EP3003618A1

EP3003618A1 - Bohrer, verfahren zur herstellung eines bohrers, verfahren zum einbringen einer durchgangsbohrung in ein werkstück, und verwendung eines bohrers

Info

Publication number: EP3003618A1
Application number: EP14724442.0A
Authority: EP
Inventors: Dieter Kress
Original assignee: Mapal Fabrik fuer Praezisionswerkzeuge Dr Kress KG
Current assignee: Mapal Fabrik fuer Praezisionswerkzeuge Dr Kress KG
Priority date: 2013-05-29
Filing date: 2014-05-15
Publication date: 2016-04-13
Also published as: WO2014191216A1; DE102013210112A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Bohrer (1) für die Bearbeitung insbesondere von Leichtmetallen und Verbundwerkstoffen, mit einer Mittelachse (M) und einer Stirnseite (3), wobei der Bohrer (1) einen ersten Abschnitt (5) aufweist, der – entlang der Mittelachse (M) und von der Stirnseite (3) aus gesehen – vor einem zweiten Abschnitt (7) angeordnet ist, wobei der erste Abschnitt (5) eine erste Hauptschneide (9,9') und einen ersten Außendurchmesser (D₁) aufweist, wobei der zweite Abschnitt (7) eine zweite Hauptschneide (11) und einen zweiten Außendurchmesser (D₂) aufweist, wobei der erste Außendurchmesser (D₂) kleiner ist als der zweite Außendurchmesser (D₂). Dabei ist vorgesehen, dass der erste Außendurchmesser (D₁) mindestens 0,9*x bis höchstens 1,1*x beträgt, wobei x = D₂ – exp(D₂/15) – 0,5.

Description

Bohrer, Verfahren zur Herstellung eines Bohrers, Verfahren zum Einbringen einer Durchgangsbohrung in ein Werkstück, und Verwendung eines Bohrers

Beschreibung Die Erfindung betrifft einen Bohrer für die Bearbeitung insbesondere von Leichtmetallen und Verbundwerkstoffen gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 , ein Verfahren zur Herstellung eines Bohrers gemäß Oberbegriff des Anspruchs 10, ein Verfahren zum Einbringen einer Durchgangsbohrung in ein Werkstück gemäß Oberbegriff des An- Spruchs 15 sowie eine Verwendung eines Bohrers gemäß Anspruch 20.

Bohrer der hier angesprochenen Art sind bekannt. Ein solcher Bohrer weist eine Mittelachse und eine Stirnseite auf, wobei ein erster Abschnitt vorgesehen ist, der - entlang der Mittelachse und von der Stirnseite aus gesehen - vor einem zweiten Abschnitt angeordnet ist. Der erste Abschnitt weist eine erste Hauptschneide und einen ersten Außendurchmesser auf. Der zweite Abschnitt weist eine zweite Hauptschneide und einen zweiten Außendurchmesser auf. Der erste Außendurchmesser ist dabei kleiner als der zweite Außen- durchmesser. Solche Bohrer sind typischerweise als Stufenbohrer bekannt und dienen insbesondere dem Einbringen von Senkbohrungen in Werkstücke, wobei mit dem ersten Abschnitt die eigentliche Bohrung - in der Regel eine Sacklochbohrung - und mit dem zweiten Abschnitt eine Ansenkung beispielsweise für einen Schrauben- köpf, in Form einer Durchmessererweiterung geschaffen wird. Ein solcher Bohrer wird gemäß dem Stand der Technik nicht verwendet, um Durchgangsbohrungen mit - entlang der Bohrung gesehen - konstantem Durchmesser zu schaffen.

Beim Bohren von Materialien entsteht beim Zerspanungsprozess Wärme. Hierzu tragen verschiedene Mechanismen bei: Ein erster Mechanismus spricht an, dass in einer Scherzone des bearbeiteten Materials vor einer Hauptschneide des Bohrers Wärme auftritt. Ein zweiter Mechanismus spricht an, dass der Bohrer umfangsseitig von dem bearbeiteten Material umgeben ist, wobei hier Reibung auftritt und somit Wärme entsteht. Dabei kann sich das bearbeitete Material ausdehnen und den Bohrer einklemmen. Ein dritter Mechanismus spricht an, dass von Haupt- oder Nebenschneiden des Bohrers abgetragene Späne an Wänden von Spannuten des Bohrers und auch an der Bohrungsinnenwandung reiben, wodurch wiederum Wärme entsteht. Die entstehende Wärme kann gedanklich in zwei Kategorien unterteilt werden: Die Primärwärme, die in der Scherzone vor der Hauptschneide des Bohrers entsteht, wird für den Zerspanungsprozess benötigt, um die Zerspanung des Materials zu erleichtern. Das Material lässt sich durch die Hauptschneide leichter teilen, wenn es warm ist. Die Sekundärwärme, die an einem Umfang des Bohrers durch Reibung entsteht, ist dagegen unerwünscht. Hinzu kommt, dass ein Großteil der unmittelbar beim Zerspanen nützlichen Primärwärme in den abgetragenen Spänen gespeichert wird, sodass diese heiß sind. Dies erhöht das Problem der Sekundärwärme durch die Späne. Es ist daher nötig, diese möglichst schnell und problemlos abzuführen.

Um die Sekundärwärme zu verringern, wird beim Bohren typischerweise ein Kühlmittel eingesetzt, typischerweise entweder nach Art einer herkömmlichen Kühl-Schmierung oder nach Art einer Minimal- mengenschmierung. Dabei soll das Kühlmittel einerseits den Bohrer und das bearbeitete Werkstück kühlen und andererseits eine Schmierung der aneinander reibenden Flächen bewirken, um die Reibungswärme zu verringern. Zugleich soll der Kühlmittelstrom auch die Spanabfuhr positiv beeinflussen, indem die Späne durch das Kühlmittel ausgespült werden. Letztlich zeigt sich damit, dass das Kühlmittel als unproduktives Hilfsmittel anzusehen ist, welches nicht einer Wertschöpfung des bearbeiteten Bauteils, sondern aus- schließlich einer Kompensation von nachteiligen Effekten des Bohrverfahrens dient. Dabei verursacht die Verwendung des Kühlmittels nicht unerheblichen Aufwand und hohe Kosten.

Aus diesem Grund ist es wünschenswert, insbesondere Materialien wie Aluminium, Titan oder Kompositmaterialien, generell Leichtme- talle und Verbundwerkstoffe, trocken ohne Kühlung und/oder Schmierung bearbeiten zu können. Hierzu ist es nötig, insbesondere die Entstehung von Sekundärwärme derart zu verringern, dass diese nicht mehr mittels eines Kühlmittels abgeführt werden muss.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Bohrer, ein Verfah- ren zur Herstellung eines Bohrers, ein Verfahren zum Einbringen einer Durchgangsbohrung, und eine Verwendung eines Bohrers zu schaffen, wobei die genannten Nachteile nicht auftreten. Insbesondere soll es mithilfe des Bohrers und im Rahmen des Verfahrens beziehungsweise der Verwendung möglich sein, Durchgangsboh- rungen ohne Rückgriff auf ein Kühlmittel in ein Werkstück einzubringen, wobei das Werkstück bevorzugt ein Leichtmetall oder einen Verbundwerkstoff umfasst. Die Aufgabe wird gelöst, indem ein Bohrer mit den Merkmalen des Anspruchs 1 geschaffen wird. Der Bohrer zeichnet sich dadurch aus, dass der erste Außendurchmesser mindestens 0,9^*x bis höchstens 1 ,1 ^*x beträgt, wobei für die Variable x gilt:

(DA

- exp 0,5 . (1 )

15

Dabei ist D₂ der zweite Außendurchmesser des Bohrers in dem zweiten Abschnitt. Es wird ein Bohrer mit einer den ersten Abschnitt aufweisenden Pilotspitze geschaffen, welche den Bohrer in dem bearbeiteten Material führt. Der erste Außendurchmesser wird insbesondere im Bereich einer ersten Schneidecke der ersten Hauptschneide gemessen, entspricht also dem Außendurchmesser eines ersten Flugkreises, der bei der Bearbeitung eines Werkstücks durch die erste Schneidecke beschrieben wird. Entsprechend wird der zweite Außendurchmesser insbesondere im Bereich einer zweiten Schneidecke der zweiten Hauptschneide gemessen, wobei er dem Durchmesser eines zweiten Flugkreises entspricht, den die zweite Schneidecke bei der Bearbeitung eines Werkstücks beschreibt. Dabei wird der entstehende Bohrungsdurchmesser bevorzugt durch den zweiten Außendurch- messer bestimmt. Insbesondere entspricht der zweite Außendurchmesser vorzugsweise einem Nenndurchmesser der entstehenden Bohrung.

Der Bohrer ist geometrisch eigens abgestimmt auf ein Bohrverfahren, bei welchem seine Vorschubbewegung von einer Schwingung überlagert wird. Bevorzugt handelt es sich dabei um ein sogenanntes MicroPeck-Verfahren. Hierbei wird der Vorschubbewegung des Bohrers eine Vibration mit geringer Amplitude überlagert, sodass der resultierende Vorschub nicht konstant ist. Die im Bereich der Hauptschneide des Bohrers entstehenden Späne werden so gebrochen, beziehungsweise es entstehen bereits aufgrund der periodischen Variation der Vorschubgeschwindigkeit nur kurze Späne. Die Schwingungsbewegung wird der Vorschubbewegung mit einer Phasenverschiebung relativ zur Umdrehung des Bohrers aufgeprägt, sodass die Hauptschneiden des Bohrers asymmetrisch belastet werden. Dies bewirkt tendenziell eine Auslenkung einer Spitze des Bohrers. Für die Bearbeitung im Rahmen eines solchen Verfahrens ist es wichtig, dass der erste Außendurchmesser in geeigneter Weise auf den zweiten Außendurchmesser abgestimmt ist. Ist nämlich der erste Außendurchmesser zu klein, werden die Späne nicht gleichmäßig geteilt. Ist der erste Durchmesser dagegen zu groß, entsteht eine erhöhte Reibungswärme im Bereich der Pilotspitze, die zu einer erhöhten Gratbildung führt, wodurch der Bohrer unbrauchbar wird. Die mithilfe von Gleichung (1 ) definierten Grenzen zeigen einen Bereich auf, in welchem der Bohrer für das MicroPeck- Verfahren besonders geeignet ist. Die Sekundärwärme wird dabei beherrscht, weil aufgrund der Vibrationsbewegung relativ wenig Sekundärwärme entsteht, wobei zugleich sehr kleine Späne gebildet werden, die keine große Wärmekapazität aufweisen, wenig Reibung verursachen und problemlos aus der Bohrung abgeführt werden können. Insbesondere können sich die sehr kleinen Späne nicht in den Spannuten verklemmen o- der stark an deren Wandungen reiben.

Die Pilotspitze hat den weiteren Effekt, dass der Bohrer eine im Vergleich zu einem Bohrer mit konstantem Durchmesser kleinere Quer- schneide aufweist, die weniger in das bearbeitete Material drückt, wodurch weniger Reibungswärme entsteht. Die Verkleinerung der Querschneide im Bereich des ersten Abschnitts hat insbesondere den Effekt, dass sich eine axiale Kraft im Bereich der Bohrerspitze reduziert. Dies reduziert wiederum die elastische Verformung des Werkstücks während des Bohrens. Nachdem der Bohrer mit der Pilotspitze durch das Werkstück hindurchgebohrt hat, kann dieses zurückfedern und wird nunmehr von dem zweiten Abschnitt unter günstigen Schnittbedingungen bearbeitet. Durch die Aufteilung der Schneidarbeit auf die Pilotspitze, mithin hier auf den ersten Abschnitt einerseits, und den zweiten Abschnitt andererseits, wird die Spanbreite im Verhältnis des ersten Durchmessers zu dem zweiten Durchmesser aufgeteilt. Dadurch werden auch in dem zweiten Abschnitt kleine Späne ausgebildet, sodass auch hier die Sekundärwärmebildung beherrscht wird. Dabei ist auch der zweite Außendurchmesser in Hinblick auf sein Verhältnis zu dem ersten Außendurchmesser relevant. Ist dieser nämlich zu klein, so bietet das bearbeitete Material im Bereich der zweiten Hauptschneide bei deren axialen Eintauchen zu wenig Widerstand, sodass es teilweise radial nach innen ausweicht und plastisch verformt wird. Hierdurch wird die Pilotspitze, insbesondere also der erste Abschnitt, eingeklemmt, wodurch erhöhte Reibung entsteht.

