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Die
Erfindung betrifft ein Räumwerkzeug
für Mehrkantbohrungen
nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Ein
Räumwerkzeug
für Mehrkantbohrungen mit
einzelnen, voneinander getrennten und lose auf einem Zentrierdorn
angeordneten Räumnadeln
ist beispielsweise mit dem Gegenstand des eigenen Gebrauchsmusters
DE 202006006565 U1 bekannt geworden.
Bei der bekannten Anordnung besteht der Nachteil, dass ein separater
Zentrierdorn zur Halterung der einzelnen Räumnadeln verwendet wird.
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Der
Zentrierdorn besteht aus einzelnen, gleichmäßig am Umfang verteilt angeordneten
nadelartigen Zentrieransätzen,
die zwischen sich jeweils eine in axialer Richtung verlaufende Längsnut ausbilden,
zwischen denen die einzelnen, voneinander getrennt ausgebildeten
Räumnadeln
aufgenommen wurden.
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Die
lose und radial bewegbar am Umfang des Zentrierdorns angeordneten
Räumnadeln
wurden demzufolge in radialer Richtung verschiebbar in den durch
die Zentrieransätze
gebildeten Längsnuten
des Zentrierdorns geführt.
Damit war der Nachteil verbunden, dass die Herstellung des Zentrierdorns relativ
aufwendig war, denn die Zentrieransätze mit den dazwischen verlaufenden
Längsnuten
mussten in einem aufwendigen Arbeitsvorgang hergestellt werden.
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Weiterer
Nachteil des bekannten Zentrierdorns war, dass durch die Anordnung
von einzelnen Zentrieransätzen
nicht die Möglichkeit
bestand, einen minimalen Durchmesser des Räumwerkzeuges zu unterschreiten,
weil aufgrund von Festigkeitsüberlegungen
die Zentrieransätze
selbst einen bestimmten Querschnitt nicht unterschreiten durften.
Aus diesem Grund war nur ein gewisser minimaler Durchmesser für das gesamte
Räumwerkzeug
vorgegeben, der im Wesentlichen durch die Anordnung der Zentrieransätze und
der dazwischen gelagerten Räumnadeln
definiert war.
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Ein
weiterer Nachteil der bekannten Anordnung war im Übrigen,
dass die Räumnadeln
alle einzeln und lose ausgebildet waren und deshalb lediglich schwerkraftbedingt
in ihrem minimalen Durchmesser auf einen maximalen Außendurchmesser aufgrund
der Einwirkung des Zentrierdorns bewegt werden konnten.
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Nachdem
jede einzelne Räumnadel
eine in axialer Richtung hinten liegende Schulter aufwies, die in
der Ziehhülse
gehalten wurde, bestand der weitere Nachteil darin, dass alle Zugkräfte auf
die jeweilige Räumnadel über diese
in radialer Richtung auswärts
gerichtete Schulter auf eine zugeordnete Anlagefläche in der
Ziehhülse übertragen
werden mussten. Die Schulter ist jedoch relativ klein dimensioniert, wodurch
es schwierig ist, die hohen Zugkräfte allein über die radial außen gerichteten
Schultern auf die Ziehhülse
zu übertragen.
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Die
DE 3621422 C2 offenbart
ein Räumwerkzeug
zum Nacharbeiten von Passfedernuten oder Keilnaben etc. bei gehärteten Werkstücken, wobei
das Räumwerkzeug
mehrere Räumnadeln
beinhaltet, welche sich auf einem mittig zwischen diesen angeordneten
Distanzstück
abstützen.
Mittels einer lösbaren mechanischen
Verbindung werden die Räumnadeln
und das Distanzstück
zu einer Einheit miteinander verbunden.
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Der
Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Räumwerkzeug
mit mechanischer Betätigung
zum Erzeugen von Sechskant-Profilbohrungen oder anderen Mehrkantbohrungen
so weiterzubilden, dass die auf die Räumnadeln wirkenden Zugkräfte besser
im Werkzeughalter aufgenommen werden können, dass kleinere Durchmesser
mit dem Räumwerkzeug
bei etwa gleich dimensionierten Räumnadeln erreichbar sind und
dass die Herstellungskosten aufgrund einer einfacheren Fertigung des
Zentrierdorns wesentlich verringert werden können.
