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Die Erfindung betrifft ein Rückwärtsentgratwerkzeug mit einer federnd nachgiebigen Schneide mit einem Einspannschaft zur Befestigung in der Spindel einer Werkzeugmaschine und mit einem Schneidenträger zum Durchfahren einer Bohrung.
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Das Werkzeug dient zum Rückwärtsentgraten. Bei diesem Verfahren wird in derselben Aufspannung des Werkzeugs sowohl die gewünschte Bohrung in das Werkstück eingebracht als auch der Grat entfernt, der sich beim beim Durchtritt des Bohrers auf der Austrittseite des Werkstücks bilden kann. Dieses Verfahren wird besonders bei Großserien eingesetzt, weil es das Umspannen des Werkstücks für das Entgraten erspart.
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Für das Entgraten muss das Werkzeug zunächst in die Bohrung eintauchen bis es am Ende der Bohrung austritt. Da die Drehachse des Bohrers und des Entgratwerkzeugs dieselbe ist, muss das Werkzeugende mit Schneide beim Eintauchen in die Bohrung elastisch zum Bohrungsinnenraum ausweichen können. Beim Durchtritt durch die Bohrung federt der Schneidenträger des Entgratwerkzeugs mit der daran befestigten Schneide dann radial nach außen, so daß die Schneide den Bohrungsrand hintergreift. Nach Umkehr des Vorschubs und ggf. der Rotationsrichtung kommt die Schneide in den Materialeingriff und zerspant dabei den Grat und/oder formt – falls gewünscht – auch eine Fase an den Bohrungsrand. Bei Erreichen einer eingestellten Eintauchtiefe wird ggf. die Rotationsrichtung wieder umgekehrt, so daß die Schneide, und mit ihr der Scheidenträger, wieder radial nach innen federnd ausweichen kann. Die Schneide ist somit rückwärts zur Spindel hin gerichtet.
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Bei dem vorbekannten Werkzeug wird diese Ausweichbewegung durch die schwenkbewegliche Aufhängung des Schneidenträgers ermöglicht. An den Schneidenträger greift eine Feder in einem Abstand zur Schwenkachse an, die den Schneidenträger zur Anlage an einen einstellbaren Anschlag drängt. Der Schneidenträger ist geteilt ausgebildet. Sein vorderer Teil mit der Schneidplatte ist als Verschleißteil auswechselbar und mit dem gelagerten Teil verbunden. Durch Einstellung des Anschlags lässt sich die Exzentrizität der Schneide an den gewünschten Einsatzfall in gewissen Rahmen anpassen.
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Nachteilig an dieser Konstruktion ist jedoch, daß sich die Schnittgeometrie in Abhängigkeit des Schwenkwinkels verändert. Je nach Material und Bohrungsgeometrie kann dadurch die verlässliche Entfernung des Grats gefährdet werden.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die Abhängigkeit der Schnittgeometrie vom Schwenkwinkel zu verringern.
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Diese Aufgabe wird bei einem Rückwärtsentgratwerkzeug mit einer federnd nachgiebigen Schneide mit einem Einspannschaft zur Befestigung in der Spindel einer Werkzeugmaschine und einem Schneidenträger zum Durchfahren einer Bohrung, dadurch gelöst, dass die Schneidplatte mit Schneide ihre Winkellage relativ zur Drehachse des Einspannschaftes auch bei radialer Auslenkung des Schneidenträgers beibehaltend ausgebildet ist. Bei der drehenden Zerspannung des Grates bleibt die Schneide und damit die Schneidengeometrie unbeeinflusst, wenn sich die radiale Lage der Schneide zur Drehachse ändert. Dadurch bleiben die Prozessparameter vorteilhaft erhalten und die Prozesssicherheit erhöht sich.
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Die Prozesssicherheit verbessert sich auch dadurch, dass der Schneidenträger und der Einspannschaft einstückig ausgebildet sind. Mit der einstückigen Ausbildung entfallen aufwendige Passungen der zur jeweiligen Baugruppe verbundenen Teile. Außerdem werden Arbeitsgänge zur Einstellung der Federkraft und der Anschlaglage vorteilhaft vermieden.
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Wenn der Schneidenträger eine Rückstellkraft an der Schneide in radialer Richtung aufweisend ausgebildet ist, die geringer als senkrecht dazu ausgebildet ist, weicht die Schneide bevorzugt nur in radialer Richtung aus, während sie in tangentialer Richtung ihr Lage beibehält.
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Zum elastischen Einfedern weist der Schneidenträger oder die Schneidplatte am vorderen Ende eine Auflauffläche auf.
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Zum Erreichen eines ausreichend großen Verschiebeweges ist vorgesehen, dass der Schaft eine Schwächung außerhalb seiner Einspannfläche aufweist.
