WO2018114319A1 - Ultrasound drilling tool - Google Patents

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WO2018114319A1
WO2018114319A1 PCT/EP2017/081485 EP2017081485W WO2018114319A1 WO 2018114319 A1 WO2018114319 A1 WO 2018114319A1 EP 2017081485 W EP2017081485 W EP 2017081485W WO 2018114319 A1 WO2018114319 A1 WO 2018114319A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
ultrasonic
drilling tool
ultrasonic drilling
drill section
drill
Prior art date
Application number
PCT/EP2017/081485
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Heiner Storck
Georg Stellmann
Michael Guenther
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B37/00—Boring by making use of ultrasonic energy
    • 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
    • B23B2222/32—Details of high speed steel
    • 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
    • B23B2226/75—Stone, rock or concrete
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B2251/00—Details of tools for drilling machines
    • B23B2251/04—Angles, e.g. cutting angles
    • B23B2251/043—Helix angles
    • B23B2251/046—Variable
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B2251/00—Details of tools for drilling machines
    • B23B2251/40—Flutes, i.e. chip conveying grooves
    • B23B2251/406—Flutes, i.e. chip conveying grooves of special form not otherwise provided for

Definitions

  • the invention relates to an ultrasonic drilling tool for introducing a bore into a substantially mineral or metallic workpiece, wherein a cutting element is arranged on a head section of the ultrasonic drilling tool.
  • Ultrasonic drills are known from the prior art.
  • the beat frequency of such an ultrasonic drilling machine usually moves in a range between 20 kHz and 200 kHz.
  • customary percussion drills or rotary hammers are usually equipped with a purely mechanical percussion, the impact frequency in the case of a percussion drill at less than 0.5 kHz and a hammer drill is usually less than 0.1 kHz. Due to the significantly higher impact frequency of an ultrasonic drilling machine in comparison with this, any resulting drilling dust during operation leads to a high degree of friction-induced wear of the workpiece
  • Drill or the drill of the ultrasonic drill are Drill or the drill of the ultrasonic drill.
  • a drilling tool with two helical discharge grooves is known.
  • the two removal grooves extend from a drill head to a plug-in or clamping part of the drill.
  • the discharge grooves In the area of the drill head, the discharge grooves have their lowest pitch. In the remaining zones, the discharge grooves have a different pitch.
  • lying at equal intervals cross-sectional jumps are avoided on the drilling tool, so that occurring transverse vibrations are not amplified by partially continuous or continuously reflected pulses. There is also achieved a significant noise reduction.
  • the critical middle part of the drilling process Drilling tool also receives a higher bending stiffness.
  • the known drilling tool is not intended for use in an ultrasonic drilling machine. Disclosure of the invention
  • the present invention relates to an ultrasonic drilling tool for introducing a bore into a substantially mineral or metallic
  • the ultrasonic drilling tool has two evacuation grooves spirally wound around a longitudinal central axis and designed to produce a bore resulting from ultrasonic drilling
  • the ultrasonic drilling tool is preferably provided for use with a hand-held ultrasonic drilling machine having a tool housing in which an electric or pneumatic drive unit for rotatably driving the ultrasonic drilling tool is arranged, which has at least one vibration actuator which is adapted to a respective rotational movement of the
  • Ultrasonic boring tool is preferably with a hard metal such. B. Widia ® etc. formed.
  • a pitch angle of each removal groove increases from a workpiece-side first drill section in operation to an axially thereof away directed second drill section, wherein the first
  • Workpiece removal in this case runs from the first drill section in the direction of the second drill section.
  • the pitch angles of the removal grooves increase linearly from the first drill section to the second drill section.
  • the conveying effect of the ultrasonic drilling tool can be further increased.
  • the pitch angle of the removal groove s between 25 ° and 75 °.
  • each removal groove has a coiled conveying surface facing away from the first drill section, which forms an angle of at least approximately 90 ° with the longitudinal center axis.
  • the spirally coiled conveying surface itself is geometrically defined by a so-called “generator”.
  • generator in the context of this description in the simplest case, a radially outwardly directed and perpendicular to the longitudinal center axis of Ultrasonic drilling tool extending and understood by this rotating straight line with limited length, which moves synchronously to its rotational movement axially along the longitudinal central axis and in this case sweeps or defines the helically coiled conveying surface.
  • each removal groove has a coiled conveying surface facing away from the first drill section, which forms an angle of less than or greater than 90 ° with the longitudinal center axis.
  • the conveying surfaces are each rectilinear or at least partially curved.
  • a conveying surface which is planar in sections has a rectilinear generatrix, whereas a conveying surface which is curved concavely or in the manner of a depression requires a curved generatrix.
  • each conveying surface has an edge thickening axially directed away from the first drill section and flush with an outer jacket surface of the ultrasonic drilling tool.
  • the ultrasonic drilling tool is formed with a steel alloy, in particular with the high-speed steel 1.3343 S 6-5-2.
  • the durability of the ultrasonic drilling tool can be further increased.
  • FIG. 2 shows a perspective side view of a first embodiment of an ultrasonic drilling tool
  • FIG. 3 is a schematic plan view of a head portion of the ultrasonic drilling tool of FIG. 2,
  • FIG. 4 shows a plan view of a head section of a further embodiment of an ultrasonic drilling tool
  • Fig. 5 is a plan view of a head portion of another embodiment of an ultrasonic drilling tool
  • Fig. 6 is a plan view of a head portion of another embodiment of an ultrasonic drilling tool.
  • FIG. 1 shows, by way of example, a hand-held ultrasonic drilling machine 100, which can preferably be connected to an ultrasonic drilling tool 150.
  • Ultrasonic drilling machine 100 preferably includes a tool housing 180 having an ergonomically shaped handle 185 for one-handed gripping by a user.
  • the ultrasonic boring tool 150 here has, by way of example only, a cylindrical shank 152 and a head portion 154 which can be moved in the direction of a to be machined with the ultrasonic drilling machine 100, e.g. essentially mineral or metallic workpiece 160, is directed.
  • an electric or a pneumatic drive motor 130 is arranged, which is designed for the rotational drive of an optional gear 140.
  • an optional gear 140 Through the gear 140 is a
  • Vibration actuator 105 - as indicated by a double arrow 206 - driven in rotation.
  • Vibration actuator 105 including the tool holder 120 form a compact drive unit 135 of the ultrasonic drill 100.
  • At least one preferably piezoelectric oscillating element 106 is integrated, which serves to generate a comparatively intensive longitudinal ultrasonic oscillation 110, which acts essentially in the direction of a longitudinal center axis 122 and which is superimposed on the rotational movement of the oscillation actuator 105.
  • Ultrasonic vibration 1 10 can preferably achieve an oscillation frequency of 20 kHz up to several 100 kHz.
  • the at least one vibrating element 106 of the vibration actuator 105 is preferably formed at least in regions with a suitable, piezoelectric material and may be designed annular.
  • the vibration actuator 105 is also referred to below as "piezoelectric actuator". Such a piezoelectric actuator with exemplary annular, piezoelectric working
  • Oscillating element 106 and its function can be omitted.
  • the vibration actuator 105 is preferably mechanically coupled to a tool holder 120 such that the rotational movement of the piezoelectric actuator 105 in the direction of a double arrow 206, including the
  • Ultrasonic vibration 1 10 transmits to the ultrasonic drilling 150.
  • the tool holder 120 is preferably designed to be durable
  • Ultrasonic boring tool 150 user-side in case of need simply re-separable recording of the ultrasonic drill 150 designed.
  • the handle 185 of the tool housing 180 of the ultrasonic drill 100 is also an actuatable by means of a finger of the user electrical hand switch 170 for electrically switching on and off an electronic control device 200th
  • the ultrasonic drilling machine 100 is electrically connected to the mains-dependent power supply by means of a power supply line 190 with a
  • Ultrasonic drilling is limited, but can be found in a variety of hand-held power tools application in which a vibration actuator for the oscillating drive of an associated
  • Ultrasonic drilling tool is used, regardless of whether that
  • Battery pack is operable.
  • the ultrasonic drilling machine 100 is operable by means of a battery pack.
  • control device 200 generates an electrical control signal 202 suitable, for example, for a pulsed permanent activation of the oscillation actuator 105, so that the longitudinal ultrasonic oscillation 110 is generated and, with the aid of the tool holder 120, preferably with low losses
  • Ultrasonic boring tool 150 is transmitted.
  • a frequency of the ultrasonic vibration 1 10 is preferably infinitely adjustable by means of the electronic control device 200 and in dependence on the workpiece 160 to be machined, wherein the frequency of the
  • Ultrasonic vibration 1 10 is preferably kept substantially constant during a machining operation.
  • the drive motor 130 for the rotational drive of the ultrasonic drilling tool 150 is switched on by the electronic control device 200 by means of an electrical control signal 204.
  • the drive motor 130 for rotational drive of the ultrasonic drilling tool 150 and the piezoelectric actuator 105 are preferably switched on and off independently of each other by means of the electronic control signal 204 and the control signal 202. Exemplary embodiments of the ultrasonic drilling tool 150 will be described below with reference to FIGS. 2 to 6.
  • Fig. 2 shows an ultrasonic drilling tool 300 according to a first
  • Embodiment which is preferably at least formed, in operation, an at least approximately cylindrical bore 302 in the workpiece 160 of
  • Fig. 1 introduce.
  • a cutting element 306 is preferably arranged at a head portion 304 of the ultrasonic drilling tool 300.
  • the ultrasonic drilling tool 300 preferably has a first and a second, respectively helically spirally extending about the longitudinal central axis 122 of Fig. 1 spiraling Austransportnuten 310, 312.
  • the inventive spiral design is preferably adapted to a resulting during ultrasonic drilling of the workpiece 160 Werk Anlagenabtrag 320 for friction - and wear minimization as effectively as possible in the direction of an arrow 314 out of the bore 302 out, wherein the ultrasonic drill 150 in
  • Direction of an arrow 316 about the longitudinal central axis 122 rotates.
