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Die
Erfindung betrifft ein Werkzeug zum Bohren eines Sacklochs und zum
Herstellen einer Hinterschneidung im Sackloch mit den Merkmalen
des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Hinterschnittene
Sacklöcher
werden zur Verankerung sog. Hinterschnittanker benötigt, bei
denen eine Spreizhülse
auf einen Spreizkonus aufgeschoben und dadurch aufgeweitet wird,
so dass sie die Hinterschneidung des Sacklochs hintergreift und
der Hinterschnittanker durch Formschluss und üblicherweise zusätzlich durch
Kraftschluss im hinterschnittenen Sackloch verankert ist.
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Sacklöcher mit
Hinterschneidung lassen sich in zwei Arbeitsgängen herstellen, indem zunächst das
Sackloch gebohrt und anschließend
die Hinterschneidung mit einem Umfangsfräser hergestellt wird, der bei
rotierendem Antrieb auf einer gedachten Kreisbahn um die gedachte
Mittelachse des Bohrlochs geführt
wird. Umfangsfräser
bedeutet, dass er mindestens eine, üblicherweise eine Anzahl Schneiden
an seinem Umfang aufweist.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Werkzeug vorzuschlagen,
mit dem sowohl das Sackloch gebohrt als auch die Hinterschneidung
hergestellt werden kann.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Das erfindungsgemäße Werkzeug
weist einen Fräser
und einen Bohrer, der ein kurzes Stück aus einer Stirnseite des
Fräsers
vorsteht, auf. Der Bohrer und der Fräser sind koaxial zu einander.
Ein Durchmesser des Fräsers
ist auf der Stirnseite, auf der der Bohrer vorsteht, größer als
ein Durchmesser des Bohrers. Der Fräser weist mindestens eine,
vorzugsweise eine Anzahl Schneiden an seinem Umfang und mindestens
eine, vorzugsweise ebenfalls eine Anzahl Schneiden an seiner Stirnseite
auf, auf der der Bohrer vorsteht. Die Schneiden an der Stirnseite
des Fräsers
erstrecken sich auf der ringscheibenförmigen, den Bohrer umgebenden
Stirnfläche
des Fräsers
vom Bohrer nach außen.
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Der
vom Fräser
vorstehende Bohrer bohrt das Sackloch vor und zentriert den Fräser. Der
Fräser
vergrößert das
Sackloch um das Maß,
um dass sein Durchmesser größer ist
als der Durchmesser des Bohrers. Ist das Sackloch bis zu einer gewünschten
Tiefe gebohrt, wird das erfindungsgemäße Werkzeug bei weiterhin drehendem
Antrieb ausgelenkt und auf einer gedachten Kreisbahn um eine gedachte
Achse des Sacklochs bewegt. Dabei stellt der Fräser mit seiner/n Schneide/n
am Umfang die Hinterschneidung her.
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Die
Erfindung ermöglicht
die Herstellung eines Sacklochs mit einer Hinterschneidung mit einem einzigen
Werkzeug und in einem Arbeitsgang, wobei das Werkzeug zunächst zum
Bohren des Sacklochs axial vorgeschoben wird, bis die gewünschte Tiefe des
Sacklochs erreicht ist, das Werkzeug anschließend radial ausgelenkt und
dann auf einer Kreisbahn um die Achse des Sacklochs bewegt wird.
Das Werkzeug wird während
der gesamten Zeit drehend angetrieben. Zur Herstellung der Hinterschneidung
nach dem Bohren des Sacklochs kann das Werkzeug auch auf Kreisbahnen
mit zunehmend größer werdendem Durchmesser
geführt
werden, bis die gewünschte Auslenkung
erreicht ist.
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Die
Stirnseite des Fräsers,
auf der der Bohrer vorsteht, steht radial vorzugsweise etwa 1 bis
2 mm, insbesondere 1 bis 1,5 mm über
den Bohrer über.
Der Durchmesserunterschied zwischen der Stirnseite des Fräsers und
dem Bohrer ist doppelt so groß,
also vorzugsweise etwa 2 bis 4 mm, insbesondere 2 bis 3 mm.
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In
bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung verkleinert sich der Fräser in Richtung
vom Bohrer weg. Insbesondere ist der Fräser konisch und stellt eine
konische Hinterschneidung im Sackloch her. An sich sollte die Form
des Fräsers
an die Form der aufgeweiteten Spreizhülse des Hinterschnittankers
angepasst sein, zu dessen Verankerung das Sackloch mit der Hinterschneidung
hergestellt wird.
