EP2483024A1 - Bohrer - Google Patents

Abstract

Es wird ein Bohrer (1) zur Herstellung einer Bohrung in faserverstärkten Kunststoff aufweisenden Werkstücken mit mindestens einer stirnseitigen Hauptschneide (7,7'), mindestens einer im Bereich einer Umfangsfläche (17) des Bohrers (1 ) vorgesehenen Nebenschneide (19,19'), und mit mindestens einer sich umfangsseitig an die mindestens eine Nebenschneide (19, 19') anschließenden Rundschlifffase (29) vorgesehen. Der Bohrer (1) zeichnet sich dadurch aus, dass sich die Rundschlifffase (29) über einen ersten Längsabschnitt (31) im vorderen Bereich der Nebenschneide (19) erstreckt, und dass sich in einem daran anschließenden zweiten Längsabschnitt (35) eine Nebenfreifläche (37) umfangsseitig an die Nebenschneide (19) anschließt.

Description

Bohrer

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Bohrer zur Herstellung von Bohrungen in faserverstärkten Kunststoff aufweisenden Werkstücken, gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 . Bei der Bearbeitung von Werkstücken, welche faserverstärkten, beispielsweise glasfaserverstärkten oder kohlefaserverstärkten Kunststoff aufweisen, kommt es unter anderem darauf an, dass an den Schnittkanten die Fasern sauber geschnitten und nicht aus dem Werkstoffverbund herausgerissen werden. Unsaubere, das heißt ausgefranste Kanten mit hervorstehenden Fasern erfordern einen hohen Aufwand und damit hohe Kosten für Nacharbeiten oder können bearbeitete Werkstücke sogar unbrauchbar machen. Beim Bohren von derartigen Werkstoffen kommt es insbesondere am Bohrungsaustritt, also dort, wo der Bohrer durch das Werkstück hin- durchdringt, zu ausgefransten Kanten, einer sogenannten Delamina- tion. Dies ist beispielsweise bei Nietlochbohrungen in Strukturteilen im Flugzeugbau sehr störend.

In DE 202 09 768 U1 wird ein Bohrer der hier angesprochenen Art offenbart. Dieser weist an seiner Stirnseite zwei Hauptschneiden auf, die in an dem Umfangsbereich des Bohrers vorgesehene Nebenschneiden übergehen. Die Hauptschneiden werden durch aneinan- dergrenzende Span- und Freiflächen gebildet. Auf den Spanflächen laufen die von den Hauptschneiden abgetragenen Späne ab. Im Bereich der Mittelachse des Bohrers ist hier eine Querschneide vorge- sehen, an welche die beiden stirnseitigen Hauptschneiden angrenzen. Im Bereich einer Umfangsfläche des Bohrers sind Nebenschneiden mit positivem Spanwinkel vorgesehen, wobei jeder Hauptschneide eine Nebenschneide zugeordnet ist. Um eine Dela- mination zu verhindern - auch bei Bearbeitung härterer Schichten des Werkstücks - weist der Bohrer im Bereich seiner Spitze einen durchmesserkleineren Vorbohrabschnitt und einen entgegen der Vorschubrichtung des Bohrers nachfolgenden, durchmessergrößeren Feinbearbeitungsabschnitt auf. An die am Feinbearbeitungsabschnitt vorgesehenen Nebenschneiden schließen sich umfangsseitig Rundschlifffasen an, die der Zentrierung und Abstützung des Bohrers an der Bohrungswand während des Bohrvorgangs dienen. Die Breite der Rundschlifffasen steigt mit größer werdendem Abstand von den Hauptschneiden linear an. Nachteilig ist, dass das Bohrergebnis nicht in allen Fällen den Anforderungen hinsichtlich der Oberflächengüte der Bohrungswand und der Formgenauigkeit der Bohrung entspricht und daher verbesserungswürdig ist. Ferner sind der Aufwand und damit die Kosten bei der Herstellung des Bohrers, relativ hoch.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Bohrer der eingangs genannten Art zu schaffen, der in faserverstärkten Kunststoff aufweisenden Werkstücken, insbesondere auch am Bohrungs- austritt, keine Delamination, also kein Herauslösen von Fasern, verursacht und mittels dessen gleichwohl genaue Bohrungen und gute Oberflächengüten der Bohrungswand erzeugt werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Bohrer vorgeschlagen, welcher die in Anspruch 1 genannten Merkmale aufweist. Dieser Bohrer um- fasst mindestens eine stirnseitige Hauptschneide, an die sich im Bereich der Umfangsfläche des Bohrers eine Nebenschneide anschließt. Umfangsseitig schließt sich an die Nebenschneide eine Rundschlifffase an. Der Bohrer zeichnet sich dadurch aus, dass sich die Rundschlifffase über einen ersten Längsabschnitt im vorderen Bereich der Nebenschneide erstreckt, und dass sich in einem daran anschließenden zweiten Längsabschnitt eine Nebenfreifläche um- fangsseitig an die Nebenschneide anschließt. Die Nebenschneide ist somit in ihrer Längserstreckung in zwei Bereiche beziehungsweise Längsabschnitte unterteilt. In dem ersten, vorderen - axial an die Bohrerspitze anschließenden - Bereich beziehungsweise Längsabschnitt der Nebenschneide ist zwischen der Nebenschneide und einer ihr zugeordneten Freifläche die Rundschlifffase vorgesehen. In dem zweiten Bereich beziehungsweise Längsabschnitt der Nebenschneide, der sich an den ersten Längsabschnitt in Richtung eines Schafts des Bohrers anschließt, grenzt an die Nebenschneide die ihr zugeordnete Nebenfreifläche an. Somit ergeben sich in den beiden Längsabschnitten verschiedene Übergänge von der Nebenschneide zu der zugeordneten Freifläche beziehungsweise Nebenfreifläche.

