DE3527933A1

DE3527933A1 - Sintered-carbide twist drill

Info

Publication number: DE3527933A1
Application number: DE19853527933
Authority: DE
Inventors: Peter 7980 Ravensburg Gälle; Anton Scheuch
Original assignee: Hawera Prazisionswerkzeuge GmbH
Current assignee: Hawera Prazisionswerkzeuge GmbH
Priority date: 1985-04-23
Filing date: 1985-08-03
Publication date: 1986-10-23

Abstract

The invention proposes a sintered-carbide twist drill, the cutting part of which is composed of polycrystalline diamond or the like. In order to prevent the machining of the hard material of the cutting body in the region of the helical flute, the helical course of the flute is ended at the joining base of the polycrystalline cutting part.

Description

Die Erfindung betrifft einen Hartmetall-Spiralbohrer mitThe invention relates to a hard metal twist drill with

wenigstens einem an der Spitze des Bohrers angeordneten Schneidteil aus polykristallinem Diamant o. dgl., welches in den Verlauf wenigstens einer wendelförmigen Spannut integriert ist.at least one cutting part arranged at the tip of the drill Made of polycrystalline diamond or the like, which in the course of at least one helical Flute is integrated.

Hartmetallbohrer mit Schneiden bzw. Schneidköpfen aus polykristallinen Diamanten sind z. B. aus der DE-OS 32 32 668 bekannt. Anstelle von polykristallinen Diamanten können auch in ihrer Härte vergleichbare andere Werkstoffe wie z. B. Bonitrit o. dgl. verwendet werden. Diese extrem harten Werkstoffen werden an der Spitze von Hartmetall-Spiralbohrern eingesetzt. Ihr Hauptanwendungsgebiet liegt im Bohren von Leiterplatten. Darüber hinaus werden sie zur Serienbearbeitung von Sintermetallen und Nichteisenmetallen mit geringem Kohlenstoffanteil sowie zur sonstigen Bearbeitung von schwer zu bearbeitenden Kunststoffen und Verbundwerkstoffen eingesetzt.Carbide drills with cutting edges or cutting heads made of polycrystalline Diamonds are z. B. from DE-OS 32 32 668 known. Instead of polycrystalline Diamonds can also be made from other materials that are comparable in hardness, such as B. Bonitrit or the like. Can be used. These extremely hard materials are at the forefront of Carbide twist drills used. Its main area of application is drilling Printed circuit boards. In addition, they are used for the series processing of sintered metals and non-ferrous metals with a low carbon content as well as for other processing used by difficult-to-machine plastics and composites.

Wie bei den bekannten Bohrern mit Diamantschneiden o. dgl. wird die wendelförmige Spannut derart ausgeführt, daß sie sich auch in das polykristalline Schneidteil hinein erstreckt, so daß das den Schneidkopf mitbildende Schneidteil aus Diamant analog zur Spannut ganz oder teilweise mit bearbeitet werden muß. Durch die Härte des Diamant-Werkstoffes ist dies ein verhältnismäßig aufwendiger und teurer Bearbeitungsvorgang.As with the known drills with diamond cutting o. The like. The Helical flute designed in such a way that it also extends into the polycrystalline Cutting part extends into it, so that the cutting part co-forming the cutting head made of diamond must be processed in whole or in part in the same way as the flute. By the hardness of the diamond material, this is a relatively complex and expensive one Machining process.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hartmetall- Spiralbohrer zu schaffen, der in seiner Herstellung kostengünstiger ist, bei mindestens gleichbleibender Leistungsfähigkeit und Eignung zur Bearbeitung der hierfür vorgesehenen Werkstoffe.The invention is based on the object of a hard metal Twist drill to create that is more cost-effective to produce, with at least the same Performance and suitability for processing the materials provided for this purpose.

Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, daß der Hartmetall-Spiralbohrer derart gestaltet ist, daß sich die Bearbeitung des polykristallinen Diamants auf ein Minimum erstreckt.The invention is based in particular on the object that the hard metal twist drill is designed so that the processing of the polycrystalline diamond on extends a minimum.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Spiralbohrer der einleitend bezeichnenden Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Wendelverlauf der Spannut am Fügegrund des polykristallinen Schneidteils endet.This task is based on a twist drill of the introductory Characteristic type solved according to the invention in that the helical course of the flute ends at the base of the polycrystalline cutting part.

