EP2699373A1 - Keramikbohrer zum hochleistungsbohren von eisen-gusswerkstoffen - Google Patents
Keramikbohrer zum hochleistungsbohren von eisen-gusswerkstoffenInfo
- Publication number
- EP2699373A1 EP2699373A1 EP12720072.3A EP12720072A EP2699373A1 EP 2699373 A1 EP2699373 A1 EP 2699373A1 EP 12720072 A EP12720072 A EP 12720072A EP 2699373 A1 EP2699373 A1 EP 2699373A1
- Authority
- EP
- European Patent Office
- Prior art keywords
- tool
- drill
- cutting insert
- cutting
- base body
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B51/00—Tools for drilling machines
- B23B51/02—Twist drills
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B2222/00—Materials of tools or workpieces composed of metals, alloys or metal matrices
- B23B2222/14—Cast iron
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B2222/00—Materials of tools or workpieces composed of metals, alloys or metal matrices
- B23B2222/28—Details of hard metal, i.e. cemented carbide
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B2226/00—Materials of tools or workpieces not comprising a metal
- B23B2226/18—Ceramic
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B2240/00—Details of connections of tools or workpieces
- B23B2240/16—Welded connections
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B2240/00—Details of connections of tools or workpieces
- B23B2240/36—Connections using a tongue and a hollow of corresponding prismatic form
Definitions
- the basic body consists of
- the cutting insert may consist of a ceramic or a ceramic whisker composite material.
- the main body preferably extends to the cutting insert or vice versa.
- the general concept of the invention can be transferred to any tools for machining, but is preferably used when the tool is designed as a drill, in particular twist drill.
- An inventively designed drill basically has several main cutting edges, preferably two main cutting edges are provided, which extend at the end of the drill. In connection therewith, a residual cross-section may be provided at the end, which has a length of 1% to 5%, in particular 2% to 3%, of one
- a plurality of, preferably two, flutes may be provided, wherein a spacing of the flutes in plan view of one end of the drill is at least 20%, preferably 25% to 35%, of the outer diameter of the drill.
- a core diameter is reinforced, so that even at high speeds sufficient rigidity of the drill is given. Incidentally, by this measure, high axial cutting forces can be better excluded from the shank of the drill.
- a plurality, preferably four, guide bevels may be provided, which extend along the outer side or an outer surface of the drill.
- four chamfers allow a better guidance of the drill in a borehole and thus lead to a higher stability of the tool in the drilling process.
- a smoother running of the drill by a better support results in a better circular accuracy and a much better bore surface and incidentally leads to less vibration, which for ceramic cutting a special
- the guide bevels viewed from the main cutting edges, are designed to taper in the axial direction in order to reduce frictional forces and to prevent the drill from jamming in the borehole, which is usually caused by incipient abrasive wear on the outer diameter of the drill is.
- FIG. 2 shows an inventive tool in the form of a drill in a side view.
- Fig. 4 is a section along the line III-III in Fig. 3;
- Silicon nitride or other highly wear-resistant ceramic which may optionally be reinforced with particles and / or fibers, such as whiskers.
- Cutting insert 3 is formed by grinding at one end with a projecting V-shaped projection 4, which may have an opening angle ⁇ of 120 ° to 160 °.
- One end of the V-shaped projection 4 is made flat or truncated.
- a corresponding region 5 is also created in the main body 2 by grinding, but with a central edge, so that when joining a distance between the truncated end of the v-shaped projection 4 and the central edge is given.
- the cutting insert 3 is connected to the base body 2 by soldering, wherein a commercial active solder is used. In principle, it is favorable if the opening angle ⁇ has a value of 130 ° to 150 °, for example 140 °, as in the exemplary embodiment.
- the opening angle ⁇ has a value of 130 ° to 150 °, for example 140 °, as in the exemplary embodiment.
- the main cutting edges 7 are arranged as shown in Fig. 2 with a tip angle ß of 140 °, although the tip angle ß may also have other values in the range of 130 ° to 150 °.
- the flutes 10 are spaced from each other in cross-section at a distance A.
- the distance A is about 30% of
- Drill nominal diameter D which gives the drill a correspondingly strong center or high rigidity.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Drilling Tools (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Werkzeug (1) zur spanenden Bearbeitung von Werkstücken, insbesondere zum Bohrenvon Eisen-Gusswerkstoffen, umfassend einen Grundkörper (2) aus einem ersten Material und einen Schneideinsatz (3)aus einem zweiten Material, das eine höhere Härte als das erste Material aufweist, wobei der Schneideinsatz (3) am Grundkörper (2) stoffschlüssig angebracht ist. Um hohe Schnittgeschwindigkeiten und lange Standwege zu erreichen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Schneideinsatz (3) einen v-förmigen Ansatz (4) und der Grundkörper (2) einen dazu korrespondierenden Bereich (5) aufweist und der Schneideinsatz (3) mit dem Ansatz (4) am korrespondierenden Bereich (5) des Grundkörpers (2) stoffschlüssig angebracht ist.