Damit zeigt sich Folgendes:

Der hier vorgeschlagene Bohrer ist nicht als Stufen- oder Senkboh- rer ausgebildet, sondern vielmehr zur Schaffung von Durchgangsbohrung in Werkstücken, insbesondere in Leichtmetallen und Verbundwerkstoffen, wie beispielsweise Aluminium, Titan und Komposi- twerkstoffen, insbesondere Kompositwerkstoffen in Verbindung mit Aluminium und/oder Titan. Dabei werden Durchgangsbohrungen erzeugt, die entlang ihrer Erstreckung einen konstanten Durchmesser aufweisen. Der Bohrer weist einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt auf, wobei sich die Durchmesser des ersten Abschnitts und des zweiten Abschnitts derart zueinander verhalten, dass eine insbesondere in Hinblick auf die Entstehung von Sekundärwärme günstige Aufteilung der Zerspanung des bearbeiteten Werkstücks gegeben ist, wobei der erste Abschnitt zugleich den Bohrer führt und in der Bohrung stabilisiert. Dabei ist der Bohrer besonders bevorzugt ausgebildet zur Verwendung in einem MicroPeck- Verfahren.

Insgesamt wird aufgrund der beherrschten Sekundärwärmeentstehung mit dem Bohrer eine Trockenbearbeitung von Werkstücken möglich, wobei auf Kühlmittel und/oder Schmiermittel vollständig verzichtet werden kann.

Hierdurch ergeben sich erhebliche Vorteile: Im Bereich des Bohrers muss keine Innenkühlung vorgesehen werden, wodurch ungefähr 50 % der Rohmaterialkosten eingespart werden können. Weist der Bohrer eine Diamantbeschichtung auf, sind geeignete Substrate einsetzbar, wodurch die Standzeit des Bohrers verdoppelt werden kann. Ein Spiralisierungswinkel des Bohrers ist frei wählbar, wobei insbesondere auch Werte über 30° möglich sind. Entsprechend werden Spiralisierungswinkel von mindestens 30°, vorzugsweise von mehr als 30°, für den Bohrer bevorzugt. Durch den Verzicht auf eine Innenkühlung und eine damit verbundene Materialschwächung treten Brüche des Bohrers in geringerem Maße auf. Ein Ausschuss bei der Herstellung des Bohrers durch versehentliches Anschleifen der In- nenkühlung wird vermieden. Eine aufwendige Reinigung des Werkstücks sowie der Bearbeitungsmaschine entfällt. Späne und Staub, insbesondere von Verbundmaterialien, können nicht mehr in den Spannuten des Bohrers - insbesondere in Zusammenhang mit der Minimalmengenschmierung - durch Kühl-/Schmiermittel verklebt werden. Die Prozesssicherheit erhöht sich, da beim Bohren entstehende Stäube trocken abgesaugt werden können. Insbesondere hierdurch werden Grenzwerte für eine maximale Arbeitsplatzkonzentration in der Produktion ohne aufwendige Maßnahmen einhalt- bar. Es ist keine Entlackung der Bearbeitungsmaschine mehr durch Kühl- und/oder Schmiermittel zu befürchten. Die Kosten für das Kühl-/Schmiermittel, insbesondere hohe Kosten für eine Minimalmengenschmierung, werden eingespart. Eine Bearbeitungsmaschine, die zur Verwendung des Bohrers vorgesehen ist, ist einfach zu qualifizieren, insbesondere weil keine Qualifikation der Minimalmen- genschmierung-Volumenströme mehr notwendig ist. Nicht zuletzt werden Bearbeitungsmaschinen und -anlagen leichter und preiswerter durch einen Verzicht insbesondere auf die Minimalmengen- schmierungs-Option. In Hinblick auf die Definition des ersten Außendurchmessers gemäß Gleichung (1 ) zeigt sich Folgendes: Die angegebene Gleichung (1 ) ist bevorzugt gültig für Werte des zweiten Außendurchmessers von mindestens 5 mm bis höchstens 25 mm. Dabei zeigt sich, dass der erste Abschnitt beziehungsweise der erste Außendurchmesser für Werte des zweiten Außendurchmessers kleiner als 5 mm kaum sinnvoll herstellbar ist. Sollen Bohrungen gefertigt werden, welche einen Durchmesser aufweisen, der größer ist als 25 mm, wird dies bevorzugt nicht mehr mithilfe des hier vorgeschlagenen Bohrers, sondern mit mehreren, sequentiell nacheinander eingesetzten Werkzeugen durchgeführt.

Es wird auch ein Bohrer bevorzugt, der sich dadurch auszeichnet, dass der erste Außendurchmesser mindestens 0,95*x bis höchstens 1 ,05*x beträgt. Dabei ist die Variable x wiederum definiert durch Gleichung (1 ). Besonders bevorzugt beträgt der erste Außendurchmesser x. Dabei definiert Gleichung (1 ) ein für die unter Gesichtspunkten der Sekundärwärmebeherrschung und damit der Trockenbearbeitung ideales Verhältnis des ersten Außendurchmessers zu dem zweiten Außendurchmesser.

Es wird auch ein Bohrer bevorzugt, der sich dadurch auszeichnet, dass er einen Spitzenwinkel α aufweist, wobei eine in Richtung der Mittelachse gemessene Länge des ersten Abschnitts mindestens 0,9*y bis höchstens 1 ,1 *y beträgt. Dabei ist die Variable y definiert durch folgende Gleichung:

Dabei ist Di der erste Außendurchmesser, und a ist ein Parameter, der abhängig von einer konkreten Verwendung, für die der Bohrer vorgesehen ist, zu 0,2 oder zu 2 gewählt wird. Der Parameter a wird zu 0,2 gewählt, wenn der Bohrer in einer Arbeitsumgebung, insbesondere einer Bearbeitungsmaschine verwendet wird, die für sich genommen eine hinreichend hohe Steifigkeit und Stabilität aufweist, sodass es keiner zusätzlichen Kompensation durch den Bohrer bedarf. Dagegen wird der Parameter a zu 2 gewählt, wenn er in einer inhärent instabilen Arbeitsumgebung, beispielsweise in einer automatischen Bohreinheit (automated drill unit - ADU) verwendet wird, wobei es aufgrund der nicht ausreichenden Steifigkeit und Stabilität der Bearbeitungsmaschine nötig ist, zusätzliche Stabilität im Bohrer selbst bereitzustellen. Insgesamt ist somit die Länge des ersten Abschnitts bevorzugt abhängig von dem ersten Außendurchmesser einerseits und dem Spitzenwinkel andererseits. Durch die geeignete Wahl der Länge gemäß Gleichung (2) wird sichergestellt, dass der erste Abschnitt den Bohrer sicher führen kann, wobei zugleich die Sekundärwärmebildung auf einen Wert verringert ist, bei dem es keiner Kühlung durch ein Kühlmittel bedarf. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel beträgt die Länge des ersten Abschnitts mindestens 0,95^*y bis höchstens 1 ,05^*y. Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel des Bohrers beträgt die Länge y.

Es wird auch ein Bohrer bevorzugt, der sich dadurch auszeichnet, dass er einen dritten Abschnitt aufweist, der - entlang der Mittelachse und von der Stirnseite aus gesehen - vor dem ersten Abschnitt angeordnet ist. Der dritte Abschnitt weist eine dritte Hauptschneide und einen dritten Außendurchmesser auf. Dabei beträgt ein Verhältnis des dritten Außendurchmessers zu dem zweiten Außendurch- messer mindestens 30 % bis höchstens 55 %. In diesem Fall ist die Pilotspitze aufgeteilt in einen - von der Stirnseite aus gesehen - ersten Pilotbereich, der durch den dritten Abschnitt gebildet wird, und einen sich daran anschließenden, zweiten Pilotbereich, der durch den ersten Abschnitt gebildet wird. Dabei zeigt sich, dass der dritte Abschnitt bevorzugt vorgesehen ist bei einem Bohrer, dessen zweiter Außendurchmesser mindestens 12 mm und höchstens 25 mm beträgt. In diesem Fall sind die Eigenschaften des Bohrers sowohl in Hinblick auf die Führung in dem Werkstück als auch auf die Beherr- schung der Sekundärwärmebildung besonders günstig eingestellt, wenn der Bohrer zusätzlich zu dem ersten Abschnitt noch den dritten Abschnitt als vordersten Pilotbereich aufweist. Die entstehenden Späne können so auch bei größeren Bohrungen mit einem Durch- messer von mindestens 12 und höchstens 25 mm sehr klein gehalten werden, wodurch sich die bereits beschriebenen Vorteile ergeben.

Bevorzugt beträgt das Verhältnis des dritten Außendurchmessers zu dem zweiten Außendurchmesser mindestens 35 % bis höchstens 49 %.

Es wird auch ein Ausführungsbeispiel des Bohrers bevorzugt, bei welchem der dritte Außendurchmesser mindestens 0,9^*z bis höchstens 1 ,1 ^*z beträgt, wobei die Variable z gegeben ist durch die folgende Gleichung:

(DA

exp ^■5 . (3)

12

Dabei ist wiederum D₂ der zweite Außendurchmesser des Bohrers. Die Wahl des dritten Außendurchmessers gemäß Gleichung (3) garantiert eine besonders günstige Ausbildung des Bohrers in Hinblick auf dessen Führungseigenschaften und die Vermeidung einer zu hohen Sekundärwärmebildung.

Es wird ein Ausführungsbeispiel des Bohrers bevorzugt, bei welchem der dritte Außendurchmesser mindestens 0,95^*z bis höchstens 1 ,05^*z beträgt. Besonders bevorzugt beträgt der dritte Außendurchmesser z. Es wird auch ein Ausführungsbeispiel des Bohrers bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass der erste Abschnitt unmittelbar an den zweiten Abschnitt angrenzt. In diesem Fall geht also der erste Abschnitt, mithin die Pilotspitze oder der zweite Pilotbereich, im Be- reich einer Stufe unmittelbar in den zweiten Abschnitt über, sodass das bearbeitete Material angrenzend an den ersten Abschnitt unmittelbar von dem zweiten Abschnitt bearbeitet wird.

