WO2011020859A1 - Beschichtetes werkzeug - Google Patents

Beschichtetes werkzeug Download PDF

Info

Publication number
WO2011020859A1
WO2011020859A1 PCT/EP2010/062054 EP2010062054W WO2011020859A1 WO 2011020859 A1 WO2011020859 A1 WO 2011020859A1 EP 2010062054 W EP2010062054 W EP 2010062054W WO 2011020859 A1 WO2011020859 A1 WO 2011020859A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
end mill
microns
drill according
less
diamond
Prior art date
Application number
PCT/EP2010/062054
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Antonius Leyendecker
Manfred Kling
Oliver Lemmer
Original Assignee
Cemecon Ag
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 Cemecon Ag filed Critical Cemecon Ag
Priority to DE212010000118U priority Critical patent/DE212010000118U1/de
Publication of WO2011020859A1 publication Critical patent/WO2011020859A1/de

Links

Classifications

    • 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
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B51/00—Tools for drilling machines
    • B23B51/02—Twist drills
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B2222/00—Materials of tools or workpieces composed of metals, alloys or metal matrices
    • B23B2222/28—Details of hard metal, i.e. cemented carbide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B2226/00—Materials of tools or workpieces not comprising a metal
    • B23B2226/27—Composites
    • B23B2226/275—Carbon fibre reinforced carbon composites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B2226/00—Materials of tools or workpieces not comprising a metal
    • B23B2226/31—Diamond
    • 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
    • B23B2228/04—Properties of materials of tools or workpieces, materials of tools or workpieces applied in a specific manner applied by chemical vapour deposition [CVD]
    • 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
    • B23B2228/105—Coatings with specified thickness
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B2251/00—Details of tools for drilling machines
    • B23B2251/20—Number of cutting edges
    • B23B2251/205—Five cutting edges
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23C—MILLING
    • B23C2210/00—Details of milling cutters
    • B23C2210/20—Number of cutting edges
    • B23C2210/204—Number of cutting edges five
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23C—MILLING
    • B23C2210/00—Details of milling cutters
    • B23C2210/20—Number of cutting edges
    • B23C2210/206—Number of cutting edges seven
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23C—MILLING
    • B23C2222/00—Materials of tools or workpieces composed of metals, alloys or metal matrices
    • B23C2222/28—Details of hard metal, i.e. cemented carbide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23C—MILLING
    • B23C2226/00—Materials of tools or workpieces not comprising a metal
    • B23C2226/27—Composites, e.g. fibre reinforced composites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23C—MILLING
    • B23C2226/00—Materials of tools or workpieces not comprising a metal
    • B23C2226/31—Diamond
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23C—MILLING
    • B23C2228/00—Properties of materials of tools or workpieces, materials of tools or workpieces applied in a specific manner
    • B23C2228/04—Properties of materials of tools or workpieces, materials of tools or workpieces applied in a specific manner applied by chemical vapour deposition [CVD]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23C—MILLING
    • B23C2228/00—Properties of materials of tools or workpieces, materials of tools or workpieces applied in a specific manner
    • B23C2228/10—Coating
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/0011—Working of insulating substrates or insulating layers
    • H05K3/0044—Mechanical working of the substrate, e.g. drilling or punching

