforced, for example a CFRP layer in addition to an extremely hard layer, for example made of titanium or a titanium alloy and / or a light metal layer, such as an Al layer.

Der Bohrer wird gewöhnlicher Weise in Verbindung mit Bohr- und Nietrobotern verwendet, die insbesondere im Flugzeugbau eingesetzt werden. Die Bohrungen sind dabei mit sehr engen Toleranzen (beispielsweise kleiner/gleich H8) herzustellen, wobei besonderes Augenmerk auf eine günstige Zerspanung der metallischen Schicht und eine größtmögliche Schonung der faserverstärkten Schicht zu legen ist.The drill is becoming more common Way used in conjunction with drilling and riveting robots, in particular be used in aircraft construction. The holes are very produce tight tolerances (e.g. less than or equal to H8), paying particular attention to a favorable machining of the metallic Layer and the greatest possible protection the fiber reinforced Layer to be laid.

Der Spiralwinkel des Bohrers beträgt dabei beispielsweise 40°. Der Bohrer führt dabei nicht nur die Funktion eines reinen Bohrers aus, sondern auch die einer Reibahle, wie im folgenden beschrieben wird.The spiral angle of the drill is, for example 40 °. The Drill leads not only the function of a pure drill, but also that a reamer as described below.

Zu diesem Zweck ist der Bohrer wie folgt aufgebaut:For this purpose the drill is like constructed as follows:

An der Bohrerspitze 1, die einen Anschliff in Form eines Flächenschliffs mit den zwei einander benachbarten Freiflächen 8, 9 hat, ist der Spitzenwinkel WT angetragen, der einen Wert von vorzugsweise 150° hat, also sehr flach verläuft, um beim Bohren möglichst geringe Kraftkomponenten in radiale Richtung zu lenken. Somit fallen die in 4 gezeigten Hauptschneiden 3 flach bis zur Schneidenecke S1 ab. Es ist dabei eine eingeschliffene Anspitzung 4 zu erkennen, durch die eine Verkürzung der Bohrerquerschneide 2 erzielt wird, um so ein punktgenaues Anbohren ins Volle zu ermöglichen. Beide Hauptschneiden 3 verlaufen von der Bohrerquerschneide 2 zu den Schneidenecken S1, an denen Nebenschneiden 5 angrenzen, die auf den vorlaufenden Kanten der Bohrerstege, wendelförmig auf einem Zylinder mit dem Durchmesser D verlaufen.At the drill tip 1 , which is a bevel in the form of a surface cut with the two adjacent open areas 8th . 9 the tip angle WT is plotted, which has a value of preferably 150 °, that is to say runs very flat, in order to steer the smallest possible force components in the radial direction during drilling. So they fall in 4 main cutting edges shown 3 flat to the cutting edge S1. It is a sharpened point 4 can be recognized by a shortening of the drill cross-section 2 is achieved in order to enable precise drilling into the solid. Both main edges 3 run from the drill bit 2 to the cutting edges S1, on which minor cutting edges 5 border, which run on the leading edges of the drill ridges, helically on a cylinder with diameter D.

Der Bohrer weist den in 1 entlang der Linie A-A aufgenommenen Querschnitt auf, der in 3 in vergrößerter Darstellung gezeigt wird. Dabei wird deutlich, dass im Bohrer neben den beiden Haupt-Spannuten 10, die vor den beiden Haupt-Nebenschneiden 5 einen Kanal zur Spanabfuhr bilden, noch zusätzliche Nuten 12 ausgebildet sind, die die beiden Stege des Bohrers in einen vorlaufenden Steg 11 und einen nachlaufenden Steg 13 unterteilen und im wesentlichen nicht spanführend sind, sondern jeweils dem als eine Art "Reibahlenzahn" ausgebildeten nachlaufenden Steg 13 vorgelagert sind. Der vorlaufenden Steg 11 wird dabei jeweils von der Spanfläche bis zur Haupt-Nebenschneide 5, umfangsseitig durch Haupt-Rundschlifffasen 7, sowie rückseitig durch die zusätzliche Nut eingegrenzt.The drill has the in 1 Cross section taken along the line AA, which in 3 is shown in an enlarged view. It becomes clear that in the drill next to the two main flutes 10 that before the two main minor cutting edges 5 form a channel for chip removal, additional grooves 12 are formed, the two webs of the drill in a leading web 11 and a trailing web 13 subdivide and are essentially not chip-removing, but each of the trailing web designed as a type of "reaming tooth" 13 are upstream. The leading footbridge 11 is from the rake face to the main minor cutting edge 5 , circumferentially by main circular bevels 7 , as well as limited by the additional groove on the back.