  • Drill section 332 wherein in the first drill section 330 in operation preferably the largest ultrasonic amplitudes and in the second drill section 332 predominantly smaller, longitudinal ultrasonic amplitudes prevail.
  • the slipping back of the Werk Swissabtrags 320 is effectively prevented in the bore 302 during ultrasonic drilling by means of ultrasonic drilling tool, whereby a life-prolonging friction and wear reduction of
  • the Ultrasonic Drilling Tool 300 results.
  • the helix angles 01, 2, 3 can be from the first drill section 330 to the second drill section
  • Slope angle 01,2,3 values between 25 ° and 75 ° may have.
  • each turn, which is not designated for better illustration of the drawing, or each passage of the removal grooves 310, 312 can have an individual pitch angle.
  • the first removal groove 310 preferably has a first spiral-shaped conveying surface 340 extending in a spiral-shaped manner and at the second removal groove 312 a second conveying surface 342 extending in a spiral-coiled manner is preferably formed correspondingly.
  • the conveyor surfaces 340, 342 are illustratively directed away from the first drill section 330 and serve preferably as a relative to the longitudinal center axis 122 approximately perpendicularly extending support or storage surface for the Werk Swissabtrag 320.
  • the conveyor surfaces 340, 342 preferably form each one of two, the sake of better graphical clarity not Here denoted the conveyor surfaces 340, 342 at an angle ßi of about 90 ° with respect to the longitudinal center axis 122 and are partially planar, ie generators of the conveyor surfaces 340, 342 - of which only one generator 344th is indicated - have here the geometry of a straight line, which, starting from a substantially cylindrical core 350 of the ultrasonic drilling tool 300 radially outward to extends to a likewise cylindrical outer circumferential surface 352 of the ultrasonic drilling tool 300 and thus perpendicular to
  • Longitudinal axis 122 extends.
  • core 350 of the ultrasonic drilling tool 300 illustratively has a diameter DK, while an outer circumferential surface 352 of the ultrasonic drilling tool 300 has an outer diameter DA, wherein a numerical ratio between the outer diameter DA and the diameter DK for adjusting the mechanical load capacity of the ultrasonic drilling tool 300 to the respective application may preferably be between 1, 0 and 4.0.
  • conveying grooves may be formed with conveying surfaces which, with the longitudinal central axis 122, enclose angles ⁇ 2,3 of 90 ° in each case. This allows the "storage capacity" or the capacity of the conveyor surfaces of the
  • Ultrasonic drilling tool 300 generated workpiece removal 320 further improve and at the same time reduce the risk that larger amounts of Maschinenstenabtrags 320 between the outer surface 352 of the
  • Ultrasonic drilling tool 300 in the area of the first and second
  • Drill section 330, 332 of the ultrasonic drilling 300 to at least partially on at least one of the two conveying surfaces 340, 342 indicated, optional Randaufdickitch or Randwulste be provided, of which only a first and a second Randaufdickung 370, 372 are indicated with dotted double lines.
  • the two edge thickenings 370, 372 are preferably each axially directed away from the workpiece 160 and the head portion 304 and preferably close radially flush with the
  • the ultrasonic drilling tool 300 is preferably with a mechanically and thermally highly resilient steel alloy, in particular with the
  • High speed steel 1 .3343 S6-5-2 formed. To further optimize the service life of the ultrasonic drilling tool 300, this preferably has undergone a heat treatment described by way of example below.
  • the exemplary heat treatment typically begins with soft annealing at a temperature of 770 ° C to 860 ° C for two hours to five hours.
  • a cooling of the ultrasonic drilling tool 300 is provided in an oven.
  • the actual hardening process is carried out at 1 190 ° C to 1230 ° C, followed by the curing of a cooling in the ambient air or antimony (Sb) at 500 ° C to 550 ° C.
  • Sb antimony
  • To complete the ultrasonic drilling tool 300 is still tempered at 530 ° C to 560 ° C for about one hour per 20 mm thickness of material, but at least for two hours. At the end, a cooling process in still ambient air is necessary.
  • FIG. 3 shows the head portion 304 of the ultrasonic drilling tool 300 of FIG. 2 on which the cutting element 306 of FIG. 2 is disposed. At the level, i. at least in this view at least approximately parallel to the cutting element 306 extending, in themselves flat conveying surfaces 340, 342 of the two
  • Abtransportnuten 310, 312 is on both sides adjacent to the cylindrical core 350 of the ultrasonic drilling tool 300, the Werk Giabtrag 320, which thus no longer in friction and wear-increasing manner in the vicinity of
  • Bore inner wall 354 can guess.
  • FIG. 4 shows an ultrasonic drilling tool 400 according to another
  • a first transport groove 410 preferably has a first conveying surface 420 for the workpiece removal 320 of FIG. 2, and a second transport groove 412 forms a second conveying surface 422 for the workpiece removal 320, wherein the first and the second conveying surface 420, 422 with respect to the cutting element 404 as a significant difference to
  • Ultrasonic boring tool 300 of Fig. 2 and Fig. 3 are preferably inclined and thus accommodate a larger volume of Maschinenginsabtrags 320 and can convey out of a bore. As a result, the risk of radial slippage of Maschinengins Swissabtrags 320 starting from a cylindrical
  • the two spirally coiled conveying surfaces 420, 422 are in this case preferably defined geometrically with the inclined generatrix (cf., Fig. 2, reference numeral 360). Incidentally, the structural design of the
  • Ultrasonic boring tool 400 in turn, that of the ultrasonic boring tool 300 of FIG. 2 and FIG. 3, in particular in accordance with FIG. 1 to FIG. 3.
  • FIG. 5 shows an ultrasonic drilling tool 500 according to another
  • Embodiment. This preferably has a head section 502 with a cutting element 504 arranged thereon. Two removal grooves 510,
  • Longitudinal axis 122 are defined extending generatrix (see Fig. 2,
  • a first edge thickening 524 is provided on the first conveying surface 520 and a second edge thickening 526 is provided on the second conveying surface 522, preferably integrally formed, whereby the volume of the conveying surfaces 520 , 522 can be further increased in a recordable and non-slip out of a well drivable volume of Maschinen Industriesabtrags 320 of FIG. 2 in relation to the previous embodiments of the ultrasonic drilling tools.
  • the sections flat conveying surfaces 520, 522 - not shown here - additionally in the direction of the cutting element 504 may be concavely curved or formed as depressions.
  • the conveying surfaces 520, 522 are preferably geometrically defined by the concavely curved generatrix (see Fig. 2, reference numeral 362).
  • Edge bulges 524, 526 preferably terminate radially flush with a cylindrical outer circumferential surface 530 of the ultrasonic drilling tool 500 and are thereby directed away from the head section 502 in the axial direction.
  • FIG. 6 shows an ultrasonic drilling tool 600 according to another
  • Embodiment This preferably has a head section 602 with a cutting element 604 arranged thereon.
  • a first and a second removal groove 612, 614 have in turn
  • the ultrasonic drilling tool 500 of FIG. 5 preferably additionally extends slightly inclined to the cutting element 604, wherein the first and the second conveying surface 620, 622 are preferably defined by the inclined and non-perpendicular to the longitudinal central axis 122 generatrix (see Fig. 2, reference numeral 360 ).
  • the two conveying surfaces 620, 622 preferably still edge thickenings 624, 626 are provided, preferably integrally formed, which in conjunction with the inclined or inclined
  • the workpiece removal 320 in turn lies on the conveying surfaces 620, 622 in a region between the edge thickenings 624, 626 and a cylindrical core 614.
  • the edge thickenings 624, 626 terminate radially flush with a cylindrical outer circumferential surface 626.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Drilling And Boring (AREA)
  • Processing Of Stones Or Stones Resemblance Materials (AREA)

Abstract

The invention relates to an ultrasound drilling tool (300) for introducing a bore (302) into a substantially mineral or metallic workpiece (160), wherein a cutting element (306) is arranged on a head section (304) of the ultrasound drilling tool (300). The ultrasound drilling tool (300) has two spiral-shaped discharge grooves (310, 312), spiraled about a longitudinal center axis (122), which are designed to convey workpiece material (320) removed during ultrasound drilling out of the bore (302) in order to minimize friction and wear.

Description

Beschreibung  description
Titel title
Ultraschallbohrwerkzeug Stand der Technik  Ultrasonic drilling tool prior art
Die Erfindung betrifft ein Ultraschallbohrwerkzeug zum Einbringen einer Bohrung in ein im Wesentlichen mineralisches oder metallisches Werkstück, wobei an einem Kopfabschnitt des Ultraschallbohrwerkzeugs ein Schneidelement angeord- net ist. The invention relates to an ultrasonic drilling tool for introducing a bore into a substantially mineral or metallic workpiece, wherein a cutting element is arranged on a head section of the ultrasonic drilling tool.
Aus dem Stand der Technik sind Ultraschallbohrmaschinen bekannt. Die Schlagfrequenz einer derartigen Ultraschallbohrmaschine bewegt sich üblicherweise in einem Bereich zwischen 20kHz und 200kHz. Im Vergleich hierzu sind gebräuch- liehe Schlagbohrmaschinen oder Bohrhämmer in der Regel mit einem rein mechanisch arbeitenden Schlagwerk ausgestattet, dessen Schlagfrequenz im Fall einer Schlagbohrmaschine bei weniger als 0,5kHz und bei einem Bohrhammer üblicherweise kleiner als 0,1 kHz ist. Aufgrund der im Vergleich hierzu deutlich höheren Schlagfrequenz einer Ultraschallbohrmaschine führt im Betrieb jeweils entstehender Bohrstaub zu einem hohen reibungsbedingten Verschleiß desUltrasonic drills are known from the prior art. The beat frequency of such an ultrasonic drilling machine usually moves in a range between 20 kHz and 200 kHz. In comparison, customary percussion drills or rotary hammers are usually equipped with a purely mechanical percussion, the impact frequency in the case of a percussion drill at less than 0.5 kHz and a hammer drill is usually less than 0.1 kHz. Due to the significantly higher impact frequency of an ultrasonic drilling machine in comparison with this, any resulting drilling dust during operation leads to a high degree of friction-induced wear of the workpiece
Bohrwerkzeugs bzw. des Bohrers der Ultraschallbohrmaschine. Drill or the drill of the ultrasonic drill.
