WO2007041995A1 - Zerspanungswerkzeug mit schneidenbeschichtung - Google Patents

Zerspanungswerkzeug mit schneidenbeschichtung Download PDF

Info

Publication number
WO2007041995A1
WO2007041995A1 PCT/DE2006/001761 DE2006001761W WO2007041995A1 WO 2007041995 A1 WO2007041995 A1 WO 2007041995A1 DE 2006001761 W DE2006001761 W DE 2006001761W WO 2007041995 A1 WO2007041995 A1 WO 2007041995A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
cutting tool
cutting
coating
tool
coated
Prior art date
Application number
PCT/DE2006/001761
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jochen Gruber
Original Assignee
Gühring Ohg
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Gühring Ohg filed Critical Gühring Ohg
Publication of WO2007041995A1 publication Critical patent/WO2007041995A1/de

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
    • B23C—MILLING
    • B23C5/00—Milling-cutters
    • B23C5/02—Milling-cutters characterised by the shape of the cutter
    • B23C5/10—Shank-type cutters, i.e. with an integral shaft
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23D—PLANING; SLOTTING; SHEARING; BROACHING; SAWING; FILING; SCRAPING; LIKE OPERATIONS FOR WORKING METAL BY REMOVING MATERIAL, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23D77/00—Reaming tools
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23G—THREAD CUTTING; WORKING OF SCREWS, BOLT HEADS, OR NUTS, IN CONJUNCTION THEREWITH
    • B23G5/00—Thread-cutting tools; Die-heads
    • B23G5/02—Thread-cutting tools; Die-heads without means for adjustment
    • B23G5/06—Taps
    • 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
    • B23B2222/88—Titanium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B2224/00—Materials of tools or workpieces composed of a compound including a metal
    • B23B2224/24—Titanium aluminium nitride
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B2224/00—Materials of tools or workpieces composed of a compound including a metal
    • B23B2224/28—Titanium carbide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B2224/00—Materials of tools or workpieces composed of a compound including a metal
    • B23B2224/32—Titanium carbide nitride (TiCN)
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B2224/00—Materials of tools or workpieces composed of a compound including a metal
    • B23B2224/36—Titanium nitride
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B2228/00—Properties of materials of tools or workpieces, materials of tools or workpieces applied in a specific manner
    • B23B2228/08—Properties of materials of tools or workpieces, materials of tools or workpieces applied in a specific manner applied by physical vapour deposition [PVD]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B2228/00—Properties of materials of tools or workpieces, materials of tools or workpieces applied in a specific manner
    • B23B2228/10—Coatings

