DE4415151C2 - Verfahren zum Herstellen von entgrateten Bohrungen in Werkstücken - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von entgrateten Bohrungen in Werkstücken mittels einer Bohrmaschine, die mit einer rotierend antreibbaren Werkzeugspindel zur Aufnahme von jeweils einem Hartmetall­ wendeplattenbohrer, einem Werkstücktisch zur Aufnahme des zu bohrenden Werkstückes sowie einer Steuereinheit ausgerüstet ist.

Die Hartmetallwendeplattenbohrer bei der Anwendung des in Rede stehenden Verfahrens sind mit einem Spannuten aufweisenden Schaft versehen, an dessen freien Stirnendbereich normalerweise zwei Hartmetallwendeplatten angeordnet sind. Die freiliegenden Kanten der Hartmetallwendeplatten bilden bei der Zerspanung des Werkstückes die Schneidkanten. Mit diesem Hartmetallwendeplattenbohrer können sowohl Sacklochbohrungen als auch Durchgangsbohrungen hergestellt werden. Üblicherweise muß jedoch die entstandene Kanten einer Sacklochbohrung bzw. müssen die beiden entstandenen Kanten einer Durchgangsbohrung entgratet werden. Bei den bisher bekannten Verfahren werden entweder spezielle Bohrentgratwerkzeuge eingesetzt, die z. B. mit zusätzlichen quer zur Drehachse des Werkzeugs verfahrbaren Schneidplatten ausgerüstet sind, oder es wird nacheinander mit unterschiedlichen Werkzeugen in mehreren Arbeitsgängen zunächst gebohrt und dann entgratet. Aus Gründen der Wirtschaftlichkeit ist es jedoch erforderlich, daß unmittelbar nach dem Bohrvorgang die scharfe Kante bzw. die scharfen Kanten entgratet werden. Das Entgraten der Bohrung ist ein nicht zu vernachlässigender Faktor, insbesondere dann nicht, wenn beispielsweise die Bohrungen eines Flansches hergestellt werden. Die Steuereinheit einer für das Verfahren in Frage kommenden Bohrmaschine muß mit einer Bahnsteuerung ausgerüstet sein. Es kommt auch häufig vor, daß eine oder unter Umständen auch beide Seiten eines Flansches oder eines sonstigen plattenförmigen Werkstückes unbearbeitet bleiben. Es ist in diesem Falle dann schwierig, die genaue Position der jeweils zu entgratenden Kante zu definieren, die der jeweiligen unbearbeiteten Seite zugeordnet ist. Ferner können auch die Werkstücke an den Stellen wo die Bohrungen einzubringen sind, unterschiedlich dick sein.

Aus der DE 42 28 322 A1 wird ein teures Spezialwerkzeug in Form eines Bohrfräsers beschrieben, welches auf die jeweilige Bohrung ausgelegt ist. Mit diesem Bohrfräser kann ausschließlich eine Bohrung ausgesenkt werden. Die Besonderheit dieses Bohrfräsers liegt darin, daß auch von der Kreisform abweichende Konturen, beispielsweise nach Art eines Schlüssellochs hergestellt werden können. Mit diesem Spezialwerkzeug ist es nicht möglich, kreisrunde Bohrungen herzustellen und diese anschließend zu entgraten.

Ausgehend von einem durch die DE 42 28 322 A1 belegten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so weiterzuentwickeln, daß das Entgraten der einen scharfen Kante einer Sacklochbohrung oder das Entgraten beider Kanten einer Durchgangsbohrung mit einem Hartmetallwendeplattenbohrer durchführbar ist, der mit handelsüblichen Hartmetallwendeplatten bestückt ist. Dieses Verfahren soll darüber hinaus auch dann anwendbar sein, wenn die Werkstücke an einer oder an beiden Seiten unbearbeitet sind oder in den Bereichen der Bohrungen unterschiedlich dick sind.

Die gestellte Aufgabe wird gelöst, indem beim Bohren einer Sacklochbohrung bei Beginn des Bohrvorganges und beim Bohren einer Durchgangsbohrung bei Beginn und bei Ende des Bohrvorganges für jede einzelne in das Werkstück einzubringende Bohrung ein von der Schnittkraft abgeleitetes Positioniersignal erzeugt und in der Steuereinheit gespeichert wird, daß nach Ende des Bohrvorganges dieses Positionier­ signal benutzt wird, um zur Entgratung der oberen Kante oder der einander gegen­ überliegenden scharfen Kanten der jeweiligen Bohrung den Hartmetallwendeplatten­ bohrer gegenüber dieser Kante bzw. diesen Kanten zu positionieren, und daß zur Entgratung der Kante bzw. der Kanten der Werkstücktisch in eine quer zur Drehachse der Werkzeugspindel gerichtete Zirkularbewegung bringbar ist.