Der Erfindung liegt der Kerngedanke zugrunde, daß die Spannut im Hartmetall-Spiralbohrer derart beschaffen ist, daß bei dessen Herstellung mit einem Steigungswinkel von ca. 280 bis 350 eine weitere Bearbeitung des polykristallinen Diamants nicht erforderlich ist, d. h. die Diamantschneide wird ohne zusätzlich Bearbeitung in die Spannut integriert. Dadurch entfallen teure und zeitaufwendige Bearbeitungsverfahren des polykristallinen Diamants, da eine Einarbeitung der Spannut in-dieses Teil gänzlich entfällt.The main idea behind the invention is that the flute in the hard metal twist drill is such that when it is manufactured with a pitch angle of approx. 280 to 350 further processing of the polycrystalline diamond is not necessary is, d. H. the diamond cutting edge is integrated into the flute without additional machining. This eliminates the need for expensive and time-consuming processing methods for the polycrystalline Diamonds, as there is no need to incorporate the flute into this part.

Hartmetallbestückte Bohrer, z. B. nach DIN 8037, 8041 für Metall-und Kunststoffbearbeitung weisen eine ähnlich angeordnete eingelötete Schneidleiste auf, jedoch schließt unmittelbar am Fügegrund eine wesentlich steilere Spannut mit einem Spiralwinkel von ca. 100 bis 200 an. Es ist jedoch bekannt, daß sich die Herstellungstechnologie von Hartmetallwerkzeuge nicht ohne weiteres auf Diamantschneidkörper, insbesondere Schneidkörper aus polykristallinem Diamant übertragen läßt, da die Einbettung derartiger Materialien in das Trägermaterial technologisch außerordentlich schwierig ist.Carbide-tipped drills, e.g. B. according to DIN 8037, 8041 for metal and Plastic processing have a similarly arranged soldered cutting bar on, but closes immediately on Mating ground a much steeper one Flute with a spiral angle of approx. 100 to 200. However, it is known that The manufacturing technology of hard metal tools does not easily arise Transfer diamond cutting body, in particular cutting body made of polycrystalline diamond lets, as the embedding of such materials in the carrier material technologically is extremely difficult.

Insbesondere in Verbindung mit den vorteilhaften Ausgestaltungen nach den Unteransprüchen entstehen anwendungstechnische Vorteile gegenüber herkömmlichen Hartmetall-Spiralbohrern mit Diamant-Einsätzen.In particular in connection with the advantageous refinements according to The subclaims give rise to application advantages over conventional ones Carbide twist drills with diamond inserts.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung nach Unteranspruch 2, vorzugsweise in Verbindung mit den Merkmalen nach Unteranspruch 3 wird die am Fügegrund des polykristallinen Schneidteils endende Spannut entlang der Querfläche des polykristallinen Schneidkörpers weitergeführt, wobei die Spannut in diesem Bereich als axialgerade Spannut bis zur Hauptschneide des Schneidkörpers fortgesetzt ist. Hierdurch vergrößert sich der Spanraum im Schneidenbereich gegenüber Ausführungsformen gemäß dem Stand der Technik. Weiterhin wird eine gute Bohrerführung erzielt, da der Rückensteg für das Schneidteil eine Hüllkreisform aufweist und nicht durch einen schmalen Fasensteg geführt ist.Due to the inventive design according to dependent claim 2, preferably in connection with the features according to dependent claim 3 is the base of the polycrystalline Cutting part ending flute along the transverse surface of the polycrystalline cutting body continued, the flute in this area as an axially straight flute up to Main cutting edge of the cutting body is continued. This increases the Chip space in the cutting area compared to embodiments according to the prior art. Furthermore, a good drill guide is achieved because the back web for the cutting part has an enveloping circle shape and is not passed through a narrow bevel web.

In Verbindung mit den erfindungsgemäßen Merkmalen nach Unteranspruch 4 wird der polykristalline Schneidkörper bei einem Zweinut-Spiralbohrer jeweils am gegenüber der Spanfläche des polykristallinen Schneidteils liegende Rücken durch den auslaufenden Teil des Spiralschafts abgestützt. Hierdurch wird eine hohe Standfestigkeit des Bohrwerkzeugs erzielt.In connection with the features according to the invention according to the dependent claim 4th the polycrystalline cutting body with a two-flute twist drill is always on back lying opposite the rake face of the polycrystalline cutting part the terminating part of the spiral shaft is supported. This results in a high level of stability of the drilling tool achieved.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung nach Unteranspruch 6 mit einem vorzugsweise unter 900 angelegten Spanwinkel am polykristallinen Schneidteil ergibt sich ein um 500 bis 300 stabiler ausgeführter Schneidkeil, wodurch die Hauptschneidecken der polykristallinen Schneide größeren Schnittkräften standhalten kann als bei bekannten Bohrwerkzeugen.In a further embodiment of the invention according to dependent claim 6 with a preferably at 900 applied rake angle on the polycrystalline cutting part A cutting wedge that is more stable by 500 to 300, creating the main cutting corners the polycrystalline cutting edge can withstand greater cutting forces than known ones Drilling tools.

