DE2548214B2 - Werkzeug zum Entgraten von Bohrungsrändern, insbesondere mit gewölbten Werkstücksoberflächen - Google Patents

Werkzeug zum Entgraten von Bohrungsrändern, insbesondere mit gewölbten Werkstücksoberflächen

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Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Werkzeug zum Entgraten von Bohrungsrändern, insbesondere mit gewölbten Werkstücksoberflächen, mit einem Gehäuse, in dem am Umfang und an einer Führungshülse geführt mehrere Messer durch eine Spindel drehbar sitzen, die in axialer Richtung gegen Federkraft verschiebbar gesteuert sind.
Ein eingangs genanntes Werkzeug zum Entgraten von Bohrungsrändern ist beispielsweise mit der US-PS 22 279 bekanntgeworden. Die Abtasteinrichtung, durch welche die axiale Lage der einzelnen Messer m> bestimmt wird, ist dort pendelnd aufgehängt, damit kann die der Vorschubkraft entgegenwirkende Kraft eines Messers auf ein anderes Messer übertragen werden.
Das Entgratwerkzeug tastet nur unter Federdruck die Oberfläche ab, so daß die Schnittleistung eines solchen <·"· Werkzeuges naturgemäß geringer ist zumal dort nur zwei Schneiden vorhanden sind wobei die zwei Schneiden immer in gegenüberliegender Stellung sich befinden. Ab einer gewissen Umdrehungszahl des Entgratwerkzeuges kann es dabei passieren, daß die zwei Schneiden den tiefsten Punkt der elljpsenförmigen Bohrungsöffnung überspringen, so daß die Entgratung solcher Bohrungsränder nicht gleichmäßig erfolgen kann, insbesondere wenn hohe Schnittleistungen und hohe Umdrehungszahlen des Werkzeuges gefordert sind.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Werkzeug zum Entgraten von Bohrungsrändern der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß bei hoher Schnittleistung der Bohrungsrand gleichmäßig abgetastet und entgratet wird, auch wenn das Werkzeug mit hohen Umdrehungszahlen betrieben wird.
Die Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, daß für das Abtasten des Bohrungsrandes jedes der Messer eine an seiner Schneidkante anschließende Abtastfläche aufweist, und daß jedes der Messer mit seinem rückwärtigen Ende an einem Gelenkpunkt eines aus Kipphebeln und Lagerbolzen gebildeten Gelenkvierecks angreift
Wesentlich gemäß der vorliegenden Erfindung ist also, daß die Messer die eilipsenförrnige Bohrungsüffnung zwangsgesteuert abtasten und eine Federbelastung der Messer vermieden wird, die zu einem Abheben der Messer vom Bohrungsrand bei höheren Umdrehungszahlen führen kann. Die vier Messerschneiden sind um 90° zueinander versetzt, d. h. zwei Schneiden liegen --ich immer um 180° gegenüber, so daß sich immer zwei Messer in gleicher Stellung befinden. Es befinden sich daher dann immer z. B. zwei Messer am höchsten und zugleich zwei Messer am tiefsten Punkt des ellipsenförmigen Bohrungsrandes. Nachdem die vier Messer starr miteinander verbunden sind, steuert jedes einzelne Messer das vor ihm in Umdrehungsrichtung liegende Messer und wird dabei durch das ihm nachlaufende Messer gesteuert. Macht das abwärts laufende (dem tiefsten Punkt zu) Messer eine Abwärtsbewegung, so steuert es zwangläufig das vor ihm liegende Messer nach oben. Ein Überspringen des tiefsten Punktes des Bohrlochrciirfes ist somit nicht möglich.
In einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Abtastfläche am Messer selbst angeordnet. Diese Abtastfläche schließt sich an die Schneidkante zum Entgraten der Bohrung an und tastet den Bohrlochrand ab. Das Entgratwerkzeug weist an seiner den Messern gegenüberliegenden Stirnseite eine Werkzeughalte-Spindel auf, die beispielsweise im Bohrfutter einer Bohrmaschine oder im Spannfutter einer Drehbank gehalten ist. Wird das Entgratwerkzeug nun in Längsrichtung auf die zu entgratende Bohrung vorgeschoben, so wird es zunächst von denen aus der Stirnseite des Entgratwerkzeuges vorstehenden Messerklingen in der Bohrung zentriert. Die zur Entgratung der Bohrung bestimmte Schneidkante ist beispielsweise als Radius oder als Gerade ausgebildet. Setzt nun eine beliebige Schneidkante des Messers auf dem Bohrlochumfang auf, so wirkt eine in Gegenrichtung zur Vorschubrichtung wirkende Kraft auf das Messer und versucht dieses Messer in den Werkzeughalter des Entgratwerkzeuges zurückzudrücken. Diese Gegenkraft wird dazu verwendet, den Vorschub der übrigen Messer so zu steuern, daß auch die übrigen Messer mit ihren Schneidkanten und deren anschließenden Abtastflächen auf dem Bohrlochrand aufsitzen.
Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht vor, daß jedes der Messer an einem
Gelenkpunkt eines aus Kipphebeln und Lagerbolzen gebildeten Gelenkvierecks angreift. Jeder Gelenkpunkt des Gelenkvierecks wird also in Vorschubrichtung und in Gegenrichtung dazu geschwenkt, wobei dann die übrigen Messer, die ebenfalls an Gelenkpunkten des Gelenkviereckes angreifen, entsprechende Schwenkbewegungen mit gleichem Hub ausführen. Sind vier Messer vorgesehen, von denen jeweils eines an einem Gelenkpunkt eines Gelenkvierecks angreift, so führen die in einer Diagonale sich gegenüberliegenden Messer gleichgerichtete Bewegungen mit gleichem Hub aus, während die Messer in der anderen Diagonalen entgegengesetzt Bewegungen mit ebenfalls gleichem Hub ausführen. Soll jetzt beispielsweise eine Bohrung in einem Zylindermantel entgratet werden, so gibt es einen Punkt am Bohrlochrand, an dem die sich in einer Diagonale gegenüberliegenden Messer am höchsten Punkt des Bohrlochrandes aufsitzen. Die Abtastung dieses höchsten Punktes drückt die dort aufsitzenden Messer in ihre kleinste Vorschubstellung im Werkzeughalter zurück, wobei gleichzeitig diese Verschiebungsbewegung dazu benutzt wird, die in der anderen Diagonalen sich gegenüberliegenden Messer ir ihre größte ausgefahrene Stellung im Werkzeughalter zu bringen, womit dann diese Messer an der titfsten Stelle des Bohrlochrandes aufsitzen und ebenfalls den dort sitzenden Grat des Bohrloches entfernen.
Nach der vorliegenden Erfindung können auch lediglich zwei Messer vorhanden sein, wobei dann diese zwei Messer in einer Diagonalen des Gelenkvierecks angreifen müssen, und die anderen Messer — in der benachbarten Diagonalen — entfallen können.
Wesentlich bei der vorliegenden Erfindung ist also, daß die Messer zum Entgraten des Bohrloches in Vcrschubrichtung längsverschieblich im Werkzeughalter angeordnet sind, und die der Vorschubkraft entgegenwirkende Kraft auf eines oder mehrere der Messer über Abtaster oder Abtastflächen zur Zwangssteuerung der Längsverschiebung der übrigen Messer dient.
Mit dieser Anordnung werden wesentliche Vorteile gegenüber bekannten Entgratwerkzeugen erzielt. Es gelingt das Entgraten von Bohrungen in beliebig gekrümmten Flächen, da der Bohrlochwand von Abtastern oder Abtastflächen abgetastet wird und danach dann der Vorschub der schneidenden Messer gesteuert ist. Ebenso können unninde Bohrungen, z. B. ovaler oder beliebig anderer Form entgratet werden, da die Schneidkanten der Messer nur dann spanabhebend wirken, wenn der Abtaster auf dem Bohrlochrand aufsitzt. Es können somit auch unterbrochene oder geschlitzte Bohrungen (Kreissegmente) entgratet werden. Die Materialabnahme ist daher am Umfang des gekrümmten Bohrloches gleichmäßig, das Weikzeug paßt sich der gekrümmten Bohrloch-Umrandung an. Die Schneidmesser können in Vorschubrichtung, sowie in radialer Richtung federn im Werkzeughalter gelagert sein, wobei sich damit das Werkzeug selbsttätig in der Bohrung zentrieren würde.