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Zur
Lösung
der gestellten Aufgabe ist die Erfindung durch die technische Lehre
des Anspruches 1 gekennzeichnet.
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Wesentliches
Merkmal der Erfindung ist, dass nunmehr die Räumnadeln als Räumdorn ausgebildet
sind, was bedeutet, dass eine Mehrzahl von Räumnadeln gleichmäßig am Umfang
verteilt durch in Längsrichtung
verlaufende Schlitze voneinander getrennt sind und in ihrem axialen
hinteren Ende in einem gemeinsamen Bund zusammengefasst sind.
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Erfindungsgemäß sind somit
die Räumnadeln
sozusagen als einseitig federnd gelagerte Biegebalken ausgebildet,
die durch einen am axialen hinteren Ende angeordneten Bund miteinander
verbunden sind. Die Verbindung am axialen hinteren Ende kann als
werkstoff-einstückige
Verbindung der Räumnadeln
oder auch als mehrstückige
Verbindung (z. B. durch eine mechanische Verbindung – z. B.
als Spannverbindung oder Schraubverbindung – aller Räumnadeln) ausgebildet sein.
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Dadurch
sind die Schlitze, die sich zwischen den Räumnadeln ergeben, offen und
können
sich bedarfsweise schließen
oder öffnen,
und zwar unter der Einwirkung eines in der Mittenausnehmung zwischen den
Räumnadeln
verfahrbaren Zentrierbolzens, der lediglich nur noch als Rundbolzen
ausgebildet ist.
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Erfindungsgemäß wird somit
auf einen im älteren
Gebrauchsmuster beschriebenen Zentrierdorn verzichtet, der einzelne
Zentrieransätze
aufwies, zwischen deren Längsnut
die Räumnadeln
schwerkraftbedingt radial einwärts
und auswärts
bewegbar waren.
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Durch
den vollständigen
Entfall des Zentrieransatzes mit den dazwischen liegenden Längsnuten im
Zentrierdorn ergibt sich nun der wesentliche Vorteil, dass die Räumnadeln,
die nunmehr als Räumdorn
ausgebildet sind, auf einem minimalen Durchmesser zusammengefahren
werden können,
weil es keine begrenzenden Zentrieransätze eines Zentrierdorns mehr
gibt.
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In
einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen,
dass die die Zugkraft jeder Räumnadel übertragende
radiale Schulter entfällt und
dass stattdessen der Räumdorn
ein sich über alle
Räumnadeln
erstreckendes Außengewinde
aufweist, welches Außengewinde
mit einem zugeordneten Innengewinde im Bereich der Ziehhülse korrespondiert.
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Damit
erfolgt eine optimale Übertragung
der auf die Räumnadeln
einwirkenden Zugkräfte,
denn diese werden über
das Außengewinde
jeder Räumnadel
auf das zugeordnete, umlaufende Innengewinde der Ziehhülse übertragen.
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Aufgrund
des Wegfalls der Zentrieransätze des
Zentrierdorns nach dem Stand der Technik ergibt sich nun der wesentliche
Vorteil, dass man bezüglich eines
gleichen Räumdurchmessers
nun wesentlich größere Querschnitte
für jede
Räumnadel
verwenden kann, weil es keine durchmesserbeschränkenden Zentrieransätze an einem
Zentrierdorn mehr gibt.
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Nachdem
also die Räumnadeln
als einseitig federnd eingespannte Biegefedern ausgebildet sind, folgt
die radial einwärts
gerichtete Durchmesserverringerung beim Einfahren in eine zu bearbeitende Rundbohrung
nur noch durch radial einwärts
gerichtetes Einfedern der jeweiligen Räumnadeln.