Der erste Längsabschnitt der Nebenschneide dient einerseits dazu, Fasern bei Bohrungen in faserverstärkten Kunststoff aufweisenden Werkstücken zu schneiden. Andererseits ist der Radius der Rundschlifffase vorzugsweise an den Bearbeitungsdurchmesser des Boh- rers angepasst. Somit ergibt sich aufgrund der Rundschlifffase im ersten Längsabschnitt eine Anlagekontaktfläche zwischen der Rund- schlifffase und der Bohrungswand. Der Bohrer wird dadurch abgestützt und geführt, sodass exakte, eine hohe Oberflächengüte aufweisende Bohrungen herstellbar sind. Je nach Zusammensetzung des faserverstärkten Kunststoff aufweisenden Werkstücks ist es möglich, dass nicht sämtliche Fasern durch den ersten Längsabschnitt der Nebenschneide geschnitten werden. Daher ist es vorteilhaft, dass sich in dem daran anschlie- ßenden zweiten Längsabschnitt eine Nebenfreifläche umfangsseitig an die Nebenschneide anschließt. In diesem zweiten Längsabschnitt der Nebenschneide können noch vorhandene Fasern zuverlässig geschnitten, und eine hohe Oberflächengüte der Bohrung erreicht werden. Eine Delamination der Schichten oder ein Ausfransen der Kanten eines derartige Fasern aufweisenden Werkstücks, insbesondere auch im Austrittsbereich des Bohrers, wird somit vermieden.

Es wird besonders bevorzugt, dass der Übergang von der Nebenschneide zu der Nebenfreifläche im zweiten Längsabschnitt als Scharfschliff ausgebildet ist. Die Nebenschneide geht also unmittelbar beziehungsweise direkt in die Nebenfreifläche über. Durch diesen Scharfschliff ist es möglich, dass einzelne Fasern, die im Bereich des ersten Längsabschnitts nicht geschnitten wurden, zuverlässig im Bereich des zweiten Längsabschnitts geschnitten werden. Der Bohrer weist vorzugsweise zwei Hauptschneiden und zwei ihnen zugeordnete Nebenschneiden mit jeweils einer vorstehend beschriebenen Rundschlifffase im ersten Längsabschnitt auf. Denkbar ist es jedoch auch, dass der Bohrer - wie oben dargelegt - lediglich eine Hauptschneide und nur eine dieser zugeordneten Nebenschneide mit anschließender, vorstehend beschriebener Rundschlifffase aufweist. Selbstverständlich können auch mehr als zwei, beispielsweise drei oder vier Hauptschneiden vorgesehen sein, denen jeweils eine Nebenschneide zugeordnet ist, die umfangsseitig wie obenstehend ausgebildet sind. Die Nebenschneiden können sowohl wendeiförmig als auch parallel zu einer Rotationsachse des Bohrers verlaufen. In beiden Fällen wird es besonders bevorzugt, dass die Hauptschneiden punktsymmetrisch zu der Rotationsachse des Bohrers angeordnet sind. Besonders bevorzugt wird ein Ausführungsbeispiel des Bohrers, bei dem eine Breite der Rundschlifffase im ersten Längsabschnitt minimal ist, vorzugsweise ein technisch herstellbares Minimum beträgt. Obwohl nur eine sehr kleine Anlagekontaktfläche zwischen der Rundschlifffase und der Bohrungswand gegeben ist, bewirkt eine solche sehr schmale Rundschlifffase eine ausreichend hohe AbStützung und Führung und damit Stabilisierung der Schneidkanten des Bohrers. Es werden daher trotz der geringen Breite der Rundschliff- fase exakte, eine hohe Oberflächengüte aufweisende Bohrungen mit kleinen Bohrungstoleranzen gewährleistet. Darüber hinaus ist der Verschleiß des Bohrers nur gering, sodass ohne Weiteres hohe Standzeiten des Bohrers realisierbar sind.

Ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Bohrers zeichnet sich dadurch aus, dass die Breite der Rundschlifffase in einem Bereich von 0,01 mm bis 0,1 mm liegt. Es hat sich gezeigt, dass bei Rundschlifffasen mit einer Breite von 0,05 mm ein besonders gutes Arbeitsergebnis mit dem Bohrer erzielbar ist.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Bohrer zumindest im Bereich der Rundschlifffase mit einer harten Beschichtung versehen ist. Diese kann vorzugsweise eine Diamant- beschichtung sein, welche die Rundschlifffase aber auch die zugehörige Schneidkante gegen Verschleiß und Ausbrechen schützt.

Besonders bevorzugt wird ein Ausführungsbeispiel des Bohrers, bei dem die Länge der Rundschlifffase, die im ersten Längsabschnitt der Nebenschneide angeordnet ist, in einem Bereich von 1 ,0 mm bis 3,0 mm liegt. Eine solche Länge der Rundschlifffase ist für eine gute Ab- stützung und Führung des Bohrers bereits ausreichend. Dabei wird besonders bevorzugt, dass die Breite der Rundschlifffase über ihre Länge konstant oder im Wesentlichen konstant ist. Durch diese konstante oder im Wesentlichen konstante Breite der Rund- schlifffase ist eine gleichmäßige Abstützung des Bohrers an der Boh- rungswand möglich.

Bevorzugt wird auch ein Ausführungsbeispiel des Bohrers, dessen Rundschlifffase von dem stirnseitigen Bereich des ersten Längsabschnitts aus entgegen der Vorschubrichtung des Bohrers beziehungsweise nach hinten in Richtung eines Einspannbereichs des Bohrers schmaler wird. Es wird somit sowohl eine sehr gute Abstützung als auch eine sehr gute Schneidwirkung im ersten Längsabschnitt der Nebenschneide erreicht.

Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel des Bohrers ist vorgesehen, dass die Nebenschneide mit mindestens einer randof- fenen Ausnehmung versehen ist. Die Ausnehmung kann vorzugsweise als Kerbe ausgebildet sein, welche in die Nebenschneide beispielsweise geschliffen, gelasert und/oder erodiert wird. In dieser Ausnehmung können einerseits im Werkstück vorhandene Fasern, die in einem vor der Ausnehmung liegenden Bereich nicht geschnit- ten wurden, quasi eingefangen und unmittelbar nachfolgend sicher durch die Nebenschneide geschnitten werden. Andererseits wird der Werkstoff an der Bohrungswand durch die Nebenschneide nicht nur geschnitten, sondern aufgrund der Elastizität des Werkstoffs in einem gewissen Maße auch verdrängt beziehungsweise gestaucht. Im Bereich der Ausnehmung kann sich der Werkstoff entspannen, und beim nachfolgenden Schneiden können vorstehende Fasern von der Nebenschneide geschnitten werden, sodass eine hohe Oberflächengüte ohne Delamination erreicht wird. Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Nebenschneide mit mehreren, in einem Abstand voneinander angeordneten randoffenen Ausnehmungen versehen ist. Dadurch wird sichergestellt, dass, wenn im Werkstück vorhandene Fasern nicht in der in Vorschubrichtung des Bohrers gesehenen ersten Ausnehmung gefangen und in dem zwischen benachbart angeordneten Ausnehmungen vorhandenen Nebenschneidenabschnitt geschnitten werden, dann von der nächsten oder übernächsten Ausnehmung eingefangen und nachfolgend geschnitten werden. Das Arbeitser- gebnis des Bohrers kann somit weiter optimiert werden.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Bohrers ist vorgesehen, dass die Längserstreckung (Tiefe) der Ausnehmungen in einem Bereich von 0, 1 mm bis 0,8 mm liegt. Es hat sich gezeigt, dass mit Ausnehmungen mit einer Längserstreckung von 0, 1 mm bis 0,5 mm, insbesondere von 0, 15 mm ein besonders gutes Arbeitsergebnis mit dem Bohrer erzielbar ist.

Es wird dabei besonders bevorzugt, dass mindestens eine der Ausnehmungen an der Nebenschneide im Bereich des zweiten Längsabschnitts angeordnet ist. Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Hauptschneide parallel oder im Wesentlichen parallel zu einer die Rotationsachse des Bohrers schneidenden Geraden verläuft und einen Abstand voreilend - in Rotationsrichtung des Bohrers - zu dieser Geraden von 10 % bis 20 %, vorzugsweise von etwa 15 %, eines Hauptbohrdurchmessers des Bohrers aufweist. Es wird also bevorzugt, dass die Hauptschneide des Bohrers auf einer Geraden liegt, die parallel oder im Wesentlichen parallel in einem Abstand zu einer gedachten Durchmesserlinie des Bohrers angeordnet ist. Dabei soll die Hauptschneide in Rotationsrichtung des Bohrers, also der Drehrichtung des Bohrers, in welcher der Bohrer sich in Schneidrichtung dreht, voreilend zu der Durchmesserlinie angeordnet sein. Der Abstand zwischen der Geraden und der Hauptschneide beträgt 10 % bis 20 %, vorzugsweise etwa 15 %, des Hauptbohrdurchmessers des Bohrers. Unter Hauptbohrdurchmesser ist der Bearbeitungsdurchmesser des Bohrers, also der Durchmesser gemeint, den der Bohrer an dem Übergang zwischen Haupt- und Nebenschneide auf- weist. Durch diesen Versatz der Hauptschneide können besonders gute Arbeitsergebnisse erzielt werden.

Besonders bevorzugt wird ein Ausführungsbeispiel des Bohrers, bei dem zwei sich im Wesentlichen gegenüberliegende Hauptschneiden einen Spitzenwinkel einschließen, der kleiner oder gleich 100°, be- vorzugt kleiner oder gleich 90° ist. Durch diese Ausgestaltung des stirnseitigen Bohrerendes kann eine üblicherweise an dieser Spitze des Bohrers auftretende Delamination des zu bearbeitenden Werkstoffs vermieden werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Boh- rer eine durch stirnseitige Ausspitzung hergestellte Querschneide aufweist, welche die Hauptschneiden miteinander verbindet. Diese ist vorzugsweise durch eine Kreuzausspitzung verkleinert. Somit kann die Vorschubkraft und damit das Bohrmoment reduziert werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass bei einem Bohrer, der eingangs genannten Art der mindestens einen Nebenschneide eine Spannut zugeordnet ist, und dass in dieser zu- mindest bereichsweise eine Zusatznut so vorgesehen ist, dass ein Spanwinkel der mindestens einen Nebenschneide im Bereich der Zusatznut vergrößert ist. Die Nebenschneide ist so unabhängig von einem relativ kleinen Freiwinkel oder einer Rundschlifffase scharf geschliffen, sodass Fasern von faserverstärkten Kunststoffen sicher abgeschnitten werden. Ausgefranste Kanten sowie eine Delaminati- on werden so sicher vermieden. Dabei kann der Bohrer sich optimal an der Bohrungswand abstützen.

