DE102021129274A1 - Kombinationswerkzeug - Google Patents

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Peter Kopton
Attila Bugár
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kombinationswerkzeug zum Bohren einer Werkstück-Durchgangsbohrung (39) in einem Werkstück (25) und zum Entgraten eines werkzeugabgewandten Bohrungsrands (27), mit zumindest einer, einen kleineren Vorbohrdurchmesser (d) aufweisenden Vorbohrschneide (17), die sich von der Werkzeugspitze (5) über eine Schneidenlänge (L) axial in Richtung Werkzeugschaft (1) erstreckt, und mit zumindest einer Schälschneide (19), die einen größeren Sollbohrdurchmesser (D) aufweist. Erfindungsgemäß weist die Schälschneide (19) an ihrer, der Werkzeugspitze (5) zugewandten Stirnseite eine Stoßschneide (21) auf.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Kombinationswerkzeug zum Bohren einer Werkstück-Durchgangsbohrung in einem vorlochfreien Werkstück und zum Entgraten eines werkzeugabgewandten Bohrungsrands nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zum Bohren und Entgraten einer Werkstück-Durchgangsbohrung nach dem Anspruch 7 oder 8.
  • Bei der Herstellung einer Werkstück-Durchgangsbohrung wird ein Bohrwerkzeug mit einem Bohrhub sowie mit einer Bohrdrehzahl in ein vorlochfreies Werkstück eingetrieben, bis es die werkzeugabgewandte Werkstückfläche durchbricht. Am werkzeugabgewandten Bohrungsrand der Durchgangsbohrung kann gegebenenfalls ein Grat entstehen. Der Grat kann sich zu einem späteren Zeitpunkt vom Bohrungsrand lösen und gegebenenfalls zu Betriebsstörungen führen. Wenn sich der werkzeugabgewandte Bohrungsrand in einem nicht einsehbaren Bereich befindet, kann nicht ohne Weiteres beurteilt werden, ob ein Grat am werkzeugabgewandten Bohrungsrand vorhanden ist oder nicht.
  • Ein gattungsgemäßes Kombinationswerkzeug kann sowohl zum Bohren einer Werkstück-Durchgangsbohrung in einem vorlochfreien Werkstück als auch zum Entgraten eines werkzeugabgewandten Bohrungsrands verwendet werden. Das Kombinationswerkzeug weist zumindest eine, einen kleineren Vorbohrdurchmesser aufweisende Vorbohrschneide sowie zumindest eine Schälschneide auf, die einen größeren Sollbohrdurchmesser aufweist. Die Vorbohrschneide erstreckt sich von der Werkzeugspitze über eine Schneidenlänge axial in Richtung Werkzeugschaft. An die Vorbohrschneide schließt sich axial in Richtung Werkzeugschaft die Schälschneide an.
  • Aus der DE 41 21 695 A1 ist ein Kombinations-Senker zur Herstellung entgrateter Bohrungen bekannt. Aus der DE 25 50 905 A1 ist ein Bohrer zum Bohren und Entgraten bekannt. Aus der DE 10 2019 109 916 A1 und aus der WO 2018/197364 A1 sind weitere Bohrwerkzeuge zum Bohren und Entgraten bekannt.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Kombinationswerkzeug bereitzustellen, mit dem in prozesstechnisch einfacher Weise sowohl ein Bohren einer Werkstück-Durchgangsbohrung als ein Entgraten eines werkzeugabgewandten Bohrungsrands ermöglicht ist.
  • Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruches 1, 7 oder 8 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
  • Die Erfindung geht von einem Kombinationswerkzeug zum Bohren einer Werkstück-Durchgangsbohrung in einem vorlochfreien Werkstück und zum Entgraten eines werkzeugabgewandten Bohrungsrands aus. Das Kombinationswerkzeug weist zumindest eine, einen kleineren Vorbohrdurchmesser aufweisende Vorbohrschneide auf, die sich von der Werkzeugspitze über eine Schneidenlänge axial in Richtung Werkzeugschaft erstreckt. An die Vorbohrschneide schließt sich axial in Richtung Werkzeugschaft zumindest eine Schälschneide an, die einen größeren Sollbohrdurchmesser aufweist. Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 weist die Schälschneide an ihrer, der Werkzeugspitze zugewandten Stirnseite eine Stoßschneide auf. Der Stoßschneide kann in Richtung Werkzeugspitze ein Spanraum vorgelagert sein, in dem sich während eines später beschriebenen Stoßhubes des Kombinationswerkzeugs Stoßspäne sammeln können. In diesem Fall ist der Verlauf der Längsschneide am Spanraum unterbrochen. Das heißt der Spanraum unterteilt die Längsschneide in die Vorbohrschneide an der Werkzeugspitze und in die schaftseitige Schälschneide.
  • Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Kombinationswerkzeugs ist ein Bohr-/Entgratprozess durchführbar, der die folgenden Prozessschritte aufweist: Zunächst wird in einem Vorbohrschritt das Kombinationswerkzeug mit einem Vorbohrhub und einer Vorbohrdrehzahl in das Werkstück eingetrieben. Zum Vorhubende ist der werkzeugabgewandte Bohrungsrand mit dem Vorbohrdurchmesser erzeugt, der um ein Materialaufmaß kleiner ist als der Sollbohrdurchmesser der fertiggestellten Werkstück-Durchgangsbohrung. Zudem befindet sich zum Vorhubende die Schälschneide insbesondere komplett bohrungsinnen sowie um einen Axialversatz versetzt zum werkzeugabgewandten Bohrungsrand.
  • Nach dem Vorbohrhubende erfolgt ein Stoßschritt, bei dem das Kombinationswerkzeug mit einem Stoßhub durch das Materialaufmaß der Vorbohrungsinnenwand getrieben wird. Dadurch wird über den Axialversatz hinweg eine Stoßnut im Materialaufmaß erzeugt, die die werkzeugabgewandte Werkstückoberfläche durchstößt. Während des Stoßschrittes wird die Schälschneide belastungsfrei, das heißt ohne Spaneingriff, in der Stoßnut geführt.
  • Nach dem Stoßschritt wird ein Schälschritt durchgeführt, bei dem das Kombinationswerkzeug mit einer Schäldrehzahl betrieben wird. Dadurch kann die Schälschneide das noch verbliebene Materialaufmaß in der Vorbohrungsinnenwand abschälen. Auf diese Weise bildet sich die Werkstück-Durchgangsbohrung mit dem Sollbohrdurchmesser. Zudem erfolgt im Schälschritt eine Entgratung des werkzeugabgewandten Bohrungsrands.
  • In einer technischen Umsetzung kann die Stoßschneide eine Nutgrund-Schneidkante sowie Nutflanken-Schneidkanten aufweisen. Mittels der Nutgrund-Schneidkante wird im Stoßschritt ein radial äußerer Stoßnutgrund gebildet. Mit Hilfe der Nutflanken-Schneidkanten der Stoßschneide werden im Stoßschritt Stoßnutflanken gebildet, die vom Stoßnutgrund radial nach innen hochgezogen sind. Die Stoßschneide, und zwar insbesondere deren Nutgrund-Schneidkante, liegt auf einem Sollbohrdurchmesser. Dadurch wird gewährleistet, dass nach erfolgtem Schälschritt die Bohrungswand der fertiggestellten Werkstück-Durchgangsbohrung nutfrei sowie glattzylindrisch ausgebildet ist.
  • Das Kombinationswerkzeug ist im Stoßhubende bis zu einem Umkehrpunkt geführt, in dem die Schälschneide zumindest teilweise innerhalb der Stoßnut positioniert ist. Alternativ kann die Schälschneide bis zu einem Umkehrpunkt geführt sein, in dem diese mit einem Überstand komplett über den werkzeugabgewandten Bohrungsrand hinausgeführt ist.
  • Im Hinblick auf eine reduzierte Prozessdauer ist es bevorzugt, wenn der Schälschritt unmittelbar nach dem Stoßhubende durchgeführt wird. In einer ersten Prozessvariante kann im Schälschritt das Kombinationswerkzeug ohne Vorschub, das heißt nur mit Schäldrehzahl, betrieben werden. In diesem Fall wird die in der Stoßnut positionierte Schälschneide in Schälkontakt mit dem Materialaufmaß gebracht, und zwar insbesondere in Schälkontakt mit einer, in Drehrichtung vorgelagerten Stoßnutflanke.
  • Alternativ dazu kann im Schälschritt das Kombinationswerkzeug sowohl mit Schäldrehzahl als auch mit einem Reversiervorschub betrieben werden. In diesem Fall kann ein Grat am Bohrungsrand nach bohrungsinnen gezogen und dadurch entgratet werden.
  • Nach erfolgtem Schälschritt wird ein Reversierschritt durchgeführt, bei dem das Kombinationswerkzeug in Reversierrichtung aus der fertiggestellten Werkstück-Durchgangsbohrung herausgeführt wird. In sämtlichen Prozessschritten, das heißt Vorbohrschritt, Stoßschritt, Schälschritt und Reversierschritt kann das Kombinationswerkzeug koaxial zur Bohrungsachse bewegt werden.
