DE102005050974B4

DE102005050974B4 - Verfahren zur Herstellung eines rotierenden Werkzeugs

Info

Publication number: DE102005050974B4
Application number: DE102005050974.6A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: KEIL WERKZEUGFABRIK KARL EISCHEID GmbH
Current assignee: KEIL WERKZEUGFABRIK KARL EISCHEID GmbH
Priority date: 2005-10-25
Filing date: 2005-10-25
Publication date: 2015-09-03
Anticipated expiration: 2025-10-26
Also published as: DE102005050974A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines rotierenden Werkzeugs, insbesondere Bohrer, Fräser, Senker, Entgrater oder dergleichen bei dem ein Arbeitsbereich (12) sowie ein Einspannbereich (14) erstellt werden, welcher Einspannbereich (14) auf seinem Außenumfang eine Anzahl n ≥ 2 von Spannflächen (16) aufweist, die jeweils mit einer Spannbacke eines Antriebselements in Kontakt bringbar sind, wobei der Einspannbereich (14) im Bereich jeder Spannfläche (16) einen Radius (r) aufweist, der in einer vorbestimmten Rotationsrichtung (18) gesehen von einem minimalen Radius (rmin) über einen Anstiegswinkelbereich (α1) hinweg auf einen maximalen Radius (rmax) ansteigt, dadurch gekennzeichnet, daß mittels Profilziehen von Rundstahl durch mindestens einen Profil-Ziehstein zumindest der Einspannbereich (14) herstellt und anschließend der Arbeitsbereich (12) angebracht oder ausgebildet wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines rotierenden Werkzeugs, insbesondere Bohrer, Fräser, Senker, Entgrater oder dergleichen bei dem ein Arbeitsbereich sowie ein Einspannbereich erstellt werden, welcher Einspannbereich auf seinem Außenumfang eine Anzahl n ≥ 2 von Spannflächen aufweist, die jeweils mit einer Spannbacke eines Antriebselements in Kontakt bringbar sind, wobei der Einspannbereich im Bereich jeder Spannfläche einen Radius aufweist, der in einer vorbestimmten Rotationsrichtung gesehen von einem minimalen Radius über einen Anstiegswinkelbereich hinweg auf einen maximalen Radius ansteigt
Ein derartiges Werkzeug ist aus der EP 1 340 570 B1 bekannt. Das mit einem derartigen Einspannbereich versehene Werkzeug ermöglicht es, daß bei erleichtertem Einspannvorgang stets ein hinreichendes Einspannen zur Meidung eines Lösens oder Durchrutschens gewährleistet ist.
Da bei diesem rotierendem Werkzeug die Außenkontur zumindest des Einspannbereichs mit Hilfe von materialabtragenden Verfahren hergestellt wird, ist deren Herstellung kostspielig. Das liegt zum einen daran, dass dadurch Material verbraucht wird, zum anderen aber hauptsächlich daran, dass kostspielige Maschinen zur Herstellung dieser Einspannbereiche notwendig sind.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, dass mit technisch einfachen Mitteln stets eine sichere Herstellung oben genannten Werkzeuge gewährleistet und zudem auch noch äußerst kostengünstig ist.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass mittels Profilziehen von Rundstahl durch mindestens einen Profil-Ziehstein zumindest der Einspannbereich herstellt und anschließend der Arbeitsbereich angebracht oder ausgebildet wird.
Der Kern der Erfindung besteht darin, dass durch das lediglich materialverdrängende Profilziehen von Rundstahl durch mindestens einen Profil-Ziehstein die gewünschte Außenkontur zumindest des Einspannbereichs äußerst schnell und vor allen Dingen kostengünstig erstellt werden kann.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, daß durch das Profilziehen sich jede Spannfläche in Rotationsrichtung gesehen von einem Anfangspunkt bis zu einem Endpunkt erstreckt, zwischen denen der Radius sich ändert, wobei der Endpunkt bei dem maximalen Radius liegt und daß zwischen dem Endpunkt jeder Spannfläche und dem entsprechenden Anfangspunkt der in Rotationsrichtung benachbarten Spannfläche eine radial abfallende, sich über einen Abfallwinkelbereich erstreckende Übergangsfläche ausgebildet ist. Dadurch ist bei der Spannfläche, deren Kontur sich wie oben angegeben auch in den Arbeitsbereich fortsetzt, aber dort nicht anders bezeichnet wird, eine Art Rampe gegeben. Diese Rampe ermöglicht einerseits quasi eine automatische Selbstspannung für den Einspannbereich. Für den Arbeitsbereich bedeutet dies aber, dass lediglich der Endpunkt die größte Reibung übertragen muss.