Besonders bevorzugt wird ein Bohrer, bei dem die Zusatznut jeden- falls an der mindestens einen Nebenschneide vorgesehen ist, an die sich eine Rundschlifffase anschließt. Eine solche Nebenschneide ist nämlich aufgrund des verschwindenden Freiwinkels besonders wenig scharf, sodass hier die Gefahr besteht, dass in das Bohrungsinnere vorstehende Fasern lediglich geknickt oder aus dem Material herausgerissen werden. Wird hier eine Zusatznut vorgesehen, stützt sich die entsprechende Nebenschneide mit Ihrer Rundschlifffase an der Bohrungswand ab und ist zugleich aufgrund des vergrößerten Spanwinkels scharf geschnitten, sodass Fasern sicher abgeschnitten werden. Bevorzugt wird auch ein Bohrer, bei dem die Zusatznut - in axialer Richtung gesehen - im Bereich der Rundschlifffase angeordnet ist. Dies ist insbesondere dann bevorzugt, wenn sich die Rundschlifffase nicht über die gesamte Länge des Bohrers erstreckt. Die Nebenschneide, der die Rundschlifffase zugeordnet ist, ist gerade in deren Bereich besonders wenig scharf. Sie kann hier in bevorzugter Weise durch die Zusatznut scharf geschliffen werden. Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Draufsicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines Bohrers auf dessen Spitze; Figur 2 eine perspektivische Seitenansicht eines Teils eines abgewandelten Bohrers;

Figur 3 einen vergrößerten Ausschnitt des Bohrers nach Figur 2 im Bereich seiner Spitze mit Blickrichtung auf die Nebenschneide und Figur 4 eine perspektivische Seitenansicht eines Teils eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Bohrers.

In Figur 1 ist in schematische Draufsicht ein erstes Ausführungsbeispiel eines Bohrers 1 dargestellt. Die Blickrichtung ist von oben auf die Spitze 3 des Bohrers 1. Der Bohrer 1 weist einen Grundkörper 5 auf, an dem eine erste Hauptschneide 7 und eine punktsymmetrisch zu der durch die Spitze 3 verlaufenden Rotationsachse des Bohrers 1 angeordnete zweite Hauptschneide 7' vorgesehen sind. Die beiden Hauptschneiden 7, T sind parallel zu einer durch die Rotationsachse verlaufenden, ge- dachten, einer Durchmesserlinie entsprechenden Geraden 9 angeordnet. Ein Abstand A zwischen der Geraden 9 und den Hauptschneiden 7, T beträgt jeweils etwa 15 % des Hauptbohrdurchmessers des Bohrers 1. Der Hauptbohrdurchmesser ist der Durchmesser des Bohrers 1 gemessen zwischen den radial am weitesten von der Rotationsachse entfernten Punkten der Hauptschneiden 7, 7'. Diese eilen der Geraden 9 in Rotationsrichtung des Bohrers 1 , die mit dem Pfeil 11 angedeutet ist, vor. Die Rotationsrichtung ist die Richtung, in der sich der Bohrer 1 beim Bearbeiten eines Werkstücks dreht, damit die Schneiden Material von dem Werkstück abtragen können. Die beiden Hauptschneiden 7, 7' werden bei diesem Ausführungsbeispiel vorzugsweise durch eine im Wesentlichen durch die Rotationsachse verlaufende Querschneide 13 miteinander verbunden, welche die beiden Hauptschneiden 7, 7' über eine die Spitze 3 schneidende zentrale Querschneide 13' verbindet. Den Hauptschneiden 7, 7' ist jeweils eine Spanfläche 15, 15' einer Spannut S, S' zugeordnet, auf denen die von den Hauptschneiden 7, 7' abgetragenen Späne ablaufen.

In Figur 2 ist ein Ausschnitt des Bohrers 1 in perspektivischer Seitenansicht dargestellt. Gleiche und funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugsziffern versehen, sodass insofern auf die Beschreibung zu Figur 1 verwiesen wird.

Der hier dargestellte Bohrer 1 ist als Spiral- beziehungsweise Wendelbohrer ausgebildet und weist ebenfalls einen Grundkörper 5 auf, an dem Hauptschneiden 7, 7' vorgesehen sind, welche durch eine Querschneide 13 miteinander verbunden sind. Sie schließen einen im Allgemeinen als Spitzenwinkel bezeichneten Winkel ein, der kleiner oder gleich 100°, bevorzugt kleiner oder gleich 90° ist. Das die Hauptschneiden 7, T aufweisende Ende des Bohrers 1 ist daher relativ spitz. Von den Spanflächen 15, 15', die den Hauptschneiden 7, T zugeordnet sind, ist hier lediglich die der zweiten Hauptschneide T zuge- ordnete Spanfläche 15' sichtbar. Bei einer Drehung des Bohrers 1 in Rotationsrichtung, die in Figur 1 mit dem Pfeil 1 1 dargestellt wurde, bewegt sich die zweite Hauptschneide 7' aus der Bildebene der Figur 2 heraus, während die erste Hauptschneide 7 in die Bildebene hin- einverlagert wird.

Die Hauptschneiden 7, 7' gehen in im Bereich der Umfangsfläche 17 des Bohrers 1 angeordnete Nebenschneiden 19, 19' über. Diese sind bei gerade genuteten Bohrern im Wesentlichen parallel zur Rotationsachse des Bohrers ausgerichtet. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel verlaufen sie allerdings entlang einer gedachten Schraubenlinie.

Um im Bereich der Querschneide 13, die durch Ausspitzen - also durch eine besondere Anschlifftechnik - hergestellt wird, die Schneideigenschaften des Bohrers 1 zu verbessern, sollte die Quer- schneide 13 möglichst kurz sein. Dies wird insbesondere durch eine so genannte Kreuzausspitzung 21 erreicht. Aufgrund der hierdurch verkleinerten beziehungsweise verkürzten Querschneide 13 werden die notwendige Vorschubkraft und damit das Bohrmoment verringert.

