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Dokumentenidentifikation DE10215004B4 21.10.2004
Titel Entgratwerkzeug
Anmelder Beier, Hans-Michael, Prof. Dr., 15345 Wesendahl, DE
Erfinder Beier, Hans-Michael, Prof. Dr., 15345 Wesendahl, DE
DE-Anmeldedatum 05.04.2002
DE-Aktenzeichen 10215004
Offenlegungstag 30.10.2003
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 21.10.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 21.10.2004
Addition 10258914.3;
10305727.7;
10305676.9;
10258915.1;
10310270.1
IPC-Hauptklasse B23B 51/10

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Entgratwerkzeug zum Entgraten von Stoßkanten an sich kreuzenden Bohrungen oder an Längs- und Quernuten in Bohrungen eines Werkstücks, wie beispielsweise eines Motorblocks, welches beim Einsatz rotatorisch und/oder translatorisch bewegt wird, mit einem Werkzeugschaft, der ein Einspannende und ein Ende mit einem innenliegenden Stützkörper und mindestens einem in einem Durchbruch beweglich angeordneten Schneidenkörper mit Schneide aufweist.

Aus dem Stand der Technik ist durch DE 43 07 084 C2 ein derartiges Entgratwerkzeug bekannt. Kennzeichnend ist, dass die Schneide durch einen in der zentralen Ausnehmung sitzenden, aus einem Elastomerwerkstoff bestehenden Stützkörper mit einer radial aufgebrachten Federkraft beaufschlagt wird, wobei der in einem Durchbruch beweglich geführte Schneidenkörper mit einer Stützfläche versehen ist, mit der er am Stützkörper abgestützt ist. Bei Überschreitung einer bestimmten Beaufschlagungskraft gibt die Schneide federnd nach. Es ist auch möglich, den Stützkörper mit einer Vorspannung in der Ausnehmung aufzunehmen. Durch die Abstützung auf dem Stützkörper werden Bewegungen des Schneidenkörpers zugelassen, die ein wirksames Entgraten auch von im Raum liegenden Stoßkanten ermöglichen sollen. Für das Entgratwerkzeug ist eine kombinierte radiale und axiale Führung vorgesehen. Die axiale Komponente soll den Einführungsvorgang in die Bohrungen eines Werkstücks erleichtern und durch Formgestaltung der entsprechenden Stützfläche des Durchbruchs wird die axiale Bewegung des Entgratwerkzeugs in eine radiale Bewegung des Schneidenkörpers umgesetzt. Weiterhin ist der Stützkörper durch Festlegung der Form, des Werkstoffs und der Werkstoffqualität an die Anwendungserfordernisse anpassbar, um die erforderlichen Bewegungen ausführen zu können. Der Stützkörper hat die Form einer Pyramide, eines Pyramidenstumpfes, eines Kegels, eines Kegelstumpfes, eines Prismas, einer Kugel oder eines Zylinders. Die erforderlichen Bewegungen sind aber auch durch eine Kombination der Form des Stützkörpers mit der der Ausnehmung umsetzbar. Vorzugsweise kann die Ausnehmung als kegelstumpf-, prisma- oder zylinderförmige Ausnehmung gestaltet sein. Derartige Formen sind ebenfalls für die Gestaltung des Durchbruchs vorgesehen. Eine Bewegungsbegrenzung des Schneidenkörpers gegen radiale Verlagerung nach außen soll erreicht werden, in dem der Schneidenkörper mit einem sogenannten Fuß versehen ist, mit dem er sich an den seitlich des Durchbruchs angebrachten Teilen der Innenfläche der Ausnehmung abstützt. Der entscheidende Nachteil des in DE 43 07 084 C2 dargestellten Entgratwerkzeuges besteht darin, dass bei Eintritt des Entgratwerkzeuges in die Bohrung die Schneide(n) mit der durch den Stützkörper beaufschlagten Federkraft an der Bohrungswand anliegen und somit nicht messbare, lichtoptisch sichtbare Spuren erzeugen. Diese sind beispielsweise bei geriebenen Bohrungen im Motorblock unerwünscht. Nachteilig ist auch der stets notwendige Austausch des Stützkörpers bei Änderung des zu bearbeitenden Werkstoffs des Werkstücks. Dieser notwendige Stützkörperaustausch ist insbesondere bei kleineren Werkzeugdurchmessern, z.B. bei einem Durchmesser von 2 mm, äußerst schwierig zu handhaben. Alle bekannten Entgratwerkzeuge haben zu dem den Nachteil, dass sie sich den während der Bearbeitung ändernden Bedingungen der Gratabmessungen, die vom zunehmenden Verschleiss der graterzeugenden Werkzeuge verursacht werden, nicht anpassen können. Bei einem unbenutzten Werkzeug, also bei Standanfang, ist der während der Bearbeitung eines Werkstücks entstehende Grat noch gering. Dieser kann sich aber zum Standende des Werkzeuges um das 10-fache vergrößern. Die Dimensionierung der bekannten Entgratwerkzeuge erfolgt derzeitig immer auf Gratabmessungen zum Standende, wodurch stetig unterschiedliche Fasen an den zu entgratenden Teilen des Werkstücks entstehen.