Definitions

  • the invention relates to a cutting tool according to the preamble of patent claim 1 and / or 10, as well as a method for producing such a tool.
  • hard material layers are used, for example TiC, TiN, (Ti, Al) N, CrN, Ti (CN) - or (Ti 7 Al) (C, N) - layers and their combinations, which are deposited predominantly in the PVD process. These layers are intended to give the tool a longer service life.
  • this problem also applies to other cutting tools, such as threading tools, milling tools, reaming tools or countersinking tools, as well as indexable inserts or guide rails of modular drilling tools.
  • the invention is therefore an object of the invention to provide a cutting tool, which is characterized by improved durability. Another object is to provide suitable methods of manufacturing such a cutting tool.
  • the cutting tool is provided with a hard material coating precisely and exclusively at the locations responsible for chip formation, ie where extremely good wear properties are required to increase the service life.
  • these points lie substantially in a narrowly defined surface zone which, starting from the cutting edge of the cutting wedge of the cutting tool, expands into those areas of the chip and / or free surface which are significantly involved in chip formation. These are in particular whose around the areas where wear usually occurs, for. B. in drilling tools of Haupttex-, Querheim-, Maumony- and Schneion Str.
  • the surface zone to be coated does not have to extend over the entire chip and / or free surface of the cutting wedge of the cutting tool defined by the at least one cutting edge.
  • the amount of expansion of the surface zone provided with the hard coating into the chip and / or free surface can be a fraction of less than one of the chip or free surface.
  • the size of these areas of the chip and / or free surface into which the hard-coated surface zone expands may be defined depending on the design and size of the cutting tool, for example with a rotating cutting tool depending on its diameter.
  • the amount of expansion of the surface zone into the chip and / or flank surface is advantageously defined as a function of the maximum chip thickness that is achieved in the machining process under predetermined conditions of use for which the cutting tool is designed.
  • the favorable for the chip transport smooth surface can be obtained, which results from the production of the cutting tool by grinding to final size before the hard coating.
  • the surface quality of these outside the hard-coated surface zone surface areas can even be increased if necessary with a further reduction of the sliding friction soft coating, which further benefits the tool life as a result of a more reduced heat generation.
  • the soft-material layer MolyGlide® offered by the applicant can be used as the soft-material layer.
  • the hard material coating in contrast to the drill disclosed in DE 196 02 030 A1, is not limited to a tip region of the cutting tool, in a drilling tool as a cutting tool, the minor cutting edge can also be coated in a region that is outside the tip region, but still on the chip formation participates. According to the invention, it is therefore possible to protect all highly stressed surface areas of the cutting tool against overstress by the purposefully applied hard material coating. As a result, the service life of the cutting tool is increased, so that surprising tool failures can be reliably avoided. In the surface regions of the cutting tool lying outside the hard-coated surface zone, a better surface quality can be obtained than in the hard-coated surface zones.
  • the cutting tool according to the invention has at least one functional surface responsible for its guidance during the machining process and a coating which detects the at least one functional surface.
  • the coating is limited to a surface zone of the cutting tool running along the at least one functional surface, the extent of which is limited to the at least one functional surface.
  • the at least one functional surface may be a guide bevel running along a minor cutting edge of the cutting tool, which supports the cutting tool on the workpiece during the cutting process.
  • the at least one functional surface may also be a guide strip that supports the cutting tool during the machining process on the workpiece, as used, for example, in drilling tools with indexable inserts, in friction tools or in single-lip drilling tools.
  • the hard material coating may be formed as a layer system consisting of several layers. To increase the service life of the cutting tool, at least the outermost layer is a hard material layer.
  • the multiple layers of the layer system may consist of at least two different materials.
  • the hard coating may be formed of any common and known layer applied by CVD or PVD or by laser coating. Likewise, the invention can be applied to all known carrier materials, such as HSS, hard metal or cermet materials. The hard material coating can also be applied to a base layer which covers the rest of the tool or at least the cutting part of the cutting tool.
  • a common coating which consists essentially of nitrides with the metal components Cr, Ti and Al and preferably a small proportion of elements for grain refinement, wherein the Cr content at 30 to 65%, preferably 30 to 60%, more preferably 40 to 60%, of Al content at 15 to 35%, preferably 17 to 25%, and the Ti content at 16 to 40%, preferably 16 to 35%, particularly preferably 24 to 35%, in each case based on all metal atoms in the entire shift.
  • the layer structure can be single-layered (monolayer
  • the MOVIC®, TiAlN, TiCN, TiN-FIRE® or diamond layer offered by the Applicant has proved to be suitable as a hard material coating.
