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Die Erfindung betrifft einen Werkzeughalter für ein Werkzeug zum Entgraten und Anfasen einer eine gekrümmte Wand durchdringenden Bohrung, mit einem eine Drehachse definierenden Einspannteil zum Einspannen in eine Werkzeugmaschine, einem Befestigungsteil zur Befestigung des Werkzeugs und einer das Befestigungsteil mit dem Einspannteil in Bezug auf eine Drehung um die Drehachse drehfest verbindenden Kupplung, durch welche das Befestigungsteil relativ zum Einspannteil in einer zur Drehachse radialen Richtung entgegen der Kraft einer ersten Feder bewegbar an dem Einspannteil gelagert ist.
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Werkzeughalter der angegebenen Art werden eingesetzt, um Entgratwerkzeuge zu halten und zu führen, welche zum Entgraten und Anfasen der Kanten von Bohrungen dienen, die eine gekrümmte Wand durchdringen und radial in eine Bohrung münden. Insbesondere das Entgraten der Bohrungsmündung bereitet hierbei besondere Schwierigkeiten, da das Entgratwerkzeug durch eine nicht selten kleine Bohrung nach innen geführt und dann radial nach außen in eine die Bohrungskante überragende Position gebracht werden muss. Weiterhin muss das Entgratwerkzeug dem in axialer Richtung variierenden Verlauf der Bohrungskante folgen können.
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Bei einem aus
DE 37 27 103 C2 bekannten Werkzeughalter der angegebenen Art ist zwischen dem Einspannteil und dem Befestigungsteil ein Parallelfedergelenk aus zwei Blattfedern angeordnet, die Einspann- und Befestigungsteil miteinander verbinden. Der Werkzeughalter besitzt außerdem einen Anschlag in Gestalt einer an die Form der zu entgratenden Bohrungskante angepassten Kurve. Der Anschlag soll eine gleichmäßige Fase gewährleisten und ein Einfressen der Schneidkante des Werkzeugs in das Werkstück verhindern. Bei dem bekannten Werkzeughalter wird das Entgratwerkzeug entlang einer elliptischen Kurvenbahn bewegt, wobei der Eingriffsbereich zwischen Werkstück und Werkzeugschneide während der Bearbeitung in axialer und radialer Richtung entlang der Werkzeugschneide kontinuierlich wandert. Hierdurch ergeben sich unterschiedliche Eingriffswinkel der Schneide und als Folge eine ungleichmäßige Breite der Fase.
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Aus
DE 20 2011 100 749 U1 ist ein Werkzeughalter für ein Entgratwerkzeug bekannt, bei dem ein vorderer Teil zum Befestigen des Entgratwerkzeugs zwischen mindestens zwei Federelementen angeordnet ist, die eine radiale Verschiebung des vorderen Teils zu einem hinteren Einspannteil ermöglichen. Der vordere Teil ist hierbei zusammen mit den Federelementen entlang einer linearen Führungslinie mittels eines Einstellelements radial verschiebbar und in der eingestellten Position mittels eines Fixierelements fixierbar. Hierdurch kann die Exzentrizität des vorderen Teils und des daran befestigten Entgratwerkzeugs verändert werden.
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Bei einem weiteren aus
DE 103 57 404 B4 bekannten Werkzeughalter ist das Befestigungsteil für das Entgratwerkzeug um eine die Drehachse kreuzende Achse drehbar mit dem Einspannteil verbunden. Die Drehung des Befestigungsteils gegenüber dem Einspannteil ist in einer Richtung durch einen verstellbaren Anschlag begrenzt. In der Gegenrichtung wirkt der Drehung eine am Einspannteil abgestützte Feder entgegen. Beim Entgraten einer in eine Bohrung mündenden Radialbohrung führen das Befestigungsteil und das Entgratwerkzeug Schwenkbewegungen aus, wobei sich der Anstellwinkel der Werkzeugschneide ändert.
