DE102007012013B3

DE102007012013B3 - Entgratwerkzeug

Info

Publication number: DE102007012013B3
Application number: DE200710012013
Authority: DE
Inventors: Hans-Michael Beier
Original assignee: BEIER ENTGRATTECHNIK SPEZIAL E
Current assignee: BEIER ENTGRATTECHNIK SPEZIAL E
Priority date: 2007-03-13
Filing date: 2007-03-13
Publication date: 2008-07-31
Anticipated expiration: 2027-03-14

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Entgratwerkzeug zum Entgraten von Stoßkanten an Querbohrungen mit einem Durchmesser < 3 mm in einem Werkstück, welches beim Einsatz rotatorisch und/oder translatorisch bewegt wird, aus einem Werkzeugschaft mit Einspannende und einem am werkzeugseitigen Schaftende als festes Lager angeordneten Stützkörper besteht und mit einem rohrförmigen Schaftstück verbunden ist, das einen im Durchbruch beweglich gelagerten Schneidenkörper mit einer Schneide hält und ein unter Druck in die Durchgangsbohrung des Werkzeugschaftes gepresster Stoff die Schneide nach außen bewegt. Für die am Schneidenkörper liegende Schneide ist kennzeichnend, dass die Kontur der Schneide (2) am Schneidenkörper (1) eine zyklische Kurvenfläche (F2) mit einer zum Schneidenkörper (1) abschließenden Gerade (s), eine parallel im Abstand (c) zum Schneidenkörper (1) verlaufende ebene Fläche (F3), deren Länge durch die Abstände der Konstruktionspunkte von der Mitte der Schneide (m; n) und die Schneidenhöhe (c) bestimmt ist, und eine weitere zyklische Kurvenfläche (F1) mit einem zum Schneidenkörper (1) abschließenden Kreissektor (r) ist, wobei der aktiv schneidende Teilbereich die zyklischen Kurvenflächen (F2; F1) sind. Die Vorteile des erfindungsgemäßen Entgratwerkzeuges bestehen darin, dass die Schneide während des Entgratens am aktiv schneidenden Teilbereich stets konstante Eingriffswinkel gewährleistet, wodurch die Qualität des Entgratprozesses an Querbohrungen mit einem Durchmesser < ...