Damit keine harten und zu Schwingungen führenden Übergänge vorhanden sind ist es vorteilhaft, wenn durch das Profilziehen der Radius zwischen dem Anfangspunkt und dem Endpunkt jeder Spannfläche derart stetig ansteigt, daß die Spannfläche im Querschnitt konvex gekrümmt ist.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vorteilhafterweise vor, daß durch das Profilziehen im Bereich jeder Übergangsfläche der Radius derart stetig abfällt, dass die Übergangsfläche im Querschnitt konkav gekrümmt ist und insbesondere ein Wendepunkt zwischen der konkav gekrümmten Übergangsfläche und der sich stetig anschließenden konvex gekrümmten Spannfläche etwa mit deren Anfangspunkt zusammenfällt.
Wenn durch das Profilziehen der Anstiegswinkelbereich jeder Spannfläche etwa 85%–95% insbesondere etwa 90% eines Spannschaft-Teilungswinkels α = 360°/n beträgt, hat das nicht nur Vorteile für die Treffgenauigkeit der Spannbacken auf die Spannflächen. Je größer dieser Bereich ist, um so größer ist auch der Bereich, der einen noch größeren Abstand zur Bohrungsinnenwandung aufweist. Dadurch wird eine große zusätzliche Volumenkapazität zur Aufnahme von Bohrmehl geschaffen.
Gemäß einer Weiterbildung ist es vorteilhafterweise vorgesehen, dass durch das Profilziehen die Differenz des maximalen und minimalen Radius etwa 1,5%–8% des Durchmessers eines von den Endpunkten der Spannfläche definierten Umkreises beträgt.
Weiterhin ist es vorteilhafterweise vorgesehen, dass durch das Profilziehen die Anzahl der Spannflächen gleich der Anzahl der Spannbacken des jeweils zugehörigen Antriebselementes ist.
Es ist vorteilhaft, wenn durch das Profilziehen die Spannflächen und vorzugsweise die Übergangsflächen jeweils axial parallel zu einer Rotationsachse verlaufen, da dadurch deren Herstellung wesentlich vereinfacht ist.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß an einem Ende des Einspannbereichs der Arbeitsbereich eines Bohrers ausgeformt wird.
Eine weitere Erhöhung der Bohrmehlabführkapazität ist dann gegeben, wenn durch das Profilziehen der Arbeitsbereich eine Bohrmehlabführnut mit mindestens zwei unterschiedlichen Kernstärken bezüglich der Rotationsachse aufweist.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels sowie aus den Zeichnungen auf die Bezug genommen wird. Dabei ist es selbstverständlich, dass alle oben angegebenen rotierenden Werkzeuge sowie auch Bohrer umfaßt werden, bei denen die Umfangskontur des Einspannbereichs nicht über den Arbeitsbereich fortgeführt ist.
Es zeigen:
1a eine Seitenansicht eines Bohrers;
1b eine Schnittansicht gesehen entlang der Linie a-A von 1a;
2 eine Querschnittsansicht des Einspannbereichs des in 1a gezeigten Bohrers
Anhand der 1 und 2 wird nunmehr ein Ausführungsbeispiel eines Bohrers 10 beschrieben, der mittels Profilziehen durch mindestens einen Profil-Ziehstein hergestellt worden ist. Der in den 1a und 1b dargestellte Bohrer 10 weist eine Bohrmehlabführnut mit in diesem Fall vier unterschiedlichen Kernstärken 30a, b, c, d auf. Selbstverständlich gilt die folgende Beschreibung auch für solche Bohrer 10, die eine davon abweichende Anzahl von Bohrmehlabführnuten aufweisen.