Der Erfindung liegt deshalb das Problem zugrunde, ein Entgratwerkzeug zum Entgraten von Stoßkanten an sich kreuzenden Bohrungen oder an Längs- und Quernuten in Bohrungen eines Werkstücks, wie beispielsweise eines Motorblocks zu schaffen, das die Schneidenkräfte den sich während der Bearbeitung ändernden Gratabmessungen und den unterschiedlichen Werkstoffen anpasst, bei kleineren Werkzeugdurchmessern eine einfache Handhabung ermöglicht und ein technisch sicheres Entgraten in guter Qualität, also ohne sichtbare Spuren an der Bohrungswand garantiert.

Die Lösung des vorhandenen Problems besteht in einem Entgratwerkzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Das Spiel des an der Oberfläche des Stützkörpers beweglich gelagerten Schneidenkörpers ist so bestimmt, dass bei einem Druck p = 0 bar die Schneide(n) nicht nach innen fallen. Dies bedeutet, dass die Schneide(n) im rohrförmigen Schaftstück sicher geführt sind und nicht mit einer Kraft F größer Null Newton an der Bohrungsoberfläche anliegen. Eine exakte Schneidenführung ist gegeben, in dem der Schneidenkörper ein Schneidenmittelstück mit einer Schneide, eine radiale, seitliche Schneidenwegbegrenzung bzw. eine radiale, stirnseitige Schneidenwegbegrenzung oder eine zylindrische Schneidenwegbegrenzung hat. Vorteilhafterweise entstehen damit bei Eintritt des Entgratwerkzeuges in die Bohrung durch die Schneide(n) keine sichtbaren Spuren an der Bohrungswand. Durch die unterschiedliche Gestaltung der Oberfläche des Stützkörpers und des Schneidenkörpers in der Form und den Abmessungen ist stets eine Flächendifferenz vorhanden, die immer eine Bewegung der Schneide(n) nach außen in Abhängigkeit vom Druck bewirkt. Die Oberfläche des Stützkörpers und des Schneidenkörpers kann rechteckig, dreieckig, zylindrisch oder prismatisch sein, wobei die Flächen zur Längsachse des Werkzeugschaftes sowohl parallel als auch nicht parallel angeordnet sein können. Weiterhin ist der im Durchbruch des rohrförmigen Schaftstückes gelagerte Schneidenkörper so dimensioniert, dass während des Entgratens nur ein minimaler Druckabfall entsteht, aber während des Ein- und Ausfahrens des Entgratwerkzeuges ein größerer Druckabfall gesichert ist. Der mit einem Druck in die Durchgangsbohrung des Werkzeugschaftes gepresste flüssige oder gasförmige oder aus einem Gas-Flüssigkeits-Gemisch bestehende Stoff bewegt die Schneide(n) nach außen. Dabei sollte der Druck p an der Schneidenkörperfläche stets größer als der Atmosphärendruck und kleiner 500 bar, vorzugsweise zwischen 4 bis 60 bar, sein. Als flüssige Stoffe sind Bohremulsionen, Bohröle oder ein Gemisch oder