DE3911995A1 - Phasenmesser - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Phasenmesser zum definierten Anphasen oder Entgraten von Bohrungen in Verbindung mit einem drehend angetriebenen Vorwärts-Rückwärts-Werkzeug, wobei das Phasenmesser aus einem rechteckigen, kantenförmigen Schneidkörper mit konisch verlaufenden Schneidkanten und angeschliffenen Freiflächen besteht und stirnseitig eine ballige Anlagefläche nach Art einer Gleitpartie aufweist.

Derartige Phasenmesser werden einzeln oder vorzugsweise paarweise verwendet, wobei in einem drehend angetriebenen Werkzeughalter in einem rechteckförmigen Aufnahmeschlitz die Phasenmesser gegenüberliegend mit radial nach außen weisenden konischen Schneidkanten angeordnet sind.

Die Phasenmesser werden durch eine im Inneren des Werkzeughalters angeordnete Feder mittels Zapfen an einer Welle nach außen gedrückt, wobei die Zapfen in jeweils eine Nut der Phasenmesser eingreifen.

Nach dem Patent DE-PS 26 49 208 sind hierbei die Schneidmesser in radialer Richtung gleichsinnig verschiebbar. In Ruhestellung liegen demnach die Schneid- bzw. Phasenmesser unter Federkraft radial nach außen ausgefahren vor. In Arbeitsstellung beim Entgraten einer Bohrung oder beim Anphasen werden wegen des wirkenden Vorschubes des Werkzeughalters in Verbindung mit dem konischen Verlauf der Schneid- bzw. Phasenmesser diese beim Anphasen von Bohrungsgraten oder beim Entgraten immer mehr radial einwärts verschoben, bis schließlich der Innenbereich der Bohrung erreicht ist.

Anschließend wird der Werkzeughalter mit den Phasenmessern durch die Bohrung hindurchgefahren, um bei umgekehrtem Vorschub nun die rückwärtige Bohrungskante zu bearbeiten.

Die Schneidmesser weisen hierbei auf der gegenüberliegenden Seite eine weitere Schneidkante auf, so daß eine Bohrung sowohl von der Vorder- als auch von der Rückseite her entgratet und angephast werden kann.

Ein Schneidmesser zum Entgraten bzw. Anphasen von Bohrungen sowohl von der Vorderseite als auch von der Rückseite her ist bereits aus dem Patent DE-PS 37 18 731 des Anmelders bekannt.

Bei diesem bekannten Schneidmesser ist es vorgesehen, daß sich der schneidende Wirkfreiwinkel ständig während dem Zusammenführen der Messer verkleinert und schließlich beim Erreichen der balligen Anlagefläche des Messers zu Null wird. Mit diesem bekannten Schneidmesser wird demnach zunächst bei ausgefahrenem Messer eine Bohrung entgratet bzw. angephast, und wenn dieser Vorgang abgeschlossen ist, wird das Messer in die Bohrung eingefahren, wobei nun in Verbindung mit dem Verschwinden des Freiwinkels vorteilhafter Weise die eben erstellte Phase nicht mehr bearbeitet oder etwa beschädigt wird. Ebenfalls wird mit diesem bekannten Messer ein nachteiliger Senkundärgrat beim Einfahren des Messers in die Bohrung vermieden.

Es hat sich allerdings herausgestellt, daß dieses bekannte Schneidmesser zum Entgraten bzw. Anphasen von Durchgangsbohrungen, und zwar betreffend die ausgangsseitige Bohrung, nur wenig geeignet ist, insbesondere wenn an dieser ausgangsseitigen Bohrung eine relativ große Gratfahne bzw. ein Bohrgrat vorliegt.

Im einzelnen wird hierzu ausgeführt, daß beim Durchbohren eines Materials an der Bohrungseingangsseite eine relativ scharfe Kante vorliegt, während an der Bohrungsausgangsseite, wo der Bohrer hindurchtritt, eine Gratfahne bzw. ein Bohrgrat entstehen kann, der relativ große Dimensionen aufweist.