Description
Keramikbohrer zum Hochleistungsbohren von Eisen-Gusswerkstoffen
Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zur spanenden Bearbeitung von Werkstücken, insbesondere zum Bohren von Eisen-Gusswerkstoffen, umfassend einen Grundkörper aus einem ersten Material und einen Schneideinsatz aus einem zweiten Material, das eine höhere Härte als das erste Material aufweist, wobei der Schneideinsatz am
Grundkörper stoffschlüssig angebracht ist.
Keramische Schneidplatten werden heute bei der zerspanenden Fertigung bzw.
Bearbeitung von Werkstücken nur in wenigen Bereichen eingesetzt, beispielsweise bei einer Trockenbearbeitung von Gusswerkstoffen. Als Schneidwerkstoff für entsprechende Wendeschneidplatten wird zumeist eine Keramik auf Basis von Siliciumnitrid eingesetzt, um eine hohe Verschleißfestigkeit zu erreichen. Mit einer derartigen Keramik ist gegenwärtig eine spanende Bearbeitung in wirtschaftlicher Weise und mit positivem Kosten-Nutzen-Verhältnis möglich, wobei gleichzeitig eine Einschränkung auf geometrisch einfache Werkzeuge bzw. Schneidplatten und spezielle Anwendungsfälle gegeben ist.
Bei den erwähnten speziellen Anwendungsfällen können beim Fräsen oder Drehen mit keramischen Wendeschneidplatten durch kürzere Durchlauf- und Bearbeitungszeiten im Vergleich mit einem Fräsen oder Drehen mit Wendeschneidplatten aus Hartmetall praktische Vorteile erzielt werden, allerdings sind die hierfür einzusetzenden keramischen Schneidstoffe deutlich teurer als Hartmetalle. Wenngleich durch ein geeignetes
Nachschleifen von Schneiden einer Wendeschneidplatte die Schneidkosten pro
Schneidkante noch gesenkt werden können, so bleiben dennoch die hohen Kosten des keramischen Schneidstoffes, welche die praktischen Vorteile teilweise kompensieren.
Neben keramischen Wendeschneidplatten wird in den letzten Jahren vermehrt mit vollkeramischen Fräs- und Bohrwerkzeugen experimentiert. Allerdings sind diese Werkzeuge aufgrund sehr hoher Kosten und hoher Ausfallsquoten, insbesondere durch Werkzeugbruch außer in Nischenanwendungen nie in Serie gebracht worden. Grund hierfür ist eine hohe Sprödigkeit der keramischen Schneidstoffe und für das
Hochleistungsbohren ungeeignete Spitzengeometrien der Bohrwerkzeuge, die zu hohe Schnittkräfte verursachen.
Aus der DE 101 14 882 A1 ist ein Bohrwerkzeug bekannt geworden, das einen Schaft aus einem Hartmetall und einen Schneideinsatz aus einer Keramik aus Siliciumnitrid aufweist. Der Schneideinsatz ist im Bereich eines Schlitzes des Grundkörpers aus Hartmetall stoffschlüssig mit dem Grundkörper gefügt, wobei zur stoffschlüssigen Verbindung ein Löten oder Kleben infrage kommt. Erwähnt ist auch eine stumpfe stoffschlüssige
Verbindung eines zumeist zylindrischen Schneideinsatzes mit einem Ende eines schaftförmigen Grundkörpers. Bei einem derartigen Werkzeug ist von Vorteil, dass der Schaft zäh ist und eine hohe Festigkeit aufweist, wohingegen der angebrachte
Schneideinsatz eine hohe Verschleißbeständigkeit aufweisen kann. Allerdings haben sich derartige Werkzeuge in der Praxis nicht durchgesetzt, da diese weder in Bezug auf hohe Schnittgeschwindigkeiten noch lange Standwege eine ausreichende Qualität aufweisen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Werkzeug der eingangs genannten Art anzugeben, insbesondere einen Bohrer, mit dem bei einer spanenden Bearbeitung von Werkstücken hohe Schnittgeschwindigkeiten erzielbar sind und das dabei gleichzeitig lange Standwege erbringt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, wenn bei einem Werkzeug der eingangs genannten Art der Schneideinsatz einen v-förmigen Ansatz und der Grundkörper einen dazu korrespondierenden Bereich aufweist und der Schneideinsatz mit dem Ansatz am korrespondierenden Bereich des Grundkörpers stoffschlüssig angebracht ist.