Ausführungsbeispiele werden im folgenden an Hand der Zeichnungen erläutert.
Fig. 1 zeigt eine grob schematische Darstellung des Wirkungsprinzipes des Entgratungswerkzeuges in einer ersten Ausführungsform (Gelenkviereck aus Kipphebeln);
Fig. 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel gemäß der Darstellung in Fig. 1 als Längsschnitt eines Entgratwerkzeuges gemäß d?> ι inie H-Il in F i g. 4;
Fig.3 stellt eine Ansicht gemäß dem Pfeil III in F i g. 4 dar bei abgenommenem Deckel 3, Werkzeugsaufnahme 4 und bei aufgeschnittenem Werkzeughalter 1;
F i g. 4 stellt die Draufsicht auf das Gelenkviereck des Entgratwerkzeuges bei abgenommenem Deckel 3 und Werkzeugaufnahme 4 dar bei einem Entgratwerkzeug gemäß den F i g. 1 bis 3;
Fig.5 ist die Seitenansicht eines Messers gemäß Fig.3;
F i g. 6 um 90° gedrehte Seitenansicht in Vergleich zu F i g. 5 eines Messers;
F i g. 7 Draufsicht auf die Schneidmesser und Schneidkanten eines Entgratwerkzeuges gemäß den F i g. 1 bis
F i g. 8 schematische Detaildarstellung einer zweiten Ausführungsform eines Entgratwerkzeuges im Vergleich zur Darstellung der Fig. 1.
In F i g. 1 ist schematisch das Wirkungsprinzip einer ersten Ausführungsform des Entgratwerkzeuges dargestellt. Kl einem Zylindermantel ist eine Bohrung 6 angebracht mit einem Bohrlochr.. vd 33. Am Bohrlochrand 33 setzen vier Schneidmesser 8, C, 10,11 auf, wobei die Schneidmesser mit einer später gezeigten Abtastfläehe 16 oder mit einem Abtaster (nicht dargestellt) den Bohrlochrand 33 abtasten. Das Entgratwerkzeug rotiert dabei in Drehrichtung 24.
In der gezeichneten Stellung nehmen die Messer 9,11 bei Pos. 22 die höchste Stelle am Bohrlochrand 33 ein, während die Messer 8, 10 bei Pos. 21 die niedrigste Stelle einnehmen. Während der Drehbewegung in Drehrichtung 24 wurden dabei die Messer 9, 11 in Richtung 18 entgegen der Vorschubrichtung in Richtung zum Werkzeughalter 1 zurückgedrückt, während gleichzeitig die übrigen Messer 8, 10 über den nachfolgend beschriebenen Gelenkmechanismus in Richtung 19 in Vorschubrichtung auf den Bohrlochrand 33 vorgeschoben werden.
Die Messer 8,9,10,11 greifen an den Gelenkpunkten eines aus Kipphebeln 12 über Lageröolztn 14 im Werkzeughalter 1 drehbar gelagerten Gelenkvierecks an. Benachbart liegende Kipphebel 12 sind über kipphebelbolzen 13 gelenkig miteinander verbunden Gleichzeitig greifen die Messer 8, 9, 10, 11 an diesen
4-3 Gelenkpunkten des Gelenkvierecks an. In der F i g. 1 ist schematisch dargestellt, daß die Kipphebel 12 an Lagerbolzen 14 schwenkbar im Gehäuse (Werkzeughalter 1) gelagert sind.