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Aus
DE 197 11 206 A1 ist ein Entgratwerkzeug zur Bearbeitung des Öffnungsrandes von Bohrungen bekannt, bei dem ein drehbarer Schaft in einem vorderen Werkzeugbereich ein aus dem Schaft vorstehendes Messer mit einer entgegengesetzt zur Vorschubrichtung geneigten Schneidkante aufweist. Das Messer ist in einer radialen, nach außen gerichteten Führungsvertiefung des Schafts radial verschiebbar gelagert und gegen das Eindringen von Spänen und anderen Fremdkörpern in die Führungsvertiefung abgedichtet. Durch eine Feder wird das Messer in Richtung der Öffnung der Führungsvertiefung gegen einen die Auswärtsbewegung des Messers begrenzenden Anschlagstift gedrückt. Dieses Entgratwerkzeug eignet sich nur für Bohrungen größeren Durchmessers, da für das Entgraten die Mittel zur radial beweglichen Führung des Messers durch die zu entgratende Bohrung hindurchgeführt werden müssen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Werkzeughalter der eingangs genannten Art zu schaffen, der das Entgraten und Anfasen einer eine gekrümmte Wand durchdringende Bohrung verbessert.
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Die Aufgabe wird durch die in Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen angegeben.
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Der Werkzeughalter der Erfindung umfasst ein eine Drehachse definierendes Einspannteil zum Einspannen in eine Werkzeugmaschine, ein Befestigungsteil zur Befestigung des Werkzeugs und eine das Befestigungsteil mit dem Einspannteil in Bezug auf eine Drehung um die Drehachse drehfest verbindende Kupplung, durch welche das Befestigungsteil relativ zum Einspannteil in einer zur Drehachse radialen Richtung entgegen der Kraft einer ersten Feder bewegbar an dem Einspannteil gelagert ist, wobei das Befestigungsteil an der Kupplung entgegen der Kraft einer zweiten Feder in Richtung der Drehachse bewegbar gelagert ist.
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Bei dem Werkzeughalter nach der Erfindung kann das Werkzeug zum Entgraten und Anfasen beim Einführen in die Bohrung entgegen der Kraft der ersten Feder radial zur Bohrungsmitte hin ausweichen, wobei die erste Feder das Werkzeug wieder radial nach außen in die eingestellte Bearbeitungsposition bewegt, wenn die Werkzeugschneide durch die Bohrung hindurchgefahren ist. Beim Entgraten und Anfasen kann das Werkzeug infolge der axialen Bewegbarkeit des Befestigungsteils entgegen der Kraft der zweiten Feder durch axiale Bewegung dem Verlauf der Bohrungskante folgen, so dass die Winkelstellung der Werkzeugschneide in Bezug auf das Werkstück und die Bohrungsachse in allen Drehwinkelstellungen des Werkzeugs unverändert bleibt. Auf diese Weise ist ein zuverlässiges Entgraten und die Ausbildung einer Fase von gleichbleibender Breite gewährleistet.
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Vor allem bei Werkstücken, bei denen die Radien der gekrümmten Wand und der sie durchdringenden Bohrung nahe beieinander liegende Größen haben, erweist sich der Werkzeughalter nach der Erfindung als besonders vorteilhaft.
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Der Werkzeughalter nach der Erfindung eignet sich weiterhin für das Entgraten von verhältnismäßig langen Bohrungen, da die zur Drehachse parallele Ausrichtung des Werkzeugs in allen Betriebszuständen beibehalten bleibt. Der Schaft des Werkzeugs kann vergleichsweise steif ausgeführt werden, da die Schneide nur eine relativ geringe Ausdehnung in radialer Richtung haben muss.
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Der Werkzeughalter nach der Erfindung ermöglicht auch eine Betriebsweise, bei der das Werkzeug mit einem Abschnitt seines Schaftes an der Innenwand der zu entgratenden Bohrung entlanggleitend geführt wird. Dies kann vorteilhaft sein, um Schwingungen des Werkzeugs zu vermeiden.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann das Einspannteil einen Radialanschlag aufweist, an dem die Kupplung entgegen der Kraft der ersten Feder abgestützt ist. Durch den Anschlag kann die radiale Position des Befestigungsteils in Bezug auf das Einspannteil exakt definiert werden und die erste Feder kann mit einer bestimmten Kraft vorgespannt werden. Weiterhin kann die Kupplung einen Axialanschlag aufweisen, an dem das Befestigungsteil entgegen der Kraft der zweiten Feder abgestützt ist. Der Radialanschlag bestimmt die axiale Position des Befestigungsteils und damit des Werkzeugs und erlaubt eine Vorspannung der zweiten Feder. Sowohl der Radialanschlag als auch der Axialanschlag können nach der Erfindung einstellbar sein.