Aus der DE 33 17 989 A1 ist ein Bohrwerkzeug mit zwei wendeiförmigen Abfuhrnuten bekannt. Die beiden Abfuhrnuten verlaufen ausgehend von einem Bohr- köpf bis zu einem Einsteck- bzw. Einspannteil des Bohrers. Im Bereich des Bohrkopfes weisen die Abfuhrnuten ihre geringste Steigung auf. In den übrigen Zonen verfügen die Abfuhrnuten über eine abweichende Steigung. Infolgedessen werden in gleichen Abständen liegende Querschnittssprünge am Bohrwerkzeug vermieden, so dass sich auftretende Querschwingungen nicht durch teilweise stetig oder kontinuierlich reflektierte Impulse verstärken. Es wird ferner eine erhebliche Schallreduzierung erreicht. Der beim Bohren kritische mittlere Teil des Bohrwerkzeuges erhält zudem eine höhere Biegesteifigkeit. Das vorbekannte Bohrwerkzeug ist jedoch nicht zum Einsatz in einer Ultraschallbohrmaschine bestimmt. Offenbarung der Erfindung From DE 33 17 989 A1 a drilling tool with two helical discharge grooves is known. The two removal grooves extend from a drill head to a plug-in or clamping part of the drill. In the area of the drill head, the discharge grooves have their lowest pitch. In the remaining zones, the discharge grooves have a different pitch. As a result, lying at equal intervals cross-sectional jumps are avoided on the drilling tool, so that occurring transverse vibrations are not amplified by partially continuous or continuously reflected pulses. There is also achieved a significant noise reduction. The critical middle part of the drilling process Drilling tool also receives a higher bending stiffness. However, the known drilling tool is not intended for use in an ultrasonic drilling machine. Disclosure of the invention
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ultraschallbohrwerkzeug zum Einbringen einer Bohrung in ein im Wesentlichen mineralisches oder metallisches The present invention relates to an ultrasonic drilling tool for introducing a bore into a substantially mineral or metallic
Werkstück, wobei an einem Kopfabschnitt des Ultraschallbohrwerkzeugs ein Schneidelement angeordnet ist. Das Ultraschallbohrwerkzeug weist zwei spiralförmig um eine Längsmittelachse gewendelte Abtransportnuten auf, die dazu ausgebildet sind, einen beim Ultraschallbohren entstehenden Workpiece, wherein a cutting element is arranged on a head portion of the ultrasonic drilling tool. The ultrasonic drilling tool has two evacuation grooves spirally wound around a longitudinal central axis and designed to produce a bore resulting from ultrasonic drilling
Werkstückabtrag zur Reibungs- und Verschleißminimierung aus der Bohrung heraus zu befördern. Work piece removal to minimize friction and wear out of the bore.
Aufgrund der vorzugsweise vergleichsweise kleinen Steigung der Due to the preferably comparatively small slope of
Abtransportnuten des Ultraschallbohrwerkzeugs im Bereich des Bohrlochinneren wird ein Zurückrutschen des Werkstückabtrags in Richtung des Bohrlochgrundes erschwert, wodurch sich die Reibung zwischen dem Ultraschallbohrwerkzeug und dem Bohrloch reduziert und sich damit einhergehend die Standzeit desTransport grooves of the ultrasonic drilling tool in the region of the borehole interior, a slipping back of the workpiece removal in the direction of the borehole bottom is difficult, which reduces the friction between the ultrasonic boring tool and the borehole and, consequently, the service life of
Ultraschallbohrwerkzeugs erhöht. Das Ultraschallbohrwerkzeug ist vorzugsweise zur Verwendung mit einer handgeführten Ultraschallbohrmaschine vorgesehen, die ein Werkzeuggehäuse aufweist, in dem eine elektrische oder pneumatische Antriebseinheit zum rotatorischen Antrieb des Ultraschallbohrwerkzeugs angeordnet ist, die mindestens einen Schwingungsaktor aufweist, der dazu ausgebildet ist, einer jeweiligen Rotationsbewegung des Ultrasonic drilling tool increases. The ultrasonic drilling tool is preferably provided for use with a hand-held ultrasonic drilling machine having a tool housing in which an electric or pneumatic drive unit for rotatably driving the ultrasonic drilling tool is arranged, which has at least one vibration actuator which is adapted to a respective rotational movement of the
Ultraschallbohrwerkzeugs eine longitudinale Ultraschallschwingung zu überlagern. Das kopfabschnittseitige Schneidelement des Ultrasonic drilling tool to superimpose a longitudinal ultrasonic vibration. The head portion-side cutting element of
Ultraschallbohrwerkzeugs ist bevorzugt mit einem Hartmetall, wie z. B. Widia® etc. gebildet. Ultrasonic boring tool is preferably with a hard metal such. B. Widia ® etc. formed.
Vorzugsweise nimmt ein Steigungswinkel jeder Abtransportnut ausgehend von einem im Betrieb werkstückseitigen, ersten Bohrerabschnitt bis zu einem axial hiervon weggerichteten, zweiten Bohrerabschnitt zu, wobei der erste Preferably, a pitch angle of each removal groove increases from a workpiece-side first drill section in operation to an axially thereof away directed second drill section, wherein the first
Bohrerabschnitt zur Aufnahme großer und der zweite Bohrerabschnitt zurDrill section for receiving large and the second drill section for
Aufnahme kleiner Amplituden der Ultraschallschwingung vorgesehen ist. Infolgedessen wird der Neigung des Werkstückabtrags bzw. des Bohrstaubs im Bereich der höchsten Amplitude der Ultraschallschwingung wieder in das Bohrloch zurück zu fallen entgegengewirkt. Eine Förderrichtung des Recording small amplitudes of the ultrasonic vibration is provided. As a result, the tendency of the workpiece removal or the Bohrdaubs counteracted in the region of the highest amplitude of the ultrasonic vibration back into the well to fall back. A conveying direction of the
Werkstückabtrags verläuft hierbei vom ersten Bohrerabschnitt in Richtung des zweiten Bohrerabschnitts. Workpiece removal in this case runs from the first drill section in the direction of the second drill section.
Bevorzugt nehmen die Steigungswinkel der Abtransportnuten ausgehend von dem ersten Bohrerabschnitt bis zu dem zweiten Bohrerabschnitt linear zu. Preferably, the pitch angles of the removal grooves increase linearly from the first drill section to the second drill section.
Hierdurch ist eine vereinfachte und damit kostengünstigere Herstellbarkeit des Ultraschallbohrwerkzeugs gegeben. As a result, a simplified and thus more cost-effective manufacturability of the ultrasonic drilling tool is given.
Gemäß einer Ausführungsform nehmen die Steigungswinkel der According to one embodiment, the pitch angles of the
Abtransportnuten ausgehend von dem ersten Bohrerabschnitt bis zu dem zweiten Bohrerabschnitt nichtlinear zu. Abtransportnuten starting from the first drill section to the second drill section nonlinear to.
Hierdurch kann die Förderwirkung des Ultraschallbohrwerkzeugs weiter erhöht werden. As a result, the conveying effect of the ultrasonic drilling tool can be further increased.
Bevorzugt beträgt der Steigungswinkel der Abtransportnuten zwischen 25° und 75°. Preferably, the pitch angle of the removal grooves between 25 ° and 75 °.
Hierdurch lässt sich für die meisten Applikationsszenarios ein zumindest weitgehend optimiertes Verhältnis zwischen der Fördergeschwindigkeit und der Fördermenge des Werkstückabtrags erzielen. As a result, an at least largely optimized ratio between the conveying speed and the delivery rate of the workpiece removal can be achieved for most application scenarios.
Gemäß einer Ausführungsform weist jede Abtransportnut eine vom ersten Bohrerabschnitt wegweisende, gewendelte Förderfläche auf, die mit der Längsmittelachse einen Winkel von zumindest annähernd 90° einschließt. In accordance with one embodiment, each removal groove has a coiled conveying surface facing away from the first drill section, which forms an angle of at least approximately 90 ° with the longitudinal center axis.
Infolgedessen wird eine radial auswärts gerichtete Bewegung des As a result, a radially outward movement of the
Werkstückabtrags erschwert. Die spiralförmig gewendelte Förderfläche selbst ist hierbei geometrisch durch eine s.g. "Erzeugende" definiert. Unter dem Begriff einer "Erzeugenden" wird im Kontext dieser Beschreibung im einfachsten Fall eine radial auswärts gerichtete sowie senkrecht zur Längsmittelachse des Ultraschallbohrwerkzeugs verlaufende und um diese rotierende Gerade mit begrenzter Länge verstanden, die sich synchron zu ihrer Rotationsbewegung axial entlang der Längsmittelachse verschiebt und hierbei die spiralförmig gewendelte Förderfläche bestreicht bzw. definiert. Workpiece removal difficult. The spirally coiled conveying surface itself is geometrically defined by a so-called "generator". The term "generator" in the context of this description in the simplest case, a radially outwardly directed and perpendicular to the longitudinal center axis of Ultrasonic drilling tool extending and understood by this rotating straight line with limited length, which moves synchronously to its rotational movement axially along the longitudinal central axis and in this case sweeps or defines the helically coiled conveying surface.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist jede Abtransportnut eine vom ersten Bohrerabschnitt wegweisende, gewendelte Förderfläche auf, die mit der Längsmittelachse einen Winkel von kleiner oder größer als 90° einschließt. In accordance with a further embodiment, each removal groove has a coiled conveying surface facing away from the first drill section, which forms an angle of less than or greater than 90 ° with the longitudinal center axis.
Hierdurch wird eine radial einwärts gerichtete Bewegung des Werkstückabtrags unterstützt. As a result, a radially inwardly directed movement of the workpiece removal is supported.
