BEIER, Hans-Michael (Waldstrasse 27, Altlandsberg, 15345, DE)
| Patentansprüche
1. Entgratwerkzeug zum Entgraten von Stoßkanten an orthogonal und schräg verlaufenden Querbohrungen mit einem Durchmesser von kleiner 10 mm in einem Bauteil, wie einem Motorblock, einem Einspritzsystem für Verbrennungsmotoren, einem Ventilblock sowie einer Kurbel- oder Getriebewelle, - welches beim Einsatz rotatorisch und/oder translatorisch bewegt wird, bestehend aus einem Werkzeugschaft (1), der ein Einspannende (2) mit einem Stoffanschluss (4) und ein werkzeugseitiges Schaftende mit einem als festes Lager angeordneten Stützkörper (6) hat, einem rohrförmigen Schaftstück (5), das durch ein oder mehrere Verbindungselemente mit dem Werkzeugschaft (1) verbunden ist und einen oder mehrere jeweils in einem Durchbruch (10) beweglich gela- gerte Schneidenkörper (11) mit einer Schneide (3) hält, welche lose mit einem Spiel (8) an der Oberfläche des Stützkörpers (6), die in Form und Abmessungen von der Oberfläche des Schneidenkörpers (11) stets geometrisch unterschiedlich ist, aufliegen und ein unter Druck in die Durchgangsbohrung (7) des Werkzeugschaftes (1) gepresster Stoff die Schneide (n) (3), welche seitlich mit einem Schulterwinkel von 5 bis 45 Grad angeordnete Schultern, parallel zur x- und y-Achse mit einem Freiwinkel von Null Grad angeordnete Flächen (F1;F2;F3) und einen aktiv schneidenden Teilbereich in Form einer Schräge (F2) aufweisen, nach außen bewegen, dadurch gekennzeichnet, dass das werkzeugseitige Schaftende als rohrförmiges Schaftstück (5) weitergeführt ist, den im Durchbruch (10) beweglich gelagerten Schneidenkörper (11) hält und der Stütz- körper ein in das rohrförmige Schaftstück (5) einschiebbares Schneidenlager (6) mit einem Verschlusselement (12) ist, das durch ein Verbindungselement (9) mit dem Schaft ¬ stück (5). zur Lagesicherung verstiftet ist und die Kontur der Schneide (3) am werkstückseitigen Ende des Schneidenkörpers (11) eine von einem Einführungswinkel ς 1 gebildete Schräge und am werkzeugseitigen Ende des Schneidenkörpers (11) eine von einem Spanraumwinkel γ gebildete Schräge mit einer Wirkschneidkante (15) ist, die einen Spanraum (18) und eine durch einen Spanleitwinkel ε bestimmte Spanleitstufe (20) hat, und ein Hinterschneidungswinkel ώ die Form der Schneidkante (19) bestimmt, wodurch die Schneide (3) rückwärts arbeitet.
2. Entgratwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das eingeschobene Schneidenlager (6) ein Staudruckreduzierungsmaß a von bis zu 1 mm aufweist.
3. Entgratwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis wirksame Werkzeuglänge L w zu wirksamen Werkzeugdurchmesser D w > 2 ist.
4. Entgratwerkzeug nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Einführungswinkel ς 5 Grad bis 15 Grad beträgt.
5. Entgratwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Spanraumwinkel Y +20 Grad bis -20 Grad beträgt.
6. Entgratwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Spanleitwinkel ε größer
0 Grad ist.
7. Entgratwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Hinterschneidungswinkel dB 5 Grad bis 30 Grad beträgt.
8. Entgratwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneidenoberseitenprofil 05 (16) vorzugsweise kreisförmig, das Schneidenunterseitenprofil (17) vorzugsweise eine Gerade und das Schneidenseitenprofil eine durch den Seitenfreiwinkel φ bestimmte Schräge (21) ist.
10 9. Entgratwerkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Seitenfreiwinkel cp +10 Grad bis -10 Grad beträgt .
10. Entgratwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da-. 15 durch gekennzeichnet, dass die am werkzeugseitigen Ende des Schneidenkörpers (11) angeordnete Schneide (3) nochmals am werkstückseitigen Ende des Schneidenkörpers (11) angeordnet ist und damit die Schneide (27) vor- und rückwärts arbeitet. 20
11. Entgratwerkzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass im Grundprofil der radial seitlichen Schneidenbegrenzung (14) eine Nut (23) angeordnet ist.
25 12. Entgratwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass im Schaftstück (5) mindestens zwei Durchbrüche (10) mit beweglich gelagerten Schneidenkörpern (11) angeordnet sind, die jeweils eine rückwärts arbeitende Schneide (3) und eine vor- und rückwärts ar-
30 beitende Schneide (27) haben oder mindestens zwei rückwärts arbeitende Schneiden (3) oder mindestens zwei vor- und rückwärts arbeitende Schneiden (27) aufweisen.
13. Entgratwerkzeug nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontur der Schneide (3) am Schneidenkörper (11) eine zyklische Kurvenfläche (F2) mit einer zum Schneidenkörper (11) abschließenden Gerade (s) , eine pa- rallel im Abstand (c) zum Schneidenkörper (11) verlaufende ebene Fläche (F3) , deren Länge durch die Abstände (m;n) und die Schneidenhöhe (c) bestimmt ist, und eine weitere zyklische Kurvenfläche (Fl) mit einem zum Schneidenkörper (11) abschließenden Kreissektor (r) ist, wobei der aktiv schneidende Teilbereich die zyklischen Kurvenflächen (F2; Fl) sind.