Nach der rückseitigen, zusätzlichen Nut 12 folgt umfangsseitig der nachlaufende Steg 13, der im wesentlichen den Querschnitt eines Reibahlenzahns aufweist. An der Spanfläche am nachlaufenden Steg 13 ein positiver Rückspanwinkel WSR von beispielsweise 14° vorgesehen, so dass die Nachbearbeitungs-Nebenschneide 23 beim Bohren den Bohrungsinnenumfang ausschabt. Der Rückspanwinkel ist so groß wie möglich ausgeführt, wobei die Stabilität des Schneidkeils die Grenze bildet. An die Nachbearbeitungs-Nebenschneide 23 schließt umfangsseitig eine weitere Rundschlifffase 17 an, die nach dem Ausschaben den Bohrungsinnenumfang nachreibt.After the additional groove on the back 12 the trailing web follows on the circumference 13 which essentially has the cross section of a reaming tooth. On the rake face on the trailing web 13 a positive rake angle WSR of, for example, 14 ° is provided, so that the secondary cutting edge 23 scrapes the inner circumference of the hole when drilling. The rake angle is as large as possible, with the stability of the cutting wedge forming the limit. To the post-cutting edge 23 closes another round bevel on the circumference 17 which rubs the inner circumference of the hole after scraping.

Aus 3 wird deutlich, dass die zusätzliche Nuten wesentlich weniger tief in den Bohrer eingeformt ist als die Hauptspannuten 10. Mit kurz-lang-gestrichener Linie ist dabei ein Kreis mit dem Durchmesser d_i eingezeichnet, auf dem die beiden innersten Punkte der beiden zusätzlichen Nuten liegen. Dagegen liegen die beiden innersten Punkte der beiden Hauptspannuten auf dem wesentlich engeren Kreis mit dem Durchmesser d_g, der mit einfach gestrichener Linie eingezeichnet ist.Out 3 it becomes clear that the additional grooves are molded into the drill much less deeply than the main clamping grooves 10 , With a short-long-dashed line, a circle with the diameter d _{i is} drawn on which the two innermost points of the two additional grooves lie. In contrast, the two innermost points of the two main clamping grooves lie on the much narrower circle with the diameter d _g , which is drawn with a simple dashed line.

Unter Verweis auf die 3 und 4 soll nun auf eine wesentlich Funktion der erfindungsgemäßen Ausführungsform des Bohrwerkzeugs eingegangen werden:Referring to the 3 and 4 An essential function of the embodiment of the drilling tool according to the invention will now be discussed:

An den Hauptspannuten 3 läuft der wesentliche Teil des Zerspanungsvorschubs beim Bohren ab. Das zerspante Material wird über die Hauptspannuten abgeführt. Die Hauptspannuten 10 sind deshalb viel voluminöser ausgebildet als die zusätzlichen Nuten 12, in denen nur das ausgeschabte Material abgeführt wird. Die beiden Rundschlifffasen 7, 17 stützen dabei beim Bohren das Bohrwerkzeug gegen den Innenumfang der Bohrung ab und reiben nach. Besonders CFK-Material, aber auch andere stark wärmedehnende Materialien erwärmen beim Zerspanen an der Hauptschneide 3 bzw. Schneidenecke S1 und dehnen sich daher stark aus, so dass es sich am gerade zerspanten Material der Bohrlochdurchmesser auf weitet, was noch durch die Rundschlifffase 7 unterstützt wird. Eine mit einem positiven (radialen) Spanwinkel versehene Nebenschneide am vorlaufenden Steg 11 hätte daher eine nur ungenügende Funktion.On the main span slots 3 the main part of the machining feed takes place during drilling. The machined material is removed via the main clamping grooves. The main span slots 10 are therefore much more voluminous than the additional grooves 12 , in which only the scraped material is removed. The two round bevels 7 . 17 During drilling, support the drilling tool against the inner circumference of the hole and ream. CFRP material in particular, but also other materials with high thermal expansion, heat up during machining on the main cutting edge 3 or cutting corner S1 and therefore expand strongly, so that the diameter of the borehole widens on the material being cut, which is also due to the round bevel 7 is supported. A secondary cutting edge with a positive (radial) rake angle on the leading web 11 would therefore have an insufficient function.

Nach dem Schneiden an der Hauptschneidkante 3, bzw. an der Schneidenecke S1 zieht sich das Material wieder zusammen, so dass der nachlaufende Reibahlen-, bzw. Nachbearbeitungssteg 13 das Material am Bohrungsumfang ausgeschabt, bzw. ausgerieben wird.After cutting on the main cutting edge 3 , or at the cutting corner S1, the material contracts again, so that the trailing reamers or reworking web 13 the material is scraped out or rubbed out at the circumference of the hole.

