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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur spanabhebenden Bearbeitung eines Werkstücks mittels eines Zerspanungswerkzeugs.
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Aus dem allgemeinen Stand der Technik sind die unterschiedlichsten Verfahren zur spanabhebenden Bearbeitung von Werkstücken bekannt. Eine solche Bearbeitung kann beispielsweise mittels Bohren, Reiben, Fräsen, Drehen, Schleifen oder auf andere, allgemein bekannte Arten erfolgen, wobei jeweils ein geeignetes Zerspanungswerkzeug eingesetzt wird. Dabei können in Abhängigkeit von der gewählten Bearbeitungsform bestimmte Oberflächenqualitäten sowie Maß-, Form- und Lagegenauigkeiten erreicht werden.
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Während sich die gewünschten Oberflächenqualitäten und Maßgenauigkeiten meist, wenn auch teilweise mit einem etwas höheren Aufwand, vergleichsweise problemlos erreichen lassen, kann es zum Einhalten bestimmter Form- und insbesondere Lagetoleranzen zu größeren Schwierigkeiten kommen. Dies gilt vor allem dann, wenn weit voneinander entfernte, zu bearbeitende Punkte eine gewisse Lagetoleranz zueinander einhalten müssen. Insbesondere ist es problematisch, wenn beiderseits einer einen größeren Durchmesser aufweisenden Querbohrung die Querbohrung kreuzende Bohrungen gesetzt werden sollen, die eine bestimmte Lagegenauigkeit zueinander aufweisen sollen.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur spanabhebenden Bearbeitung eines Werkstücks zu schaffen, mit dem es möglich ist, bei einem Werkstück, bei dem beiderseits einer Querbohrung unter Einhaltung bestimmter Lagetoleranzen jeweilige die Querbohrung kreuzende bzw. in die Querbohrung mündende Bohrungen hergestellt werden müssen, die genannten Lagetoleranzen mit vertretbarem Aufwand einzuhalten.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren stützt sich demnach das Werkzeug mit einem Abstützabschnitt in einer ersten Bohrung ab, während an einer von dieser Bohrung entfernten Fläche der Querbohrung eine zweite, konturierte und nicht durch das Werkstück hindurchgehende Bohrung erzeugt wird. Dadurch wird eine sehr hohe Lagegenauigkeit der beiden in die Querbohrung mündenden bzw. dieselbe kreuzenden Bohrungen zueinander erzielt, wodurch das auf diese Art und Weise hergestellte Werkstück auch höchsten Genauigkeitsanforderungen gerecht wird.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann nicht nur mit einer sehr hohen Lagegenauigkeit der beiden voneinander beabstandeten Bohrungen durchgeführt werden, sondern es können auch sehr enge Form- und Maßtoleranzen eingehalten werden.
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In einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die erste Bohrung mittels eines Reibabschnitts des Zerspanungswerkzeugs bearbeitet wird. Auf diese Weise kann eine sehr hohe Genauigkeit des Durchmessers der ersten Bohrung, in dem sich anschließend der Abstützabschnitt des Zerspanungswerkzeugs abstützt, erreicht werden.
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Eine besonders exakte Führung des Zerspanungswerkzeugs in der ersten Bohrung ergibt sich, wenn sich das Zerspanungswerkzeug mit dem sich an den die Reibbearbeitung durchführenden Reibabschnitt anschließenden Abstützabschnitt in der ersten Bohrung abstützt, während mittels des Schneidabschnitts die zweite, konturierte Bohrung eingebracht wird.
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Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass sich das Zerspanungswerkzeug mittels Abstützelementen, welche sich in dem Abstützabschnitt an den die Reibbearbeitung durchführenden Reibabschnitt anschließen, in der ersten Bohrung abstützt. Dies verbessert die Abstützung des Zerspanungswerkzeugs innerhalb der ersten Bohrung noch weiter, so dass die Lagegenauigkeit der beiden Bohrungen zueinander erhöht wird und noch geringere Lagertoleranzen eingehalten werden können. Bei dieser Vorgehensweise ist außerdem sichergestellt, dass jeweils nur eine der beiden Bohrungen bearbeitet wird, d. h. dass zunächst die erste Bohrung mit dem Reibabschnitt fertigbearbeitet und anschließend die zweite Bohrung mit dem Schneidabschnitt erzeugt wird.
