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Dokumentenidentifikation DE202004003332U1 09.06.2004
Titel Drehantreibbares Werkzeug zum Entgraten von Bohrungen
Anmelder Gühring, Jörg, Dr., 72458 Albstadt, DE
Vertreter WINTER, BRANDL, FÜRNISS, HÜBNER, RÖSS, KAISER, POLTE, Partnerschaft, 80336 München
DE-Aktenzeichen 202004003332
Date of advertisement in the Patentblatt (Patent Gazette) 09.06.2004
Registration date 06.05.2004
Application date from patent application 03.03.2004
IPC-Hauptklasse B23B 51/10

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein drehantreibbares Werkzeug zum Entgraten von Bohrungen, insbesondere von auf hohe Genauigkeit gefertigten Bohrungen, die seitlich in eine Ausnehmung münden, und im Besonderen zum Entgraten der Mündungsstelle derartiger Bohrungen, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Entgraten dieser Bohrungs-Mündungsstellen, wobei in dieser Vorrichtung ein erfindungsgemäßes Werkzeug Anwendung finden soll.

Das Entgraten von Bohrungen, die seitlich in eine beispielsweise zylindrische Ausnehmung münden, stellt ein großes Problem dar. Solche Bohrungen sind z.B. auf dem Gebiet der Kraftfahrzeugtechnik – bei Radialbohrungen, die in eine zentrale Axialbohrung der Nockenwelle oder der Kurbelwelle münden – und der Mobilhydraulik dann unumgänglich, wenn es darum geht, einen in einer zentralen Bohrung aufgenommenen Ventilkolben über Steueranschlüsse in Form von Radialkanälen anzusteuern. Da diese Radialkanäle in der Regel in einem Bohrbearbeitungsgang hergestellt werden müssen, kann selbst bei spezieller Gestaltung des Bohrwerkzeugs nicht zuverlässig ausgeschlossen werden, daß in einem Bereich, in dem der Radialkanal in die zentrale Bohrungsausnehmung mündet, ein Grat oder ein Restspan verbleibt.

Diese Situation ist in 1 dargestellt, auf die an dieser Stelle bereits Bezug genommen werden soll. Die Innenausnehmung im Bauteil 10 ist als Bohrung 14 ausgebildet, in die eine Bohrung 12 beispielsweise mit der Toleranz H6 bis H8 mündet. Der an der Mündungsstelle oftmals verbleibende Restspan ist stark vergrößert dargestellt und mit dem Bezugszeichen 16 versehen.

In der Regel wird ein solches Bauteil hergestellt wie folgt. Zunächst wird eine erste Bohrung (Sackbohrung) 12 (die als ein Beispiel für eine beliebige Anzahl von Ausnehmungen für beispielsweise Steueranschlüsse in dem Bauteil 10 betrachtet wird) mit einem Durchmesser D12 in das Bauteil 10 eingebracht. Diese Bearbeitung ist in 1 durch einen Pfeil – dargestellt. Erst nach Fertigstellen der Bohung 12 (oder der Mehrzahl von ersten Bohrungen gleicher oder ähnlicher Art) wird die zweite Bohrung (zentrale Bohrung) 14 mit einem Durchmesser D14 in das Bauteil 10 eingebracht. Diese Bearbeitung ist in der Figur durch einen Pfeil – dargestellt. Bei der Bearbeitung – wird Material aufgrund plastischer Verformung in die erste Bohrung 12 zurückgedrückt, wo es als Restspan 16, der noch immer eine gewisse Verbindung zum vollen Material des Bauteils 10 aufweist, verbleibt.

Abgesehen davon, daß dieser Span 16 die Strömungsverhältnisse beeinflussen und damit die Justierung und Funktion der entsprechenden hydraulischen Steuerung beeinträchtigen kann, besteht das besondere Problem, daß ein solcher Span, wenn er nicht vor Inbetriebnahme entfernt wird, nach gewisser Zeit abgerissen werden und im System folgenschwere Schäden verursachen kann.

Man hat daher seit jeher und im Zuge der immer empfindlicher werdenden Steuerungstechnik mit zunehmendem Aufwand versucht, diese Spanreste so vollständig wie möglich von der Radialkanalmündung zu entfernen. Dabei sind speziell gestaltete Werkzeuge zum Einsatz gelangt, mit denen der am Schaft sitzende Schneidkopf möglichst positionsgenau an den zu entfernenden Span herangeführt werden konnte. Die erforderliche große Präzision führt aber dazu, daß sich der Herstellungsprozess wesentlich verteuerte.

In dem deutschen Gebrauchsmuster DE 202 10 551.2, das auf den Anmelder der vorliegenden Anmeldung zurückgeht, wurde ein Werkzeug sowie eine Vorrichtung mit einem solchen Werkzeug vorgeschlagen, das die vorstehenden Probleme beseitigt. Dabei weist das Werkzeug einen im wesentlichen zylindrischen Bearbeitungsteil, dessen Außendurchmesser so gewählt ist, daß das Werkzeug mit Passung in die Durchgangsbohrung einführbar ist; zumindest eine in den Bearbeitungsteil eingearbeitete wendelförmige und vorzugsweise hinterschnittene Nut; und einen konischen Anschnitt auf.

Die zumindest eine in den Bearbeitungsteil eingearbeitete bzw, darin ausgebildete wendelförmige und vorzugsweise hinterschnittene Nut sorgt bei Drehung des Werkzeugs im Gleichsinn mit dem Drall der Nutwendel dafür, daß der zu entfernende Span ergriffen, sauber und rückstandsfrei vom Werkstück abgetrennt, d.h. abgeschnitten und durch die wendelförmige Nut aus der Bohrung heraus transportiert wird. Der vorzugsweise konische Anschnitt stellt sicher, daß der Span beim Einführen des Werkzeugs selbst dann, wenn die Drehzahl des Werkzeugs noch gering sein sollte, nicht nach innen, d.h. aus der Bewegungsbahn des Werkzeugs heraus gebogen wird, was ein Entfernen des Restspans erschweren würde.

Eine Situation, bei der der Restspan 16 aus vorstehend genannter 1 mit dem vorgenannten Werkzeug 20 des Stands der Technik entfernt wird, ist in 2 dargestellt. Die Bewegungsrichtung des Werkzeugs 20 in der ersten Bohrung 14 entspricht einer in 2 mit einem Pfeil ® angedeuteten Richtung und zurück.

Bei dem Werkzeug des Stands der Technik ist der Durchmesser des Werkzeugs derart an den Durchmesser der ersten Bohrung angepasst ist, daß sich, wie in 2 gezeigt, ein Spiel "S" im Bereich zwischen 0,005 und 0,5mm ergibt. Davon ausgehend ist der Außendurchmesser des Werkzeugs, der dem Nenn-Innendurchmesser der ersten Bohrung entspricht, mit einer Toleranz von h5 bis h8, vorzugsweise von h6 oder h7 gefertigt (wenn der Innendurchmesser der ersten Bohrung mit H toleriert wurde .

Wegen der erforderlichen Passung muß der Außendurchmesser des vorstehend genannten Werkzeugs mit hoher Präzision gefertigt werden. Dies stellt noch einen bedeutenden Kostenfaktor in der Herstellung dieses Werkzeugs dar.