4 lässt erkennen, dass die Schneidenecke S2 um eine axiales Maß NE hinter der Schneidenecke S1 liegt, wobei dieses Maß so an den Vorschub des Werkzeugs angepasst ist, dass die Schneidenecke S2 im Einsatz des Werkzeugs nicht in das Material eintaucht. Das Maß NE, welches das Nacheilen der zweiten Fase bezüglich der ersten Fase bestimmt, beträgt vorzugsweise 0,1 bis 0,2mm. Um diesen Effekt zusätzlich abzusichern, ist die Schneidenecke S2 zusätzlich angefast, wie in 4 durch das Bezugszeichen 35 angedeutet. Anstelle der Fase kann selbstverständlich eine Verrundung treten. 4 reveals that the cutting corner S2 lies behind the cutting corner S1 by an axial dimension NE, this dimension being adapted to the feed of the tool in such a way that the cutting corner S2 does not plunge into the material when the tool is in use. The dimension NE, which determines the lagging of the second chamfer with respect to the first chamfer, is preferably 0.1 to 0.2 mm. To ensure this effect, the cutting corner S2 is also chamfered, as in 4 by the reference symbol 35 indicated. Instead of the chamfer, a rounding can of course occur.

Zur Erzielung einer vorteilhaften Aufteilung der Zerspanungsarbeit von vorlaufendem Steg 11 und nachlaufenden Steg 13 ist eine besondere Gestaltung der Rundschlifffasen 7 und 17 gewählt. Wie sich aus den 2 und 4 ergibt, ist die Rundschliffase am nachlaufenden Bereich abgetragen, was bei der Ausgestaltung gemäß 4 im Bereich des nachlaufenden Stegs durch eine sich in Axialrichtung vorzugsweise linear verjüngende Abschrägungsfläche 37 geschieht. Auch im Bereich des vorlaufenden Stegs 11 ist die Rundschliffase 7 entsprechend abgetragen, wie in 2 durch das Bezugszeichen 39 angedeutet. Anstelle der Abschrägungsflächen 37, 39 können auch eingeschliffene Stufen vorliegen, die in vorbestimmtem Abstand AX von der Schneidenecke S1 bzw. S2 auslaufen. Das Maß AX beträgt vorzugsweise das 1,5-fache des Bohrerdurchmessers. Die Rundschiffasenbreite an der Schneidenecke ist gegenüber herkömmlichen gattungsbildenden Werkzeugen um etwa 50°s verringert und beträgt beispielsweise 0,8mm. Sie nimmt vorzugsweise linear über eine axiale Länge von etwa 1,5xD zu, vorzugsweise auf einen Wert zwischen 4 und 12% des Werzeugdurchmessers.To achieve an advantageous division of the cutting work from the leading web 11 and trailing web 13 is a special design of the bevel 7 and 17 selected. How from the 2 and 4 results, the rounded bevel is worn on the trailing area, which is in accordance with the design 4 in the area of the trailing web by a bevel surface that tapers preferably linearly in the axial direction 37 happens. Also in the area of the leading jetty 11 is the round bevel 7 removed accordingly, as in 2 by the reference symbol 39 indicated. Instead of the bevel surfaces 37 . 39 there may also be ground-in steps which run out at a predetermined distance AX from the cutting corner S1 or S2. The dimension AX is preferably 1.5 times the drill diameter. The round ship nose width at the cutting corner is reduced by about 50 ° s compared to conventional generic tools and is, for example, 0.8 mm. It preferably increases linearly over an axial length of approximately 1.5 × D, preferably to a value between 4 and 12% of the tool diameter.

Es hat sich gezeigt, dass es vorteilhaft ist, wenn der Spanwinkel WSR der Nachbearbeitungs-Nebenschneide 23 im Bereich zwischen 8 und 20°, vorzugsweise bei etwa 14° liegt.It has been shown that it is advantageous if the rake angle WSR of the post-cutting edge 23 in the range between 8 and 20 °, preferably around 14 °.

Die Breite B(L) der Rundschlifffasen 7 bzw. 17 nimmt ab der Bohrerspitze , d.h. beginnend mit der Schneidenecke S1 bzw. S2 über eine Länge AX auf eine volle Breite Bv zu, wobei die Länge AX vorzugsweise gleich dem 0,7 bis 3- fachen, besonders bevorzugt gleich dem 1,5-fachen Bohrerdurchmesser (D) ist.The width B (L) of the bevel 7 respectively. 17 increases from the drill tip, ie starting with the cutting corner S1 or S2, over a length AX to a full width Bv, the length AX preferably being 0.7 to 3 times, particularly preferably 1.5 times the drill diameter (D) is.