Im Bereich des stirnseitigen Endes des Bohrers 1 sind Hauptfreiflä- chen 23 und 25 sowie eine Ausspitzfläche 27 vorgesehen, auf die hier jedoch nicht näher eingegangen werden soll.

An die Nebenschneiden 19, 19' schließt sich umfangsseitig jeweils eine Rundschlifffase 29 an, von denen in der Darstellung gemäß Figur 2 lediglich die der Nebenschneide 19 zugeordnete Rundschlifffa- se 29 sichtbar ist. Da die Rundschlifffasen 29 und die Nebenschneiden 19, 19' in der Regel jeweils gleich ausgebildet sind, werden im Folgenden lediglich die Rundschlifffase 29 und die Nebenschneide 19 näher erläutert.

Bei diesem Ausführungsbeispiel erstreckt sich die Rundschlifffase 29 ausgehend von dem vorderen Ende der Nebenschneide 19 in Rich- tung eines nicht dargestellten Schafts des Bohrers 1 über einen ersten Längsabschnitt 31. An diese Rundschlifffase 29, die eine Breite B aufweist, schließt sich umfangsseitig eine Freifläche 33 an.

In einem zweiten Längsabschnitt 35 der Nebenschneide 19, der sich in Richtung des Schafts des Bohrers 1 an den ersten Längsabschnitt 31 anschließt, geht die Nebenschneide 19 direkt in eine Nebenfreifläche 37 über. Vorliegend weist die Nebenschneide 19 im Bereich des zweiten Längsabschnitts 35 dabei einen Scharfschliff auf.

Die Rundschlifffase 29 weist einen Radius auf, der dem Radius der zu erstellenden Bohrung, also dem halben Bearbeitungsdurchmes- ser des Bohrers 1 entspricht. Ein Anschliff des Bohrers 1 , bei dem die Freifläche 33 hergestellt wird, bestimmt die gewünschte Breite B der Rundschlifffase 29. Die Verläufe der Freifläche 33 und der Nebenfreifläche 37 sind so gewählt, dass diese während eines Bohrvorgangs des Bohrers 1 in einem Werkstück die Bohrungswand nicht berühren.

Vorzugsweise ist zumindest in der Spanfläche 15' der Spannut S' eine Zusatznut Z vorgesehen. Diese ist also bevorzugt in einem Wandbereich der Spannut S' eingebracht, welche eine der Nebenschneide T zugeordnete Spanfläche 15' bildet. Hierdurch ist der Spanwinkel der Nebenschneide 7' im Bereich der Zusatznut Z vergrößert, sodass die Nebenschneide in diesem Bereich scharf geschliffen ist und in das Bohrungsinnere vorstehende Fasern sicher abschneiden kann. Es ist auch möglich, die mindestens eine Zusatznut Z im Bereich der hier nicht dargestellten Spannut S der Nebenschneide 7 vorzusehen. Besonders bevorzugt ist in jeder der Spannuten S, S' zumindest bereichsweise eine Zusatznut Z vorgesehen. Dadurch können beide Nebenschneiden 7, T im Bereich der ihnen zugeordneten Rundschlifffasen 29 eine Abstützfunktion erfüllen, wobei sie zugleich im Bereich ihrer Zusatznuten Z scharf geschliffen sind, sodass sie vorstehende Fasern sicher abschneiden können.

Sind mehr als eine Nebenschneide bei einem Bohrer 1 vorgesehen, ist die Zusatznut Z bevorzugt zumindest an genau der mindestens einen Nebenschneide vorgesehen, an welche sich - in Umfangsrich- tung gesehen - eine Rundschlifffase anschließt. Gerade hier ist es besonders vorteilhaft, die Nebenschneide mit Hilfe der Zusatznut scharf zu schleifen, weil sie ansonsten besonders wenig scharf in diesem Bereich ausgebildet wäre. An anderen Nebenschneiden, die gegebenenfalls keine Rundschlifffase aufweisen, muss dagegen nicht zwingend eine Zusatznut vorgesehen sein. Es ist aber sehr wohl möglich, auch bei diesen eine Zusatznut vorzusehen.

Besonders bevorzugt wird die Zusatznut - in axialer Richtung gese- hen - im Bereich der Rundschlifffase angeordnet. Es streckt sich also die Rundschlifffase nicht über die gesamte axiale Länge der Nebenschneide, ist diese besonders bevorzugt in dem Bereich scharf geschliffen, wo sie sonst aufgrund der Rundschlifffase besonders wenig scharf ausgerichtet wäre. Durch die Zusatznut Z wird der Spanwinkel der Nebenschneiden 7, T in diesem Bereich vergrößert. Dies wird im Folgenden näher erläutert. Im Allgemeinen schließen die Bohrungswand und die Umfangsfläche des Bohrers 1 , welcher ihr - in Richtung auf die Mittelachse des Bohrers, also in radialer Richtung gesehen - gegenüber liegt und sich - in Umfangsrichtung gesehen - an die Nebenschneide an- schließt, zusammen einen Freiwinkel ein. Der entsprechende Bereich der Umfangsfläche ist dann als Freifläche ausgebildet. Im Bereich einer Rundschlifffase geht der Freiwinkel gegen null oder ist sogar gleich null. Jedenfalls weist er höchstens einen nur äußerst geringen, positiven Betrag auf. In diesem Fall stützt sich der Bohrer 1 mit der Rundschlifffase 29 an der Bohrungswand ab.

Wird nun in die Spanfläche 15 einer Spannut S eine Zusatznut Z eingebracht, ergibt sich ein hoch positiver Spanwinkel für die zugehörige Nebenschneide 7. Diese ist also durch die Zusatznut Z scharf geschliffen, selbst wenn im Bereich der zugehörigen Nebenschneide Rundschlifffasen vorgesehen sind.