  • Um eine Schneidenbelastung zu reduzieren, ist es bevorzugt, wenn die Schälschneide nicht in axialer Flucht zur Werkzeugachse angeordnet ist, sondern vielmehr wendelförmig bzw. helixartig um die Werkzeugachse verläuft. In diesem Fall ist es bevorzugt, wenn der Stoßhub nicht nur mit einem Stoßvorschub, sondern auch mit einer damit synchronisierten Stoßdrehzahl durchgeführt wird. Auf diese Weise wird eine wendelförmige bzw. helixartige Stoßnut in der Vorbohrungsinnenwand erzeugt, in der die helixartige Schälschneide während des Stoßhubs belastungsfrei geführt ist.
  • Um die Schneidenbelastung der Schälschneide während des Schälschrittes weiter zu reduzieren, ist es bevorzugt, wenn die Steigung der Schälschneide und die Steigung der Stoßnut nicht identisch sind. Vielmehr kann die Schälschneiden-Steigung im Vergleich zur Stoßnut-Steigung reduziert sein. Dadurch wird folgendes bewirkt: Beim Start des Schälschrittes ist der Schälkontakt zwischen der Schälschneide und dem Materialaufmaß (das heißt der in Drehrichtung vorgelagerten Stoßnutflanke) noch gering. Mit fortlaufender Werkzeugdrehung nimmt der Schneidkontakt kontinuierlich zu. Durch die kontinuierliche Zunahme des Schälkontakts ergibt sich insgesamt eine reduzierte Schneidenbelastung, und zwar im Vergleich zu dem Fall, dass die Schälschneide mit ihrer gesamten Schneidenlänge bereits beim Start des Schälschritts komplett in Schälkontakt mit dem Materialaufmaß kommt.
  • Das Kombinationswerkzeug weist einen Spannschaft auf, der in einen Bohrkörper übergeht. Der Bohrkörper kann mit zumindest einen Bohrersteg ausgebildet sein. Dieser kann in Axialflucht zur Werkzeugachse oder wendelförmig bzw. helixartig von der Werkzeugspitze bis zum Spannschaft verlaufen. Dem Bohrersteg ist in Werkzeugdrehrichtung eine Spannut vorgelagert, die sich gegebenenfalls ebenfalls wendelförmig von der Werkzeugspitze bis zum Spannschaft 1 erstrecken kann. Eine die Spannut begrenzende Spannutfläche und eine Bohrersteg-Rückenfläche laufen an der Längsschneide zusammen, die analog zum Bohrersteg entlang der Werkzeugachse verläuft. Die Längsschneide geht an einer stirnseitigen, radial äußeren Schneidenecke in eine stirnseitige Querschneide über, die sich in etwa bis zur Werkzeugachse nach radial innen erstreckt.
  • Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Figuren beschrieben. Es zeigen:
    • 1 ein Kombinationswerkzeug in Alleinstellung;
    • 2a bis 2e Ansichten, die einen Bohr-/Entgratprozess gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel veranschaulichen;
    • 3 ausschnittsweise in Abwicklung der Vorbohrungsinnenwand mit Spannut, in der die Schälschneide angeordnet ist;
    • 4a bis 4e Ansichten, die einen Bohr-/Entgratprozess gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel veranschaulichen;
    • 5a bis 5e jeweils Ansichten, die einen Bohr-/Entgratprozess gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel veranschaulichen; und
    • 6a bis 6d jeweils Ansichten, die einen Bohr-/Entgratprozess gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel veranschaulichen;
    • 7 ein Stufenbohrwerkzeug zur Durchführung des in den 6a bis 6d veranschaulichten Bohr-/Entgratprozesses; sowie
    • 8 in einer Ansicht entsprechend der 3 eine Abwicklung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel.
  • In der 1 ist ein Kombinationswerkzeug zur Herstellung einer Werkstück-Durchgangsbohrung 39 (2e) gezeigt. Das Kombinationswerkzeug weist einen Spannschaft 1 auf, der in einen Bohrkörper 3 übergeht. Der Bohrkörper 3 ist mit einem wendelförmig bzw. helixartig von einer Werkzeugspitze 5 bis zum Spannschaft 1 verlaufenden Bohrersteg 7 ausgebildet. Dem Bohrersteg 7 ist in Werkzeugdrehrichtung DR (3) eine Spannut 9 vorgelagert, die sich ebenfalls wendelförmig von der Werkzeugspitze 5 bis zum Spannschaft 1 erstreckt. Eine die Spannut 9 begrenzende Spannutfläche und eine Bohrersteg-Rückenfläche laufen an einer Längsschneide 11 zusammen, die analog zum Bohrersteg 7 ebenfalls wendelförmig bzw. helixartig entlang der Werkzeugachse A verläuft. Die Längsschneide 11 geht an einer stirnseitigen, radial äußeren Schneidenecke 13 in eine stirnseitige Querschneide 15 über, die sich in etwa bis zur Werkzeugachse A nach radial innen erstreckt.