Gemäß weiteren Ausführungsformen sind die Förderflächen jeweils geradlinig oder zumindest abschnittsweise gekrümmt ausgebildet. According to further embodiments, the conveying surfaces are each rectilinear or at least partially curved.
Infolgedessen kann den Förderflächen eine plane oder eine konkav bzw. As a result, the conveying surfaces a plane or a concave or
muldenförmig gekrümmte Form gegeben werden, wobei eine muldenförmige bzw. hohlkehlartige Förderfläche im Vergleich zu einer planen Förderfläche die Ablagerung bzw. Zwischenspeicherung noch größerer Volumina des be given a trough-shaped curved shape, wherein a trough-shaped or hollow gutter-like conveying surface in comparison to a flat conveying surface, the deposit or caching even larger volumes of the
Werkstückabtrags erlaubt. Eine abschnittsweise in sich plane Förderfläche weist eine geradlinige Erzeugende auf, wohingegen eine konkav bzw. nach Art einer Senke gekrümmte Förderfläche eine gekrümmte Erzeugende erfordert. Workpiece removal allowed. A conveying surface which is planar in sections has a rectilinear generatrix, whereas a conveying surface which is curved concavely or in the manner of a depression requires a curved generatrix.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist jede Förderfläche eine vom ersten Bohrerabschnitt axial weggerichtete und bündig mit einer Außenmantelfläche des Ultraschallbohrwerkzeugs abschließende Randaufdickung auf. According to a further embodiment, each conveying surface has an edge thickening axially directed away from the first drill section and flush with an outer jacket surface of the ultrasonic drilling tool.
Durch die in Bezug zu den Förderflächen axial erhaben ausgeführten By executed in relation to the conveying surfaces axially raised
Randaufdickungen kann der Werkstückabtrag nicht zwischen die Edge thickening, the workpiece removal can not between the
Außenmantelfläche des Ultraschallbohrwerkzeugs und die Bohrung bzw. die Innenwand der Bohrung geraten, wodurch eine Reibungs- und Outer shell surface of the ultrasonic drill and the bore or the inner wall of the bore advised, creating a friction and
Verschleißerhöhung im Bohrbetrieb reduziert wird. Increase in wear in drilling operation is reduced.
Bevorzugt liegt ein Verhältnis zwischen einem Außendurchmesser der Preferably, a ratio between an outer diameter of
Außenmantelfläche des Ultraschallbohrwerkzeugs und einem Kerndurchmesser des Ultraschallbohrwerkzeugs zwischen 1 ,0 und 4,0. Die Erfindung ermöglicht somit die mechanische Belastbarkeit des Outer shell surface of the ultrasonic drilling tool and a core diameter of the ultrasonic drilling tool between 1, 0 and 4.0. The invention thus enables the mechanical strength of the
Ultraschallbohrwerkzeugs zum dauerhaften Betrieb mit einer intensiven Ultrasonic drilling tool for permanent operation with an intensive
Ultraschallschwingung in weiten Grenzen anwendungsgerecht einzustellen. Ultrasonic vibration within wide limits to adjust application.
Vorzugsweise ist das Ultraschallbohrwerkzeug mit einer Stahllegierung, insbesondere mit dem Schnellarbeitsstahl 1.3343 S 6-5-2, gebildet. Preferably, the ultrasonic drilling tool is formed with a steel alloy, in particular with the high-speed steel 1.3343 S 6-5-2.
Infolgedessen vermindern sich die Verschleißneigung und der As a result, the tendency to wear and reduce
Reibungswiderstand des Ultraschallbohrwerkzeugs weiter. Frictional resistance of the ultrasonic drill further.
Gemäß einer Weiterbildung ist der Schnellarbeitsstahl einer geeigneten Wärmebehandlung unterzogen. According to a development of high-speed steel is subjected to a suitable heat treatment.
Hierdurch lässt sich die Haltbarkeit des Ultraschallbohrwerkzeugs weiter steigern. As a result, the durability of the ultrasonic drilling tool can be further increased.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Die Erfindung ist anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen: The invention is explained in more detail in the following description with reference to exemplary embodiments illustrated in the drawings. Show it:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ultraschallbohrmaschine, 1 is a schematic representation of an ultrasonic drilling machine,
Fig. 2 eine perspektivische Seitenansicht einer ersten Ausführungsform eines Ultraschallbohrwerkzeugs, 2 shows a perspective side view of a first embodiment of an ultrasonic drilling tool,
Fig. 3 eine schematische Draufsicht auf einen Kopfabschnitt des Ultraschallbohrwerkzeugs von Fig. 2, 3 is a schematic plan view of a head portion of the ultrasonic drilling tool of FIG. 2,
Fig. 4 eine Draufsicht auf einen Kopfabschnitt einer weiteren Ausführungsform eines Ultraschallbohrwerkzeugs, 4 shows a plan view of a head section of a further embodiment of an ultrasonic drilling tool,
Fig. 5 eine Draufsicht auf einen Kopfabschnitt einer weiteren Ausführungsform eines Ultraschallbohrwerkzeugs, und Fig. 6 eine Draufsicht auf einen Kopfabschnitt einer weiteren Ausführungsform eines Ultraschallbohrwerkzeugs. Fig. 5 is a plan view of a head portion of another embodiment of an ultrasonic drilling tool, and Fig. 6 is a plan view of a head portion of another embodiment of an ultrasonic drilling tool.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele Description of the embodiments
Fig. 1 zeigt beispielhaft eine handgeführte Ultraschallbohrmaschine 100, die bevorzugt mit einem Ultraschallbohrwerkzeug 150 verbindbar ist. Die FIG. 1 shows, by way of example, a hand-held ultrasonic drilling machine 100, which can preferably be connected to an ultrasonic drilling tool 150. The
Ultraschallbohrmaschine 100 weist vorzugsweise ein Werkzeuggehäuse 180 mit einem ergonomisch geformten Handgriff 185 zum einhändigen Ergreifen durch einen Benutzer auf. Das Ultraschallbohrwerkzeug 150 verfügt hier lediglich beispielhaft über einen zylindrischen Schaft 152 und einen Kopfabschnitt 154, der in Richtung eines mit der Ultraschallbohrmaschine 100 zu bearbeitenden, z.B. im Wesentlichen mineralischen oder metallischen Werkstücks 160, gerichtet ist. Ultrasonic drilling machine 100 preferably includes a tool housing 180 having an ergonomically shaped handle 185 for one-handed gripping by a user. The ultrasonic boring tool 150 here has, by way of example only, a cylindrical shank 152 and a head portion 154 which can be moved in the direction of a to be machined with the ultrasonic drilling machine 100, e.g. essentially mineral or metallic workpiece 160, is directed.
In dem Werkzeuggehäuse 180 ist ein elektrischer oder ein pneumatischer Antriebsmotor 130 angeordnet, der zum rotatorischen Antrieb eines optionalen Getriebes 140 ausgebildet ist. Durch das Getriebe 140 wird ein In the tool housing 180, an electric or a pneumatic drive motor 130 is arranged, which is designed for the rotational drive of an optional gear 140. Through the gear 140 is a
Schwingungsaktor 105 - wie mit einem Doppelpfeil 206 angedeutet - drehend angetrieben. Der Antriebsmotor 130, das Getriebe 140 sowie der Vibration actuator 105 - as indicated by a double arrow 206 - driven in rotation. The drive motor 130, the gear 140 and the
Schwingungsaktor 105 unter Einschluss der Werkzeugaufnahme 120 bilden eine kompakte Antriebseinheit 135 der Ultraschallbohrmaschine 100 aus. Vibration actuator 105 including the tool holder 120 form a compact drive unit 135 of the ultrasonic drill 100.
In den sich bei aktiviertem bzw. eingeschaltetem Antriebsmotor 130 In the case of activated or switched on the drive motor 130th
mitdrehenden Schwingungsaktor 105 ist mindestens ein vorzugsweise piezoelektrisches Schwingelement 106 integriert, das zur Erzeugung einer vergleichsweise intensiven longitudinalen Ultraschallschwingung 1 10 dient, die im Wesentlichen in Richtung einer Längsmittelachse 122 wirkt und die der Drehbewegung des Schwingungsaktors 105 überlagert ist. Die von dem With rotating vibration actuator 105, at least one preferably piezoelectric oscillating element 106 is integrated, which serves to generate a comparatively intensive longitudinal ultrasonic oscillation 110, which acts essentially in the direction of a longitudinal center axis 122 and which is superimposed on the rotational movement of the oscillation actuator 105. The one of the
Schwingelement 106 des Schwingungsaktors 105 generierte Oscillating element 106 of the vibration actuator 105 generated
Ultraschallschwingung 1 10 kann bevorzugt eine Schwingungsfrequenz von 20 kHz bis hin zu mehreren 100 kHz erreichen. Ultrasonic vibration 1 10 can preferably achieve an oscillation frequency of 20 kHz up to several 100 kHz.
Das mindestens eine Schwingelement 106 des Schwingungsaktors 105 ist vorzugsweise zumindest bereichsweise mit einem geeigneten, piezoelektrischen Material gebildet und kann ringförmig ausgeführt sein. Der Schwingungsaktor 105 wird nachfolgend auch kurz als "Piezoaktor" bezeichnet. Ein derartiger Piezoaktor mit exemplarisch ringförmigen, piezoelektrisch arbeitenden The at least one vibrating element 106 of the vibration actuator 105 is preferably formed at least in regions with a suitable, piezoelectric material and may be designed annular. The vibration actuator 105 is also referred to below as "piezoelectric actuator". Such a piezoelectric actuator with exemplary annular, piezoelectric working
Schwingelementen ist unter anderem in der WO 2010/076230 A1 detailliert beschrieben, deren Offenbarung hiermit explizit in die vorliegende Anmeldung einbezogen wird, sodass auf eine detaillierte Beschreibung des konstruktivenOscillating elements is described in detail in WO 2010/076230 A1, inter alia, the disclosure of which is hereby explicitly incorporated into the present application, so that a detailed description of the constructive
Aufbaus des Schwingungsaktors 105 bzw. des darin integrierten Structure of the Schwingungsaktors 105 and the integrated therein
Schwingelements 106 und deren Funktion verzichtet werden kann. Oscillating element 106 and its function can be omitted.