14. Entgratwerkzeug nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die zyklischen Kurvenflächen (F2;F1) vorzugswei- se als logarithmische Spiralen ausgeführt sind.
15. Entgratwerkzeug nach Anspruch 13 und 14, .dadurch gekennzeichnet, dass die zyklischen Kurvenflächen (F2;F1) identisch sind.
16. Entgratwerkzeug nach Anspruch 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, dass die zyklische Kurvenfläche (F2) aus mindestens zwei zyklischen Kurvenflächen (F4;F5) besteht und jede zyklische Kurvenfläche einen unterschiedlichen Tangentenwinkel hat.
17. Entgratwerkzeug nach Anspruch 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, dass die zyklische Kurvenfläche (Fl) aus mindestens zwei zyklischen Kurvenflächen (F4;F5) besteht und jede zyklische Kurvenfläche einen unterschiedlichen Tangentenwinkel hat.
18. Entgratwerkzeug nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich- net, dass die Länge der ebenen Fläche (F3) den Durchmesser der zu entgratenden Querbohrung bestimmt.
19. Entgratwerkzeug nach Anspruch 13 und 18, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Länge der ebenen Fläche (F3) gegen
Null geht.
20. Entgratwerkzeug nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontur der seitlich angeordneten Begrenzun- gen (26) eine gespiegelte zyklische Kurvenfläche (F2;F1) ist.
21. Entgratwerkzeug nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneide (3) am Schneidenkörper (11) keine seitlich angeordneten Begrenzungen (26) hat.
22. Entgratwerkzeug nach Anspruch 13, ' dadurch gekennzeichnet, dass der Schneidenkörper (11) eine Breite (b) von ≤ 1 mm, vorzugsweise von ≤ 0,5 mm und die Schneide (3) eine Breite (bl) von ≤ 0,5 mm, vorzugsweise von ≤ 0,3 mm hat. |
Entgratwerkzeug
Die Erfindung betrifft ein Entgratwerkzeug zum Entgraten von Stoßkanten an orthogonal und schräg verlaufenden Querbohrungen mit einem Durchmesser von kleiner 10 mm in einem Bauteil, wie einem Motorblock, einem Einspritzsystem für Verbrennungsmotoren, einem Ventilblock sowie einer Kurbeloder Getriebewelle. Das Entgratwerkzeug wird beim Einsatz rotatorisch und/oder translatorisch bewegt, besteht aus einem Werkzeugschaft mit Einspannende und einem rohrförmi- gen Schaftstück, das einen oder mehrere jeweils in einem Durchbruch beweglich gelagerte Schneidenkörper mit einer Schneide hält und ein unter Druck in die Durchgangsbohrung des Werkzeugschaftes gepresster Stoff die Schneide (n) nach außen bewegt.
Durch DE 102 15 004 B4 ist bereits ein gleichartig anwendbares Entgratwerkzeug bekannt. Für dieses Entgratwerkzeug ist kennzeichnend, dass es aus einem Werkzeugschaft, der ein Einspannende mit einem Stoffanschluss und ein werk- zeugseitiges Schaftende mit einem als festes Lager angeordneten Stützkörper hat, und einem rohrförmigen, durch Verbindungselemente mit dem Werkzeugschaft verbundenes Schaftstück besteht. Das Schaftstück hat einen oder mehrere jeweils in einem Durchbruch beweglich gelagerte Schneidenkörper, welche lose mit einem Spiel an der Oberfläche des Stützkörpers, der in Form und Abmessungen von der Oberfläche des Schneidenkörpers stets geometrisch unterschiedlich ist, aufliegen und ein unter Druck in eine Durchgangsbohrung des Werkzeugschaftes gepresster Stoff die Schneide (n) nach außen bewegt. Die bauliche Ausführung dieses Entgratwerkzeuges erfordert insbesondere durch die notwendigen Verbindungselemente einen hohen Herstellungsaufwand, wodurch eine wirtschaftliche Entgratbearbeitung
bei automatisierten Verfahrensabläufen, wie z. B. in Taktstraßen, nicht gegeben ist. Das Entgratwerkzeug ist aber einfach zu handhaben und ermöglicht ein technisch sicheres Entgraten in der erforderlichen Qualität. Dies bedeutet, dass bei Eintritt des Entgratwerkzeuges in die Bohrung durch die Schneide (n) keine sichtbaren Spuren an der Bohrungswand entstehen. Stoßkanten an sich kreuzenden Bohrungen eines Werkstückes sind beispielsweise dadurch entgratbar, in dem an der Werkzeugmaschinensteuerung ein Druck p von 0,3 MPa programmiert wird und dann das Entgratwerkzeug in die Bohrung einfährt. Somit werden die außerhalb des Werkzeugschaftes liegenden Schneiden nach innen bewegt, Teilbereiche des Durchbruches werden frei und der in die Durchgangsbohrung des Entgratwerkzeuges ge- presste flüssige oder gasförmige Soff kann dann abfließen. Tritt die Schneide in die Querbohrung ein, bewegt sich diese durch den anliegenden Druck, welcher durch die vorhandene Flächendifferenz zwischen Stützkörper und