Werden nun die Messer 9, 11 mit dem Erreichen der
ίο höchsten Stelle bei Pos. 22 des Bohrlochrandes in Richtung 18 in den Werkzeughalter 1 zurückgedrückt, so werden ebenfalls die Gelenkpunkte an den Verbindungsstellen der Messer 9, 11 mit dem Ge'enkviereck in Richtung 18 hochgedrückt. Dadurch führen die Kipphebel 12 an den Lagerbolzen 14 Schwenkbewegungen in Drehrichtung 23 aus. Die am gegenüberliegenden, freien ende der Kipphebel 12 angreifenden Messer 8,10 führen deshalb eine Vorschubbewegung in Richtung 19 aus, und setzen so auf den tiefsten Stellen
i>" (Pos. 21) am Bohrlochrand 33 auf. Mit der schematisch dargestellten Mechanik ist also gezeigt, daß die in Vorschubrichtung entgegenwirkende Kraft in Richtung 18 zur Zwangssteuerung der übriger Messer in Richtung 19 dient. Umgekehrt steuern aber auch die
'■' Messer8, lOden Vorschubder anderen Messer9,11.
Aus dem mechanischen Ersatzschaltbild in F i g. 1 wird deutlich, daß die Zwangssteuerung der Messer 8,9, 10, 11 durch Abtastung des Bohrlochrandes 33 auch
funktioniert, wenn nur — statt vier Messern — drei oder zwei vorhanden sind. Wesentlich dabei ist, daß das Gelenkviereck aufrecht erhallen bleiben muß. Es können aber beispielsweise die Messer 9, Il entfallen, ohne daß die Funktionstüchtigkeit des Entgratwerkzeuges beeinträchtigt wird.
In den Fig. I bis 7 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausführlich dargestellt. Fig. 2 stellt dabei den Längsschnitt gemäß der Linie 11-11 durch das in Fig. 4 gezeichnete Entgratwerkzeug dar.
Als Werkzeughalter 1 dient beispielsweise eine zylindrische Hülse, die an ihrer einen Stirnseite mit einem Deckel 3 versehen ist. an dem eine Werkzeugaufnahme 4 vorgesehen ist.
Diese Wcrkzeugaufnahme 4 kann beispielsweise eine Spindel sein, die in ein entsprechendes Bohrfutter einer Bohrmaschine oder Drehbank eingespannt ist. Im Werkzeughalter I ist ein Führungskörper 2 angeordnet, der in F i g. 4 schraffiert in der Draufsicht gezeichnet ist. Dnrrh Vprplfich von Pi ti 9 iinct Γ i ti d wArA Λ\γ- Anordnung der Messer und der zugeordneten Kipphebel 12 ersichtlich. Im Führungskörper 2 sind Führungsbahnen 32 (s. F i g. 4) angeordnet, in denen die Messer in Richtung 18, 19 verschieblich angeordnet sind. Die Messer 8, 10 und 9, 11 liegen sich gegenüber. |edcs der Messer weist eine Ausnehmung 15 auf. in die gleichzeitig zwei Kipphebelbolzen 13 von zwei Kipphebeln 12 eingreifen (s. Fig. 4). Die Kipphebel 12 sind dabei über Lagerbolzen 14 im Werkzeughalter 1 drehbar gelagert.
Fig. 2 zeigt in durchgezogenen Strichen zwei sich gegenüberliegende Messer 8, 9 und in gestrichelter Darstellung das nicht sichtbare, hinten liegende Messer 10.
Die Kipphebel 12 weisen an ihrer den Messern 8, 9, 10, 11 anliegenden Kante eine Ausnehmung 20 auf, die es den Kipphebeln 12 gestattet, sich an den Messern vorbeizubewegen. F i g. 2 zeigt ein Entgratwerkzeug gemäß der vorliegenden Erfindung beim Entgraten einer Bohrung 6. Die Messer sind dabei aus einer Klinge 35 gebildet, die mit einer Schneidkante 17 versehen ist. Wesentlich bei dem Ausführungsbeispiel ist, daß die Schneidkante sowohl an der inneren Bohrlochwandung schneidet, als auch einen Radius 37 aufweist, der zur Entfernung des Bohrlochgrates 36 dient.