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Um eine gewünschte Kontur der zweiten Bohrung erzeugen zu können, kann des Weiteren vorgesehen sein, dass der Schneidabschnitt des Zerspanungswerkzeugs, mit dem die zweite Bohrung eingebracht wird, zwei unterschiedliche Winkel aufweist.
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Wenn die erste Bohrung vor der Reibbearbeitung mittels Vorbohren erzeugt wird, so lassen sich nachfolgende Schritte zur Bearbeitung der ersten Bohrung in einfacher Weise durchführen.
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Um die Genauigkeit der ersten Bohrung zu erhöhen und die nachfolgende Reibbearbeitung zu vereinfachen, kann des Weiteren vorgesehen sein, dass die erste Bohrung nach dem Vorbohren und vor der Reibbearbeitung ausgedreht und/oder ausgespindelt wird. Dies erhöht des Weiteren die Lagergenauigkeit der später hergestellten zweiten Bohrung zu der auf diese Weise vorbearbeiteten ersten Bohrung.
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Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellt.
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Es zeigt:
- 1 einen ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens;
- 2 einen zweiten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens; und
- 3 ein mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Werkstück.
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In den 1 bis 3 sind verschiedene Schritte bei der Durchführung eines Verfahrens zur spanabhebenden Bearbeitung eines Werkstücks 1 mittels eines Zerspanungswerkzeugs 2 dargestellt. Das Werkstück 1 weist eine einen vergleichsweise großen Durchmesser aufweisende Querbohrung 3 auf, deren Herstellung jedoch nicht Teil des nachfolgend beschriebenen Verfahrens ist. Das Werkstück 1 kann beispielsweise durch Gießen hergestellt worden sein, wobei die Querbohrung 3 bereits beim Gießen erzeugt und in einem nachfolgenden, hierin nicht näher beschriebenen Schritt spanabhebend bearbeitet werden kann.
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In eine Umfangsfläche 4 des Werkstücks 1 wurde mittels Vorbohren eine in die Querbohrung 3 mündende erste Bohrung 5 eingebracht. Dieses Vorbohren kann auf an sich bekannte Weise mittels eines nicht dargestellten Spiral- bzw. Wendelbohrers durchgeführt werden. In ebenfalls nicht dargestellter Weise kann die erste Bohrung 5 nach dem Vorbohren ausgedreht und/oder ausgespindelt werden. Ein hierzu eingesetztes Zerspanungswerkzeug, beispielsweise ein Ausdrehwerkzeug, ist in den Figuren ebenfalls nicht dargestellt. Des Weiteren sind sowohl das Vorbohren als auch das Ausdrehen und/oder Ausspindeln nicht notwendigerweise Teil des hierin beschriebenen Verfahrens.
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In einem ersten Schritt des Verfahrens zur spanabhebenden Bearbeitung des Werkstücks 1 wird die erste Bohrung 5 mittels eines Reibabschnitts 6 des Zerspanungswerkzeugs 2 bearbeitet. Dieser Bearbeitungsschritt ist in 1 dargestellt. Das Zerspanungswerkzeug 2 weist außerdem einen Schneidabschnitt 7 auf, der sich an der Spitze des Zerspanungswerkzeugs 2 befindet. Es ist erkennbar, dass bei der in dem Schritt von 1 durchgeführten Reibbearbeitung der Schneidabschnitt 7 das Werkstück 1 nicht berührt, d.h. dass der Reibabschnitt 6 und der Schneidabschnitt 7 nicht gleichzeitig mit dem Werkstück 1 in Eingriff sind. Der Außendurchmesser des Schneidabschnitts 7 ist vorzugsweise geringfügig kleiner als der Außendurchmesser des Reibabschnitts 6, so dass der Schneidabschnitt 7 durch die erste Bohrung 5 hindurchgeführt werden kann, ohne mit dem Werkstück 1 in Kontakt zu kommen.