Wird also eine Nebenschneide scharf geschliffen, indem also Zusatznuten Z vorgesehen werden, kann sich - in Umfangsrichtung gesehen - ohne Weiteres eine Rundschlifffase 29 an die zugehörige Nebenschneide 7 anschließen, sodass sich der Bohrer 1 optimal an einer Bohrungswand abstützen kann.

Für den Fall, dass bei einem Bohrer 1 Zusatznuten Z vorgesehen werden, ist es nicht erforderlich, dass sich diese - in Längsrichtung gesehen - über den gleichen Bereich erstrecken, wie die Rundschlifffasen 29. Insbesondere ist es möglich, dass die Zusatznuten Z nur in einem bestimmten Bereich oder in bestimmten Bereichen der Nebenschneiden 7, T beziehungsweise Rundschlifffasen 29, 29' vorgesehen sind. Insbesondere bei langen Bohrern ist es möglich, die Zusatznuten Z - von der Stirnseite des Bohrers 1 aus gesehen - nur in einem ersten Bereich vorzusehen. Vorzugsweise ist dabei gewährleistet, dass alle vorstehenden Fasern von den scharf geschliffenen Nebenschneiden im Bereich der Zusatznuten abgeschnitten werden. Es ist dann nicht mehr nötig, dass der - in axialer Richtung gesehen - nachfolgende Bereich der Nebenschneiden 7, 7' scharf geschliffen ist.

Die Zusatznuten verlaufen vorzugsweise im Wesentlichen parallel oder genau parallel zu den Spannuten. Figur 3 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt des Bohrers 1 nach Figur 2 im Bereich seiner Spitze 3 mit Blickrichtung auf die Nebenschneide 19. Gleiche und funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugsziffern versehen. Insofern wird auf die Beschreibung zu den vorangegangenen Figuren verwiesen. Die Breite B des ersten Längsabschnitts 31 liegt vorzugsweise in einem Bereich von 0,01 mm bis 0,1 mm und beträgt insbesondere etwa 0,05 mm. Dabei ist die Länge L des ersten Längsabschnitts 31 in Bezug auf eine Gesamtlänge des Bohrers 1 sehr kurz und liegt vorzugsweise in einem Bereich von 1 mm bis 3 mm. Der zweite Längsabschnitt 35 erstreckt sich vorzugsweise über den - in Vorschubrichtung gesehen - hinter der Rundschlifffase 29 liegenden übrigen Bereich der Nebenschneide 19.

In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Breite B der Rundschlifffase 29 über ihre Länge L konstant. Alternativ wird bevor- zugt, dass die Breite B der Rundschlifffase 29 von dem stirnseitigen Bereich des ersten Längsabschnitts 31 aus, der an die Hauptschnei- de 7 grenzt, entgegen der mit einem Pfleil dargestellten Vorschubrichtung 38 schmaler wird.

Figur 4 zeigt eine perspektivische Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Bohrers 1. Diese Ansicht entspricht im We- sentlichen der Darstellung gemäß Figur 2. Gleiche und funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugsziffern versehen, sodass auf die Beschreibung zu den vorangegangenen Figuren verwiesen wird.

Bei dem besonders bevorzugten, in Figur 4 dargestellten Ausführungsbeispiel des Bohrers 1 ist vorgesehen, dass die Nebenschnei- den 19, 19' jeweils mehrere - hier insgesamt drei - in einem Abstand voneinander angeordnete, randoffene Ausnehmungen 39 aufweisen. Diese sind hier bevorzugt im zweiten Längsabschnitt 35 der Nebenschneide 19, 19' angeordnet. Es ist ebenso denkbar, dass statt der beschriebenen Ausnehmungen 39 oder zusätzlich zu die- sen eine oder mehrere Ausnehmungen im Bereich des ersten Längsabschnitts 31 angeordnet sind.

Die Ausnehmungen 39 sind als Kerben ausgebildet, die bei diesem Ausführungsbeispiel rein beispielhaft eine rechteckige Kontur aufweisen. Sie werden durch Schleifen, Lasern und/oder Erodieren her- gestellt. Es ist ohne Weiteres möglich, eine andere Kontur für die Ausnehmung 39 vorzusehen. Sie können beispielsweise auch V- förmig ausgebildet sein oder sonstige Formen aufweisen. Als besonders vorteilhaft haben sich Ausnehmungen erwiesen, deren - in Um- fangsrichtung gemessene - Längserstreckung I in einem Bereich von 0,1 mm bis 0,8 mm, insbesondere von 0,1 mm bis 0,5 mm, liegt, vorzugsweise 0,15 mm beträgt. Von dem zu bearbeitenden Werkstück abstehende Fasern können von den Ausnehmungen 39 einge- fangen werden und nachfolgend von dem einer Ausnehmung 39 in axialer Richtung folgenden, gegebenenfalls zwischen zwei Ausnehmungen 39 vorhandenen Teilbereich der Nebenschneide 19, 19' geschnitten werden. Außerdem kann sich der Werkstoff, der durch den vorangegangenen Bereich der Nebenschneide 19, 19' gestaucht wurde, wieder entspannen, und die dadurch gelockerten Fasern werden nachfolgend durch die Nebenschneide 19, 19' geschnitten.

