DE102011122539A1 - Verfahren zur Herstellung einer Bohrung in einem Werkstück - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung einer Bohrung (1) in einem Werkstück (3) beschrieben, bei dem zunächst mit einem Bohrwerkzeug eine Vorbohrung (7) mit einem Durchmesser (D1) erzeugt wird, welche anschließend mit einem zur materialabtragenden Feinbearbeitung der Vorbohrung (7) ausgebildeten Spanungswerkzeug (11) auf einen gewünschten Enddurchmesser (D2) vergrößert wird. Das Spanungswerkzeug (11) weist wenigstens eine wenigstens annähernd senkrecht zu einer Mittelachse (M2) des Spanungswerkzeugs (11) verlaufende Schneide (15) im Bereich einer Werkzeugspitze (13) und umfangsseitig verlaufende Schneidkanten auf.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Bohrung in einem Werkstück gemäß der im Patentanspruch 1 näher definierten Art.
  • Aus der Praxis sind Verfahren bekannt, mit denen sehr enge Toleranzen aufweisende Bohrungen in Werkstücken hergestellt werden können. Hierbei wird zunächst mit einem Vorbohrer eine Vorbohrung mit einem Durchmesser, welcher kleiner als ein gewünschter Enddurchmesser ist, erzeugt. Da eine gewünschte Positionstoleranz hierbei gegebenenfalls nicht eingehalten werden kann, muss in einem daran anschließenden Verfahrensschritt eine Positionskorrektur beispielsweise mit einem Ausspindelwerkzeug durchgeführt werden, so dass eine Mittelachse der Bohrung innerhalb der gewünschten Positionstoleranz liegt. In einem wiederum anschließenden Verfahrensschritt wird beispielsweise eine Reibahle eingesetzt, um die Vorbohrung auf den gewünschten Enddurchmesser zu bringen und dabei gute Oberflächeneigenschaften innerhalb der Bohrung zu erzielen. Der Ausspindelprozess ist nötig, da die Reibahle in der Bohrung geführt ist und sich bei der Durchmesseraufweitung aufgrund von schrägen, im Bereich einer Werkzeugspitze angeordneten Schneiden in der vorgegebenen Bohrung zentriert.
  • Bis die Bohrung auf den endgültigen Durchmesser gebracht ist, sind mit dem beschriebenen Verfahren somit viele Verfahrensschritte mit verschiedenen Werkzeugen nötig, so dass die Herstellung der Bohrung zeitaufwändig und kostenintensiv ist.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, mittels welchem eine hochgenaue Bohrung schnell und kostengünstig herstellbar ist.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
  • Es wird ein Verfahren zur Herstellung einer Bohrung in einem Werkstück, beispielsweise einer Sackbohrung oder einer Durchgangsbohrung, vorgeschlagen, bei dem zunächst mit einem Bohrwerkzeug eine Vorbohrung mit einem Durchmesser erzeugt wird, welche anschließend mit einem zur materialabtragenden Feinbearbeitung der Vorbohrung ausgebildeten Spanungswerkzeug auf einen gewünschten Enddurchmesser vergrößert wird, wobei das Spanungswerkzeug wenigstens eine wenigstens annähernd senkrecht zu einer Mittelachse des Spanungswerkzeugs verlaufende Schneide im Bereich einer Werkzeugspitze und umfangsseitig verlaufende Schneidkanten aufweist.
  • Eine Bohrung kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auf einfache, schnelle und somit kostengünstige Weise unter Einhaltung enger Lage- und Durchmessertoleranzen bei hoher Oberflächengüte in weniger Verfahrensschritten als mit herkömmlichen Verfahren erzeugte Bohrungen hergestellt werden. Zudem sind hierzu weniger Werkzeuge nötig. Dies resultiert daraus, dass mit dem Spanungswerkzeug die Vorbohrung sowohl unter Durchführung einer Positionskorrektur als auch bei Erzielung einer hohen Oberflächengüte auf den gewünschten Enddurchmesser erweitert werden kann. Durch die Schneide im Bereich der Werkzeugspitze, welche bei dem erfindungsgemäßen Verfahren einen Spitzenwinkel von wenigstens annähernd 180° aufweist, ist eine im Wesentlichen radialkraftfreie Feinbearbeitung der Vorbohrung möglich, d. h. mit dem Spanungswerkzeug kann im Unterschied zu bei bekannten Verfahren eingesetzten Reibahlen, welche sich aufgrund ihrer schrägen Schneiden in der Vorbohrung zentrieren, eine Positionskorrektur durchgeführt werden. Über die umfangsseitigen Schneidkanten ist eine hohe Oberflächengüte der Bohrung erzielbar.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass an einer Einführseite des Spanungswerkzeugs in das Werkstück eine Fase erzeugt wird, welche insbesondere in einem Schritt mit der Vorbohrung hergestellt wird. Die Fase kann insbesondere mit einem Stufenbohrer auf einfache Weise zusammen mit der Bohrung hergestellt werden. Alternativ hierzu ist es auch möglich ein separates Werkzeug zur Herstellung der Fase einzusetzen. Die Fase kann vor oder nach einem Einsatz des Spanungswerkzeugs in dem Werkstück erzeugt werden.