Schneidenkörper entsteht, nach außen. Jetzt liegt eine be- stimmte, zum Entgraten nutzbare Kraft an. Die Schneidenkräfte des Entgratwerkzeuges sind über die Werkzeugmaschinensteuerung durch änderung des Druckes variabel einstellbar und auch den unterschiedlich zu entgratenden Werkstoffen anpassbar. Die am Schneidenkörper angeordnete Schnei- de hat eine Schneidenhöhe kleiner 1 mm und eine Schneiden-, breite von kleiner als 0,5 mm. Die Schneide weist seitlich angeordnete Schultern auf, die mit einem Schulterwinkel von 5 bis 45 Grad versehen sind. Damit ist die Schneide besonders zum Entgraten von Querbohrungen mit kleineren Durchmessern einsetzbar. Eine exakte Schneidenführung soll gegeben sein, wenn der Schneidenkörper ein Schneidenmittelstück mit der Schneide und eine z. B. radiale, seitliche Schneidenbegrenzung hat. Für die Schneide ist weiter-
hin kennzeichnend, dass der aktiv schneidende Teilbereich eine Schräge von 60 Grad aufweist, ihre Flächen immer parallel zur x- und y-Achse angeordnet sind und einen Freiwinkel von Null Grad haben. Dies hat den Vorteil, dass das Entgratwerkzeug nach dem Entgraten beim Ausfahren im Linkslauf den u. U. entstehenden Sekundärgrat beseitigt. Feststellbar ist, dass während des Entgratens am aktiv schneidenden Teilbereich der Schneide und dem Gratbasisprofil nicht konstante Eingriffswinkel gegeben sind. Er- kennbar wird dies, wenn ein oder mehrere Tangenten an einem Kreis anliegen. Der Winkel zwischen Tangente und Kreis ändert sich stetig, auch wenn der aktiv schneidende Teilbereich der Schneide parabel-, ellipsen- oder hyper- belförmig ausgeführt ist. Dies kann in bestimmten Berei- chen des bereits entgrateten Gratprofils zu unbefriedigenden Ergebnissen, wie der Entstehung von Absätzen oder ungleichmäßigen Abtragungen, führen. Zusätzlich wird die Schneide stoßartig belastet. Ein anderer Nachteil des Entgratwerkzeuges besteht in den an der Schneide seitlich an- geordneten Schultern, welche ein Entgraten von schräg verlaufenden Querbohrungen mit kleineren Durchmessern behindern. Untersuchungen an schräg verlaufenden Querbohrungen, die einen Kreuzungswinkel kleiner 90 Grad haben, belegen ebenfalls, dass dieses Werkzeug in Abhängigkeit von den Werkstoffkennwerten nur bedingt zum Entgraten von Stoßkanten an Querbohrungen mit einem Kreuzungswinkel von bis zu 75 Grad einsetzbar ist. Speziell für Bauteile der Fahrzeugindustrie werden vorrangig hochfeste Werkstoffe verwendet. Aber das durch DE 102 15 004 B4 bekannte Entgrat- Werkzeug kann auf Grund seiner Schneidengeometrie diesen Grat nicht qualitätsgerecht entfernen. Dieser wird bekanntermaßen vorrangig immer noch manuell mit einem großen Aufwand beseitigt. Bekannt sind auch mechanisch arbeitende
Werkzeuge zum Entgraten des Bohrungsrandes von Bohrungen und Querbohrungen. Die mechanisch arbeitenden Werkzeuge entgraten je nach Kreuzungswinkel die im Raum liegende Ellipse in einem Bereich von 270 Grad bis 320 Grad. Der Restbereich von 40 Grad bis 90 Grad wird nicht entgratet. Dies ist der Bereich, welcher einen Kantenwinkel < 90 Grad hat. Ursache dafür ist die Tatsache, dass im Bereich der kleinen Kantenwinkel ein großer Eingriffswinkel zwischen Schneide und Kantenwinkel der Ellipse entsteht. Beim Ein- fahren des Werkzeuges in die Bohrung wird entweder -der Grat weggedrückt oder beim Entgraten wird neuer Grat in Form eines Sekundärgrates produziert. Weiterhin ist durch DE 10 2004 054 989 Al ein Entgratwerkzeug zum Entgraten kleiner Bohrungsdurchmesser bekannt, bei dem in einem Grundkörper mindestens eine quer zur Längsachse des Grundkörpers gerichtete Ausnehmung angeordnet ist, in welcher mindestens ein Messer in Längsrichtung der Ausnehmung federbelastet verschiebbar angeordnet ist, und in einer Längsbohrung des Grundkörpers eine Druckfeder angeordnet ist, die sich an das eine Ende eines Steuerbolzens anlegt, dessen anderes Ende in einer im Messer angeordneten Steu- erausnehmung eingreift, welche dem Messer in Verschieberichtung eine Haltekraft zuordnet. Kennzeichnend ist hier, dass zum Entgraten von Bohrungsdurchmessern < 20 mm der Grundkörper an seiner Vorderseite in eine Führungshülse kleineren Durchmessers übergeht, in der ein als Gleitführung ausgebildete Längsbohrung zur Führung der dort verschiebbar gelagerten Bolzenspitze des Steuerbolzens angeordnet ist, wobei der Grundköper und die Führungshülse durch eine Schraubverbindung miteinander verbunden sein können. Mit der Anordnung einer auswechselbaren Führungshülse unterschiedlichen Durchmessers werden die Herstellungskosten des Entgratwerkzeuges gesenkt. So soll es auch
