DE60107779T2

DE60107779T2 - Räumnadel zur Bearbeitung von inneren Hochpräzisionsnuten

Info

Publication number: DE60107779T2
Application number: DE60107779T
Authority: DE
Inventors: Georges Heyraud
Original assignee: Hispano Suiza SA
Current assignee: Safran Transmission Systems SAS
Priority date: 2000-08-31
Filing date: 2001-08-30
Publication date: 2005-11-24
Anticipated expiration: 2021-08-31
Also published as: RU2002118112A; CA2389576C; UA70399C2; DE60107779D1; US20030012610A1; WO2002018084A1; PL199259B1; CA2389576A1; US6857827B2; EP1184118A1; FR2813222B1; RU2231425C2; PL354254A1; JP3822168B2; EP1184118B1; JP2004507374A; FR2813222A1

Description

Diese Erfindung betrifft Werkzeuge zur Bearbeitung durch Materialabnahme und insbesondere Räumnadeln zur Bearbeitung von Innennuten. In der Schrift B 7087 mit dem Titel „Outils coupants Brochage", aus „Techniques de l'Ingénieur" ist eine solche Räumnadel, die die Merkmale des Oberbegriffs von Anspruch 1 aufweist, in Kapitel 2.52 beschrieben und in den Figuren 10a und 10b dargestellt.
Räumnadeln zur Bearbeitung von Innennuten sind wohlbekannte Werkzeuge. Sie bestehen aus einem Werkstoff für Schneidwerkzeuge, beispielsweise aus Wolframkarbid, und weisen von der Vorderseite zur Rückseite nacheinander eine zylinderförmige Eintrittsführung mit dem Durchmesser D1 und einen Schneidbereich auf, welcher aus einer Vielzahl von Schneidzähnen besteht, deren Durchmesser sich von dem Durchmesser D1 der Eintrittsführung aus ständig vergrößert. Die Zähne weisen ihrerseits bogenförmige Ausschnitte auf, um das Profil der zu bearbeitenden Innennuten zu reproduzieren. Zuvor wird das zu bearbeitende Werkstück auf der Achse der herzustellenden Nuten mit einer Bezugsbohrung des Durchmessers D1 plus einem funktionalen Spiel E versehen, so dass die Eintrittsführung in die Bezugsbohrung gleiten kann. Diese Bezugsbohrung bildet die Bezugsgröße für das Zentrieren der herzustellenden Nuten. Die Nuten werden hergestellt, indem die Räumnadel in einer Bewegung von hinten nach vorn durch die Bezugsbohrung geführt wird. Anfangs wird die Räumnadel durch die Eintrittsführung in der Bezugsbohrung zentriert. Jedoch kann die Räumnadel in dem Maße der Bearbeitung der Nuten radial ausbrechen, sobald die Eintrittsführung aus der Bezugsbohrung wieder ausgetreten ist, so dass die hergestellten Nuten nicht mehr exakt auf der Bezugsbohrung zentriert werden.
Um hier Abhilfe zu schaffen, werden bekanntlich hinter den Zähnen zur Bearbeitung der Nuten zwei oder drei Stufen von Zähnen ohne Ausschnitte vorgesehen, die es ermöglichen, die Bezugsbohrung nachzuarbeiten und sie wieder auf die endgültigen Nuten zu zentrieren. Der Nachteil einer solchen Lösung besteht darin, dass sie es nicht ermöglicht, die hergestellten Nuten genau auf die zuvor in dem Werkstück hergestellte Bezugsbohrung zu zentrieren.
Aus der Patentschrift US 5 224 804 ist eine Räumnadel zum Bohren der Lagerböcke für die Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors bekannt, wobei diese Räumnadel eine Aufeinanderfolge von Schneidabschnitten aufweist, deren Durchmesser von vorn nach hinten zunehmen, wobei diese Schneidabschnitte durch „Führungssegmente" des Durchmessers der jeweils vorangehenden Schneidabschnitte voneinander getrennt sind. Mit einer solchen Räumnadel kann die Konzentrizität der Lagerböcke zueinander verbessert werden, sie kann jedoch nicht eine genaue räumliche Positionierung dieser Lagerböcke gewährleisten, da die zufälligen Abweichungen, die durch das notwendige Spiel zwischen den Führungssegmenten und den mit den vorangehenden Schneidabschnitten hergestellten Bohrungen bedingt sind, sich summieren. Je größer die Menge des durch Räumen abzuhebenden Materials ist, umso mehr Schneidabschnitte werden daher erforderlich, und umso größer wird die sich ergebende Abweichung. Dieses notwendige Spiel kann aus zwei Gründen nicht vernachlässigt werden:

1. Es muss immer vorhanden sein, damit die Führungssegmente leichtgängig in den Bohrungen gleiten können,
2. Es muss groß genug sein, um auch dann noch wirksam zu sein, wenn die Schneidkanten der Räumnadel anfangen zu verschleißen.

Mit dieser Erfindung wird eine Räumnadel für Innennuten nach dem Hauptanspruch 1 vorgeschlagen, die eine genaue Zentrierung der hergestellten Nuten auf die Bezugsbohrung ermöglicht. Eine solche Räumnadel ist dadurch bemerkenswert, dass der Schneidbereich von der Vorderseite zur Rückseite in eine Vielzahl von Schneidabschnitten unterteilt ist, die voneinander durch zylinderförmige Rückzentrier-Führungen getrennt sind, die den gleichen Durchmesser D1 haben wie die Eintrittsführung. Mit anderen Worten, zwei aufeinanderfolgende Schneidabschnitte werden durch mindestens eine Rückzentrier-Führung und vorzugsweise durch eine einzige voneinander getrennt. Die Rückzentrier-Führungen ermöglichen es, die Räumnadel während der Bearbeitung der Nuten wieder auf die Bezugsbohrung zu zentrieren und auf diese Weise eine genaue Zentrierung der hergestellten Nuten auf die Bezugsbohrung zu gewährleisten. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausführungen der Erfindung beschrieben.
Die Räumnadel dieser Erfindung kann nicht mit der in der Patentschrift US 5 224 804 verwechselt werden. Denn gemäß dieser Erfindung gleiten die Rückzentrier-Führungen während des Räumvorgangs in der Bezugsbohrung. Dadurch ist die Abweichung höchstens gleich dem notwendigen Spiel zwischen der Bezugsbohrung und den Rückzentrier-Führungen. Es ergibt sich also keine Summierung von Abweichungen wie bei der genannten Patentschrift, und die räumliche Positionierung der bearbeiteten Oberflächen, in diesem Fall der Nuten, wird deutlich verbessert.
Die Erfindung und ihre Vorteile gehen näher aus der detaillierten Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Räumnadel sowie aus den beigefügten Figuren hervor.
1 zeigt eine erfindungsgemäße Räumnadel.
2 zeigt die Räumnadel von 1 in einer Schnittansicht.
Es wird zunächst eine klassische Räumnadel beschrieben und dabei vor allem auf 1 Bezug genommen. Die Räumnadel 1 wird von einem geraden Stab 2 mit der Geometrieachse 3 gebildet. Die Räumnadel 1 besteht aus einem Werkstoff für Schneidwerkzeuge, beispielsweise aus Wolframkarbid. Per Definition hat die Räumnadel 1 die Vorderseite 4 und die Rückseite 5. An der Vorderseite 4 weist die Räumnadel 1 Mitnahmemittel 10 auf, die es ermöglichen, die Räumnadel 1 zu erfassen und von der Rückseite 5 zur Vorderseite 4 hin zu ziehen. Diese Mitnahmemittel 10 umfassen von der Vorderseite 4 zur Rückseite 5 einen Wulst 11 und eine Auskehlung 12, die es ermöglichen, die Räumnadel 1 mit einer nicht dargestellten Zange am Wulst 11 zu ergreifen. Weiter zur Rückseite 5 hin weist die Räumnadel 1 eine Eintrittsführung 15 und eine vorausgehende Abschrägung 16 auf, wobei die Eintrittsführung 15 zylinderförmig mit einem Durchmesser D1 ausgeführt und auf der Geometrieachse 3 zentriert ist. Zur Rückseite 5 hin folgt auf die Eintrittsführung 15 unmittelbar ein Schneidbereich 20, der eine Vielzahl von zur Vorderseite 4 hin schneidenden Zähnen 21 aufweist, deren Durchmesser D von der Vorderseite 4 zur Rückseite 5 hin von einem Wert aus, der gleich dem Durchmesser D1 der Eintrittsführung 15 ist, bis zu einem Durchmesser D2, der nicht dargestellt ist und dem Außendurchmesser der herzustellenden Nuten entspricht, ständig größer wird.
Es wird kurz Bezug auf 2 genommen. Die Zähne 21 sind seitlich durch bogenförmige Ausschnitte 22 voneinander getrennt, die in die Räumnadel 1 in radialen Richtung bis zu einem Durchmesser D3 eindringen, welcher höchstens gleich dem Durchmesser D1 der Eintrittsführung 15 ist, vorzugsweise aber kleiner ist als dieser. Mit dem Begriff„seitlich" ist gemeint gemäß der Außenumfangslinie der Räumnadel 1 durch die Zähne 21 hindurch verlaufend. Dem gemäß versteht sich, dass die Flanken der bogenförmigen Ausschnitte 22 eine komplementäre Form zu den Flanken der der nicht dargestellten, herzustellenden Nuten haben. Die Zähne 21 können auf Außenumfangslinien der Räumnadel 1 angeordnet sein. Meistens sind sie in einer durchgehenden Schraubenlinie angeordnet, um eine konstante Schneidkraft zu gewährleisten.