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Sobald
die Räumnadeln,
die integral als Räumdorn
ausgebildet sind, in die zu bearbeitende Rundbohrung eingefahren
sind, wird der wesentlich vereinfacht ausgebildete Zentrierdorn
zum Einsatz gebracht.
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Erfindungsgemäß besteht
der Zentrierdorn lediglich aus einer hinteren Handhabe, an der ein
vorderer, etwa zylindrisch ausgebildeter Zentrierbolzen angeformt
ist, der in die Innenausnehmung zwischen die Räumnadeln einfahrbar ist.
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Damit
ergibt sich eine wesentliche Vereinfachung bei der Herstellung des
Zentrierdorns, weil dieser lediglich aus einer Handhabe und einem
Zylinderstift besteht, während
dies beim Stand der Technik außerordentlich
aufwendig war.
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Bei
einem weiteren wesentlichen Merkmal der Erfindung ist vorgesehen,
dass anstatt einer Reibfläche
zwischen der Distanzhülse
und der Sechskantmutter nunmehr ein axial wirkendes Drucklager verwendet
wird. Auf diese Weise wird eine leichtgängige Verdrehung der Sechskantmutter in
Bezug zur Distanzhülse
erreicht.
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Ein
weiteres wesentliches Merkmal der Erfindung liegt in der Auswechselbarkeit
des gesamten Räumdorns,
weil dieser als integrales Bauteil ausgebildet ist und mit seinem
Außengewinde
in einem zugeordneten Innengewinde der Ziehhülse aufgenommen ist.
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Auf
diese Weise ist der gesamte Räumdorn leicht
auswechselbar in der Ziehhülse
gehalten. Es können
somit unterschiedliche Räumdorne
mit unterschiedlichem Durchmesser in jeweils der gleichen Ziehhülse aufgenommen
werden, unter der Voraussetzung, dass das Außengewinde am Räumdorn stets
mit dem Innengewinde an der Ziehhülse korrespondiert.
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Damit
können
für beliebige
Mehrkantausnehmungen unterschiedliche Räumdorne hergestellt werden
und stets damit die gleiche Ziehhülse zusammen mit dem gleichen
Zentrierdorn verwendet werden.
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Der
Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht
nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern ach aus der Kombination
der einzelnen Patentansprüche
untereinander.
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Alle
in den Unterlagen, einschließlich
der Zusammenfassung offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere
die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung, werden
als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in
Kombination gegenüber
dem Stand der Technik neu sind.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg
darstellenden Zeichnungen näher
erläutert.
Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere
erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.
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Es
zeigen:
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1:
schematisiert einen Schnitt durch das Räumwerkzeug nach der Erfindung
im Arbeitszustand
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2:
die gleiche Darstellung wie 1 in teilweise
aufgebrochener, perspektivischer Darstellung
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3:
die Einfahrposition des Räumwerkzeuges
mit zurückgezogenem
Zentrierdorn
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4:
das Räumwerkzeug
in der durchgefahrenen Position
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5:
das Räumwerkzeug
in der Arbeitsstellung gemäß 1
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6:
das Räumwerkzeug
nach Beendigung des Räumens
zur Herstellung einer mehrkantig konturierten Bohrung
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7:
ein mit dem Räumwerkzeug
erzeugtes Mehrkantloch im Werkstück
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8a:
perspektivische Ansicht des Räumdorns
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8b:
Stirnansicht von links auf den Räumdorn
nach 8a
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9a:
perspektivische Ansicht der Ziehhülse
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9b:
Ziehhülse
der 9a im Längsschnitt.
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In 1 und 2 besteht
das Räumwerkzeug
aus einer zylindrisch ausgebildeten Distanzhülse 4, die eine zentrale
Mittenausnehmung definiert.
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Im
Bereich dieser Mittenausnehmung ist ein Zentrierdorn 1 in
axialer Richtung durch einen geeigneten Antrieb verschiebbar geführt.
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Der
Zentrierdorn 1 besteht aus einer hinteren Grifffläche 18,
an die sich in axialer Richtung nach vorne gesehen ein Zentrierbolzen 5 anordnet,
der mit der hinteren Handhabe verbunden ist.