  • Bei der Herstellung einer Durchgangsbohrung kann an einer der Einführseite des Spanungswerkzeugs abgewandten Seite des Werkstücks eine rückwärtige Fase erzeugt werden. Dieser Schritt kann vor oder nach dem Einsatz des Spanungswerkzeugs durchgeführt werden.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist im Bereich der Schneide des Spanungswerkzeugs eine Schutzfase oder Verrundung vorgesehen, welche insbesondere kleiner als ein radiales Aufmaß der Bohrung gegenüber der Vorbohrung ausgebildet ist. Die Schutzfase bzw. die Verrundung dient dem Schutz der Schneide, da durch die Schutzfase oder Verrundung Ecken oder exponierte Bereiche der Schneide vermieden werden, in denen große Wärmemengen anfallen und hierdurch Materialbeschädigungen des Werkstücks oder des Werkzeugs auftreten könnten.
  • Wenn wenigstens eine umfangsseitige Schneidkante des Spanungswerkzeugs zumindest bereichsweise über ihrer Erstreckungsrichtung eine definierte Rundschlifffase aufweist, ist eine besonders enge Enddurchmessertoleranz der herzustellenden Bohrung einhaltbar. Im Bereich der Rundschlifffasen weisen die Schneidkanten einen geringen Verschleiß auf. Durch den geringen Verschleiß bleibt der Durchmesser des Spanungswerkzeugs im Bereich der Schneiden sehr konstant, so dass das Spanungswerkzeug eine hohe Lebendauer hat und eine hohe Prozessfähigkeit des Bohrungsenddurchmessers erzielt wird.
  • Wenn die Rundschlifffase der Schneidkanten eine Breite zwischen 0,02 mm und 0,1 mm, insbesondere eine Breite von 0,05 mm, aufweist, ist eine hohe Oberflächengüte bei gleichzeitig guter Durchmessertoleranz des Spanungswerkzeugs erzielbar. Die Rundschlifffase stellt einen Teil einer Mantelfläche des Spanungswerkzeugs dar. Zusammen mit der Schneide im Bereich der Werkzeugspitze ergibt sich mit der Rundschlifffase am Außendurchmesser des Spanungswerkzeugs eine hohe Führungsgenauigkeit des Spanungswerkzeugs.
  • Alternativ zu dem Vorsehen von Rundschlifffasen kann wenigstens eine umfangsseitige Schneidkante zumindest bereichsweise über ihrer Erstreckungsrichtung einen ersten Freiwinkel im Bereich von 2° bis 4° aufweisen. Der Freiwinkel hat einen vergleichbaren Effekt wie die Rundschlifffase, so dass gute Oberflächeneigenschaften der Bohrung unter Einhaltung enger Durchmessertoleranzen bei einer relativ geringen Abnutzung der Schneidkanten erzielt werden.
  • Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die wenigstens eine Schneidkante in einem an den ersten Freiwinkel angrenzenden Bereich einen zweiten Freiwinkel aufweist, welcher größer als der erste Freiwinkel ist. Der zweite Freiwinkel schließt sich in Umfangsrichtung an den ersten Freiwinkel der Schneidkanten an, wobei eine Breite der Schneidkante im Bereich des ersten Freiwinkels insbesondere einen Wert im Bereich von etwa 0,2 mm und 0,5 mm aufweist. Dieser Wert kann allerdings in Abhängigkeit von dem vorliegenden Durchmesser des Spanungswerkzeugs auch größer oder kleiner sein.
