DE19927386A1 - Verfahren zur Herstellung einer Gewindebohrung und Werkzeug hierfür - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Herstellung einer Gewindebohrung, mit einem Werkzeug, das einen länglichen Schaft aufweist, der an seinem Umfang mindestens eine mit Schneidstollen versehene Gewindefräserschneide aufweist und an seinem unteren Ende einen Bohrfräskopf, mit den folgenden Schritten: DOLLAR A - Mit Hilfe des Bohrfräskopfes, dessen Durchmesser größer ist als der Durchmesser des die Gewindefräserschneide aufweisenden Schaftbereichs, wird durch zirkulares Bohrfräsen eine Kernbohrung von gewünschtem Durchmesser erzeugt und DOLLAR A - nach Erreichen der Bohrtiefe wird durch seitliches Versetzen des Werkzeugs und eine schraubenlinienförmige Bewegung um die Bohrungslängsachse mit den Schneidstollen ein Gewinde erzeugt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Gewindebohrung mit einem Werkzeug nach dem Patentanspruch 1.

Aus DE 36 27 798 C2 ist ein Verfahren zur Herstellung von Gewindebohrungen mit einem Kombinationswerkzeug bekanntgeworden. Das Werkzeug ist ein sogenannter Bohrgewindefräser, dessen Schaftspitze als Bohrwerkzeugabschnitt ausgebildet ist und dessen Schaft an seinem Umfang Gewindefrässchneiden aufweist. An dem der Bohrspitze abgewandten Ende ist ein Anfaswerkzeug am Schaft vorgesehen. Das bekannte Kombinationswerkzeug formt zunächst eine Gewindekernbohrung. Nach Erreichen der Bohrtiefe wird durch Zurückziehen des Werkzeugs um eine Gewinde­ steigung der Gewindeeinlauf hergestellt. Anschließend wird das Bohrwerkzeug in eine zur Bohrungsachse exzentrische Stellung verfahren, und zwar radial oder entlang einer Spitale. Anschließend wird das Werkzeug zirkular bewegt entsprechend einer Schraubenlinie um mindestens 360°, um alle Gewindegänge gleichzeitig durch Fräsen zu erzeugen. Nach Formung des Gewinde wird das Werkzeug wieder in die zentrische Stellung zurückgefahren und in die Ausgangsstellung zurückgezogen.

Ein ähnliches Bohrgewindefräsen ist in der WO 88/05361 beschrieben. Auch das Gewindefräsen nach der DE 39 22 707 A1 beschreibt ein derartiges Verfahren, wobei jedoch ein Zurückziehen des Werkzeugs nach dem Erreichen der tiefsten Kernloch­ bohrstellung nicht stattfindet. Dies wird dadurch erreicht, daß das Kombinationswerk­ zeug in Richtung quer zur Längsachse seitlich versetzt und schraubenlinienförmig um die Bohrungslängsachse nach außen bewegt wird. Ein derartiges Verfahren hat den Vorteil, daß das sonst erforderliche Zurückziehen des Werkzeugs aus der tiefsten Bohrstellung wegfällt und das Werkzeug sogleich in die Fräsposition verfahren wer­ den kann. Damit sind die Totzeiten verringert.

Aus EP 0 334 002 ist ein Kombinationswerkzeug bekanntgeworden, bei dem das untere Ende als Stirnfräser ausgebildet ist. Die Herstellung der Kernlochbohrung bzw. des Gewindes findet in der oben beschriebenen Art und Weise statt. In dieser Druck­ schrift ist jedoch auch ein Verfahren beschrieben, das es ermöglicht, mit dem Ge­ windefräser einen Nenndurchmesser herzustellen, der größer ist als der Fräserdurch­ messer, so daß unterschiedliche Gewindedurchmesser mit gleichen Steigerungen erzeugt werden können. Dies ist mit den oben beschriebenen bekannten Verfahren und Werkzeugen nicht möglich. Im zuletzt beschriebenen Fall wird das Werkzeug durch seitliches Verfahren auf eine Kreisbahn gebracht und hierbei um eine Steigung ange­ hoben. Es ist auch möglich, das Werkzeug nur um ein verhältnismäßig geringes Maß seitlich zu versetzen, im Grenzfall nur um das Maß der Ganghöhe. Der erzielbare maximale Gewindedurchmesser wird lediglich durch den Werkzeugdurchmesser begrenzt. Das seitliche Versetzmaß ist kleiner als der Außendurchmesser des Ge­ windefräsers.