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Erfindungsgemäß sind die
Räumnadeln 2 gleichmäßig am Umfang
verteilt angeordnet (siehe 8b) und
bilden ein gemeinsames Außengewinde 31 aus,
welches den Umfang der Räumnadeln 2 übersteigt.
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Zwischen
den Räumnadeln 2 sind
daher in axialer Richtung längsverlaufende
Schlitze 21 angeordnet und das jeweilige hintere axiale
Ende jeder Räumnadel 2 ist
in einem gemeinsamen Bund 16 zusammengefasst.
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Damit
sind die Räumnadeln 2 als
integraler Räumdorn 40 ausgebildet,
der als integrales Bestandteil leicht auswechselbar in der Ziehhülse 3 gemäß den 9a und 9b gehalten
ist.
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Wie
leicht in 8a und 8b erkennbar, bilden
die Räumnadeln 2,
die lediglich durch die Schlitze 21 voneinander getrennt
sind, einseitig federnd eingespannte Teile, so dass die Räumnadeln in
Pfeilrichtung (Zusammenfaltrichtung) 34 auf einen minimalen
Durchmesser zusammendrückbar
sind, wodurch dann wenigstens im vorderen Ende der Schlitz 21 verschwindet.
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Der
so ausgebildete Räumdorn 40 wird
in die Ziehhülse 3 nach 9a und 9b eingeschraubt, wodurch
das Außengewinde 31 des
Räumdorns 40 in
das zugeordnete Aufnahmegewinde 15 des Ziehdorns 3 eingeschraubt
wird.
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Hierbei
dient ein Zylinderstift 7, der in eine zugeordnete hintere
Aufnahme 37 an der Ziehhülse 3 eingreift und
der gleichzeitig das Verdrehen der Distanzhülse 4 verhindert,
dass sich der Räumdorn 40 bei
einer Drehbewegung der Sechskantmutter 6 ungewollt verdreht.
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Die 1 und 2 zeigen
den zusammengebauten Zustand, wo erkennbar ist, dass der Zentrierdorn 1 an
seinem vorderen Ende mit einem zylindrischen Zentrierbolzen 5 verbunden
ist, der geeignet ist, in die Mittenausnehmung 8 zwischen
den Räumnadeln 2 hindurchgefahren
zu werden, um diese in Gegenrichtung zur eingezeichneten Pfeilrichtung 34 in
Aufspreizrichtung 34' gemäß 8a radial aufzuspreizen.
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Die
Räumnadeln 2 bilden
eine gemeinsame vordere Stirnfläche 30,
und jede Räumnadel
weist in an sich bekannter Weise eine Schneidkante 24 auf, an
die sich eine Spanableitfläche 25 anschließt.
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Die
Schneidkante 24 mit der Spanableitfläche 25 sind Teil des
jeweiligen Räumzahns 23.
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Wie
aus 1 erkennbar, ist die Ziehhülse 3 ihrerseits mit
ihrem Außengewinde 13 in
das zugeordnete Innengewinde 12 der Sechskantmutter 6 eingeschraubt.
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Die
Distanzhülse 4 ist
unverlierbar über
den Zylinderstift 7 auf der Ziehhülse 3 gehalten und
weist ein Drucklager 14 auf, mit dem sich diese an einem zugeordneten
Ansatz der Sechskantmutter 6 abstützt.
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Gemäß 3 wird
nun das Räumwerkzeug bei
zurückgezogenem
Zentrierbolzen 5 in eine Rundbohrung eines zu bearbeitenden
Werkstücks 33 eingefahren,
wobei das vordere Ende der Räumnadeln 2 einen
Einfahr-Durchmesser 28 bilden,
der beim Einfahren der Räumnadeln 2 in
die Rundbohrung 9 sich federnd verringert, bis dass die
Räumnadeln
gemäß 4 durch
die Rundbohrung 9 hindurchgefahren sind.