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In
bevorzugter Ausgestaltung weist das erfindungsgemäße Werkzeug
eine kreisförmige,
umlaufende Anlagefläche
auf einer dem Bohrer abgewandten Seite des Fräsers auf. Die Anlagefläche ist beispielsweise
die Umfangsfläche
eines zylindrischen Abschnitts des Werkzeugs. Ihr Durchmesser ist
kleiner als der Durchmesser der Stirnseite des Fräsers, die
die Schneide/n aufweist und auf der der Bohrer vorsteht. Die Anlagefläche dient
zur Begrenzung der Auslenkung des erfindungsgemäßen Werkzeugs beim Herstellen
der Hinterschneidung. Das Werkzeug wird soweit ausgelenkt, d. h.
radial nach außen
bewegt, bis die Anlagefläche
an einer Lochwand des gebohrten Sacklochs zur Anlage kommt. Anschließend wird
das Werkzeug mit der Anlagefläche
an der Lochwand anliegend bewegt und dadurch auf der gewünschten
Kreisbahn zur Herstellung der Hinterschneidung geführt. Der
Durchmesserunterschied zwischen der Anlagefläche und der Stirnseite des
Fräsers
ergibt die Größe der Hinterschneidung
in radialer Richtung. Durch das Bohren hat das Sackloch den Durchmesser
der die Schneide/n aufweisenden Stirnseite des Fräsers.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Anlagefläche den
gleichen Durchmesser wie der Bohrer des Werkzeugs aufweist.
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Eine
Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Bohrer in den Fräser eingesetzt
ist. Darunter ist auch umgekehrt zu verstehen, dass der Fräser auf
den Bohrer aufgesetzt ist. Die Herstellbarkeit des erfindungsgemäßen Werkzeugs
ist da durch vereinfacht. Die Verbindung des Bohrers mit dem Werkzeug
kann unlösbar
beispielsweise durch Löten
oder Aufschrumpfen des Fräsers
hergestellt sein. Um den Bohrer schleifen zu können kann eine lösbare Verbindung
beispielsweise durch Schrauben, mit einem Passstift, einem zum Lösen des
Bohrers zu zerstörenden
Niet oder dgl. gewählt
werden.
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Anstelle
des Fräsers
kann das Werkzeug gemäß einer
Ausgestaltung der Erfindung einen Schleifer aufweisen. Der Schleifer
hat die gleiche Form wie der Fräser,
ist also beispielsweise konisch. Der Unterschied ist, dass die Hinterschneidung
mit einem Schleifer durch Spanen mit geometrisch unbestimmten Schneiden
und mit einem Fräser
mit geometrisch bestimmten Schneiden hergestellt wird.
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Zur
Herstellung des Sacklochs und der Hinterschneidung von Hand sieht
eine Ausgestaltung der Erfindung eine Halteeinrichtung vor, in der
das Werkzeug drehbar gelagert ist. Die Halteeinrichtung weist eine
Anlage in einer gedachten Radialebene des Werkzeugs auf, die sich
auf einer dem Bohrer abgewandten Seite des Fräsers befindet. Mit Herstellung
von Hand ist eine Herstellung mittels einer elektrischen, pneumatischen
oder dgl. Handbohrmaschine gemeint im Unterschied zu einer Herstellung
auf einer Werkzeugmaschine, bei der das Werkzeug auf einer gewünschten
Bahn geführt
wird. Die Halteeinrichtung bildet zum Einen einen Tiefenanschlag,
das Sackloch wird so tief gebohrt, bis die Anlage der Halteeinrichtung
auf einem Werkstück
aufsitzt. Zum Anderen hält
die Halteeinrichtung das Werkzeug bei der Herstellung der Hinterschneidung
senkrecht zum Werkstück
wenn die Halteeinrichtung mit ihrer Anlage in Anlage am Werkstück gehalten
und auf dem Werkstück
verschoben wird. Die Halteeinrichtung kann beispielsweise plattenförmig mit
einer Fläche als
Anlage ausgebildet sein. Denkbar ist auch eine Art Gestell mit mindestens
drei Füßen, die
um das Werkzeug verteilt in der gedachten Radialebene des Werkzeugs
angeordnet sind. In diesem Fall müssen die Füße der Halteeinrichtung in
Anlage am Werkstück
gehalten werden während
die Hinterschneidung hergestellt wird. Vorzugsweise weist die Anlage der
Halteeinrichtung einen Axialabstand von der dem Bohrer abgewand ten
Seite des Fräsers
auf. Die Hinterschneidung wird dadurch im Sackloch unterhalb einer
Werkstückoberfläche hergestellt.
Die Hinterschneidung befindet sich dadurch in einer ausreichenden
Tiefe im Werkstück,
die ein Ausreißen
eines Hinterschnittankers vermeidet.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Die
einzige Figur zeigt ein erfindungsgemäßes Werkzeug in Seitenansicht.