Im Rahmen der Erfindung wurde bei umfangreichen Simulationen und Versuchen erkannt, dass bei einer Herstellung eines Verbundwerkzeuges aus einem Grundkörper aus einem Hartmetall und einem Schneideinsatz aus einer Keramik einem Verbindungsbereich eine wesentliche Bedeutung zukommt. Erste Simulationen und Versuche, bei welchen der Grundkörper mit einem vorspringenden Zapfen und der keramische Schneideinsatz mit einer entsprechenden Ausnehmung zum Umgreifen des Zapfens bei einem Anlöten ausgebildet waren, resultierten bereits beim Bearbeiten eines Rohlings in massiven Schäden desselben, insbesondere Rissen, teilweise aber auch Brüchen. Weitergehende Simulationen zeigten, dass hierfür punktuell hohe Zugspannungen verantwortlich sind, die sich auf unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten von Keramik, Lot und
Hartmetall zurückführen lassen. Ein stumpfes Anlöten brachte zwar Verbesserungen bezüglich punktueller Zugspannungen im Sinne einer Erniedrigung derselben, ergab
allerdings auch noch nicht vollständig zufriedenstellende Ergebnisse. Erst das
erfindungsgemäße Vorsehen eines v-förmigen Ansatzes an einem Ende des
Schneideinsatzes und eine Ausbildung des Grundkörpers mit einem dazu
korrespondierenden Bereich sowie eine Verbindung des Schneideinsatzes mit dem Ansatz am korrespondierenden Bereich des Grundkörpers durch Löten oder auf eine andere Art des stoffschlüssigen Verbindens führt zu einem (Schneid-)Werkzeug ausreichender Qualität bzw. einem Werkzeug, das nicht nur hohe
Schnittgeschwindigkeiten erlaubt, sondern auch im Einsatz lange Standwege erbringt. Die entsprechende v-förmige Ausbildung erlaubt auch eine Maximierung einer Grenz- bzw. Verbindungsfläche, was für einen guten Halt des Schneideinsatzes am Grundkörper günstig ist. Darüber hinaus können die bei einem Einsatz auch einwirkenden
Torsionskräfte effizient beherrscht werden.
Wenngleich jede beliebige Art eines stoffschlüssigen Verbindens möglich ist, so ist es aufgrund der Wärmeeinwirkung auf das Werkzeug während des Bohrprozesses doch bevorzugt, dass der Schneideinsatz am Grundkörper angelötet ist.
Der v-förmige Ansatz ist bevorzugt mit einem Öffnungswinkel von 120° bis 160°, vorzugsweise 130° bis 150°, ausgebildet. Dabei ist der v-förmige Ansatz mit Vorteil am Schneideinsatz vorspringend ausgebildet. Es ergibt sich dann für den Grundkörper eine entsprechende Nut bzw. Vertiefung für den korrespondierenden Bereich. Möglich ist aber auch eine umgekehrte Situation, wobei die Nut im Schneideinsatz als negativer v-förmiger Ansatz eingeformt ist und der Grundkörper einen entsprechenden vorspringenden Bereich aufweist. Unabhängig von der gewählten Variante ist in beiden Fällen hinsichtlich einer Haltbarkeit des Werkzeuges wichtig, dass im Verbindungsbereich keine Kanten vorliegen, die Ausgangspunkt für hohe Zugspannungen durch die Materialabfolge Keramik-Lot- Hartmetall sein können, und gleichzeitig eine Verbindungsfläche maximiert ist. Im Übrigen lässt sich sowohl der v-förmige Ansatz im Schneideinsatz als auch der korrespondierende Bereich im Grundkörper auf einfache Weise durch Einschieifen erstellen.
Entsprechend den vorstehenden Ausführungen besteht der Grundkörper aus
Vollhartmetall. Dabei kann der Schneideinsatz aus einer Keramik oder einem Keramik- Whisker-Verbundwerkstoff bestehen.
Der Grundkörper erstreckt sich bevorzugt bis zum Schneideinsatz bzw. umgekehrt.
Dadurch umgreift weder der Grundkörper den Schneideinsatz noch der Schneideinsatz den Grundkörper, sodass keine Kanten im Bereich einer Verbindungsfläche vorliegen, was sonst zu den erwähnten Zugspannungen und damit in der Folge zu einem
Materialversagen führen könnte.
Das allgemeine Konzept der Erfindung lässt sich auf beliebige Werkzeuge zur spanabhebenden Bearbeitung übertragen, findet jedoch bevorzugt Anwendung, wenn das Werkzeug als Bohrer, insbesondere Spiralbohrer ausgebildet ist. Ein erfindungsgemäß ausgebildeter Bohrer weist grundsätzlich mehrere Hauptschneiden auf, wobei vorzugsweise zwei Hauptschneiden vorgesehen sind, die endseitig des Bohrers verlaufen. Im Zusammenhang damit kann endseitig eine Restquerschneide vorgesehen sein, die mit einer Länge von 1 % bis 5 %, insbesondere 2 % bis 3 %, eines
Bohrernenndurchmessers ausgebildet ist. Die Hauptschneiden schließen an die
Restquerschneide an. Die Ausbildung der Restquerschneide mit der erwähnten Länge führt einerseits zu einem guten Zentrierverhalten bei einem Anschneiden und
gewährleistet andererseits einen geringen axialen Schnittdruck des Bohrers.
