MÜLLER, Peter (Hasselmannring 15, Bad Homburg, 61352, DE)
HEIL, Thomas (Udo-Müller-Ring 67, Bruckköbel, 63486, DE)
SCHNEIDER, Thomas (Annastrasse 10, St. Ingbert, 66386, DE)
MÜLLER, Peter (Hasselmannring 15, Bad Homburg, 61352, DE)
HEIL, Thomas (Udo-Müller-Ring 67, Bruckköbel, 63486, DE)
P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Spiralbohrer mit einem Schaft (10) und einem durch die axiale Länge der Spannuten (2) definierten Schneidabschnitt (1 ), welcher mindestens teilweise beschichtet ist, dadurch gekenn- zeichnet, daß der Schneidabschnitt (1 ) im wesentlichen über seine nutzbare Länge hinweg eine erste Beschichtung aufweist, wobei zusätzlich eine zweite nur in einem Bereich (7) an der Spitze (3) des Bohrers aufgebracht ist, der sich über eine axiale Länge erstreckt, die maximal dem Zweifachen des Nenndurchmessers des Bohrers (100) entspricht.
2. Spiralbohrer nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidabschnitt (1 ) eine axiale Länge hat, die mindestens das Vierfache des Nenndurchmessers beträgt.
3. Spiralbohrer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge des Schneidabschnitts (1 ) mindestens das Sechsfache des Nenndurchmessers beträgt.
4. Spiralbohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Beschichtung auf einen Bereich der Spitze des Bohrers beschränkt ist, welcher zwischen dem 0,3-fachen und dem 1 ,5-fachen, vorzugsweise zwischen dem 0,3-fachen und dem 1 ,2- fachen des Nenndurchmessers liegt.
5. Spiralbohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht über die gesamte nutzbare Länge des Schneidteils (1 ) mit Ausnahme der stirnseitigen Freiflächen (4) aufgebracht ist, wobei die stirnseitigen Freiflächen (4) nur mit der zweiten Beschichtung versehen sind.
6. Spiralbohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens der Schneidteil des Bohrers und vorzugsweise der gesamte Bohrer aus Vollhartmetall besteht.
7. Spiralbohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich die beiden Schichten mindestens durch ihre Farbe unterscheiden.
8. Spiralbohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich mindestens die Farbe der ersten Schicht von der Grundfarbe des Bohrers unterscheidet.
9. Spiralbohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht in den Spannuten (2) mindestens außerhalb des Bereiches der zweiten Schicht geglättet ist.
10. Spiralbohrer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich auch die Um- fangsflächen (5) der Bohrerstege und/oder die Rundfasen (6) des Schneidteils geglättet sind.
1 1. Verfahren zum Herstellen eines Spiralbohrers mit den folgenden Schritten: a) Bereitstellen eines Bohrerrohlings mit einem Schaft (10) und einem gegebenen- falls vorgeformte Spannuten (2) aufweisenden Schneidabschnitt (1 ) sowie einer Bohrerspitze
(3), die mit Hauptschneiden zu versehen ist, b) Schleifen der Spannuten, der Rundfasen (6) und der an die Rundfasen angrenzenden Umfangsflächen (5), c) Vollständiges Beschichten mindestens der Spannuten (2) der Rundfasen (6) und der die Peripherie der Bohrerstege bildenden Umfangsflächen (5) mit einer ersten Schicht, d) Schleifen der Bohrerspitze einschließlich Entfernen einer etwaigen, auch auf den stirnseitigen Freiflächen (4) aufgebrachten ersten Schicht, e) Beschichten der Bohrerspitze mit einer zweiten, von der ersten Schicht verschiedenen Schicht, wobei sich die zweite Schicht, von der Spitze des Bohrers aus gemessen, über einen Bereich (7) erstreckt, welcher maximal dem Zweifachen des Nenndurchmessers des Bohrers entspricht, wobei die Reihenfolge der Schritte c) und d) umkehrbar ist
12. Verfahren nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die stirnseitigen Freiflächen (4) des Bohrers vor Schritt (d) nicht mit der ersten Schicht und anschließend nur mit der zwei- ten Schicht belegt werden.