Das sich aus der Passung mit dem Innendurchmesser der ersten Bohrung 12 ergebende Spiel S kann dazu führen, daß der Restspan nicht bündig mit dem Rand der Bohrung abgeschnitten wird, sodaß ein Teil des Restspans 16 ringförmig oder bruchstückhaft um die Schnittkante der beiden Bohrungen 12, 14 herum stehen bleibt. In manchen Anwendungen können auch solche geringfügigen Reste die Strömungsbedingungen in dem Kanal beeinträchtigt werden oder als sich später lösende, kleinste Partikel den Betrieb eines Ventilkolbens stören. In solchen Fällen wäre es wünschenswert, den Span 16 möglichst nahe am geometrisch idealen Rand der Schnittlinie zwischen den beiden Bohrungen abzuschneiden.

Andererseits darf das Werkzeug 20 nach dem Stand der Technik kein Übermaß gegenüber der ersten Bohrung 12 aufweisen, da sonst die Innenwand der Bohrung beschädigt werden könnte. Dies bedeutet, daß in solchen Fällen die Toleranzen noch enger gewählt werden müßten, was die Herstellungskosten noch weiter erhöhte.

Ferner können durch das Spiel des Werkzeugs 20 des Stands der Technik in der ersten Bohrung 12 Verkantungen und Vibrationen auftreten, welche die Geometrie der Bohrung verschlechtern können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Werkzeug und eine Vorrichtung bereitzustellen, mit dem bzw. mit,der es gelingt, den Entgratvorgang einerseits noch präziser, andererseits noch wirtschaftlicher, und weiterhin zuverlässig und fehlerfrei durchzuführen.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Werkzeugs durch die Merkmale des Anspruchs 1, hinsichtlich der Vorrichtung durch die Merkmale des Anspruchs 26 gelöst. Weiterentwicklungen und vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung bilden den Gegenstand der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß wird ein neues Werkzeug nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 bereitgestellt, das einen Schaftteil; einen im wesentlichen zylindrischen Bearbeitungsteil; zumindest eine in den Bearbeitungsteil eingearbeitete wendelförmige und vorzugsweise hinterschnittene Nut; und einen konischen Anschnitt aufweist, wobei der zylindrische Bearbeitungsteil zumindest in einem Abschnitt Mittel zum Erhöhen der radialen Nachgiebigkeit aufweist. Der Schaftteil definiert ein hinteres axiales Ende des Werkzeugs, während der Bearbeitungsteil mit dem konischen Anschnitt an dessen Spitze ein vorderes axiales Ende des Werkzeugs definiert.

Weil der im wesentlichen zylindrische Bearbeitungsteil zumindest in dem Abschnitt die Mittel zum Erhöhen der radialen Nachgiebigkeit aufweist, kann das Werkzeug mit Übermaß gegenüber der Bohrung, also anstatt einer Toleranzfeldlage h beispielsweise eine Toleranzfeldlage js, j, k, m oder gar (je nach Ausmaß der Nachgiebigkeit) weit darüber hinaus, gefertigt werden. Das Werkzeug kann dann bei Einführung in die Bohrung so weit zusammengedrückt werden, daß das Werkzeug mit seinem Außendurchmesser wenigstens bereichweise an der Innenwand der Bohrung anliegt und somit eine exakte Führung in der Bohrung erhält sowie den Span weitgehend bündig mit der geometrischen Schnittlinie der sich kreuzenden Bohrungen abschneidet. Ist die Nachgiebigkeit in dem Abschnitt groß genug gewählt, kann auch die Toleranzgüte gelockert werden, so daß anstatt der vergleichsweise hohen Qualitäten von IT 5 bis IT 8 gegebenenfalls niedrigere Qualitäten von IT 9 bis IT 12 für den Außendurchmesser des Werkzeugs zugelassen werden können. Der Abschnitt erhöhter Nachgiebigkeit ist dabei jedenfalls in dem Bereich des Bearbeitungsteils des Werkzeugs definiert, der mit der Innenwand der Bohrung in Berührungen zu kommen bestimmt ist. Dabei ergibt sich der zusätzliche Vorteil, daß auch die Inspannung des Werkzeugs mit geringerer Präzision ausgeführt werden kann, ohne Gefahr zu laufen, die Bohrung zu beschädigen, weil das Werkzeug aufgrund seiner Nachgiebigkeit einer übergroßen Kraftwirkung ausweichen kann.

Die Mittel zum Vergrößern der Nachgiebigkeit können auf verschiedene Weise verwirklicht sein.

Vorzugsweise weisen die Mittel zum Vergößern der Nachgiebigkeit wenigstens einen Schlitz auf. Der wenigstens eine Schlitz kann sich in im Wesentlichen axialer Richtung des Werkzeugs in dem Abschnitt des Bearbeitungsteils geradlinig oder wendelförmig erstrecken. Der wenigstens eine Schlitz kann sich ferner in radialer Richtung oder in einer zu einer radialen Richtung des Werkzeugs parallelen Richtung erstrecken.

Wenn der wenigstens eine Schlitz in axialer Richtung spiralförmig verläuft, kann der Spiralwinkel des Schlitzes nach den Erfordernissen gewählt werden. Beispielsweise kann der Spiralwinkel des Schlitzes im Hinblick auf Vibrationen während des Betriebs, auf Behinderung oder Erleichterung einer Verdrillung des Werkzeugs, auf eine Erhöhung oder Reduzierung der radialen Nachgiebigkeit während des Betriebs, o.ä. ausgewählt werden.

Durch das Ausmaß, wie weit sich der Schlitz in radialer Richtung erstreckt, kann die radiale Nachgiebigkeit des Werkzeugs in dem Abschnitt gut gesteuert werden. Wenn sich der wenigstens eine Schlitz in radialer Richtung des Werkzeugs erstreckt, so reicht er vorzugsweise wenigstens über die Hälfte des Durchmessers des Werkzeugs, endet aber weiter vorzugsweise innerhalb des Kerns des Werkzeugs. Ein solcher Schlitz schwächt die radiale Stützwirkung des Materials des Werkzeugs und führt dazu, daß das Werkzeug in radialer Richtung leichter zusammengedrückt werden kann.

Vorzugsweise erstreckt sich der wenigstens eine Schlitz über den gesamten Durchmesser des Werkzeugs. Auch können mehrere, vorzugsweise drei oder vier, Schlitze radial von außen bis zur Mitte des Werkzeugs eingearbeitet sein, wodurch das Werkzeug in dem Abschnitt in radialer Richtung noch nachgiebiger wird.

In bevorzugter Weise erstreckt sich der wenigstens eine Schlitz in axialer Richtung von der Spitze des Werkzeugs aus im Wesentlichen bis zum Ende des Bearbeitungsteils. Je nach Anforderungen kann sich der wenigstens eine Schlitz jedoch auch weiter oder nicht so weit erstrekken.

In einer alternativen Ausführungsform weist der Schlitz einen axialen Abstand zu der Spitze des Werkzeugs auf, der größer als Null und kleiner als die Länge des Anschnitts ist. In anderen worden, in einem Bereich des konischen Anschnitts des Werkzeugs ist der Schlitz nicht ausgeführt. Eine solche Gestaltung verbessert die Integrität der Werkzeuggeometrie in Umfangsrichtung, da eine Verdrillung des Werkzeugs bzw. der einzelnen, axial langgestreckten Segmente desselben, erschwert wird.