Grundsätzlich wären noch kleinere Werte für ein Anbohren eines Werkstückes noch günstiger, allerdings könnte dies aufgrund einer hohen Härte und damit verbundenen Sprödigkeit eines keramischen Schneidstoffes zu Ausbrüchen im Bohrerzentrum führen, wo beim Bohren generell extrem niedrige Schnittgeschwindigkeiten auftreten. Die Hauptschneiden erstrecken sich von der Restquerschneide bis zu einem äußeren Durchmesser des Bohrers. Dabei ist bevorzugt, dass an einem Übergang zur
Restquerschneide ein Radius vorgesehen ist. Durch eine derartige radiusförmige
Formgebung der Hauptschneide ergibt sich des Weiteren, dass ein hoher abrasiver Verschleiß, der insbesondere bei einer Bearbeitung von Eisen-Gusswerkstoffen auftritt, weniger Angriffspunkte und damit geringere einwirkende Kräfte sowie in der Folge längere Standwege gegeben sind. Besonders günstig ist es, wenn die Hauptschneiden verrundet sind, vorzugsweise zumindest entlang geradliniger Bereiche derselben. Werden die Hauptschneiden beginnend von der Querschneide bis zu einer Außenseite des Bohrers mit einer definierten Verrundung versehen, kann trotz einer hohen Härte des keramischen
Schneidstoffes und einer damit verbundenen Sprödigkeit ein Ausbröckeln des
keramischen Schneidstoffes im Einsatz ebenso wie in weiterer Folge ein Komplettbruch des Bohrers grundsätzlich vermieden werden. Die entsprechende Verrundung erfolgt zweckmäßigerweise durch ein Schleppentgrat-Verfahren, das eine optimale
Schneidenverrundung entlang der Hauptschneiden ermöglicht. Ein Ausmaß der
Verrundung kann dabei durch eine Prozessdauer gesteuert werden und ist damit sehr gut reproduzierbar, was für eine hohe Prozesssicherheit bei der Herstellung von Bohrern unerlässlich ist. Ein Radius der Kantenverrundung kann beispielsweise in einem Bereich von 0,5 % bis 2 %, vorzugsweise 0,8 % bis 1 ,2 % eines äußeren Durchmessers des Bohrers liegen.
Es können des Weiteren mehrere, vorzugsweise zwei, Spannuten vorgesehen sein, wobei ein Abstand der Spannuten in Draufsicht auf ein Ende des Bohrers zumindest 20 %, vorzugsweise 25 % bis 35 %, des äußeren Durchmessers des Bohrers beträgt. Durch eine entsprechende Beabstandung der Spannuten ist ein Kerndurchmesser verstärkt, sodass auch bei hohen Drehzahlen eine ausreichende Steifigkeit des Bohrers gegeben ist. Im Übrigen können durch diese Maßnahme hohe axiale Schnittkräfte vom Schaft des Bohrers besser ausgenommen werden.
Des Weiteren können bei einem erfindungsgemäßen Bohrer mehrere, vorzugsweise vier, Führungsfasen vorgesehen sein, die sich entlang der Außenseite bzw. einer äußeren Oberfläche des Bohrers erstrecken. Gegenüber den üblichen zwei Führungsfasen entlang von Spannuten ermöglichen vier Fasen eine bessere Führung des Bohrers in einem Bohrloch und führen somit zu einer höheren Stabilität des Werkzeuges im Bohrprozess. Ein ruhigerer Lauf des Bohrers durch eine bessere Abstützung ergibt eine bessere Kreisformgenauigkeit sowie eine wesentlich bessere Bohrungsoberfläche und führt im Übrigen zu weniger Vibrationen, welche für Keramikschneiden eine besondere
Gefährdung darstellen. Dabei kann insbesondere auch vorgesehen sein, dass die Führungsfasen von den Hauptschneiden aus betrachtet in axialer Richtung verjüngt verlaufend ausgebildet sind, um Reibungskräfte zu reduzieren und ein Klemmen des Bohrers im Bohrloch zu verhindern, was meist durch einen beginnenden abrasiven Verschleiß am äußeren Durchmesser des Bohrers verursacht ist. In diesem
Zusammenhang kann auch vorgesehen sein, dass der Bohrer im Bereich des
Grundkörpers einen kleineren Durchmesser als im Bereich der Hauptschneiden bzw. des Schneideinsatzes aufweist, wobei ein Übergang zum kleineren Durchmesser bevorzugt
im Bereich der Führungsfasen liegt. In diesem Fall übernimmt ausschließlich der keramische Schneidkopf eine Führung des Werkzeuges bzw. Bohrers in einer Bohrung. Ein Verklemmen des Bohrers kann dann zumindest weitgehend vermieden werden. Weitere Merkmale, Vorteile und Wrkungen der Erfindung ergeben sich aus dem nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispiel. In den Zeichnungen, auf weiche dabei Bezug genommen wird, zeigen:
Fig. 1 einen Rohling eines erfindungsgemäßen Werkzeuges;
Fig. 2 ein erfindungsgemäßes Werkzeug in Form eines Bohrers in einer seitlichen Ansicht;
Fig. 3 eine Draufsicht auf einen Bohrer gemäß Fig. 2;
Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 3;
Fig. 5 eine vergrößerte Darstellung eines Bereiches am Übergang einer Hauptschneide zu einer Nebenschneide.