Alternativ wird ein Ausführungsbeispiel bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt ein vierter Abschnitt angeordnet ist, der einen vierten Außendurchmesser aufweist. Dieser ist mindestens 5 μιτι bis höchstens 30 μιτι kleiner als der zweite Außendurchmesser. Vorzugsweise ist der vierte Außendurchmesser mindestens 10 μιτι bis höchstens 15 μιτι kleiner als der zweite Außendurchmesser. Auf diese Weise ergibt sich in dem Übergangsbereich zwischen dem dritten Abschnitt und dem vierten Abschnitt bereits quasi ein Übergang bis fast auf den maximalen Durchmesser des Bohrers, abzüglich der sehr geringeren Differenz zwischen dem vierten Außendurchmesser und dem zweiten Außendurchmesser. Insoweit ergeben sich hier die Vorteile, die zuvor in Zusammenhang mit dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt beschrieben wurden. Der Übergang von dem vierten Abschnitt zu dem zweiten Abschnitt ist als Feinbearbeitungsstufe, beziehungsweise als sogenannte Mikro-Reib-Stufe oder MicroReamer-Stufe ausgebildet, wobei in diesem Bereich entweder mittels einer geometrisch bestimmten Schneide aufgrund der extrem kleinen Durchmessererweiterung oder mittels einer geometrisch unbestimmten Schneide eine Bearbeitung des Werkstücks erfolgt, die in beiden Fällen einer Bearbeitung mit einer geometrisch unbestimmten Schneide oder einer Reibbearbeitung entspricht. Dabei ist der vierte Abschnitt und somit die Feinbearbeitungs- oder MicroReamer- Stufe bevorzugt bei einem Bohrer vorgesehen, der zur Bearbeitung von Verbundwerkstoffen eingesetzt wird, wobei diese insbesondere mindestens eine Schicht aus einem Leichtmetall, vorzugsweise Alu- minium oder Titan, sowie einen faserverstärkten Kunststoff, insbesondere einen kohlefaserverstärkten Kunststoff, aufweisen. Es handelt sich also vorzugsweise um Schichtwerkstoffe, die mit dem Bohrer bearbeitet werden.

Eine solche MicroReamer-Stufe ist auch aus der deutschen Offenle- gungsschrift DE 10 201 1 016 960 A1 bekannt, auf die insofern verwiesen wird.

Da sich die sehr kleine Durchmessererweiterung im Übergangsbereich zwischen dem vierten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt ergibt, ist die zweite Hauptschneide die für die MicroReamer-Stufe relevante Schneide. Sie ist daher bevorzugt entweder als geometrisch bestimmte Schneide oder als geometrisch unbestimmte Schneide ausgebildet. In letztem Fall ist es möglich, dass sich die Durchmessererweiterung durch eine Beschichtung, vorzugsweise eine Diamantbeschichtung, ergibt, die in dem zweiten Abschnitt vor- gesehen ist, während sie in dem vierten Abschnitt fehlt, oder die in dem zweiten Abschnitt mit größerer Schichtdicke aufgetragen ist als in dem vierten Abschnitt. Die Beschichtung ist vorzugsweise zumindest in dem zweiten Abschnitt grobkörnig ausgebildet.

Die zweite Hauptschneide ist bevorzugt als geometrisch bestimmte Schneide ausgebildet, wenn der vierte Abschnitt und mithin die MicroReamer-Stufe oder Reibstufe nicht vorgesehen ist. Ist dagegen der vierte Abschnitt vorgesehen, ist es möglich, dass die zweite Hauptschneide als geometrisch bestimmte Schneide ausgebildet ist, es wird jedoch auch ein Ausführungsbeispiel bevorzugt, bei welchem sie als geometrisch unbestimmte Schneide ausgebildet ist.

Es zeigt sich, dass es aufgrund der sehr verschiedenen Zer- spanungseigenschaften der verschiedenen Materialien schwierig ist, senkrecht zu den verschiedenen Schichten eine Bohrung mit einem konstanten Durchmesser zu erzeugen. Insbesondere im Bereich des faserverstärkten Kunststoffs springt das Material beim Bohren zurück, sodass hier ein Bohrungsdurchmesser entsteht, der um unge- fähr 10 bis 15 m kleiner ist als der Bohrungsdurchmesser im Bereich einer Metallschicht.

Um gleichwohl einen möglichst konstanten Durchmesser erzeugen zu können, ist der vierte Abschnitt mit der Feinbearbeitungs- oder MicroReamer-Stufe vorgesehen. Dieser reibt die Bohrung insbeson- dere im Bereich der faserverstärkten Schicht auf den Durchmesser auf, den die Bohrung im Bereich der Metallschicht aufweist. Dabei erfolgt das Reiben der faserverstärkten Kunststoffschicht nahezu kalt, während üblicherweise beim Reiben von Metall Wärme in der Scherzone vor der Schneide erzeugt werden muss. Der vierte Ab- schnitt darf daher nur einen im Vergleich zu dem zweiten Außendurchmesser sehr wenig kleineren vierten Außendurchmesser aufweisen, wobei der vierte Außendurchmesser vorzugsweise höchstens 30 μιτι, besonders bevorzugt höchstens 15 μιτι kleiner ist als der zweite Außendurchmesser. Auf diese Weise bearbeitet der zweite Abschnitt im Wesentlichen das faserverstärkte Material, welches in das Innere der Bohrung zurückspringt, und reibt dieses auf das Endmaß der Bohrung auf. Bevorzugt ist/sind der erste Außendurchmesser, der zweite Außen- durchmesser, der dritte Außendurchmesser und/oder der vierte Außendurchmesser in den ihnen jeweils zugeordneten Abschnitten - entlang der Mittelachse gesehen - konstant. Es ist allerdings mög- lieh, dass in mindestens einem Abschnitt mindestens ein Rück- sprung vorgesehen ist, in dessen Bereich eine Umfangsfläche des Bohrers - in radialer Richtung gesehen - zurückspringt, um Reibung mit der Bohrungswandung zu reduzieren. Insbesondere weist der Bohrer bevorzugt jedoch keine konische Geometrie in den verschie- denen Bereichen auf.

Es wird ein Ausführungsbeispiel des Bohrers bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass die Umfangsfläche zwei Führungsfasen und eine Schneidfase aufweist. Besonders bevorzugt sind die drei Fasen im Bereich der Pilotspitze, also in dem ersten Abschnitt und/oder in dem dritten Abschnitt, vorgesehen. Es wird aber auch ein Ausführungsbeispiel bevorzugt, bei welchem alle Abschnitte des Bohrers, also auch der zweite Abschnitt und vorzugsweise auch der vierte Abschnitt, drei Fasen aufweisen, von denen zwei Fasen als Führungsfasen und eine Fase als Schneidfase beziehungsweise als Freischneide ausgeführt ist. Ein Ausführungsbeispiel des Bohrers, bei welchem die Umfangsfläche zwei Führungsfasen und eine Schneidfase oder Freischneide aufweist, ist besonders geeignet zur Bearbeitung von Titan. Durch die Schneidfase reduziert sich die Reibungswärme im Bereich der Umfangsfläche. Insbesondere bei Titan besteht nämlich die Gefahr, dass der Bohrer im Bereich seiner Umfangsfläche durch die thermische Ausdehnung des bearbeiteten Materials geklemmt wird. Die Schneidfase schneidet den ausgedehnten Bereich des Materials aus der Bohrung und reduziert somit die anfallende Reibungswärme. In Hinblick auf die Abfolge der Bereiche von der Stirnseite aus entlang der Mittelachse gesehen ergibt sich insgesamt somit Folgendes: Weist der Bohrer lediglich den ersten und den zweiten Abschnitt auf, ist der erste Abschnitt im Bereich der Stirnseite angeordnet, während der zweite Abschnitt sich - von der Stirnseite aus gesehen - an den ersten Abschnitt anschließt.

Weist der Bohrer auch den dritten Abschnitt auf, ist dieser im Bereich der Stirnseite vorgesehen, wobei sich an den dritten Abschnitt der erste Abschnitt und an diesen wiederum der zweite Abschnitt anschließt.

Weist der Bohrer zusätzlich oder alternativ zu dem dritten Abschnitt den vierten Abschnitt auf, ist - von der Stirnseite entlang der Mittelachse gesehen - entweder der erste Abschnitt stirnseitig vorgesehen, wobei sich hieran der vierte Abschnitt und an diesen wiederum der zweite Abschnitt anschließt, oder es ist stirnseitig der dritte Abschnitt vorgesehen, wobei sich an diesen der erste Abschnitt, an diesen wiederum der vierte Abschnitt und an diesen schließlich der zweite Abschnitt anschließt. Bei dieser Betrachtung geht der Blick des Betrachters stets von der Stirnseite entgegen der Vorschubrich- tung des Bohrers in Richtung der Mittelachse.

Es wird auch ein Ausführungsbeispiel bevorzugt, bei welchem die Umfangsfläche vier Führungsfasen aufweist. Dabei ist bevorzugt keine der Führungsfasen als Schneidfase oder Freischneide ausgebildet. Es ist allerdings auch ein Ausführungsbeispiel möglich, bei welchem mindestens eine der vier Führungsfasen als Schneidfase oder Freischneide ausgebildet ist. Ein Ausführungsbeispiel des Bohrers, bei welchem die Umfangsfläche vier Führungsfasen aufweist, ist besonders geeignet zur Bearbeitung von Aluminium. Dabei sind die vier Führungsfasen vorzugsweise in dem stirnseitigen Abschnitt, also entweder in dem ersten Abschnitt oder in dem dritten Abschnitt vorgesehen. Es wird auch ein Ausführungsbeispiel bevorzugt, bei welchem die vier Führungsfasen sowohl an dem dritten als auch an dem ersten Abschnitt vorgesehen sind. Schließlich wird auch ein Ausführungsbeispiel bevorzugt, bei welchem die Führungsfasen in allen Abschnitten des Bohrers, besonders bevorzugt in dem dritten Abschnitt, dem ersten Abschnitt, dem vierten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt vorgesehen sind.

Es wird auch ein Ausführungsbeispiel des Bohrers bevorzugt, welches sich dadurch auszeichnet, dass die Umfangsfläche eine Zusatznut zwischen einer ersten und einer zweiten Führungsfase aufweist. Diese Ausgestaltung wird besonders bevorzugt bei einem Ausführungsbeispiel, bei welchem die Umfangsfläche vier Führungsfasen aufweist. Dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass der Bohrer zwei Hauptschneiden im Bereich eines jeden Abschnitts umfasst, wobei - in Umfangsrichtung gesehen - einer ersten Hauptschneide in den Abschnitten, welche vier Führungsfasen aufweisen, jeweils zwei Führungsfasen nacheilen, wobei - wiederum in Umfangsrichtung gesehen - eine zweite Hauptschneide den beiden Führungsfasen, die der ersten Hauptschneide nacheilen, nacheilt. Dieser zweiten Hauptschneide eilen wiederum zwei Führungsfasen nach.

In Umfangsrichtung gesehen ist also eine erste Hauptschneide ge- geben, der eine erste Führungsfase nacheilt. Dieser ersten Führungsfase eilt eine zweite Führungsfase nach. Der zweiten Führungsfase eilt eine zweite Hauptschneide nach, der wiederum eine dritte Führungsfase nacheilt. Der dritten Führungsfase eilt schließlich eine vierte Führungsfase nach. Den Hauptschneiden sind dabei jeweils Spannuten zum Abtransport der im Bereich der Hauptschneiden entstehenden Späne zugeordnet. Bevorzugt ist nun gemäß dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel zwischen je zwei Führungs- fasen, nämlich zwischen der ersten Führungsfase und der zweiten Führungsfase und bevorzugt auch zwischen der dritten Führungsfase und der vierten Führungsfase eine Zusatznut angeordnet, welche eine Wärmeentwicklung durch möglicherweise eingeklemmte Spanreste zwischen den Führungsfasen verhindert. Vielmehr werden sol- che Spanreste von der mindestens einen Zusatznut aufgenommen und abgeführt. Dementsprechend ist die Reibung im Bereich der Umfangsfläche im Vergleich zu einem Bohrer ohne Zusatznuten zwischen je zwei Führungsfasen verringert, weil bei einem solchen Bohrer die Spanreste zwischen der Umfangsfläche und der Bohrungs- wandung im Bereich zwischen den Führungsfasen eingeklemmt werden, wobei sie dort eine erhöhte Reibung und somit Wärme erzeugen. Bei dem hier bevorzugten Ausführungsbeispiel werden die Spanreste dagegen in der mindestens einen Zusatznut aufgenommen und abgeführt, sodass eine verringerte Wärmebildung gegeben ist.