andere zur Kühlung und/oder Schmierung einsetzbare Stoffe geeignet. Die Zuführung erfolgt über die an den Werkzeugmaschinen vorhandenen hohlen Arbeitsspindeln, aber auch über einen separaten Anschluss am Support oder an der Werkzeugmaschine. Als gasförmige Stoffe sind Gase, wie Schweißgase, Inertgase, Druckluft oder Kohlenmonoxid einsetzbar. Die Zuführung eines Gas-Flüssigkeits-Gemisches, wie beispielsweise Luft mit einem 10 bis 15 prozentigen Anteil eines zugemischten Bohröles ist ebenfalls möglich. Zum Entgraten von beispielsweise Stoßkanten an einer Querbohrung in einem Motorblock ist vor dem Einführen des Entgratwerkzeuges in die Bohrung ein Druck p von 3 bar an der Werkzeugmaschinensteuerung zu programmieren. Fährt das Werkzeug in die Bohrung, so werden die außerhalb des Werkzeugschaftes liegenden Schneiden nach innen bewegt. Damit werden Teilbereiche des Durchbruches frei und der in die Durchgangsbohrung des Entgratwerkzeuges gepresste flüssige oder gasförmige Stoff kann 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 bestimmte Kraft an, die zum Entgraten nutzbar ist. Der Druck p kann vorteilhafterweise in Abhängigkeit vom Werkstoff und der gebohrten Menge mit durch den Verschleiss des Bohrers zunehmend entstehenden Gratabmessungen programmiert erhöht werden. Ebenfalls ist es möglich, drucklos bis zur Gratbasis der zu entgratenden Querbohrung heranzufahren.

Das erfindungsgemäße Entgratwerkzeug hat den Vorteil, dass es trotz kleiner Werkzeugdurchmesser einfach zu handhaben ist, da u.a. kein Austausch der funktionsbedingten Teile notwendig ist. Weiterhin haben Erprobungen ergeben, dass das erfindungsgemäße Entgratwerkzeug zum Entgraten von unebenen Bohrungsaustritten anwendbar ist. Dies bedeutet, dass beispielsweise die radiale Ebene oder Teile dieser Ebene an der Stelle des Werkzeugaustritts geneigt sind.

Die Erfindung soll an Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Hierzu zeigen die zugehörigen Zeichnungen in

1: ein erfindungsgemäßes Entgratwerkzeug im Schnitt

2: eine weitere Ausführungsform des Entgratwerkzeuges im Schnitt

3: eine andere Ausführung des Vorentgraters im Schnitt

4: eine radiale, seitliche Schneidenlagerung im Schnitt

5: verschiedene Lagerausführungen des auf dem Stützkörper aufliegenden Schneidenkörpers im Schnitt A-A von 4

6: stirnseitige Schneidenausführungen im Schnitt B-B von 4

7: eine Draufsicht von 6

8: eine Seitenansicht von 6

9: eine andere Ausführungsform des Entgratwerkzeuges im Längsschnitt

10: runde Schneidenaufnahmen mit verschiedenen Ausführungen der Schneide und der Schulter in der Seiten- und Draufsicht