Das Entgraten der Eingangsseite einer derartigen Durchgangsbohrung konnte mit dem bisher bekannten Schneidmesser sehr genau und präzise durchgeführt werden.

Sobald aber das Entgratwerkzeug nach der Bearbeitung der Eingangsseite durch die Bohrung hindurchfuhr und auch die ausgangsseitige Seite der Bohrung, insbesondere dort mit der Gratfahne, bearbeiten sollte, stellten sich Probleme, weil aufgrund des Gegendrucks der Gratfahne das Schneidmesser nur unkontrolliert ansetzen konnte, insbesondere in Verbindung mit den bislang bekannten Schneidkanten.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Phasenmesser bzw. Schneidmesser der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß bei Durchgangsbohrungen, insbesondere auch die ausgangsseitige Bohrung, auch bei Vorliegen eines Grates mit hoher Präzision und Gleichmässigkeit im selben Maße, wie die eingangseitige Bohrung, entgratet oder angephast werden kann.

Zur Lösung der Aufgabe sind die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 vorgesehen.

Die Schneidkante eines Messers nach der vorliegenden Erfindung ist demnach unterteilt in eine schneidende Fläche und eine nicht-schneidende Fläche.

Bei dem Messer nach dem Stand der Technik - wie oben stehend beschrieben - war die gesamte Schneidfläche schneidend, allerdings mit der Maßgabe, daß im Bereich der Gleitpartie nach außen hin die Schnittwirkung immer mehr nachließ, bis beim Erreichen der Gleitpartie die Schnittwirkung Null war.

Im Unterschied dazu wird bei der vorliegenden Erfindung die Schneidkante unterteilt in eine schneidende Fläche und eine nicht-schneidende Fläche, wobei die schneidende Fläche sich vom minimalen Schneiddurchmesser bis zu einem maximalen Schneiddurchmesser erstreckt und von dort aus ein negativer Freiwinkel, d. h. eine nicht-schneidende Fläche sich zum Beginn der Gleitpartie erstreckt.

Wesentlich nach der vorliegenden Erfindung ist, daß sich auch hier dieser positive Freiwinkel, der sich also nur über einen begrenzten Teil der Schneidfläche erstreckt, ebenfalls im Sinne des bekannten Schneidmessers, welches vorher beschrieben wurde, verkleinert, bis er im Punkt des maximalen Schneiddurchmessers auf Null ist.

Der wesentliche Unterschied der vorliegenden Erfindung ist, daß beim Stand der Technik sich dieser in Richtung zur Gleitpartie verschwindende Freiwinkel bis zur Gleitpartie erstreckte, während bei der vorliegenden Erfindung dieser verschwindende Freiwinkel bereits schon vorher vor Erreichen der Gleitpartie verschwindet und dann in einen negativen, nicht-schneidenden Freiwinkel übergeht.

Damit wird der wesentliche Vorteil erzielt, daß man nun einen positiven Freiwinkel wählen kann, der relativ aggressiv schneidet. Mit diesem großen, aggressiv schneidenden, Freiwinkel ist es nun möglich, sowohl die Bohrung an der Eingangsseite präzise zu entgraten als aber auch an der Ausgangsseite die Gratfahne und darüber hinaus noch eine präzise Entgratung anzubringen, weil es nun erstmals möglich ist, derartige positive und aggressiv schneidende Freiwinkel anzubringen.

Wenn man nämlich jetzt einen derartig aggressiv schneidenden Freiwinkel bis zur vorderen Gleitpartie des Messers hin erstrecken würde, dann würde das in die Bohrung eindringende und durch die Bohrung hindurchfahrende Messer auch die Bohrung an der Innenseite beschädigen und ausdrehen, was nicht erwünscht wird.

Ebenso war es nach dem Stand der Technik mit vorteilhafter Entgratung auch nicht möglich, einen derartigen aggressiven Freiwinkel über die gesamte Länge der Schneidfläche zu erstrecken, auch wenn dieser Freiwinkel gegen Null im Bereich der Gleitpartie verschwand, denn man konnte nicht aggressiv genug schneiden.

