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Bohrungs-Nachbearbeitungswerkzeug
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Bohrungs-Nachbearbeitungswerkzeug
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Derartige Werkzeuge sind als 3-Schneider,
Senk-, Reib-oder Gewindebohrwerkzeuge bekannt.
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Für die Herstellung hochwertiger Funktionsflächen mit engem Toleranzbereich
ist eine Schmier- oder Kühlmittelversorgung -sei es zur Span- oder Wärmeabfuhr -
der Schneiden derartiger Werkzeuge in der Regel unerläßlich.
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Diese Schmiermittelversorgungen bestehen aus in den Werkzeugen zentrisch
ausgebildeten Kühl- oder Schmiermittelkanälen, die im Bereich der Hauptschneiden
aus dem Werkzeug austreten, um den Kühlmittelstrahl möglichst wirksam einsetzen
zu können.
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Mit Bohrungs-Nachbearbeitungswerkzeugen oben beschriebener
Art
sollen mit gleicher Präzision und Materialschonung sowohl Durchgangs- als auch Sack-
oder Blindbohrungen bearbeitet werden. Zur Bearbeitung von Sacklochbohrungen genügt
es, das Werkzeug mit einem innenliegenden zentralen Schmiermittelkanal auszustatten,
der zentrisch aus der Spitze des Werkzeug-Schneidteils austritt. Wenn dieses Werkzeug
allerdings zur Nachbearbeitung von Durchgangsbohrungen verwendet wird, müssen besondere
Vorkehrungen getroffen werden, um zu verhindern, daß der Kühlmittelstrahl ohne seine
Funktion zu erfüllen, durch das Durchgangsloch hindurchtritt. Man verwendet deshalb
für solche Fälle Verschlußplatten, die vor Beginn der Bohrungs-Nachbearbeitung gegen
die dem Werkzeug abgewandte Austrittsöffnung der nachzubearbeitenden Bohrung gehalten
werden, um somit die vorliegende Durchgangsbohrung quasi in eine Sacklochbohrung
umzuwandeln. Neben der Steuerung des Nachbearbeitungswerkzeugs ist deshalb eine
zusätzliche Steuerung für die Verschlußplatte erforderlich, so daß man aufgrund
dieses unerwünscht hohen technischen und verfahrensmäßigen Aufwands eher dazu übergeht,
gesonderte Nachbearbeitungswerkzeuge für die Bearbeitung von Durchgangsbohrungen
heranzuziehen, bei denen die Kühlmittelkanäle nicht mehr bis zur Schneidteilspitze,
sondern bereits vor der Spitze in Umfangsabschnitte nahe der Hauptschneiden geführt
und dort aus dem Werkzeugkörper austreten.
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Mit dieser Ausgestaltung des Werkzeugs gelingt es, die oben beschriebene
aufwendige Verschlußvorrichtung mit dazugehöriger Steuerung entfallen zu lassen,
allerdings muß dieser Vorteil mit einer doppelten Werkzeug-Lagerhaltung erkauft
werden, die insbesondere bei sehr teuren Präzisionswerkzeugen unwirtschaftlich ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bohrungs-Nachbearbeitungswerkzeug
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, das wirtschaftlicher sowohl
für
die Bearbeitung von Blind- als auch von Durchgangsbohrungen eingesetzt werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs
1 angegebenen Merkmale gelöst.
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Erfindungsgemäß ist das bislang ohne zusätzliche Bohrungs-Verschlußeinrichtungen
ausschließlich zur Bearbeitung von Sacklöchern oder Blindbohrungen verwendbare Werkzeug
durch einfaches Anbringen der erfindungsgemäßen Kappe in ein Werkzeug umwandelbar,
das bei wirksamer Aufrechterhaltung der Kühlmittelversorgung der Schneiden ebenfalls
zur Bearbeitung von Durchgangsbohrungen verwendet werden kann.