  • In der 1 ist die Längsschneide 11 in Axialrichtung aufgeteilt in eine Vorbohrschneide 17 und in eine Schälschneide 19. Die Vorbohrschneide 17 erstreckt sich von der Werkzeugspitze 5 über eine Schneidenlänge L axial in Richtung Werkzeugschaft 1. Im weiteren Verlauf in Richtung Werkzeugschaft 1 schließt die Schälschneide 19 an. Die Vorbohrschneide 17 weist einen kleineren Vorbohrdurchmesser d auf, während die Schälschneide 19 einen größeren Sollbohrdurchmesser D aufweist, auf den die Werkstück-Durchgangsbohrung 39 aufgebohrt wird.
  • In der 1 ist die Schälschneide 19 an ihrer, der Werkzeugspitze 5 zugewandten Stirnseite mit einer Stoßschneide 21 ausgebildet. Mittels der Stoßschneide 21 wird ein später beschriebener Stoßhub hs durchgeführt. Der Stoßschneide 21 ist in Richtung Werkzeugspitze 5 ein Spanraum 23 vorgelagert, über die während des Stoßhubes hs Stoßspäne abtransportiert werden. Der Spanraum 23 ist in Richtung auf die Spannut 9 offen gestaltet, sodass die während des Stoßhubes hs /2c) erzeugten Stoßspäne vom Spanraum 23 nach bohrungsaußen gefördert werden.
  • Nachfolgend wird anhand der 2a bis 2e ein Bohr-/Entgratprozess beschrieben, der mit Hilfe des Kombinationswerkzeugs durchführbar ist: Demnach wird zunächst in einem Vorbohrschritt (2b) das Kombinationswerkzeug mit einem Vorbohrhub hv und mit einer Vorbohrdrehzahl nv in ein vorlochfreies Werkstück 25 eingetrieben. Zum Vorbohrhubende (2b) ist an der werkzeugabgewandten Werkstückfläche 31 ein Bohrungsrand 27 erzeugt, an dem ein Grat 28 gebildet ist. Der werkzeugabgewandte Bohrungsrand 27 weist in der 2b den Vorbohrdurchmesser d auf, der um ein Materialaufmaß m (nur in der 3 gezeigt) kleiner ist als der Sollbohrdurchmesser D. Gleichzeitig befindet sich bei Vorbohrhubende (2b) die Schälschneide 19 komplett bohrungsinnen sowie um einen Axialversatz a (nur in den 3, 4b und 5b gezeigt) versetzt zum werkzeugabgewandten Bohrungsrand 27.
  • Im Anschluss an das Vorbohrhubende (2b) folgt ein Stoßschritt ( 2c), bei dem das Kombinationswerkzeug mit dem Stoßhub hs durch das Materialaufmaß m der Vorbohrungsinnenwand getrieben wird. Dadurch wird über den Axialversatz a hinweg eine Stoßnut 29 im Materialaufmaß m erzeugt, die die werkzeugabgewandte Werkstückoberfläche 31 durchstößt. Die im Stoßhub hs erzeugte Stoßnut 29 ist in der schematischen Abwicklung der 3 angedeutet. Zudem ist in der 3 die Position der Stoßschneide 21 am Umkehrpunkt U, das heißt nach durchgeführtem Stoßhub hs, angedeutet. Die Schälschneide 19 wird während des Stoßschrittes (in Pfeilrichtung F) belastungsfrei, das heißt ohne Spaneingriff, in der Stoßnut 29 geführt.
  • Zur Erzeugung der Stoßnut 29 weist die Stoßschneide 21 gemäß der 1 und 3 eine Nutgrund-Schneidkante 33 sowie Nutflanken-Schneidkanten 35 (in der 1 ist nur eine davon erkennbar) auf. Mit Hilfe der Nutgrund-Schneidkante 33 wird im Stoßschritt ein radial äußerer Stoßnutgrund 36 (3) erzeugt. Mit Hilfe der Stoßnutflanken 35 werden im Stoßschritt die vom Stoßnutgrund 36 radial nach innen hochgezogenen Stoßnutflanken 37 (3) erzeugt. Die Stoßschneide 21, das heißt deren Nutgrund-Schneidkante 33, liegt wie auch die Schälschneidkante 19 auf dem Sollbohrdurchmesser D.
  • Im Stoßschritt (2c) erfolgt der Stoßhub hs mit einem Stoßvorschub fs sowie mit damit synchronisierter Stoßdrehzahl ns. Auf diese Weise wird eine helixartige Stoßnut 29 erzeugt, in der die helixartige Schälschneide 19 während des Stoßhubs hs belastungsfrei geführt ist. In der 3 ist die Steigung α1 der Schälschneide 19 und die Steigung α2 der Stoßnut 29 nicht identisch. Vielmehr ist die Schälschneiden-Steigung α1 im Vergleich zur Stoßnut-Steigung α2 reduziert. Auf diese Weise wird beim Start des Schälschrittes (2d) der Schälkontakt zwischen der Schälschneide 19 und dem Materialaufmaß m mit fortlaufender Werkzeugdrehung DR (3) kontinuierlich größer, wodurch die Schneidenbelastung reduziert ist.