Weitere vorteilhalfte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den übrigen Unteransprüchen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Hartmetall-Spiralbohrer in Seitenansicht, Fig. 2 eine Seitenansicht der Darstellung nach Fig. 1 und Fig. 3 eine Draufsicht des Bohrers nach Fig. 2.Further advantageous embodiments of the invention are contained in the rest Dependent claims and shown in the following description with reference to the drawing explained in more detail. 1 shows a hard metal twist drill according to the invention in side view, FIG. 2 is a side view of the representation according to FIG. 1 and FIG. 3 is a plan view of the drill according to FIG. 2.

Fig. 4 bis 6 einen Bohrer gemäß den Darstellungen nach den Figuren 1 bis 3, jedoch mit einem Absatz zwischen Bohrkopf und Spiralschaft. 4 to 6 show a drill according to the representations according to the figures 1 to 3, but with a shoulder between the drill head and the spiral shaft.

Der in den Figuren 1 bis 3 dargestellte erfindungsgemäße Hartmetall-Spiralbohrer 10 besteht aus einem zylindrischen Einspann-Schaftteil 11 und einem daran axial anschließenden Spiralschaft 12 mit zwei sich gegenüberliegenden Spannuten 13, 14. Der Hartmetall-Spiralbohrer 10 kann ganz oder nur der Spiralschaft 12 selbst aus Hartmetall hergestellt sein. Der Spiralschaft 12 weist an seinem axial vorderen Teil einen mit dem Spiralschaft fest verbundenden polykristallinen Schneidkörper 15 aus polykristallinem Diamant oder sonstigem vergleichbaren Material, z. B. Bornitrit o. dgl. auf.The hard metal twist drill according to the invention shown in FIGS. 1 to 3 10 consists of a cylindrical clamping shaft part 11 and one axially thereon adjoining spiral shaft 12 with two opposing flutes 13, 14. The hard metal twist drill 10 can consist entirely or only of the spiral shaft 12 itself Be made of hard metal. The spiral shaft 12 has at its axially front Part of a polycrystalline cutting body that is firmly connected to the spiral shaft 15 made of polycrystalline diamond or other comparable material, e.g. B. boron nitride o. the like.

Wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt, endet der Wendelverlauf der Spannut 13 unmittelbar am axialen Fügegrund 16 des polykristallinen Schneidteils 15. Entsprechendes gilt für den wendelförmigen Verlauf der Spannut 14. Ab dieser Stelle wird die weiterführende Spannut 17 durch die Seitenfläche 18 des polykristallinen Schneidkörpers 15 und durch den axial fortgeführten Rückensteg 19 gebildet, der gleichzeitig als abstützendes Rückenteil der Seitenfläche 18' des Schneidkörpers 15 in der Spannut 14 dient.As shown in FIGS. 1 and 2, the helical course of the flute ends 13 directly on the axial base 16 of the polycrystalline cutting part 15. The same applies applies to the helical course of flute 14. From this point onwards, the Flute 17 through the side surface 18 of the polycrystalline cutting body 15 and formed by the axially continued back web 19, which also acts as a supporting The back part of the side surface 18 'of the cutting body 15 in the flute 14 is used.

Entsprechendes gilt für die Fortsetzung der Spannut 14 mit Spannutbereich 17' und Abstützung 19' des Schneidkörpers 15.The same applies to the continuation of the flute 14 with the flute area 17 'and support 19' of the cutting body 15.

Erfindungsgemäß wird die Dicke 20 des polykristallinen Schneidkörpers 15 gleich bemessen, wie die Kerndicke 21 des ihn tragenden Spiralschafts 12. Der Schneidkörper 15 schließt in seiner Querform zur Bohrerachse schlüssig mit der Außenmantelfläche 22 des Spiralschafts 12 ab.According to the invention, the thickness 20 of the polycrystalline cutting body 15 measured the same as the core thickness 21 of the spiral shaft 12 carrying it In its transverse shape to the drill axis, cutting body 15 closes with the outer jacket surface 22 of the spiral shaft 12.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Bohrerkopfes im Bereich des polykristallinen Schneidkörpers 15 braucht der Schneidkörper in seiner Formgebung nicht an die wendelförmige Spannut 13, 14 durch gesonderte spanabhebende Bearbeitung angepaßt zu werden.The inventive design of the drill head in the area of the polycrystalline cutting body 15 needs the cutting body in its shape not to the helical flute 13, 14 by separate machining to be adjusted.