  • the cutting tool has at least one main and secondary cutting edge, and the surface zone runs along the main and secondary cutting edge.
  • the cutting tool may be a spiral drilling tool, an indexable insert, a threading tool, a milling tool, a friction tool or a countersinking tool.
  • Common to these cutting tools is at least one geometrically determined cutting edge which is defined as the cutting edge of a cutting wedge bounded by a rake face and an open face.
  • the inventive method for producing a cutting tool may consist in that the hard coating z. B. by laser coating targeted only applied to the surface to be coated surface of the ground to ground cutting tool.
  • the laser coating is a targeted local improvement of the material properties by laser-assisted Applying the hard coating allows. It is defined as a volume application of a material to a base material with little mixing of both components.
  • the achievable low degree of mixing of layer and base material is characteristic of laser processing.
  • the composition of the filler material is largely retained and the alloy-side adjusted mechanical properties can be reproducibly transferred into the layer.
  • Typical for the laser processing is the formation of a fine structure due to the rapid dissipation of the introduced heat by the machined material.
  • the method according to the invention for producing a cutting tool may also be such that first those surface areas of the cutting tool that are outside the surface zone to be coated are covered with a cover that withstands the conditions when applying the coating, then the hard coating at least one Surface area of the cutting tool is applied, which contains the surface zone of the cutting tool to be coated, and then, if necessary, the cover in the surface regions of the cutting tool, which are outside the coated surface zone, is removed again.
  • the cover may be a one-part or multi-part mask adapted to the surface structure of the cutting tool and having a corresponding recess on the surface zone to be coated.
  • the cover can also be a sacrificial layer which, after the coating has been applied to the surface zone to be coated, is chemically, physically quasi and / or mechanically removed.
  • the sacrificial layer may first continuously ⁇ applied to the metal-cutting tool and then removed in the surface to be coated zone.
  • Fig. 1 shows schematically a perspective view of a drilling tool.
  • FIGS. 2 and 3 each schematically show a side view of the cutting part of the drilling tool from FIG. 1 on a larger scale.
  • a spiral drilling tool 10 is shown as an embodiment of the cutting tool according to the invention. 1, 2 and 3 show the cutting part 12 of the drilling tool 10, while the shaft 14 can be seen only in Fig. 1.
  • the drilling tool has main cutting edges 16 and two secondary cutting edges 18.
  • the reference numeral 20 indicates the two flutes.
  • the dotted area shown in FIGS. 2 and 3 represents a surface zone 22 provided with a hard coating, which extends along the main and secondary cutting edges 16, 18 in the exemplary embodiment shown.
  • the hard-coated surface zone 22 extends, starting from the cutting edge 16a, 18a of the cutting wedge defining the main or secondary cutting edge 16, 18, only into those regions of the chip and / or clearance surface 16b, 18b, 16c, 18c along the main and secondary cutting edge 16 , 18 out of which are significantly involved in chip formation.
  • the surface zone 22 lies on the side of the secondary cutting edge 18 in the guide chamfer 18d, which represents a functional surface for guiding the tool in a bore in a workpiece.
  • the amount X of the expansion of the surface zone 22 into the chip and / or relief surface 16b, 18b, 16c, 18c is defined as a function of the maximum chip thickness which is achieved in the machining process under given conditions of use for which the drilling tool 10 is designed , With regard to the definition of the chip thickness is referred to the common information z. B. in DUBBEL, paperback for mechanical engineering, 18th edition, S37, Figure 2.
  • the amount X of the expansion in the chip and free surfaces 16b, 18b, 16c, 18c along the main and minor cutting edge 16, 18 substantially constant. This is not necessary.
  • the amount X may vary in sections depending on the course of the cutting forces occurring in the cutting process. For example, the amount X for the chip and flank 16b, 16c on the main cutting edge 16 may be greater than for the chip and flank surface 18b, 18c on the secondary cutting edge 18.
  • the surface zone 22 may also continue to expand into the rake and relief surfaces 16b, 18b, 16c, 18c, as shown in FIGS. 2 and 3. All that matters is that those surface areas of the cutting tool 10 that are not involved in chip formation are not provided with a hard coating. These surface areas, z. B. the flutes 20, instead tribuessen to improve the chip removal can be provided with a layer of soft material.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
  • Drilling Tools (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Zerspanungswerkzeug (10) mit zumindest einer geometrisch bestimmten Schneide (16, 18) und einer die zumindest eine Schneide (16, 18) erfassenden Hartstoffbeschichtung, wobei die Hartstoffbeschichtung auf eine entlang der zumindest einen Schneide (16, 18) verlaufende Oberflächenzone (22) des Zerspanungswerkzeugs (10) begrenzt ist, die sich ausgehend von der Schneidkante (16a, 18a) des Schneidkeils der zumindest einen Schneide (16, 18) nur in diejenigen Bereiche der Span- und/oder Freifläche (16b, 16c, 18b, 18c) ausdehnt, die an der Spanbildung maßgeblich beteiligt sind.