Es wird auch ein Ausführungsbeispiel des Bohrers bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass der zweite Abschnitt des Bohrers eine abrasionsfeste Außenfläche aufweist. Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, dass der erste Abschnitt, der dritte Abschnitt und/oder der vierte Abschnitt eine abrasionsfeste Außenfläche aufweist/aufweisen. Die abrasionsfeste Außenfläche erhöht vorteilhaft die Standzeit des Bohrers, vermindert dessen Verschleiß und bewirkt gerade auch bei der Bearbeitung von faserverstärkten Kunst- Stoffen eine besonders gute Schneid- oder - im Bereich der Feinbe- arbeitungs- oder MicroReamer-Stufe - Reibwirkung.

Besonders bevorzugt ist die Außenfläche dadurch abrasionsfest, dass sie mit Diamant beschichtet ist. Dabei hat eine Diamantbe- Schichtung den Vorteil, dass eine Aufbauschneidenbildung verhindert und somit die Standzeit des Bohrers erhöht wird. Insbesondere bei der Bearbeitung von Aluminium verhindern die verschiedenen Grenzflächenenergien zwischen Aluminium und Diamant eine Anhaf- tung des bearbeiteten Materials, sodass eine Aufbauschneidenbil- dung wirksam vermieden wird.

Die Feinbearbeitungs- beziehungsweise MicroReamer- oder Reibstufe, beziehungsweise der vierte Abschnitt, ist besonders bevorzugt bei einem Bohrer vorgesehen, der zur Herstellung von genauen, maßhaltigen Bohrungen, die gleichwohl in einem Arbeitgangs herge- stellt werden sollen, vorgesehen ist. Ein solcher Bohrer ist insbesondere für die sogenannte One-Shot-Technologie geeignet, bei der hochgenaue, maßhaltige Bohrungen mittels eines einzigen Werkzeugs in einem einzigen Arbeitsgang hergestellt werden. Dabei ist der Bohrer zugleich insbesondere geeignet für die Anwendung die- ser Technologie auf Materialkombinationen aus faserverstärkten Kunststoffen, insbesondere kohlefaserverstärkten Kunststoffen, mit Leichtmetallen, insbesondere mit Aluminium oder Titan.

Es wird ein Bohrer bevorzugt, der sich dadurch auszeichnet, dass er spiralisierte Spannuten aufweist. Dabei ist ein Spiralwinkel vorzugs- weise größer als 30°. Dies ist möglich, weil auf ein Kühlmittel verzichtet wird. Es wird auch ein Ausführungsbeispiel des Bohrers bevorzugt, bei welchem der Bohrer mindestens einen internen Kanal aufweist. Dieser ist jedoch nicht zur Durchleitung von Kühl- und/oder Schmiermittel vorgesehen, sondern lediglich dazu, Luft in den Bereich der Stirn- seite des Bohrers zu blasen, um den Spanabtransport - vorzugsweise durch Druck- oder Pressluft - zu unterstützen. Es hat sich nämlich sogar gezeigt, dass eine Zugabe minimaler Mengen an Kühl- und/oder Schmiermittel, insbesondere Öl, welches bei der Minimal- mengenschmierung üblich ist, eher bewirkt, dass ein feiner Staub des abgetragenen Materials, insbesondere eines faserverstärkten Kunststoffs, zu einer Art Paste verklebt und den Spantransport somit behindert. Schon daher wird der hier vorgeschlagene Bohrer bevorzugt ausschließlich zur reinen Trockenbearbeitung ohne Verwendung eines Kühl- und/oder Schmiermittels eingesetzt, wobei höchs- tens Luft durch einen internen Kanal zur Unterstützung des Spanabtransports geleitet wird. Weist der Bohrer einen solchen internen Kanal auf, ist es möglich, dass der Spiralwinkel weniger als 30° beträgt. In diesem Fall wirkt sich ein solcher, kleinerer Spanwinkel günstig auf den Spantransport aus. Bezüglich der Ausbildung der Hauptschneiden zeigt sich, dass die erste, die dritte und die vierte Hauptschneide unabhängig von den tatsächlich vorgesehenen Abschnitten des Bohrers bevorzugt als geometrisch bestimmte Schneiden ausgebildet sind. Die zweite Hauptschneide ist bevorzugt als geometrisch bestimmte Schneide ausgebildet, wenn der vierte Abschnitt nicht vorgesehen ist. Ist der vierte Abschnitt vorgesehen, ist es möglich, dass die zweite Hauptschneide bevorzugt als geometrisch bestimmte Schneide ausgebildet ist. Es wird aber auch ein Ausführungsbeispiel bevorzugt, bei dem die zweite Hauptschneide als geometrisch unbestimmte Schneide ausgebildet ist.

Die Aufgabe wird auch gelöst, indem ein Verfahren zur Herstellung eines Bohrers mit den Schritten des Anspruchs 10 geschaffen wird. Dabei wird im Rahmen des Verfahrens bevorzugt ein Bohrer nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele hergestellt. Der Bohrer weist eine Mittelachse und eine Stirnseite auf, wobei an dem Bohrer ein erster Abschnitt - entlang der Mittelachse und von der Stirnseite aus gesehen - vor einem zweiten Abschnitt ausgebil- det wird. Die Blickrichtung des Betrachters geht hier von der Stirnseite ausgehend - entlang der Mittelachse - entgegen der Vorschubrichtung des Bohrers bei der Bohrbearbeitung. Dass der erste Abschnitt vor dem zweiten Abschnitt angeordnet wird, bedeutet also, dass bei der Bohrbearbeitung eines Werkstücks der erste Abschnitt vor dem zweiten Abschnitt in das Material des Werkstücks eintaucht. An dem ersten Abschnitt wird eine erste vorzugsweise geometrisch bestimmte Hauptschneide ausgebildet. An dem zweiten Abschnitt wird eine zweite, vorzugsweise geometrisch bestimmte oder geometrisch unbestimmte, Hauptschneide ausgebildet. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass an dem ersten Abschnitt ein erster Außendurchmesser ausgebildet wird und dass an dem zweiten Abschnitt ein zweiter Außendurchmesser ausgebildet wird, wobei der erste Außendurchmesser so gewählt wird, dass er mindestens 0,9^*x bis höchstens 1 ,1 ^*x beträgt, wobei die Variable x durch die oben an- gegebene Gleichung (1 ) bestimmt ist.

Dadurch, dass der Bohrer im Rahmen des Verfahrens mit einem ersten Außendurchmesser und einem zweiten Außendurchmesser gebildet wird, die sich gemäß Gleichung (1 ) zueinander verhalten, ist der Bohrer besonders geeignet zur Trockenbearbeitung von Werkstücken, insbesondere von Leichtmetallen und Verbundwerkstoffen. Es verwirklichen sich so die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit dem Bohrer beschrieben wurden. Es wird auch ein Verfahren bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass der erste Außendurchmesser so gewählt wird, dass er mindestens 0,95^*x bis höchstens 1 ,05^*x beträgt. Besonders bevorzugt beträgt der erste Außendurchmesser x. Dabei wird die Variable x wiederum durch Gleichung (1 ) bestimmt. Es wird auch ein Verfahren bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass an dem Bohrer ein Spitzenwinkel α vorgesehen wird. Dabei wird eine in Richtung der Mittelachse gemessene Länge des ersten Abschnitts so gewählt, dass sie mindestens 0,9^*y bis höchstens 1 ,1 ^*y beträgt. Dabei ist die Variable y bestimmt durch die oben an- gegebene Gleichung (2), wobei der Parameter a wiederum - abhängig von einer vorgesehenen Verwendung oder einem Einsatz des herzustellenden Bohrers - zu 0,2 oder zu 2 gewählt wird, wie dies bereits in Zusammenhang mit dem Bohrer erläutert wurde.

Bevorzugt wird die Länge des ersten Abschnitts so gewählt, dass sie mindestens 0,95^*y bis höchstens 1 ,05^*y beträgt. Bevorzugt wird die Länge des ersten Abschnitts so gewählt, dass sie y beträgt. Auch hierbei verwirklichen sich die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit dem Bohrer erläutert wurden.

Es wird auch ein Verfahren bevorzugt, das sich dadurch auszeich- net, das an dem Bohrer ein dritter Abschnitt ausgebildet wird, der - entlang der Mittelachse und von der Stirnseite aus gesehen - vor dem ersten Abschnitt angeordnet wird. Die Blickrichtung des Be- trachters ist dabei die gleiche, die bereits in Zusammenhang mit dem ersten und dem zweiten Abschnitt erläutert wurde. Die Ausbildung des dritten Abschnitts vor dem ersten Abschnitt bedeutet demnach, dass bei der Bearbeitung eines Werkstücks der dritte Abschnitt zu- erst in Kontakt mit dem Material des Werkstücks kommt, während danach der erste Abschnitt in das Werkstück eintritt, wobei nach diesem wiederum der zweite Abschnitt in Kontakt mit dem Werkstück kommt. An dem dritten Abschnitt werden eine dritte vorzugsweise geometrisch bestimmte Hauptschneide und ein dritter Außendurch- messer ausgebildet. Dabei wird ein Verhältnis des dritten Außendurchmessers zu dem zweiten Außendurchmesser so gewählt, dass das Verhältnis mindestens 30 % bis höchstens 55 % beträgt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens beträgt das Verhältnis mindestens 35 % bis höchstens 49 %. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird der dritte Außendurchmesser so gewählt, dass er mindestens 0,9^*z bis höchstens 1 ,1 ^*z beträgt, wobei die Variable z durch die oben angegebene Gleichung (3) bestimmt ist.

Dabei wird besonders ein Verfahren bevorzugt, bei welchem der drit- te Außendurchmesser so gewählt wird, dass er mindestens 0,95^*z bis höchstens 1 ,05^*z beträgt. Bevorzugt wird der dritte Außendurchmesser so gewählt, dass er z beträgt.

Der dritte Abschnitt wird vorzugsweise an dem Bohrer vorgesehen, wenn der zweite Außendurchmesser mindestens 12 mm und höchs- tens 25 mm beträgt. Dabei ist der zweite Außendurchmesser bevorzugt größer als 12 mm. Der dritte Abschnitt dient bei einem Bohrer dieser Größe dazu, die beim Bohren entstehenden Späne möglichst klein zu halten, wobei eine Aufteilung der Zerspanungsarbeit auf nur zwei Bereiche keine hinreichend kleine Spanbildung mehr gewährleisten würde. Mit dem dritten Abschnitt, der an dem Bohrer vorgesehen wird, wird dagegen die Zerspanung des Materials im Bereich der entsprechenden Bohrung auf drei Bereiche aufgeteilt, sodass hinreichend kleine Späne gebildet werden, um die Entstehung von Sekundärwärme derart einzuschränken, dass eine reine Trockenbearbeitung unter Verzicht auf jegliches Kühl- und/oder Schmiermittel erfolgen kann. Es zeigt sich im Übrigen Folgendes: Die Beschreibungen des Bohrers einerseits und des Herstellungsverfahrens für den Bohrer andererseits sind komplementär zueinander zu verstehen. Insbesondere sind Verfahrensschritte, die explizit oder implizit in Zusammenhang mit dem Bohrer erläutert wurden, bevorzugt einzeln oder in Kombi- nation miteinander auch Schritte einer bevorzugten Ausführungsform des Herstellungsverfahrens. Auch werden im Rahmen des Herstellungsverfahrens bevorzugt Merkmale des Bohrers erzeugt, welche explizit oder implizit in Zusammenhang mit dem Bohrer erläutert wurden. Insofern wird auf die Beschreibung des Bohrers verwiesen. Umgekehrt sind Merkmale des Bohrers, die explizit oder implizit in Zusammenhang mit dem Verfahren erläutert wurden, bevorzugt einzeln oder in Kombination miteinander auch Merkmale eines Ausführungsbeispiels des Bohrers.