Schließlich ist die Breite des Schlitzes ein optimierbarer Parameter. Die Schlitzbreite ist so zu wählen, daß sich mitgenommene Späne nicht in dem Schlitz verheddern. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn der wenigstens eine Schlitz eine Breite aufweist, die das 0,1- bis 0,5-fache, vorzugsweise das 0,15- bis 0,3-fache, besonders bevorzugt das 0,16- bis 0,25-fache des Nenndurchmessers des Werkzeugs beträgt.

Der Schaftteil kann sich im Anschluß an den Bearbeitungsteil im Durchmesser verjüngen, was die Einarbeitung der Nut erleichtern kann. In diesem Fall ist es auch möglich, die Länge des Bearbeitungsteils, vermindert um die Länge des konischen Anschnitts, kürzer ist als die Tiefe der zu bearbeitenden Bohrung, denn aufgrund der Verjüngung des Schaftteils bildet sich zwischen dem Schaftteil und der Innnenwand der Bohrung ein Raum aus, in dem nach hinten gedrückte Späne gesammelt werden können. Ferner kann so der Bearbeitungsteil auf wenige Wendelungen beschränkt werden, und das Werkzeug liegt an der eigentlichen Bearbeitungsstelle, nämlich der Mündungsstelle der Bohrung in die Ausnehmung, noch besser an. Zudem ist bei einem solchen Werkzeug die Tiefe der zu bearbeitenden Bohrung nicht auf die Länge des Bearbeitungsteils bzw. des Abschnitts der erhöhten radialen Nachgiebigkeit beschränkt.

Auch für die konkrete Gestaltung des Bearbeitungsteils des Werkzeugs bestehen vielfältige Variationsmöglichkeiten, die im wesentlichen in Abhängigkeit von dem zu zerspanenden Material gewählt werden.

Vorzugsweise ist die Gestalt der Nut so gewählt ist, daß ein Rückspanwinkel im Bereich zwischen 0 und 25°, vorzugsweise zwischen 5 und 25° gebildet wird. Damit wird schon bei sehr niedrigen Drehzahlen des Werkzeugs sichergestellt, daß die Nut, d.h. die vorlaufende Nutkante, eine Schneidfunktion entwickeln kann, mit der der Restspan, auch wenn dieser nur sehr kleine Abmessungen haben sollte, selbst bei sehr zähen Werkstoffen definiert vom Material abgehoben werden kann. Mit höher werdenden Drehzahlen, kann auch der Rückspanwinkel kleiner und sogar negativ werden.

Auch der Anschnittwinkel kann in weiten Bereichen variiert werden. Er liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 30 und 80°, besonders bevorzugt zwischen 40 und 60°. In Abhängigkeit von diesem Anschnittwinkel wird vorzugsweise die Drehzahl- und Vorschubsteuerung der Entgratvorrichtung eingestellt.

Auch über die axiale Länge des Anschnitts kann den besonderen Zerspanungseigenschaften des zu bearbeitenden Materials und damit der Geometrie des Restspans Rechnung getragen werden. Vorzugsweise liegt die axiale Länge im Bereich des 0,25 bis 10-fachen, vorzugsweise des 0,5- bis 2-fachen des Werkzeugdurchmessers.

Die Tiefe der Nut muss ausreichend sein, damit der Restspan vorzugsweise ohne vorherige Umformung definiert vom Werkstück abgetrennt und mit geringem Widerstand aus der Bohrung transportiert werden kann. Vorzugsweise ist diese Tiefe so gewählt, daß sie dem 0,05-bis 0,4-fachen des Werkzeugdurchmessers entspricht. Je kleiner die Nuttiefe gewählt ist, desto einfacher wird es, den Rückspanwinkel zu vergrößern und den Spiralwinkel beliebig an die Einsatzbedingungen des Werkzeugs anzupassen. Denn beim Einschleifen der Nut in das Werkzeug mittels einer Profilschleifscheibe sind dann besonders einfache Randbedingungen gegeben.

Auch über die Geometrie des Nutquerschnitts lässt sich die Funktion des Werkzeugs steuern. Vorzugsweise hat die eingearbeitete Nut in einem Schnitt durch die Werkzeugachse betrachtet einen von den beiden Nutenflanken aufgespannten Öffnungswinkel, der im Bereich zwischen 10 und 60°, vorzugsweise zwischen 20 und 50° liegt.

Über den Spiralwinkel, der bei dem erfindungsgemäßen Werkzeug negativ oder positiv sein kann, wenn dementsprechend auch die Drehrichtung geändert wird, kann auf die Schnittgeschwindigkeit der von der vorlaufenden Nutkante gebildeten Schneide Einfluss genommen werden. Es hat sich gezeigt, daß der Spiralwinkel der eingearbeiteten Nut im Bereich zwischen 10 und 80° liegen kann. Vorzugsweise liegt der Spiralwinkel zwischen 30 und 70°, besonders bevorzugt zwischen 50 und 60°.

Es ist günstig, wenn das Werkzeug aus einem hochfesten Werkstoff, wie z.B. aus Hartmetall, Schnellstahl wie HSS, HSSE oder, HSSEBM, Keramik, Cermet oder aus einem anderen Sintermetall-Werkstoff, besonders bevorzugt aus einem Vollhartmetall besteht. Damit lassen sich die Schnittbedingungen auch in größerer Entfernung von der Einspannstelle, d.h. an der innenliegenden Mündungsstelle der Durchgangsbohrung gut kontrollieren.

Alternativ kann das Werkzeug wenigstens in dem Abschnitt, in welchem die radiale Nachgiebigkeit zu reduzieren ist, aus einem elastischen Werkstoff wie etwa einem Kunststoff bestehen, der zumindest in einem Bereich, der mit einem Werkstück in Berührung kommt, mit einer Arbeitsbeschichtung aus einem hochfesten Werkstoff, wie z.B. aus Hartmetall, Schnellstahl wie HSS, HSSE oder, HS-SEBM, Keramik, Cermet oder aus einem anderen Sintermetall-Werkstoff, überzogen ist. Hier wird die erhöhte Nachgiebigkeit nicht durch eine Schwächung des Querschnitts, sondern durch die Elastizität des Materials erreicht. Es versteht sich, daß das Werkzeug in seiner gesamten Länge aus einem solchen elastischen Werkstoff mit einer solchen Arbeitsbeschichtung ausgeführt sein kann.

Das Werkzeug kann zur Verbesserung der Schnittfunktion und zur Verbesserung der Standzeit mit einer Verschleißschutzschicht versehen sein, die vorzugsweise als Hartstoffschicht ausgeführt ist. Solche Schichten sind wohlbekannt, etwa aus der Europäischen Patentanmeldung Nr. 03-006383.8 (veröffenticht als EP-A-1 354 984), oder der Deutschen Patentanmeldung Nr. 103 47 981.3, die auf den Anmelder der vorliegenden Anmeldung zurückgehen.

Ferner kann das Werkzeug zur Herabsetzung der Reibung bei größem Übermaß mit einer Weichschicht versehen sein, die etwa als Festkörperschmierstoffschicht ausgeführt sein kann.

Die Vorrichtung zum Entgraten der Mündungsstelle einer Durchgangsbohrung in eine Innenausnehmung eines Werkstücks arbeitet mit einem vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Werkzeug, das in einem Spannfutter einer Werkzeugmaschine mit Vorschub- und Drehantriebssteuerung aufgenommen ist, vorzugsweise derart, daß die Drehzahl des Werkzeugs auf den Vorschub so abgestimmt ist, daß sich die vorlaufende Nutkante, d.h. die Schneide für den abzutrennenden Span, bedingt durch die Drehgeschwindigkeit des Werkzeugs zur Einspannstelle hin mit einer axialen Geschwindigkeitskomponente bewegt, die kleiner, vorzugsweise wesentlich kleiner ist, als der Vorschub des Werkzeugs. Vorzugsweise ist die Drehzahl derart auf den Vorschub abstimmbar ist, daß gilt: n » 60 * VS/ [D * &pgr;* tan (90°-WS)] wobei &pgr; die Drehzahl in U/min, VS der Vorschub in mm/s, D den Durchmesser des Werkzeugs in mm, und WS den Spiralwinkel des Werkzeugs bedeuten.