Der Bohrer 10 weist einen Arbeitsbereich 12 sowie einen Einspannbereich 14 auf. An dem dem Einspannbereich 14 entgegen gesetzten Ende weist der Bohrer 10 eine nicht näher bezeichnete Bohrerspitze auf, die einen Bohrlocherzeugungsdurchmesser D festlegt. Der eigentliche Bohrerdurchmesser B ist dementsprechend kleiner.
Wie insbesondere in 2 zu sehen, weist der Einspannbereich 14 auf seinem Außenumfang eine Anzahl n ≥ 2, im gezeigten Ausführungsbeispiel ist n = 3, von Spannflächen 16 auf, die jeweils mit einer Spannbacke eines Arbeitselements oder einer Antriebsmaschine in Kontakt bringbar sind.
Im Bereich jeder Spannfläche 16 weist der Einspannbereich 14 einen Radius r auf, der in einer vorbestimmten Rotationsrichtung 18 gesehen von einem minimalen Radius r_min über einen Anstiegswinkelbereich α₁ auf einen maximalen Radius r_max Dabei erstreckt sich die Spannfläche 16 in Rotationsrichtung 18 gesehen von einem Anfangspunkt 20 bis zu einem Endpunkt 22. Zwischen diesen beiden Punkte 20 und 22 ändert sich der Radius r, wobei der Endpunkt 22 bei dem maximalen Radius r_max liegt.
Ferner ist zwischen dem Endpunkt 22 jeder Spannfläche 16 und dem entsprechenden Anfangspunkt 20 der in Rotationsrichtung 18 benachbarten Spannfläche 16 eine radial abfallende, sich über einen Abfallwinkelbereich α₂ erstreckende Übergangsfläche 24 ausgebildet.
Wie in 1a anhand der Linie des Endpunkts 22 zu sehen, ist die eben beschriebene Umfangskontur des Einspannbereichs 14 über den Arbeitsbereich 12 fortgeführt. Dabei ist zu bemerken, daß der Begriff Spannfläche 16 auch für die entsprechende Position bei dem Arbeitsbereich 12 aus Übersichtlichkeitsgründen Verwendung findet.
Vorzugsweise fällt der Radius r im Bereich jeder Übergangsfläche 24 derartig stetig ab, daß die Übergangsfläche 24 im Querschnitt konkav gekrümmt ist, wobei vorzugsweise ein Wendepunkt zwischen der konkav gekrümmten Übergangsfläche 24 und der sich stetig anschließenden konvex gekrümmten Spannfläche 16 etwa mit deren Anfangspunkt 20 zusammen fällt.
Da in dem gezeigten Ausführungsbeispiel die Anzahl der Spannflächen 16 drei ist, beträgt der Spannschaft-Teilungswinkel α = 120°. Da der Anstiegswinkelbereich α₁ jeder Spannfläche 16 etwa 85%–95%, insbesondere etwa 90% des Spannschaft-Teilungswinkels α = 120° beträgt, bedeutet dies, dass der Anstiegswinkelbereich α₁ die Werte 102°–114°, insbesondere etwa 108° einnehmen kann. Daraus ergibt sich für den Abfallwinkelbereich α₂ jeder Übergangsfläche 24 ein Wertebereich von 18°–6° und bevorzugt etwa von 12°.
Wie oben bereits ausgesagt, ist es vorteilhaft, wenn die Differenz r_max – r_min in etwa 1,5%–8% des Durchmesser d bzw. des Bohrdurchmessers B eines von den Endpunkte 22 der Spannfläche 16 definierten Umkreises 26 beträgt.
Da der Durchmesser d = 2 × r_max beträgt, ergibt sich für die oben genannte Differenz etwa 3%–16% von r_max. Legt man den Wert für den Durchmesser d = 10 mm zugrunde, so ergibt sich für diese Differenz eine Größenordnung von 0,3 mm–1,6 mm.
Ferner sind die Spannflächen 16, auch im Bereich des Arbeitsbereichs 12, und vorzugsweise die Übergangsflächen 24, jeweils axial parallel zu einer Rotationsachse 28 verlaufend angeordnet. Dadurch wird die Herstellung dieser Umfangskontur erleichtert, da dadurch die Kontur mit gradlinigen achsparallelen Bewegungen hergestellt werden kann.
Es wird nochmals darauf hingewiesen, dass von dem Schutzumfang auch alle oben genannten rotierenden Werkzeuge umfaßt sind, deren Einspannbereiche durch Profilziehen die beschriebene Umfangskontur erhalten haben.