Description

Zerspanungswerkzeug mitSchπeidenbeschichtung
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Zerspanungswerkzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und/oder 10, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Werkzeugs.
Das Beschichten von Zerspanungswerkzeugen, wie z . B . Bohrwerkzeugen, deren Schneidteil aus verschiedensten hochfesten Materialien, wie z.B. HSS, Vollhartmetall (VHM) oder Cermet-Werkstoffen, bestehen kann, ist mittlerweile zum Standard geworden, inbesondere wenn es darum geht, Werkstoffe zu zerspanen, deren Spanbildung bzw. - konsistenz das Werkzeug in besonderer Weise beansprucht, sei es durch eine besondere Zähigkeit oder Härte des Spans, sei es durch die besondere beim Zerspanen entstehende Spanform oder durch die speziell zu Zerspanen er- forderkichen erforderlichen Schnittgeschwindigkeiten.
Neben Weichstoffschichten (z.B. die von der Anmelderin benutzte WeichstoffSchicht MolyGlide®) , die häufig zur Verbesserung der Spanabfuhr eingesetzt werden, finden überwiegend Hartstoffschichten Anwendung, beispielsweise TiC-, TiN- , (Ti,Al)N-, CrN-, Ti(CN)- oder (Ti7Al) (C,N) - Schichten und deren Kombinationen, die überwiegend im PVD-Verfahren abgeschieden werden. Diese Schichten sollen dem Werkzeug eine höhere Standzeit verleihen.
Zur Verringerung des Beschichtungsaufwands ohne spürbare Beeinträchtigung der Spanbildungs- und Spantransporteigenschaften bei Tieflochbohrern ist es beispielsweise aus der DE 196 02 030 Al bekannt, die Hartstoffbeschich- tung auf einen Spitzenbereich zu beschränken, dessen axiale Länge, gemessen von der Bohrerspitze aus, das 3- fache des Bohrerdurchmessers nicht übersteigt. Es zeigt sich, dass diese Maßnahme bei modernen Hochleistungsbohrern nicht genügt, die Standzeit bei schwer zu zerspanenden Werkstoffen ausreichend hoch zu halten.
Dieses Problem trifft im Grunde aber auch auf andere Zerspanungswerkzeuge zu, wie Gewindewerkzeuge, Fräswerkzeuge, Reibwerkzeuge oder Senkwerkzeuge, ebenso wie auf Wendeschneidplatten oder Führungsleisten modular aufgebauter Bohrwerkzeuge zu.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine ZerspanungsWerkzeug zu schaffen, das sich durch eine verbesserte Standzeit auszeichnet. Eine weitere Aufgabe besteht in der Bereitstellung geeigneter Verfahren zur Herstellung eines solchen Zerspanungswerkzeugs .
Diese Aufgabe wird hinsichtlich der Ausgestaltung ei- nes Zerspanungswerkzeugs durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 und/oder 10 und hinsichtlich des Herstellungsverfahrens durch die Merkmale des Patentanspruchs 21 oder 22 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand abhängiger Ansprüche .
Erfindungsgemäß wird das Zerspanungswerkzeug genau und ausschließlich an den Stellen mit einer Hartstoffbe- schichtung versehen, die für die Spanbildung verantwortlich sind, d. h. bei denen es auf extrem gute Verschleiß- eigenschaften zur Erhöhung der Standzeit ankommt. Diese Stellen liegen bei einem Zerspanungswerkzeug im Wesentlichen in einer eng begrenzten Oberflächenzone, die sich ausgehend von der Schneidkante des Schneidkeils des Zerspanungswerkzeugs in diejenigen Bereiche der Span- und/oder Freifläche ausdehnt, die an der Spanbildung maßgeblich beteiligt sind. Hierbei handelt es sich im Beson- deren um die Bereiche, an denen üblicherweise Verschleiß auftritt, z. B. bei Bohrwerkzeugen der Hauptschneiden-, Querschneiden-, Nebenschneiden- und Schneideckenbereich. Erfindungsgemäß muss sich die zu beschichtete Oberflä- chenzone nicht über die gesamte Span- und/oder Freifläche des durch die zumindest eine Schneide definierten Schneidkeils des Zerspanungswerkzeugs hinweg ausdehnen. Vielmehr kann der Betrag der Ausdehnung der mit der Hart- stoffbeschichtung versehenen Oberflächenzone in die Span- und/oder Freifläche einen Bruchteil kleiner als eins der Span- bzw. Freifläche ausmachen.
Die Größe dieser Bereiche der Span- und/oder Freifläche, in die sich die hartstoffbeschichtete Oberflächenzo- ne ausdehnt, kann in Abhängigkeit von der Bauart und Baugröße des Zerspanungswerkzeugs, bei einem drehenden Zerspanungswerkzeug beispielsweise in Abhängigkeit von dessen Durchmesser, definiert sein. Der Betrag der Ausdehnung der Oberflächenzone in die Span- und/oder Freifläche ist vorteilhafterweise jedoch in Abhängigkeit von der maximalen Spanungsdicke definiert, die unter vorgegebenen Einsatzbedingungen, für die das ZerspanungsWerkzeug ausgelegt ist, im Zerspanungsprozess erreicht wird.
In allen anderen Oberflächenbereichen, z. B. bei einem Bohr- oder Fräswerkzeug in dem an der Spanbildung nicht beteiligten Oberflächenbereich der Spannut, aber auch in den Oberflächenbereichen der Span- und/oder Freiflächen, die in einem ausreichenden Abstand von der Schneidkante des Schneidkeils liegen und damit weniger oder gar keinen Einfluss mehr auf die Spanbildung ausüben, kann die für den Spantransport günstige glatte Oberfläche erhalten werden, die sich durch die Fertigung des Zerspanungswerkzeugs durch Schleifen auf Endmaß vor der Hartstoffbeschichtung ergibt. Die Oberflächengüte dieser außerhalb der hartstoffbeschichteten Oberflächen- zone liegenden Oberflächenbereiche lässt sich bei Bedarf mit einer die Gleitreibung weiter herabsetzenden Weich- stoffbeschichtung sogar noch erhöhen, was infolge einer stärker verminderten Wärmebildung der Standzeit des Werk- zeugs weiter zugute kommt. Als Weichstoffschicht kann z.B. die von der Anmelderin angebotene Weichstoffschicht MolyGlide®) eingesetzt werden.