Definitions

  • the invention relates to coated tools, in particular end mill for machining or drill for drilling fiber-reinforced materials such as circuit boards for electronics, which may also be constructed in several layers or are already laminated with printed conductors. For such boards has also come from the English term PCB ("Printed Circuit Board").
  • PCB printed Circuit Board
  • the corresponding end mills are sometimes referred to as routers. They are available, for example, in spiral-toothed or diamond-toothed form.
  • the invention deals with solid carbide end mills or drills with a CVD diamond coating.
  • the PCBs are often made of epoxy laminates. But the tool according to the invention is also suitable for other materials, especially for materials that include, for example, layers of glass or carbon fibers in a specific matrix.
  • a known method here is the application of a diamond layer by means of a CVD (chemical vapor deposition) process. Such a coating method is z. As described in WO 98/35071.
  • the layer grows in the said method directly on the substrate. It is diamond, ie crystalline carbon in sp3 bond. In addition to unavoidable impurities, other carbon modifications can also be found along the crystallite boundaries.
  • such layers are also understood as CVD diamond layer, which consist predominantly of diamond, especially to over 70 vol.%.
  • CVD diamond layer which consist predominantly of diamond, especially to over 70 vol.%.
  • relatively high layer thicknesses must be applied in order to increase the service life of the tool.
  • a high layer thickness in turn causes a higher rounding of the cutting edge. Because the coating processes provide the substrate with a relatively uniform layer thickness, which causes the cutting edge radius to increase approximately by the thickness of the diamond coating.
  • Fracture sensitivity especially in thin, diamond-coated solid carbide tools, is reduced.
  • helical cutters are particularly preferred. These have helical rake surfaces into which additional notches for chip breaking are ground.
  • hard metals and cermets ie sintered materials of hard material particles and binder material, in particular with WC grains in a Co-containing matrix, are considered as the substrate material.
  • the cobalt content of the hard metal is preferably from 6 to 12% by weight, more preferably up to 9% by weight.
  • the average WC grain size is preferably less than or equal to 1 .mu.m, more preferably less than or equal to 0.5 .mu.m.
  • various pretreatment methods are known.
  • the binder of the substrate especially cobalt
  • the binder of the substrate is removed from the surface.
  • harmful interactions occur between the carbon that is to form the diamond layer and the cobalt. This prevents diamond formation, and instead leads to graphitic phases.
  • the removal of the cobalt can be carried out, for example, with the aid of acids. Thin interlayers that prevent the direct contact of cobalt and diamond can also be used. It was found that the removal of the cobalt can be inventively lower than in the conventional art. In particular, the cobalt needed to be removed only to a depth of 1.8 to 3.2 microns. This further contributes to a reduction of the cutting edge rounding and preserves the ductility of the substrate. The reason is likely that the cutting forces and layer thicknesses turn out lower in the above-mentioned inventive measures.
  • the diamond layer according to the invention preferably contains fine-crystalline or nanocrystalline diamond. Such layers are smoother and cut the fibers more effectively and with lower cutting forces. Layers of multiple individual layers containing different crystallite sizes and / or different amounts of non-diamond configuration carbon have particular advantages, as stress cracking is deflected at the boundaries of the individual layers and does not reach the critical substrate-layer interface.
  • the thickness of the entire diamond layer can be 1 to 15 ⁇ m at the cutting edges. Particularly good results could be achieved with layer thicknesses of 8 to 10 ⁇ m.
  • the coating is necessary especially on the cutting edges. However, it can also encompass the entire function of the tool.
  • Ground tools have, after coating, a cutting edge radius at least equal to the diamond layer thickness. However, the ratio of edge radius to layer thickness should remain low. Numerous figures can be found in the claims.
  • a milling cutter may be formed at its tip as a drill preferably with fishtail geometry, so that a pre-drilling for internal milling paths can be omitted or to allow easier dipping.
  • Fig.i shows the cross section through a cutter with 5 cutting edges
  • Fig. 2 shows the longitudinal view of a 5-edged cutter with fishtail bevel
  • Fig. 3 shows the cross section through a cutter with 7 cutting edges
  • FIG. 4 shows the longitudinal view of a 5-edged, spiral-toothed fishtooth bevel cutter.
  • a 5-cutting cutter 10 shown in FIGS. 1 and 2 has five cutting edges 12.
  • the cutting edges are helically toothed, namely provided with notches 22 for chip breaking.
  • FIG. 3 shows a third embodiment of a milling cutter with 7 cutting edges 12.
  • the cross section of a multi-bladed tool has more tool material for the same functional diameter. All tools are first chemically pretreated and then subjected to a CVD diamond coating with nanocrystalline diamond. At the cutting edges, the layer thickness is 12 or 9 ⁇ m.
  • a 5-flute milling cutter with a 12 ⁇ m thick CVD diamond layer shows better service life than a 6-flute with the same thickness. The best service life was achieved with a 7-flute tool with 9 ⁇ m layer thickness.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Drilling Tools (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft betrifft einen Schaftfräser oder Bohrer aus Vollhartmetall zum Zerspanen oder Bohren von faserverstärkten Materialien oder Leiterplatten. Der Schaftfräser ist versehen mit einer CVD-Diamantschicht. Um eine vorteilhafte und kostengünstige Ausgestaltung des Werkzeugs zu erreichen, mit der erhöhte Belastbarkeit und lange Stanzzeit beim Zerspanen der genannten Werkstoffe erzielt werden kann, ohne dass es zu einer reduzierten Oberflächenqualität der bearbeiteten Oberflächen kommt, weist der Fräser oder Bohrer zumindest in einer Ebene senkrecht zu seiner Rotationsachse eine ungerade Anzahl von Hauptschneiden auf.