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Das
in der Zeichnung dargestellte erfindungsgemäße Werkzeug 1 weist
einen Schaft 2 mit einem konischen Fräser 3 auf, von dessen
dem Schaft 2 abgewandter Stirnseite ein Bohrer 4 ein
kurzes Stück
vorsteht. Zwischen dem Fräser 3 und
dem Schaft 2 weist das Werkzeug 1 einen zylindrischen Abschnitt
auf, dessen Durchmesser einem Durchmesser des Bohrers 4 entspricht.
Eine Umfangsfläche
des zylindrischen Abschnitts bildet eine Anlagefläche 5 des
Werkzeugs 1. Der Fräser 3 weist
Schneiden an seinem Umfang, d. h. an seiner konischen Umfangsfläche, und
an seiner Stirnfläche,
von der der Bohrer 4 absteht, auf. Diese Stirnfläche ist
eine kreisringscheibenförmige
Ringstufe. Der Bohrer 4 ist ein herkömmlicher Wendelbohrer, der
nur ein kurzes Stück
aus dem Fräser 3 vorsteht.
Ein zylindrischer Teil des Bohrers 4 ohne eine Bohrerspitze
steht etwa so weit axial von der Stirnfläche des Fräsers 3 vor wie die
Stirnfläche 3 radial über den
Bohrer 4 vorsteht. Der Bohrer 4 kann einstückig mit
dem Werkzeug 1 sein. Im dargestellten und beschriebenen
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist der Bohrer 4 der Herstellbarkeit wegen
in das Werkzeug 1 eingesetzt und durch Löten oder
Schrumpfen im Werkzeug 1 befestigt. Schrumpfen bedeutet,
dass das Werkzeug 1 vor dem Einsetzten des Bohrers 4 erwärmt und
dadurch aufgeweitet worden ist. Um den Bohrer 4 besser nachschleifen
zu können
kann er auch lösbar
in das Werkzeug 1 eingesetzt sein, beispielsweise kann
er ein Außengewinde
aufweisen, mit dem er in ein Innengewinde im Schaft 2 des
Werkzeugs 1 eingeschraubt ist (nicht dargestellt).
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Anstelle
des Fräsers 3 kann
das erfindungsgemäße Werkzeug 1 auch
einen Schleifer mit gleicher Form wie der Fräser 3, im dargestellten
Ausführungsbeispiel
also einen konischen Schleifer aufweisen (nicht dargestellt).
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Das
Werkzeug 1 ist mit einem Kugellager 6 drehbar
in einer Halteeinrichtung 7 gelagert. Die Halteeinrichtung 7 ist
ein zylindrisches Bauteil, dessen fräserseitige Stirnfläche eine
Anlage 8 bildet. Die Anlage 8 befindet sich in
einer Radialebene des Werkzeugs 1 in Höhe der zylindrischen Anlagefläche 5 des Werkzeugs 1.
Die Anlagefläche 5 steht
aus der Anlage 8 axial vor. Die Halteeinrichtung 7 weist
eine zylindrische Ansenkung als Spanraum 9 zur Aufnahme von
Spänen
auf, die Anlage 8 ist somit eine ringscheibenförmige Fläche. Das
Kugellager 6 ist durch eine lochscheibenförmige Blende 10 vor
Spänen
geschützt,
die nach Art eines radial nach innen stehenden Flansch einstückig mit
der Halteeinrichtung 7 ausgebildet ist und durch deren
Mittelloch der Schaft 2 des Werkzeugs 1 geht.
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Zur
Benutzung wird das erfindungsgemäße Werkzeug 1 in
beispielsweise eine nicht dargestellte Handbohrmaschine eingespannt
und drehend angetrieben. Durch eine axiale Bewegung des drehenden Werkzeugs 1 wird
in üblicher
Weise mit dem Bohrer 4 ein Sackloch 11 in ein
Werkstück 12 gebohrt.
Die Axialbewegung des Werkzeugs 1 kann auch als Vorschub
aufgefasst werden. Das Bohrloch 11 wird mit dem Bohrer 4 des
Werkzeugs 1 vorgebohrt, der den Fräser 3 des Werkzeugs 1 beim
Bohren zentriert. Mit seiner radial über den Bohrer 4 vorstehenden,
lochscheibenförmigen,
Schneiden aufweisenden Stirnfläche
vergrößert der
Fräser 3 das
mit dem Bohrer 4 vorgebohrte Sackloch 11. Das
Sackloch 11 wird so tief gebohrt, bis die Anlage 8 der
Halteeinrichtung 7 auf dem Werkstück 12 aufsitzt. Die
Halteeinrichtung 7 bildet einen Tiefenanschlag beim Bohren
des Sacklochs 11. Das Sackloch 11 ist zylindrisch
mit einer Ringstufe, an der sich sein Durchmesser ändert. Das Sackloch 11 hat
einen Durchmesser, der dem Durchmesser der Stirnfläche des
Fräsers 3,
aus der der Bohrer 4 vorsteht, entspricht. Das Sackloch 11 verjüngt sich
mit der Ringstufe auf den Durchmesser des Bohrers 4 und
endet mit einem kegelförmigen
Grund, der der Spitze des Bohrers 4 entspricht.