  • Weiter alternativ kann es vorgesehen sein, dass die umfangsseitigen Schneidkanten einen radialen Verlauf bzw. einen radialen Freischliff aufweisen, wodurch ein vergleichbarer Effekt wie mit dem Einsatz eines oder mehrerer Freiwinkel erzielt wird.
  • Insbesondere sind sämtliche auf dem Werkzeugumfang befindlichen Schneidkanten des Spanungswerkzeugs mit einer Rundschlifffase bzw. einem Freiwinkel bzw. einem radialen Freischliff versehen. Die Stirnschneide und die eventuell angebrachten Schutzfasen oder Kantenverrundungen sind insbesondere mit einem oder mehreren Freiwinkeln versehen.
  • Das Spanungswerkzeug weist insbesondere vier bis acht umfangsseitige Schneidkanten auf, so dass ein Verhältnis aus einem Vorschub zu einer Anzahl an Schneidkanten sehr klein ist. Der Gesamtvorschub kann somit relativ groß gewählt werden, da hierdurch ein Vorschub pro Schneidkante gering ist. Hierdurch kann eine kurze Bearbeitungszeit erreicht werden. Weiterhin wird durch die hohe Schneidenanzahl eine gleichmäßige Aufteilung der wirkenden Schnittkräfte über den Umfang des Werkzeugs erreicht. Durch die hohe Anzahl an Schneidkanten ist eine Standzeit eines derartigen Spanungswerkzeugs vorteilhafterweise groß. Die Anzahl der Schneidkanten wird derart gewählt, dass zwischen benachbarten Schneidkanten angeordnete Spannuten zum Abführen von während des Spanungsprozesses anfallenden Spänen ausreichen.
  • Stabile Schneidkanten sind erzielbar, wenn die umfangsseitigen Schneidkanten des Spanungswerkzeugs einen Drallwinkel kleiner als 30°, insbesondere kleiner als 20° und vorzugsweise größer als 15° aufweisen. Je kleiner der Drallwinkel ist, desto besser ist eine Wärmeabfuhr an der im Einsatz befindlichen Schneidkante und desto größer ist die Haltbarkeit des Spanungswerkzeugs. Zudem steigt eine Zerspanungskraft bei sinkendem Drallwinkel.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens weisen die umfangsseitigen Schneidkanten des Spanungswerkzeugs eine axiale Länge kleiner als sechsmal einem Durchmesser des Spanungswerkzeugs, insbesondere drei- bis fünfmal dem Durchmesser des Spanungswerkzeugs, auf. Das Spanungswerkzeug ist hierdurch insgesamt kurz und eigenstabil ausgebildet.
  • Eine Verbesserung einer Oberflächenbeschaffenheit der Bohrung kann dadurch erzielt werden, dass das Spanungswerkzeug im Bereich der umfangsseitigen Schneidkanten zumindest bereichsweise in axialer Richtung eine Durchmesserverjüngung aufweist, wobei der größte Durchmesser im Bereich der Werkzeugspitze vorgesehen ist. Die Durchmesserabnahme in Form eines Konuswinkels weist insbesondere einen Wert kleiner als 60% einer Bohrungstoleranz auf. Der Effekt eines Reibens der Schneidkanten an einer Bohrungsoberfläche wird hierdurch reduziert.
  • Um während des Spanungsvorgangs entstehende Wärme effektiv von dem Spanungswerkzeug abführen zu können, kann eine Kühleinrichtung vorgesehen sein, mittels welcher das Spanungswerkzeug während eines Spanungsvorgangs insbesondere von innen gekühlt wird.
  • Eine Maßhaltigkeit der herzustellenden Bohrung wird ebenfalls durch eine Rundlaufgenauigkeit des Spanungswerkzeugs und des Werkzeughalter bestimmt. Insbesondere eignet sich der Einsatz von Hydrodehnspannfutter, Präzisionsaufnahmen oder dergleichen.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können Bohrungen, wie Sackbohrungen oder Durchgangsbohrungen, in sämtlichen Materialien hergestellt werden, wobei eine Optimierung der Bohrung hinsichtlich Positionsgenauigkeit, Bohrungsdurchmesser und Oberflächenqualität ermöglicht ist. Beispielsweise können Bohrungen in Flanschen bei rotierenden Bauteilen von Rotoren, Scheiben oder dergleichen erzeugt werden, wobei die Bauteile beispielsweise aus Udimet, Inconel, Titan- oder Nickelbasislegierungen gefertigt sind.