13. Verfahren nach Anspruch 1 1 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht mindestens im Bereich der Spannuten außerhalb des mit der zweiten Schicht versehenen Spitzenabschnittes geglättet wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht zusätzlich im Bereich der Rundfasen und der hinterarbeiteten Umfangsflächen (5) geglättet ist.
15. Verfahren nach einem der Anspruch 1 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Schicht aus dem gleichen Material bestehen. |
Beschichteter Spiralbohrer
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Spiralbohrer mit einem Schaft und einem durch die axiale Erstreckung von Spannuten definierten Schneidabschnitt, der mindestens teilweise beschichtet ist.
Ebenso betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines entsprechenden Spiralbohrers.
Beschichtete Spiralbohrer sind seit langem bekannt. Dabei kann die Beschichtung sehr unterschiedlichen Zwecken dienen. Im allgemeinen versucht man, durch eine entsprechende Be- Schichtung die Verschleißfestigkeit des Bohrers insbesondere im Bereich der Bohrerspitze zu erhöhen. Wenn darüber hinaus aufgrund der Bohrergeometrie oder der speziellen Anwendungen auch die Rundfasen bzw. Führungsfasen oder die Umfangsflächen des Bohrers beansprucht werden, können auch diese durch eine vollständige Beschichtung des Schneidabschnittes gegen vorzeitigen Verschleiß geschützt werden. Andere Beschichtungen, die sich in der Regel auf den Bereich der Spitze eines Bohrers beschränken, sollen neben einer Erhöhung der Verschleißfestigkeit insbesondere auch die Spanform beeinflussen und einen entweder schnell brechenden oder sich sehr eng aufrollenden Span erzeugen, der durch die spiralförmig umlaufenden Spannuten leichter transportiert werden kann als lange, weniger stark gekrümmte Späne. Der Spantransport ist insbesondere bei Bohrern wichtig, deren Schneidabschnitte im Ver- gleich zum Durchmesser (Nenndurchmesser des Schneidabschnittes) relativ groß ist, z. B. mehr als das Sechsfache des Nenndurchmessers beträgt.
Häufig kann es jedoch geschehen, daß durch die Beschichtung der Spannuten der Spantransport gegenüber einem unbeschichteten Bohrer sogar verschlechtert wird, was allerdings zumin- dest teilweise davon abhängt, ob die Schicht eine Oberflächenbehandlung, z. B. durch Schleifen, Polieren bzw. Glätten erhält oder nicht. Je nach Bearbeitungszustand oder Bearbeitbarkeit und Verschleißverhalten der Nutoberfläche kann jedoch eine Beschichtung der Spannuten den Spantransport zusätzlich verbessern. Es versteht sich, daß es sich bei den hier in Rede stehenden Bohrern um Metallbohrer handelt, d.h. um Bohrer, die für die Bearbeitung von metallischen Werkstücken vorgesehen sind, wobei unterschiedliche metallische Werkstoffe jedoch auch ein sehr unterschiedliches Spanungsverhalten zeigen können.
Der Schwerpunkt der Beschichtungen lag dabei in der Vergangenheit eindeutig auf einer Verbesserung des Verschleißverhaltens und des Erzeugens leicht zu transportierender Späne. Beides bezieht sich im wesentlichen auf den Bereich der Spitze des Bohrers, insbesondere auf den Bereich der Hauptschneidkanten und der unmittelbar daran angrenzenden Spannutenab- schnitte, d.h. der Spanfläche. Dennoch wurden Bohrer nach dem Stand der Technik bisher ü- berwiegend entlang des gesamten Schneidabschnittes beschichtet, weil eine Begrenzung einer Beschichtung auf den Spitzenbereich in herkömmlichen Beschichtungsanlagen aufwendiger ist als eine Komplettbeschichtung.
Zur Optimierung des Verschleiß- und Spanungsverhaltens sind inzwischen zahlreiche unterschiedliche Beschichtungen entwickelt worden, wobei die wohl bekannteste und am meisten verbreitete Beschichtung Titannitrit ist (TiN). Aufbauend auf dieser Schicht sind zahlreiche weitere Schichten entwickelt worden, die zusätzlich beispielsweise noch Kohlenstoff oder Aluminium enthalten, wie z. B. (AITi)N, (TiAI)N oder Ti(CN). Teilweise wurde das Titan auch durch Chrom ersetzt (wie z. B. bei (CrAI)N) und es sind auch Beschichtungen auf der Basis von WoIf- ramcarbid (WC/C) entwickelt worden.