Es können vorzugsweise Drehzahlen im Bereich zwischen 400 und 4000 U/min zum Einsatz kommen.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der übrigen Unteransprüche.

Nachstehend werden anhand schematischer Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Ansicht der Problemsituation im Werkstück;

2 eine schematische Ansicht einer Entgratungssituation mit einem Werkzeug nach dem Stand der Technik;

3 eine schematische Seitenansicht eines Werkzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

4 den Längsschnitt I–I in 3;

5 im vergrößerten Maßstab die Einzelheit II in 4;

6A den Schnitt III–III in 4; 6B den Schnitt aus 6A in einem zusammengedrückten Zustand des Werkzeugs;

7A bis 7D Abwandlungen des Werkzeugs der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

8 eine schematische Längsschnittansicht einer weiteren Abwandlung Werkzeugs gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

9 eine schematische Ansicht eines Beginns einer Bearbeitung des Werkstücks von 1 mit einem Werkzeug gemäß Abwandlung der vorliegenden Erfindung von 8;

10 eine schematische Ansicht eines fortgeschrittenen Zustands einer Bearbeitung des Werkstücks von 9 mit einem Werkzeug gemäß der vorliegenden Erfindung.

11 eine schematische Längsschnittansicht eines Werkzeugs gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

1 zeigt die Situation an einem Werkstück, an welchem die vorliegende Erfindung zum Einsatz kommt. In einem Werkstück 10 wurde zunächst eine erste Bohrung 12 mit einem Durchmesser D12 hergestellt (Pfeil¬ in 1). Die erste Bohrung 12 steht beispielhaft für eine gegebenenfalls größere Zahl von ersten Bohrungen in dem Werkstück 10. Anschließend wurde eine zweite Bohrung 14 mit einem Durchmesser D14 in dem Werkstück 10 hergestellt (Pfeil – in 1). Die zweite Bohrung 14 schneidet die erste Bohrung 12 im Wesentlichen im rechten Winkel, jedoch sind auch Winkelabweichungen in gewissem Umfang möglich. Weiter ist festzuhalten, daß die erste Bohrung 12 so weit in das Werkstück reicht, daß sie durch die zweite Bohrung 14 über ihrem gesamten Umfang geschnitten wird.

Wie in 1 zu erkennen, wird bei der Herstellung der zweiten Bohrung 14 ein Teil des Materials des Werkstücks 10 aufgrund plastischer Verformung in die erste Bohrung 12 gedrängt und bleibt dort als ein Grat oder Restspan 16 stehen. In 1 ist der Restspan 16 in Relation zu den Bohrungsdurchmessern größer dargestellt als er sich üblicherweise ergibt.

Zum Verständnis der grundlegenden Arbeitsweise des Werkzeugs der vorliegenden Erfindung wird noch einmal auf 2 Bezug genommen, in welcher die gleiche Situation wie in 1 dargestellt ist, wobei mit Hilfe eines Werkzeugs 20 des Stands der Technik, wie oben bereits benannt, der Grat 16 entfernt wird. In 2 ist mit strichpunktierter Linie das in die erste Bohrung 12 eingeführte Werkzeug 20 nach dem Stand der Technik angedeutet. Die Anordnung nach dem Stand der Technik ist so getroffen, daß der Durchmesser D des Werkzeugs derart an den Durchmesser D12 der ersten Bohrung 12 angepasst ist, daß sich ein Spiel S ergibt.

Zum Vergleich ist in 9 und 10 die gleiche Situation mit einem Werkzeug 30 der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Anordnung der vorliegenden Erfindung ist so getroffen, daß der Durchmesser D des Werkzeugs 30 derart an den Durchmesser D12 der ersten Bohrung 12 angepasst ist, daß sich ein Übermaß Ü ergibt.

In 3 ist mit dem Bezugszeichen 30 ein drehangetriebenes Werkzeug zum Entgraten einer unter Bezug auf die 1 sowie insbesondere die 9 und 10 beschriebenen Mündungsstelle einer ersten Bohrung 12 in eine zweite Bohrung 14 eines Werkstücks 10 bezeichnet. Das Werkzeug zeichnet sich dadurch aus, daß es einen sich an einen Schaft 32 anschließenden, im wesentlichen zylindrischen Bearbeitungsteil 34 der Länge L34 hat, dessen Außendurchmmesser D ein Übermaß gegenüber der ersten Bohrung 12 aufweist. Das Übermaß zwischen dem Werkzeug 30 und der Innenwandung der ersten Bohrung 12 ist in 9 mit "Ü" bezeichnet.

In den Bearbeitungsteil 34 ist zumindest eine wendelförmige und vorzugsweise hinterschnittene Nut 36 eingearbeitet, deren Geometrie am besten aus der 5 hervorgeht.

Aus 5 ist zu erkennen, daß die Nut 36 so gewählt ist, daß ein Rückspanwinkel WRS gebildet wird, der im Bereich zwischen 0 und 25°, vorzugsweise zwischen 5 und 25° liegt. Die im Bearbeitungsteil 34 ausgebildete, vorzugsweise eingearbeitete bzw. eingeschliffene Nut 36 eine weist eine Tiefe TN auf, die dem 0, 05- bis 0, 4-fachen des Werkzeugdurchmessers D entspricht. Der um die doppelte Nuttiefe reduzierte Durchmesser des Werkzeugs 30 (D-TN) definiert einen Kern 35 des Bearbeitungsteils 34 des Werkzeugs 30, während das nach Einarbeitung der Nut 36 verbleibende Material des Bearbeitungsteils 34 einen Stollen 37 bildet, der die Nutflanken trägt (vgl. 3). Im Schnitt durch die Werkzeuglängsachse betrachtet ist die Geometrie der Nut 36 so gewählt, daß von den beiden Nutenflanken 36a, 36b ein Öffnungswinkel WO aufgespannt wird, der im Bereich zwischen 10 und 60°, vorzugsweise zwischen 20 und 50° liegt. Die beiden Nutflanken 36a, 36b sind über eine Ausrundung mit dem Radius RN miteinander verbunden.

Die Nut 36 wird vorzugsweise in den Bearbeitungsteil 34 wendelförmig eingeschliffen, wobei der Spiralwinkel WS der eingearbeiteten Nut positiv oder negativ sein kann und vorzugsweise im Bereich zwischen 10 und 80° liegt. Gute Ergebnisse zeigen sich mit einem Spiralwinkel zwischen 30 und 70°, insbesondere zwischen 50 und 60°.

An der Spitze ist der Bearbeitungsteil mit einem vorzugsweise konischen Anschnitt 38 versehen. Der in 4 mit WA bezeichnete Anschnittwinkel liegt im Bereich zwischen 30 und 80°, vorzugsweise zwischen 40 und 60°. Die axiale Länge LA des Anschnitts 38 liegt im Bereich des 0,25 bis 10-fachen, vorzugsweise des 0,5- bis 2-fachen des Werkzeugdurchmessers D.