Die Aufgabe wird auch gelöst, indem ein Verfahren zum Einbringen einer Durchgangsbohrung in ein Werkstück mit den Merkmalen des Anspruchs 15 geschaffen wird. Dabei wird im Rahmen des Verfahrens ein Bohrer nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele oder ein Bohrer, hergestellt in einem Verfahren gemäß ei- ner der zuvor beschriebenen Ausführungsformen, verwendet. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass bei einer Bearbeitung eines Werkstücks eine Vorschubbewegung des Bohrers mit einer Schwingung überlagert wird. Im Rahmen des Verfahrens wird eine Durchgangsbohrung oder Durchbrechung in ein Werkstück eingebracht. Dabei wird bevorzugt ein Werkstück bearbeitet, welches ein Leichtmetall oder eine Leichtmetalllegierung umfasst, wobei es vorzugsweise aus einem Leichtmetall oder einer Leichtmetalllegierung besteht, oder welches einen Verbundwerkstoff umfasst, wobei es vorzugsweise aus einem Verbundwerkstoff besteht. Es wird bevorzugt ein Werkstück verwendet, welches Aluminium oder eine Aluminiumlegierung, Titan oder eine Titanlegierung, oder einen Verbundwerkstoff auf Basis von Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, Titan oder einer Titanle- gierung, sowie einem faserverstärkten Kunststoff, insbesondere einen kohlefaserverstärkten Kunststoff, umfasst, wobei bevorzugt ein Werkstück verwendet wird, welches aus einem der genannten Materialien besteht. Bevorzugt wird ein Werkstück bearbeitet, welches als Verbundwerkstück ausgebildet ist und mindestens eine Schicht aus Metall, insbesondere einem Leichtmetall wie Aluminium oder Titan, oder einer Aluminiumlegierung oder einer Titanlegierung, und mindestens eine Schicht aus faserverstärktem Kunststoff, insbesondere kohlefaserverstärktem Kunststoff, aufweist. Das Verfahren ist gerade zur Bearbeitung solcher Werkstücke in besonderer weise geeignet. Das Verfahren ist vorzugsweise als sogenanntes MicroPeck- Verfahren ausgestaltet. Dabei wird der Vorschubbewegung des Bohrers eine Schwingungsbewegung in Vorschubrichtung überlagert, welche eine im Vergleich zu einer Längserstreckung der Durch- gangsbohrung kleine Amplitude aufweist. Während beim eigentlichen Pecking der Vorschubbewegung des Bohrers eine vergleichsweise große Amplitude überlagert wird, wobei der Bohrer insbesondere im Rahmen der Bohrbearbeitung mehrfach vollständig wieder aus der Bohrung herausgezogen wird, wird bei dem MicroPeck- Verfahren eine Amplitude für die überlagerte Schwingungsbewegung gewählt, bei welcher der Bohrer nur eine lokale Modulation der Vorschubbewegung erfährt, wobei er höchstens zu Beginn der Bohrbearbeitung noch vollständig aus der Bohrung ausfährt. Insofern ent- spricht das MicroPeck-Verfahren einem Vibrationsbohren, bei welchem der Bohrer um den Ort einer momentanen Bohrbearbeitung herum eine im Vergleich zu einer Vorschubstrecke pro Zeiteinheit kleine Schwingungsbewegung ausführt. Im Unterschied zu einem Schlagbohrverfahren erfolgt allerdings bei dem MicroPeck-Verfahren ebenso wie beim Vibrationsbohren eine aktive Vor- und Rückwärtsbewegung des Bohrers im Rahmen der überlagerten Schwingung, während der Bohrer beim Schlagbohren lediglich periodisch vorgetrieben wird, wobei die Rückzugsbewegung höchstens passiv durch die axialen Bohrkräfte erzwungen wird. Jedenfalls ist beim MicroPeck-Verfahren und auch beim Vibrationsbohren der resultierende Vorschub des Bohrers nicht konstant. Dies führt dazu, dass entstehende Späne im Bereich der Hauptschneiden des Bohrers gebrochen werden, beziehungsweise dass durch die Variation der Vorschubgeschwindigkeit bereits nur sehr kurze Späne entstehen. Dies reduziert die Reibung der Späne und somit die Entstehung von Sekundärwärme aufgrund der Spanbildung und des Spantransports. Die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele des Bohrers sind besonders geeignet zur Verwendung bei einem Verfahren der hier angesprochenen Art. Insbesondere die Aufteilung der Schneidleistung auf mindestens zwei Bereiche führt nämlich zusätzlich zu der verkleinerten Spanbildung aufgrund der überlagerten Vibrationsbewegung dazu, dass besonders kleine Späne entstehen, die problemlos aus der Bohrung abgeführt werden können und sich insbesondere nicht verklemmen oder stark an Wänden von Spannuten des Bohrers reiben. Dabei hat sich besonders die Aufteilung der Zer- spanungsarbeit beziehungsweise der Geometrie der verschiedenen Außendurchmesser gemäß den Gleichungen (1 ) und/oder (3) bewährt. Auch die Ausgestaltung der Länge des ersten Abschnitts gemäß Gleichung (2) hat sich in diesem Zusammenhang besonders bewährt. Der erste Abschnitt und/oder der dritte Abschnitt übernehmen darüber hinaus eine Führung des Bohrers in der Bohrung, welche bei der Bohrbearbeitung im Rahmen des hier beschriebenen Verfahrens wichtig für die Herstellung einer maßhaltigen Bohrung mit guter Oberflächenqualität sowie auch für die Vermeidung der Entstehung von Sekundärwärme ist.

Es wird auch ein Verfahren bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass für die Schwingung eine Frequenz gewählt wird, die größer ist als die Umdrehungszahl pro Sekunde des Bohrers. Ausgehend von einer vorherbestimmten Kreisfrequenz oder Drehzahl des Boh- rers wird also für die überlagerte Schwingung in Richtung der Vorschubbewegung eine Frequenz gewählt, die größer ist als die entsprechende Kreisfrequenz dividiert durch den Faktor 2π beziehungsweise die Umdrehungszahl pro Sekunde. Durch diese Wahl der Schwingungsfrequenz wird gewährleistet, dass besonders kleine Späne erzeugt werden, was mit Blick auf die Sekundärwärmeentstehung wie auch die Spanabfuhr besonders vorteilhaft ist.

Es wird auch ein Verfahren bevorzugt, das sich dadurch auszeich- net, dass die Frequenz der Schwingung um den Faktor 1 ,5 größer gewählt wird als die Umdrehungszahl pro Sekunde, mithin die Drehzahl beziehungsweise die Kreisfrequenz dividiert durch einen Faktor 2TT, des Bohrers. Diese Wahl der Schwinungsfrequenz hat sich als besonders geeignet im Rahmen des hier beschriebenen Verfahrens insbesondere mit Blick auf die Vermeidung von Sekundärwärme und die Spanabfuhr erwiesen.

Es wird auch ein Verfahren bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass der Hub der Schwingungen zu mindestens 0,05 mm bis höchstens 0,2 mm gewählt wird. Bevorzugt wird der Hub der Schwingungen zu 0,1 mm gewählt. Dabei ist mit dem Begriff „Hub" die Amplitude der Schwingungen in Richtung der Mittelachse des Bohrers angesprochen, welche der Vorschubbewegung überlagert sind. Eine entsprechende Wahl der Schwingungsamplitude gewährleistet die Entstehung besonders kleiner Späne, wobei wenig Se- kundärwärme anfällt und ein leichter und reibungsarmer Abtransport der Späne gewährleistet ist.

Es wird auch ein Verfahren bevorzugt, dass sich dadurch auszeichnet, dass für die der Vorschubbewegung überlagerte Schwingung eine vorherbestimmte Phasenverschiebung relativ zu der Umdre- hung des Bohrers gewählt wird. Durch die Phasenverschiebung entsteht eine asymmetrische Belastung der Hauptschneiden des Bohrers insbesondere im Bereich des zweiten Abschnitts. Es kommt also zu einer asymmetrischen Kräfteverteilung im Bereich der Hauptschneiden, wodurch die Bohrerspitze tendenziell ausgelenkt wird, was zu erhöhter Reibung im Bereich der Bohrerspitze, insbesondere an Führungsfasen des Bohrers, und zu starken radialen Schwingun- gen führen kann. Da im Rahmen des Verfahrens jedoch ein Bohrer verwendet wird, welcher mit dem ersten Abschnitt und/oder dem dritten Abschnitt eine Pilotspitze aufweist, welche den Bohrer führt, wird der Bohrer stabilisiert, und die asymmetrischen Kräfte werden abgestützt. Daher ist der hier beschriebene Bohrer besonders geeignet für das hier angesprochene Verfahren. Dabei ist es wesentlich, dass der erste Außendurchmesser und der zweite Außendurchmesser, und/oder der dritte Außendurchmesser und der zweite Außendurchmesser, vorzugsweise der dritte Außendurchmesser, der erste Außendurchmesser und der zweite Außendurchmesser, geeignet auf- einander abgestimmt sind. Weist nämlich die Pilotspitze einen zu großen Durchmesser auf, entsteht hier eine erhöhte Reibung insbesondere an deren Führungsfasen, was eine erhöhte Gratbildung zur Folge hat. Ist dagegen der Durchmesser der Pilotspitze zu klein, werden die entstehenden Späne nicht gleichmäßig geteilt. Insbesondere die Gleichungen (1 ) und (3) gewährleisten eine im Rahmen des Verfahrens gerade auch unter Berücksichtigung der Phasenverschiebung geeignete Ausgestaltung der verschiedenen Durchmesser des Bohrers, sodass dieser stabilisiert wird, wobei asymmetrische Kräfte abgestützt werden. Dabei wird zugleich die entstehende Reibungswärme und damit die Sekundärwärmebildung reduziert. Die Phasenverschiebung führt über die zuvor genannten Merkmale beziehungsweise Verfahrensschritte hinaus zu einer besonders feinen Spanbildung, bei der sehr kleine Späne entstehen, die problemlos aus der Bohrung abgeführt werden können und sich nicht in der Bohrung verklemmen oder stark an Wandungen von Spannuten oder an der Bohrungswandung reiben.

Schließlich wird ein Verfahren bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass es ohne Verwendung von Kühl- und/oder Schmiermit- teln durchgeführt wird. Im Rahmen des Verfahrens wird also bevorzugt eine Trockenbearbeitung eines Werkstücks vorgenommen. Hierfür ist das Verfahren insbesondere durch Verwendung des Bohrers sowie auch durch die überlagerte Schwingungsbewegung sowie vorzugsweise die weiteren Verfahrensschritte besonders geeignet, weil insbesondere durch die Kombination der verschiedenen Merkmale des Bohrers und der Verfahrensschritte die Entstehung von Sekundärwärme reduziert wird, sodass es keiner aktiven Kühlung durch ein Kühl- und/oder Schmiermittel sowie auch keiner Schmierung von aneinander reibenden Flächen mehr bedarf. Der Bohrer weist gleichwohl insbesondere im Rahmen des Verfahrens lange Standzeiten auf und unterliegt nur einem geringen Verschleiß.