Description

Beschichtetes Werkzeug
Die Erfindung betrifft beschichtete Werkzeuge, insbesondere Schaftfräser zum Zerspanen oder Bohrer zum Bohren von faserverstärkten Werkstoffen wie Platinen für die Elektronik, die auch mehrlagig aufgebaut sein können oder bereits mit Leiterbahnen kaschiert sind. Für solche Platinen hat sich auch der aus dem Englischen kommende Begriff PCB ("Printed Circuit Board") eingebürgert. Die entsprechenden Schaftfräser werden teilweise auch als Router bezeichnet. Es gibt sie beispielsweise in spiralverzahnter oder diamantverzahnter Form.
Insbesondere behandelt die Erfindung Schaftfräser oder Bohrer aus Vollhartmetall mit einer CVD-Diamantbeschichtung.
Die PCBs bestehen häufig aus Expoxidlaminaten. Das erfindungsgemäße Werkzeug ist aber auch für andere Werkstoffe geeignet, besonders für Werkstoffe, die beispielsweise Lagen aus Glas- oder Kohlefasern in einer spezifischen Matrix umfassen.
Die genannten Werkstoffe sind extrem abrasiv und führen bei unbeschichteten Werkzeugen schnell zum Ausfall des Werkzeuges und/oder schlechten Werkstückoberflächen. Auch konventionelle PVD- und CVD-Schichten versagen frühzeitig.
Es ist deshalb bekannt, solche Werkzeuge an den Funktionsflächen, im Besonderen den Schneidkanten, mit einer Diamantschicht zu versehen. Ein bekanntes Verfahren ist hierbei das Aufbringen einer Diamantschicht mittels eines CVD (chemical vapor deposition) Prozesses. Ein solches Beschichtungsverfahren ist z. B. in der WO 98/35071 beschrieben.
Die Schicht wächst bei dem genannten Verfahren direkt auf dem Substrat auf. Es handelt sich um Diamant, also kristallinen Kohlenstoff in sp3-Bindung. Neben unvermeidlichen Verunreinigungen können sich vor allem entlang der Kristallitgrenzen auch andere Kohlenstoffmodifikationen befinden. Im Sinne der Erfindung werden aber auch solche Schichten als CVD-Diamantschicht verstanden, die überwiegend aus Diamant bestehen, besonders zu über 70 Vol.%. Da jedoch selbst der Diamant bei den betrachteten Einsatzfällen schnellem Verschleiß unterliegt, müssen relative hohe Schichtstärken aufgebracht werden, um die Lebensdauer des Werkzeuges zu erhöhen. Eine hohe Schichtdicke bewirkt im Gegenzug aber eine höhere Verrundung der Schneidkante. Denn die Beschichtungsverfahren versehen das Substrat mit einer relativ gleichmäßigen Schichtdicke, was dazu führt, dass sich der Schneidkantenradius etwa um die Dicke der Diamantbeschichtung vergrößert. Höhere Schneidkantenradien sind aber bei der Zerspanung von faserverstärkten Werkstoffen besonders nachteilig, da hier die Fasern möglichst glatt durchschnitten werden sollten, um Ausfransungen an den bearbeiteten Werkstückoberflächen zu vermeiden und die Belastungen des Werkstoffverbundes durch erhöhte Schnittkräfte zu vermeiden. Andernfalls führt dies zu einer geringen Qualität der bearbeiteten Flächen und einer erhöhten Rauheit. Ferner können Fasern u.U. auch aus dem Verbund herausgerissen werden und auch im größeren Abstand zur bearbeiteten Oberfläche zur Schwächung des Materials führen.