11: eine andere Verbindung des Schaftstückes mit dem Werkzeugschaft im Schnitt

12: eine Ausführung des Innenspanngewindestiftes von 11

In 1 ist ein erfindungsgemäßes Entgratwerkzeug im Längsschnitt dargestellt. Erkennbar ist, dass ein kegelförmiger Stützkörper 6 am werkzeugseitigen Schaftende 5 als festes Lager angeordnet ist. Ein rohrförmiges Schaftstück 11, das durch ein Verbindungselement 13, beispielsweise einen Gewindezapfen und eine Führung, mit dem Werkzeugschaft 1 verbunden ist, hält zwei im Durchbruch 10 beweglich gelagerte rechteckige Schneidenkörper 21 mit einer radialen, seitlichen Schneidenwegbegrenzung 18, die lose mit einem Spiel 8 von mindestens 0,05 mm an der Oberfläche des Stützkörpers 6 anliegen. An der Stirnseite des rohrförmigen Schaftstückes 11 sind mehrere Nuten als Vorentgrater 9 angeordnet. Der Vorentgrater 9 wird beim Entgraten von Werkstoffen. mit einem hohen Dehnungsvermögen, wie z. B. Stahl, benutzt. Hier sind die Nuten im Winkel von 45 Grad ausgeführt, 0,5 mm tief und mindestens 0,8 mm breit. Der Vorentgrater 9 kann auch eine hohle Schraube mit Schlitzen sein. Wird nun über den Stoffanschluss 14, welcher als Gewinde oder Kernloch ausgeführt sein kann, ein Bohröl mit einem Druck p in die Durchgangsbohrung 12 eingespeist, so baut sich an den Schneidenkörpern 21 ein Druck auf, der die mit einer Schulter 23 gestalteten Schneide(n) 3 nach außen bewegt. Die Durchgangsbohrung 12 ist zentrisch in der Längsachse 4 im Werkzeugschaft 1 bis zum Ende des Stützkörpers 6 angeordnet. Sie könnte aber auch asymmetrisch angeordnet sein. Wird der Druck p auf Null bar reduziert, bewegen sich die Schneiden 3 zur Oberfläche des Stützkörpers 6. Die meisten Werkzeugmaschinen haben über ihre Arbeitsspindeln eine Kühl- und Schmiermittelzuführung, die durch eine CNC-Steuerung programmierbar ist. Die Anordnung des Entgratwerkzeuges in einer Arbeitsspindel mit Stoffzufuhr ermöglicht die Steuerung des Druckes p in Abhängigkeit von Weg und Zeit. Damit sind die Schneidenkräfte des Entgratwerkzeuges über den Druck variabel einstellbar, so dass mit dem erfindungsgemäßen Entgratwerkzeug unterschiedliche Werkstoffe problemlos entgratbar sind. Auch sind durch die zeitlich gesteuerten Druckerhöhungen zunehmende Gratabmessungen, die durch den Werkzeugverschleiss hervorgerufen werden, beherrschbar. Hinzu kommt, dass eine Kombination mit graterfassenden Messmitteln erfolgen kann. Am maschinenseitigen Ende des Werkzeugschaftes 1 ist ein Stoffanschluss 14 und ein Adapter 20 zur bedarfsgerechten Verlängerung des Werkzeugschaftes 1 angeordnet. Zur schnellen und einfachen Montage des Entgratwerkzeuges hat das rohrförmige Schaftstück 11 eine Schlüsselweite 15.

2 zeigt eine weitere Ausführung des Entgratwerkzeuges im Schnitt, wobei an einem zylindrischen Stützkörper 6 zwei keglig ausgeführte Schneidenkörper 21 mit einem Spiel 8 anliegen und so eine radiale, seitliche Schneidenwegbegrenzung 18 gewährleisten. Das rohrförmige Schaftstück 11 ist hier durch beispielsweise Spannstifte 16 mit dem Werkzeugschaft 1 verbunden. In der Stirnseite des Schaftstückes 11 ist eine Blende 28 in Form einer Durchgangsbohrung angeordnet, die einen Abbau des Druckes im Entgratwerkzeug ermöglicht und zusätzlich zum Reinigen der Bohrungsoberfläche sowie zum Wegblasen von Öl und/oder Späne nutzbar ist. Eine Druckminderung ist auch dadurch möglich, wenn die Durchgangsbohrung 12 im Werkzeugschaft 1 eine Grundlochbohrung mit radialer Abführung hat. Ansonsten hat diese Ausführungsform im Vergleich zu dem in 1 dargestellten Entgratwerkzeug keine weiteren Abweichungen.