Wie in 3 und in der Längsschnittansicht von 4 gesehen, ist ein radialer Schlitz 39 in das Werkzeug 30 eingebracht, der sich von der Spitze des Werkzeugs 30 aus über eine Länge LS in axialer Richtung erstreckt. Der Schlitz 39 weist in Querrichtung eine Breite BS und in radialer Richtung eine Tiefe TS auf. Wie auch in dem Radialschnitt von 6A gesehen, ist die Tiefe TS so gewählt, daß sich der Schlitz 39 nicht mit der Nut 36 überschneidet, d.h., daß zwischen Nutgrund und Schlitzboden noch etwas Werkzeugmaterial vorhanden ist. Mit anderen Worten, die Schlitztiefe TS ist in der vorliegenden Ausführungsform so gewählt, daß der Schlitz 39 auf der der Öffnung des Schlitzes gegenüberliegenden Seite in radialer Richtung innerhalb des Kerns 35 verläuft. Hierdurch wird, wie später in Anbetracht der Funktionsweise des Werkzeugs 30 einsichtig werden wird, die geometrische Stabilität der Stege 37 gewahrt.

Die Breite BS des Schlitzes 39 ist so gewählt, daß sich im Betrieb des Werkzeugs 30 die mitgenommenen Späne nicht darin verheddern. Folgende Schlitzbreiten wurden in Versuchen für verschiedene Durchmesser als vorteilhaft befunden:

Bei einem Werkzeug 30 der oben beschriebenen Ausführungsform wirkt, wie am besten in 6B gesehen werden kann, das von dem Schlitz übrig gelassene Werkzeugmaterial als eine Art Scharnier, um welches sich die beiden Hälfen des Werkzeugs 30 derart aufeinander zu bewegen können, daß sich gegenüber dem ursprünglich kreisförmigen Querschnitt (in 6B als gestrichelte Linie dargestellt) ein verringerter Querschnitt ergibt. Durch den Schlitz 39 wird die Nachgiebigkeit des Werkzeugs in radialer Richtung in diesem Bereich größer. Der Schlitz 39 wirkt also als ein Mittel zum Vergrößern der radialen Nachgiebigkeit des Werkzeugs in dem Bereich des Schlitzes.

In 7A bis 7D sind Variationen des Schlitzes 39 der vorliegenden Ausführungsform dargestellt.

Gemäß der Darstellung in 7A endet der Schlitz 39 in radialer Richtung nicht innerhalb des Werkzeugs 30, sondern erstreckt sich über den gesamten Durchmesser des Werkzeugs. Mit dieser Form wirkt nicht mehr der radiale Schlitzboden als Scharnier, vielmehr stützen sich die beiden durch den Schlitz 39 geteilten Hälften des Werkzeugs nur noch an ihrem der Werkzeugspitze abgewandten Ursprung ab. Damit wird die Nachgiebigkeit des Werkzeugs 30 in diesem Bereich gegenüber der vorstehend beschriebenen Ausführungsform gesteigert.

Gemäß der Darstellung in 7B sind drei Schlitze 39, 39', 39" in das Werkzeug 30 eingebracht, die sich jeweils radial bis zur Mitte des Werkzeugs 30 erstrecken und in Umfangrichtung mit im Wesentlichen. gleichen Winkeln zueinander angeordnet sind. Damit wird das Werkzeug 30 in dem Abschnitt der Schlitze 39, 39', 39" im Querschnitt in drei Segmente geteilt, die einander bei radialem Druck von außen in Richtung der Werkzeugmitte annähern können. Die radiale Nachgiebigkeit des Werkzeugs 30 wird dadurch weiter gesteigert.

Gemäß der Darstellung in 7C sind in dem Werkzeug 30 zwei Schlitze 39, 39* vorgesehen, die in der Art des in 7A gezeigten Schlitzes 39 über den gesamten Durchmesser des Werkzeugs 30 reichen und in Umfangsrichtung im Wesentlichen senkrecht zueinander angeordnet sind. Damit wird das Werkzeug 30 in dem Abschnitt der Schlitze 39, 39* im Querschnitt in vier Segmente geteilt, die einander bei radialem Druck von außen in Richtung der Werkzeugmitte annähern können. Die radiale Nachgiebigkeit des Werkzeugs 30 wird dadurch noch weiter gesteigert.

Durch die Steigerung der Nachgiebigkeit in den Variationen der 7A bis 7C kann das Werkzeug 30 noch leichter zusammengedrückt werden, was die Anforderungen an die Fertigungstoleranz des Außendurchmessers D und damit die Herstellungskosten weiter senkt.

Es ist leicht einzusehen, daß die Anzahl der in das Werkzeug eingebrachten Schlitze bei Bedarf noch weiter gesteigert werden kann.

Gemäß der Darstellung in 7D sind die Schlitze (hier drei) 39, 39', 39" exzentrisch von der radialen Richtung, mit anderen Worten in Richtungen parallel zu jeweiligen radialen Richtungen, angeordnet. Hierdurch wird das Teilen des Querschnitts in Segmente vermieden, vielmehr bleibt ein zusammenhängender Querschnitt erhalten, was insgesamt zur Stabilität und Schwingungsfestigkeit des Werkzeugs beiträgt.

In 8 ist eine weitere Abwandlung des Werkzeugs 30 der Ausführungsform dargestellt. Die Abwandlung ergibt sich dadurch, daß einerseits der Bearbeitungsteil 34 wesentlich kürzer ist als in allen vorherigen Beispielen und andererseits der Schaftteil 32 im Durchmesser gegenüber dem Bearbeitungsteil 34 abgesetzt ist. Mit einem solchen Werkzeug 30 kann auch in tiefen Bohrungen gearbeitet werden, ohne daß diese auf die Länge des Bearbeitungsteils oder des Schlitzes beschränkt wäre.

Wird ein solches Werkzeug 30, wie etwa in 9 und 10 am Beispiel der Abwandlung von 8 dargestellt, an einem Werkstück 10 in der oben beschriebenen Konstellation eingesetzt, so wird es zunächst in Richtung eines Pfeils ® von außen an die Bohrung 12 herangeführt. Wie in 9 gezeigt, weist das Werkzeug 30 gegenüber der Bohrung 12 im Durchmesser ein Übermaß Ü auf, das in der Zeichnung übertrieben dargestellt ist. Somit wirkt der Anschnitt 38 des Werkzeugs 30 so, daß er das Werkzeug 30 an dem Ansatz der Bohrung 12 zentriert. Wird nun das Werkzeug 30, wie in 10 gezeigt, weiter in Richtung des Pfeils ® bewegt, wird das Werkzeug 30 durch die Schwächung aufgrund des Schlitzes 39 in radialer Richtung so weit zusammengedrückt, daß es an der Innenwand der Bohrung 12 anliegend in dieselbe eindringen kann. Auf diese Weise kann die vorlaufende Kante 36a (siehe 5) der Nut 36 bei Drehung des Werkzeugs 30 den Restspan 16 zuverlässig abtrennen. Der abgetrennte Span wird dann durch die wendelförmige Nut 36 aus der ersten Bohrung 12 heraus transportiert.

Mit dem Werkzeug 30 der oben beschriebenen Ausführungsform ist es nicht mehr erforderlich, den Außendurchmesser D des Werkzeugs 30 mit enger Toleranz von h5 bis h8 (wenn die erste Bohrung 12 mit einer Toleranz H gefertigt ist) zu fertigen. Das Werkzeug 30 kann vielmehr mit einer weiteren Toleranz von beispielsweise m10 oder k12 gefertigt werden. Dadurch können die Herstellungskosten gesenkt werden.