Es wird nun wieder Bezug auf 1 genommen. Gemäß dieser Erfindung ist der Schneidbereich 20 von der Vorderseite 4 zur Rückseite 5 in eine Vielzahl von Schneidabschnitten 25 unterteilt, die paarweise durch eine Rückzentrier-Führung 26 voneinander getrennt sind. Die Schneidabschnitte 25 werden natürlich von den oben definierten Schneidzähnen 21 gebildet. Die Rückzentrier-Führungen 26 sind zylinderförmig mit einem Durchmesser, der gleich dem Durchmesser D1 der Eintrittsführung 15 ist, wobei diese Rückzentrier-Führungen ebenfalls auf der Geometrieachse 3 zentriert sind. Die Rückzentrier-Führungen 26 weisen an der Vorderseite 4 jeweils eine Abschrägung 27 auf.
Die Räumnadel 1 arbeitet folgendermaßen. Das zu bearbeitende Werkstück 30 wird zuvor mit einer Bohrung ohne Bezugszahl mit dem Durchmesser D1 plus einem funktionalen Spiel E für die Gleitbewegung der Eintrittsführung 15 und der Rückzentrier-Führungen 26 versehen. Die Räumnadel wird in die Bezugsbohrung des Werkstücks 30 eingeführt und in der Richtung von der Rückseite 5 zur Vorderseite 4 gezogen. Zunächst dringt die Eintrittsführung 15 in das Werkstück 30 ein und gewährleistet die Zentrierung der Räumnadel 1. Während die Schneidzähne 21 des ersten Schneidabschnitts 25a in das Werkstück 30 endringen und beginnen, Nuten herzustellen, tritt die Eintrittsführung 15 aus dem Werkstück 30 wieder aus und kann die Zentrierung der Räumnadel 1 nicht weiter gewährleisten. Die Schneidzähne 21 können daher radial abweichen, doch wird diese Abweichung sehr schnell durch die erste Rückzentrier-Führung 26a wieder beendet, die eintritt und dabei die Räumnadel 1 wieder auf die zuvor in dem Werkstück 30 hergestellte Bezugsbohrung zentriert. Die erste Rückzentrier-Führung 26a gewährleistet nacheinander die Zentrierung der Schneidzähne 21 des ersten Schneidabschnitts 25a und dann des zweiten Schneidabschnitts 25b, und so fort im Maße des Vorrückens der Räumnadel 1 in dem Werkstück 30. Dabei wird deutlich, dass die Abschrägungen 27 im Falle einer Abweichung die Rückzentrier-Führungen 26 wieder vor die Bezugsbohrung bringen und dadurch das Eindringen der Rückzentrier-Führungen 26 in die Bezugsbohrung erleichtern. Die Länge der Rückzentrier-Führungen 26 ist nicht kritisch. Sie beträgt vorzugsweise mindestens ein Viertel des Durchmesser D1, um die von den Rückzentrier-Führungen 26 auf die Bezugsbohrung ausgeübten Drücke besser zu verteilen.
Um die Räumnadel 1 nicht zu lang werden zu lassen, enthält jeder Schneidabschnitt 25 in Achsrichtung, d. h. von der Vorderseite 4 zur Rückseite 5, mindestens drei Schneidzähne 21. Allgemein werden dabei vorzugsweise pro Schneidabschnitt 25 nicht mehr als sechs Schneidzähne 21 vorgesehen, damit sich keine zu starke Abweichung der Räumnadel 1 entwickeln kann, die von der nachfolgenden Rückzentrier-Führung 26 nicht mehr rückgängig gemacht werden könnte, ohne zu große Kräfte aufzuwenden, die möglicherweise einen Bruch der Räumnadel 1 oder des Werkstücks 30 verursachen könnten.
Die Erfindung ist nicht auf das soeben beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern deckt auch dessen in den Ansprüchen definierten Varianten alle ab.
Meistens besitzt die Räumnadel ein kreisförmiges Profil, das auf der Geometrieachse 3 zentriert ist, doch ist die Erfindung auch bei nicht kreisförmigen Profilen anwendbar. In allen Fällen ist der Bereich der Rückzentrier-Führungen 26 identisch mit dem der Eintrittsführung 15.
Die Mitnahmemittel 6 befinden sich meistens an der Vorderseite 4 der Räumnadel 1, doch ist die Erfindung auch bei einer Räumnadel anwendbar, deren Mitnahmemittel sich an der Rückseite 5 oder kombiniert an der Vorderseite 4 und an der Rückseite 5 befinden, wobei diese beiden letzten Lösungen es ermöglichen, die auf die Räumnadel 1 ausgeübte Zugkraft zu beseitigen oder zu verringern.
Der Schneidbereich 20 kann auch zur Rückseite 5 hin durch einige (nicht dargestellte) Zähnestufen ergänzt werden, wobei diese Zähne keine bogenförmigen Ausschnitte aufweisen und die Endbearbeitung der Bezugsbohrung nach dem Durchgang und der Reibung der Rückzentrier-Führungen ermöglichen.