Somit ergeben sich im Rahmen des Verfahrens die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit dem Bohrer insbesondere für den Verzicht auf eine Kühlung und/oder Schmierung erläutert wurden. Die Aufgabe wird schließlich auch gelöst, indem eine Verwendung eines Bohrers mit den Merkmalen des Anspruchs 20 geschaffen wird. Dabei wird ein Bohrer nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele oder ein Bohrer, hergestellt durch ein Verfahren gemäß einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen, zur Herstellung einer Bohrung in einem Werkstück verwendet. Vorzugsweise wird der Bohrer dabei im Rahmen eines Verfahrens zur Herstellung einer Durchgangsbohrung nach einer der zuvor beschriebe- nen Ausführungsformen verwendet. Dabei wird insbesondere eine Bohrung in ein Verbundwerkstück eingebracht, welches mindestens eine Schicht aus Metall und mindestens eine Schicht aus kohlefaserverstärktem Kunststoff aufweist. Wie bereits zuvor ausgeführt, ist der Bohrer für eine solche Verwendung besonders geeignet.

In diesem Zusammenhang wird auch eine Verwendung des Bohrers bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass eine Bohrung in einem Werkstück hergestellt wird, welches mindestens eine Schicht aus Aluminium oder aus Titan aufweist. Dabei ist - wie bereits oben beschrieben - der Bohrer bevorzugt auf die Verwendung in Zusammenhang mit Aluminium oder Titan abgestimmt. Dies betrifft vor allem die Anzahl der an dem Bohrer vorgesehenen Führungsfasen sowie die Ausbildung einer Freischneide an einer Führungsfase. Es zeigt sich, dass für die Bearbeitung von Aluminium bevorzugt ein Bohrer verwendet wird, welcher vier Führungsfasen aufweist, wobei eine Zusatznutz zwischen je zwei Führungsfasen vorgesehen ist. Für die Zerspanung von Titan wird vorzugsweise ein Bohrer verwendet, welcher zwei Führungsfasen und eine Schneidfase aufweist, wobei die Schneidfase vorzugsweise als Freischneide ausgebildet ist. Im Rahmen der Verwendung wird bevorzugt eine Durchgangsbohrung oder eine Durchbrechung in dem bearbeiteten Werkstück hergestellt.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen: Figur 1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Bohrers; Figur 2 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Bohrers; und

Figur 3 eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels eines Bohrers. Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Bohrers 1 . Dieser weist eine Mittelachse M und eine Stirnseite 3 auf. Der Bohrer 1 weist außerdem einen ersten Abschnitt 5 und einen zweiten Abschnitt 7 auf, wobei der erste Abschnitt - entlang der Mittelachse M und von der Stirnseite 3 aus ge- sehen - vor dem zweiten Abschnitt 7 angeordnet ist. Bei der Bearbeitung eines Werkstücks dringt demnach der erste Abschnitt 5 vor dem zweiten Abschnitt 7 in das Material des Werkstücks ein. Somit eilt der erste Abschnitt 5 - in Vorschubrichtung des Bohrers 1 gesehen - dem zweiten Abschnitt 7 vor. Der erste Abschnitt 5 weist eine erste, geometrisch bestimmte Hauptschneide 9 auf, wobei bevorzugt zwei geometrisch bestimmte, erste Hauptschneiden 9, 9' vorgesehen sind. Es ist auch ein Ausführungsbeispiel des Bohrers möglich, welches nur eine erste Hauptschneide 9 umfasst. Ebenso ist ein Ausführungsbeispiel möglich, welches mehr als zwei erste Hauptschneiden, insbesondere drei erste Hauptschneiden oder vier erste Hauptschneiden aufweist.

In dem ersten Abschnitt 5 weist der Bohrer 1 einen ersten Außendurchmesser Di auf, der durch einen Flugkreis von Schneidkanten des Bohrers 1 im Bereich der ersten Hauptschneiden 9, 9' definiert wird. In dem zweiten Abschnitt 7 ist eine zweite Hauptschneide 1 1 vorgesehen. Bevorzugt weist der Bohrer auch hier mehr als eine zweite Hauptschneide, insbesondere zwei zweite Hauptschneiden, drei zweite Hauptschneiden oder vier zweite Hauptschneiden auf, von denen jedoch in Figur 1 nur eine zweite Hauptschneide 1 1 dargestellt ist. In dem zweiten Abschnitt 7 weist der Bohrer einen zweiten Außendurchmesser D₂ auf, der durch einen Flugkreis von Schneidkanten der zweiten Hauptschneiden 1 1 definiert wird. Bevorzugt entspricht der zweite Außendurchmesser D₂ einem Nenndurchmesser einer mithilfe des Bohrers 1 zu erzeugenden Bohrung. Somit definiert der zweite Außendurchmesser D₂ den Durchmesser der Bohrung, die mit dem Bohrer 1 erzeugt wird.

Der erste Außendurchmesser D-i ist kleiner als der zweite Außendurchmesser D₂, wobei der erste Außendurchmesser Di mindestens 0,9*x bis höchstens 1 ,1 *x, vorzugsweise mindestens 0,95*x bis höchstens 1 ,05*x, vorzugsweise x, beträgt, wobei die Variable x durch Gleichung (1 ) bestimmt ist. Auf diese Weise ist an dem Bohrer 1 eine Pilotspitze 12 ausgebildet, die hier den ersten Abschnitt 5 um- fasst, und der Bohrer 1 ist in mindestens zwei Zerspanungsbereiche, nämlich den ersten Abschnitt 5 und den zweiten Abschnitt 7, aufgeteilt. Durch die Pilotspitze 12 wird eine Querschneide 13, welche die Hauptschneiden 9, 9' im Bereich der Stirnseite 3 miteinander verbindet, verkürzt, sodass sie weniger in das Material drückt, wodurch weniger Reibungswärme entsteht. Mithilfe der Pilotspitze 12 wird außerdem die gesamte Spanbreite aufgeteilt, sodass kleinere Späne entstehen. Zusätzlich führt die Pilotspitze 12 den Bohrer 1 in dem bearbeiteten Material. Im Bereich des zweiten Abschnitts 7 wird der Rest der entstehenden Bohrung zerspant, wobei insbesondere in Zusammenhang mit einem MicroPeck-Verfahren sehr kleine Späne entstehen, die problemlos aus der Bohrung abgeführt werden können. Diese verklemmen sich nicht und reiben auch nicht stark an Wänden von Spankammern beziehungsweise Spannuten des Bohrers 1 .

Somit bewirkt die Aufteilung der Bohrarbeit auf mindestens zwei Bereiche, hier nämlich den ersten Abschnitt 5 und den zweiten Abschnitt 7, einerseits dass anfallende Sekundärwärme reduziert wird, und andererseits dass ein effizienter Spantransport aus der Bohrung heraus durch den Bohrer 1 selbst gewährleistet wird. Insgesamt bewirken diese Effekte, die sich in besonders günstiger Weise in Verbindung mit einem MicroPeck-Verfahren auswirken, dass auf die Zugabe eines Kühl- und/oder Schmiermittels verzichtet werden kann, sodass eine vollständig trockene Bearbeitung mithilfe des Bohrers 1 möglich ist.

Die Hauptschneiden 9, 9' des Bohrers 1 verlaufen im Bereich der Stirnseite 3 in einem Winkel zueinander, der in Figur 1 der besseren Übersichtlichkeit wegen nicht explizit dargestellt ist. Dieser Winkel wird als Spitzenwinkel α bezeichnet. Eine in Richtung der Mittelachse M gemessene Länge des ersten Abschnitts 5 beträgt mindestens 0,9^*y bis höchstens 1 ,1 ^*y, vorzugsweise mindestens 0,95^*y bis höchstens 1 ,05^*y, vorzugsweise y. Dabei ist die Variable y bestimmt durch die Gleichung (2), wobei für den Parameter a abhängig von einer vorherbestimmten Verwendung des Bohrers 1 - wie bereits erläutert - ein Wert von 0,2 oder ein Wert von 2 gewählt wird. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist zwischen dem ersten Abschnitt 5 und dem zweiten Abschnitt 7 ein vierter Abschnitt 15 angeordnet, der einen vierten Außendurchmesser D aufweist, wobei der vierte Außendurchmesser D₄ mindestens 5 μιτι bis höchstens 30 μιτι, vorzugsweise mindestens 10 μιτι bis höchstens 15 μιτι kleiner ist als der zweite Außendurchmesser D₂. In dem vierten Abschnitt 15 weist der Bohrer bevorzugt mindestens eine vierte Hauptschneide 17, vorzugsweise zwei vierte Hauptschneiden 17, 17' auf, die als geometrisch bestimmte Schneiden ausgebildet sind, wobei mithilfe der vierten Hauptschneiden 17, 17' die bearbeitete Bohrung bereits bis fast auf den Nenndurchmesser aufgebohrt wird. Es ist möglich, dass mehr als zwei vierte Hauptschneiden 17, 17' vorgesehen sind, vorzugsweise drei vierte Hauptschneiden oder vier vierte Hauptschneiden. Besonders bevorzugt sind ebenso viele vierte Haupt- schneiden 17, 17' vorgesehen, wie auch erste Hauptschneiden 9, 9' vorgesehen sind. In gleicher Weise entspricht bevorzugt auch die Anzahl der zweiten Hauptschneiden 1 1 der Anzahl der vierten Hauptschneiden 17, 17' und/oder der ersten Hauptschneiden 9, 9'.

Die zweite Hauptschneide 1 1 ist entsprechend sehr klein bezie- hungsweise quasi als eine Art Reibstufe 19 ausgebildet. Bei einem Ausführungsbeispiel ist es möglich, dass die zweite Hauptschneide 1 1 als geometrisch bestimmte Schneide ausgebildet ist. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist es möglich, dass die zweite Hauptschneide 1 1 als geometrisch unbestimmte Schneide ausgebildet ist. Aufgrund des sehr kleinen Durchmessersprungs im Bereich der zweiten Hauptschneide 1 1 ergibt sich auch bei deren Ausbildung als geometrisch bestimmte Schneide im Wesentlichen eine Bearbeitung der Bohrung, die der einer Bearbeitung mit geometrisch unbestimmter Schneide, beispielsweise einer Schleif- oder Honbearbeitung, oder einer Bearbeitung mit sehr kleiner Spanbildung, insbesondere einer Reibbearbeitung, entspricht. Dabei ist die derart ausgebildete Reibstufe 19 besonders geeignet zur Bearbeitung von Verbundwerkstücken, welche Schichten aus Metall und Schichten aus faserver- stärktem Kunststoff, insbesondere aus kohlefaserverstärktem Kunststoff, aufweisen. Durch die Reibstufe 19 wird die Bohrung im Wesentlichen im Bereich der Schicht aus faserverstärktem Kunststoff bearbeitet, die hierbei auf den Nenndurchmesser aufgerieben wird. Somit kann mithilfe der Reibstufe 19 trotz der verschiedenen Materi- alien, die sich beim Bohren unterschiedlich verhalten, entlang der Bohrung mittels eines einzigen Bohrvorgangs und eines einzigen Werkzeugs, nämlich des Bohrers 1 , eine Bohrung geschaffen werden, die in allen Schichten innerhalb enger Toleranzen im Wesentlichen denselben Durchmesser aufweist. Der zweite Abschnitt 7 erstreckt sich ausgehend von der Reibstufe 19 bis in den Bereich eines Bohrerschafts 21 , der zum Einspannen des Bohrers 1 in ein geeignetes Bearbeitungswerkzeug vorgesehen ist. Zur Bearbeitung eines Werkstücks wird der Bohrer 1 mit dem Bohrerschaft 21 bevorzugt in eine Spindel eines Werkzeugs einge- spannt, und es wird eine Relativdrehung zwischen dem Bohrer 1 und dem Werkstück bewirkt, um eine Bohrung herzustellen. Dabei ist es möglich, dass der Bohrer 1 um seine Mittelachse M gedreht wird. Alternativ ist es auch möglich, dass der Bohrer 1 feststehend eingespannt ist, wobei das Werkstück gedreht wird. Grundsätzlich ist es auch möglich, sowohl den Bohrer 1 als auch das Werkstück zu drehen, sodass sich insgesamt eine Relativdrehung zwischen dem Werkstück und dem Bohrer 1 ergibt. Zugleich wird eine Relativverlagerung zwischen dem Bohrer 1 und dem Werkstück in Richtung der Mittelachse M bewirkt. Bei einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Pilotspitze 12 in zwei Pilotbereiche aufgeteilt, wobei der Bohrer 1 vor dem ersten Abschnitt 5 noch einen dritten Abschnitt mit einem dritten Außendurchmesser aufweist, wobei ein Verhältnis des dritten Außen- durchmessers zu dem zweiten Außendurchmesser mindestens 30 % bis höchstens 55 %, vorzugsweise mindestens 35 % bis höchstens 49 % beträgt. Bevorzugt beträgt der dritte Außendurchmesser mindestens 0,9^*z bis höchstens 1 ,1 ^*z, vorzugsweise mindestens 0,95^*z bis höchstens 1 ,05^*z, vorzugsweise z. Dabei ist die Variable z durch die Gleichung (3) bestimmt. Der dritte Abschnitt ist bei einem solchen Ausführungsbeispiel - entlang der Mittelachse M und von der Stirnseite 3 aus gesehen - vor dem ersten Abschnitt 5 angeordnet. Dies bedeutet, dass der Bohrer - in Vorschubrichtung gesehen - zuerst mit dem dritten Abschnitt in ein zu bearbeitendes Werkstück eintaucht. Danach folgt der erste Abschnitt 5, der den größeren, ersten Außendurchmesser D-i aufweist. An diesen schließt sich - entgegen der Vorschubrichtung gesehen - entweder der zweite Abschnitt 7 oder der vierte Abschnitt 15 an, wenn dieser vorgesehen ist. Ist dies der Fall, schließt sich an den vierten Abschnitt 15 der zweite Abschnitt 7 an.