Der Schwingungsaktor 105 ist bevorzugt derart mit einer Werkzeugaufnahme 120 mechanisch gekoppelt, dass sich die Rotationsbewegung des Piezoaktors 105 in Richtung eines Doppelpfeils 206 unter Einschluss der The vibration actuator 105 is preferably mechanically coupled to a tool holder 120 such that the rotational movement of the piezoelectric actuator 105 in the direction of a double arrow 206, including the
Ultraschallschwingung 1 10 auf das Ultraschallbohrwerkzeug 150 überträgt. Die Werkzeugaufnahme 120 ist vorzugsweise konstruktiv zur dauerhaft Ultrasonic vibration 1 10 transmits to the ultrasonic drilling 150. The tool holder 120 is preferably designed to be durable
schwingungsfesten sowie zur Durchführung eines Wechsels des vibration resistant and to carry out a change of
Ultraschallbohrwerkzeugs 150 benutzerseitig im Bedarfsfall einfach wieder trennbaren Aufnahme des Ultraschallbohrwerkzeugs 150 ausgelegt. In dem Handgriff 185 des Werkzeuggehäuses 180 der Ultraschallbohrmaschine 100 befindet sich ferner ein mittels eines Fingers des Benutzers betätigbarer elektrischer Handschalter 170 zum elektrischen Ein- und Ausschalten einer elektronischen Steuereinrichtung 200. Ultrasonic boring tool 150 user-side in case of need simply re-separable recording of the ultrasonic drill 150 designed. In the handle 185 of the tool housing 180 of the ultrasonic drill 100 is also an actuatable by means of a finger of the user electrical hand switch 170 for electrically switching on and off an electronic control device 200th
Lediglich beispielhaft ist die Ultraschallbohrmaschine 100 zur netzabhängigen Stromversorgung elektrisch mittels einer Netzzuleitung 190 mit einem For example only, the ultrasonic drilling machine 100 is electrically connected to the mains-dependent power supply by means of a power supply line 190 with a
Wechselspannungsversorgungsnetz verbindbar. Es sei an dieser Stelle jedoch darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf netzgespeisteAC power supply network connectable. It should be noted at this point, however, that the present invention is not network-powered
Ultraschallbohrsysteme beschränkt ist, sondern vielmehr bei unterschiedlichsten handgeführten Elektrowerkzeugen Anwendung finden kann, bei denen ein Schwingungsaktor zum oszillierenden Antrieb eines zugeordneten Ultrasonic drilling is limited, but can be found in a variety of hand-held power tools application in which a vibration actuator for the oscillating drive of an associated
Ultraschallbohrwerkzeugs verwendet wird, unabhängig davon, ob das Ultrasonic drilling tool is used, regardless of whether that
Elektrowerkzeug netzabhängig und/oder netzunabhängig mittels eines Power tool depending on the mains and / or mains independent by means of a
Akkupacks betreibbar ist. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Ultraschallbohrmaschine 100 mittels eines Akkupacks betreibbar.  Battery pack is operable. According to a preferred embodiment, the ultrasonic drilling machine 100 is operable by means of a battery pack.
Durch das Niederdrücken des elektrischen Handschalters 170 seitens des Benutzers wird die elektronische Steuereinrichtung 200 über die NetzzuleitungBy depressing the electrical hand switch 170 by the user, the electronic control device 200 via the power supply line
190 mit Wechselstrom versorgt und hierdurch aktiviert bzw. eingeschaltet. Infolgedessen erzeugt die Steuereinrichtung 200 ein z.B. zu einer gepulsten dauerhaften Ansteuerung des Schwingungsaktors 105 geeignetes, elektrisches Steuersignal 202, so dass die longitudinale Ultraschallschwingung 1 10 generiert und mittels der Werkzeugaufnahme 120 bevorzugt verlustarm auf das 190 supplied with AC power and thereby activated or turned on. As a result, the control device 200 generates an electrical control signal 202 suitable, for example, for a pulsed permanent activation of the oscillation actuator 105, so that the longitudinal ultrasonic oscillation 110 is generated and, with the aid of the tool holder 120, preferably with low losses
Ultraschallbohrwerkzeug 150 übertragen wird. Ultrasonic boring tool 150 is transmitted.
Eine Frequenz der Ultraschallschwingung 1 10 ist bevorzugt mittels der elektronischen Steuereinrichtung 200 stufenlos und in Abhängigkeit von dem zu bearbeitenden Werkstück 160 einstellbar, wobei die Frequenz der A frequency of the ultrasonic vibration 1 10 is preferably infinitely adjustable by means of the electronic control device 200 and in dependence on the workpiece 160 to be machined, wherein the frequency of the
Ultraschallschwingung 1 10 während eines Bearbeitungsvorgangs vorzugsweise im Wesentlichen konstant gehalten wird. Bevorzugt zeitgleich mit der Aktivierung des Piezoaktors 105 wird der Antriebsmotor 130 zum drehenden Antrieb des Ultraschallbohrwerkzeugs 150 mittels eines elektrischen Kontrollsignals 204 überwacht von der elektronischen Steuereinrichtung 200 eingeschaltet. Der Antriebsmotor 130 zum drehenden Antrieb des Ultraschallbohrwerkzeugs 150 und der Piezoaktor 105 sind bevorzugt mittels des elektronischen Kontrollsignals 204 sowie des Steuersignals 202 jeweils unabhängig voneinander ein- und ausschaltbar. Beispielhafte Ausbildungsformen des Ultraschallbohrwerkzeugs 150 werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 2 bis Fig. 6 beschrieben. Ultrasonic vibration 1 10 is preferably kept substantially constant during a machining operation. Preferably, at the same time as the activation of the piezoelectric actuator 105, the drive motor 130 for the rotational drive of the ultrasonic drilling tool 150 is switched on by the electronic control device 200 by means of an electrical control signal 204. The drive motor 130 for rotational drive of the ultrasonic drilling tool 150 and the piezoelectric actuator 105 are preferably switched on and off independently of each other by means of the electronic control signal 204 and the control signal 202. Exemplary embodiments of the ultrasonic drilling tool 150 will be described below with reference to FIGS. 2 to 6.
Fig. 2 zeigt ein Ultraschallbohrwerkzeug 300 gemäß einer ersten Fig. 2 shows an ultrasonic drilling tool 300 according to a first
Ausführungsform, das bevorzugt zumindest dazu ausgebildet ist, im Betrieb eine mindestens näherungsweise zylindrische Bohrung 302 in das Werkstück 160 vonEmbodiment, which is preferably at least formed, in operation, an at least approximately cylindrical bore 302 in the workpiece 160 of
Fig. 1 einzubringen. An einem Kopfabschnitt 304 des Ultraschallbohrwerkzeugs 300 ist bevorzugt ein Schneidelement 306 angeordnet. Fig. 1 introduce. At a head portion 304 of the ultrasonic drilling tool 300, a cutting element 306 is preferably arranged.
Das Ultraschallbohrwerkzeug 300 verfügt bevorzugt über eine erste und eine zweite, jeweils spiralförmig um die Längsmittelachse 122 von Fig. 1 spiralförmig- gewendelt verlaufende Abtransportnuten 310, 312. Deren erfindungsgemäßes Wendeldesign ist vorzugsweise dazu ausgebildet, einen beim Ultraschallbohren des Werkstücks 160 entstehenden Werkstückabtrag 320 zur Reibungs- und Verschleißminimierung möglichst effektiv in Richtung eines Pfeils 314 aus der Bohrung 302 heraus zu befördern, wobei das Ultraschallbohrwerkzeug 150 inThe ultrasonic drilling tool 300 preferably has a first and a second, respectively helically spirally extending about the longitudinal central axis 122 of Fig. 1 spiraling Austransportnuten 310, 312. The inventive spiral design is preferably adapted to a resulting during ultrasonic drilling of the workpiece 160 Werkstückabtrag 320 for friction - and wear minimization as effectively as possible in the direction of an arrow 314 out of the bore 302 out, wherein the ultrasonic drill 150 in
Richtung eines Pfeils 316 um die Längsmittelachse 122 rotiert. Bevorzugt nehmen Steigungswinkel 01,2,3 der Abtransportnuten 310, 312 ausgehend von einem sich axial an den Kopfabschnitt 304 anschließenden bzw. werkstückseitigen ersten Bohrerabschnitt 330 bis zu einem zweiten Direction of an arrow 316 about the longitudinal central axis 122 rotates. Preferably take slope angle 01,2,3 of the removal grooves 310, 312, starting from an axially adjacent to the head portion 304 and workpiece side first drill section 330 to a second
Bohrerabschnitt 332 zu, wobei in dem ersten Bohrerabschnitt 330 im Betrieb bevorzugt die größten Ultraschallamplituden und in dem zweiten Bohrerabschnitt 332 deutlich kleinere, longitudinale Ultraschallamplituden vorherrschen. Durch die im Bereich des ersten Bohrerabschnitts 330 und somit im Bereich hoher Ultraschallamplituden in Relation zum Steigungswinkel 03 besonders kleinen Steigungswinkel 01,2 der Abtransportnuten 310, 312, wird das Zurückrutschen des Werkstückabtrags 320 in die Bohrung 302 beim Ultraschallbohren mittels des Ultraschallbohrwerkzeugs wirkungsvoll verhindert, wodurch sich eine lebensdauerverlängernde Reibungs- und Verschleißminderung des Drill section 332, wherein in the first drill section 330 in operation preferably the largest ultrasonic amplitudes and in the second drill section 332 predominantly smaller, longitudinal ultrasonic amplitudes prevail. By in the region of the first drill section 330 and thus in the range of high ultrasonic amplitudes in relation to the pitch angle 03 particularly small pitch angle 01,2 of the removal grooves 310, 312, the slipping back of the Werkstückabtrags 320 is effectively prevented in the bore 302 during ultrasonic drilling by means of ultrasonic drilling tool, whereby a life-prolonging friction and wear reduction of
Ultraschallbohrwerkzeugs 300 ergibt. Die Steigungswinkel 01,2,3 können ausgehend vom ersten Bohrerabschnitt 330 bis hin zum zweiten BohrerabschnittUltrasonic Drilling Tool 300 results. The helix angles 01, 2, 3 can be from the first drill section 330 to the second drill section
332 abschnittsweise linear oder nichtlinear zunehmen, wobei die 332 sections linearly or nonlinearly increase, the
Steigungswinkel 01,2,3 Werte zwischen 25° und 75° aufweisen können. Hierbei kann jede, der besseren zeichnerischen Darstellung halber nicht bezeichnete Windung bzw. jeder Gang der Abtransportnuten 310, 312 einen individuellen Steigungswinkel aufweisen. Slope angle 01,2,3 values between 25 ° and 75 ° may have. In this case, each turn, which is not designated for better illustration of the drawing, or each passage of the removal grooves 310, 312 can have an individual pitch angle.