Durch das enge Anliegen des Werkzeugs 30 an der Innenwand der ersten Bohrung 12 wird noch ein weiterer Vorteil dahingehend erzielt, daß durch einen kaltumformenden Vorgang die Oberflächenrauhigkeit der Innenwand der ersten Bohrung 12 geglättet werden kann.

In 11 ist das Werkzeug 30 in einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Das Werkzeug 30 entspricht in seinem Grundaufbau und der grundlegenden Wirkung dem Werkzeug 30 der vorstehend zuerst beschriebenen Ausführungsform. Der Schlitz 39 beginnt jedoch im Unterschied zu der zuerst beschriebenen Ausführungsform nicht an der Spitze des Werkzeugs 30, sondern erst nach einem Abstand AS von der Spitze entfernt. Der Abstand AS des Schlitzes 39 von der Spitze des Werkzeugs 30 ist jedoch geringer als die Länge LA des Anschnitts 38. Dies ist deshalb wichtig, weil das Werkzeug 30 sonst im Bereich des vorderen Schneidbereichs am Übergang zwischen dem Anschnitt 38 und dem zylindrischen Teil des Bearbeitungsteils 34 nicht erhöht nachgiebig wäre und sich das Übermaß des Durchmessers D des Werkzeugs 30 in diesem Bereich dann nicht verringern ließe, was dem Zweck der Erfindung zuwiderliefe. Im Übrigen kann der Schlitz 39 jede der in 6A, 7A bis 7C dargestellten Querschnittsformen aufweisen.

Durch die oben beschriebenen Form des Schlitzes 39, der nicht bis zur Spitze des Werkzeugs 30 verläuft, sondern im Bereich des Anschnitts 38 endet, kann die Torsionssteifigkeit der durch den Schlitz 39 voneinander getrennten Segmente des Bearbeitungsteils 34 gegenüber der zuerst beschriebenen Ausführungsform gesteigert werden. Dadurch kann eine Verdrillung der Segmente des Bearbeitungsteils durch Umfangskräfte wirksam verhindert und die Formintegrität des Werkzeugs verbessert werden. Insbesondere bei Schlitzquerschnitten wie den in 7A-7C gezeigten können damit hohe Biegebelastungen an den eine vergleichsweise geringe Querschnittsfläche aufweisenden Einspannquerschnitten der durch die Schlitze langgestreckten Segmente wirksam verhindert werden.

Es wird für den Fachmann ohne weiteres ersichtlich sein, daß weitere Modifikationen an den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können.

So weist die Nut 36 des Werkzeugs gemäß den vorgenannten Ausführungsformen einen Nutgrund auf, der durch einen Nutradius RN ausgebildet ist. Der Nutgrund kann jedoch auch anders ausgeführt sein. So kann der Querschnitt der Nut 36 beispielsweise durch ein Trapez definiert sein, wobei die Ecken des Trapezes im Bereich des Nutgrundes gerundet sein können (nicht zeichnerisch dargestellt).

Der Schlitz 39 ist in den vorgenannten Ausführungsformen so ausgeführt, daß er sich von der Spitze des Werkzeugs 30 aus gesehen in axialer Richtung kurz über das Ende des Bearbeitungsteils 34 hinaus erstreckt. Dies kann dahin geändert werden, daß der Schlitz 39 innerhalb des Bearbeitungsteils 34 endet oder im Gegenteil noch weiter in den Schaft 32 reicht. Durch die Länge LS des Schlitzes 39 kann die Nachgiebigkeit des Werkzeugs 30 im Bereich des Bearbeitungsteils 34 mitbestimmt werden.

Weiter weist der Schlitz 39 in den vorstehenden Ausführungsformen einen rechteckigen Querschnitt auf. Insbesondere ist der Schlitzboden so ausgebildet, daß rechtwinklige Kanten vorgesehen sind. Die Kanten des Schlitzbodens können jedoch auch gerundet sein oder der Schlitzboden insgesamt als Radius ausgebildet sein. Dadurch werden Kerbwirkungen bei Biegung vermindert.

Die geometrische Form des Schlitzess hängt von der Art des verwendeten Werkzeugs ab. In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wird der Schlitz beispielsweise mit Hilfe eines scheibenförmigen Fräsers gefertigt, wodurch sich an dem der Spitze des Werkzeugs 30 abgewandten axialen Ende des Schlitzes der Radius RS ergibt, wie am besten in 4 gesehen werden kann. Durch geeignete Steuerung der Bearbeitungsmaschine kann der Schlitz auch in Form einer Rampe auslaufen. Zur Ausbildung des Schlitzes können auch andere Werkzeuge oder Verfahren Verwendung finden, wie etwa eine Bandoder Drahtsäge oder Laser- oder Wasserstrahlschneiden oder ein Erosionsverfahren. Es ist einzusehen, daß je nach verwendetem Werkzeug die Geometrie des Schlitzes, insbesondere die Ausbildung des Schlitzbodens und des Schlitzradius, entscheidend beeinflußt werden kann.

Schließlich verläuft der Schlitz in den vorgenannten Ausführungsformen geradlinig. Der Schlitz 39 kann jedoch auch spiralförmig verlaufen. Der Spiralwinkel des Schlitzes kann hierbei nach den Erfordernissen gewählt werden. Beispielsweise kann der Spiralwinkel des Schlitzes im Hinblick auf Vibrationen während des Betriebs, auf Behinderung oder Erleichterung einer Verdrillung des Werkzeugs, auf eine Erhöhung oder Reduzierung der radialen Nachgiebigkeit während des Betriebs, o.ä. ausgewählt werden.

Weiter ist das Werkzeug 30 der vorgenannten Ausführungsformen mit einem Übermaß des Durchmessers D gegenüber dem Durchmesser D12 der ersten Bohrung 12 ausgeführt. D.h., der Durchmesser des Werkzeugs 30 der vorgenannten Ausführungsformen ist mit einer Toleranz der Toleranzfeldlage k, m oder dergleichen ausgeführt (bei Toleranzfeldlage H der ersten Bohrung 12). Diese Bedingung muß nicht in jedem Fall befolgt werden. Beispielsweise kann in einem Fall, daß eine Lage des Werkzeugs in dem Werkstück mit Spiel zulässig ist, der Durchmesser D des Werkzeugs mit einer Toleranz der Toleranzfeldlage j oder js bei noch großzügigerer Qualität ausgeführt werden.

Im folgenden werden spezielle Parameter beschrieben, mit denen diese Funktion je nach zu zerspanendem Werkstoff optimiert werden kann.

Das Werkzeug kann aus einem hochfesten Werkstoff gefertigt werden, wie z.B. aus Hartmetall, Schnellstahl wie HSS, HSSE oder, HSSEBM, Keramik, Cermet oder aus einem anderen Sintermetall-Werkstoff. Es kann zumindest im Bereich der am höchsten beanspruchten Abschnitte, d.h. im Bereich der Kante 20 mit einer Beschichtung versehen sein, die vorzugsweise als Hartstoffschicht ausgebildet ist. Für diese Hartstoffschicht kommt z.B. Diamant, vorzugsweise nanokristalliner Diamant in Frage, Titan-Nitrid- oder Titan-Aluminium-Nitrid. Besonders geeignet sind u.a. eine Titan-Aluminium-Nitrid-Schicht und eine sogenannte Mehrlagen-Schicht, die unter der Bezeichnung "Fire I" von der Firma Gühring oHG vermarktet wird. Dabei handelt es sich um eine TiN-/(Ti,Al)N-Mehrlagens-Schicht.