Description

Die Erfindung betrifft ein. Entgratwerkzeug zum Entgraten von Stoßkanten an Querbohrungen mit einem Durchmesser < 3 mm in einem Werkstück, welches beim Einsatz rotatorisch und/oder translatorisch bewegt wird, aus einem Werkzeugschaft mit Einspannende und einem am werkzeugseitigen Schaftende als festes Lager angeordneten Stützkörper besteht und mit einem rohrförmigen Schaftstück verbunden ist, das einen im Durchbruch beweglich gelagerten Schneidenkörper mit einer Schneide hält und ein unter Druck in die Durchgangsbohrung des Werkzeugschaftes gepresster Stoff die Schneide nach außen bewegt.
Aus dem Stand der Technik ist bereits durch DE 102 15 004 B4 ein derartiges Entgratwerkzeug bekannt, wobei der im Durchbruch beweglich gelagerte Schneidenkörper lose mit einem Spiel an der Oberfläche des Stützkörpers, welche in der Form und Abmessungen von der Oberfläche des Schneidenkörpers stets geometrisch unterschiedlich ist, aufliegt. Die Schneidenkräfte des Entgratwerkzeuges sind über eine Werkzeugmaschinensteuerung durch Änderung des Druckes variabel einstellbar und auch den unterschiedlich zu entgratenden Werkstoffen anpassbar. Die am Schneidenkörper angeordnete Schneide hat eine Schneidenhöhe < 1 mm und eine Schneidenbreite von kleiner als 0,5 mm. Die Schneide weist seitlich angeordnete Schultern auf, die mit einem Schulterwinkel von 5 bis 45 Grad versehen sind. Damit ist die Schneide besonders zum Entgraten von Querbohrungen mit kleineren Durchmessern einsetzbar. Eine exakte Schneidenführung soll dadurch gegeben sein, in dem der Schneidenkörper ein Schneidenmittelstück mit der Schneide und eine z. B. radiale, seitliche Schneidenbegrenzung hat. Für die Schneide ist weiterhin kennzeichnend, dass der aktiv schneidende Teilbereich eine Schräge von 60 Grad hat, ihre Flächen immer parallel zur x- und y-Achse angeordnet sind und einen Freiwinkel α von Null Grad aufweisen. Dies hat den Vorteil, dass das Entgratwerkzeug nach dem Entgraten beim Ausfahren im Linkslauf den u. U. entstehenden Sekundärgrat beseitigt. Die Schneiden liegen lediglich an der Bohrungsoberfläche an, wodurch auch ein Entgraten ohne sichtbare Spuren an der Bohrungswand garantiert ist. Feststellbar ist, dass während des Entgratens am aktiv schneidenden Teilbereich der Schneide und dem Gratbasisprofil nicht konstante Eingriffswinkel gegeben sind. Erkennbar wird dies, wenn ein oder mehrere Tangenten an einem Kreis anliegen. Der Winkel zwischen Tangente und Kreis ändert sich stetig, auch wenn der aktiv schneidende Teilbereich der Schneide parabel-, ellipsen- oder hyperbelförmig ausgeführt ist. Dies kann in bestimmten Bereichen des bereits entgrateten Gratprofils zu unbefriedigenden Ergebnissen, wie der Entstehung von Absätzen oder ungleichmäßigen Abtragungen, führen. Zusätzlich wird die Schneide stoßartig belastet. Ein anderer Nachteil dieses Entgratwerkzeuges besteht in den an der Schneide seitlich angeordneten Schultern, die ein Entgraten von schräg verlaufenden Querbohrungen mit kleineren Durchmessern behindern. Weiterhin ist durch DE 37 27 103 C2 ein Entgratwerkzeug sowie ein zugehöriger Werkzeughalter zum Entgraten oder Anfasen von Querbohrungen in Drehteilen, wie beispielsweise in Ventilschiebern, Ventilbuchsen, Düsen und dergleichen, bekannt. Kennzeichnend ist, dass ein Werkzeugkörper mit dem Entgratwerkzeug von einer Werkzeugmaschinenspindel, die nur eine Vorschubbewegung längs der Querbohrungsachse durchführen kann, angetrieben wird. Eine koaxial zur Spindelachse angeordnete feste Achse trägt am werkzeugseitigen Ende eine Steuerkurve mit einem im wesentlichen elliptischen Querschnitt. Zum Einspannen des Werkzeugkörpers hat die Spindel außerdem einen Werkzeughalter, der aus einem Einspannbereich zum Einspannen an der Spindel und einem das Werkzeug haltenden Werkzeug-Befestigungsbereich besteht. Der Werkzeug-Befestigungsbereich ist relativ zum Einspannbereich in Richtung von der Schneidkante zur Werkzeuglängsachse quer zu letzterer entgegen der Wirkung einer Federvorrichtung bewegbar. Hinzu kommt, dass am Werkzeug-Befestigungsbereich ein leistenförmig ausgebildeter Abtaster fest angeordnet ist, der unter der Wirkung der Federvorrichtung am Umfang der Steuerkurve anliegt, wodurch die Federn (Blattfedern) einerseits vorgespannt sind und sich anderseits das Werkzeug leicht in eine Querbohrung eines Werkstücks einfahren lässt. Das Entgratwerkzeug hat selbst eine schraubenlinienförmig zum Einspannbereich verlaufende Kurvenfläche, die an einer ebenen Fläche des Werkzeuges endet. Dort, wo das obere Ende der Kurvenfläche die ebene Fläche durchdringt, bildet das Entgratwerkzeug die Schneidkante. Diese Kurvenfläche soll gewährleisten, dass sich bei jedem Schnitt in einer die Werkzeuglängsachse und einen Werkzeugdurchmesser enthaltenen Ebenen dieselbe der Schneidkante entsprechende Bogenlinie ergibt. Damit hinter der Schneidkante ein Freiwinkel entsteht, verläuft die Kurvenfläche schraubenlinienförmig und ergibt vom Schnitt senkrecht zur Werkzeuglängsachse für jeden Punkt der Schneidkante einen Teil einer Spirale, deren radialer Abstand von der Werkzeuglängsachse – ausgehend von der Schneidkante – entgegen der Drehrichtung des Werkzeuges abnimmt. Im Bereich der Einfuhrschräge, d. h. des Einführkonus sowie im Bereich der Kreiszylinderfläche hat der Werkzeugkörper einen Freiwinkel von Null Grad. Beim Einführen des Entgratwerkzeuges in die Werkstückbohrung soll somit das Werkzeug trotz Drehungen lediglich an der