  • In den 2c und 3 ist das Kombinationswerkzeug am Stoßhubende bis zu einem Umkehrpunkt U geführt, in dem die Schälschneide 19 innerhalb der Stoßnut 29 positioniert ist. Im anschließenden Schälschritt (2d) wird das Kombinationswerkzeug mit der Schäldrehzahl nA (2d), jedoch ohne Vorschub betrieben. Dadurch kommt die in der Stoßnut 29 angeordnete Schälschneide 19 in Schälkontakt mit der, in Drehrichtung DR vorgelagerten Stoßnutflanke 37, wodurch das Materialaufmaß m abgeschält wird.
  • Nach dem Schälschritt (2d) wird ein Reversierschritt (2e) durchgeführt, bei dem das Kombinationswerkzeug in einer Reversierrichtung R aus der fertiggestellten Werkstück-Durchgangsbohrung 39 geführt wird.
  • In den 4a bis 4e ist ein Bohr-/Engratprozess gezeigt, der mit einem grob schematisch dargestellten Kombinationswerkzeug gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel durchgeführt wird. Das Kombinationswerkzeug ist grundsätzlich baugleich wie das in den 1 und 2 gezeigte Kombinationswerkzeug ausgebildet. Im Unterschied zu den 1 und 2 weist das Kombinationswerkzeug in den 4a bis 4e insgesamt zwei, einander gegenüberliegende Stoßschneiden 21 auf. Diese gehen jeweils axial in Richtung Spannschaft 1 in eine Schälschneide 19 über. Entsprechend werden im Stoßschritt zwei gegenüberliegende Stoßnuten 29 in der Vorbohrungsinnenwand erzeugt, in denen jeweils eine Schälschneide 19 geführt ist.
  • In den 5a bis 5e ist ein weiterer Bohr-/Entgratprozess gezeigt, der mit einem Kombinationswerkzeug gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel durchgeführt wird. Im Unterschied zum zweiten Ausführungsbeispiel (4a bis 4e) wird in den 5a bis 5e im Stoßhub hS die Schälschneide 19 mit einem Überstand x komplett bis über den werkzeugabgewandten Bohrungsrand 27 hinausgeführt. Anschließend erfolgt der Schälschritt (4d), bei dem das Kombinationswerkzeug nicht nur mit der Schäldrehzahl nA, sondern auch mit einem Reversiervorschub fA betrieben wird. Auf diese Weise wird der Grat 28 von dem Bohrungsrand 27 nach bohrungsinnen gezogen und entgratet.
  • In den 6a bis 6d wird ein Bohr-/Entgratprozess mit einem Stufenbohrer durchgeführt. Dieser ist in der 7 in Alleinstellung gezeigt. Daraus geht hervor, dass der Stufenbohrer im Wesentlichen dieselbe Bauteilgeometrie wie das in den 1 bis 5 angedeutete Kombinationswerkzeug aufweist. Von daher wird auf die Vorschreibung verwiesen. Im Unterschied zum Kombinationswerkzeug weist der Stufenbohrer am Übergang von der Vorbohrschneide 17 zur Schälschneide 19 weder eine Stoßschneide 21 noch einen Spanraum 23 auf. Vielmehr geht gemäß der 8 die Schälschneide 19 an einer stirnseitigen Schneidenecke 20 in eine Freifläche 22 über, die während des Schälschrittes (6c und 8) außer Kontakt mit dem Materialaufmaß m ist.
  • Nachfolgend wird anhand der 6a bis 6e sowie der 8 ein Bohr-/Entgratprozess beschrieben, der mit Hilfe des Stufenbohrers durchführbar ist: Demnach wird zunächst in einem Vorbohrschritt (6b) der Stufenbohrer mit einem Vorbohrhub hv und mit einer Bohrdrehzahl n in ein vorlochfreies Werkstück 25 eingetrieben. Zum Vorbohrhubende (6b) ist an der werkzeugabgewandten Werkstückfläche 31 ein Bohrungsrand 27 erzeugt, an dem ein Grat 28 gebildet ist. Der werkzeugabgewandte Bohrungsrand 27 weist in der 6b den Vorbohrdurchmesser d auf, der um ein Materialaufmaß m (8) kleiner ist als der Sollbohrdurchmesser D. Gleichzeitig befindet sich bei Vorbohrhubende (6b) die Schälschneide 19 noch komplett bohrungsinnen sowie um einen Axialversatz a (8) versetzt zum werkzeugabgewandten Bohrungsrand 27.