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Zur Erzielung der axialen Bewegbarkeit des Befestigungsteils weist die Kupplung vorzugsweise eine sich axial erstreckende Linearführung auf, in der das Befestigungsteil gelagert ist. Zwischen der Kupplung und dem Einspannteil ist außerdem eine sich radial erstreckende Schlittenführung ausgebildet, welche die radiale Relativbewegung zwischen Kupplung und Einspannteil bewirkt.
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Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung kann das Befestigungsteil an der Kupplung aus einer Mittelstellung in entgegengesetzte Richtungen entgegen der Kraft der zweiten Feder oder der zweiten Feder und zusätzlich einer dritten Feder in Richtung der Drehachse bewegbar sein. In dieser Ausgestaltung eignet sich der Werkzeughalter ohne Umrüstung zum Entgraten und Anfasen der Kanten an beiden Enden einer eine gekrümmte Wand durchdringende Bohrung.
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Die Mittelstellung des Befestigungsteils kann hierbei durch Axialanschläge der Kupplung bestimmt sein und die dritte und/oder zweite Feder können mittels der Axialanschläge vorgespannt sein.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind. Es zeigen
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1 eine erste Ausführungsform eines Werkzeughalters nach der Erfindung und
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2 einen Abschnitt einer zweiten Ausführungsform eines Werkzeughalters nach der Erfindung.
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Der in 1 dargestellte Werkzeughalter 1 umfasst ein Einspannteil 2, ein Befestigungsteil 3 und eine diese miteinander verbindende Kupplung 4. Das Einspannteil 2 ist an einem Ende mit einem Kegelzapfen 5 versehen, der zum Einspannen in eine Spindel einer Werkzeugmaschine bestimmt ist. Anstelle des Kegelzapfens 5 können auch anders gestaltete Einspannmittel vorgesehen sein, die ein positionsgenaues und ein Drehmoment übertragendes Einspannen des Einspannteils 2 in eine Werkzeugmaschine ermöglichen. Durch die Mittelachse des Kegelzapfens 5 wird eine Drehachse 6 für die Drehung des Werkzeughalters 1 und des von ihm gehaltenen Werkzeugs definiert.
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Auf der dem Kegelzapfen 5 entgegengesetzten Seite weist das Einspannteil 2 eine sich radial zur Drehachse 6 erstreckende Führungsausnehmung 8 auf, in der ein Schlitten 9 längs beweglich gelagert ist. Die Lagerung des Schlittens 9 ist so ausgebildet, dass der Schlitten 9 spielfrei gehalten, jedoch leicht verschiebbar ist. Die leichte Verschiebbarkeit kann durch geeignete Gestaltung der Gleitflächen oder durch Wälzkörperlagerung bewirkt sein. Die Führungsausnehmung 8 und der Schlitten 9 bilden gemeinsam eine Schlittenführung 10, durch welche die Kupplung 4 an dem Einspannteil 2 gelagert ist. Die Bewegung des Schlittens 9 in der Führungsausnehmung 8 ist in einer Richtung durch einen Radialanschlag 11 begrenzt, der von einer Stellschraube 12 gebildet ist und in radialer Richtung verstellt werden kann. Auf der der Stellschraube 12 entgegengesetzten Seite des Schlittens 9 ist eine erste Druckfeder 13 angeordnet, welche bestrebt ist, den Schlitten 9 in Anlage an dem Radialanschlag 11 zu halten.