Die Spannut endet vielmehr im Bereich des Fügegrunds 16 des Schneidkörpers 15 und wird ab diesem Bereich axialparallel an der Seitenfläche 18, 18' des Schneidkörpers 15 vorbeigeführt. Die Spannut wird deshalb auf Kerndickenebene 23 als axialgerade Spannut 17 bis zur Hauptschneide 24 des polykristallinen Schneidkörpers 14 fortgesetzt. Der in diesem Bereich axial fortgeführte Rückensteg 19 bzw. 19' bildet einerseits die Spannutbegrenzung, andererseits die Rückenstütze für den polykristallinen Schneidkörper 15.Rather, the flute ends in the area of the base 16 of the cutting body 15 and is axially parallel from this area on the side surface 18, 18 'of the cutting body 15 passed. The flute is therefore axially straight on the core thickness plane 23 Flute 17 continued up to the main cutting edge 24 of the polycrystalline cutting body 14. The back web 19 or 19 ', which is continued axially in this area, forms on the one hand the flute limitation, on the other hand the back support for the polycrystalline cutting body 15th

Der unter vorzugsweise 900 gegenüber der Arbeitsebene des Bohrers angelegte Spanwinkel am polykristallinen Schneidteil ermöglicht ein um 150 bis 300 stabil ausgeführten Schneidkeil, wodurch die Hauptschneidecken des Schneidkörpers 15 größeren Schnittkräften standhalten.The preferably below 900 opposite the working plane of the drill applied rake angle on the polycrystalline cutting part allows a 150 to 300 stable cutting wedge, whereby the main cutting corners of the cutting body 15 withstand larger cutting forces.

Der polykristalline Schneidkörper 15 und der auslaufende Teil 19 des Spiralschafts weisen eine axial verlaufende Verjüngung des Durchmessers auf, die vom Hauptschneidenhüllkreis 25 ausgeht und ein Verhältnis 1 : 0,0018 bis 1 : 0,0038, vorzugsweise 1 : 0,0025 aufweist. Diese Maßnahme ergibt eine Verbesserung des Bohrergebnisses, da sich ohne Verjüngung der Reibfaktor an der Bohrwandung erhöht.The polycrystalline cutting body 15 and the terminating part 19 of the Spiral shaft have an axially extending taper of the diameter, the starting from the main cutting edge enveloping circle 25 and a ratio of 1: 0.0018 to 1: 0.0038, preferably 1: 0.0025. This measure results in an improvement in the drilling result, since the friction factor on the bore wall increases without tapering.

Vorteilhaft ist auch die Ausbildung des Spiralbohrers dahingehend, daß die einander gegenüberliegenden Rückenstege 26 bzw.The design of the twist drill is also advantageous in that it that the opposing back webs 26 or

26' ohne Nebenschneiden-Führungsfase ausgeführt sind. Da die Schneidenstandzeit von polykristallinen Diamanten (PKD) ein Vielfaches von Hartmetallschneiden beträgt, würde sich der Spiralrückensteg und insbesondere die Führungsfase frühzeitig am Durchmesser abnutzen.26 'are designed without a secondary cutting guide bevel. As the cutting edge life polycrystalline diamonds (PCD) is a multiple of hard metal cutting edges, the spiral back web and in particular the guide bevel would move early on Wear diameter.

Die Erfindung sieht weiterhin vor, daß der Hauptschneiden-Spitzenwinkel 27 einen Winkel von 1250 bis 1350, vorzugsweise 1300 aufweist. Weiterhin ist ein Vierflächenanschliff des polykristallinen Schneidkörpers 15 vorgesehen, mit einer Hauptschneidenfreiwinkelfläche 28 von 80 bis 120 und einer Hauptschneidennebenfreiwinkelfläche 29 von 180 bis 250 bezüglich der Bohrerarbeitsebene. Diese Haupt- und Nebenfreiwinkel ergeben eine gut ausgebildete, gegenüber größeren Freiwinkeln unempfindliche Bohrspitze, die bei polykristallinen Schneidelementen wesentlich ist, sofern eine hohe Lebensdauer der Bohrspitze gefordert wird.The invention also provides that the main cutting edge point angle 27 has an angle of 1250 to 1350, preferably 1300. Furthermore is a Four surface bevel of the polycrystalline cutting body 15 is provided, with a Main cutting edge relief angle surface 28 from 80 to 120 and a main cutting edge relief angle surface 29 from 180 to 250 with respect to the drill working plane. These major and minor clearance angles result in a well-formed drill bit that is insensitive to larger clearance angles, which is essential for polycrystalline cutting elements, provided a long service life the drill bit is required.