Bohrungswand reiben. Das vorgeschlagene Entgratwerkzeug ist auch zum Entgraten von schräg verlaufenden Querbohrungen einsetzbar. Für diesen Einsatzzweck muss aber eine entsprechende Schneidengeometrie errechnet werden, die dann zu einer brauchbaren Fase führt. Die Nachteile des durch DE 37 27 103 C2 bekannten Entgratwerkzeuges mit dem zugehörigen Werkzeughalter bestehen darin, dass die Schneidkante des Werkzeuges in Teilen einer Ellipse ausgebildet ist und damit ebenfalls keine konstanten Eingriffswinkel gegeben sind. Durch aufwendig herzustellende Bauteile in Form einer Steuerkurve mit einem elliptischen Querschnitt, einer Federvorrichtung und eines Abtasters wird der radiale Abstand der Schneidkante von der Werkzeugdrehachse gesteuert und durch eine konstruktiv aufwendige Ausführung des Werkzeugkörpers und seiner Schneidkante wird ein Entgraten der Durchgangs-/Stoßkanten an den Querbohrungen, die von zwei einander durchdringenden kreiszylindrischen Flächen erzeugt werden, erst ermöglicht. Der Freiwinkel hinter der Schneidkante hat weiterhin den Nachteil, dass der sich beim Entgraten der Querbohrungen bildende Sekundärgrat nicht vom Entgratwerkzeug beseitigt werden kann. Dieses Entgratwerkzeug ist nur zum Entgraten von Stoßkanten an Querbohrungen mit einem großen Durchmesser einsetzbar. Auf Grund der konstruktiven Ausführung ist eine Miniaturisierung des Entgratwerkzeuges nicht oder nur mit einem enormen Aufwand zu realisieren.
Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, ein Entgratwerkzeug zum Entgraten von Stoßkanten an Querbohrungen mit einem Durchmesser < 3 mm in einem Werkstück so weiter zu entwickeln, dass der aktiv schneidende Teilbereich der Schneide am Schneidenkörper während des Entgratens am Gratbasisprofil stets einen konstanten Eingriffswinkel aufweist und die Stoßkanten an rechtwinkligen und schräg verlaufenden Querbohrungen in guter Qualität und ohne stoßartige Belastungen der Schneide entgratet werden. Zur Lösung der Aufgabe ist das eingangs genannte Entgratwerkzeug durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 weitergebildet. Die Vorteile des erfindungsgemäßen Entgratwerkzeuges bestehen darin, dass die Schneide während des Entgratens am aktiv schneidenden Teilbereich stets konstante Eingriffswinkel gewährleistet, wodurch die Qualität des Entgratprozesses an Querbohrungen mit einem Durchmesser < 3 mm wesentlich verbessert wird. Die veränderte konstruktive Ausführung der Schultern in Form seitlicher Begrenzungen sichert eine verbesserte Spannungsaufnahme, wodurch stoßartige Belastungen der Schneide ausgeschlossen oder entscheidend reduziert werden, garantiert ein Hochge schwindigkeitsentgraten der Querbohrungen und auch ein Entgraten von schräg verlaufenden Querbohrungen. Die Schneide ohne Schultern ermöglicht erstmals ein Entgraten von Stoßkanten an Querbohrungen mit einem Durchmesser von kleiner 1,5 mm. Ein Entgraten von Stoßkanten an Querbohrungen mit einem Durchmesser von kleiner 1 mm ist ebenfalls möglich, wenn die zyklischen Kurvenflächen aus mindestens zwei zyklischen Kurvenflächen bestehen und jede zyklische Kurvenfläche einen unterschiedlichen Tangentenwinkel hat.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Entgratwerkzeuges unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1: einen Schneidenkörper mit der Schneide in der Seitenansicht
2: eine stirnseitige Schneidenausführung von 1
3: eine Schneidenausführung im Schnitt B-B von 1 und
4: eine andere Ausführungsform der zyklischen Kurvenfläche F2
In 1 ist ein Schneidenkörper mit der Schneide in der Seitenansicht dargestellt. Sie zeigt, dass die Kontur der Schneide 2 am Schneidenkörper 1 eine zyklische Kurvenfläche F2 mit einer zum Schneidenkörper 1 abschließenden Gerade s, eine parallel im Abstand c zum Schneidenkörper 1 verlaufende ebene Fläche F3 und eine weitere zyklische Kurvenfläche F1 mit einem zum Schneidenkörper 1 abschließenden Kreissektor r ist. Es hat sich durch Erprobungen herausgestellt, dass eine Ausführung der zyklischen Kurvenflächen F2;F1 als logarithmische Spiralen in der Praxis kostengünstig umsetzbar ist. Der Herstellungsaufwand kann noch gesenkt werden, wenn die zyklischen Kurvenflächen F2;F1 identisch ausgeführt sind. Die Länge der ebenen Fläche F3 ist durch die Schneidenhöhe c und die Abstände m;n bestimmt, die durch die Konstruktionspunkte P1;P2 definiert sind. Je kleiner der Durchmesser der Querbohrungen der zu entgratenden Stoßkanten ist, desto geringer ist die Länge der ebenen Fläche F3, die aber auch gegen Null gehen kann.
In 2 ist eine stirnseitige Schneidenausführung von 1 dargestellt. Erkennbar ist, dass die an der Schneide F2 am Schneidenkörper 1 seitlich angeordneten Begrenzungen 3 als eine gespiegelte zyklische Kurvenfläche F2 ausgeführt sind. Diese Schneidenausführung ermöglicht auch das Entgraten von Stoßkanten an schräg verlaufenden Querbohrungen.
3 zeigt eine Schneidenausführung im Schnitt B-B von 1. Diese Schneidenausführung hat keine seitlichen Begrenzungen. Der Freiwinkel α beträgt Null Grad. Der Schneidenkörper 1 hat eine Breite b von ≤ 1 mm, vorzugsweise von ≤ 0,5 mm und die Schneide 2 hat eine Breite b1 von ≤ 0,5 mm, vorzugsweise von ≤ 0,3 mm.
4 zeigt eine andere Ausführungsform der zyklischen Kurvenfläche F2. Erkennbar ist, dass die zyklische Kurvenfläche F2 der Schneide 2 am Schneidenkörper 1 aus zwei zyklischen Kurvenflächen F4;F5 besteht und jede zyklische Kurvenfläche einen unterschiedlichen Tangentenwinkel hat.