Die volle Breite Bv der Rundschlifffase 7 bzw. 17 beträgt vorzugsweise 4% – 15% des Bohrerdurchmessers (D), wobei der Durchmesser D des Bohrers im Bereich von 3 – 30 mm liegen kann.The full width Bv of the round bevel 7 or 17 is preferably 4% - 15% of the drill diameter (D), wherein the diameter D of the drill can be in the range of 3 - 30 mm.

Es hat sich weiter als vorteilhaft erwiesen, den Bohrer so zu gestalten, dass er ausgehend von der Schneidenecke S1, S2 eine Verjüngung – nicht dargestellt – in Axialrichtung entlang des Bohrers hat, die 25% – 80 % der üblichen Bohrerverjüngung d.h. von üblichen Bohrwerkzeugen der gattungsbildenden Art beträgt. Derartige übliche Verjüngungen liegen im Bereich von 0,02 – 0,4 mm. Ein bevorzugter Wert für die erfindungsgemäßen Werkzeuge liegt bei 0,04 mm pro 100 mm Länge liegt.It has further proven beneficial proved to design the drill so that it starts from the Cutting corner S1, S2 a taper - not shown - in the axial direction along the drill, which is 25% - 80% of the usual drill taper i.e. of usual Drilling tools of the generic type is. Such usual tapering are in the range of 0.02 - 0.4 mm. A preferred value for the tools according to the invention is 0.04 mm per 100 mm length lies.

Die Nacheilung NE der Schneidenecke S2 am zumindest einen nachlaufenden Steg 13 gegenüber der Schneidenecke S1 am vorlaufenden Steg 11 vorzugsweise im Bereich von 0% – 40% des Bohrerdurchmessers D.The lag NE of the cutting corner S2 on at least one trailing web 13 opposite the cutting corner S1 on the leading web 11 preferably in the range of 0% - 40% of the drill diameter D.

Der Spitzenwinkel WT des Bohrers liegt in einem Bereich von 140° – 170°, vorzugsweise bei etwa 150°.The tip angle WT of the drill is in a range of 140 ° - 170 °, preferably at about 150 °.

Der Bohrer hat einen Spiralwinkel WN, der im Bereich von 20° – 40° liegt. Im übrigen kann das Werkzeug mit üblichen Beschichtungen ausgestattet sein, und zwar zumindest im Bereich der scharfen Schneiden. Wenn es sich um eine Hartstoffschicht handelt, ist diese vorzugsweise dünn ausgeführt, wobei die Dicke der Schicht vorzugsweise im Bereich zwischen 0,5 und 3 μm liegt.The drill has a spiral angle WN, which is in the range of 20 ° - 40 °. Otherwise, can the tool with usual Coatings be equipped, at least in the area the sharp edges. If it's a hard material layer, it is preferably thin executed the thickness of the layer preferably in the range between 0.5 and 3 μm lies.

Die Hartstoffschicht besteht beispielsweise aus Diamant, vorzugsweise monokristallinem Diamant. Sie kann aber auch als Titan-Nitrid- oder als Titan-Aluminium-Nitrid-Schicht ausgeführt sein, da derartige Schichten ausreichend dünn abgeschieden werden.The hard material layer consists of, for example Diamond, preferably monocrystalline diamond. But it can also be designed as a titanium nitride or titanium aluminum nitride layer, since such layers are deposited sufficiently thin.

Zusätzlich oder alternativ kann auch eine Weichstoffschicht Anwendung finden, die zumindest im Bereich der Nuten vorliegt. Diese Weichstoffbeschichtung besteht vorzugsweise aus MoS₂.Additionally or alternatively, a soft material layer can also be used, which is present at least in the area of the grooves. This soft material coating preferably consists of MoS ₂ .

Als Werkstoff für den Bohrer können alle gängigen Werkstoffe moderner Hochleistungsbohrer Anwendung finden, wie z.B. Hartmetall, Schnellstahl wie HSS oder HSSE, HSSEBM, Keramik, Cermet oder andere Sintermetall-Werkstoffe.All common materials can be used as the material for the drill modern high-performance drills are used, e.g. Hard metal, High-speed steel such as HSS or HSSE, HSSEBM, ceramics, cermet or others Sintered metal materials.

Mit dem vorstehen beschriebenen Aufbau des Bohrwerkzeugs ergibt sich folgende Wirkungsweise: Über die verkürzte Querschneide 2 erfolgt eine gute Zentrierung des Werkzeugs beim Anbohren, und zwar unabhängig davon, welches Material des Sandwich-Bauteils angebohrt wird.With the construction of the drilling tool described above, the following mode of action results: via the shortened cross cutting edge 2 the tool is centered well when drilling, regardless of which material of the sandwich component is drilled.