Aus EP 0 780 182 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung einer Gewindebohrung sowie ein Werkzeug zur Durchführung des Verfahrens beschrieben, bei dem das Kombi­ nationswerkzeug die Aufgabe hat, eine Gewindebohrung unabhängig von seiner Gewindetiefe durch Zirkularfräser anzufasen. Hierzu wird das Werkzeug nach dem Bohrprozeß aus der Bohrung axial so weit zurückgezogen, bis die Schneiden des Anfaswerkzeugabschnitts sich in Höhe der herzustellenden Senkung befindet.

Anschließend wird der Bohrgewindefräser außermittig verfahren und auf einer Kreis­ bahn um 360° um die Bohrungsmittelachse bewegt. Die Herstellung des Gewindes erfolgt wiederum auf die oben beschriebene Art und Weise. Ist das Kernloch tief genug, kann gleichzeitig mit dem Bohrvorgang eine Ansenkung am Außenrand des Kernlochs hergestellt werden.

Aus EP 0 432 621 ist ein Schaftgewindefräser bekanntgeworden, bei dem ein Vorboh­ ren eines Kernlochs entfällt. Das Kombinationswerkzeug weist um eine zentrale Aus­ sparung herumgruppierte Stirnschneiden zum Erzeugen des Kernloches auf, Schaft­ schneiden, die sich in Axialrichtung an den Stirnschneidenbereich anschließen sowie an den Schaftfräsbereich anschließende, in einer zur Fräserachse rechtwinklig verlau­ fenden Umfangsebene positionierte Umfangsschneiden zur Erzeugung der Gewinde­ gänge. In mehreren, vorzugsweise in drei axial voneinander beabstandeten Umfangs­ ebenen sind Umfangsschneiden zum Erzeugen der Gewindegänge angeordnet, wobei die unterschiedlichen Umfangsebenen zugeordneten Umfangszähne ein unterschied­ liches Zahnprofil, aber in derselben Umfangsebene liegende Umfangszähne dasselbe Zahnprofil aufweisen. Mit dem bekannten Kombinationswerkzeug werden durch zir­ kulares Einfahren auf Gewindetiefe sofort in einem Arbeitsgang das Kernloch und das Gewinde hergestellt. Dieser Formprozeß läßt sich zwar in kürzester Zeit bewerkstel­ ligen, kann jedoch wegen der unvermeidlich erzeugten Späne zu Nachteilen führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Gewindebohrung nach dem Gewindebohrfräsverfahren herzustellen, mit dem unter­ schiedliche Gewindedurchmesser bei gleicher Steigung mit einem Werkzeugdurch­ messer hergestellt werden können, ohne daß die beschriebenen Nachteile auftreten.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Im Gegensatz zum zuletzt beschriebenen bekannten Verfahren wird mit Hilfe eines Bohrfräskopfes, dessen Durchmesser größer ist als der Durchmesser des Schaftes durch zirkulares Bohrfräsen zunächst eine Kernbohrung von gewünschtem Durchmes­ ser erzeugt. Anschließend findet durch eine Zirkularbewegung in bekannter Weise die Formung des Gewindes in die Bohrungswandung statt, wobei auf ein Zurückziehen des Werkzeugs in Höhe einer Gewindesteigung, wie das bei dem eingangs beschrie­ benen bekannten Verfahren der Fall ist, verzichtet wird.

Während bei den bekannten Verfahren die Kernlochbohrung durch reine axiale Vor­ schubbewegung erzeugt wird, sieht das erfindungsgemäße Verfahren einen außermit­ tigen Bohrfräsprozeß vor. Dadurch kann ein beliebiger Kerndurchmesser erzeugt wer­ den. Da der Durchmesser des Bohrfräskopfes größer ist als der Durchmesser des Gewindefrästeils, werden die Gewindefräszähne beim Bohrprozeß nicht belastet.

Außerdem kann durch die Ausbildung des Bohrfräskopfes mit dem größeren Durch­ messer dieser auch zum Anfasen von Durchgangsgewindelöchern auf der gegenüber­ liegenden Seite verwendet werden, indem das Werkzeug um ein gewisses Maß zurückgezogen wird bei gleichzeitiger zirkularer Bewegung in der oben beschriebenen Art und Weise.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß unterschiedliche Gewinde­ durchmesser bei gleicher Steigung mit einem Werkzeugdurchmesser erzeugt werden können.

Wird der Durchmesser des Bohrfräskopfes um eine Gewindehöhe im Durchmesser größer ausgebildet, wird zusätzlich ein Gewindefreistich in die Gewindebohrung ein­ gebracht.

An dem dem Bohrfräskopf abgewandten Ende des Schaftes kann ein Anfaswerk­ zeugabschnitt vorgesehen werden. So kann bei voller Gewindetiefe der Bohr- und Senkprozeß in einem Arbeitsgang erfolgen. Bei geringeren Gewindetiefen wird das Werkzeug nach dem Bohrprozeß aus der Bohrung axial so weit zurückgezogen, bis sich die Schneiden des Anfaswerkzeugabschnitts am Bohrfräskopf in Höhe der herzustellenden Senkung befinden. Anschließend wird durch zirkulare Bewegung des Anfaswerkzeugabschnitts die Ansenkung erzeugt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in Zeichnungen dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiels näher erläutert.