Erfindungsgemäß ist daher ein rotierendes Werkzeug geschaffen, das nicht nur besonders sicher und fest eingespannt werden kann, sondern auch noch zusätzlich günstig herstellbar ist.
Bezugszeichenliste

10: rotierendes Werkzeug, Bohrer
12: Arbeitsbereich
14: Einspannbereich
16: Spannfläche
18: Rotationsrichtung
20: Anfangspunkt
22: Endpunkt
24: Übergangsfläche
r: Radius
r_min: minimaler Radius
r_max: Radius
α₁: Ausstiegswinkelbereich
α₂: Abfallwinkelbereich

Claims

Verfahren zur Herstellung eines rotierenden Werkzeugs, insbesondere Bohrer, Fräser, Senker, Entgrater oder dergleichen bei dem ein Arbeitsbereich (12) sowie ein Einspannbereich (14) erstellt werden, welcher Einspannbereich (14) auf seinem Außenumfang eine Anzahl n ≥ 2 von Spannflächen (16) aufweist, die jeweils mit einer Spannbacke eines Antriebselements in Kontakt bringbar sind, wobei der Einspannbereich (14) im Bereich jeder Spannfläche (16) einen Radius (r) aufweist, der in einer vorbestimmten Rotationsrichtung (18) gesehen von einem minimalen Radius (r_min) über einen Anstiegswinkelbereich (α₁) hinweg auf einen maximalen Radius (r_max) ansteigt, dadurch gekennzeichnet, daß mittels Profilziehen von Rundstahl durch mindestens einen Profil-Ziehstein zumindest der Einspannbereich (14) herstellt und anschließend der Arbeitsbereich (12) angebracht oder ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß durch das Profilziehen sich jede Spannfläche (16) in Rotationsrichtung (18) gesehen von einem Anfangspunkt (20) bis zu einem Endpunkt (22) erstreckt, zwischen denen der Radius (r) sich ändert, wobei der Endpunkt (22) bei dem maximalen Radius (r_max) liegt und daß zwischen dem Endpunkt (22) jeder Spannfläche (16) und dem entsprechenden Anfangspunkt (20) der in Rotationsrichtung (18) benachbarten Spannfläche (16) eine radial abfallende, sich über einen Abfallwinkelbereich (α₂) erstreckende Übergangsfläche (24) ausgebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Profilziehen der Radius (r) zwischen dem Anfangspunkt (20) und dem Endpunkt (22) jeder Spannfläche (16) derart stetig ansteigt, daß die Spannfläche (16) im Querschnitt konvex gekrümmt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Profilziehen im Bereich jeder Übergangsfläche (24) der Radius (r) derart stetig abfällt, daß die Übergangsfläche (24) im Querschnitt konkav gekrümmt ist und insbesondere ein Wendepunkt zwischen der konkav gekrümmten Übergangsfläche (24) und der sich stetig anschließenden konvex gekrümmten Spannfläche (16) etwa mit deren Anfangspunkt (20) zusammenfällt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Profilziehen der Anstiegswinkelbereich (α₁) jeder Spannfläche (16) etwa 85–95% insbesondere etwa 90% eines Spannschaft-Teilungswinkels α = 360°/n beträgt, wobei n die Anzahl der Spannflächen (16) ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Profilziehen die Differenz (r_max – r_min) des maximalen und minimalen Radius etwa 1,5%–8% des Durchmessers (d) eines von den Endpunkten (22) der Spannfläche (16) definierten Umkreises (26) beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Profilziehen die Anzahl (n) der Spannflächen (16) gleich der Anzahl der Spannbacken des jeweils zugehörigen Antriebselementes ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Profilziehen die Spannflächen (16) und vorzugsweise die Übergangsflächen (24) jeweils axial parallel zu einer Rotationsachse (28) verlaufen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Ende des Einspannbereichs (14) der Arbeitsbereich (12) eines Bohrers (10) ausgeformt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Arbeitsbereich (12) eine Bohrmehlabführnut mit mindestens zwei unterschiedlichen Kernstärken (30a, b, c, d) bezüglich der Rotationsachse (28), ausgeformt wird.