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Zu
Beginn des Arbeitsvorganges gemäß 5 wird
der Zentrierdorn 1 in Pfeilrichtung (Einfahrrichtung) 11 nach
vorne geschoben, um durch Einfahren des Zentrierbolzens 5 in
die Mittenausnehmung 8 die Räumnadeln auseinander zu spreizen und
das Werkzeug in die Bearbeitungsstellung nach 5 zu
bringen.
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Es
erfolgt nun die Herstellung der mehrkantig konturierten Bohrung,
danach wird das gesamte Räumwerkzeug
in Pfeilrichtung (Räumrichtung) 11' aus der nun
hergestellten mehrkantig konturierten Bohrung herausgezogen. Zu
diesem Zweck wird die Sechskantmutter 6 nach vorne gedreht,
um das vordere Ende der Distanzhülse 4 zur
Abstützung
am Werkstück 33 zu
bringen und damit wird gleichzeitig mit dem Tätigen der Sechskantmutter der
Räumdorn 4 zusammen
mit der Ziehhülse 3 außer Eingriff
mit der nun mehrkantig konturierten Bohrung gebracht.
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Dies
ist in 7 dargestellt, wo erkennbar ist, dass die Rundbohrung 9 nun
als mehrkantig konturierte Sechskantausnehmung 26 ausgebildet
ist und ein kleiner Rest der Rundbohrung noch in Form von Ausnehmungen 27 in
der Sechskantausnehmung 26 bestehen bleibt.
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Die
Anfasung 10 an der Rundbohrung 9 gemäß 3 dient
dazu, das Einfahren des Räumdorns 40 zu
erleichtern.
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Aus 8a ergibt
sich, dass in axialer Richtung vor dem Außengewinde 31 des
Räumdorns 40 noch
ein glattumlaufender Zentrieransatz 20 vorgesehen ist,
der den Außenumfang
der Räumnadel 2 in der
Rundbohrung 9 des Werkstücks 33 zentriert.
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Damit
die Distanzhülse 4 nicht
nach vorne herausfallen kann, ist an der Ziehhülse 3 ein axialer Anschlag 17 vorhanden,
der mit einer Gegenschulter 38 der Distanzhülse 4 zusammen
wirkt. Dieser Fall ist beispielsweise in 6 erkennbar.
Dort schlägt
die Gegenschulter 38 der Distanzhülse 4 an dem Anschlag 17 der
Ziehhülse 3 an.
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Auf
dem Außenumfang
des Zentrierbolzens 5 des Zentrierdorns 1 ist
ein O-Ring 19 angeordnet, welcher der Unverlierbarkeit
des Zentrierdorns 1 dient, dieser kann somit nicht vollständig in
der Mittenbohrung der Ziehhülse 3 herausgezogen
werden.
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Gemäß 3 ist
nämlich
die hintere Bohrung der Ziehhülse 3 durch
einen Lagerstopfen 35 abgeschlossen, der in ein zugeordnetes
Aufnahmegewinde 36 am Innenumfang der Innenausnehmung der
Ziehhülse 3 eingeschraubt
ist. Der Zentrierbolzen 5 des Zentrierdornes 1 ist
im Bereich des Lagerstopfens 35 in der rundprofilierten
Lagerung 29 gehalten.
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Beim
Herausziehen des Zentrierdornes schlägt somit der O-Ring 19 an
dem Lagerstopfen 35 an und kann somit nicht vollkommen
entfernt werden. Der Anschlag des O-Rings am Lagerstopfen 35 ist
in 3 dargestellt.
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Die
in 1 dargestellte Stirnfläche 22 an der Vorderseite
der Distanzhülse 4 stützt sich
gemäß Figur
an der Oberfläche
des Werkstücks 3 während des
Ziehvorganges ab.
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Die
Längsnut 32 verhindert
das Verdrehen der Ziehhülse 3 in
Bezug zur Distanzhülse 4,
weil im Bereich dieser Längsnut
der Zylinderstift 7 in axialer Richtung bewegbar, jedoch
nicht verdrehbar ist.