In Fig. 1 ist in stark schematisierter Darstellung ein Rohling eines erfindungsgemäßen Werkzeuges 1 dargestellt. Der Rohling des Werkzeuges 1 umfasst einen nur teilweise dargestellten Grundkörper 2 und einen Schneideinsatz 3, der am Grundkörper 2 angeordnet ist. Der nur teilweise dargestellte Grundkörper 2 besteht üblicherweise aus einem Hartmetall, das eine hohe Zähigkeit und eine hohe Festigkeit aufweist. Der Schneideinsatz 3 hingegen ist aus einer Keramik gebildet, beispielsweise aus
Siliciumnitrid oder einer anderen hochverschleißfesten Keramik, die gegebenenfalls auch mit Partikeln und/oder Fasern, beispielsweise Whiskern, verstärkt sein kann. Der
Schneideinsatz 3 wird durch Schleifen an einem Ende mit einem vorspringenden v- förmigen Ansatz 4 ausgebildet, der einen Öffnungswinkel α von 120° bis 160° aufweisen kann. Ein Ende des v-förmigen Ansatzes 4 wird flach bzw. abgestumpft ausgeführt. Ein korrespondierender Bereich 5 wird im Grundkörper 2 ebenfalls durch Schleifen erstellt, jedoch mit einer zentralen Kante, sodass beim Fügen ein Abstand zwischen dem abgestumpften Ende des v-förmige Ansatzes 4 und der zentralen Kante gegeben ist. Anschließend wird der Schneideinsatz 3 mit dem Grundkörper 2 durch Löten verbunden, wobei ein handelsübliches Aktivlot zum Einsatz kommt. Grundsätzlich ist es günstig, wenn der Öffnungswinkel α einen Wert von 130° bis 150° aufweist, beispielsweise wie im Ausführungsbeispiel 140°. Nach Fügen des Schneideinsatzes 3 mit dem Grundkörper 2
wird aus dem Rohling des Werkzeuges 1 ein Bohrer gefertigt, der in Fig. 2 in einer Seitenansicht dargestellt ist. Sowohl der Grundkörper 2, als auch ein daran
anschließendes Halteteil 2a bestehen aus Vollhartmetall. Der Schneideinsatz 3 ist entlang des vorspringenden v-förmigen Ansatzes 4 mit dem Grundkörper 2 durch ein Lot stoffschlüssig verbunden. Im endseitigen Bereich des Schneideinsatzes 3 sind zwei Hauptschneiden 7 angeordnet, die, wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, von einem äußeren Durchmesser bzw. Bohrernenndurchmesser D zu einem Zentrum bzw. einer
Werkzeugachse X, die entlang der Längsachse des im Wesentlichen zylindrisch ausgebildeten Bohrers angeordnet ist, verlaufen. Die Hauptschneiden 7 verlaufen von einem äußeren Rand des Bohrers zuerst im Wesentlichen geradlinig und gehen anschließend über einen Radius in eine im Zentrum angeordnete Restquerschneide 6 über. Die Restquerschneide 6 ist geradlinig geformt und weist bevorzugt eine Länge von etwa 2,5 % des Bohrernenndurchmessers D auf, was bei geringem axialen Schnittdruck des Bohrers zugleich ein gutes Zentrierverhalten bei einem Anschneiden sicherstellt. Durch den gekrümmten Übergang der Hauptschneiden 7 in die Restquerschneide 6 bzw. den vorgesehenen Radius, gegebenenfalls auch mehrere aneinander anschließende gekrümmte Bereiche mit unterschiedlichen Radien, kann ein abrasiver Verschleiß im Einsatz des Bohrers reduziert werden. Die Hauptschneiden 7 können zumindest im Bereich der geradlinigen Abschnitte verrundet sein, um ein Ausbrechen der
Schneidkanten möglichst zu verhindern. Die Hauptschneiden 7 sind wie aus Fig. 2 ersichtlich mit einem Spitzenwinkel ß von 140° angeordnet, wenngleich der Spitzenwinkel ß auch andere Werte im Bereich von 130° bis 150° aufweisen kann. An jede
Hauptschneide 7 schließen zwei Freiflächen 11 , 12 an. Die erste Freifläche 1 1 schließt an die zweite Freifläche 12 derart an, dass eine gemeinsame Verbindungskante durch das Zentrum des Bohrers verläuft. Die erste Freifläche 1 1 weist einen abfallenden Winkel von etwa 8° bis 13° auf, während die zweite Freifläche 12 einen größeren abfallenden Winkel von beispielsweise 17° bis 25° aufweisen kann. Im konkreten Ausführungsbeispiel betragen die entsprechenden Winkel 9° für die erste Freifläche 11 und 20° für die zweite Freifläche 12, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist.