Zum Lösen dieses Dilemmas wurde vorgeschlagen, die Diamantschicht an den Scheiden nachzubearbeiten. Als Verfahren sind hier Laserabtrag und Plasmaätzen bekannt. Neben dem hohen Aufwand ist es hier vor allem nachteilig, dass die Diamantschicht hier zunächst wesentlich dicker abgeschieden werden muss, um eine entsprechende Bearbeitungsreserve zu schaffen. Dies erfordert wieder eine intensivere Vorbehandlung und lange Beschichtungszeiten. Die Beschichtungszeiten sind wegen der Besonderheiten der CVD-Diamantbeschichten auf Hartmetallen so schon vergleichsweise lang und ein bedeutender Kostenfaktor. Die Nacharbeit ist vor allem bei kleinen Werkzeugen und/oder Werkzeugen mit komplexer Geometrie besonders aufwändig. Eine Nachbearbeitung mittels Schleifverfahren weist vergleichbare Nachtteile auf und war, u.a. wegen der hohen Härte von Diamant, auf CVD-diamantbeschichteten Werkzeugen bisher nicht er- folgreich. Höhere Schichtdicken benötigen zudem eine intensivere Vorbehandlung, also ein tieferes Wegätzen der Hartmetallbestandteile an der Oberfläche, was den Schneidkantenradius weiter erhöht. Es ist Aufgabe der Erfindung, eine vorteilhafte und kostengünstige Ausgestaltung des Werkzeuges und der Diamantbeschichtung vorzuschlagen, wobei das Werkzeug eine erhöhte Belastbarkeit und lange Standzeit beim Zerspanen der genannten Werkstoffe aufweist, ohne dass es zu einer reduzierten Oberflächenqualität der bearbeiteten Ober- flächen kommt.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein beschichtetes Werkzeug nach Anspruch i. Abhängige Ansprüche beziehen sich auf vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung. Bei diamantbeschichteten Fräsern oder Bohrern zeigte sich in den betrachteten Einsatzfällen überraschenderweise, dass eine ungerade Anzahl von Schneiden die Standzeit erhöht.
Der Grund des Vorteils ungeradzahliger Schneiden ist nicht vollständig klar. Eventuell liegt es daran, dass bei geradzahligen Schneiden ein längsgestreckter Faserstrang in der Regel gleichzeitig von zwei gegenüberliegenden Schneiden zerschnitten werden muss und so größere Maxima bei den Schnittkräften auftreten.
Es wurde weiter gefunden, dass sich auch bei geringen Schichtdicken beachtliche Stand- Zeiten erzielen lassen, wenn man die Anzahl der Schneiden dafür erhöht. Im Vergleich zu den angrenzenden geradzahligen Schneidenanzahlen zeigt sich dies vor allem, wenn die Schneidenanzahl fünf oder mehr betrug, besonders sieben oder mehr. Die Schneidenanzahl 7 zeigte besonders gute Ergebnisse. Die obere Grenze für die Anzahl der Schneiden ist im Prinzip nicht begrenzt. Allerdings werden die Spanräume mit zunehmender Schneidenanzahl immer flacher. Es ist u.U. angebracht, dass der Spanraum ausreichend Platz für ein Faserbündel oder zumindest eine Faser aufweist. D.h. die Tiefe des Spanraums sollte bevorzugt größer oder gleich dem Durchmesser eines Faserbündels oder der Faser ist.