Erst durch die Unterteilung der Schneidfläche in einen aggressiv schneidenden, positiven Freiwinkel und in einen negativen Freiwinkel ist es nun erstmals möglich, aggressiv am Eingang und am Ausgang der Bohrung zu entgraten und alle anderen Bohrungsteile, insbesondere den Bohrungs­ innendurchmesser, vollkommen unbeschädigt zu lassen.

In einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist es sogar vorgesehen, daß die Bohrungseingangsseite mit einem anderen Winkel entgratet wird als die Bohrungsausgangsseite.

Dies wird nach der vorliegenden Erfindung dadurch erreicht, daß das Schneidmesser zwei getrennte voneinander unabhängige Schneidflächen aufweist, von denen die eine Schneidfläche dem Vorwärtsschneiden zugeordnet ist und die andere Schneidfläche dem Rückwärtsschneiden. Hierbei wird es bevorzugt, wenn die Schneidfläche, welche dem Vorwärtsschneiden zugeordnet ist, einen relativ großen Schneiddurchmesser aufweist, d.h. einen sich lang über die Schneidfläche erstreckenden Freiwinkel aufweist, so daß damit große Senkdurchmesser bei der Bohrung angebracht werden können. Das heißt die Bohrung wird über einen relativ weiten Durchmesser kontrolliert entgratet oder angephast.

Hierbei ist dann für das Rückwärtsentgraten eine zugeordnete Schneidfläche vorgesehen, wobei auf dieser Schneidfläche ein relativ kurzer positiver Freiwinkel vorhanden ist, der die rückseitige Bohrung nur mit einem relativ geringen Entgratdurchmesser versieht, so daß entsprechend dieser technischen Lehre es möglich ist, die Bohrungsein­ gangsseite und die Bohrungsausgangsseite mit verschiedenen Entgratdurch­ messern zu entgraten oder anzuphasen.

Zum Unterschied zwischen Entgraten und Anphasen wird folgendes ausgeführt:

Ein Entgraten ist im Sprachgebrauch allgemein das Entfernen eines Grates, wobei keine besonderen Anforderungen an die Formgebung der Entgratung im allgemeinen gestellt werden.

Mit der vorliegenden Erfindung wird aber zusätzlich eine Anphasung erreicht, d.h. die Anbringung einer ganz kontrollierten Kante am Bohrungsrand, die in ihrer Länge und in ihrer Winkelstellung genau definiert ist.

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben.

Hierbei zeigt:

Fig. 1 schematisiert eine Durchgangsbohrung, welche mit einem einzigen Schneidmesser nach der Erfindung oder mit einem paarweise vorhandenen Schneidmesser entgratet wird und angephast wird;

Fig. 2 die Draufsicht auf ein Schneidmesser nach der Erfindung;

Fig. 3 die Seitenansicht in Richtung des Pfeiles III in Fig. 2 auf das Schneidmesser.

Die Durchgangsbohrung 1 in Fig. 1 soll an der Bohrungseingangsseite 2 mit einem Phasendurchmesser 4 angefast werden, wobei ein genau definierter Phasendurchmesser in einem genau definierten Winkel angebracht werden soll.

Danach soll das Werkzeug durch den Bohrungsdurchmesser 8 hindurchfahren, ohne den Bohrungsinnendurchmesser zu beschädigen und auf der Rückseite, d.h. also auf der Bohrungsausgangsseite 3, soll das Messer einen anderen Phasendurchmesser 6 genau definierten Durchmessers erzeugen, evtl. in Verbindung mit einem Bohrungsgrat an der Ausgangsseite der Bohrung.

Auf der Eingangsseite wird also ein Senkdurchmesser 5 und auf der Ausgangsseite ein Senkdurchmesser 7 durch das erfindungsgemäße Schneidmesser erzeugt.

In Fig. 1 wird also ein Entgratwerkzeug, wie es bereits bekannt ist, in Pfeilrichtung 9 mit Schneidmesser 10 in die Durchgangsbohrung 1 eingeführt.