Sobald die Schneidenecke S1 in das Material eintaucht, tritt die verkürzte Rundschliffase 7 in Funktion. Weil diese im Vergleich zu herkömmlichen Werkzeugen verkürzt ist, ist die thermische Belastung niedriger. Hinter dem vorlaufenden Steg 11 hat das Material die Tendenz, sich zusammen zu ziehen. Der nachlaufende Steg 13 führt an diesem Materialabschnitt mit der nachlaufenden Nebenschneide 23 eine Feinbearbeitung aus, wobei allerdings die Schneidenecke S2 ohne Schnittwirkung bleibt. Auf diese Weise kann nicht nur das extrem harte Material des Sandwich-Bauteils, sondern auch das weiche Aluminium problemlos zerspant werden, mit dem besonderen Vorteil, dass ein Herausreißen von Fasern aus dem faserverstärkten Material nicht auftritt.As soon as the cutting edge S1 is immersed in the material, the shortened round bevel occurs 7 in function. Because it is shorter than conventional tools, the thermal load is lower. Behind the leading footbridge 11 the material tends to contract. The trailing bridge 13 leads to this material section with the trailing secondary cutting edge 23 a fine machining, but the cutting corner S2 remains without cutting action. In this way, not only the extremely hard material of the sandwich component but also the soft aluminum can be machined without any problems, with the particular advantage that fibers are not torn out of the fiber-reinforced material.

Das vorstehend beschriebene Werkzeug ist in der Lage, den Zerspanungsdruck zumindest in einem Bereich bis 1,5xD ab Bohrerspitze bzw. Schneidenecke gleichmäßig zu verteilen. Da die Verjüngung des Bohrwerkzeugs kleiner als gewöhnlich ist, ergibt sich die Tendenz eines erhöhten radialen Zerspanungsdrucks am Übergang zwischen Haupt- und Nebenschneide. Die verringert Rundschlifffasenbreite wirkt dieser Tendenz entgegen, so dass die vorstehend beschriebene optimale Zerspanungswirkung sichergestellt ist.The tool described above is capable of cutting pressure at least in one area to be distributed evenly up to 1.5xD from the drill tip or cutting edge. Because the rejuvenation of the Drilling tool smaller than usual there is a tendency for an increased radial machining pressure at the transition between major and minor cutting edge. The reduced chamfer chamfer width works counter this tendency, so that the optimum described above Machining effect is ensured.

In den 5 und 6 ist eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des Bohrers gezeigt. Es handelt sich dabei um einen als Dreischneider ausgeführten Bohrer. Der Spitzenwinkel verläuft sehr flach, um beim Bohren möglichst geringe Kraftkomponenten in radiale Richtung zu lenken. Somit fallen die drei vorlaufenden Hauptschneiden 3a flach bis zur Schneidenecke S1a ab. Es ist dabei eine eingeschliffene Anspitzung 4a zu erkennen, durch die der Bereich unmittelbar an der Bohrerspitze, an dem sich die drei Freiflächen pyramidenförmig treffen, möglichst klein zu gestalten, so dass eine zum Zentrieren geeignete Bohrerspitze entsteht, die Hauptschneidearbeit aber an den Hauptschneiden 3a ausgeführt wird. Die drei Hauptschneiden 3a verlaufen von der Bohrerspitze 1a zu den Schneidenecken S1a, an denen Nebenschneiden 5a angrenzen, die auf den vorlaufenden Kanten der Bohrerstege, wendelförmig auf einem Zylinder mit dem Durchmesser D verlaufen.In the 5 and 6 a further advantageous embodiment of the drill is shown. It is a three-cutter drill. The tip angle is very flat in order to direct the smallest possible force components in the radial direction during drilling. Thus the three leading cutting edges fall 3a flat to the cutting corner S1a. It is a sharpened point 4a through which the area directly at the drill tip where the three open spaces meet in a pyramid shape can be made as small as possible, so that a drill tip suitable for centering is created, but the main cutting work on the main cutting edges 3a is performed. The three main cutting edges 3a run from the drill tip 1a to the cutting edges S1a, on which minor cutting edges 5a border, which run on the leading edges of the drill ridges, helically on a cylinder with diameter D.

Im Bohrer sind den drei Haupt-Spannuten 10a nachlaufende, zusätzliche Nuten 12a ausgebildet. Die drei Stege des Bohrers werden auf diese Weise jeweils in einen vorlaufenden Steg 11a und einen nachlaufenden Steg 13a unterteilt. Die nachlaufenden Stege 13a bilden eine Art "Reibahlenzahn", während an den vorlaufenden Stegen 11 die eigentliche Bohrarbeit geleistet wird.The three main flutes are in the drill 10a trailing, additional grooves 12a educated. The three webs of the drill are each in this way in a leading web 11a and a trailing web 13a divided. The trailing webs 13a form a kind of "reamer tooth" while on the leading webs 11 the actual drilling work is done.

