钻孔工具和钻孔方法技术

本发明专利技术提供一种用于特别是在复合材料中钻孔的钻孔工具，其具有尖部（3）和沿钻孔工具的纵轴线（7）的方向看与尖部（3）相对设置的杆（5），其中，钻孔工具（1）在尖部（3）的区域中具有至少一个几何形状被定义的切削刃；该钻孔工具还具有从尖部（3）沿纵向方向看紧跟尖部（3）设置的直径扩大部（23），其中，钻孔工具（1）具有紧挨在直径扩大部（23）前面的具有第一直径的第一区域（25），和紧跟在直径扩大部（23）后面的具有第二直径的第二区域（27），其中，第二直径大于第一直径。所述钻孔工具（1）的特征在于，将直径扩大部（23）和/或第二区域（27）设计为，使得在加工工件的过程中，在直径扩大部（23）的区域中和/或第二区域（27）中形成切屑，其与在利用几何形状不明确的切削刃加工工件过程中的切屑形成相符。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】钻孔工具和钻孔方法
本专利技术涉及一种钻孔工具和一种钻孔方法。
技术介绍
用于特别是在复合材料中钻孔的钻孔工具和钻孔方法是为人所熟知的。复合材料(Materialverbundwerkstoffe)由至少两种不同的材料层构成。在此情况下，至少一层优选由纤维增强合成材料、特别是用碳纤维增强合成材料(CFK)构成。优选至少第二层由金属、特别是铝或钛构成。这样的复合材料特别应用于要求以尽可能轻的重量传递较高负荷的场合。例如在飞机结构中可以是位于结构构件之间的连接位置或其他高负载的位置。相应地，复合材料主要但并非仅用于航空工业。已经证实：在也被称为叠层(Stack)的复合材料中，由于各个材料层具有不同的特定的切削加工特性和其它物理参数，几乎不可能制作直径在各个层中足够精确地确定的钻孔。特别是个别材料的不同弹性会导致穿过各个层延伸的钻孔在所述个别层中的直径不同。在此情况下，特别是要求极小公差的钻孔可能会在至少一个位置上超出该公差。即使首先将钻孔预钻至较小的尺寸，然后再以公知的方式扩孔至最终尺寸，但仍然可以在个别材料层中观察到直径偏差，这特别是对于要求公差极小的钻孔是非常麻烦的。此外，这种方法的缺点还在于：在此需要执行两个工作步骤。在扩铰孔(Reiben，铰孔)过程中还会发生以下问题：典型的扩铰孔工具只有较小的容屑槽(容屑空间)，而复合材料经常包含有粘滞层(Schichten)，对其进行切削加工时会产生长切屑。例如铝就是这种情况。特别是当待扩的铰孔直径较小时，较长的切屑可能堵塞扩铰孔工具的容屑槽和/或损坏孔的表面。同样的问题也会发生在扩孔刀、也就是钻扩孔组合工具(kombiniertenBohr-Reibwerkzeugen，钻铰孔组合工具)中。通常在这里容屑槽比纯粹的扩铰孔工具的情形还要小。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于提供一种能够避免上述缺点的、特别用于在复合材料中钻孔的钻孔工具和方法。特别是在复合材料中制造连续地具有处于较小公差范围内的恒定直径的钻孔应当是可能的。该孔应该是在仅在一个工作进程中即可制成的，钻孔工具也应该用非常耐磨的材料，例如纤维增强复合材料(比如CFK)而具有较长的使用寿命，即只受到轻微的损耗。本专利技术的目的通过提供一种钻孔工具来实现。该钻孔工具包括尖部和沿钻孔工具的纵轴线方向看与尖部相对设置的杆。该钻孔工具在尖部区域中具有至少一个几何形状被定义的切削刃。沿纵轴线方向看，紧跟尖部设置直径扩大部，在此，该工具具有紧挨在该直径扩大部前面的具有第一直径的第一区域，和紧跟在直径扩大部后面的具有第二直径的第二区域。第二直径在此大于第一直径。该钻孔工具的特征在于，直径扩大部和/或第二区域被构造为，使得在加工工件的过程中，在直径扩大部区域中和/或在第二区域内形成切屑，其切屑的形成与在利用几何形状不确定的切削刃加工工件的过程中的切屑的形成相符。也就是说，如果利用钻孔工具在工件上钻孔，优选在上述区域内执行磨削形式(schleifartige)或珩磨形式(honartige)的加工。