  • Das Spanungswerkzeug kann dabei in der Art eines Fräswerkzeugs, eines Reibfräswerkzeugs oder ähnlichem ausgebildet sein.
  • Sowohl die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale als auch die in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Verfahrens angegebenen Merkmale sind jeweils für sich alleine oder in beliebiger Kombination miteinander geeignet, den erfindungsgemäßen Gegenstand weiterzubilden. Die jeweiligen Merkmalskombinationen stellen hinsichtlich der Weiterbildung des Gegenstandes nach der Erfindung keine Einschränkung dar, sondern weisen im Wesentlichen lediglich beispielhaften Charakter auf.
  • Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den Patentansprüchen und den nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispielen.
  • Es zeigt:
  • 1 eine vereinfachte Schnittdarstellung durch ein Bohrwerkzeug und ein Werkstück bei einem ersten Verfahrensschritt zur Herstellung einer Durchgangsbohrung, bei dem mit dem Bohrwerkzeug eine Vorbohrung und eine Fase auf einer Einführseite des Bohrwerkzeugs in das Werkstück erzeugt werden;
  • 2 eine vereinfachte Schnittdarstellung durch ein Spanungswerkzeug und das Werkstück der 1 bei einem zweiten Verfahrensschritt, bei dem eine Positionskorrektur und eine Erweiterung der Vorbohrung auf einen gewünschten Enddurchmesser mit dem Spanungswerkzeug durchgeführt werden;
  • 3 eine vereinfachte Schnittdarstellung durch eine Fräseinrichtung und das Werkstück der 2 während eines dritten Verfahrensschritts, bei dem auf einer der Einführseite abgewandten Seite des Werkstücks mit der Fräseinrichtung eine rückwärtige Fase erzeugt wird;
  • 4 eine vereinfachte dreidimensionale Darstellung des Spanungswerkzeugs der 2 in Alleinstellung;
  • 5 ein vereinfacht gezeigter bereichsweiser Ausschnitt einer Schnittdarstellung durch das Spanungswerkzeug der 4 entlang der Linie V-V; und
  • 6 ein vereinfacht gezeigter bereichsweiser Ausschnitt einer Schnittdarstellung durch ein alternativ ausgebildetes Spanungswerkzeug.
  • In den 1 bis 3 sind teilweise optionale Verfahrensschritte zur Herstellung einer hochgenauen Bohrung 1 in einem Werkstück 3 gezeigt, wobei die jeweiligen Werkzeuge und das Werkstück 3 jeweils in einer Schnittdarstellung stark vereinfacht gezeigt sind.
  • Zunächst wird mit einem in der 1 vereinfacht dargestellten Bohrwerkzeug 5 eine Vorbohrung 7 mit einem Durchmesser D1 um eine Mittelachse M1 in dem Werkstück 3 erzeugt. Das Bohrwerkzeug 5, welches hier in der Art eines Stufenbohrers ausgebildet ist, wird hierzu mit einer Drehbewegung entlang des Pfeils P1 und einer Vorschubbewegung entlang des Pfeils P2 in Richtung des Werkstücks 3 bewegt. Von dem Bohrwerkzeug 5 wird hier somit in einem Schritt die durch das gesamte Werkstück 3 reichende Vorbohrung 3 in der Art einer Durchgangsbohrung und eine vordere Fase 9 erzeugt, welche auf einer Einführseite des Bohrwerkzeugs 5 in dem Werkstücks 3 angeordnet ist.
  • Für die Herstellung der vorderen Fase 9 sind im Vergleich zur endgültigen Bohrungsposition größere Toleranzen zulässig, so dass diese gemeinsam mit der Vorbohrung 7 hergestellt werden kann. Ein Vorteil des gezeigten Stufenbohrers 5 ist, dass dieser zur Erzeugung der vorderen Fase 9 nicht vollflächig oder stumpf mit dem Werkstück in Eingriff kommt, sondern vorliegend unter einem Winkel von etwa 45°. Hierdurch können ein gleichmäßiger Anstieg einer Schnittkraft, ein ruhiger Werkzeuglauf und eine hohe Standzeit des Werkzeugs erreicht werden.
  • Die vordere Fase 9 kann bei einer alternativen Ausführung der Erfindung auch mit einem separaten Werkzeug erzeugt werden.