Die Freiflächen weisen dabei einen Anschliff in Form eines Flächenschliffs mit jeweils zwei einander benachbarten Freiflächen 8a, 9a auf. In etwa in der Mitte jeder Freifläche sind Kühlmitttelaustrittsöffnungen 30 vorgesehen, die mit einem nicht gezeigten Innenkühlkanal im Bohrer in Verbindung stehen, durch den das benötigte Schmiermittel zugeführt werden kann.The open areas have a bevel in the form of a surface cut, each with two adjacent open areas 8a . 9a on. Coolant outlet openings are located approximately in the middle of each free area 30 provided that are connected to an internal cooling channel, not shown, in the drill through which the required lubricant can be supplied.

Obwohl der Dreischneider relativ wenig "Fleisch" hat und daher im Vergleich zu einem Zweischneider-Werkzeug geschwächt ist, zeigen sich die Vorzüge des Bohrers, da der Dreischneider aus hochfestem Material, insbesondere HSS oder HSSE, besteht.Although the three-knife cutter is relative has little "meat" and therefore compared to a two-cutter tool weakened the benefits become apparent of the drill, since the triple cutter is made of high-strength material, in particular HSS or HSSE.

Schließlich ist in 7 noch eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des Bohrers gezeigt. Der als Dreischneider ausgeführten Bohrer weist im Unterschied zur in den 5 und 6 gezeigten Ausführungsform keine zusätzlichen Nuten auf, sondern Nachbearbeitungs-Nebenschneiden (nicht gezeigt) die direckt an den Schneidenecken S1b an den Hauptschneiden anschließen. Auch hier verläuft der Spitzenwinkel sehr flach, um beim Bohren möglichst geringe Kraftkomponenten in radiale Richtung zu lenken. Somit fallen die drei vorlaufenden Hauptschneiden 3b flach bis zur Schneidenecke S1b ab. Die Anspitzung 4b führt dazu, dass der Bereich unmittelbar an der Bohrerspitze klein ist, an dem sich die drei hinter den Hauptschneiden anschließenden Freiflächen pyramidenförmig treffen, so dass eine zum Zentrieren geeignete Bohrerspitze entsteht, die Hauptschneidearbeit aber an den Hauptschneiden 3b ausgeführt wird.Finally in 7 yet another advantageous embodiment of the drill shown. The drill, designed as a three-cutter, differs from that in FIGS 5 and 6 shown embodiment no additional grooves, but post-processing secondary cutting edges (not shown) which connect directly to the cutting edges S1b to the main cutting edges. Here, too, the tip angle is very flat in order to steer the smallest possible force components in the radial direction during drilling. Thus the three leading cutting edges fall 3b flat to the cutting corner S1b. The point 4b leads to the fact that the area directly at the drill tip is small, where the three open areas behind the main cutting edges meet in a pyramid shape, so that a suitable drill tip is created for centering, but the main cutting work on the main cutting edges 3b is performed.

Die drei Hauptschneiden 3b verlaufen somit von der Bohrerspitze 1 zu den Schneidenecken S1b, an denen die Nachbearbeitungs-Nebenschneiden angrenzen.The three main cutting edges 3b thus run from the drill tip 1 to the cutting edges S1b, where the post-cutting edges adjoin.

Die Freiflächen weisen dabei einen Anschliff in Form eines Flächenschliffs mit jeweils zwei einander benachbarten Freiflächen 8a, 9a auf. In etwa in der Mitte jeder Freifläche sind Kühlmitttelaustrittsöffnungen 30 vorgesehen, die mit einem nicht gezeigten Innenkühlkanal im Bohrer in Verbindung stehen, durch den das im Schneidbereich des Bohrers benötigte Schmiermittel zugeführt werden kann.The open areas have a bevel in the form of a surface cut, each with two adjacent open areas 8a . 9a on. Coolant outlet openings are located approximately in the middle of each free area 30 provided, which are connected to an internal cooling channel, not shown, in the drill, through which the lubricant required in the cutting area of the drill can be supplied.