由此可以特别是在粘滞材料中不形成可能会堵塞钻孔工具的容屑槽和/或损伤钻孔表面的长切屑。此外，在上述区域中对复合材料的各个层以下述方式进行加工：使这些层的不同的弹性或其它各种特性、特别是切削加工特性不再以加工之后钻孔具有不同直径的方式来发挥影响。钻孔工具还使用非常耐磨的材料(例如CFK)而具有较长的使用寿命。优选这样选择钻孔工具的第一直径和第二直径之间的差：使得相应的切屑的形成可以调整。以以下方式避免形成较长或较大的切屑，即通过将第二直径与第一直径的差值选择为，在直径扩大部的区域中以及优选在第二直径的区域中，只需从被预加工的具有第一直径的孔壁上去除较小的、优选为粉尘状的颗粒。即，通过第一直径区域预加工的孔的加工余量(Aufmaβ)相对于完成的钻孔的最终尺寸是如此之小，使得在加工工件的过程中在直径扩大部区域中以及优选在第二区域中发生基本为研磨粉状的颗粒去除。在这些区域的至少一个中发生材料去除，这种材料去除确切地说是与磨削或珩磨工艺可比较的。这样做既不会堵塞钻孔工具的容屑槽，也不会损坏钻孔表面，特别是因为其可以很容易被清除。优选是一种钻孔工具，其中，直径扩大部区域和第二区域不具有几何形状被定义的切削刃。在这种情况下，在直径扩大部区域和/或第二区域中不可能实现与在利用几何形状被定义的切削刃加工工件的过程中的切屑形成相符的切屑形成。取而代之，优选在这两个区域内发生如前所述的与利用几何形状不确定的切削刃加工所实现的切屑形成相符的切屑形成。优选是一种钻孔工具，其中，直径扩大部区域以及优选还有第二区域具有几何形状不明确的切削刃。在这种情况下，很明显在加工工件的过程中会发生由几何形状不明确的切削刃所预先确定的切屑形成。优选是一种钻孔工具，其至少在直径扩大部的区域中以及在第二区域中具有涂层。涂层可以优选是金刚石涂层。该涂层并非必须设置在第二直径的整个区域中。必要的是，该涂层包括直径扩大部的区域以及与其相邻的朝向杆的区域。此外，优选是一种钻孔工具，其中将涂层设置在优选为环形的区域中，该环形区域局部地包括第一区域、直径扩大部的区域并局部地包括第二区域。在此情况下，该涂层优选包括第一和第二区域的一小部分，从而沿纵向方向看形成相对狭窄的环。通过这种方式可以节省涂层材料，在此，钻头的主要用于加工的部分同时进行涂层。特别优选钻头的尖部保持为未施涂层的。特别优选是一种钻孔工具，其中直径扩大部和第二直径由涂层形成。钻孔工具的基体在第一区域中没有涂层或只进行薄薄地涂层。相应地对直径扩大部区域和第二区域进行涂层，和/或涂层就其厚度而言在这些区域中增加，从而形成该工具的直径扩大部和第二直径。特别是如果涂层粗颗粒地予以构成，例如包括粗糙的金刚石磨粒，则在该区域中的涂层负责材料去除，其类似于磨削或珩磨工艺的材料去除。本专利技术的目的也可以通过提供一种钻孔方法来实现。特别地为了在复合材料中钻孔，优选使用前述钻孔工具。在该方法中所使用的钻孔工具包括：具有至少一个几何形状被定义的切削刃的尖部、杆、纵轴线、直径扩大部以及尖部侧的、具有第一直径的第一区域和杆侧的、具有第二直径的第二区域。为了钻孔，工具和工件以公知的方式彼此相对地围绕工具的纵轴线被转动并同时相互作轴向运动。通常情况下，钻孔工具被转动驱动并在钻孔过程中沿轴向方向、即其纵轴线方向被移位，同时使工件相对于空间固定的坐标系统处于静止状态。但是这并不是必要的，起决定作用的只有工件和钻孔工具之间的相对运动。本方法的特征在于，在加工工件的过程中的切屑形成发生在直径扩大部区域中和/或在杆侧的区域中，这种切屑形成与在利用几何形状不明确的切削刃加工工件的过程中的切屑形成相符。这意味着可以实现相对细微的材料去除，确切地说，优选这种材料去除与磨削或珩磨工艺中的去除相符。这样做的优点已经结合钻孔工具进行说明。优选是一种方法，其中，这样选择钻孔工具在钻孔过程中相对于待加工工件沿纵轴线方向的进给量：使钻孔工具的每转动一圈和每个切削刃的进给量大于第二直径和第一直径的差的一半。即，特别地使进给量大于第一区域和第二区域的半径差。