  • In einem an die Erstellung der Vorbohrung 7 anschließenden Verfahrensschritt wird gemäß der 2 die Vorbohrung 7 mit einem Spanungswerkzeug 11 auf einen gewünschten Enddurchmesser D2, welcher größer als der Durchmesser D1 der Vorbohrung ist, erweitert. Das aus einem Hartmetall, einer Hartmetall-Keramikmischung oder sonstigen bekannten Schneidstoffen gefertigte Spanungswerkzeug 11, welches in den 4 und 5 näher ersichtlich ist, dreht sich hierzu in Richtung eines Pfeils P3 und weist eine Vorschubrichtung entlang eines Pfeils P4 auf, welche der Vorschubrichtung des Bohrwerkzeugs 5 entspricht.
  • Wenigstens eine im Bereich einer Werkzeugspitze 13 angeordnete Haupt- bzw. Stirnschneide 15 des Spanungswerkzeugs 11 ist vorliegend im Wesentlichen senkrecht zu einer Mittelachse M2 des Spanungswerkzeugs 11 ausgebildet. Die Schneide 15 verläuft über dem gesamten Durchmesserbereich D1 der Vorbohrung 7 senkrecht zu der Mittelachse M1 und M2. Dies hat den Vorteil, dass bei einer Aufweitung des Durchmessers D1 der Vorbohrung 7 durch das Spanungswerkzeug 11 keine Kräfte in radialer Richtung des Spanungswerkzeugs 11 wirken, so dass mit dem Spanungswerkzeug 11 eine Positionskorrektur der Mittelachse M1 durchgeführt werden kann und die Mittelachse M2 der Bohrung gegenüber der Mittelachse M1 der Vorbohrung versetzt werden kann.
  • Dementsprechend kann sich ein erstes radiales Aufmaß R1 auf einer in der Schnittdarstellung der 2 linken Seite des Werkstücks 3 von einem zweiten radialen Aufmaß R2 auf einer in der Schnittdarstellung rechten Seite des Werkstücks 3 unterscheiden.
  • Das in der 4 in einer dreidimensionalen Seitenansicht ausschnittsweise dargestellte Spanungswerkzeug 11 weist neben der Hauptschneide 15 mehrere umfangsseitig verlaufende Schneidkanten 17 auf, wobei diese vorliegend einen positiven Drallwinkel DW von etwa 15° aufweisen. Durch den relativ kleinen Drallwinkel DW der Schneidkanten 17 ist die Werkzeugspitze 13 relativ stumpf, so dass das Spanungswerkzeug eine gute Haltbarkeit aufweist und die Schneidkanten 17 stabil sind. Zudem ist eine Wärmeabfuhr aus dem Bereich der Werkzeugspitze 13 sehr effektiv.
  • Es sind vorliegend sechs Schneidkanten 17 vorgesehen, wobei durch die hohe Anzahl der Nebenschneiden 17 ein Vorschub sehr groß gewählt werden kann, da ein Verhältnis aus Vorschub zu einer Schneidkantenanzahl durch die große Schneidkantenanzahl relativ gering ist. Zudem hat die große Anzahl der Schneidkanten 17 den Vorteil, dass eine sehr gleichmäßige Aufteilung von während des Spanungsprozesses wirkenden Schneidkräften auf den gesamten Umfang des Spanungswerkzeugs 11 erzielt wird. Die große Anzahl der Schneidkanten 17 hat zudem eine vorteilhafte Wirkung auf die Standzeit des Spanungswerkzeugs 11.
  • Die einzelnen Schneidkanten 17 weisen vorliegend jeweils über ihrer Erstreckung entlang des Spanungswerkzeugs 11 eine Rundschlifffase 19 auf. Wie in der 5 näher ersichtlich ist, ist ein Teil der Schneidkante 17 durch die Rundschlifffase 19 einer Mantelfläche 21 des Spanungswerkzeugs 11 zumindest angenähert oder ist Teil von der Mantelfläche 21, so dass eine Maßgenauigkeit des Spanungswerkzeugs 11 über einen langen Zeitraum sehr hoch ist und enge Durchmessertoleranzen eingehalten werden können. Durch die Rundschlifffase 19, welche vorliegend eine Breite B von etwa 0,04 mm beträgt, wird eine undefinierte Schneidkante erzeugt, welche die genaue Einhaltung eines gewünschten Enddurchmessers D2 ermöglicht. Auf der anderen Seite ist die Rundschlifffase 19 so klein gewählt, dass eine Oberfläche 23 der Bohrung 1 bei dem Spanungsprozess nicht geschädigt wird.