Trotz dessen, das keine nachlaufenden Stege für die Nachbearbeitungs-Nebenschneiden vorgesehen sind, sondern die Nachbearbeitungs-Nebenschneiden direkt an den Schneidecken S1b an die Hauptschneiden 3b anschließen, kommt es zu einer erfindungsgemäßen örtlichen Funktionstrennung von Vorschneiden und Nachreiben. Denn aufgrund der Wärmeausdehnung beim Vorschneiden und den schon weiter obenstehend beschriebenen geschwächten Rundlauffasen kommt die an der jeweiligen Hauptschneide 3b anschließende Nachbearbeitungs-Nebenschneide nur bedingt in Eingriff mit dem zu zerspanenden Material, wenn an der Hauptschneide geschnitten wird. Erst wenn sich das Material wieder zusammen gezogen hat und die nach 120° folgende, nächste Hauptschneide vorbeistreicht, erfolgt das Nachreiben des Materials auf das Endabmaß.Despite the fact that there are no trailing webs for the post-cutting edges, but the post-cutting edges directly on the cutting corners S1b to the main cutting edges 3b connect, there is a local functional separation of pre-cutting and re-grinding according to the invention. Because due to the thermal expansion during pre-cutting and the weakened concentric bevels already described above, this occurs at the respective main cutting edge 3b Subsequent post-cutting edge only partially engages with the material to be cut when cutting on the main cutting edge. Only when the material has contracted again and the next main cutting edge, which follows after 120 °, passes, is the material rewritten to the final dimension.

Selbstverständlich sind Abweichungen von der zuvor beschriebenen Ausführungsform möglich, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen. So kann das Werkzeug auch gerade genutet sein. Auch kann im Steg anstelle einer einzigen weiteren Nut eine Vielzahl solcher Nuten eingebracht sein, deren Geometrie in weiten Grenzen variiert sein kann. Die Nuttiefe ebenso wie die Nutweite kann entsprechend dem zu zerspanenden Werkstoff angepasst sein. Auch kann anstelle des Vier-Flächen-Anschliffs auch ein anderer, gängiger Spitzenanschliff, beispielsweise ein Kegelmantelanschliff oder ein Kreuzanschliff vorgesehen sein. Schließlich ist die Anzahl der Haupt-Spannuten nicht auf zwei oder drei begrenzt. Auch mehrnutige Werkzeuge können mit der erfindungsgemäßen Geometrie ausgestattet werden.Of course there are deviations from the previously described embodiment possible without to leave the basic idea of the invention. So the tool can also be grooved. Also can be in the web instead of a single one another groove, a variety of such grooves may be introduced, the Geometry can vary within wide limits. The groove depth as well how the groove width can correspond to the material to be machined be adjusted. Instead of the four-surface grinding, another, common Pointed grinding, for example a conical surface grinding or a cross grinding be provided. Finally the number of main flutes is not limited to two or three. Multi-groove tools can also be used with the geometry according to the invention be equipped.

Claims

Drills, in particular twist drills, in particular for drilling into solid workpieces with a sandwich structure, one layer being fiber-reinforced, with a drill tip ( 1 ; 1a ; 1b ), at least two main clamping slots ( 10 ; 10a ; 10b ) as well as webs remaining between the main clamping grooves, with main cutting edges on the webs ( 3 ; 3a ; 3b ) and post-cutting ( 23 ; 23a ) with adjacent cylindrical bevels ( 17 ; 17a ; 17b ) are formed, characterized in that the rake angle (WSR) of the post-cutting edges ( 23 ; 23a ) are positive and the width (B (L)) of the rounded bevels ( 7 . 17 ; 7a . 17a ; 17b ) starting from the drill tip ( 1 ; 1a ) increases in the axial direction of the drill.

Drill according to claim 1, characterized in that the post-cutting edges directly to the main cutting edges ( 3b ) connect.

Drill according to claim 2, characterized by three main cutting edges ( 3b ), three post-cutting edges with an adjacent rounded bevel ( 7b ) and three main splines ( 10a ).

Drill according to claim 1, characterized in that

the twothe remaining main slots Bridges through at least one additional groove ( 12 ; 12a ) into a leading web ( 11 ; 11a ) and at least a trailing web ( 13 ; 13a ) divided are and that

the main cutting edge ( 3 ; 3a ) and a major minor cutting edge ( 5 ; 5a ) with an adjacent leading bridge round bevel ( 7 ; 7a ) on the leading web ( 11 ; 11a ) is designed, the post-cutting edge ( 23 ; 23a ) with an adjacent trailing land round bevel ( 17 ; 17a ) on the trailing web ( 13 ; 13a ) is formed, the width B (L) of all cylindrical bevels starting from the drill tip ( 1 ; 1a } increases in the axial direction of the drill.

Drill according to claim 4, characterized by two leading ( 11 ; 11a ) and trailing webs ( 13 ; 13a ).

Drill according to claim 5, characterized by a taper ( 4 ), which leads to a shortening of the cross-cutting edge.