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Es hat sich herausgestellt, daß es aufgrund der Relativbewegung zwischen
Werkstück und Nachbearbeitungswerkzeug für eine effektive Kühl- und Schmiermittelversorgung
der kritischen Stellen der Schneidteile vollkommen genügt, die aus den Kühlmittelkanälen
austretenden Kühlmittelströme hauptsächlich radial abzulenken. Die Kappe muß keine
Schnittkräfte übertragen, und sie muß lediglich den relativ begrenzten Strahldruckkräften
standhalten, so daß eine äußerst leicht ausgebildete Kappe genügt, die über relativ
kleinflächige Verbindungsstellen an der Werkzeugspitze befestigt werden kann. Die
bislang erforderliche aufwendige Lagerhaltung wird erfindungsgemäß erheblich vereinfacht
und vor allen Dingen wesentlich wirtschaftlicher, da die Kappen mit verhältnismäßig
grober Maßhaltigkeit und zudem aus einem billigeren Werkstoff gefertigt werden können.Ferner
nehmen die sehr kleinvolumig bzw. plättchenförmig ausführbaren Kappen sehr wenig
Raum ein.
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Für eine beim normalen Bearbeitungsbetrieb vollkommen zuverlässige
Befestigung der Kappen reicht eine Klebever-
bindung ohne weiteres
aus, selbst wenn der Kappe noch eine zusätzliche Zentrierungsfunktion übertragen
wird.
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Zu einer besonders vorteilhaften Weiterbildung gelangt man mit den
Merkmalen des Unteranspruchs 4, weil auf diese Weise bei zuverlässiger Versorgung
der Werkzeugschneiden gleichzeitig eine relativ schlagsichere Verbindung zwischen
Kappe und Werkzeug sichergestellt werden kann.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der übrigen Unteransprüche,
wobei allerdings grundsätzlich gilt, daß die Strahlumlenkung durch angemessene Gestaltung
der Ausnehmung in der Kappe individuell an das zu bestükkende Bohrungs-Nachbearbeitungswerkzeug
angepaßt werden soll, um dessen Geometrie wirksam mit in den Prozeß der Kühlmittel-Versorgung
der Schneiden einzubeziehen.
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Nachstehend werden anhand schematischer Zeichnungen mehrere Ausführungsbeispiele
der Erfindung näher erläutert.
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Es zeigen Fig. 1 einen Seitenansicht eines Gewinde-Bohrwerkzeugs mit
einer auf die Bohrerspritze aufgesetzten Kappe zur Umlenkung eines aus der Bohrerspitze
austretenden Kühlmittelstrahls, Fig. 2 in vergrößerter Darstellung eine Draufsicht
der in Fig. 1 dargestellten Kappe, Fig. 3 einen Schnitt der in Fig. 2 dargestellten
Kappe bei einer Schnittführung entlang der Linie III-III,
Fig. 4
eine Seitenansicht des Führungsabschnitts einer Reibahle, auf deren Spitze wieder
eine Kappe zur Umlenkung des an der Reibahlenspitze aus -tretenden Kühlmittelstrahls
angeordnet ist, Fig. 5 einen Schnitt durch den vorderen Teil der Reibahle bei einer
Schnitt führung entlang der Linie V-V in Fig. 4, Fig. 6 eine Draufsicht der in Fig.
4 und 5 gezeigten Kappe, Fig. 7 eine Schnittansicht der Kappe bei einer Schnittführung
entlang der Linie Vil-Vil in Fig. 6, Fig. 8 eine Seitenansicht des vorderen Führungsabschnitts
einer anderen, gerade genuteten Reibahle, auf die eine Zentrierspitze aufgesetzt
ist, die von einer weiteren Ausführungsform der Kappe zur Umlenkung des Kühlmittelstrahls
gebildet ist, und Fig. 9 eine Ansicht der in Fig. 8 gezeigten Kappe bei einer Schnitt
führung entlang der Linie IX-IX in Fig. 8.