Am äußeren Durchmesser bzw. am äußeren Ende der Hauptschneiden 7 schließen an diese Nebenschneiden 13 an. Am Übergang von den Hauptschneiden 7 zu den
Nebenschneiden 13 treten im Einsatz die größten Schnittgeschwindigkeiten und daher auch die größten thermischen Belastungen auf. Um die entsprechenden Ecken vor
vorzeitigem Verschleiß und Ausbröckelungen zu bewahren, ist eine Schutzfase 14 vorgesehen, die etwa einen Winkel von 30° bis 40° zur Werkzeugachse X aufweist. Im Anschluss an die Schutzfase 14 verlaufen die Nebenschneiden 13, die abgefast sind. Die Nebenschneiden 13 weisen ebenso wie die vier Führungsfasen 8, die jeweils paarweise eine Vertiefung 9 definieren, einen spiralförmigen Verlauf auf, wobei ein Spiralwinkel etwa 5° beträgt. Eine durch die Nebenschneiden 13 mitdefinierte Fläche 15 geht schließlich in Spannuten 10 über. Der von 0° abweichende Spiralwinkel von etwa 5° führt gleichzeitig zu einem axialen Spanwinkel mit demselben Wert an den Hauptschneiden 7, wodurch Schnittkräfte und auch ein Torsionsmoment auf den Bohrer deutlich reduzierbar sind. Im Übrigen führt der kleine, aber von 0° abweichende Spiralwinkel dazu, dass entstehende Bröckelspäne besser aus einem Bohrloch transportiert werden können.
Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, sind die Spannuten 10 im Querschnitt in einem Abstand A voneinander beabstandet. Der Abstand A beträgt etwa 30 % des
Bohrernenndurchmessers D, was dem Bohrer ein entsprechend starkes Zentrum bzw. eine hohe Steifigkeit verleiht.
Wie insbesondere aus Fig. 5 ersichtlich ist, ist der Schneideinsatz 3 mit einem
geringfügigen Rücksprung 16 ausgebildet bzw. verjüngt sich ein äußerer Durchmesser des Schneideinsatzes an einer davor bestimmten Stelle abrupt. Durch eine
entsprechende Absetzung eines Durchmessers wird ein gutes Freigehen des Bohrers im Einsatz erreicht. Gleichzeitig übernimmt ausschließlich der Schneideinsatz 3 eine
Führung des Bohrers. Mit einem erfindungsgemäßen Werkzeug 1 bzw. Bohrer wurden im Einsatz bei einer Bearbeitung von Gusswerkstücken bei Schnittgeschwindigkeiten vc von 600 m/min und mehr ausreichend lange Standzeiten bzw. -wege für eine wirtschaftliche Anwendung erzielt.
Claims
1. Werkzeug (1) zur spanenden Bearbeitung von Werkstücken, insbesondere zum Bohren von Eisen-Gusswerkstoffen, umfassend einen Grundkörper (2) aus einem ersten Material und einen Schneideinsatz (3) aus einem zweiten Material, das eine höhere Härte als das erste Material aufweist, wobei der Schneideinsatz (3) am Grundkörper (2) stoffschlüssig angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneideinsatz (3) einen v-förmigen Ansatz (4) und der Grundkörper (2) einen dazu korrespondierenden Bereich (5) aufweist und der Schneideinsatz (3) mit dem Ansatz (4) am korrespondierenden Bereich (5) des Grundkörpers (2) stoffschlüssig angebracht ist.
2. Werkzeug (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Schneideinsatz (3) am Grundkörper (2) angelötet ist.
3. Werkzeug (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der v- förmige Ansatz (4) mit einem Öffnungswinkel (a) von 120° bis 160°, vorzugsweise 130° bis 150°, ausgebildet ist.
4. Werkzeug (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der v-förmige Ansatz (4) am Schneideinsatz (3) vorspringend ausgebildet ist.