Die Aufteilung der Pilotspitze 12 in zwei Pilotbereiche, nämlich den dritten Abschnitt und den ersten Abschnitt 5, wird insbesondere bei Bohrern 1 mit größerem Durchmesser beziehungsweise zur Erzeugung von Bohrungen mit einem größeren Durchmesser, nämlich ins- besondere für Bohrer bevorzugt, deren zweiter Außendurchmesser D₂ größer ist als 12 mm. In diesem Fall würde die Aufteilung des Bohrers 1 in nur zwei Zerspanungsbereiche, hier konkret den ersten Abschnitt 5 und - je nach Ausgestaltung - den vierten Abschnitt 15 oder den zweiten Abschnitt 7, dazu führen, dass die Späne trotz der Aufteilung der Zerspanungsarbeit relativ groß werden. Die Unterteilung der Pilotspitze 12 in den dritte Abschnitt und den erste Abschnitt 5 gewährleistet auch bei Bohrungen mit größerem Durchmesser, beziehungsweise Bohrern 1 mit einem größeren zweiten Außen- durchmesser D₂, eine geeignete Aufteilung der Zerspanungsarbeit, bei welcher sehr kleine Späne resultieren, sodass sich die beschriebenen Vorteile einstellen.

Dabei wird hier auch bei Ausführungsbeispielen, bei denen der vierte Abschnitt 15 zusätzlich zu dem zweiten Abschnitt 1 1 vorgesehen ist, von im Wesentlichen zwei oder drei Zerspanungsbereichen gesprochen, weil im Bereich der Reibstufe 19 jedenfalls keine erhebliche Zerspanungsarbeit mehr geleistet wird, sondern vielmehr nur eine Art Aufreiben der bereits erzeugten Bohrung erfolgt. Die Haupt- Zerspanungsarbeit findet demnach bei einem Ausführungsbeispiel, bei welchem der vierte Abschnitt 15 nicht vorgesehen ist, im Bereich des ersten Abschnitts 5 und des zweiten Abschnitts 7, oder - wenn der dritte Abschnitt vorgesehen ist - im Bereich des dritten Abschnitts, des ersten Abschnitts 5 und des zweiten Abschnitts 7 statt. Bei einem Bohrer, der den vierten Abschnitt 15 aufweist, findet die Haupt-Zerspanungsarbeit im Bereich des ersten Abschnitts 5 und des vierten Abschnitts 15, oder im Bereich des dritten Abschnitts, des ersten Abschnitts 5 und des vierten Abschnitts 15 statt.

Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Bohrers 1 . Gleiche und funktionsgleiche Ele- mente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. Deutlich erkennbar sind hier die beiden ersten Hauptschneiden 9, 9', die durch die Querschneide 13 im Bereich der Stirnseite 3 miteinander ver- bunden sind. Dabei ist die Querschneide 13 sehr viel kürzer, als sie bei einem Bohrer 1 ausgebildet wäre, der bereits unmittelbar im Bereich der Stirnseite 3 seinen Nenndurchmesser aufweisen würde.

Den ersten Hauptschneiden 9, 9' sind jeweils an einer Umfangsflä- che 25 des Bohrers 1 angeordnete Nebenschneiden zugeordnet, von denen hier nur eine erste Nebenschneide 27', die der ersten Hauptschneide 9' zugeordnet ist, dargestellt ist. Entsprechend sind auch den vierten Hauptschneiden 17, 17' im Bereich des vierten Abschnitts 15 Nebenschneiden 29, 29' zugeordnet. Den ersten Hauptschneiden 9, 9' und den vierten Hauptschneiden 17, 17' sind hier jeweils gemeinsame Spannuten 31 , 31 ' zugeordnet, in denen die durch die Hauptschneiden 9, 9', 17, 17' abgetragenen Späne abgeführt werden. Dabei sind die Spannuten 31 , 31 ' hier spi- ralisiert ausgebildet, insbesondere bevorzugt mit einem Spiralwinkel, der mindestens 30° beträgt, wobei er vorzugsweise größer ist als 30°.

Der Bohrer 1 weist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel an der Umfangsfläche 25 vier Führungsfasen auf, wobei sich hier eine erste Führungsfase 33 - in Umfangsrichtung gesehen - an die Neben- schneide 29, die der vierten Hauptschneide 17 zugeordnet ist, anschließt. Eine zweite Führungsfase 35 ist hier an einem Steg 37 angeordnet, der bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel auch die zweite Hauptschneide 1 1 beziehungsweise die Reibstufe 19 aufweist. Dieser ist eine Nebenschneide 39 zugeordnet, an welche sich - in Umfangsrichtung gesehen - die zweite Führungsfase 35 anschließt. Eine dritte Führungsfase ist in Figur 2 verdeckt. Sie schließt sich an die Nebenschneide 29' an, welche der vierten Hauptschnei- de 17' zugeordnet ist. Ebenfalls in Figur 2 zumindest bereichsweise verdeckt ist ein weiterer Steg 41 , an welchem einer weiteren Nebenschneide 39', die einer nicht dargestellten zweiten Hauptschneide zugeordnet ist, eine vierte Führungsfase 41 - in Umfangsrichtung gesehen - nacheilt.

Bevorzugt ist in der Umfangsfläche 25 zwischen der ersten Führungsfase 33 und der zweiten Führungsfase 35 - in Umfangsrichtung gesehen - eine Zusatznut 45 vorgesehen, durch die ein Einklemmen von Spänen zwischen den beiden Führungsfasen 33, 35 und eine damit verbundene Wärmeentwicklung wirksam verhindert wird. Dies trägt zusätzlich zur Vermeidung von Sekundärwärme bei. Entsprechend ist bevorzugt auch zwischen der nicht dargestellten dritten Führungsfase und der vierten Führungsfase 43 - in Umfangsrichtung gesehen - eine entsprechende Zusatznut 47 angeordnet. Es wird so entlang der gesamten Umfangsfläche 25 ein effizienter und wirksamer Abtransport der Späne gewährleistet, wobei die bei einer Bearbeitung mit dem Bohrer 1 auftretende Sekundärwärme erheblich reduziert wird.

Figur 3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel eines Bohrers 1 . Glei- che und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird.

Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels des Bohrers 1 . Gleiche und funktionsgleiche Elemen- te sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. In Figur 3 ist der Spitzenwinkel α dargestellt, den die ersten Hauptschneiden 9, 9' miteinander einschließen. Von den vierten Hauptschneiden ist hier nur die in Figur 3 dem Betrachter zugewandte vierte Hauptschneide 17 dargestellt, wobei die gegenüber angeordnete, dem Betrachter abgewandte vierte Hauptschneide 17' durch den Bohrer 1 verdeckt ist. Dafür sind hier die Stege 37, 41 klar zu erkennen, ebenso wie die Zusatznuten 45, 47.

Die zweite Hauptschneide 1 1 beziehungsweise die Reibstufe 19 ist hier an einem Steg 48 angeordnet, an welchem auch die vierte Hauptschneide 17 angeordnet ist. Es zeigt sich insbesondere, dass hier die erste Hauptschneide 9, die vierte Hauptschneide 17 und die zweite Hauptschneide 1 1 durchgängig - entgegen der Vorschubrichtung gesehen - hintereinander an demselben Steg 48 angeordnet sind. Dementsprechend ist diesen Hauptschneiden 9, 17, 1 1 auch dieselbe Spannut 31 zugeordnet. Es ist klar zu erkennen, dass die Hauptschneidarbeit an den ersten Hauptschneiden 9, 9' und an den vierten Hauptschneiden 17, 17' geleistet wird. Im Bereich der zweiten Hauptschneiden 1 1 , wobei hier eine weitere zweite Hauptschneide auf der dem Betrachter abgewandten, durch den Bohrer 1 verdeckten Seite in Verlängerung des der weiteren vierten Hauptschneide 17' zugeordneten Stegs vorgesehen ist, findet nur eine vergleichsweise geringfügige Zerspanungsarbeit im Sinne einer Reibbearbeitung oder einer Bearbeitung nach Art der Zerspanung mit geometrisch unbestimmter Schneide statt. Anhand von Figur 3 wird noch deutlich, dass auch in dem ersten Abschnitt 5 vier Führungsfasen vorgesehen sind, von denen hier eine der Hauptschneide 9 zugeordnete Führungsfase 49 sowie eine die- ser nacheilende Führungsfase 51 dargestellt sind. Die weiteren beiden Führungsfasen sind auf der dem Betrachter abgewandten Seite des Bohrers 1 angeordnet und somit in Figur 3 verdeckt.

Um die Sekundärwärmeerzeugung weiter zu reduzieren, weist der Bohrer 1 - entgegen der Vorschubrichtung gesehen - anschließend an die Führungsfasen 49, 51 jeweils einen Rücksprung 53, 55 auf, wobei dort das Material des Bohrers 1 - in radialer Richtung gesehen - zurückspringt und somit nicht in Kontakt mit der Bohrungswandung ist. Hierdurch wird die Reibung des Bohrers 1 an der Boh- rungswandung reduziert und somit die Sekundärwärmebildung verringert. Zusätzlich weist das in Figur 3 dargestellte Ausführungsbeispiel eine Freistellung 57 auf, die sich oberhalb einer Stufe von dem ersten Abschnitt 5 zu dem vierten Abschnitt 15 - in Umfangsrichtung gesehen - zwischen den Rücksprüngen 53, 55 erstreckt, wobei auch in diesem Bereich das Material des Bohrers - in radialer Richtung gesehen - zurückspringt, sodass hier keine Berührung mit der Bohrungswandung gegeben ist, wodurch die Reibung und die Sekundärwärmebildung reduziert werden.