1: Schneidenkörper
2: Schneide
3: seitliche Begrenzung
F1: Kurvenfläche der Schneide 2
F2: Kurvenfläche der Schneide 2
F3: ebene Fläche der Schneide 2
F4: zyklische Kurvenfläche
F5: zyklische Kurvenfläche
M: Mitte der Schneide 2
P1: Konstruktionspunkt für F1
P2: Konstruktionspunkt für F2
b: Breite des Schneidenkörpers 1
bi: Breite der Schneide 2
c: Höhe der Schneide 2
m: Abstand
n: Abstand
r: Radius Kreissektor
s: Gerade

Claims

Entgratwerkzeug zum Entgraten von Stoßkanten an Querbohrungen mit einem Durchmesser < 3 mm in einem Werkstück, welches beim Einsatz rotatorisch und/oder translatorisch bewegt wird, aus einem Werkzeugschaft mit Einspannende und einem am werkzeugseitigen Schaftende als festes Lager angeordneten Stützkörper besteht und mit einem rohrförmigen Schaftstück verbunden ist, das einen im Durchbruch beweglich gelagerten Schneidenkörper (1) mit einer Schneide (2) hält und ein unter Druck in die Durchgangsbohrung des Werkzeugschaftes gepresster Stoff die Schneide (2), welche seitlich mit einem Schulterwinkel von 5 bis 45 Grad angeordnete Schultern (3), parallel zur x- und y-Achse mit einem Freiwinkel α von Null Grad angeordnete ebene Flächen (F1;F2:F3) und einen aktiv schneidenden Teilbereich in Form einer Schräge (F2) aufweist, nach außen bewegt, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontur der Schneide (2) am Schneidenkörper (1) eine zyklische Kurvenfläche (F2) mit einer zum Schneidenkörper (1) abschließenden Gerade (s), eine parallel im Abstand (c) zum Schneidenkörper (1) verlaufende ebene Fläche (F3), deren Länge durch die Abstände der Konstruktionspunkte von der Mitte der Schneide (m;n) und die Schneidenhöhe (c) bestimmt ist, und eine weitere zyklische Kurvenfläche (F1) mit einem zum Schneidenkörper (1) abschließenden Kreissektor (r) ist, wobei der aktiv schneidende Teilbereich die zyklischen Kurvenflächen (F2;F1) sind.
Entgratwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zyklischen Kurvenflächen (F2;F1) als logarithmische Spiralen ausgeführt sind.
Entgratwerkzeug nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zyklischen Kurvenflächen (F2;F1) identisch sind.
Entgratwerkzeug nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zyklische Kurvenfläche (F2) aus mindestens zwei zyklischen Kurvenflächen (F4;F5) besteht und jede zyklische Kurvenfläche einen unterschiedlichen Tangentenwinkel hat.
Entgratwerkzeug nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zyklische Kurvenfläche (F1) aus mindestens zwei zyklischen Kurvenflächen (F4;F5) besteht und jede zyklische Kurvenfläche einen unterschiedlichen Tangentenwinkel hat.
Entgratwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der ebenen Fläche (F3) den Durchmesser der zu entgratenden Querbohrung bestimmt.
Entgratwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der ebenen Fläche (F3) gegen Null geht.
Entgratwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontur der seitlich angeordneten Begrenzungen (3) eine gespiegelte zyklische Kurvenfläche (F2;F1) ist.
Entgratwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneide (2) am Schneidenkörper (1) keine seitlich angeordneten Begrenzungen (3) hat.
Entgratwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneidenkörper (1) eine Breite (b) von ≤ 1 mm, vorzugsweise von ≤ 0,5 mm und die Schneide (2) eine Breite (b1) von ≤ 0,5 mm, vorzugsweise von ≤ 0,3 mm hat.