Da der Spanraum zwischen zwei Schneiden frei bleiben muss, weist der Querschnitt eines mehrschneidigen Werkzeuges bei gleichem Funktionsdurchmesser mehr Werkzeugmaterial auf. Dies stellt einen weiteren Vorteil der Erfindung dar, da dadurch die - A -
Bruchempfindlichkeit, gerade bei dünnen, diamantbeschichteten Vollhartmetallwerkzeugen, herabgesetzt wird.
Bei einem 2-schneidigen Werkzeug mit einer Schichtdicke von 30 μm verfügt man über ein Verschleißvolumen von ca. 60 μm. Dafür ist aber eine Schneidkantenverrundung von über 30 μm in Kauf zu nehmen. Bei einem 7-schneidigen Werkzeug von 9 μm erhält man gut das gleiche Verschleißvolumen, muss aber nur eine Kantenverrundung von ca. 9μm in Kauf nehmen. Eine allgemeinere Regel für die Anzahl von Schneiden und zugehörigen Schichtdicken findet sich in den Ansprüchen.
Es wurden vor allem Schaftfräser im Bereich von 1 bis 2 mm positiv getestet. Aber eine Verbesserung war auch in anderen Durchmesserbereichen feststellbar.
Besonders bevorzugt werden spiralverzahnte Fräser. Diese weisen spiralförmige Spanflä- chen auf, in die zusätzliche Kerben zum Spanbrechen eingeschliffen sind.
Als Substratmaterial werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung Hartmetalle und Cermets betrachtet, d.h. Sintermaterialien aus Hartstoffpartikeln und Bindermaterial, insbesondere mit WC-Körnern in einer Co-haltigen Matrix. Bevorzugt werden WC-Co- Hartmetalle verwendet, die weniger als 2 Gew.%, weiter bevorzugt weniger als 1 Gew.% andere Bestandteile enthalten. Bevorzugt beträgt der Cobaltgehalt des Hartmetalls 6 bis 12 Gew.%, besonders bevorzugt bis 9 Gew.%. Die mittlere WC-Korngröße ist bevorzugt kleiner gleich 1 μm, besonders bevorzugt kleiner gleich 0,5 μm. Um eine gute Haftung der Diamant-Beschichtung auf dem Substrat zu erzielen, sind verschiedene Vorbehandlungsmethoden bekannt. Verbreitet ist, dass der Binder des Substrates, im besonderen Cobalt, aus der Oberfläche entfernt wird. Während der langen Prozesszeiten und hohen Temperaturen bei der CVD-Diamantbeschichtung kommt es zu schädlichen Wechselwirkungen zwischen dem Kohlenstoff, der die Diamantschicht bilden soll, und dem Cobalt. Dieser verhindert Diamantbildung, und führt stattdessen zu graphitischen Phasen. Die Entfernung des Cobalts kann bspw. mit Hilfe von Säuren erfolgen. Dünne Zwischenschichten, die den direkten Kontakt von Cobalt und Diamant verhindern, können ebenfalls angewendet werden. Es zeigte sich, dass die Entfernung des Cobalts erfindungsgemäß geringer ausfallen kann als beim üblichen Stand der Technik. Im Besondern brauchte das Cobalt nur bis in eine Tiefe von 1,8 bis 3,2 μm entfernt zu werden. Dies trägt weiter zu einer Reduzierung der Schneidkantenverrundung bei und bewahrt die Duktilität des Substrates. Der Grund ist wahrscheinlich, dass die Schnittkräfte und Schichtendicken bei oben genannten erfindungsgemäßen Maßnahmen geringer ausfallen.