Einige dieser Beschichtungen sind nur sehr aufwendig und unter Einhaltung komplexer Prozeßparameter möglich. Wegen der Komplexität hoch entwickelter Beschichtungsverfahren und wegen der speziellen Zusammensetzung von Hochleistungsbeschichtungen ist eine derartige Beschichtung nur in sehr wenigen, spezialisierten Betrieben überhaupt möglich. Andererseits besteht aber der Bedarf, entsprechende Bohrer, die im Bereich ihrer Hauptschnittkanten verschlissen sind, nachzuschleifen, wobei auch die Beschichtung im Bereich der Bohrerspitze wieder erneuert werden muß. Die Erneuerung einer entsprechenden Hochleistungsbeschichtung ist jedoch für einzelne Bohrer oder für kleinere Stückzahlen, wie sie typischerweise in einem Industriebetrieb, der entsprechende Bohrer verwendet, für das Nachschleifen anfallen, unwirtschaftlich. Hingegen sind einfache Beschichtungen, wie sie schon seit längerem bekannt sind, relativ leicht und ohne großen Aufwand verfügbar.
Unabhängig von den vorgenannten Problemen gibt es ein weiteres Problem, welches speziell solche Bohrer betrifft, die an ihrer Peripherie, d.h. insbesondere entlang der Rundfasen oder Führungsfasen und der Außenflächen der Bohrerstege beschichtet sind. Dieses Problem wird mit dem Fachbegriff „Pitting" oder „Pitting-Bildung" beschrieben und besteht in einem Abplatzen der verschleißfesten Schicht von den Führungsfasen, und zwar typischerweise in einem Be- reich, der von der Bohrerspitze bzw. von der Schneidenecke, die durch den übergang von der Hauptschneidkante zur Nebenschneidkante definiert wird, beabstandet ist. Bei der Pitting-
Bildung platzt oftmals nicht nur die aufgebrachte Schicht, sondern auch ein Teil des darunter liegenden, mit der aufgebrachten Schicht fest verbundenen Grundmaterials von der Führungsfase oder Rundfase des Bohrers ab. Bei einem Ersteinsatz des Bohrers wirkt sich dieses noch nicht nachteilig aus, weil die Hauptschneidkante und die Spanfläche von dem Pitting nicht be- troffen sind, da, wie bereits erwähnt, dieses Abplatzen der Schicht an den Führungsfasen nur in einem gewissen Abstand von der Schneidenecke bzw. von der Hauptschneidkante auftritt. Allerdings werden diese abgeplatzten Bereiche beim Nachschleifen des Bohrers zu einem Problem, wenn nämlich die verschlissene Spitze des Bohrers so weit abgetragen wird, daß die Hauptschneidkante in Richtung des Schaftes weiter zurück verlegt wird und dann die neu er- zeugte Schneidenecke (am übergang von Hauptschneidkante zu Nebenschneidkante) sehr wohl in den Bereich gelangen kann, der von dem Pitting betroffen ist. Damit wird die Schneidenecke Undefiniert und der Bohrer ist nur noch eingeschränkt brauchbar, verschleißt schneller oder muß soweit gekürzt werden, bis zufällig beidseitig auf den gegenüberliegenden Rundfasen eine Position erreicht wird, die nicht vom Pitting betroffen ist. Auch dies setzt selbstverständlich die nutzbare Lebensdauer des Bohrers herab.
Es hat sich herausgestellt, daß ausgerechnet neuere Typen sehr harter und spröder Schichten, die sich insbesondere für den Verschleißschutz an den Hauptschneiden und den Spanflächen besonders eignen, sehr stark zu einer solchen Pitting-Bildung neigen.
Gegenüber diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Spiralbohrer mit den eingangs genannten Merkmalen sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung zu schaffen, welche zum einen sehr gute Eigenschaften hinsichtlich Standzeit und Spanbildung bzw. Spantransport gewährleisten, zum anderen aber auch für ein Wiederaufarbei- ten einschließlich Nachbeschichten gut geeignet sind.