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Zum
Auswechseln des gesamten Räumdornes 40 wird
der Räumdorn
einfach aus der Ziehhülse 3 herausgeschraubt.
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Es
kann dann ein Räumdorn 40 mit
einer anderen Konfiguration von Räumnadeln einfach eingeschraubt
werden, wobei diese Räumnadeln
einen anderen Durchmesser oder eine andere Formgebung aufweisen
können.
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Daraus
ergibt sich die universelle Einsetzbarkeit des erfindungsgemäßen Räumwerkzeuges, indem
einfach unterschiedliche Räumdorne
in eine stets gleichbleibende Ziehhülse in Verbindung mit einer
darauf angeordneten Distanzhülse
und einer Sechskantmutter eingeschraubt werden kann.
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Die
Ziehhülse 3 bleibt
im Übrigen
stets in dem Räumwerkzeug
eingeschraubt, d. h. der Gewindeeingriff mit der Sechskantmutter 6 kann
stets gleichbleibend aufrechterhalten bleiben.
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Ebenso
bleibt der Zentrierdorn 1 immer am Ort seines Einbaus und
braucht nicht ausgewechselt zu werden.
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Bei
der vorliegenden Ausführungsform
wird es bevorzugt, dass der gesamte Räumdorn aus einem HSS-Stahl
hergestellt wird, d. h. die Räumnadeln 2 bilden
ein werkstoffeinstückiges
Teil mit dem Bund 16.
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Hierauf
ist die Erfindung jedoch nicht beschränkt. Die Räumnadeln können auch aus einem HSS-Stahl
hergestellt werden und der Bund 16 aus einem anderen Material.
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Durch
die integrale Ausbildung des Räumdorns,
der sämtliche
Räumnadeln
zusammenfasst und der auswechselbar in die Ziehhülse 3 eingeschraubt
ist, ergibt sich der weitere Vorteil, dass die Betätigungseinrichtung
des Räumwerkzeuges,
welche hier als Sechskantmutter 6 dargestellt ist, einfach geändert werden
kann. Die Sechskantmutter kann durch eine einfache hydraulische
Einrichtung verändert
werden, d. h. es wird eine hydraulisch oder elektromechanisch angetriebene
Sechskantmutter verwendet.
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Damit
ist eine einfache Trennung zwischen dem Antrieb des Räumwerkzeuges
und dem Räumdorn
selbst gegeben.
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- 1
- Zentrierdorn
- 2
- Räumnadel
- 3
- Ziehhülse
- 4
- Distanzhülse
- 5
- Zentrierbolzen
- 6
- Sechskantmutter
- 7
- Zylinderstift
- 8
- Mittenausnehmung
- 9
- Rundbohrung
- 10
- Anfasung
- 11
- Pfeilrichtung
(Einfahrrichtung); 11' Pfeilrichtung
(Räumrichtung)
- 12
- Innengewinde
(Mutter)
- 13
- Außengewinde
(Ziehhülse)
- 14
- Drucklager
(axial)
- 15
- Aufnahmegewinde
(Ziehhülse)
- 16
- Bund
(von 40)
- 17
- Anschlag
- 18
- Grifffläche
- 19
- O-Ring
- 20
- Zentrieransatz
- 21
- Schlitz
- 22
- Stirnfläche
- 23
- Räumzahn
- 24
- Schneidkante
- 25
- Spanableitfläche
- 26
- Sechskantausnehmung
- 27
- Ausnehmung
- 28
- Einfahr-Durchmesser
- 29
- Lagerung
- 30
- Stirnfläche
- 31
- Außengewinde
(Räumdorn 40)
- 32
- Längsnut
- 33
- Werkstück
- 34
- Pfeilrichtung
(Zusammenfaltrichtung); 34' Pfeilrichtung
(Aufspreizrichtung)
- 35
- Lagerstopfen
- 36
- Aufnahmegewinde
- 37
- Aufnahme
- 38
- Gegenschulter
- 39
-
- 40
- Räumdorn