möglich sein, einen Durchmesser der Führungshülse von beispielsweise 2 mm zu erreichen, wobei die Länge der Führungshülse etwa 23 mm beträgt. Eine derart miniaturisierte Ausführung der Führungshülse ist technisch aber nur mit einem hohen Aufwand funktionssicher umzusetzen. Hinzu kommt, dass das federbelastet, verschiebbar angeordnete Messer beim Entgraten Spuren an der Bohrungswand erzeugt. Ein in DE 37 27 103 C2 dargestelltes Entgratwerkzeug sowie ein zugehöriger Werkzeughalter sollen zum Entgraten oder Anfasen auch von schräg verlaufenden Querbohrungen in
Drehteilen, wie beispielsweise in Ventilschiebern, Ventilbuchsen, Düsen und dergleichen, einsetzbar sein. Kennzeichnend ist, dass der Werkzeugkörper mit dem Entgratwerkzeug von einer Werkzeugmaschinenspindel, die nur eine Vorschubbewegung längs der Querbohrungsachse durchführen kann, angetrieben wird. Eine koaxial zur Spindelachse angeordnete feste Achse trägt am werkzeugseitigen Ende eine Steuerkurve mit einem im wesentlichen elliptischen Querschnitt. Zum Einspannen des Werkzeugkörpers hat die Spin- del außerdem einen Werkzeughalter, der aus einem Einspannbereich zum Einspannen an der Spindel und einem das Werkzeug haltenden Werkzeug-Befestigungsbereich besteht. Der Werkzeug-Befestigungsbereich ist relativ zum Einspannbereich in Richtung von der Schneidkante zur Werkzeug- längsachse quer zu letzterer entgegen der Wirkung einer Federvorrichtung bewegbar. Hinzu kommt, dass am Werkzeug- Befestigungsbereich ein leistenförmig ausgebildeter Abtaster fest angeordnet ist, der unter der Wirkung der Federvorrichtung am Umfang der Steuerkurve anliegt, wodurch die Federn (Blattfedern) einerseits vorgespannt sind und sich anderseits das Werkzeug leicht in eine Querbohrung eines Werkstückes einfahren lässt. Das Entgratwerkzeug hat selbst eine schraubenlinienförmig zum Einspannbereich ver-
laufende Kurvenfläche, die an einer ebenen Fläche des Werkzeuges endet. Dort, wo das obere Ende der Kurvenfläche die ebene Fläche durchdringt, bildet das Entgratwerkzeug die Schneidkante. Diese Kurvenfläche soll gewährleisten, dass sich bei jedem Schnitt in einer die Werkzeuglängsachse und einen Werkzeugdurchmesser enthaltenen Ebenen dieselbe der Schneidkante entsprechende Bogenlinie ergibt. Damit hinter der Schneidkante ein Freiwinkel entsteht, verläuft die Kurvenfläche schraubenlinienförmig und ergibt vom Schnitt senkrecht zur Werkzeuglängsachse für jeden Punkt der Schneidkante einen Teil einer Spirale, deren radialer Abstand von der Werkzeuglängsachse - ausgehend von der Schneidkante - entgegen der Drehrichtung des Werkzeuges abnimmt. Im Bereich der Einführschräge, d. h. des Einführkonus sowie im Bereich der Kreiszylinderfläche hat der Werkzeugkörper einen Freiwinkel von Null Grad. Beim Einführen des Entgratwerkzeuges in die Werkstückbohrung soll somit das Werkzeug trotz Drehungen lediglich an der Bohrungswand reiben. Das vorgeschlagene Entgratwerk- zeug ist auch zum Entgraten von schräg verlaufenden Querbohrungen einsetzbar. Für diesen Einsatzzweck muss aber eine entsprechende Schneidengeometrie errechnet werden, die dann zu einer brauchbaren Fase führt. Die Nachteile des durch DE 37 27 103 C2 bekannten Entgratwerkzeuges mit dem zugehörigen Werkzeughalter bestehen darin, dass die Schneidkante des Werkzeuges in Teilen einer Ellipse ausgebildet ist und damit ebenfalls keine konstanten Eingriffswinkel gegeben sind. Durch aufwendig herzustellende Bauteile in Form einer Steuerkurve mit einem elliptischen Querschnitt, einer Federvorrichtung und eines Abtasters wird der radiale Abstand der Schneidkante von der Werkzeugdrehachse gesteuert und durch eine konstruktiv aufwendige Ausführung des Werkzeugkörpers und seiner Schneid-
kante wird ein Entgraten der Durchgangs-/Stoßkanten an den Querbohrungen, die von zwei einander durchdringenden kreiszylindrischen Flächen erzeugt werden, erst ermöglicht. Der Freiwinkel hinter der Schneidkante hat weiter- hin den Nachteil, dass der sich beim Entgraten der Querbohrungen bildende Sekundärgrat nicht vom Entgratwerkzeug beseitigt werden kann. Dieses Entgratwerkzeug ist nur zum Entgraten von Stoßkanten an Querbohrungen mit einem großen Durchmesser einsetzbar. Auf Grund der konstruktiven Aus- führung ist eine Miniaturisierung des Entgratwerkzeuges nicht oder nur mit einem enormen Aufwand zu realisieren.
Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, ein Entgratwerkzeug zum Entgraten von Stoßkanten an orthogonal und schräg verlaufenden Querbohrungen mit einem Durchmesser von kleiner 10 mm in einem Bauteil, wie einem Motorblock, einem Einspritzsystem für Verbrennungsmotoren, einem Ventilblock sowie einer Kurbel- und Getriebewelle zu schaffen, das durch eine einfachere, funktionssichere bau- liehe Ausführung kostengünstiger herstellbar ist, den
Grat an den Stoßkanten von Bauteilen aus hochfesten Werkstoffen und unabhängig von den Werkstoffkennwerten im nicht entgratbaren Ellipsenbereich durch eine veränderte Schneidengeometrie qualitätsgerecht entgratet und auch den -Grat ohne stoßartige Belastungen der Schneide beseitigt, in dem der aktiv schneidende Teilbereich der Schneide am Schneidenkörper während des Entgratens am Gratbasisprofil stets einen konstanten Eingriffswinkel aufweist. Zur Lösung der Aufgabe ist das eingangs genannte Entgratwerkzeug durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 weitergebildet. Die Merkmale der Unteransprüche geben ebenfalls vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des erfindungsgemäßen Entgratwerkzeuges an. Vorteilhafterweise kann
dieses einteilig ausgeführte Entgratwerkzeug durch das einschiebbare, als Stützkörper wirkende Schneidenlager und durch weniger Einzelteile mit einem geringeren Aufwand funktionssicher hergestellt werden. Die veränderte Schnei- dengeometrie in unterschiedlichen Ausführungen hat weiterhin die Vorteile, dass der Grat an orthogonal und schräg verlaufenden Querbohrungen in Bauteilen in kürzester Zeit durch ein Hochgeschwindigkeitsentgraten vollständig entfernt wird. Zum Entgraten der Stoßkanten an den Querboh- rungen kann das Entgratwerkzeug sowohl in die Hauptbohrung als auch in die ■ Querbohrung einfahren. Damit sind die technologischen Voraussetzungen für den Einsatz dieses Entgratwerkzeuges in Taktstraßen gegeben.
Die Erfindung soll an Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Hierzu zeigen die zugehörigen Zeichnungen in:
Fig .1 : das erfindungsgemäße Entgratwerkzeug mit einer
Schneide in der Seitenansicht im Schnitt,
Fig .2 : das erfindungsgemäße Entgratwerkzeug zum Entgraten der Stoßkante an sich kreuzenden Bohrungen mit einem Kreuzungswinkel α von 60 Grad in einem Ventilblock in der • Seitenan- sieht im Schnitt,
Fig .3 : ein Entgratwerkzeug zum Entgraten der Stoßkanten an einer doppelten Querbohrung in der Seitenansicht im Schnitt,
Fig.4 : eine rückwärts arbeitende Schneide,
Fig .5 : eine vor- und rückwärts arbeitende Schneide,
Fig .6 : eine weitere Ausführungsform der Schneide in der Seitenansicht,
Fig .7 : die stirnseitige Schneidenausführung von Fig.6,
Fig .8 : die Schneidenausführung im Schnitt B-B von Fig. 6 und
Fig.9 : eine andere Ausführung der zyklischen Kurven- Fläche F2.
Fig.l zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Entgratwerkzeuges mit einer Schneide in der Seitenansicht im Schnitt. Es ist dargestellt, dass der Werkzeugschaft 1 aus einem Einspannende 2 mit Stoffan- schluss 4 und einem als rohrfόrmiges Schaftstück 5 weitergeführtes Schaftende besteht. Das Schaftstück 5 hat am stirnseitigen Ende einen Vorentgrater 13 und hält einen im Durchbruch 10 beweglich gelagerten Schneidenkörper 11 mit einer Schneide 3. Als Stützkörper für den Schneidenkörper 11 wird ein Scheidenlager 6 mit einem Verschlusselement 12 soweit in das Schaftstück 5 eingeschoben, bis ein Staudruckreduzierungsmaß a eingestellt ist. Dieses kann bis zu 1 mm betragen, wodurch die Druckverhältnisse im und außerhalb des Entgratwerkzeuges konstant gehalten werden. Zur Lagesicherung wird dann das Schneidenlager 6 mit einem Stift 9 befestigt. Der Schneidenkörper 11 liegt lose mit einem Spiel 8 an der Oberfläche des Schneidenlagers 6 auf. Eine Durchgangsbohrung 7 und der Stoffanschluss 4 garantieren die Funktionsfähigkeit des Entgratwerkzeuges, in dem ein unter Druck in die Durchgangsbohrung 7 gepresster Stoff den Schneidenkörper 11 mit der Schneide 3 nach außen