Die erste Abtransportnut 310 verfügt bevorzugt über eine spiralförmig-gewendelt verlaufende erste Förderfläche 340 und an der zweiten Abtransportnut 312 ist vorzugsweise entsprechend eine spiralförmig-gewendelt verlaufende zweite Förderfläche 342 ausgeformt. Die spiralförmig-gewendelten Förderflächen 340,The first removal groove 310 preferably has a first spiral-shaped conveying surface 340 extending in a spiral-shaped manner and at the second removal groove 312 a second conveying surface 342 extending in a spiral-coiled manner is preferably formed correspondingly. The spirally-coiled conveying surfaces 340,
342 sind illustrativ jeweils vom ersten Bohrerabschnitt 330 weggerichtet und dienen bevorzugt als eine in Bezug zur Längsmittelachse 122 näherungsweise senkrecht verlaufende Auflage- bzw. Speicherfläche für den Werkstückabtrag 320. Die Förderflächen 340, 342 bilden vorzugsweise jeweils eine von zwei, der besseren zeichnerischen Übersicht halber nicht bezeichnete Seitenwände der beiden Abtransportnuten 310, 312. Hier verlaufen die Förderflächen 340, 342 unter einem Winkel ßi von etwa 90° in Bezug zur Längsmittelachse 122 und sind abschnittsweise eben ausgebildet, d.h. Erzeugende der Förderflächen 340, 342 - von denen hier lediglich eine Erzeugende 344 angedeutet ist - weisen hier die Geometrie einer Geraden auf, die sich ausgehend von einem im Wesentlichen zylindrischen Kern 350 des Ultraschallbohrwerkzeugs 300 radial nach außen bis zu einer gleichfalls zylindrischen Außenmantelfläche 352 des Ultraschallbohrwerkzeugs 300 erstreckt und damit senkrecht zur 342 are illustratively directed away from the first drill section 330 and serve preferably as a relative to the longitudinal center axis 122 approximately perpendicularly extending support or storage surface for the Werkstückabtrag 320. The conveyor surfaces 340, 342 preferably form each one of two, the sake of better graphical clarity not Here denoted the conveyor surfaces 340, 342 at an angle ßi of about 90 ° with respect to the longitudinal center axis 122 and are partially planar, ie generators of the conveyor surfaces 340, 342 - of which only one generator 344th is indicated - have here the geometry of a straight line, which, starting from a substantially cylindrical core 350 of the ultrasonic drilling tool 300 radially outward to extends to a likewise cylindrical outer circumferential surface 352 of the ultrasonic drilling tool 300 and thus perpendicular to
Längsmittelachse 122 verläuft. Der lediglich strichliniert angedeutete Kern 350 des Ultraschallbohrwerkzeugs 300 weist illustrativ einen Durchmesser DK auf, während eine Außenmantelfläche 352 des Ultraschallbohrwerkzeugs 300 über einen Außendurchmesser DA verfügt, wobei ein numerisches Verhältnis zwischen Außendurchmesser DA und dem Durchmesser DK zur Anpassung der mechanischen Belastbarkeit des Ultraschallbohrwerkzeugs 300 an die jeweilige Anwendung vorzugsweise zwischen 1 ,0 und 4,0 betragen kann. Longitudinal axis 122 extends. The merely indicated by dashed lines core 350 of the ultrasonic drilling tool 300 illustratively has a diameter DK, while an outer circumferential surface 352 of the ultrasonic drilling tool 300 has an outer diameter DA, wherein a numerical ratio between the outer diameter DA and the diameter DK for adjusting the mechanical load capacity of the ultrasonic drilling tool 300 to the respective application may preferably be between 1, 0 and 4.0.
Zur weiteren Optimierung der Förderwirkung des Ultraschallbohrwerkzeugs 300 können, der besseren zeichnerischen Übersicht halber hier nicht dargestellte Fördernuten mit Förderflächen ausgebildet sein, die mit der Längsmittelachse 122 jeweils von 90° verschiedene Winkel ß2,3 einschließen. Hierdurch lässt sich die "Speicherkapazität" bzw. das Aufnahmevermögen der Förderflächen des vomFor further optimization of the conveying action of the ultrasonic drilling tool 300, conveying grooves (not illustrated here) may be formed with conveying surfaces which, with the longitudinal central axis 122, enclose angles β2,3 of 90 ° in each case. This allows the "storage capacity" or the capacity of the conveyor surfaces of the
Ultraschallbohrwerkzeug 300 generierten Werkstückabtrags 320 weiter verbessern und sich zugleich die Gefahr vermindern, dass größere Mengen des Werkstückabtrags 320 zwischen die Außenmantelfläche 352 des Ultrasonic drilling tool 300 generated workpiece removal 320 further improve and at the same time reduce the risk that larger amounts of Werkstückabtrags 320 between the outer surface 352 of the
Ultraschallbohrwerkzeugs 300 und die Bohrungsinnenwand 354 der Bohrung 302 geraten. Derartige Förderflächen weisen jeweils eine zeichnerisch lediglich gestrichelt angedeutete Erzeugende 360, 362 auf, die über eine von der geradlinig und quer zur Längsmittelachse 122 verlaufenden Erzeugenden 344 der Förderflächen 340, 342 abweichende Geometrie verfügt. So weisen in radialer Richtung in etwa ebene Förderflächen, die jedoch unter einem Winkel ß2 von kleiner als 90° zur Längsmittelachse 122 gerichtet verlaufen, exemplarisch die geringfügig geneigte Erzeugende 360 auf, während konkave Förderflächen eine in Richtung des Werkstücks 160 zumindest geringfügig bogenförmig gekrümmte Erzeugende 362 aufweisen. Darüber hinaus können zur weiteren Optimierung der Förderwirkung desUltraschallbohrwerkzeugs 300 and the bore inner wall 354 of the bore 302 advised. Such conveyor surfaces each have a drawing only indicated by dashed lines generatrix 360, 362, which has a deviating from the rectilinear and transverse to the longitudinal central axis 122 generatrix 344 of the conveyor surfaces 340, 342 geometry. Thus, in the radial direction in approximately planar conveying surfaces, which, however, at an angle ß2 of less than 90 ° directed to the longitudinal central axis 122 directed, exemplarily, the slightly inclined generatrix 360, while concave conveying surfaces in the direction of the workpiece 160 at least slightly arcuately curved generatrix 362nd exhibit. In addition, to further optimize the conveying effect of
Ultraschallbohrwerkzeugs 300 im Bereich des ersten und zweiten Ultrasonic drilling tool 300 in the area of the first and second
Bohrerabschnitts 330, 332 des Ultraschallbohrwerkzeugs 300 zumindest abschnittsweise an mindestens einer der beiden Förderflächen 340, 342 angedeutete, optionale Randaufdickungen bzw. Randwulste vorgesehen sein, von denen hier lediglich eine erste und eine zweite Randaufdickung 370, 372 mit punktierten Doppellinien angedeutet sind. Die beiden Randaufdickungen 370, 372 sind bevorzugt jeweils axial von dem Werkstück 160 bzw. dem Kopfabschnitt 304 weggerichtet und schließen vorzugsweise radial bündig mit der Drill section 330, 332 of the ultrasonic drilling 300 to at least partially on at least one of the two conveying surfaces 340, 342 indicated, optional Randaufdickungen or Randwulste be provided, of which only a first and a second Randaufdickung 370, 372 are indicated with dotted double lines. The two edge thickenings 370, 372 are preferably each axially directed away from the workpiece 160 and the head portion 304 and preferably close radially flush with the
Außenmantelfläche 352 des Ultraschallbohrwerkzeugs 300 ab (vgl. Fig. 5, Fig. 6). Outer shell surface 352 of the ultrasonic drilling tool 300 (see Fig. 5, Fig. 6).
Das Ultraschallbohrwerkzeug 300 ist bevorzugt mit einer mechanisch sowie thermisch hochbelastbaren Stahllegierung, insbesondere mit dem The ultrasonic drilling tool 300 is preferably with a mechanically and thermally highly resilient steel alloy, in particular with the
Schnellarbeitsstahl 1 .3343 S6-5-2, gebildet. Zur weiteren Optimierung der Standzeit des Ultraschallbohrwerkzeugs 300 hat dieses vorzugsweise eine nachfolgend beispielhaft beschriebene Wärmebehandlung durchlaufen. Die beispielhafte Wärmebehandlung beginnt in der Regel mit einem Weichglühen bei einer Temperatur von 770°C bis 860°C für zwei Stunden bis fünf Stunden. High speed steel 1 .3343 S6-5-2, formed. To further optimize the service life of the ultrasonic drilling tool 300, this preferably has undergone a heat treatment described by way of example below. The exemplary heat treatment typically begins with soft annealing at a temperature of 770 ° C to 860 ° C for two hours to five hours.