Die Drehrichtung des Bohrers ist mit Pfeil 30 dargestellt.The direction of rotation of the drill is shown by arrow 30.

Gemäß den Darstellungen in den Figuren 4 bis 6 ist es erfindungsgemäß weiterhin vorgesehen, daß am Fügegrund 16, d. h. im Bereich des unteren Teils des Schneidteils 15 ein verjüngender Absatz 31 vorgesehen ist. Durch diesen Absatz 31 ist der Durchmesser d des Spiralschaftes 12 gegenüber dem Durchmesser D des Bohrerkopfes bzw. des Hauptschneidhüllkreises 25 verjüngt abgesetzt. Hierdurch verringert sich die Reibung des Spiralschaftes 12, wodurch die Bohrleistung sowie die Bohrqualität erhöht wird. In den Figuren 3 bis 6 sind im übrigen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen wie in den Figuren 1 bis 3 gekennzeichnet.According to the representations in FIGS. 4 to 6, it is according to the invention it is also provided that the base 16, d. H. in the area of the lower part of the Cutting part 15 a tapering shoulder 31 is provided. Through this paragraph 31 is the diameter d of the spiral shaft 12 compared to the diameter D of the drill head respectively. of the main cutting envelope circle 25 tapered off. This reduces the Friction of the spiral shaft 12, which increases the drilling performance and the drilling quality will. In FIGS. 3 to 6, the same parts are otherwise given the same reference numerals as indicated in Figures 1 to 3.

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Claims

Official designation: "Carbide twist drill CLAIMS 1. Carbide twist drill with at least one cutting part made of polycrystalline, arranged at the tip of the drill Diamond or the like, which in the course of at least one helical flute is integrated, characterized in that the helical course of the flute (13, 14) ends at the joining base (16) of the polycrystalline cutting body (15).

2. Twist drill according to claim 1, characterized in that the thickness (20) of the polycrystalline cutting body (15) has the same dimensions parallel to the surface, like the core thickness (21) of the spiral shaft (12) carrying it.

3. Twist drill according to claim 1 or 2, characterized in that the helical one ending at the axial joining base (16) of the polycrystalline cutting body (15) Flute (13, 14) of the spiral shaft (12) has a pitch angle of approx. 280 to 350 (Spiral angle) and on the core thickness plane (21) as an axially straight flute (17, 17 ') continues to the main cutting edge (24) of the polycrystalline cutting body, wherein the axially continued hard metal back web (19, 19 ') to limit the continued flute (17, 17 ') and to support the back of the cutting body (15) serves.

4. Drill according to one or more of the preceding claims, characterized characterized in that two opposing flutes (13, 14) are provided, which at its axially front part have a continuous, transverse polycrystalline Have cutting body (15), and that the cutting body (15) on the opposite of his Rake face (18, 18 ') lying back through the tapering part of the spiral shaft forming hard metal back web (19, 19 ') is supported.

5. Twist drill according to one or more of the preceding claims, characterized in that the cutting body (15) in its transverse shape to the drill axis closes with the outer jacket surface (22) of the spiral shaft (12).

6. Twist drill according to one or more of the preceding thereby characterized in that the rake face (18) of the polycrystalline Cutting body is arranged at an angle of approx. 900 to the working plane of the drill.

7. Twist drill according to one or more of the preceding claims, characterized in that starting from the main cutting edge enveloping circle (25), the cutting part (15) and the spiral shaft (12) have an axially extending taper of the diameter have, the ratio of which is 1: 0.0018 to 1: 0.0038, preferably 1: 0.0025 amounts to.

8. Twist drill according to one or more of the preceding claims, characterized in that the opposing back webs (26) without Secondary cutting guide chamfer are executed.

9. Twist drill according to one or more of the preceding claims, characterized in that the main cutting edge tip angle (27) has an amount of 1250 to 1350, preferably 1300.

10. Twist drill according to one or more of the preceding claims, characterized in that the cutting body (15) has a four-surface bevel a main cutting edge relief angle surface (28) of 80 to 120 and a main cutting edge secondary relief angle surface (29) from 180 to 250 to the drill working plane.

11. Twist drill according to one or more of the preceding claims, characterized in that the diameter (d) of the spiral shaft (12) is smaller is than the diameter (D) of the drill head or the main cutting envelope circle (25).