Die erfindungsgemäße Diamantschicht enthält bevorzugt feinkristallinen oder na- nokristallinen Diamant. Solche Schichten sind glatter und zerteilen die Fasern effektiver und mit geringeren Schnittkräften. Schichten aus mehreren Einzellagen, die unterschiedliche Kristallitgrößen und/ oder unterschiedliche Anteile an Kohlenstoff in NichtDiamant-Konfiguration enthalten, haben besondere Vorteile, da bei Belastung entstehende Risse an den Grenzen der Einzellagen abgelenkt werden und nicht das kritische Substrat-Schicht-Interface erreichen. Die Dicke der gesamten Diamantschicht kann an den Schneidkanten 1 bis 15 μm betragen. Besonders gute Ergebnisse konnten mit Schichtdicken von 8 bis 10 μm erzielt werden.
Die Beschichtung ist vor allem an den Schneiden notwendig. Sie kann aber auch die ge- samte Funktion des Werkzeugs umfassen.
Geschliffene Werkzeuge weisen nach der Beschichtung einen Schneidkantenradius auf, der mindestens der Diamantschichtdicke entspricht. Jedoch sollte das Verhältnis von Kantenradius zu Schichtdicke gering bleiben. Zahlenmäßige Angaben finden sich in den Ansprüchen.
Ein Fräser kann an seiner Spitze als Bohrer bevorzugt mit Fischschwanzgeometrie ausgebildet sein, so dass ein Vorbohren für innen liegende Fräswege entfallen kann oder um ein leichteres Eintauchen zu ermöglichen.
Die genannten Vorteile der Erfindung gelten analog auch für Bohrer. Besonders bei Bohrungen für PCBs bzw. Leiterplatten sind jedoch auch sehr kleine Durchmesser technisch wünschenswert bspw. von unter einen 1 mm oder 0,5 mm, oder sogar mit Durchmessen kleiner oder gleich 0,2 mm. Die im Vergleich zu Fräsern kleineren Durchmesser sind möglich, da beim Bohren kaum Kräfte quer zur Längsrichtung des Werkzeugs auftreten, die einen Bruch bewirken könnten. Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen näher beschrieben.
Fig.i zeigt den Querschnitt durch einen Fräser mit 5 Schneiden;
Fig. 2 zeigt die Längsansicht eines 5-schneidigen Fräsers mit Fischschwanz-Anschliff; Fig. 3 zeigt den Querschnitt durch einen Fräser mit 7 Schneiden und
Fig. 4 zeigt die Längsansicht eines 5-schneidigen spiralverzahnten Fräsers Fischschwanz-Anschliff.
Ein in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellter 5-schneidiger Fräser 10 weist fünf Schneidkanten 12 auf.
In einer zweiten Ausführungsform eines 5-schneidigen Fräsers 20 (Fig. 4) sind die Schneiden spiralverzahnt ausgebildet, nämlich mit Kerben 22 zum Spanbrechen versehen.
Es sind nur Kerben in der Nähe der Fräserspitze gezeichnet. Bevorzugt weist die gesamte Funktion Kerben auf.
Schließlich zeigt Fig. 3 eine dritte Ausführungsform eines Fräsers mit 7 Schneiden 12.
Wie aus dem Vergleich von Fig. 1 und Fig. 3 erkennbar, weist der Querschnitt eines mehrschneidigen Werkzeuges bei gleichem Funktionsdurchmesser mehr Werkzeugmaterial auf. Alle Werkzeuge werden zunächst chemisch vorbehandelt und anschießend einer CVD- Diamantbeschichtung mit nanokristallinem Diamant unterzogen. An den Schneiden beträgt die Schichtdicke 12 bzw. 9μm. Bei der Bearbeitung von Leiterplatten zeigt ein 5-schneidiger Fräser mit einer 12 μm dicken CVD Diamantschicht bessere Standzeiten, als ein 6-schneidiger mit gleicher Dicke. Die besten Standzeiten konnten mit einem 7-schneidigen Werkzeug mit 9 μm Schichtdicke erreicht werden.