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Mit Vorteil ist die Schwächung als Schlitz im Schaft ausgebildet, wobei der Schaft vorzugsweise zwei Schlitze aufweist, deren Richtung auf gegenüberliegenden Seiten der Drehachse exzentrisch und parallel zur Drehachse vorgesehen sind. Dieser lässt sich mittels Drahterodieren einformen. Dabei ist die Richtung des erodierenden Drahtes bei der Schlitzung etwa senkrecht zur Schneidplatte zu wählen.
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Wenn ein Ende eines parallelen Schlitzes mit einem Ende des anderen parallelen Schlitzes durch mindestens einen werteren Schlitz zu einem Schlitzverlauf mit einander verbunden sind, kann die gewünschte Elastizität beziehungsweise die Rückstellkraft der Schneide durch entsprechende Wahl entsprechend eingestellt werden.
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Der Schlitzverlauf kann vorteilhaft aus 3 bis 5 Schlitzen bestehen, die angenährt die Form eines N oder Z oder eines U oder eines S bilden, dessen vertikale Achse vorzugsweise der Achse des Einspannschaftes entspricht.
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Die Wechselschwingfestigkeit und damit die Standzeit des Werkzeugs lässt sich erhöhen, wenn die Abschnitte des Schlitzes in einer Bohrung enden. Durch diese Maßnahme werden Spannungsspitzen beim der Ausweichbewegung an den Eckwinkeln des Schlitzes verringert. Außerdem bilden sich an der Bohrung zum Umfang des Schaftes hin geschwächte Materialbereiche in Form von Stegen, die sich elastischer verhalten als das umgebende Material. Dadurch wirken diese geschwächten Bereiche als elastische Gelenke zwischen dem belassenen Material. Das Werkzeug kann vorteilhaft kurze Abmessungen bei ausreichender Elastizität erhalten, wenn der Schlitzverlauf als fast geschlossenes Rechteck mit einem Befestigungssteg für das umschlossene Material oder als geschlossenes Rechteck mit entferntem umschlossenen Material geformt ist. Fehlt das umschlossene Material verringert sich auch das rotatorische Trägheitsmoment, was bei hochdynamischen Fertigungsprozessen zusätzliche Vorteile bieten kann.
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Fertigungstechnische Vorteile bietet die Ausgestaltung, bei der der Schneidenträger als Rundstab ausgebildet ist.
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Die Schneidplatte kann aus Hartmetall bestehen, und vorzugsweise mit eine daran angeformte Auflauffläche aufweisen, über die sich das Werkzeug beim Ein- oder Austauchen aus der Bohrung an der Innenwand abstütz.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird beispielhaft an Hand einer Zeichnung erläutert. Die Figuren der Zeichnung zeigen im einzelnen:
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1: eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Rückwärtsentgratwerkzeugs,
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2: eine zur Seitenansicht gemäß 1 um 90° gedrehte Seitenansicht des Rückwärtsentgratwerkzeugs,
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3: eine weitere Ansicht des Rückwärtsentgratwerkzeugs gemäß 1 und 2 axial auf die Schneide gerichtet,
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4: einen Axialschnitt durch die Werkzeugaufnahme einer Maschinenspindel mit eingespanntem Rückwärtsentgratwerkzeug,
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5: einen ersten Schlitzverlauf zur Schwächung des Werkzeugs,
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6: einen zweiten Schlitzverlauf zur Schwächung des Werkzeugs,
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7: einen dritten Schlitzverlauf zur Schwächung des Werkzeugs und
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8: einen vierten Schlitzverlauf zur Schwächung des Werkzeugs.
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Die 1 bis 3 zeigen das erfindungsgemäße Rückwärtsentgratwerkzeug in drei orthogonalen Ansichten. Das Rückwärtsentgratwerkzeug 1 weist an dem vorderen Ende eines Schneiderträgers 5 eine Schneideplatte 41 auf. Der Schneidenträger 5 verbindet die Schneidenplatte 41 mit dem Einspannschaft 3. Der Schaft 3 mit seinem Einspannabschnitt 10 dient zum Einspannen des Werkzeugs in einer Spindel 4 (4) einer Werkzeugmaschine. Im Betrieb dreht sich das Werkzeug 1 um seine Drehachse 6. Am vorderen Ende 7 geht die Schneide 2 in eine Auflauffläche 8 über, die den Schneidenträger 5 mit Schneide 2 beim Eintauchen in eine Bohrung elastisch zur Bohrungsmitte drängt. Dabei wirkt in der Zeichnungsebene der 1 eine Rückstellkraft 25 deren radiale Komponente zeichnerisch als Vektor dargestellt ist.
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Rechtwinklig dazu wirkt die tangentiale Komponente der Zerspankraft 37 beim Entgraten.
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Zur Einstellung der Rückstellkraft 25 ist eine Schwächung 9 in Form eines Schlitzverlaufs 31 vorgesehen und in 1 als Einzelheit Z von einem Kreis umrandet. Der Schaft wird durch diesen Schlitzverlauf 31 außerhalb seiner Einspannfläche 10 geschwächt.