Drill according to one of claims 4 to 6, characterized by a cutting corner (S2; S2a) on at least one trailing web ( 13 ; 13a ) that a cutting corner (S1; S1a) on the corresponding leading web ( 11 ; 11a ) lagging in the axial direction (NE).

Drill according to claim 7, characterized in that the lag (NE) of the cutting corner (S2; S2a) on the at least one trailing web ( 13 ; 13a ) opposite the cutting corner (S1) on the leading web ( 11 ; 11a ) is in the range of 0% - 40 ° of the drill diameter (D).

Drill according to one of claims 4-8, characterized in that the cutting corner ( 52 ; S2a) on at least one trailing web ( 13 ; 13a ) is chamfered.

Drill according to one of claims 4-8, characterized in that the cutting corner (S2; S2a) on at least one trailing web ( 13 ; 13a ) is rounded.

Drill according to one of the preceding claims, characterized in that the rake angle (WSR) of the secondary cutting edge ( 23 ; 23a ) is in the range between 8 and 20 °, preferably around 14 °.

Drill according to one of the preceding claims, characterized in that the width (B (L)) of the cylindrical bevels ( 7 . 17 ; 7a . 17a ; 17b ) from the drill tip ( 1 ; 1a ; 1b ) increases over a length (L) to a full width (Bv), the length (L) being equal to 0.7 to 3 times, preferably equal to 1.5 times the drill diameter (D).

Drill according to one of the preceding claims, characterized in that the full width (Bv) of the circular chamfer ( 7 . 17 ; 7a . 17a ; 17b ) is in a range of 4% - 15% of the drill diameter (D).

Drill according to one of the preceding claims, characterized in that the drill has at least one internal cooling duct ( 30 ) having.

Drill according to claim 14, characterized in that the inner cooling duct has at least one outlet opening ( 30 ) in at least one free surface of the drill.

Drill according to claim 15, characterized in that characterized, that the internal cooling duct runs centrally on the drill axis and of at least one open space leads from a connecting duct to the internal cooling duct.

Drill according to claim 15, characterized in that at least one free surface ( 8a . 9a ; 8b . 9b ) a continuous internal cooling duct with a spiral angle (WN) of the drill leads.

Drill according to one of the claims 14 to 17, characterized in that the inner cooling channel at least an exit opening in at least one main clamping groove of the drill.

Drill according to one of the preceding claims, characterized in that that the diameter (D) of the drill is in the range of 3 - 30 mm.

Drill according to one of the preceding claims, characterized by a tapering of the drill from the drill tip ( 1 ; 1a ; 1b ) in the axial direction along the drill, which is 25% - 80% of the usual drill taper, which is preferably in the range of 0.02 - 0.4 mm, so that the taper is particularly preferably about 0.04 mm per 100 mm Length is.

Drill according to one of the preceding claims, characterized in that that a tip angle (WT) of the drill is in a range of 140 ° - 170 ° and is preferably 150 °.

Drill according to one of the preceding claims, characterized by a Point grinding in the form of surface grinding.

Drill according to one of the preceding claims, characterized by a Spiral angle (WN), which is in the range of 20 ° - 40 °.

Drill according to one of the preceding claims, characterized thereby that at least in the area of sharp cutting a preferably thin Coating, preferably in the form of a hard material layer, is provided, the thickness of the layer preferably in the range between 0.5 and 3 μm lies.

Drill according to claim 24, characterized in that the hard material layer consists of diamond, preferably nanocrystalline diamond.

Drill according to claim 24, characterized in that the hard material layer consisting of TiN or of (Ti, Al) N, a multilayer or a layer from nitrides with the metal components Cr, Ti and Al and preferably there is a small proportion of elements for grain refinement, the Cr content being 30 to 65%, preferably 30 to 60%, particularly preferably 40 to 60%, the Al content at 15 to 35%, preferably 17 to 25%, and the Ti content at 16 to 40%, preferably 16 up to 35%, particularly preferably 24 to 35%, in each case based on all metal atoms in the entire layer.

Tool according to claim 26, characterized in that the Structure of the entire layer consists of a homogeneous mixed phase.

Tool according to claim 26 or 27, characterized in that the structure of the entire layer consists of a plurality of individual layers which are homogeneous and which alternately consist of (Ti _x Al _y Y _z ) N with x = 0.38 to 0.5 and y = 0.48 to 0.6 and z = 0 to 0.04 and on the other hand consist of CrN, the top layer of the wear protection layer preferably being formed by the CrN layer.

Drill according to one of the preceding claims, characterized in that a soft material coating, preferably made of MoS ₂ , is provided at least in the region of the grooves.