In der Darstellung der F i g. 2 sitzen die Messer 9, 10, 11 mit einer Abtastfläche 16 auf dem Bohrlochrand 33 auf. je nach der Vorschubkraft in Richtung 19 auf dem Werkzeughalter 4 werden beispielsweise die Messer 9, 11 in Richtung 18 in den Werkzeughalter 1 zurückgeschoben und bewegen dort den in der Ausnehmung 15 sitzenden Kipphebelbolzen 13 ir Richtung 18 nach oben. Dadurch wird de·- am anderen Ende des Kipphebels 12 sitzende Kjpphebelbolzen 14 in Richtung 19 nach unten versetzt, und drückt das Messer 10 und (nicht sichtbar:) Messer 8 nach unten, so daß die Abtastfläche 16 ebenfalls auf dem tiefer liegenden Bohrlochrand aufsitzt Wesentlich ist also, daß die Abtastflächen 16 der Messer 8, 9, 10 stets auf dem beliebig geformten Bohrlochrand 33 aufsitzen und damit die Kontur des Bohriochrandes 33 abtasten.
F i g. 3 stellt eine Ansicht in Richtung des Pfeils IH in Fig.4 dar. Als Abwandlung der in Fig. 2 und 4 gezeigten Darstellung ist angegeben, daß statt des Radius 37 der Schneidkante auch eine entsprechende Phase 38 zum Entfernen des Bohrlochgrates 36 an den Schneidmessern 8,9,10, Ii vorgesehen sein kann.
Dadurch, daß die Messer 8,9, 10, 11 radial nach außer weisend aus dem Führungskörper 2 ragen und eine Ausnehmung 15 aufweisen, die jeweils zwei Kipphebel· bolzen 13 zweier Kipphebel 12 greifen, wobei die Kipphebel 12 zwischen der Innenwandung des Werk zeughalters 1 und der Außenwandung der Führungshülse 2 angeordnet sind, ergibt sich ein raumsparender und gedrängter Aufbau.
In F i g. 5 und 6 ist ein Schneidmesser 8 gesonderl dargestellt. Das Schneidmesser 8 weist in seinem oberen Teil eine Ausnehmung 15 auf, in die zwei Kipphebelbolzen 13 zweier Kipphebel 12 eingreifen. IJur untere Tei des Messers 8 ist gebildet durch eine Klinge 15, an derer Vorderseite eine Schneidkante 17 angebracht ist Wesentlich dabei ist, daß die Schneidkante 17 sowohl al< Gerade ausgebildet ist. als auch einen Radius 37 (bzw eine Phase 38) aufweist, mit der der Bohrlochgrat 3ί entfernbar ist. An den Radius 37 (bzw. Phase 38) schließt sich die Abtastfläche 16 an, die auf der Bohrlochumran·
2» dung 33 aufsitzt. Die Abtastfläche 16 kann dabei
ΓΛ «II I I"'
ng νι»_ι ι' r g.
ausgebildet sein, um eine Reibung zwischen dem Messer 8 und der Bohrlochumrandung 33 zu vermeiden. Genau so gut könnte in einer anderen Ausführungsform der
2> vorliegenden Erfindung auch die Abtastfläche durch eine federnd gelagerte Kugel. Rolle oder Walze ersetzbar sein. Es könnte aber auch die Federung entfallen, wobei dann nur noch eine Kugel. Rolle oder Walze drehbar am Messer 8 angeordnet ist und als Abtastfl' ehe 16 fungiert.
Das in Fig. 5 und 6 gesondert dargestellte Messer 8 kann auch teilbar ausgeführt sein. Die Teilbarkeit des Messers hat den Vorteil, daß der Kipphebel-Mechanismus im Werkzeughalter 1 zum Ersatz eines Messers
J5 nicht extra ausgebaut werden muß. Es muß dann nur noch beispielsweise die Klinge 35 mit der Schneidkante 17 entfernt werden, wobei der obere Teil des Messers mit der Ausnahme 15 in Eingriff mit den Kipphebelbolzen 13 bleibt.
w InFi g. 5, 6 und 7 ist auch noch gezeigt, daß über der Schneidkante 17 ein Hinterschliff 34 angeordnet ist, der eine nachträgliche Bearbeitung der Schneidkante 17 zuläßt.