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Bei der in 1 dargestellten Schwächung 9 besteht der Schlitzverlauf 31 aus insgesamt fünf Schlitzen 11 die S-förmig den Schaft 3 durchdringen. Zwei dieser insgesamt 5 Schlitze, nämlich der Schlitz 33 und 34 sind parallel zueinander und exentrisch zur Drehachse 6 angeordnet. Die anderen durchdringen die Drehachse. Die Schlitze erstrecken sich in der Richtung 30, die etwa senkrecht zur Rückstellkraft 25 angeordnet ist. In 1 sind die Enden der parallelen Schlitze 33, 34 durch den mittleren Schlitz 11, der senkrecht zur Drehachse 6 verläuft, miteinander verbunden.
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Die 1 zeigt einen S-förmigen Schlitzverlauf 15. Alle Enden der Schlitze 11 münden jeweils in Bohrungen 18. Der erfindungsgemäße Schlitzverlauf bewirkt, dass die Rückstellkraft 25 der Schneideplatte 41 in radialer Richtung niedriger ist als die in tangentialer Richtung.
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4 zeigt das in den 1 bis 3 dargestellte Rückwärtsentgratwerkzeug, wie es in die Spindel 4 einer Werkzeugmaschine befestigt ist. Gespannt wird das Werkzeug auf der Einspannfläche 10 des Schaftes 3. Der Abschnitt 12 des Schaftes 3 ist von der Hülse 38 umhüllt, so dass sich zwischen dem Schaft 3 und der Hülse ein Spalt 39 bildet, durch den das Kühl- und Schneidmittel austreten kann. Dadurch wird verhindert, dass Späne in die Schlitze 11 des Schaftes 3 eindringen.
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Die 5 bis 8 zeigen weitere erfindungsgemäße Schlitzverläufe.
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Der Schlitzverlauf in 5 hat die Form eines großen N.
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In 6 sieht dagegen der Schlitzverlauf C-Förmig aus. Auch dort sind zwei parallele Schlitze 33, 34 vorgesehen, die sich mit rechtwinklig dazu angeordneten Schlitzen 11 zu einem Schlitzverlauf 31 fügen, der einen rechteckigen Materialkern umschließt. Der Kern hängt nur noch über einen Befestigungssteg 20 mit dem Schaft 3 zusammen.
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In 7 umschließt der Schlitzverlauf in der Form eines Rechtecks 22 das Material 21 vollständig. Dieses Material kann also entfallen.
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Der in 8 dargestellte Z-förmige Verlauf 13 zeigt die beiden parallelen Schlitze 33, 34 mit einem die beiden Enden verbindenden Schlitz 11.
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Die zwischen den Materialstegen 40 vorhandenen Restmaterialplatten 27 und 28 bilden gegenüberliegende Lenker eines gedachten Parallelogramms, das bei Beanspruchung durch Scherkräfte nur eine parallele elastische Verschiebung der Schaftenden zulassen. Diese Verschiebungen lassen sich in ihrer Größe durch die Länge der Schlitze 35 und durch die Schlitzbreite 36 beeinflussen. Erfahrungsgemäß kann der Schlitz etwa 10 bis 200 mal länger gewählt werden als die Schlitzbreite.
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Dadurch bleiben die Zerspanwinkel an der Schneide auch bei ihrem elastischen Ausweichen vorteilhaft konstant.
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Schließt sich bei einer Verschiebung ein Schlitz, so wirkt dies wie ein Anschlag. Dieser ist also durch die Schlitzbreite bestimmt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Rückwärtsentgratwerkzeug
- 2
- Schneide
- 3
- Schaft
- 4
- Spindel
- 5
- Schneidenträger
- 6
- Drehachse
- 7
- vorderes Ende
- 8
- Auflauffläche
- 9
- Schwächung
- 10
- Einspannabschnitt
- 11
- Schlitz
- 12
- Abschnitt
- 13
- Z-Form
- 14
- U-Form
- 15
- S-Form
- 16
- vertikale Achse
- 17
- Einspannschaftachse
- 18
- Bohrung
- 19
- Rechteck
- 20
- Befestigungssteg
- 21
- Material
- 22
- Rechteck
- 23
- Rundstab
- 24
- Schneidplatte
- 25
- Rückstellkraft
- 26
- radiale Richtung der Schneide
- 27
- Restmaterialplatte
- 28
- Restmaterialplatte
- 29
- Schlitzrichtung
- 30
- Richtung der Schlitztiefe
- 31
- Schlitzverlauf
- 32
- Schneidkante
- 33
- paralleler Schlitz
- 34
- paralleler Schlitz
- 35
- Schlitzlänge
- 36
- Schlitzbreite
- 37
- Zerspankraft
- 38
- Hülse
- 39
- Spalt
- 40
- Materialsteg
- 41
- Schneideplatte
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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