Claims

Ansprüche
1. Schaftfräser oder Bohrer aus Vollhartmetall zum Zerspanen oder Bohren von faserverstärkten Materialien oder Leiterplatten versehen mit einer CVD- Diamantschicht, dadurch gekennzeichnet, dass dieser zumindest in einer Ebene senkrecht zu seiner Rotationsachse eine ungerade Anzahl von Hauptschneiden aufweist.
2. Schaftfräser oder Bohrer gemäß Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Hauptschneiden 5 und mehr beträgt, bevorzugt 7 und mehr, besonders bevorzugt 7.
3. Schaftfräser oder Bohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Diamantschicht 1 bis 15 μm, bevorzugt 6 bis 12 μm, besonders bevorzugt 8 bis 10 μm beträgt.
4. Schaftfräser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Funktionsdurchmesser ohne die Beschichtung 0,5 bis 6 mm beträgt, bevorzugt 1 bis 2,5 mm.
5. Schaftfräser oder Bohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Produkt aus Anzahl der Schneidkanten multipliziert mit der Schichtdicke an der Schneidkante mindestens 28 μm, bevorzugt mindestens 42 μm, besonders bevorzugt mindestens 56 μm bis höchstens 98 μm, bevor- zugt höchstens 84 μm, besonders bevorzugt höchstes 70 μm beträgt.
6. Schaftfräser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spitze des Schaftfräsers als Bohrer, bevorzugt als Fischschwanz- Bohrer ausgebildet ist.
7. Schaftfräser oder Bohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Quotient aus Kantenradius durch Schichtdicke beim beschichteten Werkzeug geringer ist als 1,5, bevorzugt geringer als 1,2, besonders bevorzugt i bis 1,1 beträgt.
8. Schaftfräser oder Bohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die faserverstärkten Materialien aus Epoxidlaminaten be- stehen.
9. Schaftfräser oder Bohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialien Glasfasern und /oder Kohlefasern beinhalten.
10. Schaftfräser oder Bohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hartmetall aus WC und Co mit maximal 2 Gew.% weiterer Beimengungen besteht, bevorzugt mit maximal 1 Gew.%.
11. Schaftfräser oder Bohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hartmetall eine mittlere WC-Korngröße von kleiner gleich 1 μm, bevorzugt von kleiner gleich 0,5 μm besitzt.
12. Schaftfräser oder Bohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Diamantschicht mindestens eine Lage aus feinkristallinem Diamant mit einer mittleren Korngröße kleiner gleich 3 μm aufweist, bevorzugt kleiner gleich 1,5 μm.
13. Schaftfräser oder Bohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Diamantschicht mindestens eine Lage aus nanokristal- linen Diamant mit einer mittleren Korngrößen kleiner gleich 100 nm aufweist, besonders bevorzugt kleiner gleich 50 nm.
14. Schaftfräser oder Bohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Diamantschicht mehrlagig ist.
15. Schaftfräser oder Bohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Cobaltgehalt des Hartmetalls vor der Diamantbeschich- - IO - tung im Oberflächenbereich vermindert wird, bevorzugt bis in eine Tiefe von bis zu 5μm, besonders bevorzugt bis in eine Tiefe von 1,8 bis 3,2 μm.
16. Schaftfräser oder Bohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen Hartmetallsubstrat und Diamantschicht eine metallhaltige Zwischenschicht zur Haftungsverbesserung für die Diamantschicht befindet.
17. Schaftfräser oder Bohrer gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Hauptschneiden mehr als 9, bevorzugt mehr als 11, besonders bevorzugt mehr als 13 beträgt.
18. Schaftfräser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaftfräser spiralverzahnt ist.
19. Bohrer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Funktionsdurchmesser ohne die Beschichtung kleiner ist als 1 mm, bevorzugt kleiner als 0,5 mm, besonders bevorzugt kleiner oder gleich 0,2 mm.
20. Einsatz eines Fräser oder Bohrers nach einem der vorangehenden Ansprüche beim Zerspanen oder Bohren von PCBs oder Leiterplatten.
PCT/EP2010/062054 2009-08-19 2010-08-18 Beschichtetes werkzeug WO2011020859A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE212010000118U DE212010000118U1 (de) 2009-08-19 2010-08-18 Beschichtetes Werkzeug

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009037912.6 2009-08-19
DE102009037912 2009-08-19

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2011020859A1 true WO2011020859A1 (de) 2011-02-24

Family

ID=42942229

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2010/062054 WO2011020859A1 (de) 2009-08-19 2010-08-18 Beschichtetes werkzeug

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE212010000118U1 (de)
WO (1) WO2011020859A1 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2918361A4 (de) * 2012-11-09 2016-07-27 Miyagitanoi Co Ltd Bohrer und bohrungsformationsverfahren
CN112752406A (zh) * 2020-11-24 2021-05-04 广州广合科技股份有限公司 一种印制线路板中碳氢材料的钻孔与成型方法
US20210136928A1 (en) * 2019-11-06 2021-05-06 Ttm Technologies, Inc. Systems and methods for removing undesired metal within vias from printed circuit boards

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1437246A (fr) * 1965-06-18 1966-04-29 Puy Et Cie Ets Perfectionnements aux fraises et tarauds
EP0045726A1 (de) * 1980-08-01 1982-02-10 AERITALIA - Società Aerospaziale Italiana - p.A. Bohrwerkzeug zum Bohren in komposierten Faser/Harz-Laminaten
EP0560253A1 (de) * 1992-03-09 1993-09-15 Norton Company Schneidwerkzeug
WO1998035071A1 (en) 1997-02-05 1998-08-13 Cemecon-Ceramic Metal Coatings-Dr.-Ing. Antonius Leyendecker Gmbh Hard material coating of a cemented carbide or carbide containing cermet substrate
DE20211589U1 (de) * 2002-07-15 2004-01-29 Gühring, Jörg, Dr. Bohrer
US7431538B1 (en) * 2007-04-12 2008-10-07 Kennametal Inc. End mill for orbital drilling of fiber reinforced plastic materials