Weil die Hartstoffbeschichtung im Gegensatz zu dem aus der DE 196 02 030 Al offenbarten Bohrer nicht auf einen Spitzenbereich des Zerspanungswerkzeugs beschränkt ist, kann bei einem Bohrwerkzeug als Zerspanungswerkzeug die Nebenschneide auch noch in einem Bereich beschichtet werden, der außerhalb des Spitzenbereichs liegt, aber noch an der Spanbildung teilnimmt. Erfindungsgemäß lassen sich somit alle höchstbeanspruchten Oberflächenbereiche des Zerspanungswerkzeugs durch die gezielt aufgetragene Hartstoffbeschichtung vor Überbeanspruchung schützen. Dadurch wird die Standzeit des Zerspanungswerkzeugs erhöht, so dass überraschende Werkzeugausfälle zuverlässig vermieden werden können. In den außerhalb der hartstoffbeschichteten Oberflächenzone liegenden Oberflächenbereiche des Zerspanungswerkzeugs lässt sich eine bessere Oberflächengüte erhalten, als in den hartstoffbeschichteten Oberflächenzonen.
In einer Weiterbildung und/oder alternativen Ausgestaltung weist das erfindungsgemäße ZerspanungsWerkzeug zumindest eine für dessen Führung während des Zerspa- nungsprozesses verantwortliche Funktionsfläche und eine die zumindest eine Funktionsfläche erfassende Beschich- tung auf. Erfindungsgemäß ist die Beschichtung auf eine entlang der zumindest einen Funktionsfläche verlaufende Oberflächenzone des Zerspanungswerkzeugs begrenzt, deren Ausdehnung auf die zumindest eine Funktionsfläche beschränkt ist. Die zumindest eine Funktionsfläche kann eine entlang einer Nebenschneide des Zerspanungswerkzeugs verlaufende Führungsfase sein, die das Zerspanungswerkzeug während des Zerspanungsprozesses am Werkstück abstützt. Alternativ dazu kann es sich bei der zumindest einen Funktions- fläche aber auch um eine das Zerspanungswerkzeug während des Zerspanungsprozesses am Werkstück abstützende Führungsleiste handeln, wie sie beispielsweise bei Bohrwerk- zeugen mit Wendeschneidplatten, bei Reibwerkzeugen oder bei Einlippentiefbohrwerkzeugen zum Einsatz kommen.
Die Hartstoffbeschichtung kann als ein Schichtsystem bestehend aus mehreren Lagen ausgebildet ist. Zur Erhö- hung des Standzeit des Zerspanungswerkzeugs ist zumindest die äußerste Schicht eine HartstoffSchicht . Die mehreren Lagen des SchichtSystems können aus zumindest zwei verschiedenen Materialien bestehen.
Die Hartstoffbeschichtung kann von jeder gängigen und bekannten Schicht gebildet sein, die im CVD- oder PVD- Verfahren oder durch Laserbeschichten aufgebracht wird. Gleichermaßen kann die Erfindung für alle bekannten Trägerwerkstoffe angewendet werden, wie HSS, Hartmetall oder Cermet-Werkstoffe. Die Hartstoffbeschichtung kann auch auf eine Basisschicht aufgebracht sein, die den Rest des Werkzeugs oder zumindest den Schneidteil des Zerspanungs- werkzeugs überzieht.
Bei der als Verschleißschutzschicht ausgebildeten Harstoffbeschichtung kann eine gängige Beschichtung zur Anwendung kommen, die im wesentlichen aus Nitriden mit den Metallkomponenten Cr, Ti und Al und vorzugsweise einem geringen Anteil von Elementen zur Kornverfeinerung besteht, wobei der Cr-Anteil bei 30 bis 65 %, vorzugsweise 30 bis 60 %, besonders bevorzugt 40 bis 60 %, der Al-Anteil bei 15 bis 35 %, vorzugsweise 17 bis 25 %, und der Ti-Anteil bei 16 bis 40 %, vorzugsweise 16 bis 35 %, besonders bevorzugt 24 bis 35 %, liegt, und zwar jeweils bezogen auf alle Metallatome in der gesamten Schicht. Da- bei kann der Schichtaufbau einlagig sein (Monolayer-
Schicht) mit einer homogenen Mischphase oder er kann aus mehreren in sich homogenen Lagen (Multilayer-Schicht) bestehen, die abwechselnd einerseits aus (TixAIyY2)N mit x = 0,38 bis 0,5 und y = 0,48 bis 0,6 und z = 0 bis 0,04 und andererseits aus CrN bestehen, wobei vorzugsweise die oberste Lage der Verschleißschutzschicht von der CrN- Schicht gebildet ist. Als Hartstoffbeschichtung haben sich im Besonderen von der Anmelderin angebotene MOVIC®-, , TiAlN-, TiCN-, TiN- FIRE®- oder Diamant-Schicht als geeignet erwiesen.
In einer bevorzugten Weiterbildung weist das Zerspanungswerkzeug zumindest eine Haupt- und Nebenschneide auf, und die Oberflächenzone verläuft entlang der Haupt- und Nebenschneide.