Zusammenfassend bleibt festzuhalten, dass beim Bohren von faserverstärkten Kunststoff aufweisenden Werkstücken mittels der an- hand der Figuren beschriebenen Bohrer 1 eine Delamination sowie ausgefranste Bearbeitungskanten, insbesondere beim Bohrungsdurchbruch vermieden werden können. Dies ist sowohl bei Werkstücken möglich, die ganz aus faserverstärktem Kunststoff bestehen, als auch bei solchen, die wenigstens eine Schicht aus faserverstärk- tem Kunststoff sowie eine Metallschicht, beispielsweise Aluminium, umfassen. Werden solche Werkstücke mit Sandwichaufbau bearbeitet, ergeben sich die hier beschriebenen Vorteile gerade dann, wenn auf der Austrittsseite des Bohrers 1 aus dem Werkstück faserverstärkter Kunststoff vorhanden ist. Vorteilhaft ist es ferner, dass sehr genaue Bohrungen mit guten Oberflächen erzeugt werden können. Dies wird insbesondere durch die sehr schmale sich nur über eine geringe axiale Länge von vorzugsweise von zirka 1 ,0 mm bis 3,0 mm erstreckende Rundschlifffase 29 erreicht. Dadurch, dass diese sehr schmal ausgebildet ist, schneidet der Bohrer 1 die Fasern des Werk- Stücks sehr zuverlässig ab. Dabei unterliegt die an der Bohrungswand entlang gleitende und dadurch die Nebenschneide 19, 19' stabilisierende Rundschlifffase 29 nur einem geringen Verschleiß. Besonders gute Ergebnisse haben sich ergeben, wenn der Bohrer 1 neben der speziellen Ausgestaltung der Rundschlifffase 29 einen Spitzenwinkel von kleiner oder gleich 100°, insbesondere einen Spitzenwinkel von kleiner oder gleich 90° aufweist. Durch diesen kleinen Spitzenwinkel, den die Hauptschneiden 7, 7' miteinander einschließen, wird sichergestellt, dass die auf den Bohrer 1 wirkenden resul- tierenden Kraftkomponenten in axialer Richtung möglichst klein sind.

Die hier dargestellten Ausführungsbeispiele des Bohrers 1 , deren Nebenschneide 19, 19' in dem ersten Längsabschnitt 31 eine Rund- schlifffase 29 aufweisen und in dem zweiten Längsabschnitt 35 einen Scharfschliff aufweisen, führen insbesondere dann zu sehr gu- ten Arbeitsergebnissen, wenn Fasern des Werkstücks nicht vollständig durch die Nebenschneide 19, 19' im Bereich des ersten Längsabschnitts 31 geschnitten wurden. In diesem Fall dient der zweite Längsabschnitt 35 der Nebenschneide 19, 19' insbesondere dazu, diese Fasern sicher zu schneiden. Wird der Bohrer 1 in einem Werk- stück eingesetzt, dessen Fasern besonders schwer zu schneiden sind, weil sie beispielsweise sehr fein sind, ist es vorteilhaft, dass zusätzlich eine oder mehrere Ausnehmungen 39 vorgesehen sind, die diese Fasern einfangen, sodass diese von einem nachfolgenden Bereich der Nebenschneide 19, 19' geschnitten werden. So können auch Werkstoffe bearbeitet werden, bei denen bei einer Bearbeitung mit einem herkömmlichen Bohrer nicht sämtliche Fasern geschnitten werden.

Bei Bohrungen in faserverstärkten Kunststoff aufweisenden Werkstücken, deren Fasern weniger schwierig zu schneiden sind, wird auch bevorzugt, den Übergang im zweiten Längsabschnitt 35 von der Nebenschneide 19, 19' zu der Nebenfreifläche 37 nicht als Scharf schliff, sondern als zweite Rundschlifffase auszulegen. Der Durchmesser dieser zweiten Rundschlifffase entspricht dann vor- zugsweise ebenfalls dem Bearbeitungsdurchmesser des Bohrers 1 , wobei deren Breite vorzugsweise um ein Vielfaches breiter als die Rundschlifffase 29 des ersten Längsabschnitts 31 ist. Somit kann nämlich eine bessere Abstützung und Führung des Bohrers 1 im Be- reich des zweiten Längsabschnitts 35 erreicht werden. Wenn eine zweite Rundschlifffase in dem Bereich des zweiten Längsabschnitts 35 der Nebenschneide 19, 19' vorgesehen ist, werden die Fasern eines zu bearbeitenden Werkstücks im Wesentlichen im Bereich des ersten Längsabschnitts 31 geschnitten. Da die Breite B der Rund- schlifffase 29 des ersten Längsabschnitts 31 vorzugsweise sehr klein ist, erreicht die Nebenschneide 19, 19' im Bereich des ersten Längsabschnitts 31 nämlich bereits eine sehr gute Schneidwirkung. Besonders bei Werkstücken, deren Fasern in Gänze bereits im Bereich des ersten Längsabschnitts 31 zuverlässig geschnitten werden, ist daher vorzugsweise die zweite Rundschlifffase im Bereich des zweiten Längsabschnitts 35 der Nebenschneide 19, 19' vorgesehen.

Dabei wird es ebenfalls besonders bevorzugt, dass im Bereich der Nebenschneide 19, 19' die offenen Ausnehmungen 39 vorgesehen sind. Insbesondere wenn diese im Bereich des zweiten Längsab- Schnitts 35 der Nebenschneide 19, 19' angeordnet sind, werden Fasern, die nicht im ersten Längsabschnitt 31 geschnitten wurden, von den Ausnehmungen 39 eingefangen, und im Bereich des zweiten Längsabschnitts 35 zuverlässig geschnitten.

Darüber hinaus ist es auch denkbar, in mindesten einem Teilab- schnitt des zweiten Längsabschnitts 35, der sich an den ersten Längsabschnitt 31 anschließt, einen Scharfschliff vorzusehen, und in mindestens einem anderen Teilabschnitt des zweiten Längsabschnitts 35 eine Rundschlifffase vorzusehen, die vorzugsweise um ein Vielfaches breiter als die Rundschlifffase 29 des ersten Längsabschnitts ist. Durch diese Kombination von Scharfschliff und breiter Rundschlifffase im zweiten Längsabschnitt 35 der Nebenschneide 19, 19' kann sowohl eine sehr gute Schneidwirkung als auch Abstüt- zung erreicht werden.