Claims

Räumnadel zur Bearbeitung von inneren Hochpräzisionsnuten, wobei die Räumnadel (1) die allgemeine Form eines geraden Stabes (2) mit der Geometrieachse (3) hat und aus einem Werkstofffür Schneidwerkzeuge besteht, wobei die Räumnadel (1) Befestigungsmittel (8) sowie von der Vorderseite (4) bis zur Rückseite (5) nacheinander eine Eintrittsführung (15), gefolgt von einem Schneidbereich (20) aufweist, wobei die Eintrittsführung (15) zylinderförmig mit einem Durchmesser D1 ausgeführt und auf der Geometrieachse (3) zentrier ist, wobei der Schneidbereich (20) eine Vielzahl von Schneidzähnen (21) aufweist, die auf der Geometrieachse (3) zentriert und zur Vorderseite (4) hin ausgerichtet sind, wobei die Zähne (21) einen Außendurchmesser D von mindestens gleich D1 aufweisen, der von der Vorderseite (4) zur Rückseite (5) hin ständig größer wird, wobei die Zähne (21) seitlich durch bogenförmige Ausschnitte (22) voneinander getrennt sind, die ins Innere der Räumnadel (1) bis zu einem Durchmesser D3 eindringen, welcher höchstens gleich dem Durchmesser D1 der Eintrittsführung (15) ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneidbereich (20) von der Vorderseite (4) zur Rückseite (5) in eine Vielzahl von Schneidabschnitten (25) unterteilt ist, die voneinander durch Rückzentrier-Führungen (26) getrennt sind, wobei die Schneidabschnitte (25) die Schneidzähne (21) beinhalten, wobei die Rückzentrier-Führungen (26) zylinderförmig ausgeführt sind und einen Durchmesser haben, der gleich dem Durchmesser D1 der Eintrittsführung (15) ist.
Räumnadel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückzentrier-Führungen (26) jeweils vorn eine Abschrägung (27) aufweisen.
Räumnadel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidabschnitte (25) jeweils in Achsrichtung mindestens drei Zähne (21) aufweisen.
Räumnadel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidabschnitte (25) jeweils in Achsrichtung höchstens sechs Zähne (21) aufweisen.