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Der Schlitten 9 weist einen Gewindezapfen 15 auf, der sich in Richtung der Drehachse 6 erstreckt und aus der Führungsausnehmung 8 herausragt. An dem Gewindezapfen 15 ist eine Lagerhülse 16 befestigt, die mit einem mit Innengewinde versehenen Abschnitt auf den Gewindezapfen 15 aufgeschraubt ist. Die Lagerhülse 16 weist zwei durch eine Stufe 17 voneinander getrennte, zylindrische Bohrungsabschnitte 18, 19 auf, in denen ein entsprechend mit einer Stufe 20 versehener Lagerabschnitt 21 des Befestigungsteils 3 angeordnet ist. Der Lagerabschnitt 21 ist derart spielfrei in den Bohrungsabschnitten 18, 19 gelagert, dass eine leichtgängige, axiale Bewegung des Lagerabschnitts 21 relativ zur Lagerhülse 16 gewährleistet ist. Zur drehfesten Verbindung des Befestigungsteils 3 mit dem Einspannteil 2 weist der Lagerabschnitt 21 eine Längsnut 22 auf, in die ein in die Lagerhülse 16 eingesetzter Sperrstift 23 eingreift.
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Zwischen den Stufen 17, 20 ist eine zweite Druckfeder 24 angeordnet, durch welche der Lagerabschnitt 21 mit einer vorbestimmten Kraft an einen Axialanschlag 25 angedrückt wird, den der Gewindezapfen 15 mit seiner Stirnfläche bildet. Die Kraft der Druckfeder 24 bestimmt die axiale Andruckkraft zwischen einem zu entgratenden Werkstück und der Schneide des Entgratwerkzeugs.
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Das Befestigungsteil 3 ragt mit einem Befestigungsabschnitt 27 aus der Lagerhülse 16 heraus. Der Befestigungsabschnitt 27 ist mit Mitteln zum Aufnehmen und Spannen eines Entgratwerkzeugs 28 versehen, das mit einer Schneide 29 zum Entgraten und Anfasen des Mündungsendes einer Bohrung aufweist. Die Schneide 29 verläuft in einem Winkel von etwa 45° zur Drehachse 6 des Werkzeughalters 1. Ihre Spanfläche ist dem Werkzeughalter 1 zugekehrt.
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Der beschriebene Werkzeughalter 1 ist vornehmlich zum Entgraten und Anfasen von Werkstücken 30 der in 1 gezeigten Art bestimmt. Derartige Werkstücke haben eine zylindrische Längsbohrung 31 und eine Querbohrung 32, welche in die Längsbohrung 31 radial mündet. Die Querbohrung 32 wird dabei spanabhebend gebohrt, wobei der Bohrer von außen in das Werkstück eindringt. Hierbei kann vor allem am mündungsseitigen Rand der Querbohrung 32 ein Grat entstehen, der in die Längsbohrung 31 hineinragt.
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Zum Entfernen des Grates ist es erforderlich, von außen ein Werkzeug, wie das Entgratwerkzeug 28, in die Querbohrung 32 einzuführen und dessen Schneide 29 in einer Kreisbewegung mit axialem Druck an der Bohrungskante 33 entlang zu bewegen. Hierzu wird zunächst der von einer Werkzeugmaschine drehend angetriebene Werkzeughalter 1 mit der Drehachse 6 koaxial zur Querbohrung 32 ausgerichtet. Anschließend wird, wie 1 zeigt, das Befestigungsteil 3 mit dem darin eingespannten Entgratwerkzeug 28 durch Verstellen des Radialanschlags 11 so positioniert, dass der Abstand der Mitte der Schneide 29 von der Drehachse 6 dem Radius der Querbohrung 32 entspricht, so dass die Schneide 29 die Bohrungskante 33 genügend weit übergreift. Das so positionierte Werkzeug 28 wird dann mittels einer axialen Vorschubbewegung, bei welcher der Abstand zwischen dem Werkzeughalter 1 und dem Werkstück 30 verringert wird, mit seiner Schneide 29 in die Querbohrung 32 hinein und durch diese hindurch bis in die Längsbohrung 31 bewegt. Bei diesem Vorgang gelangt die Schneide 29 mit einer zur