  • Unmittelbar im Anschluss an das Vorbohrhubende (6b) folgt kein Stoßschritt (wie in den vorangegangenen Ausführungsbeispielen), sondern ein Schälschritt (6c), bei dem das Stufenwerkzeug mit einem Schälvorschub fs sowie mit der Bohrdrehzahl n durch das Materialaufmaß m der Vorbohrungsinnenwand gebohrt wird, so dass die Schälschneide 19 das Materialaufmaß m abschält, und zwar unter Bildung der Werkstück-Durchgangsbohrung 39 mit dem Sollbohrdurchmesser D sowie unter Entgratung des werkzeugabgewandten Bohrungsrands 27. Um eine einwandfreie Entgratung zu gewährleisten, ist im Schälschritt der Schälvorschub fA wesentlich größer bemessen ist als der Vorbohrvorschub fV. In der 6c bzw. in der 8 ist der Stufenbohrer am Stoßhubende bis zu einem Umkehrpunkt U geführt.
  • In der 8 ist ein Prozesszeitpunkt während des Schälschrittes gezeigt. Demnach befindet sich die Schälschneide 19 in Spaneingriff mit dem in der Drehrichtung DR vorgelagerten Materialaufmaß m. Die stirnseitige Freifläche 22 befindet sich dagegen außer Spaneingriff mit dem Materialaufmaß m.
  • Nach dem Schälschritt (6c) wird ein Reversierschritt (6d) durchgeführt, bei dem der Stufenbohrer in einer Reversierrichtung R aus der fertiggestellten Werkstück-Durchgangsbohrung 39 geführt wird.
  • Im Schälschritt (6c) sind der Schälvorschub fs und die Bohrdrehzahl n nicht miteinander synchronisiert sind, und zwar im Unterschied zum Stoßschritt gemäß den vorhergehenden Ausführungsbeispielen, bei dem der Stoßvorschub fs und die Stoßdrehzahl ns zueinander derart synchronisiert sind, dass die Schälschneide 19 belastungsfrei, das heißt ohne Spaneingriff, in der Stoßnut geführt wird.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Spannschaft
    3
    Bohrkörper
    5
    Werkzeugspitze
    7
    Bohrersteg
    9
    Spannut
    11
    Längsschneide
    13
    Schneidenecke
    15
    Querschneide
    17
    Vorbohrschneide
    19
    Schälschneide
    20
    stirnseitige Schneidenecke der Schälschneide 19
    21
    Stoßschneide
    22
    stirnseitige Freifläche
    23
    Spanraum
    25
    Werkstück
    27
    Bohrungsrand
    28
    Grat
    29
    Stoßnut
    31
    Werkstückoberfläche
    33
    Nutgrund-Schneidkante
    35
    Nutflanken-Schneidkanten
    36
    Stoßnutgrund
    37
    Stoßnutflanken
    A
    Werkzeugachse
    m
    Materialaufmaß
    U
    Umkehrpunkt
    DR
    Drehrichtung
    hv
    Vorbohrhub
    hs
    Stoßhub
    R
    Reversierrichtung
    D
    Sollbohrdurchmesser
    d
    Vorbohrdurchmesser
    L
    Schneidenlänge
    x
    Überstand
    fV
    Vorbohrvorschub
    fS
    Stoßvorschub
    fA
    Schälvorschub
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 4121695 A1 [0004]
    • DE 2550905 A1 [0004]
    • DE 102019109916 A1 [0004]
    • WO 2018/197364 A1 [0004]

Claims (9)

  1. Kombinationswerkzeug zum Bohren einer Werkstück-Durchgangsbohrung (39) in einem Werkstück (25) und zum Entgraten eines werkzeugabgewandten Bohrungsrands (27), mit zumindest einer, einen kleineren Vorbohrdurchmesser (d) aufweisenden Vorbohrschneide (17), die sich von der Werkzeugspitze (5) über eine Schneidenlänge (L) axial in Richtung Werkzeugschaft (1) erstreckt, und mit zumindest einer Schälschneide (19), die einen größeren Sollbohrdurchmesser (D) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schälschneide (19) an ihrer, der Werkzeugspitze (5) zugewandten Stirnseite eine Stoßschneide (21) aufweist, und dass mit dem Kombinationswerkzeug ein Bohr-/ Entgratprozess durchführbar ist, der insbesondere die folgenden Prozessschritte aufweist: einen Vorbohrschritt, bei dem das Kombinationswerkzeug mit einem Vorbohrhub (hv) und einer Vorbohrdrehzahl (nv) in das Werkstück (25) eintreibbar ist, so dass am Vorbohrhubende der werkzeugabgewandte Bohrungsrand (27) mit dem Vorbohrdurchmesser (d) erzeugt ist, der um ein Materialaufmaß (m) kleiner ist als der Sollbohrdurchmesser (D), während sich die Schälschneide (19) noch bohrungsinnen sowie um einen Axialversatz (a) versetzt zum werkzeugabgewandten Bohrungsrand (27) befindet, einen Stoßschritt, bei dem das Kombinationswerkzeug mit einem Stoßhub (hv) durch das Materialaufmaß (m) der Vorbohrungsinnenwand treibbar ist, so dass im Materialaufmaß (m) über den Axialversatz (a) hinweg eine Stoßnut (29) erzeugt ist, die die werkzeugabgewandte Werkstückoberfläche (31) durchstößt, wobei bevorzugt während des Stoßschritts die Schälschneide (19) in der Stoßnut (29) ohne Spaneingriff und/oder im Wesentlichen belastungsfrei geführt ist; und einen Schälschritt, bei dem das Kombinationswerkzeug mit einer Schäldrehzahl (nA) betreibbar ist, so dass die Schälschneide (19) das noch verbliebene Materialaufmaß (m) abschält, und zwar unter Bildung der Werkstück-Durchgangsbohrung (39) mit dem Sollbohrdurchmesser (D) sowie unter Entgratung des werkzeugabgewandten Bohrungsrands (27).