bewegt. Die Montage des Entgratwerkzeuges ist einfach durchzuführen. Der Schneidenkörper 11 mit der Schneide 3 wird von der Stirnseite in den Durchbruch 10 des Schaftstückes 5 eingelegt. Dann kann das Schneidenlager 6 mit dem Verschlusselement 12 bis zum Erreichen des Staudruckreduzierungsmaßes a in das Schaftstück 5 eingeschoben werden und abschließend wird das Schneidenlager 6 mit einem Stift 9 lagesicher befestigt. 'Zum Entgraten der Stoßkante der im Düsenhohlkörper einer Ansaugdüse für Verbrennungsmotoren liegenden Querbohrung wird beispielsweise das Entgratwerkzeug im Rechtslauf drucklos in die Hauptbohrung des Düsenhohlkörpers bis zur Querbohrung eingefahren. Dadurch werden Beschädigungen der Bohrungswand der Hauptbohrung vermieden. Der Durchmesser der Hauptbohrung des Düsenhohlkörpers beträgt 3,6 mm, und die im Düsenhohlkörper liegende Querbohrung hat einen Durchmesser von 1 mm. Die Bohrungen sind mit einem Kantenwinkel von 90 Grad, also orthogonal zueinander angeordnet. Die Ansaugdüse hat eine Härte HRC > 50. Zur Erzeu- gung eines gleichmäßigen Gratkörpers an den Stoßkanten der Querbohrung entfernt der Vorentgrater 13 zunächst den größeren Grat. Dies hat den Vorteil, dass ein Verformen bzw. Umbiegen des Grates vermieden wird. Dann wird ein flüssiger Stoff, beispielsweise eine Bohremulsion mit einem Druck p von 0,6 MPa in die Durchgangsbohrung 7 gepresst, wodurch sich der Schneidenkörper 11 mit der Schneide 3 nach außen bis zur Bohrungswand bewegt. Die Schneide 3. hat einen geringen Druck und die nutzbare Kraft zum Entgraten ist minimal. Aber bei Eintritt der Schneide 3 in die Quer- bohrung wird diese um bis zu 0,7 mm ausgefahren. Der Druck und die nutzbare Kraft zum Entgraten sind groß. Die Schneide 3 wirkt auf das ellipsenartig ausgeprägte Gratbasisprofil ein und entfernt den Grat des gegenüberliegenden
Teilbereiches der Querbohrung. Abschließend wird das Entgratwerkzeug im Linkslauf herausgefahren und der andere Teilbereich der Querbohrung wird entgratet. Bei Ansaug- und Einspritzdüsen mit einem Hauptbohrungs- durchmesser von größer 5 mm und einem Querbohrungsdurch- messer kleiner 5 mm ist eine vorteilhafte Ausführung des Entgratwerkzeuges dadurch gegeben, wenn das Verhältnis wirksame Werkzeuglänge L w zu wirksamen Werkzeugdurchmesser D w > 2 ist.
Fig.2 zeigt das erfindungsgemäße Entgratwerkzeug zum Entgraten der Stoßkante an sich kreuzenden Bohrungen HB; QB mit einem Kreuzungswinkel α von 60 Grad in einem Ventilblock in der Seitenansicht im Schnitt. Der Kantenwinkel α2 beträgt ebenfalls 60 Grad und der Kantenwinkel αl hat 120 Grad. Am gesamten Umfang der Stoßkante 24 sind die Kantenwinkel αl und α2 nicht konstant. Das Entgratwerkzeug besteht aus einem Werkzeugschaft 1, der ein Einspannende 2 mit einem Stoffanschluss 4 und ein als rohrförmiges Schaftstück 5 weitergeführtes Schaftende hat. Das in das Schaftstück 5 einschiebbare Schneidenlager 6 mit einem Verschlusselement 12 stützt den Schneidenkörper 11 mit einem Lagerspiel 8 ab. Das Schneidenlager 6 mit dem Verschlusselement 12 ist durch einen Stift 9 mit dem Schaft- stück 5 lagegesichert. Eine Durchgangsbohrung 7 mit dem Stoffanschluss 4 gewährleistet, dass ein unter Druck in die Durchgangsbohrung 7 gepresster flüssiger Stoff, wie beispielsweise ein Bohröl, den im Durchbruch 10 beweglich gelagerten Schneidenkörper 11 mit der rückwärts arbeiten- den Schneide 3 nach außen bewegt.
Zum Entgraten wird das Entgratwerkzeug mit seiner Schneide 3 drucklos durch die Hauptbohrung HB bis zur Stoßkante 24 hinter den Grat 22 translatorisch bewegt, dann acht Sekun-
den mit einem Druck p von 0,015 MPa zur Erzeugung einer Schneidenkraft beaufschlagt und gleichzeitig mit einer Geschwindigkeit von 6 m/min entweder nur translatorisch oder mit einer Rechts- oder Links-Drehbewegung zurück bewegt, wodurch der Grat 22 an der Stoßkante 24 abgebrochen oder getrennt wird. Zum Entgraten der Stoßkanten an schräg verlaufenden Querbohrungen in Bauteilen der Fahrzeugindustrie aus einem hochfesten Werkstoff, wie beispielsweise aus 42CrMo4, wird der Grat 22 beim Zurückbewegen des Ent- gratwerkzeuges verformt. Durch ein nochmaliges Einfahren des Entgratwerkzeuges oder eines zweiten Entgratwerkzeuges in die Hauptbohrung HB wird dieser dann qualitätsgerecht in kürzester Zeit beseitigt. Es ist auch in Abhängigkeit von der Technologie der Bauteilebearbeitung möglich, ana- log den Grat von der Stoßkante durch ein Einfahren des Werkzeuges in die Querbohrung QB zu beseitigen.