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In Fig. 1 ist ein Gewindeschneidwerkzeug 1 dargestellt, das mit zumindest
einem innenliegenden, frontal durch eine Stirnfläche 2 austretende Kühl- bzw. Schmiermittelkanalausnehmung
versehen ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen
zentralen Schmiermittelkanal 3. Der Gewindebohrer besitzt drei Schneidstege 4a,
4b und 4c, zwischen denen Spanabführnuten 5a, 5b und 5c ausgebildet sind. Im vorderen
Bereich besitzt der Gewindebohrer 1 einen Anschnitt 6.
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Wenn der Kühlmittelkanal an der Stirnfläche 2 des Anschnitts 6 frei
austritt, kann die Kühlmittelzufuhr lediglich dann wirksam ausgenützt werden, wenn
der Gewindebohrer 1 für die Nachbearbeitung von Sackloch- bzw. Blindbohrungen verwendet
wird. Dabei wird die Blindbohrung vom Kühlmittel vollkommen aufgefüllt und es entsteht
eine wärme- und spanabführende Strömung entlang der Spannuten 5 zur Außenseite der
zu bearbeitenden Bohrung.
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Der in der Fig. 1 dargestellte Gewindebohrer 1 ist allerdings dahingehend
umgerüstet, daß er sich unter Beibehaltung der gesamten vorstehend beschriebenen
Werkzeuggeometrie und unter Beibehaltung der zentralen Kühlmittelzufuhr auch für
die Bearbeitung von Durchgangslöchern 7 eignet. Zu diesem Zweck ist auf den Anschnitt
6 des Gewindebohrers 1 ein kappenförmiges Element 8 aufgesetzt, das die zumindest
eine Mündungsöffnung 31 des Kühlmittelkanals 3 zumindest teilweise übergreift und
somit den aus der Mündung 31 austretenden Kühlmittelstrahl derart umlenkt, daß er
nicht durch das Durchgangsloch 7 hindurch, sondern durch die Spannuten 5 austritt,
wie dies durch den Pfeil IX schemaitsch angedeutet ist. Durch Aufsetzen dieser Kappe
8 gelingt es, selbst wenn der Kühlmittelstrahl nur geringfügig radial abgelenkt
wird, eine kontrollierbare Kühlmittelströmung in den Spannuten 5 zu erzeugen, so
daß Späne und Wärme zuverlässig von den Schneiden abtransportiert werden können.
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Die Kappe 8 ist bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 von einem plattenähnlichen
Körper gebildet, der eine zylindrische Außenkontur besitzt. Der Durchmesser D8 ist
bevorzugterweise etwas kleiner als der Durchmesser D7 der zu bearbeitenden Bohrung
7, so daß auf die Kappe 8 keinerlei Führungskräfte einwirken. Diese werden vollkommen
vom Anschnitt 6 aufgenommen, an dem die Kappe stumpf an -
gesetzt
ist. Die Kappe 8 ist über die Stirnfläche 2 lösbar am Anschnitt 6 befestigt, beispielsweise
aufgeklebt oder aufgelötet. Der Durchmesser D8 ist somit kleiner oder gleich dem
Arbeitsdurchmesser des Werkzeugs 1.
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In den Fig. 2 und 3 ist die Gestaltung der Kappe 8 im einzelnen dargestellt.
Die Kappe ist von einem zylinderförmigen Plättchen gebildet, in dem auf der der
Bohrerspitze zugewandten Seite eine Ausnehmung 10 ausgebil det ist. Auf diese Weise
entsteht ein tassenförmiges Teil, das einen umlaufenden Einfassungsrand besitzt.
Über den Einfassungsrand 11 erfolgt die Befestigung der Kappe 8 an der Stirnfläche
2 des Anschnitts 6. In Fig. 2 ist mit den strichpunktierten Linien der Querschnitt
des Gewindebohrers gem. Fig. 1 angedeutet. Man erkennt, daß die Kappe 8 derart am
Gewindebohrer befestigt ist, daß zwischen dem Einfassungsrand 11 und den Spannuten
5a, 5b und 5c jeweils eine Freifläche 12a, 12b und 12c verbleibt, durch die der
aus dem Nachbearbeitungs-Bohrwerkzeug austretende Schmier- bzw. Kühlmittelstrahl
aus der tassenförmigen Kappe 8 in die Spannuten 5 austreten kann.