  2. Kombinationswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stoßschneide (21) eine Nutgrund-Schneidkante (33), die im Stoßschritt einen Stoßnutgrund (36) erzeugt, sowie Nutflanken-Schneidkanten (35) aufweist, die im Stoßschritt Stoßnutflanken (37) erzeugen, die vom Stoßnutgrund (36) radial nach innen hochgezogen sind, und/oder dass der Stoßschneide (21) in Richtung Werkzeugspitze (5) ein Spanraum (23) vorgelagert ist, und/oder dass die Stoßschneide (21), insbesondere deren Nutgrund-Schneidkante (33), auf dem Sollbohrdurchmesser (D) liegt.
  3. Kombinationswerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum Stoßhubende das Kombinationswerkzeug bis zu einem Umkehrpunkt (U) geführt ist, und dass im Umkehrpunkt (U) die Schälschneide (19) zumindest teilweise innerhalb der Stoßnut (29) angeordnet ist, oder dass im Umkehrpunkt (U) die Schälschneide (19) mit einem Überstand (x) komplett über den werkzeugabgewandten Bohrungsrand (27) hinausgeführt ist, und/oder dass insbesondere der Schälschritt unmittelbar an das Stoßhubende anschließt, und dass insbesondere im Schälschritt das Kombinationswerkzeug ohne Vorschub, das heißt nur mit Schäldrehzahl (nA), betrieben wird, so dass die in der Stoßnut (29) angeordnete Schälschneide (19) in Schälkontakt mit dem Materialaufmaß (m), insbesondere mit einer in Drehrichtung (DR) vorgelagerten Stoßnutflanke (37), kommt.
  4. Kombinationswerkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Schälschritt das Kombinationswerkzeug mit der Schäldrehzahl (nA) und einem Reversiervorschub (fR) betrieben ist, so dass ein Grat (28) am Bohrungsrand (27) entgratet wird, und/oder dass insbesondere nach dem Schälschritt ein Reversierschritt erfolgt, bei dem das Kombinationswerkzeug in Reversierrichtung (R) aus der fertiggestellten Werkstück-Durchgangsbohrung (39) geführt wird.
  5. Kombinationswerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schälschneide (19) helixartig um die Werkzeugachse (A) oder geradlinig entlang der Werkzeugachse (A) verläuft, und dass der Stoßhub (hs) mit einem Stoßvorschub (fs) sowie mit damit synchronisierter Stoßdrehzahl (ns) derart erfolgt, dass die Stoßnut (29) helixartig erzeugt wird, oder dass der Stoßhub (hs) nur eine axiale Bewegung bei einer Drehzahl von null ausführt, und/oder dass die Schälschneide (19) während des Stoßhubs (hs) belastungsfrei in der Stoßnut (29) geführt ist.
  6. Kombinationswerkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steigung (α1) der Schälschneide (19) und die Steigung (α2) der Stoßnut (29) nicht identisch sind, sondern die Schälschneiden- Steigung (α1) im Vergleich zur Stoßnut-Steigung (α2) reduziert ist, so dass beim Start des Schälschritts der Schälkontakt zwischen der Schälschneide (19) und dem Materialaufmaß (m) mit fortlaufender Werkzeugdrehung kontinuierlich zunimmt.