Fig.3 zeigt ein Entgratwerkzeug zum Entgraten der Stoßkanten an einer doppelten Querbohrung QB1;QB2 in der Sei- tenansicht im Schnitt. Erkennbar ist, dass das werkzeug- seitige Schaftende bekanntermaßen einen als festes Lager angeordneten Stützkörper 6 hat und mit einem rohrförmigen Schaftstück 5 durch einen Stift 9 mit dem Werkzeugschaft 1 verbunden ist. Im Schaftstück 5 ist ein im Durchbruch 10 beweglich gelagerter Schneidenkörper 11 mit einer vor- und rückwärts arbeitenden Schneide 27 angeordnet. Die notwendige Schneidenkraft wird durch den Stoffanschluss 4 und durch die zentrisch in der Längsachse 25 angeordnete Durchgangsbohrung 7 gewährleistet, in dem ein flüssiger oder gasförmiger oder aus einem Gas-Flüssigkeits-Gemisch bestehender Stoff unter Druck in die Durchgangsbohrung 7 gepresst wird und die Schneide 27 nach außen bewegt. Es ist auch möglich, dass im Schaftstück 5 mindestens zwei
Durchbrüche 10 mit beweglich gelagerten Schneidenkörpern 11 angeordnet sind, die jeweils eine rückwärts arbeitende Schneide 3 und eine vor- und rückwärts arbeitende Schneide 27 haben oder mindestens zwei rückwärts arbeitende Schnei- den 3 ' oder mindestens zwei vor- und rückwärts arbeitende Schneiden 27 aufweisen. Der Grat 22; 22a an den Stoßkanten der doppelten Querbohrung QBl und QB2, wie beispielsweise in einer Kurbelwelle; wird dadurch entgratet, in dem das Entgratwerkzeug mit seiner Schneide 27 im Eilgang VE drucklos durch die Hauptbohrung HB bis hinter die Stoßkante 24 translatorisch bewegt wird, das Entgratwerkzeug vier Sekunden mit einem Druck p von 0,02 MPa beaufschlagt und gleichzeitig mit einer Geschwindigkeit VE - mit oder ohne Drehbewegung - weiter bewegt wird, wodurch der Grat 22a an der Querbohrung QBl verformt ist. Dann wird das drucklose Entgratwerkzeug zum Entgraten der Stoßkante an der Querbohrung QB2 lageorientiert um 180 Grad gedreht und die Verfahrensschritte gemäß QBl durchgeführt. Dies bedeutet, dass die Schneide 27 jetzt unmittelbar am Grat 22 steht, dann das Entgratwerkzeug wieder mit einem Druck von 0,02 MPa beaufschlagt wird, gleichzeitig auf den Grat 22 mit oder ohne Drehbewegung zurück bewegt wird, wodurch auch der Grat 22 an der Querbohrung QB2 verformt ist. Zum Entfernen des Grates 22; 22a ist ein nochmaliges Ein- und Aus- fahren des Entgratwerkzeuges oder eines anderen Werkzeuges in die Hauptbohrung HB erforderlich.
Fig.4 zeigt eine rückwärts arbeitende Schneide in der Seiten- und Draufsicht sowie im Schnitt B-B und das Grund- profil der radial seitlichen Schneidenbegrenzung 14 in der Ansicht X. Es ist dargestellt, dass die Kontur der Schneide 3 am werkstückseitigen Ende des Schneidenkörpers 11 eine von einem Einführungswinkel ς gebildete Schräge und
am werkzeugseitigen Ende des Schneidenkörpers 11 eine von einem Spanraumwinkel γ gebildete Schräge mit einer Wirkschneidkante 15 ist, die einen Spanraum 18 und eine durch einen Spanleitwinkel ε bestimmte Spanleitstufe 20 hat, und ein Hinterschneidungswinkel ae die Form der Schneidkante 19 bestimmt. Somit arbeitet die Schneide 3 rückwärts. Für die rückwärts arbeitende Schneide 3 ist weiterhin kennzeichnend, dass der Einführungswinkel ς 1 5 Grad bis 15 Grad, der Spanraumwinkel Y +20 Grad bis -20. Grad, der Spanleitwinkel ε größer 0 Grad und der Hinterschneidungswinkel äs 5 Grad bis 30 Grad betragen. Das Schneidenoberseitenprofil 16 sollte vorzugsweise kreisförmig und das Schneidenunterseitenprofil 17 vorzugsweise eine Gerade sein. Das Schneidenseitenprofil ist eine durch den Seiten- freiwinkel (p bestimmte Schräge 21. Der Seitenfreiwinkel φ beträgt +10 Grad bis -10 Grad.
Fig.5 zeigt eine vor- und rückwärts arbeitende Schneide in der Seiten- und Draufsicht sowie im Schnitt B-B und das Grundprofil der radial seitlichen Schneidenbegrenzung 14 im Schnitt C-C. Es ist dargestellt, dass die rückwärts arbeitende, am werkzeugseitigen Ende des Schneidenkörpers 11 angeordnete Schneide 3 gemäß Fig.4 nochmals am werk- stückseitigen Ende des Schneidenkörpers 11 angeordnet ist. Damit ist diese Schneide als vor- und rückwärts arbeitende Schneide 27 einsetzbar. Mit einer am Grundprofil der radial seitlichen Schneidenbegrenzung 14 angeordneten Nut 23 ist die Möglichkeit gegeben, nach dem Verformen des Grates den restlichen Teil der Ellipse spanend zu entgra- ten. Dies hat den Vorteil, dass ein nochmaliges Einfahren des Entgratwerkzeuges in die Hauptbohrung oder in die Querbohrung entfallen kann.