Beim Bohren erhöht sich die Schnittkraft schlagartig, wenn die Schneidkanten der Hartmetallwendeplatten auf das Werkstück aufsetzen. Sobald der Bohrvorgang beendet ist, verringert sich diese Schnittkraft drastisch. Der Bohrvorgang ist bei einer Durchgangsbohrung dann beendet, wenn die Schneiden wieder frei geworden sind. Diese Gegebenheiten werden genutzt, um jeweils ein Positioniersignal zu setzen, so daß nach Ende des Bohrvorganges der Hartmetallwendeplattenbohrer gegenüber der zu entgratenden Kante ausgerichtet wird. Die Zirkularbewegung des Werkstücktisches wird mittels geeigneter Antriebe und einer geeigneten Steuerung erzeugt. Bei einer Durchgangsbohrung wird nach Ende des Bohrvorganges die Hartmetallwendeplatte zunächst gegenüber der unteren, d. h. der der Werkzeugspindel abgewandtliegende Kante der Bohrung ausgerichtet. Nachdem der Entgratvorgang beendet ist, wird der Werkstücktisch wieder in die Bohrungsmitte positioniert. Der Hartmetallwendeplatten­ bohrer wird entgegen der ursprünglichen Zustellrichtung verfahren und gegenüber der der Werkzeugspindel zugewandten oberen Kante der Bohrung, dies erfolgt entsprechend dem vorher ermittelten und gespeicherten Positioniersignal, ausgerichtet. Danach wird wiederum die Zirkularbewegung des Werkstücktisches erzeugt, um diese Kante zu entgraten bzw. um die Fase zu bilden. Bei einer Sacklochbohrung wird nach Ende des Bohrvorganges der Bohrer entgegen der ursprünglichen Zustellrichtung verfahren. Die Ausrichtung der Hartmetallwendeplatte erfolgt dann wie bereits beschrieben. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die beiden Seiten der Bohrung individuell pro Bohrung vom Hartmetallwendeplattenbohrer selbsttätig ermittelt. Dadurch werden Schwankungen in der Dicke berücksichtigt, wenn beispielsweise eine Seite des Werkstückes unbearbeitet ist oder aber die Bohrungen in Ansätze eingebracht werden. Die Entgratung der der Werkzeugspindel abgewandtliegenden Kanten erfolgt durch eine vorhandene Schneidkante an den Hartmetallwendeplatten, die der äußeren Schneidkante gegenüber liegt, die beim Bohrvorgang in Einsatz gelangt. Die Entgratung der der Werkzeugspindel zu­ gewandten Kante erfolgt durch dieselbe Schneidkante des Hartmetallwendeplattenbohrers, die auch beim Bohrvorgang zum Einsatz kommt. Durch die beschriebene Reihenfolge der Entgratvorgänge entfallen unnütze, die Be­ arbeitungszeit erhöhende Wege des Hartmetallwendeplattenbohrers. Bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens entfallen teure Spezialwerkzeuge oder es entfällt ein Werkzeugwechsel wie bei den getrennten Bohrentgratvorgängen. Da zunächst bei einer Durchgangsbohrung die dem Werkstücktisch zugewandte Kante und anschließend die dem Werkstücktisch abgewandte Kante der jeweiligen Bohrung entgratet wird entfallen unnütze Bewegungen des Hartmetallwendeplattenbohrers. Damit die beim Entgraten entstehende Fase ausreichend groß ist, ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß der Fasvorgang in mehrere Schritte aufgeteilt wird, und zwar in der Weise, daß unmittelbar vor jeder Zirkularbewegung des Werkstücktisches, die nach jeder Umdrehung etwas kleiner oder größer im Durchmesser vollzogen wird, je nachdem ob von außen nach innen oder von innen nach außen entgratet werden soll, der Hartmetallwendeplattenbohrer eine Zustell­ bewegung ausführt. Die Richtung dieser Zustellbewegung richtet sich danach, ob die dem Werkstücktisch zugewandte oder abgewandte Kante entgratet wird und ob die Kante von innen nach außen oder von außen nach innen entgratet werden soll. Die Vorgehensweise hängt vom zu bearbeitenden Werkstoff bzw. der Gratbildung ab.

Bei einem Hartmetallwendeplattenbohrer für die Durchführung des Verfahrens ist vorgesehen, daß der die spiralförmigen Spannuten aufweisende Schaft, zur Freilegung der vorhandenen Schneidkante der Wendeplatte, die für die Entgratung der der Werkzeugspindel abgewandten Kante bei Durchgangsbohrungen gegenüber den Außenkanten der Hartmetallschneidplatten erforderlich ist, nach innen verspringt.

Anhand der beiliegenden Zeichnungen wird die Erfindung noch näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Hartmetallwendeplattenbohrer in einer Teilan­ sicht,

Fig. 2 das Prinzip des Entgratens der beiden Kanten einer Durchgangsbohrung zeigend.