Anschließend ist eine Abkühlung des Ultraschallbohrwerkzeugs 300 in einem Ofen vorgesehen. Der eigentliche Härteprozess wird bei 1 190°C bis 1230°C durchgeführt, wobei sich an die Härtung eine Abkühlung an der Umgebungsluft oder über Antimon (Sb) bei 500°C bis 550°C anschließt. Zur Fertigstellung wird das Ultraschallbohrwerkzeug 300 noch bei 530°C bis 560°C für etwa eine Stunde je 20 mm Materialstärke, mindestens jedoch für zwei Stunden angelassen. Zum Abschluss ist noch ein Abkühlvorgang an ruhiger Umgebungsluft notwendig. Subsequently, a cooling of the ultrasonic drilling tool 300 is provided in an oven. The actual hardening process is carried out at 1 190 ° C to 1230 ° C, followed by the curing of a cooling in the ambient air or antimony (Sb) at 500 ° C to 550 ° C. To complete the ultrasonic drilling tool 300 is still tempered at 530 ° C to 560 ° C for about one hour per 20 mm thickness of material, but at least for two hours. At the end, a cooling process in still ambient air is necessary.
Fig. 3 zeigt den Kopfabschnitt 304 des Ultraschallbohrwerkzeugs 300 von Fig. 2, an dem das Schneidelement 306 von Fig. 2 angeordnet ist. Auf den ebenen, d.h. zumindest in dieser Ansicht zumindest annähernd parallel zum Schneidelement 306 verlaufenden, in sich planen Förderflächen 340, 342 der beiden FIG. 3 shows the head portion 304 of the ultrasonic drilling tool 300 of FIG. 2 on which the cutting element 306 of FIG. 2 is disposed. At the level, i. at least in this view at least approximately parallel to the cutting element 306 extending, in themselves flat conveying surfaces 340, 342 of the two
Abtransportnuten 310, 312 liegt beidseits benachbart zum zylindrischen Kern 350 des Ultraschallbohrwerkzeugs 300 der Werkstückabtrag 320, der somit nicht mehr in reibungs- und verschleißerhöhender Weise in die Nähe der Abtransportnuten 310, 312 is on both sides adjacent to the cylindrical core 350 of the ultrasonic drilling tool 300, the Werkstückabtrag 320, which thus no longer in friction and wear-increasing manner in the vicinity of
Außenmantelfläche 352 und damit der hier nicht dargestellten Outer shell surface 352 and thus the not shown here
Bohrungsinnenwand 354 geraten kann. Bore inner wall 354 can guess.
Fig. 4 zeigt ein Ultraschallbohrwerkzeug 400 gemäß einer weiteren 4 shows an ultrasonic drilling tool 400 according to another
Ausführungsform, bei dem im Bereich eines Kopfabschnitts 402 wiederum ein Schneidelement 404 angeordnet ist. Eine erste Transportnut 410 verfügt bevorzugt über eine erste Förderfläche 420 für den Werkstückabtrag 320 von Fig. 2 und eine zweite Transportnut 412 bildet eine zweite Förderfläche 422 für den Werkstückabtrag 320 aus, wobei die erste und die zweite Förderfläche 420, 422 in Bezug zum Schneidelement 404 als wesentlicher Unterschied zum Embodiment in which in the region of a head portion 402 in turn a cutting element 404 is arranged. A first transport groove 410 preferably has a first conveying surface 420 for the workpiece removal 320 of FIG. 2, and a second transport groove 412 forms a second conveying surface 422 for the workpiece removal 320, wherein the first and the second conveying surface 420, 422 with respect to the cutting element 404 as a significant difference to
Ultraschallbohrwerkzeug 300 von Fig. 2 und Fig. 3 bevorzugt geneigt verlaufen und somit ein größeres Volumen des Werkstückabtrags 320 aufnehmen und aus einer Bohrung heraus befördern können. Hierdurch wird die Gefahr des radialen Abrutschens des Werkstückabtrags 320 ausgehend von einem zylindrischenUltrasonic boring tool 300 of Fig. 2 and Fig. 3 are preferably inclined and thus accommodate a larger volume of Werkstückabtrags 320 and can convey out of a bore. As a result, the risk of radial slippage of Werkstückabtrags 320 starting from a cylindrical
Kern 414 des Ultraschallbohrwerkzeugs 400 in Richtung einer gleichfalls zylindrischen Außenmantelfläche 416 des Ultraschallbohrwerkzeugs 400 reduziert. Infolgedessen lassen sich Reibungs- und Verschleißeffekte des Ultraschallbohrwerkzeugs 400 im Vergleich zum Ultraschallbohrwerkzeug 300 von Fig. 2 und Fig. 3 weiter reduzieren. Core 414 of the ultrasonic drilling tool 400 in the direction of a likewise cylindrical outer circumferential surface 416 of the ultrasonic drilling tool 400 reduced. As a result, frictional and wear effects of the ultrasonic drilling tool 400 can be further reduced as compared with the ultrasonic drilling tool 300 of FIGS. 2 and 3.
Die beiden spiralförmig gewendelten Förderflächen 420, 422 sind hierbei bevorzugt geometrisch mit der geneigten Erzeugenden definiert (vgl. Fig. 2, Bezugsziffer 360). Im Übrigen folgt der konstruktive Aufbau des The two spirally coiled conveying surfaces 420, 422 are in this case preferably defined geometrically with the inclined generatrix (cf., Fig. 2, reference numeral 360). Incidentally, the structural design of the
Ultraschallbohrwerkzeugs 400 wiederum dem des Ultraschallbohrwerkzeugs 300 von Fig. 2 und Fig. 3, insbesondere nach Maßgabe der Fig. 1 bis Fig. 3. Ultrasonic boring tool 400, in turn, that of the ultrasonic boring tool 300 of FIG. 2 and FIG. 3, in particular in accordance with FIG. 1 to FIG. 3.
Fig. 5 zeigt ein Ultraschallbohrwerkzeug 500 gemäß einer weiteren 5 shows an ultrasonic drilling tool 500 according to another
Ausführungsform. Dieses verfügt bevorzugt über einen Kopfabschnitt 502 mit einem daran angeordneten Schneidelement 504. Zwei Abtransportnuten 510,Embodiment. This preferably has a head section 502 with a cutting element 504 arranged thereon. Two removal grooves 510,
512 weisen erneut Förderflächen 520, 522 auf, die vorzugsweise 512 have again conveying surfaces 520, 522, preferably
korrespondierend zum Ultraschallbohrwerkzeug 300 von Fig. 2 und Fig. 3 parallel zum Schneidelement 504 ausgerichtet sind, so dass die erste und die zweite Förderfläche 520, 522 mittels der geradlinig und rechtwinklig zur 2 and 3 are aligned parallel to the cutting element 504, so that the first and the second conveying surface 520, 522 are aligned by means of the rectilinear and perpendicular to the
Längsmittelachse 122 verlaufenden Erzeugenden definiert sind (vgl. Fig. 2,Longitudinal axis 122 are defined extending generatrix (see Fig. 2,
Bezugsziffer 344). Reference numeral 344).
Im Unterschied zum Ultraschallbohrwerkzeug 300 von Fig. 2 und Fig. 3 ist jedoch an der ersten Förderfläche 520 bevorzugt eine erste Randaufdickung 524 und an der zweiten Förderfläche 522 eine zweite Randaufdickung 526 vorgesehen, vorzugsweise integral ausgebildet, wodurch sich das Volumen des von den Förderflächen 520, 522 aufnehmbaren und abrutschsicher aus einem Bohrloch heraustransportierbaren Volumens des Werkstückabtrags 320 von Fig. 2 in Relation zu den vorherigen Ausführungsformen der Ultraschallbohrwerkzeuge weiter steigern lässt. Um das Volumen des von den Förderflächen 520, 522 aufnehmbaren und abrutschsicher zu fördernden Werkstückabtrags 320 weiter zu optimieren, können die abschnittsweise ebenen Förderflächen 520, 522 - hier nicht dargestellt - zusätzlich noch in Richtung des Schneidelements 504 konkav gekrümmt bzw. als Senken ausgebildet sein. In einer derartigen Konstellation sind die Förderflächen 520, 522 bevorzugt geometrisch durch die konkav gekrümmte Erzeugende definiert (vgl. Fig. 2, Bezugsziffer 362). Die In contrast to the ultrasonic drilling tool 300 of FIGS. 2 and 3, however, a first edge thickening 524 is provided on the first conveying surface 520 and a second edge thickening 526 is provided on the second conveying surface 522, preferably integrally formed, whereby the volume of the conveying surfaces 520 , 522 can be further increased in a recordable and non-slip out of a well drivable volume of Werkstückabtrags 320 of FIG. 2 in relation to the previous embodiments of the ultrasonic drilling tools. In order to further increase the volume of the workpiece removal 320 to be conveyed by the conveying surfaces 520, 522 and to be prevented from slipping off to optimize, the sections flat conveying surfaces 520, 522 - not shown here - additionally in the direction of the cutting element 504 may be concavely curved or formed as depressions. In such a constellation, the conveying surfaces 520, 522 are preferably geometrically defined by the concavely curved generatrix (see Fig. 2, reference numeral 362). The
Randaufdickungen 524, 526 schließen vorzugsweise radial bündig mit einer zylindrischen Außenmantelfläche 530 des Ultraschallbohrwerkzeugs 500 ab und sind dabei in axialer Richtung von dem Kopfabschnitt 502 weggerichtet. Edge bulges 524, 526 preferably terminate radially flush with a cylindrical outer circumferential surface 530 of the ultrasonic drilling tool 500 and are thereby directed away from the head section 502 in the axial direction.
Fig. 6 zeigt ein Ultraschallbohrwerkzeug 600 gemäß einer weiteren FIG. 6 shows an ultrasonic drilling tool 600 according to another
Ausführungsform. Dieses verfügt bevorzugt über einen Kopfabschnitt 602 mit einem daran angeordneten Schneidelement 604. Embodiment. This preferably has a head section 602 with a cutting element 604 arranged thereon.