  • Zusammen mit der Schneide 15 führen die Rundschlifffasen der Schneidkanten 17 dazu, dass das Spanungswerkzeug 11 eine hohe Führungsgenauigkeit aufweist.
  • Alternativ zu der Rundschlifffase 19 können die Schneidkanten 17 auch – wie in der 6 ersichtlich – bei ansonsten unverändertem Spanungswerkzeug 11 mit einem ersten Freiwinkel FW1 ausgebildet sein, welcher etwa 2° bis 4° beträgt. Vorliegend weist der erste Freiwinkel FW1 eine sich in Umfangsrichtung des Spanungswerkzeugs 11 erstreckende Breite von etwa 0,2 mm bis 0,5 mm auf. An den ersten Freiwinkel FW1 schließt sich ein zweiter Freiwinkel FW2 an, welcher größer als der erste Freiwinkel FW1 gewählt ist und ähnlich einem Freiwinkel einer Fräsergeometrie gewählt ist. Durch den Einsatz von Schneidkanten 17 mit Freiwinkeln FW1, FW2 ist eine sehr gute Oberflächenbeschaffenheit der Bohrung 1 erzielbar.
  • Das Spanungswerkzeug 11 ist im Bereich einer Nutzlänge NL des Spanungswerkzeugs 11 vorliegend konusförmig ausgebildet, d. h. ein Durchmesser D3 im Bereich der Werkzeugspitze 13 ist größer als ein Durchmesser D4 in einem der Werkzeugspitze 13 abgewandten Bereich des Spanungswerkzeugs 11. Dies wird durch einen Konuswinkel erreicht, welcher in der 4 nicht näher ersichtlich ist. Eine Verjüngung des Spanungswerkzeugs 11 beträgt vorliegend etwa 60% einer Bohrungsdurchmessertoleranz über der Nutzlänge NL des Spanungswerkzeugs 11. Hierdurch wird ein Reibeffekt der Nebenschneiden an der Oberfläche 23 der Bohrung 1 reduziert und eine Verbesserung einer Oberflächenbeschaffenheit der Bohrung 1 erzielt.
  • In der 4 ist eine umlaufende Eckenverrundung 25 im Bereich der Werkzeugspitze 13 ersichtlich, welche zum Schutz des Spanungswerkzeugs 11 vorgesehen ist. Die Eckenverrundung 25, welche insbesondere einen Radius im Bereich von 0,05 mm bis 0,1 mm aufweist, ist vorzugsweise derart gewählt, dass sie kleiner als das kleinere radiale Aufmaß R1 bzw. R2 ist, so dass durch die Eckenverrundung 25 bei dem Spanungsvorgang keine Radialkräfte im Bereich der Werkzeugspitze 13 wirken.
  • Alternativ zu der Eckenverrundung 25 kann auch eine umlaufende Schutzfase im Bereich der Werkzeugspitze vorgesehen sein, welche ebenfalls vorzugsweise kleiner als das kleinste radiale Aufmaß ausgebildet ist.
  • Um enge Toleranzen bei der Herstellung der Bohrung 1 einhalten zu können, ist es vorteilhaft, ein Spanungswerkzeug 11 und einen Werkzeughalter mit einer hohen Rundlaufgenauigkeit einzusetzen.
  • Mit dem Spanungswerkzeug 11, welches Merkmale eines herkömmlichen Fräsers und einer positiv gedrallten Reibahle aufweist, kann somit auf den Einsatz eines separaten Werkzeugs zur Positionskorrektur der Vorbohrung und eines weiteren Werkzeugs zur Aufweitung des Durchmessers der Vorbohrung auf den gewünschten Enddurchmesser verzichtet werden.