In Fig. 7 ist die Draufsicht auf die untere, der
■»■> Bohrlochumrandung 33 zugewandte Stirnseite des Entgratwerkzeuges dargestellt. Die Schneidkanten 17 der Messer 8, 9, 10, 11 bilden dabei einen gegenseitigen Winkel von 90°.
In Fig. 8 ist schematisch als mechanisches Ersatz-
■>'> schaltbild eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Vergleich zur F i g. 1 dargestellt. Aus der Darstellung ist ersichtlich, daß die Messer 8,9,10,11 mit Hilfe von Federn 25 in Richtung 18, 19 federn^ im Werkzeughalter 1 gelagert sein können. Diese Lagerung hat den wesentlichen Vorteil, daß die Messer schnell jeder Änderung der Kontur der Bohrlochumrandung 33 folgen können. Im unteren Teil der F i g. 8 ist auch dargestellt, daß die Messer 8, 9, 10, 11 auch in radialer Richtung verstellbar sein können. Zusätzlich
w> können die Messer in dieser Richtung 26, 27 auch mit Hilfe von Federn 25 im Werkzeughalter 1 federnd gelagert sein. Das Merkmal der radialen Verstellbarkeit in Richtung 26, 27 hat den Vorteil, daß das Entgratwerkzeug gemäß der Erfindung beliebigen
n~> Bohrlochdurchmessern anpaßbar ist.
Wesentlich bei der vorliegenden Erfindung ist daß das erfindungsgemäße Entgratwerkzeug auch zum Entgraten von ovalen oder anderen unrunden (z. B.
geschlitzten) bohrungen verwendbar ist. Statt der Verwendung von vier Messern (wie beispielsweise in F i g. I dargestellt) können auch ungerade Anzahlen von Messern verwendet werden. Dazu ist es dann erforderlich, dall die llebelverhältnisse an den Kipphebeln 12 nicht mehr symmetrisch, sondern asymmetrisch sind.
Hierzu 6 HIaIt Zeichnungen

Claims (1)

  1. Patentansprüche:
    J. Werkzeug zum Entgraten von Bohrungsrändern, insbesondere mit gewölbten Werkstücks- oberflächen, mit einem Gehäuse, in dem am Umfang verteilt und an einer FührungshClse geführt mehrere Messer durch eine Spindel drehbar sitzen, die durch Abtasten des Bohrungsrandes an der Werkstücksoberfläche in axialer Richtung gegen Federkraft verschiebbar gesteuert sind, dadurch gekennzeichnet, daß für das Abtasten des Bohrungsrandes jedes der Messer (8, 9, 10, 11) eine an seine Schneidkante (17) anschließende Abtastfläche (16) aufweist, und daß jedes der Messer (8,9,10,11) mit seinem rückwärtigen Ende an einem Gelenkpunkt eines aus Kipphebeln (12) und Lagerbolzen (14) gebildeten Gelenkvierecks angreift (F ig. 1).
    Z Werkzeug nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch das Gelenkviereck aus vier schwenkbar im Werkzeuggehäuse (1) angeordneten Kipphebeln (12), an d"ren freien Enden jeweils Kipphebelbolzen (13) angebracht sind, von denen zwei jeweils in eine Ausnehmung (15) eines Messers (8,9,10,11) greifen (Fig. 1,2).
    3. Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Messer (8, 9, 10, 11) im Winkel von 90° zueinander angeordnet sind.
    4. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Messer (8,9,10,11) radial nach außen weisend aus dem Führungskörper (2) ragen und eine Ausnehmung (15) aufweisen, in die jeweils zv;ei Kipphebelbolzen (13) zweier der Kipphebel (12) greifen, wobei die Kipphebel (12) zwischen der Innen <vandur.g des Werkzeughalters (1) und der Außenwandung der Führungshülse (2) angeordnet sind (F i g. 3).
    5. Werkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kipphebel am im Werkzeughalter (1) befestigten Lagerbolzen (14) schwenkbar gelagertsind(Fig. 3).
    6. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Messer (8,9,10,11) in radialer Richtung (26,27) gegen Federkraft (Feder 25a^verstellbarsind(Fig. 8).
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