Der ersten Hauptschneide 9 - und bevorzugt auch in Figur 3 nicht dargestellt der weiteren ersten Hauptschneide 9' - ist eine Freifläche 59 zugeordnet, in die eine Bohrung 61 mündet. Diese ist Teil eines internen Kanals, der in dem Bohrer 1 vorgesehen ist und ihn in Richtung der Mittelachse M durchsetzt, wobei er bevorzugt in dem Steg 48 und mit diesem spiralisiert verläuft. Der interne Kanal, der in die Bohrung 61 mündet, ist nicht zur Zuführung eines Kühl- und/oder Schmiermittels zu der Stirnseite 3 vorgesehen, sondern lediglich dazu, Luft, insbesondere Druckluft durchzuleiten, welche an der Stirnseite 3 im Bereich der Freifläche 59 austritt und den Spanabtrans- port unterstützt. Dabei wird ölfreie Luft, insbesondere Druckluft verwendet, weil sich gezeigt hat, dass selbst bei einer Zugabe von minimalen Ölmengen feiner Staub, der bei der Bearbeitung eines faserverstärkten Kunststoffs auftritt, mit dem Öl zu einer Art Paste ver- klebt, wodurch der Spantransport behindert wird. Daher wird in Zusammenhang mit dem Bohrer 1 bevorzugt ausschließlich trockene, ölfreie Luft, insbesondere Druckluft verwendet.

Der Bohrer 1 weist bevorzugt zwei interne Kanäle auf, wobei ein erster Kanal in die hier dargestellte Bohrung 61 mündet, und wobei ein zweiter Kanal in eine der weiteren ersten Hauptschneide 9' zugeordnete, zweite Bohrung mündet.

Bei einem Ausführungsbeispiel, bei welchem derartige interne Kanäle vorgesehen sind, beträgt der Spiralisierungswinkel der Spannuten 31 und auch der Zusatznuten 45, 47 vorzugsweise höchstens 30°, bevorzugt weniger als 30°.

Insbesondere in dem zweiten Abschnitt weist die Umfangsfläche 25 bevorzugt eine abrasionsfeste Beschichtung auf. Alternativ ist es möglich, dass die Umfangsfläche 25 selbst aus einem abrasionsfesten Material gefertigt ist beziehungsweise dass der Bohrer 1 in dem Bereich der Umfangsfläche 25 ein abrasionsfestes Material umfasst beziehungsweise aus diesem besteht. Besonders bevorzugt ist die Umfangsfläche dadurch abrasionsfest, dass sie mit Diamant beschichtet ist. Eine Diamantbeschichtung hat den Vorteil, dass eine Aufbauschneidenbildung verhindert und somit die Standzeit des Bohrers erhöht wird. Insbesondere bei der Bearbeitung von Aluminium verhindern die verschiedenen Grenzflächenenergien zwischen Aluminium einerseits und Diamant andererseits eine Anhaftung des bearbeiteten Materials, sodass eine Aufschneidenbildung wirksam vermieden wird.

Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass der Bohrer 1 im Bereich des ersten Abschnitts, des dritten Abschnitts und/oder des vier- ten Abschnitts eine abrasionsfeste Außenfläche, vorzugsweise eine abrasionsfeste Beschichtung, besonders bevorzugt eine Diamantbe- schichtung aufweist. Insoweit verwirklichen sich dann zusätzlich oder alternativ in einem der genannten Bereiche die beschriebenen Vorteile. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der gesamte Bohrer 1 zumindest im Bereich seiner Umfangsfläche 25 eine abrasionsfeste Außenfläche, vorzugsweise eine abrasionsfeste Beschichtung, besonders bevorzugt eine Diamantbeschichtung auf. Somit verwirklichen sich die beschriebenen Vorteile für den gesamten Bohrer 1 . Insgesamt zeigt sich, dass es mithilfe des Bohrers 1 möglich ist, insbesondere Verbundwerkstücke, die eine Metallschicht und eine Schicht aus faserverstärktem Kunststoff aufweisen, trocken zu bearbeiten, wobei genaue, maßhaltige Bohrungen in einem Schritt ohne Verwendung eines Kühl- und/oder Schmiermittels kostengünstig und verfahrensökonomisch herstellbar sind.

Claims

Ansprüche

Bohrer (1 ) für die Bearbeitung insbesondere von Leichtmetal- nd Verbundwerkstoffen, mit einer Mittelachse (M) und

einer Stirnseite (3), wobei

der Bohrer (1 ) einen ersten Abschnitt (5) aufweist, der - entlang der Mittelachse (M) und von der Stirnseite (3) aus gesehen - vor einem zweiten Abschnitt (7) angeordnet ist, wobei der erste Abschnitt (5) eine erste Hauptschneide (9,9') und einen ersten Außendurchmesser (D-i) aufweist, wobei der zweite Abschnitt (7) eine zweite Hauptschneide (1 1 ) und einen zweiten Außendurchmesser (D₂) aufweist, wobei der erste Außendurchmesser (D-i) kleiner ist als der zweite Außendurchmesser (D₂), dadurch gekennzeichnet, dass der erste Außendurchmesser (D-i) mindestens 0,9^*x bis höchstens 1 ,1 ^*x beträgt, wobei x = D₂ - exp(D₂/15) - 0,5.

2. Bohrer (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der erste Außendurchmesser (D-i) mindestens 0,95^*x bis höchstens 1 ,05^*x, vorzugsweise x, beträgt.

3. Bohrer (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bohrer (1 ) einen Spitzenwinkel (a) aufweist, wobei eine in Richtung der Mittelachse (M) gemessene Länge des ersten Abschnitts (5) mindestens 0,9^*y bis höchstens 1 ,1 ^*y, vorzugsweise mindestens 0,95^*y bis höchstens 1 ,05^*y, vorzugsweise y, beträgt, wobei y = D-i/2 ^* tan(a/2) + a, mit a = 0,2 oder a = 2.

4. Bohrer (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bohrer (1 ) einen dritten Abschnitt aufweist, der - entlang der Mittelachse (M) und von der Stirnseite (3) aus gesehen - vor dem ersten Abschnitt (5) angeordnet ist, wobei der dritte Abschnitt eine dritte Hauptschneide und einen dritten Außendurchmesser (D₃) aufweist, wobei ein Verhältnis des dritten Außendurchmessers (D₃) zu dem zweiten Außendurchmesser (D₂) mindestens 30 % bis höchstens 55 %, vorzugsweise mindestens 35 % bis höchstens 49 % beträgt.

5. Bohrer (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Außendurchmesser (D₂) mindestens 0,9^*z bis höchstens 1 ,1 ^*z, vorzugsweise mindestens 0,95^*z bis höchstens 1 ,05^*z, vorzugsweise z, beträgt, wobei z = D₂ - exp(D₂/12) - 5.

6. Bohrer (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt (5) unmittelbar an den zweiten Abschnitt (7) angrenzt, oder dass zwischen dem ersten Abschnitt (5) und dem zweiten Abschnitt (7) ein vierter Abschnitt (15) angeordnet ist, der einen vierten Außendurchmesser (D₄) aufweist, der mindestens 5 μιτι bis höchstens 30 μιτι, vorzugsweise mindestens 10 μιτι bis höchstens 15 μιτι kleiner ist als der zweite Außendurchmesser (D₂).

7. Bohrer (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Umfangsfläche (25) des Bohrers (1 ) zwei Führungsfasen (33,35,43,49,51 ) und eine Schneidfase aufweist.

8. Bohrer (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangsflache (25) vier Führungsfasen (33,35,43,49,51 ) aufweist.

9. Bohrer (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangsflache (25) eine Zusatznut (45,47) zwischen einer ersten und einer zweiten Führungsfase (33,35,43,49,51 ) aufweist.

10. Verfahren zur Herstellung eines Bohrers (1 ), insbesondere eines Bohrers (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Bohrer (1 ) eine Mittelachse (M) und eine Stirnseite (3) aufweist, wobei

- an dem Bohrer (1 ) ein erster Abschnitt (5) - entlang der Mittelachse (M) und von der Stirnseite (3) aus gesehen - vor ei- nem zweiten Abschnitt (7) ausgebildet wird, wobei

- an dem ersten Abschnitt (5) eine erste Hauptschneide (9,9') ausgebildet wird, wobei

- an dem zweiten Abschnitt (7) eine zweite Hauptschneide (1 1 ) ausgebildet wird, wobei dadurch gekennzeichnet, dass an dem ersten Abschnitt (5) ein erster Außendurchmesser (D-i) ausgebildet wird, und dass an dem zweiten Abschnitt (7) ein zweiter Außendurchmesser (D₂) ausgebildet wird, wobei der erste Außendurchmesser (D-i) so gewählt wird, dass er mindestens 0,9^*x bis höchstens 1 ,1 ^*x beträgt, wobei x = D₂ - exp(D₂/15) - 0,5.

1 1 . Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Außendurchmesser (D-i) so gewählt wird, dass er mindestens 0,95^*x bis höchstens 1 ,05^*x, vorzugsweise x, beträgt.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass an dem Bohrer (1 ) ein Spitzenwinkel (a) vorgesehen wird, wobei eine in Richtung der Mittelachse (M) gemessene Länge des ersten Abschnitts (5) so gewählt wird, dass sie mindestens 0,9^*y bis höchstens 1 ,1 ^*y, vorzugsweise mindestens 0,95^*y bis höchstens 1 ,05^*y, vorzugsweise y, beträgt, wobei y = D-i/2 ^* tan(a/2) + a, mit a = 0,2 oder a = 2.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Bohrer (1 ) ein dritter Abschnitt ausgebildet wird, der - entlang der Mittelachse (M) und von der Stirnseite (3) aus gesehen - vor dem ersten Abschnitt (5) angeordnet wird, wobei an dem dritten Abschnitt eine dritte Hauptschneide und ein dritter Außendurchmesser (D₃) ausgebildet werden, wobei ein Verhältnis des dritten Außendurchmessers (D₃) zu dem zweiten Außendurchmesser (D₂) so gewählt wird, dass es mindestens 30 % bis höchstens 55 %, vorzugsweise mindestens 35 % bis höchstens 49 % beträgt.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Außendurchmesser (D₃) so gewählt wird, dass er mindestens 0,9^*z bis höchstens 1 ,1 ^*z, vorzugsweise mindestens 0,95^*z bis höchstens 1 ,05^*z, vorzugsweise z, beträgt, wobei z = D₂ - exp(D₂/12) - 5.

15. Verfahren zum Einbringen einer Durchgangsbohrung in ein Werkstück mittels eines Bohrers (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 oder mittels eines Bohrers (1 ) hergestellt durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Bearbeitung eines Werkstücks eine Vorschubbewegung des Bohrers (1 ) mit einer Schwingung überlagert wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass für die Schwingung eine Frequenz gewählt wird, die größer ist als die Umdrehungszahl pro Sekunde des Bohrers (1 ).

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz der Schwingung um den Faktor 1 ,5 größer gewählt wird als die Umdrehungszahl pro Sekunde des Bohrers (1 ).

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Hub der Schwingungen zu mindestens 0,05 mm bis höchstens 0,2 mm gewählt wird, vorzugsweise zu 0,1 mm.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ohne Verwendung von Kühl- und/oder Schmiermitteln durchgeführt wird.

20. Verwendung eines Bohrers (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 oder eines Bohrers (1 ) hergestellt durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14 zur Herstellung einer Bohrung in einem Werkstück, insbesondere in einem Verbundwerkstück, welches mindestens eine Schicht aus Metall und mindestens eine Schicht aus kohlefaserverstärktem Kunststoff aufweist.

21 . Verwendung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bohrung in einem Werkstück hergestellt wird, welches mindestens eine Schicht aus Aluminium oder aus Titan aufweist.