5. Werkzeug (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der v- förmige Ansatz (4) im Schneideinsatz (3) und/oder der korrespondierende Bereich (5) im Grundkörper (2) eingeschliffen sind.
6. Werkzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (2) aus einem Hartmetall besteht.
7. Werkzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneideinsatz (3) aus einer Keramik oder einem Keramik-Whisker-Verbundwerkstoff besteht.
8. Werkzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Grundkörper (2) nur bis zum Schneideinsatz (3) erstreckt.
9. Werkzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (1) als Bohrer, insbesondere Spiralbohrer, ausgebildet ist.
10. Werkzeug (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Bohrer zwei Hauptschneiden (7) aufweist.
1 1. Werkzeug (1) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine endseitige Restquerschneide (6) mit einer Länge von 1 % bis 5 %, insbesondere 2 % bis 3 %, eines Bohrernenndurchmessers (D) vorgesehen ist.
12. Werkzeug (1) nach Anspruch 10 oder 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptschneiden (7) an die Restquerschneide (6) anschließen.
13. Werkzeug (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass sich die
Hauptschneiden (7) von der Restquerschneide (6) bis zu einem äußeren Durchmesser des Bohrers erstrecken.
14. Werkzeug (1) nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Übergang der Hauptschneiden (7) zur Restquerschneide (6) ein Radius vorgesehen ist.
15. Werkzeug (1) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptschneiden (7) verrundet sind, vorzugsweise zumindest entlang geradliniger Bereiche derselben.
16. Werkzeug (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere, vorzugsweise zwei, Spannuten (10) vorgesehen sind und ein Abstand der Spannuten (10) in Draufsicht auf ein Ende des Bohrers zumindest 20 %, vorzugsweise 25 % bis 35 %, des äußeren Durchmessers des Bohrers beträgt.
17. Werkzeug (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere, vorzugsweise vier, Führungsfasen (8) vorgesehen sind, die sich entlang einer äußeren Oberfläche des Bohrers erstrecken.
18. Werkzeug (1) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die
Führungsfasen (8) von den Hauptschneiden (7) aus betrachtet in axialer Richtung verjüngt verlaufend ausgebildet sind.
19. Werkzeug (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Bohrer im Bereich des Grundkörpers (2) einen kleineren Durchmesser als im Bereich der Hauptschneiden (7) bzw. des Schneideinsatzes (3) aufweist.
20. Werkzeug (1) nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass ein Übergang zum kleineren Durchmesser im Bereich der Führungsfasen (8) liegt.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
AT5582011A AT511377B1 (de) | 2011-04-19 | 2011-04-19 | Keramikbohrer zum hochleistungsbohren von eisen-gusswerkstoffen |
PCT/AT2012/050048 WO2012142641A1 (de) | 2011-04-19 | 2012-04-10 | Keramikbohrer zum hochleistungsbohren von eisen-gusswerkstoffen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EP2699373A1 true EP2699373A1 (de) | 2014-02-26 |
Family
ID=46052479
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EP12720072.3A Withdrawn EP2699373A1 (de) | 2011-04-19 | 2012-04-10 | Keramikbohrer zum hochleistungsbohren von eisen-gusswerkstoffen |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP2699373A1 (de) |
JP (1) | JP2014511776A (de) |
AT (1) | AT511377B1 (de) |
WO (1) | WO2012142641A1 (de) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10114882A1 (de) * | 2001-03-26 | 2002-10-24 | Friedrich-Wilhelm Bach | Bohrwerkzeug |
DE202005020931U1 (de) * | 2005-08-29 | 2006-12-07 | MAPAL Fabrik für Präzisionswerkzeuge Dr. Kress KG | Bohrer für metallische Werkstoffe |
Family Cites Families (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5537284Y2 (de) * | 1972-06-09 | 1980-09-02 | ||
US4111589A (en) * | 1974-03-28 | 1978-09-05 | Th. Kieserling & Albrecht | Multiple cutting plate for peeling machines |
JPS55164406A (en) * | 1979-05-30 | 1980-12-22 | Ogura Houseki Seiki Kogyo Kk | Diamond drill |