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Man erkennt ferner, daß die Ausnehmung 10 so geformt ist, daß einerseits
eine relativ große Austrittsfläche 12 zwischen dem Einfassungsrand 11 und dem Grund
der jeweiligen Spannut verbleibt, und daß andererseits eine möglichst große Kontaktfläche
mit den Stegen 4 des Gewindebohrwerkzeugs 1 verbleibt. Diese Kontaktflächen sind
in Fig. 2 gestrichelt dargestellt und mit der Bezugsziffer 13 bezeichnet. Durch
diese Formgebung der Ausnehmung 10 erreicht man eine sehr gute Kühl- bzw. Schmiermittelzufuhr
zu den Schneiden und gleichzeitig eine sichere Befestigung der Kappe 8 am Werkzeug.
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Die erfindungsgemäße Kappe ist für Bohrungs-Nachbearbeitungswerkzeuge
jeder Gattung geeignet. So kann die Kappe auch auf Senk-, Aufbohr- oder Reibwerkzeuge
aufgesetzt
werden. Fig. 4 zeigt die Verwendung einer erfindungsgemäßen
Kappe 8' bei einer Reibahle 14, die wiederum mit einem zentralen Schmier- bzw. Kühlmittelkanal
15 versehen ist, der über eine Mündung in der Reibahlenspitze auftritt. Die Reibahle
14 besitzt eine Plan-Stirnfläche 15, auf die eine den austretenden Kühlmittelstrahl
ablenkende Kappe 8' aufgesetzt ist. Der Durchmesser D81 der Kappe 8' ist wiederum
so gewählt, daß er den Arbeitsdurchmesser D14 des Bearbeitungswerkzeugs nicht übersteigt.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel besitzt die Kappe 8' im wesentlichen den Durchmesser
des vorderen Teils des Reibahlen-Anschnitts 16.
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Die Kappe 8' ist wiederum von einem zylinderförmigen Plättchen gebildet,
in dem eine Ausnehmung 10' ausgebildet ist. Die Ausnehmung 10' ist der Zahnteilung
der Reibahle 14 so angepaßt, daß zwischen dem Einfassungsrand 11' der Kappe 8' und
den jeweiligen, zwischen den Zähnen 17 liegenden Spannuten 18 jeweils eine relativ
große freie Durchtrittsfläche 19 gebildet wird, durch die der aus der Spitze der
Ahle 14 austretende Kühlmittelstrahl zu den Arbeitsschneiden gelangen kann. Zu diesem
Zweck ist die Kappe 8' - wie aus den Fig. 6 und 7 erkennbar, derart gearbeitet,
daß der Einfassungsrand 11' im Bereich der Spannuten 18 besonders dünn und im Bereich
der Schneiden 17 besonders dick ist, um wiederum eine möglichst große Kontaktfläche
zwischen der Spitze der Reibahle 14 und dem Einfassungsrand 11' bereitzustellen.
Die Kappe 8' kann beispielsweise aus einem Aluminium-Plättchen durch Ausfräsen der
Ausnehmung 10' hergestellt werden.