  7. Verfahren zum Bohren einer Werkstück-Durchgangsbohrung (39) in einem Werkstück (25) und zum Entgraten eines werkzeugabgewandten Bohrungsrands (27) mit Hilfe eines Kombinationswerkzeugs nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kombinationswerkzeug zumindest eine, einen kleineren Vorbohrdurchmesser (d) aufweisende Vorbohrschneide (17), die sich von der Werkzeugspitze (5) über eine Schneidenlänge (L) axial in Richtung Werkzeugschaft (1) erstreckt, und zumindest eine Schälschneide (19) aufweist, die auf einem größeren Sollbohrdurchmesser (D) liegt, dadurch gekennzeichnet, dass die Schälschneide (19) an ihrer, der Werkzeugspitze (5) zugewandten Stirnseite eine Stoßschneide (21) aufweist, und dass mit dem Kombinationswerkzeug ein Bohr-/ Entgratprozess durchgeführt wird, der die folgenden Prozessschritte aufweist: einen Vorbohrschritt, bei dem das Kombinationswerkzeug mit einem Vorbohrhub (hv) und einer Vorbohrdrehzahl (nv) in das Werkstück (25) getrieben wird, so dass am Vorbohrhubende der werkzeugabgewandte Bohrungsrand (27) mit dem Vorbohrdurchmesser (d) erzeugt ist, der um ein Materialaufmaß (m) kleiner ist als der Sollbohrdurchmesser (D), während sich die Schälschneide (19) noch bohrungsinnen sowie um einen Axialversatz (a) versetzt zum werkzeugabgewandten Bohrungsrand (27) befindet, einen Stoßschritt, bei dem das Kombinationswerkzeug mit einem Stoßhub (hv) durch das Materialaufmaß (m) der Vorbohrungsinnenwand getrieben wird, so dass im Materialaufmaß (m) über den Axialversatz (a) hinweg eine Stoßnut (29) erzeugt wird, die die werkzeugabgewandte Werkstückoberfläche (31) durchstößt, wobei bevorzugt während des Stoßschritts die Schälschneide (19) in der Stoßnut (29) ohne Spaneingriff und/oder im Wesentlichen belastungsfrei geführt ist; und einen Schälschritt, bei dem das Kombinationswerkzeug mit einer Schäldrehzahl (nA) betrieben wird, so dass die Schälschneide (19) das noch verbliebene Materialaufmaß (m) abschält, und zwar unter Bildung der Werkstück-Durchgangsbohrung (39) mit dem Sollbohrdurchmesser (D) sowie unter Entgratung des werkzeugabgewandten Bohrungsrands (27).
  8. Verfahren zum Bohren einer Werkstück-Durchgangsbohrung (39) in einem Werkstück (25) und zum Entgraten eines werkzeugabgewandten Bohrungsrands (27) mit Hilfe eines Stufenbohrwerkzeugs, das zumindest eine, einen kleineren Vorbohrdurchmesser (d) aufweisende Vorbohrschneide (17), die sich von der Werkzeugspitze (5) über eine Schneidenlänge (L) axial in Richtung Werkzeugschaft (1) erstreckt, und zumindest eine Schälschneide (19) aufweist, die auf einem größeren Sollbohrdurchmesser (D) liegt, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Stufenbohrwerkzeug ein Bohr-/ Entgratprozess durchgeführt wird, der die folgenden Prozessschritte aufweist: einen Vorbohrschritt, bei dem das Kombinationswerkzeug mit einem Vorbohrhub (hv) und einer Bohrdrehzahl (n) in das Werkstück (25) getrieben wird, so dass am Vorbohrhubende der werkzeugabgewandte Bohrungsrand (27) mit dem Vorbohrdurchmesser (d) erzeugt ist, der um ein Materialaufmaß (m) kleiner ist als der Sollbohrdurchmesser (D), während sich die Schälschneide (19) noch bohrungsinnen sowie um einen Axialversatz (a) versetzt zum werkzeugabgewandten Bohrungsrand (27) befindet, und einen Schälschritt, bei dem das Stufenwerkzeug mit einem Schälvorschub (fA) durch das Materialaufmaß (m) der Vorbohrungsinnenwand getrieben wird, so dass die Schälschneide (19) das Materialaufmaß (m) abschält, und zwar unter Bildung der Werkstück-Durchgangsbohrung (39) mit dem Sollbohrdurchmesser (D) sowie unter Entgratung des werkzeugabgewandten Bohrungsrands (27).
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Schälschritt der Schälvorschub (fA) und die Bohrdrehzahl (n) nicht miteinander synchronisiert sind, und/oder dass der Schälvorschub (fA) wesentlich größer bemessen ist als der Vorbohrvorschub (fv), und/oder dass insbesondere während des Schälschritts die Schälschneide (19) in Spaneingriff mit dem Materialaufmaß ist.
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