DE3314349A1 (de) * | 1983-04-20 | 1984-10-25 | Gühring, Gottlieb, 7470 Albstadt | Bohrungs-nachbearbeitungswerkzeug |
JPS606310A (ja) * | 1983-06-17 | 1985-01-14 | Toshiba Tungaloy Co Ltd | ツイストドリルの製造法 |
JPS6154408U (de) * | 1984-09-11 | 1986-04-12 | ||
JPS62130809U (de) * | 1986-02-10 | 1987-08-18 | ||
JPS62241606A (ja) * | 1986-04-09 | 1987-10-22 | Mitsubishi Motors Corp | 切削用ドリル |
JPS6310014U (de) * | 1986-07-03 | 1988-01-22 | ||
US5038642A (en) * | 1991-02-25 | 1991-08-13 | General Motors Corporation | Method of making drill with wear inserts |
JP2964664B2 (ja) * | 1991-02-27 | 1999-10-18 | 住友電気工業株式会社 | ダイヤモンド被覆マイクロドリル |
JP2981055B2 (ja) * | 1992-04-28 | 1999-11-22 | 富士精工株式会社 | バニシングドリル |
JP3271334B2 (ja) * | 1992-11-06 | 2002-04-02 | 石川島播磨重工業株式会社 | セラミック製切削工具の研削装置 |
JP4132477B2 (ja) * | 1999-10-01 | 2008-08-13 | 本田技研工業株式会社 | 穴仕上げ加工用ドリル |
KR20090078783A (ko) * | 2006-10-13 | 2009-07-20 | 케나메탈 아이엔씨. | 드릴 공구용 비트 |
JP2009178791A (ja) * | 2008-01-30 | 2009-08-13 | Kyocera Corp | 回転工具およびその製造方法 |
DE102008014234A1 (de) * | 2008-03-14 | 2009-09-17 | Gühring Ohg | Spanabhebendes Werkzeug |
JP5599390B2 (ja) * | 2008-06-28 | 2014-10-01 | フィルマ ギューリング オーハーゲー | 多刃穿孔工具 |
WO2010055559A1 (ja) * | 2008-11-12 | 2010-05-20 | Next I&D株式会社 | ドリル |
-
2011
- 2011-04-19 AT AT5582011A patent/AT511377B1/de not_active IP Right Cessation
-
2012
- 2012-04-10 JP JP2014505458A patent/JP2014511776A/ja active Pending
- 2012-04-10 EP EP12720072.3A patent/EP2699373A1/de not_active Withdrawn
- 2012-04-10 WO PCT/AT2012/050048 patent/WO2012142641A1/de active Application Filing
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10114882A1 (de) * | 2001-03-26 | 2002-10-24 | Friedrich-Wilhelm Bach | Bohrwerkzeug |
DE202005020931U1 (de) * | 2005-08-29 | 2006-12-07 | MAPAL Fabrik für Präzisionswerkzeuge Dr. Kress KG | Bohrer für metallische Werkstoffe |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
See also references of WO2012142641A1 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
AT511377A1 (de) | 2012-11-15 |
AT511377B1 (de) | 2013-09-15 |
JP2014511776A (ja) | 2014-05-19 |
WO2012142641A1 (de) | 2012-10-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE3037097C2 (de) | Vollbohrwerkzeug, insbesondere Spiralbohrer | |
EP0991489B1 (de) | Spiralbohrer zum trockenbohren | |
DE60113369T2 (de) | Schneidwerkzeug | |
DE4417166B4 (de) | Bohrgerät | |
EP2830799B1 (de) | Bohrer | |
DE3339211C2 (de) | ||
EP1753574B1 (de) | Spiralbohrer | |
DE60204559T2 (de) | Bohreinsatzgeometrie mit spanspaltender kerbe | |
DE4424885A1 (de) | Vollkeramikbohrer | |
EP0790877B1 (de) | Bohrwerkzeug | |
WO2015058881A1 (de) | Schaftfräser für warmfeste superlegierungen | |
EP1216775B1 (de) | Bohrplatte und Halter für Bohrplatte | |
EP2888066B1 (de) | Einlippentieflochbohrer | |
EP1699585B1 (de) | Mehrzweckbohrwerkzeug | |
EP2454043A1 (de) | Bohrer | |
EP2929966B1 (de) | Vollfräswerkzeug zur rotierenden Materialbearbeitung | |
EP1888283B1 (de) | Schneideinsatz | |
EP2448704A1 (de) | Tieflochbohrer | |
EP1500454A1 (de) | Gewindebohrer | |
DE102013205363B4 (de) | Werkzeugkopf sowie Verfahren zur Bearbeitung eines metallischen Werkstücks | |
EP1382410B2 (de) | Bohrwerkzeug | |
DE19735024B4 (de) | Bohrer für zusätzliche Rückseitenbearbeitung | |
DE29703475U1 (de) | Bohrwerkzeug | |
DE102009033508B4 (de) | Einlippenbohrer | |
EP3150314B1 (de) | Schaftfräser |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PUAI | Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012 |
|
17P | Request for examination filed |
Effective date: 20131003 |
|
AK | Designated contracting states |
Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR |
|
DAX | Request for extension of the european patent (deleted) | ||
17Q | First examination report despatched |
Effective date: 20161117 |
|
STAA | Information on the status of an ep patent application or granted ep patent |
Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN |
|
18D | Application deemed to be withdrawn |
Effective date: 20181101 |