Besonders bevorzugt kann auch eine Verschleißschutzschicht zur Anwendung kommen, die im wesentlichen aus Nitriden mit den Metallkomponenten Cr, Ti und A1 und vorzugsweise einem geringen Anteil von Elementen zur Kornverfeinerung besteht, wobei der Cr-Anteil bei 30 bis 65 %, vorzugsweise 30 bis 60 %, besonders bevorzugt 40 bis 60 %, der Al-Anteil bei 15 bis 35 %, vorzugsweise 17 bis 25 %, und der Ti-Anteil bei 16 bis 40 %, vorzugsweise 16 bis 35 %, besonders bevorzugt 24 bis 35 %, liegt, und zwar jeweils bezogen auf alle Metallatome in der gesamten Schicht. Dabei kann der Schichtaufbau einlagig sein mit einer homogenen Mischphase oder er kann aus mehreren in sich homogenen Lagen bestehen, die abwechselnd einerseits aus (TiXAlyYz)N mit x = 0,38 bis 0,5 und y = 0,48 bis 0,6 und z = 0 bis 0,04 und andererseits aus CrN bestehen, wobei vorzugsweise die oberste Lage der Verschleißschutzschicht von der CrN-Schicht gebildet ist.

Alternativ besteht die Hartstoffschicht im Wesentlichen aus Nitriden mit dem Metallkomponenten Cr, Ti und Al und einem geringen Anteil von Elementen (k) zur Kornverfeinerung, mit folgender Zusammensetzung: einem Cr-Anteil von über 65%, vorzugsweise 66 bis 70%; einem Al-Anteil von 10 bis 23%; und einem Ti-Anteil von 10 bis 25%, jeweils bezogen auf alle Metallatome in der gesamten Schicht.

Die Schicht kann vorzugsweise zwei Lagen aufweisen, wobei die untere Lage von einer dickeren (TiAlCrk)N-Grundschicht in der Zusammensetzung als homogene Mischphase gebildet ist, die von einer dünneren CrN-Deckschicht als obere Lage abgedeckt ist.

Als Element (k)zur Kornverfeinerung dient vorzugsweise Yttrium, wobei der prozentuale Anteil am Gesamt-Metallgehalt der Schicht unter 1 at%, vorzugsweise bei bis zu etwa 0,5 at% liegt.

Gemäß einer weiteren Variante besteht die Weichstoffschicht im Wesentlichen aus Nitriden mit dem Metallkomponenten Cr, Ti und Al und vorzugsweise einem geringen Anteil von Elementen (k) zur Kornverfeinerung, mit einem Aufbau als Zweilagenschicht, wobei die untere Lage von einer dickeren (TiAlCr)N- bzw. (TiAlCrk)N-Grundschicht in der Zusammensetzung als homogene Mischphase gebildet ist, die von einer dünneren CrN-Deckschicht als obere Lage abgedeckt ist, wobei die Grundschicht einen Cr-Anteil von über 30%, vorzugsweise 30 bis 65%; einen Al-Anteil von 15 bis 35%, vorzugsweise 17 bis 25%; und einen Ti-Anteil von 16 bis 40%, vorzugsweise 16 bis 35%, besonders bevorzugt 24 bis 35%, jeweils bezogen auf alle Metallatome in der gesamten Schicht, hat.

Anstelle dieser vorstehend beschriebenen Verschleißschutzschicht oder zusätzlich zu dieser kann auch eine Weichschicht wie etwa eine Feststoffschmierschicht zur Anwendung kommen, was mit dem besonderen Nebeneffekt verbunden ist, dass die Reibung der Werkzeugaußenwand an der Innenwand der Bohrung reduziert werden und die Bearbeitung insgesamt erleichtert werden kann. Eine solche Schicht ist z.B. in der DD-PS 202898 oder der EP 0 817 694 B1 und EP 1 127 645 A2 beschrieben.

Das vorstehend beschriebene Werkzeug 30 wird für den Entgratvorgang in eine Werkzeugmaschine eingespannt, die eine Vorschub- und Drehantriebssteuerung aufweist. Die Drehzahl ist in 10 mit n und die Vorschubgeschwindigkeit mit VS angedeutet. (9 und 10 beziehen sich auf die erstgenannte Ausführungsform. Die nachstehenden Ausführungen sind jedoch gleichermaßen auf die zweite Ausführungsform anwendbar.) Damit die Schnittfunktion der vorlaufenden Kante 36a der Nut 36 mit guter Effektivität ausgeübt werden kann, ist die Drehzahl n spätestens dann, wenn die auf dem Durchmesser D liegende Kante 36a in den Bereich des Spans 16 kommt, so zu wählen, daß die drehzahlbedingte axiale Geschwindigkeitskomponente v* kleiner ist als der Vorschub VS. Vorzugsweise ist der Vorschub VS wesentlich kleiner als v* gehalten.

Die Drehzahl n des Werkzeugs 30 ist also auf den Vorschub VS derart abstimmbar, daß gilt: n » 60 * VS/ [D * &pgr;* tan (90°-WS)] wobei &pgr; die Drehzahl in U/min, VS der Vorschub in m/min, D den Durchmesser des Werkzeugs in mm, und WS den Spiralwinkel des Werkzeugs bedeuten. Anders ausgedrückt ist dafür zu sorgen, daß der auf die Umdrehung bezogene Vorschub VSU kleiner, vorzugsweise wesentlich kleiner ist als die Steigung der Nut pro Umdrehung, so daß gilt:: VSU « D * &pgr; * tan (90° – WS) wobei VSU den Vorschub pro Umdrehung und WS den Spiralwinkel der wendelförmigen Nut bezeichnen.

Es konnte durch Versuche gezeigt werden, daß bei noch einfach herzustellenden eingeschliffenen Nuten 36 die Drehzahl im Bereich zwischen 400 und 4000 U/min liegen kann.

Der Vorschub VS – in m/min – liegt beispielsweise bei etwa dem 0,04-fachen des – in mm gemessenen – Werkzeugdurchmessers D.

Die Funktionsweise der Entgratungsvorrichtung ist folgende: Nachdem das Werkzeug 30 in die Werkzeugmaschine eingespannt worden ist, wird die Bohrung 12 angefahren. Das Werkzeug wird in die Bohrung 12 zentrisch eingefahren, wobei es bereits auf Drehzahl gebracht werden kann. Durch den Vorschub und den Anschnitt 38, der im Querschnitt als schiefe Ebene wirkt, wird der Querschnitt des Bearbeitungsteils 34 radial zusammengedrückt, wodurch das Werkzeug 30 in die Bohrung 12 eindringen kann. Der Anschnitt bewegt sich zunächst am Restspan 46 vorbei. Spätestens mit dem ersten voll ausgebildeten Steg 28 (siehe 3, 8) wird der Restspan erfasst und von der Kante 36a (siehe 5) abgetrennt, da die Geschwindigkeitskomponente v* wesentlich größer ist als der Vorschub VS. Der abgeschnittene Restspan wird über die Nut 36 aus der Bohrung heraus transportiert.