Hinsichtlich des Spiralbohrers selbst wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Schneidabschnitt im wesentlichen über seine gesamte nutzbare Länge hinweg eine erste Beschichtung aufweist, wobei eine zweite, von der ersten Beschichtung verschiedene Beschichtung nur an der Spitze des Bohrers vorgesehen ist und dort einen Bereich umfaßt, der von der Bohrerspitze aus gemessen maximal dem Zweifachen des Nenndurchmessers des Bohrers entspricht.
Dies ermöglicht es, die einander teilweise widersprechenden Forderungen einerseits nach einer sehr haltbaren, aber den Spantransport nicht beeinträchtigenden Schicht und andererseits nach besonderer Verschleißfestigkeit, aber auch Wiederaufbereitbarkeit der Bohrerspitze zu erfüllen.
Beispielsweise kann bei der erstmaligen Herstellung des Bohrers der Schneidabschnitt im we-
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sentlichen über seine gesamte Länge hinweg mit einer Hochleistungsschicht versehen werden, die möglicherweise hinsichtlich der Verschleißfestigkeit noch nicht optimal ist, dafür aber auch nicht der Gefahr des Pitting bzw. Abplatzens der Schichten ausgesetzt ist. Vorzugsweise sollte eine solche Hochleistungsschicht eine geringere Reibung gegenüber den Spänen bieten. Auf diese Schicht kann dann ggf. eine zusätzliche, besonders harte und verschleißfeste Schicht aufgebracht werden, die aber auf die Spitze des Bohrers beschränkt wird und somit schon aus diesem Grund nicht oder nur unwesentlich vom Pitting betroffen ist und die wegen ihrer Kürze auch den Spantransport nicht negativ beeinflußt. Das Pitting wird nicht nur dadurch vermieden, daß sich die zweite Schicht nur über einen relativ kurzen Abstand über die Schneidecke hinaus erstreckt, sondern auch dadurch, daß in der Nähe der Schneidecken die zweite Schicht auf die erste Schicht und nicht direkt auf das Grundmaterial des Bohrers aufgebracht wird, wobei, selbst wenn die zweite Schicht von der ersten Schicht in diesem Bereich abplatzt, jedenfalls die erste Schicht selbst nicht von diesem Abplatzen betroffen ist.
Beim Aufarbeiten und Nachschleifen verschlissener Bohrer wird die Bohrerspitze effektiv um einen gewissen Betrag gekürzt und soweit abgetragen, daß alle stark verschlissenen Bereiche, die sich vor allem um die Hauptschneidkanten herum konzentrieren, verschwinden. Die zweite Schicht hat typischerweise an der Stirnseite des Bohrers und/oder um die Hauptschneidkanten herum ihre größte Dicke und wird dann zum Schaftende hin immer dünner, bis sie spätestens etwa beim Zweifachen des Durchmessers, von der Bohrerspitze aus gemessen, auf Null reduziert ist. Mit dem Abtragen der Bohrerspitze werden dementsprechend primär die dickeren Bereiche der zweiten Schicht gleichzeitig abgetragen, so daß die anschließende Neubeschichtung der neuen Spitze mit der zweiten Schicht auf möglicherweise noch vorhandene Reste der zweiten Schicht und die angrenzenden, womöglich noch nicht von der ursprünglichen zweiten Schicht erfasste Bereiche erfolgt, so daß sich Ergebnis eine beschichtete Bohrerspitze ergibt, die vollständig mit der ursprünglichen Bohrerspitze übereinstimmt.
Dabei ist es zweckmäßig, wenn die zweite Schicht so ausgewählt wird, daß sie ohne großen Aufwand und ohne komplexe Prozeßsteuerung wiederhergestellt werden kann.
Die erste Schicht, die sich von der Spitze bis zum schaftseitigen Ende des Schneidteils erstreckt, bleibt bei der Aufarbeitung weitgehend erhalten, da der Bohrer im Wesentlichen nur an der besonders stark verschleißenden Spitze mit den Hauptschneidkanten gekürzt bzw. abgetragen wird, so daß auch die positiven Eigenschaften der ersten Schicht hinsichtlich des Span- transports, der Vermeidung von Aufschweißungen und des Schutzes der Führungsfasen erhalten bleiben.