Der in der Fig. 1 teilweise dargestellte Hartmetallwende­ plattenbohrer 10 beinhaltet einen Schaft 10a, der die spiral­ förmigen Spannuten beinhaltet. Der freie Stirnendbereich ist mit zwei Hartmetallwendeplatten 11 bestückt, wobei in der Fig. 1 nur eine sichtbar ist. Die freien äußeren Kanten der Hartmetallwendeplatten 11 bilden die Schneidkanten beim Her­ stellen einer Bohrung. Der in der Fig. 1 dargestellte Hart­ metallwendeplattenbohrer 10 ist so ausgelegt, daß die der Werkzeugspindel abgewandtliegende, untere scharfe Kante und auch die der Werkzeugspindel zugewandte obere Kante entgratet bzw. gefast werden kann. Dazu verspringt der Schaft 10a gegenüber den vertikalen Kanten der Hartmetallwendeplatten 11. Dadurch wird eine den äußeren Schneidkanten zusätzliche Schneidkante 12 geschaffen. Es ergibt sich bereits aus der Fig. 1, daß nach Ende des Bohrvorganges der Hartmetallwende­ plattenbohrer 10 in der ursprünglichen Richtung weiterbewegt werden kann, und zwar mit größerer Geschwindigkeit im so­ genannten Eilgang. Der Hartmetallwendeplattenbohrer 10 wird dann so gesteuert, daß die zusätzliche Schneidkante 12 funktionsgerecht zur unteren scharfen Kante eines Werkstückes 13 steht. Es ergibt sich, daß durch die Zirkularbewegung des Werkstücktisches und eine Zustellbewegung in entgegenge­ setzter Richtung die Kante gebrochen wird. Der Fasvorgang ist aus der Fig. 2 erkennbar. Durch die beiden Kreisbögen ist erkennbar, daß das Werkstück 13 eine Zirkularbewegung durch­ führt während die Hartmetallwendeplatte 11 zugestellt wird, in Richtung zur oberen Kante.

Die Fig. 2 zeigt ferner, daß mit derselben Wendeplatte 11 auch die obere, d. h. die der Werkzeugspindel zugewandte scharfe Kante entgratet wird, indem die äußere Ecke, der Schneidkante dazu benutzt wird. Auch hier ist die Bewegung durch die beiden Kreisbögen angedeutet. Auch für diesen Ent­ gratvorgang wird das Werkstück 13 in eine Zirkularbewegung versetzt, während die Schneidplatte 11 in Richtung zur bereits gefasten unteren Kante zu der zurückgestellt wird, je nachdem ob die Kante von außen nach innen oder von innen nach außen entgratet werden soll. Für das Entgraten der scharfen Kanten sind jeweils nur ein paar Zirkularbewegungen des Werkstückes 13 erforderlich. Insbesondere die Fig. 2 zeigt, daß die Hartmetallwendeplatten 11 Standardwendeplatten sind, die handelsüblich zu beziehen sind. Es ergibt sich, daß mittels des beschriebenen Verfahrens das Entgraten besonders wirtschaftlich durchgeführt werden kann, da die Vorgänge unmittelbar nach dem Bohren durchgeführt werden und weil außerdem keine spezielle Auslegung der Hartmetallwendeplatten 11 notwendig ist.

Claims (3)

1. Verfahren zum Herstellen von entgrateten Bohrungen in Werkstücken mittels einer Bohrmaschine, die mit einer rotierend antreibbaren Werkzeugspindel zur Aufnahme von jeweils einem Hartmetallwendeplattenbohrer, einem Werk­ zeugtisch zur Aufnahme des zu bohrenden Werkstückes sowie einer Steuereinheit ausgerüstet ist, dadurch gekennzeichnet, daß beim Bohren einer Sacklochbohrung bei Beginn des Bohrvorganges und beim Bohren einer Durch­ gangsbohrung bei Beginn und bei Ende des Bohrvorganges für jede einzelne in das Werkstück einzubringende Bohrung ein von der Schnittkraft abgeleitetes Positioniersignal erzeugt und in der Steuereinheit gespeichert wird, daß nach Ende des Bohrvorganges dieses Positioniersignal benutzt wird, um zur Entgratung der oberen Kante oder der einander gegenüberliegenden Kanten den Hartmetallwendeplattenbohrer (10) gegenüber dieser Kante bzw. diesen Kanten zu positionieren, und daß zur Entgratung der Kante bzw. der Kanten der Werkstücktisch in eine quer zur Drehachse der Werkzeugspindel gerichtete Zirkularbewegung bringbar ist.

2. Verfahren zur Herstellung einer Durchgangsbohrung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Werkstücktisch zugewandte Kante und anschließend die dem Werkstücktisch abgewandte Kante der jeweiligen Bohrung entgratet wird.

3. Hartmetallwendplattenbohrer zur Durchführung des Verfahrens zur Herstellung einer Durchgangsbohrung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die spiralförmigen Spannuten aufweisende Schaft (10a) zur Freilegung der vorhandenen Schneidkante der Wendeplatte, die für die Entgratung der der Werkzeugspindel abgewandten Kante gegenüber den Außenkanten der Hartmetallschneidplatten (11) erforderlich ist, nach innen verspringt.