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1437246A (fr) * 1965-06-18 1966-04-29 Puy Et Cie Ets Perfectionnements aux fraises et tarauds
EP0045726A1 (de) * 1980-08-01 1982-02-10 AERITALIA - Società Aerospaziale Italiana - p.A. Bohrwerkzeug zum Bohren in komposierten Faser/Harz-Laminaten
EP0560253A1 (de) * 1992-03-09 1993-09-15 Norton Company Schneidwerkzeug
WO1998035071A1 (en) 1997-02-05 1998-08-13 Cemecon-Ceramic Metal Coatings-Dr.-Ing. Antonius Leyendecker Gmbh Hard material coating of a cemented carbide or carbide containing cermet substrate
DE20211589U1 (de) * 2002-07-15 2004-01-29 Gühring, Jörg, Dr. Bohrer
US7431538B1 (en) * 2007-04-12 2008-10-07 Kennametal Inc. End mill for orbital drilling of fiber reinforced plastic materials

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2918361A4 (de) * 2012-11-09 2016-07-27 Miyagitanoi Co Ltd Bohrer und bohrungsformationsverfahren
US9475128B2 (en) 2012-11-09 2016-10-25 Miyagitanoi Co., Ltd. Drill and method for forming hole
US20210136928A1 (en) * 2019-11-06 2021-05-06 Ttm Technologies, Inc. Systems and methods for removing undesired metal within vias from printed circuit boards
US11997800B2 (en) * 2019-11-06 2024-05-28 Ttm Technologies, Inc. Systems and methods for removing undesired metal within vias from printed circuit boards
CN112752406A (zh) * 2020-11-24 2021-05-04 广州广合科技股份有限公司 一种印制线路板中碳氢材料的钻孔与成型方法

Also Published As

Publication number Publication date
DE212010000118U1 (de) 2012-04-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3043942B1 (de) Werkzeug sowie verwendung und verfahren zum zerspanen von faserverstärkten materialien
EP2880199B1 (de) Tialn-beschichtetes werkzeug
DE10331327B4 (de) Drehschneidwerkzeug und gewindeschneideinrichtung jeweils mit einem hauptkörper, die mit einer harten beschichtung teilbeschichtet sind, und verfahren zu deren herstellung
DE69920093T2 (de) Bauteile mit mehrlagiger Beschichtung
DE19701170C2 (de) Oberflächenbehandlungsverfahren
DE112013002291B4 (de) Hartbeschichtung für ein Schneidwerkzeug
WO1998010120A1 (de) Verschleissschutz-beschichtetes werkstück
DE19546357C2 (de) Harte Beschichtung mit ausgezeichneter Abriebsbeständigkeit zur Substratbeschichtung
DE2521377A1 (de) Zerspanwerkzeug und verfahren zu seiner herstellung
DE112005000799T5 (de) Kugelstirnfräser
DE112009000013T5 (de) Stirnfräser
DE102019003976B4 (de) Bohrer
DE112009000799T5 (de) Mehrschichtiger Hartüberzug für Wendeschneidplatte
DE102015213755A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Zerspanungswerkzeugs sowie Zerspanungswerkzeug
DE19903037C2 (de) Schneidwerkzeug mit Mitteln zur Spankontrolle
EP3385014A1 (de) Verfahren zur herstellung eines schneidwerkzeugs für die spanabhebende bearbeitung von werkstücken sowie schneidwerkzeug
DE102009033942A1 (de) Bohrer
DE112013002302B4 (de) Hartbeschichtung für ein Schneidwerkzeug
DE102005048691A1 (de) Werkzeug und Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstückes aus einem harten Material
WO2011020859A1 (de) Beschichtetes werkzeug
DE112005003639T5 (de) Bohrer
EP3221492B1 (de) Klingenmaterial
DE102013205363B4 (de) Werkzeugkopf sowie Verfahren zur Bearbeitung eines metallischen Werkstücks
EP3484643B1 (de) Verfahren zum herstellen eines hartmetallprodukts und hartmetallprodukt
WO2011135100A1 (de) Beschichteter körper sowie ein verfahren zur beschichtung eines körpers

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 10751862

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2120100001187

Country of ref document: DE

Ref document number: 212010000118

Country of ref document: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 10751862

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1