Das Zerspanungswerkzeug kann ein Spiralbohrwerkzeug, eine Wendeschneidplatte, ein Gewindewerkzeug, ein Fräswerkzeug, ein Reibwerkzeug oder ein Senkwerkzeug sein. Gemeinsam ist diesen Zerspanungswerkzeugen zumindest eine geometrisch bestimmte Schneide, die als Schneidkante eines von einer Spanfläche und einer Freifläche begrenzten Schneidkeils definiert ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Zerspanungswerkzeugs kann darin bestehen, dass die Hartstoffbeschichtung z. B. durch Laserbeschichtung gezielt nur an der zu beschichtenden Oberflächenzone des auf Endmaß geschliffenen ZerspanungsWerkzeug aufgetragen wird. Durch das Laserbeschichten wird eine gezielte lokale Verbesserung der Stoffeigenschaften durch laserunterstütztes Aufbringen der Hartstoffbeschichtung ermöglicht. Es ist als Volumenauftrag eines Werkstoffes auf ein Grundmaterial mit geringer Vermischung beider Komponenten definiert. Der erreichbare geringe Vermischungsgrad von Schicht- und Grundwerkstoff ist charakteristisch für die Laserbearbeitung. Hierdurch wird die Zusammensetzung des Zusatzwerkstoffes weitgehend erhalten und die legierungs- seitig eingestellten mechanischen Eigenschaften können reproduzierbar in die Schicht übertragen werden. Typisch für die Laserbearbeitung ist die Ausbildung eines feinen Gefüges aufgrund der schnellen Abführung der eingebrachten Wärme durch das bearbeitete Material.
Alternativ dazu kann das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Zerspanungswerkzeugs auch so aussehen, dass zunächst diejenigen Oberflächenbereiche des Zerspanungswerkzeugs, die außerhalb der zu beschichtenden Oberflächenzone liegen, mit einer Abdeckung abgedeckt werden, die den Bedingungen beim Auftrag der Beschichtung standhält, dann die Hartstoffbeschichtung zumindest auf einen Oberflächenbereich des Zerspanungswerkzeugs aufgetragen wird, der die zu beschichtende Oberflächenzone des Zerspanungswerkzeugs enthält, und anschließend ggf. die Abdeckung in den Oberflächenbereichen des Zerspanungs- Werkzeugs, die außerhalb der beschichteten Oberflächenzone liegen, wieder entfernt wird.
Bei der bei der Abdeckung kann es sich um eine an die Oberflächenstruktur des Zerspanungswerkzeugs angepassten ein- oder mehrteilig ausgebildete Maske handelt, die an der zu beschichtende Oberflächenzone eine entsprechende Aussparung aufweist.
Bei der Abdeckung kann es sich auch um eine Opfer- schicht handeln, die nach dem Auftrag der Beschichtung auf die zu beschichtende Oberflächenzone chemisch, physi- kaiisch und/oder mechanisch entfernt wird. Die Opferschicht kann zunächst durchgehend■ auf das Zerspanungs- werkzeug aufgetragen und anschließend in der zu beschichtenden Oberflächenzone wieder entfernt werden.
Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Zerspanungs- werkzeug anhand eines Ausführungsbeispiels weiter erläutert.
Fig. 1 zeigt schematisch eine perspektivische Darstellung eines Bohrwerkzeugs.
Fig. 2 und 3 zeigen schematisch jeweils eine Seitenansicht des Schneidteils des Bohrwerkzeugs aus Fig. 1 in größerem Maßstab.
In den Figuren ist als ein Ausführungseispiel für das erfindungsgemäße Zerspanungswerkzeug ein Spiralbohrwerkzeug 10 gezeigt. Fig. 1, 2 und 3 zeigen den Schneidteil 12 des Bohrwerkzeugs 10, während der Schaft 14 nur in Fig. 1 zu sehen ist.
Das Bohrwerkzeug weist Hauptschneiden 16 und zwei Nebenschneiden 18 auf. Mit dem Bezugszeichen 20 sind die bei- den Spannuten angegeben. Die punktiert dargestellte Fläche in Fig. 2 und 3 stellt eine mit einer Hartstoffbe- schichtung versehene Oberflächenzone 22 dar, die in dem gezeigten Ausführungsbeispiel entlang der Haupt- und Nebenschneide 16, 18 verläuft. Die hartstoffbeschichtete Oberflächenzone 22 dehnt sich ausgehend von der Schneidkante 16a, 18a des die Haupt- bzw. Nebenschneide 16, 18 definierenden Schneidkeils nur in diejenigen Bereiche der Span- und/oder Freifläche 16b, 18b, 16c, 18c entlang der Haupt- und Nebenschneide 16, 18 aus, die an der Spanbil- düng maßgeblich beteiligt sind. Die Oberflächenzone 22 liegt auf Seiten der Nebenschneide 18 in der Führungsfase 18d, die eine Funktionsfläche zur Führung des Werkzeugs in einer Bohrung in einem Werkstück darstellt.
Der Betrag X der Ausdehnung der Oberflächenzone 22 in die Span- und/oder Freifläche 16b, 18b, 16c, 18c wird in Abhängigkeit von der maximalen Spanungsdicke definiert wird, die unter vorgegebenen Einsatzbedingungen, für die das Bohrwerkzeug 10 ausgelegt ist, im Zerspanungsprozess erreicht wird. Bezüglich der Definition der Spanungsdicke wird verwiesen auf die gängigen Angaben z. B. in DUBBEL, Taschenbuch für den Maschinenbau, 18. Auflage, S37, Bild 2. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Betrag X der Ausdehnung in die Span- und Freiflächen 16b, 18b, 16c, 18c entlang der Haupt- und Nebenschneide 16, 18 im Wesentlichen gleichbleibend. Dies ist jedoch nicht erforderlich. Der Betrag X kann jedoch in Abhängigkeit vom Verlauf der im Zerspanungsprozess auftretenden Schnitt- kräfte abschnittsweise variieren. Beispielsweise kann der Betrag X für die Span- und Freifläche 16b, 16c an der Hauptschneide 16 größer sein als für die Span- und Freifläche 18b, 18c an der Nebenschneide 18.
Selbstverständlich kann sich die Oberflächenzone 22 auch weiter in die Span- und Freiflächen 16b, 18b, 16c, 18c ausdehnen, als es in Fig. 2 und 3 gezeigt ist. Entscheidend ist lediglich, dass diejenigen Oberflächenbereiche des Zerspanungswerkzeugs 10, die an der Spanbildung nicht beteiligt sind, nicht mit einer Hartstoffbe- schichtung versehen sind. Diese Oberflächenbereiche, z. B. die Spannuten 20, können stattddessen zur Verbesserung der Spanabfuhr mit einer WeichstoffSchicht versehen sein.