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Bevorzugt findet die vorliegende Erfindung Anwendung auf Spiralbohrer, deren Schneidabschnitt eine axiale Länge von mindestens dem Vierfachen des Durchmessers hat. Bei kürzeren Bohrern spielen die Spanformung und der Spantransport eine geringere Rolle, so daß man sich im wesentlichen auf den Verschleißschutz konzentrieren kann, wofür man zumeist mit einer einzigen Schicht auskommt, obwohl für besondere Anwendungsfälle dennoch auch die erfindungsgemäße zweifache Beschichtung bei kurzen Bohrern sinnvoll sein kann.
Besonders bevorzugt ist ein erfindungsgemäßer Spiralbohrer, bei welchem der Schneidab- schnitt mindestens das Sechsfache seines Durchmessers beträgt. Der Schneidabschnitt wird dabei definiert durch die axiale Länge der Spannuten bzw. denjenigen nutzbaren Teil, der in ein Bohrloch abgesenkt werden kann, ohne die Spanabfuhr zu blockieren.
Die zweite Beschichtung ist in der bevorzugten Ausführungsform hinsichtlich ihrer axialen Erstreckung auf das 0,3- bis 1 ,5-fache, insbesondere auf das 0,3- bis 1 ,2-fache des Nenndurchmessers, jeweils gemessen von der Spitze des Bohrers, beschränkt. Auf den Freiflächen der Hauptschneidkanten an der Stirnseite des Bohrers kann man ggf. auf die erste Beschichtung vollständig verzichten, zumal beim Wiederaufarbeiten eines verschlissenen Bohrers dieser Spitzenbereich ohnehin vollständig weggeschliffen wird, so daß beim Nachschleifen und an- schließendem Neubeschichten mit der zweiten Schicht ohnehin nur die zweite Schicht auf die stirnseitigen Freiflächen aufgebracht wird.
Besonders bevorzugt ist ein erfindungsgemäßer Spiralbohrer, bei welchem mindestens der Schneidabschnitt, vorzugsweise aber der gesamte Bohrer einschließlich Schaft aus Vollhartme- tall hergestellt ist. Obwohl Vollhartmetallbohrer, die typischerweise aus einem Wolframcarbid- Kobalt-Verbund bestehen, an sich schon relativ verschleißfest sind, kann man aber dennoch durch Beschichtungen auch bei Vollhartmetallbohrern die Eigenschaften sowohl hinsichtlich Verschleißfestigkeit als auch hinsichtlich Spanformung und Spantransport noch beträchtlich verbessern.
Die erste Schicht kann sich vor allem, aber nicht nur, bei Vollhartmetallbohrern in Bezug auf eine ganze Reihe von Eigenschaften vorteilhaft auswirken. Zum einen können viele der metallischen Elemente, aus welchen die zu bearbeitenden Werkstoffe bestehen, in den ebenfalls im wesentlichen metallischen WC-Co-Verbund eines Vollhartmetallbohrers eindiffundieren. Umge- kehrt können auch Elemente aus dem Vollhartmetall ausdiffundieren, was sich jeweils in entsprechenden, nachteiligen Alterungseffekten niederschlägt. Des weiteren gibt es insbesondere
in der Nähe der Schneidkanten bei der Bearbeitung mancher metallischer Werkstoffe eine starke Tendenz zum Aufschweißen der Späne.
Viele moderne Beschichtungen haben hingegen einen mehr oder weniger keramischen Charak- ter, d.h. sie sind nicht metallisch, wirken als Diffusionssperrschicht für Metalle und unterliegen auch nicht der Gefahr eines Aufschweißens der Späne. Darüber hinaus haben derartige keramische Schichten thermisch isolierende Eigenschaften und sie tragen schließlich noch zu einer weiteren Verschleißfestigkeit bei, da sie in der Regel noch härter sind als das Grundmaterial des Bohrers, selbst dann, wenn der Bohrer seinerseits aus Vollhartmetall besteht.