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Am Ende des in 1 dargestellten Bearbeitungsschritts ist demnach die erste Bohrung 5 fertiggestellt, d. h. sie weist den gewünschten Außendurchmesser und die gewünschte Oberflächenqualität auf.
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In 2 ist ein weiterer Schritt des Verfahrens zur spanabhebenden Bearbeitung des Werkstücks 1 dargestellt. Dabei stützt sich das Zerspanungswerkzeug 2 mit einem Abstützabschnitt 8 in der im ersten Bearbeitungsschritt fertig bearbeiteten, in die Querbohrung 3 mündenden ersten Bohrung 5 des Werkstücks 1 ab, während gleichzeitig an einer der ersten Bohrung 5 gegenüberliegenden Fläche 9 der Querbohrung 3, also an dem durch die Querbohrung 3 gebildeten Innendurchmesser des Werkstücks 1, mittels des Schneidabschnitts 7 des Zerspanungswerkzeug 2 eine konturierte, nicht durch das Werkstück 1 hindurchgehende zweite Bohrung 10 eingebracht wird. Der Abstützabschnitt 8 schließt sich dabei an den die in 1 dargestellte Reibbearbeitung durchführenden Reibabschnitt 6 an, d. h. der Abstützabschnitt 8 ist von dem Schneidabschnitt 7 weiter entfernt als der Reibabschnitt 6.
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Dabei weist das Zerspanungswerkzeug 2 in dem Abstützabschnitt 8 mehrere spiralförmig verlaufende Abstützelemente 8a auf, die sich unmittelbar an jeweilige, ebenfalls spiralförmig verlaufende Reibschneiden 6a anschließen. Vorzugsweise sind die Abstützelemente 8a jedoch so ausgeführt, dass sie nicht spanabhebend wirken, d.h. dass mit denselben keine spanabhebende Bearbeitung an dem Werkstück 1 durchgeführt wird. Statt der dargestellten spiralförmig verlaufenden Abstützelemente 8a könnten diese auch gerade, d.h. parallel zu der Längsachse des Zerspanungswerkzeugs 2, verlaufen.
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Der Reibabschnitt 6 ist also, wie bereits erwähnt, nicht mehr mit dem Werkstück 1 in Eingriff, wenn der Schneidabschnitt 7 mit dem Werkstück 1 in Eingriff geht. Mit anderen Worten, der Abstand des Schneidabschnitts 7 von dem Reibabschnitt 6 ist so abgestimmt, dass der Reibabschnitt 6 und der Schneidabschnitt 7 nie gleichzeitig mit dem Werkstück 1 in Eingriff sind. Selbstverständlich hängt dies vom Durchmesser der Querbohrung 3 ab, so dass das Zerspanungswerkzeug 2 entsprechend auf das Werkstück 1 abzustimmen ist, wenn die genannte Bedingung erfüllt sein soll, dass der Reibabschnitt 6 und der Schneidabschnitt 7 nie gemeinsam in Eingriff mit dem Werkstück 1 sind.
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Zur Erzeugung der Kontur der zweiten Bohrung 10 weist der Schneidabschnitt 7 des Zerspanungswerkzeugs 2, mit dem auf die in 2 dargestellte Art und Weise die zweite Bohrung 10 in das Werkstück 1 eingebracht wird, zwei unterschiedliche Winkel auf. Selbstverständlich sind auch andere Konturen des Schneidabschnitts 7 denkbar.
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Durch das beschriebene Verfahren können nicht nur sehr exakte Form- und Maßtoleranzen eingehalten und hohe Oberflächenqualitäten erreicht werden, sondern es ist insbesondere möglich, sehr geringe Lagetoleranzen der ersten Bohrung 5 zu der zweiten Bohrung 10 einzuhalten.
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Dies ist, wie bereits erläutert, insbesondere dadurch möglich, dass sich das Zerspanungswerkzeug 2, während mit dem Schneidabschnitt 7 die zweite Bohrung 10 erzeugt wird, mittels des Abstützabschnitts 8 in der ersten Bohrung 5 abstützt, so dass eine exakte Führung für das Zerspanungswerkzeug 2 bei der Herstellung der zweiten Bohrung 10 gegeben ist.
