Die Erfindung betrifft ein Fräswerkzeug nach dem Oberbe
griff des Patentanspruchs 1.
Ein Werkzeug dieser Gattung wird in dem Aufsatz "Fräsbohren
und andere Bohrtechnologien", tz für Metallbearbeitung, 81.
Jahrgang, 1987, Heft 3/87, S. 21, 22 beschrieben. Bei dem
dort geschilderten Werkzeug zum "Fräsbohren" ist der umlau
fende Fräser am vorderen Ende der stationären Bohrstange
angebracht, derart, daß beim Einfahren der Bohrstange in das
umlaufende Werkstück der Fräser im Bereich um die Bohrungs
mitte Werkstückmaterial wegfräst. Eine an der Bohrstange
angebrachte Aufbohrschneide sorgt dann für die Fertigbear
beitung. Ein Vorteil dieses Fräsbohrens, bei dem somit ein
Fräs- und Bohrvorgang kombiniert werden, besteht darin, daß
kurze Späne entstehen und daher eine gute Spankontrolle
möglich ist. Auch ist eine ausreichend hohe Schnittgeschwin
digkeit über den gesamten Bohrungsgrund gewährleistet. Pro
filierte Bohrungen lassen sich allerdings mit dem "Fräs
bohren" nicht herstellen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fräswerkzeug
der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung
so weiterzubilden, daß es zum Herstellen aufgeweiteter
profilierter Bohrungen geeignet ist.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 gekenn
zeichnete Erfindung gelöst.
Aus der DE 23 41 396 B2 ist bereits ein Fräswerkzeug zum
Bearbeiten von Werkstückinnenbohrungen bekannt, bei dem der
Fräser zur Bohrstange radial verstellbar ist. Hierbei han
delt es sich jedoch um ein Einstichwerkzeug, bei dem die
Fräserschneiden während der Bearbeitung axial stillstehen;
eine axiale Vorschubbewegung ist bei diesem Fräswerkzeug
nicht möglich, da die Fräserwelle während der Bearbeitung
außerhalb der Werkstückbohrung an beiden Enden abgestützt
wird. Dieses Fräswerkzeug ist daher zur Herstellung profi
lierter Innenbohrungen nicht geeignet.
Im Gegensatz hierzu ist bei dem erfindungsgemäß ausgebilde
ten Fräswerkzeug eine axiale und radiale Zustellung der
Fräserschneiden über zwei NC-Achsen möglich. Die axiale
Zustellung ergibt sich durch die Axialbewegung der Bohr
stange, während die radiale Zustellung durch die radiale
Verstellung des Fräsers relativ zur Bohrstange erfolgt.
Das Fräswerkzeug kann daher beim Herausziehen der Bohr
stange aus der vorgefertigten Bohrung des Werkstückes einer
profilierten Kontur nachfahren. Der Fräser führt hierbei
die Fertigbearbeitung der profilierten Bohrung durch. Durch
Verwendung des Fräsers entstehen kurze Späne, so daß eine
gute Spankontrolle gegeben ist. Die Folge sind hohe Pro
duktionssicherheit und lange Standzeiten.
Zweckmäßigerweise ist die Bohrstange stationär, während das
Werkstück umläuft. Die Relativdrehung zwischen Bohrstange
und Werkstück kann jedoch auch durch ein Drehen der Bohr
stange erzielt werden.
Die radiale Verstellung des Fräsers relativ zur Bohrstange
erfolgt entweder über eine Exzenterspindel, deren Drehachse
gegenüber der Bohrstangenachse radial versetzt ist und die
in der Bohrstange drehbar ist, oder über einen Schieber,
der an der Bohrstange radial verschiebbar angebracht ist.
Anhand der Zeichnungen wird ein Ausführungsbeispiel der Erfin
dung erläutert. Es zeigt
Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Fräswerkzeug zum Herstellen
einer aufgeweiteten, profilierten Bohrung;
Fig. 2 einen Querschnitt durch das Werkstück nach Fig. 1;
Fig. 3 verschiedene Bohrungsformen, die sich mit dem Werkzeug
der Fig. 1 und 2 herstellen lassen.