Manche dieser Eigenschaften, wie z. B. die thermische Isolierung und die Widerstandsfähigkeit gegenüber dem Aufschweißen, sind besonders wichtig in der Nähe der Schneidkante, andere Eigenschaften haben aber auch für den Spantransport und die Belastbarkeit und Bruchfestigkeit des Bohrers Bedeutung und sind deshalb für den gesamten Schneidenteil des Bohrers wichtig. Mit den erfindungsgemäßen zwei Beschichtungen kann man die unterschiedlichen Anforderungen an die Beschichtungen in der Nähe der Schneidkante und in weiter zurückliegenden Bereichen optimal erfüllen und kombinieren.
Darüber hinaus ist aber auch nicht ausgeschlossen, daß die erste und die zweite Beschichtung aus einem identischen Material bestehen, wobei sie sich allerdings hinsichtlich Schichtdicke, Variation der Schichtdicke in Abhängigkeit von der Axialposition und Oberflächenbeschaffenheit, d.h. geglättet oder nicht geglättet, durchaus noch unterscheiden können. Dabei ist insbesondere zu berücksichtigen, daß bei einem Schleifen oder Glätten grundsätzlich auch die Schneidkanten in Mitleidenschaft gezogen werden, so daß es sinnvoll sein kann, die zweite Schicht in der Nähe der Hauptschneidkanten erst nach einem Glätten oder Schleifen der ersten Schicht und nach dem Schleifen der Bohrerspitze aufzubringen.
Besonders bevorzugt ist eine Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung, bei welcher die aufgebrachten ersten und zweiten Schichten unterschiedliche Farben aufweisen. Auf diese Weise erkennt man deutlich, wie weit sich die zweite Schicht über die Spitze des Bohrers erstreckt, wie weit welche Schicht verschlissen ist und welchen Typ von Bohrer man vor sich hat, da Bohrer mit unterschiedlichen Beschichtungen durchaus an spezielle, unterschiedliche Bearbeitungsvorgänge oder Werkstoffe angepasst sein können.
Darüber hinaus ist es zweckmäßig, wenn auch die Farbe der ersten, vollständigen Schicht sich von der Farbe des Grundmaterials unterscheidet. Auch dies erleichtert das Erkennen etwaiger Fehler oder etwaiger Verschleißerscheinungen der ersten Schicht.
Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform der Erfindung, bei welcher die erste Schicht mindestens im Bereich der Spannuten und in diesen Spannuten mindestens außerhalb des Bereichs der Spitze, der von der zweiten Schicht bedeckt ist, geglättet ist. Wahlweise kann auch die auf den Rundfasen und auf den anschließenden, hinterarbeiteten Umfangsflächen der Bohrerstege aufgebrachte Beschichtung geglättet sein. Dabei kann insbesondere die Bohrerspitze ausgespart werden, um nicht durch das Glätten von vornherein einen Verschleiß der Hauptschneidkanten zu verursachen. Alternativ kann jedoch der Spitzenanschliff und die Beschichtung mit der zweiten Schicht erst nach dem Glätten des mit der ersten Schicht versehenen Schneidenteils und insbesondere der Spannuten erfolgen.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen entsprechender Spiralbohrer weist die Merkmale auf:
a) Bereitstellen eines i. A. zylindrischen Bohrerrohlings mit einem Schaft und einem gegebenenfalls vorgeformte Spannuten aufweisenden Schneidabschnitt sowie einer Bohrer- spitze, die mit Hauptschneiden zu versehen ist b) Herstellen der Spannuten, der Rundfasen und der an die Rundfasen angrenzenden Hin- terarbeitung auf Endmaß, abgesehen von noch aufzubringenden Beschichtungen. c) Vollständiges Beschichten mindestens der Spannuten der Rundfasen und der die Peripherie der Bohrerstege bildenden Umfangsflächen mit einer ersten Schicht, d) Schleifen der Bohrerspitze einschließlich Entfernen einer etwaigen, auch auf den stirnseitigen Freiflächen aufgebrachten ersten Schicht, e) Beschichten der Bohrerspitze mit einer zweiten Schicht, wobei sich die zweite Schicht, von der Spitze des Bohrers aus gemessen, axial über einen Bereich erstreckt, welcher maximal dem Zweifachen des Nenndurchmessers des Bohrers entspricht.