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Die Gestaltung der Außenkontur der Kappe 8 bzw. 8' ist selbstverständlich
nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, bei denen die
Ausnehmung
10 bzw. 10' über den gesamten Umfang von einem Einfassungsrand
11 bzw. 11' begrenzt ist. Entscheidend ist allein, daß der aus der Bohrerspitze
austretende Strahl derart abgelenkt wird, daß er allein dadurch, oder durch Unterstützung
der Relativbewegung des Bohrungs-Nachbearbeitungswerkzeugs an die wesentlichen Arbeits-Eingriffspunkte
des Werkzeugs mit der nachzubearbeitenden Bohrung gelangt und deshalb Wärme und
Späne wirksam durch die Spannuten abführen kann. Eine weitere Variante einer derartigen,
die Kühlkanalmündung übergreifenden Kappe ist in den Fig 8 und 9 dargestellt. Diese
Kappe, die mit dem Bezugszeichen 20 bezeichnet ist, dient als Zentrierspitze für
eine gerade genutete Reibahle 22 und ist beispielsweise stumpf auf deren Führungsabschnitt
21 aufgesetzt, beispielsweise aufgelötet oder aufgeklebt. Die Reibahle 22 besitzt
wieder einen zentralen Schmier- oder Kühlmittelkanal 23, der mittig in der Stirnfläche
24 aus der Reibahlenspitze austritt. Die Kappe 20 besitzt im wesentlichen die Form
eines Kegels, in dessen Grundfläche, die zur Stirnfläche 24 der Reibahle 22 parallel
ist, eine konkave Ausnehmung 25 ausgebildet, beispielsweise eingearbeitet ist. Die
radiale Erstreckung R25 dieser Ausnehmung ist dabei größer als der Kerndurchmesser
D22 der Reibahle, d.h. des Durchmessers, auf dem die jeweiligen Grundlinien der
Spannuten 26 liegen. Auf diese Weise wird erreicht, daß der aus dem Kanal 23 an
der Spitze der Reibahle 22 austretende Schmier- oder Kühlmittelstrahl so umgelenkt
wird, daß er mit einer axial von der Spitze weg zum Reibahlenschaft gerichteten
Geschwindigkeitskomponente in die jeweiligen Spannuten 26 der Reibahle 22 eintritt.
Die in den Fig. 8 und 9 gezeigte Kappe 20 weist noch die Besonderheit auf, daß sich
die Spannuten 26 in die Kappe 20 hinein fortsetzen. Dies erreicht man dadurch daß
vor dem Einarbeiten der Spannuten bereits die kegelförmige Kappe 20 aufgesetzt wird.
Die Endbearbeitung der
Schneiden und der Spannuten erfolgt dann
bei fest aufgesetzter Kappe 20.
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Abweichend von den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen kann
die Befestigung der Kappe 8, 8' bzw. 20 an der Spitze des Bohrungs-Nachbearbeitungswerkzeugs
auch durch andere Kraft- oder Formschlußverbindungen erfolgen, wobei die Kontaktflächen
zwischen Kappe und Bohrwerkzeug hinsichtlich Lage, Form und Anzahl variiert werden
können.
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Die vorstehend beschriebenen Kappen sind auch bei allen anderen Bohrungs-Nachbearbeitungswerkzeugen,
wie z.B. bei 3-Schneidern bzw. Aufbohrwerkzeugen, anwendbar.
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Anstelle des Werkstoffs Aluminium kann auch ein anderer Werkstoff
treten, wie z.B. ein K#nststoff-Werkstoff. Selbst Stahl ist verwendbar, weil dieser
Werkstoff die Möglichkeit eröffnet, die Wandstärke und damit die Massenkräfte sehr
klein zu halten.
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Die Erfindung schafft somit ein spanabhebendes Werkzeug zur Nachbearbeitung
von Bohrungen, das zumindest einen innenliegenden, durch die Werkzeugspitze austretenden
Schmier- oder Kühlmittelkanal besitzt. Das Bearbeitungswerkzeug besitzt ferner eine
die Kühlkanalmündung in der Spitze des Werkzeugs zumindest teilweise übergreifende
Kappe
zur Umlenkung des aus dem Kühlmittelkanal austretenden Kühlmittelstrahls. Die Kappe
ist dabei so dimensioniert, daß sie in radialer Richtung den Arbeitsdurchmesser
der Schneidteilspitze des Bearbeitungswerkzeugs nicht überragt. Dieses Bearbeitungswerkzeug
zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß es äußerst effektiv und wirtschaftlich
im Produktionsbetrieb eingesetzt werden kann, weil dasselbe Nachbearbeitungswerkzeug
durch einfaches Aufsetzen bzw. Abnehmen der Kappe sowohl Blind- als auch Durchgangsbohrungen
mit wirksamer Schmiermittelzufuhr bearbeiten kann.