Die Fig. 2 und 3 zeigen nun das Schneidmesser 10 nach der vorliegenden Erfindung.

Das Schneidmesser 10 besteht im wesentlichen aus einer Vorwärts­ schneidfläche 11 und einer Rückwärtsschneidfläche 12.

Die der Vorwärtsrichtung zugeordnete Schneidfläche 11 kommt also an der Bohrungseingangsseite 2 zum Einsatz, während die Rückwärtsschneidfläche 12 an der Bohrungsausgangsseite 3 zum Einsatz kommt.

Im Bereich dieser beiden Schneidflächen 11, 12 schneiden allerdings nur ein Teil der Schneidkanten, von denen als Beispiel die Schneidkante 24 auf der Rückwärtsschneidfläche 12 in Fig. 3 dargestellt ist.

Die hier beschriebenen Schneidflächen 11, 12 begrenzen also nur die dem Scheidvorgang selbst zugeordneten Schneidkanten.

Jedes Messer trägt an einer Seite eine Nut 13, in welche der Bolzen des Werkzeugkörpers eingreift, um die Messer in ihrer Längsrichtung zu verstellen und damit in radialer Richtung im Bereich der Durchgangsbohrung 1.

Damit die Messer lagenrichtig in den Werkzeugkörper eingesetzt werden können, trägt jedes Messer eine Führungsnut 14, damit es gegen verdrehten Einbau in das Fenster des Werkzeugkörpers geschützt ist. Es ist also nur in einer bestimmten Lagenorientierung in den Werkzeugkörper einbaubar.

Die der Vorwärtsrichtung zugeordnete Vorwärtsschneidfläche 11 wird im wesentlichen definiert aus einem minimalen Schneiddurchmesser 15, welcher radial einwärts die der Vorwärtsrichtung zugeordneten Schneidkante definiert. Dieser minimale Schneiddurchmesser 15 erstreckt sich über die Schneidkante mit einem positiven Freiwinkel 16 bis zu einem Punkt 17, bei dem der maximale Schneiddurchmesser erreicht wird.

Wichtig ist nun, daß vom minimalen Schneiddurchmesser 15 bis zum maximalen Schneiddurchmesser 17 der positive Freiwinkel 16 gegen Null geht, bis er im maximalen Schneiddurchmesser 17 verschwunden ist. Damit ist es nun erstmals möglich, einen relativ großen und aggressiv schneidenden, positiven Freiwinkel 16 zwischen den beiden Punkten 15 und 17 anzuordnen und damit eine ausgezeichnete Anphasleistung dieses Messers zu gewährleisten.

Nach dem maximalen Schneiddurchmesser 17 schließt sich ein nicht-schneidender, negativer Freiwinkel 18 an, der sich bis zum Beginn der Gleitpartie 19 erstreckt.

Man sieht ferner aus der Fig. 2 daß der positive Freiwinkel 16 durch einen Winkel 27 gebildet ist, der im Punkt 17 beim maximalen Schneiddurchmesser umschlägt in einen negativen Freiwinkel gleicher Größe.

Das heißt also, der Winkel 27 ist auf der Zwischenposition 15 und 17 positiv und hat die gleiche Größe im Bereich des negativen Freiwinkels.

Dieser negative Freiwinkel geht über in die Gleitpartie 19 an der Frontseite des Schneidmesser.

Das heißt also, in Punkt 17 ist der negative Freiwinkel 18 Null und steigt an bis auf den Winkel 27, den er dann beim Übergang in die Gleitpartie 19 erreicht.

Das heißt, in diesem Bereich und im Bereich der Gleitpartie 19, die einen balligen Gleitradius 20 aufweist, erfolgt keine Schneidaktion.

In analoger Weise gelten die Verhältnisse für die dem Rückwärtsschneid­ vorgang zugeordnete Rückwärtsschneidfläche 12.