Dabei könnte die Reihenfolge der Schritte (c) und (d) auch umgekehrt werden, obwohl die vorstehend angegebene Reihenfolge bevorzugt ist.
Bei dieser Reihenfolge der Verfahrensschritte wird effektiv schon bei der Neuherstellung des Bohrers eine Vorgehensweise verwendet, wie sie auch beim Nacharbeiten der Bohrerspitze abläuft. Damit entspricht ein wiederaufbereiteter Bohrer in all seinen Eigenschaften praktisch
vollständig einem neuen Bohrer, abgesehen davon, daß er durch das Nachschleifen geringfügig kürzer geworden ist.
Des weiteren ist ein Verfahren bevorzugt, bei welchem die erste Schicht mindestens in den Spannuten und dabei mindestens außerhalb des von der zweiten Schicht erfaßten Bereiches geglättet wird. Zusätzlich kann es vorteilhaft sein, wenn auch die Führungsfasen und Umfangs- flächen der Bohrerstege nach dem Aufbringen der ersten Schicht geglättet werden. Dieses
Glätten soll Reibungen mit den Bohrlochwänden und/oder durch die Bohrerspitze erzeugten
Spänen herabsenken und insbesondere den Spantransport fördern. Wie bereits erwähnt, kann allerdings das Glätten auf einen Bereich im Abstand von den Hauptschneidkanten beschränkt werden, oder das Glätten kann zwischen den obigen Schritten (c) und (d) erfolgen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform und der da- zugehörigen Figuren.
Figur 1 zeigt die Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Spiralbohrers und
Figur 2 zeigt einen Schnitt durch den Bohrer nach Figur 1 entsprechend der Linie N-Il in
Figur 1 , Figur 3 zeigt eine Ansicht entlang der Achse 12 auf die Stirnseite bzw. Spitze 3 des Bohrers und
Figur 4 zeigt eine vergrößerte Seitenansicht der Spitze und des angrenzenden Bereichs des Bohrers.
Man erkennt in Figur 1 einen insgesamt mit 100 bezeichneten Bohrer, welcher einen Schaft 10 und einen Schneidabschnitt 1 aufweist. Der Schneidabschnitt 1 ist gekennzeichnet durch Spannuten 2, die sich von der Bohrerspitze 3 bis nahe an den Schaft 10 heran erstrecken. Die Spannuten verlaufen spiralförmig unter einem gewissen Schraubenwinkel bzw Drallwinkel um die Achse 12 des Bohrers herum, wobei der Drallwinkel der Spannuten 2, oder genauer gesagt der Drallwinkel der Nebenschneidkanten, die am übergang der Spannuten 2 zu den Führungsfasen 6 gebildet werden, relativ zu der Achse 12 hinreichend groß gewählt werden muß, um einen effektiven Spantransport von der Spitze 3 des Bohrers hin zum Schaft und aus den Spannuten heraus zu bewirken. Typischerweise liegt dieser sogenannte „Drallwinkel" im Bereich zwischen 20° und 40° relativ zur Achse 12.
Wie man anhand der Figuren 1 bis 4 im einzelnen nachvollziehen kann, weist der Bohrer gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel an seiner Spitze zwei leicht konvex gewölbte Schneidkanten 5 auf und die die beiden Hauptschneiden 5 überbrückende Querschneide ist weitgehend ausgespitzt. An die Hauptschneidkanten 5 schließt sich an der Stirnseite des Boh- rers eine Freifläche an, die aus einem ersten, phasenartigen Abschnitt 4a und einem demgegenüber und in einem größeren Fallwinkel abgewinkelten Abschnitt 4b besteht. An der Stirnseite gemäß Figur 3 des Bohrers (und auch in den Figuren 2 und 4) erkennt man Kühlmittelbohrungen 1 1. Der Durchmesser des Bohrers wird definiert durch zwei gegenüberliegende Schneidecken 13, die durch den übergang zwischen den Hauptschneidkanten 5 und den Ne- benschneidkanten 8 gebildet werden, welche sich entlang des Umfangs des Schneidabschnittes wendeiförmig um den Bohrer herum erstrecken. An die Nebenschneidkanten 8 schließen sich sogenannte "Führungsfasen" oder auch "Rundfasen" an, welche effektiv auf einer Zylinderfläche liegende Freiflächen der Nebenschneidkanten 8 sind und zur Stabilisierung und Führung des Bohrers in einem Bohrloch beitragen. Die an die Führungsfasen 6 anschließenden Um- fangsflächen 9 des Bohrers (siehe Figuren 2 bis 4) sind gegenüber den Rundfasen 6 hinterschnitten bzw. auf einen kleineren Durchmesser reduziert, um die Reibung des Bohrers in dem Bohrloch zu reduzieren.