Drehachse 6 geneigten Rampenfläche 35 in Eingriff mit der äußeren Bohrungskante 34, wodurch das Entgratwerkzeug 28 einschließlich Befestigungsteil 3 und Kupplung 4 unter radialer Verschiebung des Schlittens 9 gegen die Kraft der Druckfeder 13 zur Bohrungsmitte hin so weit verlagert wird, dass es mit der Schneide 29 durch die Querbohrung 32 hindurchtreten kann. Sobald sich die Schneide 29 in der Längsbohrung befindet, wird das Entgratwerkzeug 28 durch die Druckfeder 13 in die Ausgangslage zurückbewegt, in der der Schlitten 9 an dem Radialanschlag 11 anliegt. Für das Entgraten und Anfasen wird dann der axiale Abstand von Werkzeughalter 1 und Werkstück 30 so eingestellt, dass die Schneide 29 des Entgratwerkzeugs 28 unter der Wirkung der Druckfeder 24 an der Bohrungskante 33 anliegt und während der Drehung des Werkzeughalters 1 durch axiale Bewegung des Entgratwerkzeugs 28 dem Verlauf der Bohrungskante 33 folgen kann. Ist nach einer Mehrzahl von Umdrehungen des Werkzeughalters 1 ein vorhandener Grat entfernt und eine Fase gewünschter Breite hergestellt, so wird der Abstand zwischen dem Werkzeughalter 1 und dem Werkstück 30 vergrößert und das Entgratwerkzeug 28 mit seiner Schneide 29 wieder aus der Querbohrung 32 herausgezogen. Bei diesem Vorgang bewirkt die an der nun angefasten Bohrungskante 33 entlanggleitende, geneigte Schneide 29 die zum Herausziehen erforderliche Verlagerung des Entgratwerkzeugs 28 entgegen der Kraft der Druckfeder 13 zur Bohrungsmitte hin.
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Der Werkzeughalter 1 eignet sich auch zum Entgraten oder Anfasen der äußeren Bohrungskante 34 mit Hilfe eines hierfür gestalteten Entgratwerkzeugs. Allerdings muss bei dieser Anwendung der Werkzeughalter 1 umgebaut und die zweite Druckfeder 24 zwischen dem Lagerabschnitt 21 und dem Gewindezapfen 25 angeordnet werden, damit das Entgratwerkzeug in Richtung des Einspannteils ausweichen kann, wenn es an der Bohrungskante 34 entlangfährt.
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2 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform eines Werkzeughalters 101, bei dem das Befestigungsteil 103 für das Entgratwerkzeug in einer Kupplung 104 aus einer definierten Mittellage in beiden axialen Richtungen verschoben werden kann. Hierbei ist die zweite Druckfeder 124 zwischen zwei Anschlagscheiben 137, 138 angeordnet, die einerseits an einander gegenüberliegenden Stufenflächen 139, 140 des Befestigungsteils 103 und andererseits an einer Stufe 117 der Kupplung 104 und einer an einem Gewindezapfen 115 abgestützten Hülse 141 anliegen. Zwischen dem Gewindezapfen 115 und dem benachbarten Ende des Befestigungsteils 103 ist ein Freiraum 142 vorgesehen. Auf diese Weise kann das Befestigungsteil 103 unter Überwindung der Kraft der Druckfeder 124 sowohl in Richtung des Gewindezapfens 115 als auch in der entgegengesetzten Richtung verschoben werden, wobei im ersten Fall die Anschlagscheibe 138 von der Stufe 117 und im zweiten Fall die Anschlagscheibe 137 von der Hülse 141 abhebt. Der Werkzeughalter 101 kann daher zum Entgraten beider Enden einer Bohrung verwendet werden.
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Das Entgratwerkzeug ist entsprechend mit zwei an entgegengesetzten Seiten angeordneten Schneiden zu versehen, damit nacheinander zunächst die äußere und dann die innere Bohrungskante mit dem gleichen Werkzeug in einem Zug bearbeitet werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3727103 C2 [0003]
- DE 202011100749 U1 [0004]
- DE 10357404 B4 [0005]
- DE 19711206 A1 [0006]