Fig.6 zeigt eine weitere Ausführungsform der Schneide in der Seitenansicht. Erkennbar ist, dass die Kontur der Schneide 3 am Schneidenkörper 11 eine zyklische Kurvenfläche F2 mit einer zum Schneidenkörper 11 abschließenden Ge- rade s, eine parallel im Abstand c zum Schneidenkörper 11 verlaufende ebene Fläche F3 und eine weitere zyklische Kurvenfläche Fl mit einem zum Schneidenkörper 11 abschließenden Kreissektor r ist. Es hat sich durch Erprobungen herausgestellt, dass eine Ausführung der zyklischen Kur- venflachen F2 ; Fl als logarithmische Spiralen in der Praxis kostengünstig umsetzbar ist. Der Herstellungsaufwand kann noch gesenkt werden, wenn die zyklischen Kurvenflächen F2; Fl identisch ausgeführt sind. Die Länge der ebenen Fläche F3 ist durch die Schneidenhöhe c sowie durch die Abstände m;n bestimmt. Die Konstruktionspunkte Pl; P2 sind von der Mitte M der Schneide 3 festgelegt. Je kleiner der Durchmesser der Querbohrungen der zu entgratenden Stoßkanten ist, desto geringer ist die Länge der ebenen Fläche F3, die aber auch gegen Null gehen kann.
Fig.7 zeigt eine stirnseitige Schneidenausführung von Figur 6. Es ist dargestellt, dass die an der Schneide F2 am Schneidenkörper 11 seitlich angeordneten Begrenzungen 26 als eine gespiegelte zyklische Kurvenfläche F2 ausgeführt sind. Diese Schneidenausführung ermöglicht so das Entgraten von Stoßkanten an schräg verlaufenden Querbohrungen. Die veränderte konstruktive Ausführung der Schultern in Form seitlicher Begrenzungen sichert ebenfalls eine verbesserte Aufnahme von Spannungen. Damit sind stoßartige Belastungen der Schneide ausgeschlossen oder können entscheidend reduziert werden.
Fig.8 zeigt die Schneidenausführung im Schnitt B-B von
Figur 6. Diese Schneidenausführung hat keine seitlichen Begrenzungen. Der Freiwinkel beträgt Null Grad. Der Schneidenkörper 11 hat eine Breite b von ≤ 1 mm, vorzugsweise von ≤ 0,5 mm und die Schneide 3 hat eine Breite bl von ≤ 0,5 mm, vorzugsweise von ≤ 0,3 mm. Die Schneide 3 ohne seitliche Begrenzungen ermöglicht ein Entgraten von Stoßkanten an Querbohrungen mit einem Durchmesser von kleiner 1,5 mm.
Fig.9 zeigt eine andere Ausführung der zyklischen Kurvenfläche F2. Erkennbar ist, dass die zyklische Kurvenfläche F2 der Schneide 3 am Schneidenkörper 11 aus zwei zyklischen Kurvenflächen F4 ; F5 besteht und jede zyklische Kurvenfläche einen unterschiedlichen Tangentenwinkel hat. So- mit sind Stoßkanten an Querbohrungen mit einem Durchmesser von kleiner 1 mm entgratbar.
Bezugszeichenliste
1 Werkzeugschaft
2 Einspannende
05 3 Schneide
4 Stoffanschluss
5 rohrförmiges Schaftstück
6 Schneidenlager bzw. Stützkörper
7 Durchgangsbohrung
10 8 Lagerspiel
9 Verbindungselement (Stift)
10 Durchbruch
11 Schneidenkörper
12 Verschlusselement
15 13 Vorentgrater
14 Schneidenbegrenzung
15 Wirkschneidkante
16 Schneidenoberseitenprofil
17 Schneidenunterseitenprofil
20 18 Spanraum
19 Schneidkante
20 Spanleitstufe
21 Schräge
22 Grat
25 22a Grat
23 Nut
24 Stoßkante
25 Längsachse
26 seitliche Begrenzung
30 27 Schneide
Fl Kurvenfläche der Schneide 3
F2 Kurvenfläche der Schneide 3
F3 ebene Fläche der Schneide 3
F4 zyklische Kurvenfläche
F5- zyklische Kurvenfläche
M Mitte der Schneide 3
Pl Konstruktionspunkt für Fl
P2 Konstruktionspunkt für F2
HB Hauptbohrung
QB Querbohrung
QBl Querbohrung
QB2 Querbohrung
Lw wirksame Werkzeuglänge
D w wirksamer Werkzeugdurchmesser
VE Eilgang, translatorische Geschwindigkeit a Staudruckreduzierungsmaß b Breite des Schneidenkörpers 11 bl Breite der Schneide 3
C Höhe der Schneide 3 m Abstand n Abstand r Radius Kreissektor
S Gerade α Kreuzungswinkel HB/QB αl Kantenwinkel HB α2 Kantenwinkel QB ε Spanleitwinke1
Y Spanraumwinkel ς Einführungswinke1 ώ Hintersehneidungswinke1
φ Seitenfreiwinkel
Next Patent: METHOD FOR THE DEPTH CONTROL OF A TOWFISH