Das in den Fig. 1 und 2 gezeigte Fräswerkzeug 2 dient zum Aufboh
ren eines Werkstücks 4, das in Fig. 1 durch strichpunktierte
Linien schematisch dargestellt ist. Genauer gesagt, dient das
Werkzeug 2 dazu, eine vorgefertigte zylindrische Bohrung 6
des Werkstücks 4 aufzuweiten und ihr hierbei eine profilierte
Kontur 8 zu verleihen.
Zur Veranschaulichung sind in Fig. 3 mehrere Werkstücke 4 a bis
4 i mit unterschiedlichen Bohrungen dargestellt, die mit dem
Werkzeug 2 der Fig. 1, 2 hergestellt werden können.
Das Fräswerkzeug 2 besitzt eine Bohrstange 10, die mit mehreren
über den Umfang verteilten Führungsleisten 12 zur Führung der
Bohrstange 10 in der zylindrischen Bohrung 6 versehen ist. Das
Werkstück 4 und die Bohrstange 10 sind relativ zueinander dreh
bar und axial gegeneinander verschiebbar. Vorzugsweise steht
die Bohrstange 10 still, während das Werkstück 4 umläuft;
statt dessen könnte auch das Werkstück 4 stillstehen und die
Bohrstange 10 umlaufen.
In einer exzentrischen Bohrung der Bohrstange 10 ist eine Ex
zenterspindel 14 drehbar gelagert. Die Exzenterspindel 14
nimmt einen Fräser 16 exzentrisch auf.
Der Fräser 16 besitzt einen aus dem vorderen Ende der Bohr
stange 10 und der Exzenterspindel 14 vorstehenden Fräser
kopf 18 mit mehreren über den Umfang verteilten Schneidkörpern
20, die mit vom vorderen Ende des Werkzeuges 2 abgewandten
Schneidkanten versehen sind. Der Fräserkopf 18 ist durch eine
Schraube 22 an einer Antriebsspindel 24 befestigt, die über
Lager 26 und 28 in der Exzenterspindel 14 exzentrisch gelagert
ist. Die Antriebsspindel 24 ist über eine (schematisch ange
deutete) Gelenkwelle 30 mit einer (nicht gezeigten) Antriebs
welle verbunden, welche von einem (ebenfalls nicht gezeigten)
Antrieb in Drehrichtung angetrieben wird.
Wie aus den Fig. 1 und 2 hervorgeht, ist die Achse A der
Antriebsspindel 24 und damit die Drehachse des Fräsers 16
gegenüber der Achse B der Exzenterspindel 14 und die Achse B gegenüber der
Achse C der Bohrstange 10 radial versetzt, und zwar um einen
Betrag a bzw. b, wie in Fig. 2 dargestellt. Wird daher die
Exzenterspindel 14 durch eine (nicht gezeigte) Verstellvor
richtung in der Bohrstange 10 gedreht, so ändert sich der
radiale Abstand zwischen der Drehachse A des Fräsers 16 und
der Achse C der Bohrstange 10; d. h., die Schneiden des Fräsers
16 werden gegenüber der Bohrstangenachse C radial verstellt.
Die Arbeitsweise des beschriebenen Fräswerkzeugs ist wie folgt:
Zunächst wird der Fräser 16 in seine radial innerste Stellung
eingefahren, wozu die Exzenterspindel 14 durch die (nicht ge
zeigte) Verstellvorrichtung in der Bohrstange 10 gedreht wird.
Anschließend wird die Bohrstange 10 mit dem Fräser 16 in die
vorgefertigte zylindrische Bohrung 6 des Werkstücks 4 einge
fahren. Das Werkstück 4 und der Fräser 16 werden angetrieben,
so daß sie jeweils um ihre Achse C bzw. A umlaufen. Um nun
mit dem Fräser 16 die profilierte Kontur 8 herzustellen, ist
sowohl eine axiale wie auch radiale Zustellung des Fräser
kopfes 18 erforderlich. Zu diesem Zweck wird zum einen die
Bohrstange 10 mit dem Fräser 16 in Rückwärtsrichtung aus der
Bohrung 6 herausbewegt. Zum anderen wird die Exzenterspindel
14 mit Hilfe der (nicht gezeigten) Verstellvorrichtung ge
dreht, so daß der Fräserkopf 16 eine radiale Auswärtsbewegung
relativ zur Bohrstange 10 ausführt. Auf diese Weise wird die
profilierte Kontur 8 in das Werkstück 4 eingefräst.