Alternativ zu der vorstehend beschriebenen Arbeitsweise kann das Einführen des Werkzeugs 30 auch so erfolgen, daß die Drehzahl n derart auf den Vorschub abgestimmt ist, daß gilt V* = VS Wenn der Anschnitt 38 die Mündung der Bohrung 12 und damit den Restspan 16 passiert hat, wird die Drehzahl angehoben, so daß der Schnitt erfolgen kann.


Anspruch[de]
  1. Drehantreibbares Werkzeug (30) zum Entgraten einer Mündungsstelle einer Bohrung (12) in eine Innenausnehmung (14) eines Werkstücks (10), welches

    einen Schaftteil (32) an einem hinteren axialen Ende des Werkzeugs;

    einen im wesentlichen zylindrischen Bearbeitungsteil (34) an einem vorderen axialen Ende des Werkzeugs;

    zumindest eine in den Bearbeitungsteil eingearbeitete wendelförmige und vorzugsweise hinterschnittene Nut (36); und

    einen konischen Anschnitt (38) an dem vorderen axialen Ende des Werkzeugs, aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß

    der zylindrische Bearbeitungsteil zumindest in einem Abschnitt Mittel zum Erhöhen der radialen Nachgiebigkeit aufweist.
  2. Werkzeug gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Vergöflern der Nachgiebigkeit wenigstens einen Schlitz aufweisen.
  3. Werkzeug gemäfl Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Schlitz sich in im Wesentlichen axialer Richtung des Werkzeugs entweder geradlinig oder wendelförmig erstreckt.
  4. Werkzeug gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Schlitz sich in radialer Richtung des Werkzeugs oder in einer zu einer radialen Richtung des Werkzeugs parallelen Richtung erstreckt.
  5. Werkzeug gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich der wenigstens eine Schlitz in radialer Richtung des Werkzeugs über wenigstens die Hälfte des Durchmessers des Werkzeugs erstreckt.
  6. Werkzeug gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Schlitz in radialer Richtung des Werkzeugs innerhalb eines Kerns (35) des Bearbeitungsteils (34) endet.
  7. Werkzeug gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich der wenigstens eine Schlitz über den gesamten Durchmesser des Werkzeugs erstreckt.
  8. Werkzeug gemäß einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Vergößern der Nachgiebigkeit mehrere, vorzugsweise drei oder vier, Schlitze aufweist.
  9. Werkzeug gemäß einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich der wenigstens eine Schlitz in axialer Richtung von dem vorderen axialen Ende des Werkzeugs aus im Wesentlichen bis zum Ende des Bearbeitungsteils erstreckt.
  10. Werkzeug gemäß einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Schlitz einen Abstand (AS) zu dem vorderen axialen Ende des Werkzeugs aufweist, der größer als Null und kleiner als die Länge (LA) des Anschnitts (38) ist.
  11. Werkzeug gemäfl einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Schlitz eine Breite (BS) aufweist, die das 0,1- bis 0,5-fache, vorzugsweise das 0,15– bis 0,3-fache, besonders bevorzugt das 0,16– bis 0,25-fache des Nenndurchmessers (D) des Werkzeugs beträgt.
  12. Werkzeug gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rückspanwinkel (WRS) der Nut (36) im Bereich zwischen 0 und 25°, vorzugsweise zwischen 5 und 25° gebildet wird.
  13. Werkzeug gemäfl einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschnittwinkel (WA) des Anschnitts (38) in einem Bereich zwischen 30 und 80°, besonders bevorzugt zwischen 40 und 60° liegt.
  14. Werkzeug gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge des Anschnitts (38) in einem Bereich des 0,25 bis 10-fachen, vorzugsweise des 0,5– bis 2-fachen des Werkzeugdurchmessers liegt.
  15. Werkzeug gemäfl einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Tiefe (TN) der Nut (36) dem 0,05– bis 0,4-fachen des Werkzeugdurchmessers (D) entspricht.
  16. Werkzeug gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die eingearbeitete Nut (36) in einem Schnitt durch die Werkzeugachse betrachtet einen von den beiden Nutenflanken (36a, 36b) aufgespannten Öffnungswinkel (WO) aufweist, der in einem Bereich zwischen 10 und 60°, vorzugsweise zwischen 20 und 50° liegt.
  17. Werkzeug gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Spiralwinkel der eingearbeiteten Nut (36) in einem Bereich zwischen 10 und 80°, vorzugsweise zwischen 30 und 70°, besonders bevorzugt zwischen 50 und 60° liegt.
  18. Werkzeug gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug aus einem hochfesten Werkstoff, wie z.B. aus Hartmetall, Schnellstahl wie HSS, HSSE oder, HSSEBM, Keramik, Cermet oder aus einem anderen Sintermetall-Werkstoff, besonders bevorzugt aus Vollhartmetall besteht.
  19. Werkzeug gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens der Abschnitt aus einem elastischen Werkstoff wie etwa einem Kunststoff besteht, der zumindest in einem Bereich, der mit einem Werkstück in Berührung kommt, mit einer Arbeitsbeschichtung aus einem hochfesten Werkstoff, wie z.B. aus Hartmetall, Schnellstahl wie HSS, HSSE oder, HSSEBM, Keramik, Cermet oder aus einem anderen Sintermetall-Werkstoff überzogen ist.
  20. Werkzeug gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser (D) des Bearbeitungsteils des Werkzeugs gegenüber dem Innendurchmesser (D12) der Bohrung (12) ein Übermaß (Ü) aufweist .
  21. Werkzeug gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser des Bearbeitungsteils des Werkzeugs mit einer Toleranzfeldlage von js bzw. j bis zc, vorzugsweise von js bzw. j bis z, besonders bevorzugt von js bzw. j bis n, und mit einer Toleranzqualität von schlechter als IT 6, vorzugsweise schlechter als IT 8, besonders bevorzugt von IT 9 bis IT 12 hergestellt ist.
  22. Werkzeug gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaftteil (32) wenigstens in einem Bereich, der sich an den Bearbeitungsteil (34) anschließt, gegenüber dem Durchmesser (D) des Bearbeitungsteils (34) verjüngt ist.
  23. Werkzeug gemäß Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge (LB) des Bearbeitungsteils (34) abzüglich der Länge (LA) des konischen Anschnitts (38) kürzer als die Tiefe der Bohrung (12) ist.
  24. Werkzeug gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil des Bearbeitungsteils mit einer Verschleißchutzschicht versehen ist.
  25. Werkzeug gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil des Bearbeitungsteils mit einer Weichschicht versehen ist.
  26. Vorrichtung zum Entgraten der Mündungsstelle einer Bohrung (12) in eine Innenausnehmung (14) eines Werkstücks mit einem Werkzeug (30) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, das in einem Spannfutter einer Werkzeugmaschine mit Vorschub- und Drehantriebssteuerung aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl des Werkzeugs auf den Vorschub so abstimmbar ist, daß gilt:

    n » 60 * VS/ [D * &pgr; * tan (90°-WS)]

    wobei n die Drehzahl in U/min, VS der Vorschub in mm/s, D den Durchmesser des Werkzeugs in mm, und WS den Spiralwinkel des Werkzeugs bedeuten.
  27. Vorrichtung gemäß Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl n in einem Bereich zwischen 400 und 4000 U/min einstellbar ist.
  28. Vorrichtung gemäß Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorschub VS in m/min auf etwa das 0,04-fachen des Werkzeugdurchmessers in mm einstellbar ist.
Es folgen 10 Blatt Zeichnungen






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