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Nach
dem Bohren des Sacklochs 11 wird das Werkzeug 1 radial
ausgelenkt, bis die zylindrische Anlagefläche 5 an einer Lochwand
des Sacklochs 11 anliegt. Anschließend wird das stets weiter
drehend angetriebene Werkzeug 1 mit seiner Anlagefläche 5 an
der Wand des Sacklochs 11 anliegend auf einer Kreisbahn
bewegt. Beim radialen Auslenken und der Bewegung auf der Kreisbahn
stellt der Fräser 3 des Werkzeugs 1 eine
konische Hinterschneidung 13 im Sackloch 11 her.
Beim Auslenken und beim Bewegen des Werkzeugs 1 auf der
Kreisbahn wird die Anlage 8 der Halteeinrichtung 7 stets
in Anlage am Werkstück 12 gehalten.
Dadurch ist eine zum Werkstück 12 rechtwinklige
Ausrichtung des Werkzeugs 1 sichergestellt.
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Das
mit dem Werkzeug 1 hergestellte Sackloch 11 mit
der Hinterschneidung 13 dient zur Verankerung eines nicht
dargestellten Hinterschnittankers. Dieser Hinterschnittanker weist
einen Schaft mit einem Spreizkonus auf, auf den eine Spreizhülse aufschiebbar
ist. Durch das Aufschieben der Spreizhülse auf den Spreizkonus weitet
sich die Spreizhülse konisch
auf und verankert den Hinterschnittanker form- und vorzugsweise
auch kraftschlüssig
in der Hinterschneidung 13 des Sacklochs 11. Die
Hinterschneidung 13 befindet sich unterhalb einer Oberfläche des
Werkstücks 12,
so das ein Ausreißen
des Hinterschnittankers aus dem Werkstück 12 so gut wie ausgeschlossen
ist.
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1 zeigt
das Werkzeug 1 in einer radial ausgelenkten Stellung in
dem Sackloch 11 mit der Hinterschneidung 13.
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Für eine Maschinenbohrung,
also die Herstellung des Sacklochs 11 und der Hinterschneidung 13 auf
einer computergesteuerten Werkzeugmaschine ist die Halteeinrichtung 7 nicht
erforderlich, es genügt
das Werkzeug 1 mit dem Fräser 3 und dem Bohrer 4.
Auch die zylindrische Anlagefläche 5 zur
Führung
des Werkzeugs 1 auf der Kreisbahn ist in diesem Fall entbehrlich,
weil die Werkzeugmaschine das Werkzeug 1 auf der Kreisbahn
führt.
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Im
dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiel haben der Bohrer 4 und
die zylindrische Anlagefläche 5 einen
Durchmesser von 6 mm und der Schaft 2 und die Stirnseite
des Fräsers 3,
aus der der Bohrer 4 vorsteht, einen Durchmesser von 8 mm.
Die Stirnfläche
des Fräsers 3 steht
also um radial 1 mm über
den Bohrer 4 vor. Die Hinterschneidung 13 weitet
sich konisch im Radius um 1 mm gegenüber dem Sackloch 11 auf,
der Durchmesserunterschied beträgt
2 mm. Der Durchmesser des Sacklochs 11 entspricht dem Durchmesser
Stirnfläche
des Fräsers 3,
im Ausführungsbeispiel
hat das Sackloch 11 also einen Durchmesser von 8 mm. Das
Werkzeug 1 ist für
einen nicht dargestellten Hinterschnittanker mit einem Nenndurchmesser
M6 vorgesehen, dessen Spreizhülse
eine Wanddicke von 1 mm aufweist. Bei größeren Durchmessern, beispielsweise einem
Durchmesser des Bohrers 4 von 12 mm für einen nicht dargestellten
Hinterschnittanker mit Nenndurchmesser M12 kann der Durchmesserunterschied
zur Stirnfläche
des Fräsers 3 auch
beispielsweise 3 mm betragen für
eine Wanddicke der Spreizhülse
des Hinterschnittankers von 1,5 mm.