Claims

Ansprüche
1. ZerspanungsWerkzeug (10) mit zumindest einer geometrisch bestimmten Schneide (16, 18) und einer die zutnin- dest eine Schneide (16, 18) erfassenden Hartstoffbe- schichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die HartstoffbeSchichtung auf eine entlang der zumindest einen Schneide (16, 18) verlaufende Oberflächenzone (22) des Zerspanungswerkzeugs (10) begrenzt ist, die sich ausgehend von der Schneidkante (16a, 18a) des Schneidkeils der zumindest einen Schneide (16, 18) nur in diejenigen Bereiche der Span- und/oder Freifläche (16b, 16c, 18b, 18c) ausdehnt, die an der Spanbildung maßgeblich beteiligt sind.
2. Zerspanungswerkzeug (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Betrag (X) der Ausdehnung der Oberflächenzone (22) in die Span- und/oder Freifläche (16b, 16c, 18b, 18c) in Abhängigkeit von der maximalen Spanungsdicke definiert wird, die unter vorgegebenen Einsatzbedingungen, für die das Zerspanungswerkzeug (10) ausgelegt ist, im Zerspanungsprozess erreicht wird.
3. Zerspanungswerkzeug (10) nach Anspruch 1 oder 2, da- durch gekennzeichnet, dass das ZerspanungsWerkzeug (10) zumindest eine Haupt- und Nebenschneide (16, 18) aufweist und die Oberflächenzone (22) entlang der Haupt- und Nebenschneide (16, 18) verläuft.
4. Zerspanungswerkzeug (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Zerspanungswerkzeug (10) ein Spiralbohrwerkzeug ist.
5. Zerspanungswerkzeug (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Zerspanungswerkzeug (10) eine Wendeschneidplatte ist.
6. Zerspanungswerkzeug (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Zerspanungswerkzeug (10) ein Gewindewerkzeug ist.
7. Zerspanungswerkzeug (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Zerspanungswerkzeug (10) ein Fräswerkzeug ist.
8. Zerspanungswerkzeug (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das ZerspanungsWerkzeug (10) ein Reibwerkzeug ist.
9. Zerspanungswerkzeug (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Zerspanungswerkzeug (10) ein Senkwerkzeug ist.
10. ZerspanungsWerkzeug (10) insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 9 mit zumindest einer für die Führung des Zerspanungswerkzeugs (10) während des Zerspanungsprozesses verantwortlichen Funktionsfläche (18d) und einer die zumindest eine Funktionsfläche erfassenden Hartstoffbe- schichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Hartstoffbeschichtung auf eine entlang der zumin- dest einen Funktionsfläche (18d) verlaufende Oberflächenzone (22) des Zerspanungswerkzeugs (10) begrenzt ist, deren Ausdehnung auf die zumindest eine Funktionsfläche (18d) beschränkt ist.
11. Zerspanungswerkzeug (10) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der zumindest einen Funktionsfläche (18d) um eine entlang einer Nebenschneide (18) verlaufende Führungsfase handelt oder um einen Oberflächenbereich einer das ZerspanungsWerkzeug (10) während des Zerspanungsprozesses am Werkstück abstützenden Führungsleiste.
12. Zerspanungswerkzeug (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Hartstoffbe- schichtung als ein Schichtsystetn bestehend aus mehreren Lagen ausgebildet ist.
13. Zerspanungswerkzeug (10) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Lagen des Schichtsystems aus zumindest zwei verschiedenen Materialien beste- hen.
14. Zerspanungswerkzeug (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenbereiche des Zerspanungswerkzeugs (10) außerhalb der mit der Hartstoffbeschichtung versehenen Oberflächenzone mit einer zweiten Beschichtung versehen sind, die sich im Material von der Hartstoffbeschichtung der Oberflächenzone unterscheidet .
15. Zerspanungswerkzeug (10) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der zweiten Beschichtung um eine Weichstoffbeschichtung handelt.
16. Zerspanungswerkzeug (10) nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Beschichtung als ein Schichtsystem bestehend aus mehreren Lagen ausgebildet ist.
17. Zerspanungswerkzeug (10) nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Lagen des
Schichtsystems der zweiten Beschichtung aus zumindest zwei verschiedenen Materialien bestehen.
18. Verfahren zur Herstellung eines Zerspanungswerkzeugs (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, gekennzeichnet durch folgende Schritte: gezieltes Aufdampfen der Hartstoffbeschichtung auf die zu beschichtende Oberflächenzone (22) des Zerspanungswerkzeugs (10) durch Laserbeschichtung.
19. Verfahren zur Herstellung eines Zerspanungswerkzeugs (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Abdecken der Oberflächenbereiche des Zerspanungswerkzeugs (10) , die außerhalb der zu beschichtenden Oberflä- chenzone (22) liegen, mit einer Abdeckung, die den Bedingungen beim Auftrag der Hartstoffbeschichtung standhält,
Auftragen der Hartstoffbeschichtung zumindest auf einen Oberflächenbereich des Zerspanungswerkzeugs (10) , der die zu beschichtende Oberflächenzone (22) des Zerspa- nungswerkzeugs (10) enthält, und ggf. Entfernen der Abdeckung in den Oberflächenbereichen des Zerspanungswerkzeugs (10) , die außerhalb der beschichteten Oberflächenzone (22.) liegen.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Abdeckung um eine an die Oberflächenstruktur des Zerspanungswerkzeugs (10) angepasste, ein- oder mehrteilig ausgebildete Maske handelt, die an der zu beschichtende Oberflächenzone (22) eine entspre- chende Aussparung aufweist.
21. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Abdeckung um eine Opferschicht handelt, die nach dem Auftrag der Beschichtung auf die zu beschichtende Oberflächenzone (22) chemisch, physikalisch und/oder mechanisch entfernt wird.
22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass, die Opferschicht zunächst durchgehend auf das Zer- spanungswerkzeug (10) aufgetragen und anschließend in der zu beschichtenden Oberflächenzone (22) wieder entfernt wird.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenbereiche des Zerspanungswerkzeugs (10) außerhalb der zu beschichtenden bzw. beschichteten Oberflächenzone (22) mit einer Weichstoff- beschichtung versehen werden.
PCT/DE2006/001761 2005-10-07 2006-10-09 Zerspanungswerkzeug mit schneidenbeschichtung WO2007041995A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102005048474.3 2005-10-07
DE200510048474 DE102005048474A1 (de) 2005-10-07 2005-10-07 Zerspanungswerkzeug mit Schneidenbeschichtung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2007041995A1 true WO2007041995A1 (de) 2007-04-19

Family

ID=37772638

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE2006/001761 WO2007041995A1 (de) 2005-10-07 2006-10-09 Zerspanungswerkzeug mit schneidenbeschichtung

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102005048474A1 (de)
WO (1) WO2007041995A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3646975A1 (de) * 2018-10-31 2020-05-06 Union Tool Co. Bohrwerkzeug und verfahren zu seiner herstellung
DE102022211370A1 (de) 2022-10-26 2024-05-02 Kennametal Inc. Bohrkopf und Verfahren zur Herstellung eines solchen