Eine erste und eine zweite Abtransportnut 612, 614 weisen wiederum A first and a second removal groove 612, 614 have in turn
Förderflächen 620, 622 auf, die als wesentlicher Unterschied zum Conveying surfaces 620, 622 on, as an essential difference to
Ultraschallbohrwerkzeug 500 von Fig. 5 hier bevorzugt zusätzlich geringfügig geneigt zu dem Schneidelement 604 verlaufen, wobei die erste und die zweite Förderfläche 620, 622 vorzugsweise mittels der geneigten und nicht rechtwinklig zur Längsmittelachse 122 verlaufenden Erzeugenden definiert sind (vgl. Fig. 2, Bezugsziffer 360). Zusätzlich sind an den beiden Förderflächen 620, 622 bevorzugt noch Randaufdickungen 624, 626 vorgesehen, vorzugsweise integral ausgebildet, die in Verbindung mit den geneigten bzw. schräg gestellten Here, the ultrasonic drilling tool 500 of FIG. 5 preferably additionally extends slightly inclined to the cutting element 604, wherein the first and the second conveying surface 620, 622 are preferably defined by the inclined and non-perpendicular to the longitudinal central axis 122 generatrix (see Fig. 2, reference numeral 360 ). In addition, at the two conveying surfaces 620, 622 preferably still edge thickenings 624, 626 are provided, preferably integrally formed, which in conjunction with the inclined or inclined
Förderflächen 620, 622 zu einer nochmaligen Erhöhung der Aufnahme-und Förderkapazität bezüglich des beim Ultraschallbohren mittels des Conveying surfaces 620, 622 to a further increase in the recording and conveying capacity with respect to the ultrasonic drilling by means of
Ultraschallbohrwerkzeugs 600 auftretenden Werkstückabtrags 320 führen. Der Werkstückabtrag 320 liegt wiederum auf den Förderflächen 620, 622 in einem Bereich zwischen den Randaufdickungen 624, 626 und einem zylindrischen Kern 614. Die Randaufdickungen 624, 626 schließen radial bündig mit einer zylindrischen Außenmantelfläche 626 ab. Ultrasonic drill 600 occurring workpiece removal 320 lead. The workpiece removal 320 in turn lies on the conveying surfaces 620, 622 in a region between the edge thickenings 624, 626 and a cylindrical core 614. The edge thickenings 624, 626 terminate radially flush with a cylindrical outer circumferential surface 626.

Claims

Ansprüche  claims
1 . Ultraschallbohrwerkzeug (150, 300, 400, 500, 600) zum Einbringen einer Bohrung (302) in ein im Wesentlichen mineralisches oder metallisches Werkstück (160), wobei an einem Kopfabschnitt (154, 304, 402, 502, 602) des Ultraschallbohrwerkzeugs (150, 300, 400, 500, 600) ein Schneidelement1 . An ultrasonic boring tool (150, 300, 400, 500, 600) for inserting a bore (302) into a substantially mineral or metallic workpiece (160), wherein at a head portion (154, 304, 402, 502, 602) of the ultrasonic boring tool (150 , 300, 400, 500, 600) a cutting element
(306, 404, 504, 604) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Ultraschallbohrwerkzeug (150, 300, 400, 500, 600) zwei spiralförmig um eine Längsmittelachse (122) gewendelte Abtransportnuten (310, 312, 410, 412, 510, 512, 610, 612) aufweist, die dazu ausgebildet sind, einen beim (306, 404, 504, 604), characterized in that the ultrasonic boring tool (150, 300, 400, 500, 600) has two evacuation grooves (310, 312, 410, 412, 510,) spirally wound about a longitudinal central axis (122). 512, 610, 612), which are adapted to a in
Ultraschallbohren entstehenden Werkstückabtrag (320) zur Reibungs- und Ultrasonic drilling resulting workpiece removal (320) for friction and
Verschleißminimierung aus der Bohrung (302) heraus zu befördern. To minimize wear on the bore (302).
2. Ultraschallbohrwerkzeug nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Steigungswinkel (01,2,3) jeder Abtransportnut (310, 312, 410, 412, 510, 512, 610, 612) ausgehend von einem im Betrieb werkstückseitigen, ersten2. Ultraschallbohrwerkzeug according to claim 1, characterized in that a pitch angle (01,2,3) each Abtransportnut (310, 312, 410, 412, 510, 512, 610, 612), starting from a workpiece in the workpiece side, first
Bohrerabschnitt (330) bis zu einem axial hiervon weggerichteten, zweiten Bohrerabschnitt (332) zunimmt, wobei der erste Bohrerabschnitt (330) zur Aufnahme großer und der zweite Bohrerabschnitt (332) zur Aufnahme kleiner Amplituden der Ultraschallschwingung (1 10) vorgesehen ist. Drill portion (330) to an axially thereof directed away second drill section (332) increases, wherein the first drill section (330) for receiving large and the second drill section (332) for receiving small amplitudes of the ultrasonic vibration (1 10) is provided.
3. Ultraschallbohrwerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steigungswinkel (01,2,3) der Abtransportnuten (310, 312, 410, 412, 510, 512, 610, 612) ausgehend von dem ersten Bohrerabschnitt (330) bis zu dem zweiten Bohrerabschnitt (332) linear zunehmen. 3. Ultraschallbohrwerkzeug according to claim 2, characterized in that the pitch angle (01,2,3) of the removal grooves (310, 312, 410, 412, 510, 512, 610, 612), starting from the first drill section (330) to the second drill section (332) increase linearly.
4. Ultraschallbohrwerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steigungswinkel (01,2,3) der Abtransportnuten (310, 312, 410, 412, 510, 512, 610, 612) ausgehend von dem ersten Bohrerabschnitt (330) bis zu dem zweiten Bohrerabschnitt (332) nichtlinear zunehmen. 4. Ultraschallbohrwerkzeug according to claim 2, characterized in that the pitch angle (01,2,3) of the removal grooves (310, 312, 410, 412, 510, 512, 610, 612), starting from the first drill section (330) to the second drill section (332) increase nonlinearly.
5. Ultraschallbohrwerkzeug nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Steigungswinkel (01,2,3) der Abtransportnuten (310, 312, 410, 412, 510, 512, 610, 612) zwischen 25° und 75° beträgt. 5. ultrasonic drilling tool according to claim 3 or 4, characterized the pitch angle (01, 2, 3) of the removal grooves (310, 312, 410, 412, 510, 512, 610, 612) is between 25 ° and 75 °.
Ultraschallbohrwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Abtransportnut (310, 312, 510, 512) eine vom ersten Bohrerabschnitt (330) wegweisende, gewendelte Förderfläche (340, 342, 520, 522) aufweist, die mit der Längsmittelachse (122) einen Winkel (ßi) von zumindest annähernd 90° einschließt. Ultrasonic boring tool according to one of the preceding claims, characterized in that each removal groove (310, 312, 510, 512) has a coiled conveying surface (340, 342, 520, 522) pointing away from the first drill section (330) and connected to the longitudinal central axis (122 ) includes an angle (βi) of at least approximately 90 °.
Ultraschallbohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jede Abtransportnut (410, 412, 610, 612) eine vom ersten Bohrerabschnitt (330) wegweisende, gewendelte Förderfläche (420, 422, 620, 622) aufweist, die mit der Längsmittelachse (122) einen Winkel (ß2,3) von kleiner oder größer als 90° einschließt. Ultrasonic boring tool according to one of Claims 1 to 5, characterized in that each removal groove (410, 412, 610, 612) has a coiled conveying surface (420, 422, 620, 622) pointing away from the first drill section (330) and aligned with the longitudinal central axis (122) includes an angle (β2,3) of less than or greater than 90 °.
Ultraschallbohrwerkzeug nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderflächen (340, 342, 420, 422, 520, 522, 620, 622) jeweils geradlinig oder zumindest abschnittsweise gekrümmt ausgebildet sind. 9. Ultraschallbohrwerkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass jede Förderfläche (340, 342, 520, 522, 620, 622) eine vom ersten Ultrasonic boring tool according to claim 6 or 7, characterized in that the conveying surfaces (340, 342, 420, 422, 520, 522, 620, 622) are in each case rectilinear or at least partially curved. 9. ultrasonic drilling tool according to claim 8, characterized in that each conveying surface (340, 342, 520, 522, 620, 622) one of the first
Bohrerabschnitt (330) axial weggerichtete und bündig mit einer  Drill section (330) axially directed away and flush with a
Außenmantelfläche (530, 616) des Ultraschallbohrwerkzeugs (500, 600) abschließende Randaufdickung (370, 372, 524, 526, 624, 626) aufweist.  Outer lateral surface (530, 616) of the ultrasonic drilling tool (500, 600) final edge thickening (370, 372, 524, 526, 624, 626).
10. Ultraschallbohrwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis zwischen einem 10. ultrasonic drilling tool according to one of the preceding claims, characterized in that a ratio between a
Außendurchmesser (DA) der Außenmantelfläche (352, 416, 530, 616) des Ultraschallbohrwerkzeugs (150, 300, 400, 500, 600) und einem  Outer diameter (DA) of the outer circumferential surface (352, 416, 530, 616) of the ultrasonic drilling tool (150, 300, 400, 500, 600) and a
Kerndurchmesser (DK) des Ultraschallbohrwerkzeugs (150, 300, 400, 500,Core diameter (D K ) of the ultrasonic drilling tool (150, 300, 400, 500,
600) zwischen 1 ,0 und 4,0 liegt. 600) is between 1, 0 and 4.0.
Ultraschallbohrwerkzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Ultraschallbohrwerkzeug (150, 300, 400, 500, 600) mit einer Ultrasonic drilling tool according to claim 10, characterized in that the ultrasonic drilling tool (150, 300, 400, 500, 600) with a
Stahllegierung, insbesondere mit dem Schnellarbeitsstahl 1.3343 S6-5-2, gebildet ist. Steel alloy, in particular with the high-speed steel 1.3343 S6-5-2, is formed.
12. Ultraschallbohrwerkzeug nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Schnellarbeitsstahl einer geeigneten Wärmebehandlung unterzogen ist. 12. ultrasonic drilling tool according to claim 1 1, characterized in that the high-speed steel is subjected to a suitable heat treatment.
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