Figur 2 zeigt den Bohrer im Schnitt entlang der Linie N-Il in Figur 1 und auch hier erkennt man die Kühlmittelbohrungen 1 1 sowie die Spannuten 2 und den mit der ersten Schicht versehenen Grund 2a der Spannuten 2.
Der gesamte Schneidabschnitt 1 , d.h. der Abschnitt von der Bohrerspitze 3 bis zum Ende der Spannuten 2, ist mit einer ersten Schicht aus einem verschleißfesten und den Spantransport begünstigenden Material beschichtet. Lediglich ein vorderer Endabschnitt 7 an der Spitze 3 des Bohrers weist zusätzlich zu der ersten Beschichtung eine auf die erste Schicht aufgebrachte zweite Schicht auf, die aus einem besonders verschleißfesten Material besteht. Dabei können die stirnseitigen Freiflächen 4a, b durch die erste Schicht ausgespart werden, so daß sie nur mit der zweiten Schicht belegt sind. Die axiale Länge d des Abschnittes 7 liegt vorzugsweise im Bereich des 0,3- bis 1 ,2-fachen des Durchmessers und entspricht in dem dargestellten Ausführungsbeispiel in etwa dem Durchmesser.
Die erste Beschichtung ist oberhalb des Bereiches 7 der zweiten Beschichtung mindestens innerhalb der Spannuten geglättet. Dies kann z. B. durch Naß- oder Trockenstrahlen, durch Bürs- ten oder durch magnet-abrasives Abtragen geschehen.
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Beim Nachschleifen einer entsprechenden Bohrerspitze wird im wesentlichen das Material auf den Freiflächen 4a, b abgetragen, wobei ggf. auch die Schneidspitze im Zentrum des Bohrers bzw. deren übergang zu den Spannuten nachgeschliffen werden muß. Dadurch wird auch ein erheblicher Teil des mit der zweiten Schicht versehenen Bereiches 7 entfernt. Nachdem die Hauptschneide einschließlich der Schneidecken, d.h. der übergänge zu den an den Rundfasen 6 ausgebildeten Nebenschneiden fertig geschliffen sind, erfolgt wieder eine Beschichtung über einen entsprechenden neuen Bereich 7, ausschließlich mit dem Material der zweiten Schicht, wobei die erste Schicht ohnehin erhalten bleibt. Auf diese Weise muß die Nachbeschichtung nur mit dem Material der zweiten Schicht erfolgen. Ein etwaiger Rest der zweiten Schicht, der noch von dem vorherigen Bereich 7 an der Spitze des Bohrers verblieben ist, wirkt sich dabei nicht störend aus, zumal die Schichtdicke der zweiten Schicht vorzugsweise von der Bohrerspitze in Richtung Schaft kontinuierlich abnimmt.
Vorzugsweise bestehen die erste und die zweite Schicht aus einem unterschiedlichen Material, damit auch die prinzipiell etwas unterschiedlichen Anforderungen an ihre Eigenschaften entsprechend optimiert werden können. Daneben spielen aber auch Aspekte der Herstellbarkeit der Beschichtungen eine Rolle. Falls gewünscht, können die beiden Beschichtungen auch aus dem gleichen Material bestehen.
Als besonders günstig haben sich die folgenden Beschichtungen erwiesen, wobei die linke Hälfte der Tabelle bevorzugte erste Schichten angibt und die rechte Hälfte die bevorzugten zweiten Schichten angibt, die im Prinzip beliebig miteinander kombiniert werden können:
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^wesentlicher Bestandteil; auch Multilayerschichten mit anders zusammengesetzten oder anders aufgebauten Zwischenschichten
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