特别是进给量大于设置在位于第一区域和第二区域之间的直径扩大部区域中的阶跃(Stufe)的高度。通过这样选择进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.02.02 DE 102011010821.1;2011.04.13 DE 10201101.一种用于钻孔的钻孔工具，其具有-尖部(3)和沿所述钻孔工具的纵轴线(7)的方向看与所述尖部(3)相对设置的杆(5)，其中，-所述钻孔工具(1)在所述尖部(3)的区域中具有至少一个几何形状被定义的切削刃；并且-所述钻孔工具(1)还具有从所述尖部(3)沿纵向方向看紧跟所述尖部(3)设置的直径扩大部(23)，其中，所述钻孔工具(1)具有紧挨在所述直径扩大部(23)前面的具有第一直径的第一区域(25)，和紧跟在所述直径扩大部(23)后面的具有第二直径的第二区域(27)，其中，-所述第二直径大于所述第一直径，其特征在于，-所述直径扩大部(23)和/或所述第二区域(27)被设计为，使得在加工工件的过程中，在所述直径扩大部(23)的区域中和/或在所述第二区域(27)中形成切屑，其切屑的形成与在利用几何形状不明确的切削刃加工工件的过程中的切屑的形成相符。2.如权利要求1所述的钻孔工具，其特征在于，所述第一直径和所述第二直径之间的差被选择为，使得相应的切屑的形成能够调整。3.如权利要求1或2所述的钻孔工具，其特征在于，所述直径扩大部(23)的区域和所述第二区域(27)不具有几何形状被定义的切削刃。4.如权利要求1或2所述的钻孔工具，其特征在于，所述直径扩大部(23)的区域具有几何形状不明确的切削刃。5.如权利要求1或2所述的钻孔工具，其特征在于，所述直径扩大部(23)的区域以及所述第二区域(27)具有几何形状不明确的切削刃。6.如权利要求1或2所述的钻孔工具，其特征在于，所述钻孔工具(1)至少在所述直径扩大部(23)的区域中具有涂层。7.如权利要求6所述的钻孔工具，其特征在于，所述涂层是金刚石涂层。8.如权利要求6所述的钻孔工具，其特征在于，所述涂层还至少局部地设置在所述第二区域(27)中。9.如权利要求6所述的钻孔工具，其特征在于，所述涂层设置在如下区域中，该区域包括所述第一区域(25)的局部、所述直径扩大部(23)的区域以及所述第二区域(27)的局部。10.如权利要求9所述的钻孔工具，其特征在于，所述第一区域(25)的局部、所述直径扩大部(23)的区域以及所述第二区域(27)的局部为环形。11.如权利要求6所述的钻孔工具，其特征在于，所述钻孔工具在所述尖部(3)的区域中是未施涂层的。12.如权利要求6所述的钻孔工具，其特征在于，所述涂层至少在所述直径扩大部(23)的区域中粗颗粒地形成。13.如权利要求6所述的钻孔工具，其特征在于，所述直径扩大部(23)和所述第二区域(27)由所述涂层形成。14.如权利要求6所述的钻孔工具，其特征在于，所述钻孔工具在所述尖部(3)的区域中具有涂层。15.如权利要求14所述的钻孔工具，其特征在于，在所述尖部(3)的区域中的涂层不同于所述直径扩大部(23)的区域中的涂层。16.如权利要求15所述的钻孔工具，其特征在于，在所述尖部(3)的区域中的涂层是光滑的。17.如权利要求1或2所述的钻孔工具，其特征在于，所述第二直径比所述第一直径大0μm至60μm。18.如权利要求17所述的钻孔工具，其特征在于，所述第二直径比所述第一直径大10μm至50μm。19.如权利要求18所述的钻孔工具，其特征在于，所述第二直径比所述第一直径大30μm。20.如权利要求1或2所述的钻孔工具，其特征在于，所述钻孔工具用于在复合材料中钻孔，根据待加工的复合材料选择所述第二直径超过所述第一直径的值，使该值约等于在复合材料的材料层中最大的直径偏差的值，这种直径偏差发生在利用不具有直径扩大部的钻孔工具在复合材料中形成一钻孔的过...

【专利技术属性】
技术研发人员：迪特·克雷斯，
申请(专利权)人：克莱斯博士玛帕精密仪器工厂两合公司，
类型：
国别省市：