Dort ist ein wesentlich kleinerer und kürzerer Schneidwinkel vorhanden, nämlich ein positiver Freiwinkel 23, der gemäß Fig. 3 eine relativ kurze Schneidkante 24 bildet. Diese Schneidkante 24 geht dann ebenfalls im Bereich des maximalen Schneiddurchmessers 22 in einen negativen Freiwinkel 21 über, der in der gleichen Weise mit den beschriebenen Winkeln in die frontseitig angebrachte Gleitpartie 19 übergeht.

Dieser positive Freiwinkel 23 ist kleiner ausgebildet als der positive Freiwinkel 16 auf der vorderseitig schneidenden Fläche, um eine unterschiedliche Abphasung der Durchgangsbohrung an der Bohrungseingangsseite 2 im Vergleich zu der Bohrungsausgangsseite 3 zu erreichen.

Man ersieht ferner aus Fig. 2, daß der Winkel 28, welcher den positiven Freiwinkel 23 definiert, gleich groß ist wie der Winkel 27, welcher den positiven Freiwinkel 16 definiert.

Auf der Rückwärtsschneidfläche 12 ist nur dafür gesorgt, daß die Schneidkante 24 kürzer ist, um damit einen anderen Phasendurchmesser 6 im Vergleich zum Phasendurchmesser 4 zu erreichen.

Die Fig. 2 und 3 zeigen, daß an der vorderen Seite oben noch jeweils Spanleitstufen 25 vorhanden sind, um den entstehenden Span abzuleiten.

Ferner ist aus Fig. 3 erkennbar, daß der Übergang des positiven Freiwinkels 23 in den negativen Freiwinkel 21 durch eine Übergangslinie 26 gebildet wird, die in der Praxis keine scharf begrenzte Linie ist, sondern eine sphärisch gekrümmte Fläche, welche den Übergang von dem positiven Freiwinkel 23 in den negativen Freiwinkel 21 vollzieht.

Claims (6)

1. Phasenmesser zum definierten Anphasen oder Entgraten von Bohrungen in Verbindung mit einem drehend angetriebenen Vorwärts-Rückwärts-Werkzeug, wobei das Phasenmesser aus einem rechteckigen, kantenförmigen Schneidkörper mit konisch verlaufenden Schneidkanten und angeschliffenen Freiflächen besteht und stirnseitig eine ballige Anlagefläche nach Art einer Gleitpartie vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidkante im Bereich der Schneidfläche (11, 12) in einen positiven Freiwinkel (16, 23) und einen negativen Freiwinkel (18, 21) unterteilt ist, wobei ab dem Übergang vom positiven Freiwinkel (16, 23) in den negativen Freiwinkel (18, 21) das Messer (10) nicht mehr schneidend ausgebildet ist.

2. Phasenmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schneidmesser (10) zwei getrennte voneinander unabhängige Schneidflächen (11, 12) aufweist, von denen die eine Schneidfläche (11) dem Vorwärtsschneiden zugeordnet ist und die andere Schneidfläche (12) dem Rückwärtsschneiden.

3. Phasenmesser nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidfläche (11), welche dem Vorwärtsschneiden zugeordnet ist, einen relativ großen Schneiddurchmesser (17) und einen insbesondere einen lang sich über die Schneidfläche (11) erstreckenden, positiven Freiwinkel (16) aufweist.

4. Phasenmesser nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß für das Rückwärtsentgraten eine Schneidfläche (12) vorgesehen ist mit einem unterschiedlichen, relativ kurzen, positiven Freiwinkel (23).

5. Phasenmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich beim Schneidvorgang der Wirkfreiwinkel (16, 23) in Abhängigkeit von der Phasengröße verändert, wobei ausgehend von der radial innenliegenden Schneidkante der positive Freiwinkel (16, 23) sich nach außen hin verkleinert und beim Erreichen des maximalen Schneiddurchmessers (17, 22) gegen Null geht.

6. Phasenmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach Art einer sphärisch gekrümmten Fläche der positive Freiwinkel (16, 23) auf der Schneidfläche (11, 12) in den negativen Freiwinkel (18, 21) übergeht, der sich ohne Schneidwirkung bis zur Gleitpartie (19) erstreckt und dabei gleich groß, wie der positive Freiwinkel (11, 12) ausgebildet ist.