  • Nach der gegebenenfalls nötigen Positionskorrektur und der Erzeugung der Bohrung 1 mit dem gewünschten Enddurchmesser wird vorliegend mit einer in der 3 ersichtlichen Fräseinrichtung 27 eine rückwärtige Fase 29 auf einer der vorderen Fase 9 abgewandten Seite des Werkstücks 3 erzeugt. Die Fräseinrichtung 27 weist hierzu einen derart kleinen Durchmesser D5 an ihrer breitesten Stelle auf, dass sie durch die Bohrung 1 hindurchgeführt werden kann.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Bohrung
    3
    Werkstück
    5
    Bohrwerkzeug
    7
    Vorbohrung
    9
    vordere Fase des Werkstücks
    11
    Spanungswerkzeug
    13
    Werkzeugspitze des Spanungswerkzeugs
    15
    Schneide des Spanungswerkzeugs
    17
    Schneidkante des Spanungswerkzeugs
    19
    Rundschlifffase der Schneidkante
    21
    Mantelfläche des Spanungswerkzeugs
    23
    Oberfläche der Bohrung
    25
    Eckenverrundung des Spanungswerkzeugs
    27
    Fräseinrichtung
    29
    rückwärtige Fase des Werkstücks
    B
    Breite der Rundschlifffase
    D1 bis D5
    Durchmesser
    DW
    Drallwinkel
    FW1, FW2
    Freiwinkel
    NL
    Nutzlänge
    M1, M2
    Mittelachse
    P1 bis P4
    Pfeil
    R1, R2
    radiales Aufmaß

Claims (14)

  1. Verfahren zur Herstellung einer Bohrung (1) in einem Werkstück (3), bei dem zunächst mit einem Bohrwerkzeug (5) eine Vorbohrung (7) mit einem Durchmesser (D1) erzeugt wird, welche anschließend mit einem zur materialabtragenden Feinbearbeitung der Vorbohrung (7) ausgebildeten Spanungswerkzeug (11) auf einen gewünschten Enddurchmesser (D2) vergrößert wird, wobei das Spanungswerkzeug (11) wenigstens eine wenigstens annähernd senkrecht zu einer Mittelachse (M2) des Spanungswerkzeugs (11) verlaufende Schneide (15) im Bereich einer Werkzeugspitze (13) und umfangsseitig verlaufende Schneidkanten (17) aufweist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Einführseite des Spanungswerkzeugs (11) in das Werkstück (3) eine Fase (9) erzeugt wird, welche insbesondere in einem Schritt mit der Vorbohrung (7) hergestellt wird.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Durchgangsbohrung (1) hergestellt wird, wobei an einer der Einführseite des Spanungswerkzeugs (11) abgewandten Seite des Werkstücks (3) eine rückwärtige Fase (29) erzeugt wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Schneide (15) des Spanungswerkzeugs (11) eine Schutzfase oder Verrundung (25) vorgesehen ist, welche insbesondere kleiner als ein radiales Aufmaß (R1, R2) der Bohrung (1) gegenüber der Vorbohrung (7) ausgebildet ist.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine umfangsseitige Schneidkante (17) zumindest bereichsweise über ihrer Erstreckungsrichtung eine definierte Rundschlifffase (19) aufweist.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rundschlifffase (19) der Schneidkante (17) eine Breite (B) zwischen 0,02 mm und 0,1 mm, insbesondere eine Breite (B) von 0,05 mm aufweist.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine umfangsseitige Schneidkante (17) zumindest bereichsweise über ihrer Erstreckungsrichtung einen ersten Freiwinkel (FW1) im Bereich von 2° bis 4° aufweist.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Schneidkante (17) in einem an den ersten Freiwinkel (FW1) angrenzenden Bereich einen zweiten Freiwinkel (FW2) aufweist, welcher größer als der erste Freiwinkel (FW1) ist.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Spanungswerkzeug (11) vier bis acht umfangsseitige Schneidkanten (17) aufweist.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche umfangsseitige Schneidkanten (17) des Spanungswerkzeugs (11) mit einer Rundschlifffase (19) bzw. einem Freiwinkel (FW1, FW2) versehen sind.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die umfangsseitigen Schneidkanten (17) des Spanungswerkzeugs (11) einen Drallwinkel (DW) kleiner als 30°, insbesondere kleiner als 20° und vorzugsweise größer als 15° aufweisen.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die umfangsseitigen Schneidkanten (17) des Spanungswerkzeugs (11) eine axiale Länge kleiner als sechsmal einem Durchmesser (D3) des Spanungswerkzeugs (11), insbesondere drei bis fünfmal dem Durchmesser (D3) des Spanungswerkzeugs (11), aufweisen.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Spanungswerkzeug (11) im Bereich der umfangsseitigen Schneidkanten (17) zumindest bereichsweise in axialer Richtung eine Durchmesserverjüngung aufweist, wobei der größte Durchmesser (D3) im Bereich der Werkzeugspitze (13) vorgesehen ist.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kühleinrichtung vorgesehen ist, mittels welcher das Spanungswerkzeug (11) während eines Spanungsvorgangs insbesondere von innen gekühlt wird.
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