Fig. 1 zeigt ein Gewindefräswerkzeug zur Durchführung des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens.

Fig. 2 zeigt vergrößert das untere Ende des Werkzeugs nach Fig. 1.

Das Kombinationswerkzeug nach Fig. 1 weist einen Schaft 10 auf mit einem glatten zylindrischen Abschnitt 12 und einem Werkzeugabschnitt 14. Dieser weist mehrere gewendelte Stollen 16 auf, die durch gewendelte Spannuten 18 in Umfangsrichtung voneinander getrennt sind und eine Reihe von Gewindefrässchneiden 20 aufweisen. Am unteren freien Ende ist ein Bohrfräskopf 22 vorgesehen, der im einzelnen nicht dargestellt ist. Er weist Schneiden auf zum Bohren eines Kernlochs, in dem das Werk­ zeug um seine Längsachse und gleichzeitig zirkular bewegt wird. Der Durchmesser des Bohrfräskopfes 22, der mit D1 in Fig. 2 bezeichnet ist, ist größer als der Durch­ messer D2 des Gewindefräsabschnitts. Bei der beschriebenen Bohrbewegung werden daher die Schneiden 20 nicht mit der Bohrungswandung in Berührung gebracht. Nach Herstellung des Kernloches erfolgt durch zirkulare Bewegung des Werkzeugs in der weiter oben beschriebenen Art und Weise die Herstellung eines Gewindes von gewünschtem Nenndurchmesser.

Bei 24 ist an dem dem Abschnitt 12 abgewandten Ende des Kopfes 22 ein Anfaswerk­ zeugabschnitt vorgesehen, mit dem durch Zurückziehen des Werkzeugs aus dem Kernloch eine Ansenkung geformt werden kann. Auf der dem Werkzeugabschnitt 14 gegenüberliegenden Seite des Kopfes 22 ist ein weiterer Anfaswerkzeugabschnitt 26 vorgesehen. Er dient zum Anfasen der Gewindebohrung auf der unteren Seite bei durchgehenden Gewindebohrungen, indem das Werkzeug entgegen der Vorschub­ bewegung beim Bohren etwas zurückgezogen wird.

Schließlich können anschließend an die Stollen 16 Anfasgewindeabschnitte am Schaft 10 vorgesehen werden (nicht gezeigt), um bei Erreichen der Bohrtiefe gleichzeitig die Ansenkung zu erzeugen.

Claims (5)

1. Verfahren zur Herstellung einer Gewindebohrung, mit einem Werkzeug, das einen länglichen Schaft aufweist, der an seinem Umfang mindestens eine mit Schneid­ stollen versehene Gewindefräserschneide aufweist und an seinem unteren Ende einen Bohrfräskopf, mit den folgenden Schritten:

• - mit Hilfe des Bohrfräskopfes, dessen Durchmesser größer ist als der Durch­ messer des die Gewindefräserschneide aufweisenden Schaftbereichs, wird durch zirkulares Bohrfräsen eine Kernbohrung von gewünschtem Durchmes­ ser erzeugt und
• - nach Erreichen der Bohrtiefe wird durch seitliches Versetzen des Werkzeugs und eine schraubenlinienförmige Bewegung um die Bohrungslängsachse mit den Schneidstollen ein Gewinde erzeugt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe eines Anfas­ werkzeugabschnitts an dem dem Bohrfräskopf abgewandten Ende der Gewinde­ fräserschneide durch die zirkulare Bewegung des Schaftes eine Ansenkung erzeugt wird, wenn die Bohrtiefe erreicht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe eines Anfaswerkzeugabschnitts (26) am Bohrfräskopf (22) auf der der Gewindefräser­ schneide (16, 20) zugewandten Seite eine Ansenkung in einer durchgehenden Gewindebohrung erzeugt wird, indem der Schaft (10) unter zirkularer Bewegung zurückbewegt wird.

4. Werkzeug für das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einem läng­ lichen Schaft (10), der an seinem Umfang mindestens eine mit Schneidstollen (16) versehene Gewindefräserschneide (20) aufweist sowie einen Bohrfräskopf (22) am freien Ende des Schaftes (10), wobei der Durchmesser des Bohrfräskopfes (22) mindestens dem Durchmesser des Schaftes im Bereich der Frässchneide plus einer Gewindehöhe entspricht.

5. Werkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser (D1) um einen Korrekturfaktor erhöht ist.