Insgesamt zeigt sich, dass besonders bevorzugt wird, stets eine Rundschlifffase 29 im ersten Längsabschnitt 31 der Nebenschneide 19, 19' vorzusehen, die sehr schmal ist und eine bevorzugte Länge L von 1 ,0 mm bis 3,0 mm aufweist, wobei im zweiten Längsabschnitt 35 der Übergang von der Nebenschneide 19, 19' zu der Nebenfreifläche 37 verschieden von dem Übergang der Nebenschneide 19, 19' zu der Freifläche 33 im ersten Längsabschnitt 31 ist.

Wesentlich ist also die kurze und schmale Rundschlifffase 29 im ersten Längsabschnitt 31 , und dass die oben beschriebenen Übergänge im ersten Längsabschnitt 31 und im zweiten Längsabschnitt 35 voneinander verschieden sind, weil nur so der zweite Längsabschnitt 31 einen deutlichen Beitrag zu der Qualität der hergestellten Bohrung leistet.

Claims

Ansprüche

1. Bohrer (1 ) zur Herstellung einer Bohrung in faserverstärkten Kunststoff aufweisenden Werkstücken mit

- mindestens einer stirnseitigen Hauptschneide (7,7'), - mindestens einer im Bereich einer Umfangsfläche (17) des Bohrers (1 ) vorgesehenen Nebenschneide (19,19'), und mit

- mindestens einer sich umfangseitig an die mindestens eine Nebenschneide (19,19') anschließenden Rundschlifffase (29), dadurch gekennzeichnet, dass sich die Rundschlifffase (29) über einen ersten Längsabschnitt (31 ) im vorderen Bereich der Nebenschneide (19,19') erstreckt, und dass sich in einem daran anschließenden zweiten Längsabschnitt (35) eine Nebenfreifläche (37) umfangsseitig an die Nebenschneide (19,19') anschließt.

2. Bohrer nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang von der Nebenschneide (19, 19') zu der Nebenfreifläche (37) im zweiten Längsabschnitt (35) als Scharfschliff ausgebildet ist.

3. Bohrer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Hauptschneiden (7,7') und mindestens zwei Nebenschneiden (19,19') vorgesehen sind, wobei jeder der Hauptschneiden (7,7') eine der Nebenschneiden (19,19') zugeordnet ist.

4. Bohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Breite (B) der Rundschlifffase (29) minimal ist, vorzugsweise ein technisch herstellbares Minimum beträgt.

5. Bohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite (B) der Rundschlifffase (29) in einem Bereich von 0,01 mm bis 0, 1 mm liegt, vorzugsweise 0,05 mm beträgt.

6. Bohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bohrer (1 ) zumindest im Bereich der Rundschlifffase (29) mit einer harten Beschichtung, vorzugsweise Diamantbeschichtung, versehen ist.

7. Bohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Länge (L) der Rundschlifffase in einem Bereich von 1 mm bis 3 mm liegt.

8. Bohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite (B) der Rundschlifffase (29) über ihre Länge (L) konstant oder im Wesentlichen konstant ist.

9. Bohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite (B) der Rundschlifffase (29) von dem stirn- seitigen Bereich des ersten Längsabschnitts (31 ) aus entgegen der Vorschubrichtung (38) des Bohrers schmaler wird.

10. Bohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nebenschneide (19,19') mit mindestens einer offenen Ausnehmung (39), insbesondere Kerbe, versehen ist.

1 1 . Bohrer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Nebenschneide (19, 19') mit mehreren, in einem Abstand voneinander angeordneten randoffenen Ausnehmungen (39) versehen ist.

12. Bohrer nach Anspruch 10 oder 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Längserstreckung (I) der Ausnehmung (39) in einem Bereich von 0, 1 mm bis 0,8 mm, insbesondere von 0,1 mm bis 0,5 mm, liegt, vorzugsweise 0, 15 mm beträgt.

13. Bohrer nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Ausnehmung (39) an der Nebenschneide (19,19') im Bereich des zweiten Längsabschnitts (35) der Nebenschneide (19,19') angeordnet ist.

14. Bohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptschneide (7,7') parallel oder im Wesentlichen parallel zu einer eine Rotationsachse des Bohrers (1 ) schneidenden Geraden (9) verläuft und einen Abstand voreilend - in Rotationsrichtung (1 1 ) des Bohrers (1 ) - zu dieser Geraden (9) von 10% bis 20%, vorzugsweise von etwa 15%, eines Hauptbohrdurchmessers des Bohrers (1 ) aufweist.

15. Bohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptschneiden (7,7') einen Spitzenwinkel kleiner oder gleich 100°, vorzugsweise kleiner oder gleich 90° einschließen.

16. Bohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine stirnseitige Ausspitzung (21 ), insbesondere eine Kreuzausspitzung.

17. Bohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens einen Nebenschneide eine Spannut zugeordnet ist und dass in dieser Spannut wenigstens bereichsweise eine Zusatznut so vorgesehen ist, dass ein Spanwinkel der mindestens einen Nebenschneide im Bereich der Zusatznut vergrößert ist.

18. Bohrer nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatznut zumindest an der mindestens einen Nebenschneide vorgesehen ist, an der sich eine Rundschlifffase anschließt.

19. Bohrer nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatznut - in axialer Richtung gesehen - im Bereich der Rundschlifffase angeordnet ist.