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9463531B2 (en) * 2009-10-23 2016-10-11 Kennametal Inc. Three-dimensional surface shaping of rotary cutting tool edges with lasers
DE102011007139A1 (de) 2011-04-11 2012-10-11 Gühring Ohg Verfahren zum Ausbilden einer Verschleißschutzschicht auf einem Schneidwerkzeugkörper und Schneidwerkzeug mit einer Verschleißschutzschicht
DE102019200776A1 (de) * 2019-01-23 2020-07-23 Robert Bosch Gmbh Einsatzwerkzeug und Verfahren zur Herstellung eines Einsatzwerkzeugs
DE102019216199A1 (de) * 2019-10-21 2021-04-22 MAPAL Fabrik für Präzisionswerkzeuge Dr. Kress KG Werkzeugteil und Verfahren zum Herstellen eines solchen Werkzeugteils
DE102020202079A1 (de) 2020-02-19 2021-08-19 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Einsatzwerkzeug und Verfahren zur Herstellung eines Einsatzwerkzeugs

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19511829A1 (de) * 1995-03-30 1996-10-02 Joerg Dr Guehring Schneidwerkzeug
US5896902A (en) * 1996-07-12 1999-04-27 Technogenia S.A. Debarking knife and method of manufacturing it
US20040105730A1 (en) * 2002-11-29 2004-06-03 Osg Corporation Rotary cutting tool having main body partially coated with hard coating
DE20307258U1 (de) * 2003-05-09 2004-09-16 Gühring, Jörg, Dr. Bohrwerkzeug zur Zerspanung von Guss-Werkstoffen
WO2006032480A1 (de) * 2004-09-23 2006-03-30 Cemecon Ag Zerspanungswerkzeug und verfahren zu seiner herstellung

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19511829A1 (de) * 1995-03-30 1996-10-02 Joerg Dr Guehring Schneidwerkzeug
US5896902A (en) * 1996-07-12 1999-04-27 Technogenia S.A. Debarking knife and method of manufacturing it
US20040105730A1 (en) * 2002-11-29 2004-06-03 Osg Corporation Rotary cutting tool having main body partially coated with hard coating
DE20307258U1 (de) * 2003-05-09 2004-09-16 Gühring, Jörg, Dr. Bohrwerkzeug zur Zerspanung von Guss-Werkstoffen
WO2006032480A1 (de) * 2004-09-23 2006-03-30 Cemecon Ag Zerspanungswerkzeug und verfahren zu seiner herstellung

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3646975A1 (de) * 2018-10-31 2020-05-06 Union Tool Co. Bohrwerkzeug und verfahren zu seiner herstellung
CN111112697A (zh) * 2018-10-31 2020-05-08 佑能工具株式会社 开孔工具及其制造方法
CN111112697B (zh) * 2018-10-31 2023-11-24 佑能工具株式会社 开孔工具及其制造方法
DE102022211370A1 (de) 2022-10-26 2024-05-02 Kennametal Inc. Bohrkopf und Verfahren zur Herstellung eines solchen

Also Published As

Publication number Publication date
DE102005048474A1 (de) 2007-04-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102012008472B4 (de) Verbessertes Drehschneidwerkzeug mit PKD-Schneidspitze und Verfahren zum Ausbilden eines Schneidwerkzeugs
DE4417166B4 (de) Bohrgerät
EP2185306B1 (de) Bohrwerkzeug für werkzeugmaschinen sowie verfahren zu dessen herstellung
DE112009000578B4 (de) Reibahle
EP2146816B1 (de) Drehantreibbares spanabhebendes werkzeug
DE102011086422B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines Werkzeuges, sowie ein solches Werkzeug
EP1454694B1 (de) Verstellvorrichtung mit Verliersicherung
EP0817694A1 (de) Schneidwerkzeug
WO2007041995A1 (de) Zerspanungswerkzeug mit schneidenbeschichtung
DE102016221363A1 (de) Bohrwerkzeug und Verfahren zum Herstellen von Bohrungen
EP1572404B2 (de) Tieflochbohrer mit austauschsätzen für verschiedene durchmesser
DE102015213755A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Zerspanungswerkzeugs sowie Zerspanungswerkzeug
EP1610919B2 (de) Einlippenbohrer und verfahren zu dessen herstellung
DE20219753U1 (de) Tieflochbohrer
DE3314349A1 (de) Bohrungs-nachbearbeitungswerkzeug
DE20319341U1 (de) Werkzeug zur Nachbearbeitung von Bohrungen
DE3325149A1 (de) Zweischneidiges wendelbohrwerkzeug als kombiniertes zentrier-, bohr- und aufbohrwerkzeug
DE10354000A1 (de) Gewindebohrer mit einem mit einer diamantartigen Kohlenstoffbeschichtung beschichteten Gewindeabschnitt
EP0485546B1 (de) Schneideinsatz für werkzeuge
DE112016004938B4 (de) Schneidwerkzeughalter, Schneidwerkzeug und Verfahren des Herstellens eines maschinell-bearbeiteten Produkts
DE10144514A1 (de) Schneidwerkzeug
DE19511829A1 (de) Schneidwerkzeug
DE10318948A1 (de) Kombinationswerkzeug
EP1127645A2 (de) Schneidwerkzeug
DE19626608B4 (de) Verfahren zur spanenden Bearbeitung

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 06818015

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1