3 zeigt eine andere Ausführung des Vorentgraters 9 im Schnitt. Es ist dargestellt, dass an der Stirnseite des rohrförmigen Schaftstückes 11 ein mit mehreren Nuten versehendes Verschlussplättchen 17 angeordnet ist.

4 zeigt eine radiale, seitliche Schneidenlagerung im Schnitt und im drucklosen Zustand, bei dem das Lagerspiel 8 gleich Null ist. Die Oberfläche des Stützkörpers 6 und die Oberfläche des rechteckigen Schneidenkörpers 21 liegen direkt lose aneinander. Erkennbar ist auch, dass das rohrförmige Schaftstück 11 den im Durchbruch 10 beweglich gelagerten Schneidenkörper 21 mit der Schneide 3 aufnimmt. Zur Gewährleistung der Funktionsfähigkeit des Entgratwerkzeuges ist von Bedeutung, dass die doppelte Länge L2 der Auskragung des Schneidenkörpers 21 zum Stützkörper 6 kleiner bzw. gleich der Länge L1 des Schneidenkörpers 21 ist, die Stärke d des Schneidenkörpers 21 kleiner als die Wandstärke a des rohrförmigen Schaftstückes 11 ist und die Stärke d des Schneidenkörpers 21 größer als die Schneidenhöhe c ist. Bei Nichteinhaltung dieser konstruktiven Merkmale für die radiale, seitliche Schneidenlagerung kippen die Schneide(n) 3 nach innen weg. Das Entgratwerkzeug ist nicht einsetzbar.

5 zeigt verschiedene Lagerausführungen des auf dem Stützkörper 6 aufliegenden Schneidenkörpers 21 im Schnitt A-A von 4. Die Lagerausführungen lassen das Erfordernis einer Flächendifferenz der Oberflächen des Stützkörpers 6 und des Schneidenkörpers 21 erkennen, die bei einem Druck p die Bewegung der Schneide(n) garantieren.

6 zeigt zwei stirnseitige Schneidenausführungen im Schnitt B-B von 4. Der Schneidenkörper 21 hat eine Schneide 3 mit einer Schneidenhöhe c und einer Schneidenbreite b von kleiner als 0,5 mm. Dargestellt ist ebenfalls die Schulterhöhe 24, die kleiner oder gleich der Schneidenhöhe c ist. Der Schulterwinkel &dgr; ist besonders für kleinere Querbohrungen mit einem Durchmesser von kleiner 2 mm bedeutsam. Vorteilhafterweise sollte der Schulterwinkel &dgr; auf 5 bis 45 Grad reduziert werden. Er kann bei größeren Querbohrungen auch größer als 45 Grad sein. Somit ist ein ungehindertes Entgraten der Querbohrungen möglich.

7 zeigt eine Draufsicht von 6 mit einer Schulter 23 und einer Aussparung 22, die unterschiedlich in der Tiefe ausgeführt sein kann. Damit ist eine kürzere Bewegungszeit der Schneide unter Druck erreichbar bzw. die Schneide bewegt sich von selbst in die Ausgangsstellung. Die Schulter 23 nimmt die seitlich wirkenden Schneiden- und Reibkräfte auf, wodurch Schneidenbrüche vermieden werden.

8 zeigt eine Seitenansicht von 6. Die Flächen F1, F2, F3 der Schneide 3 bestimmen den Freiwinkel &agr; von Null Grad. Dieser ist insbesondere für ein wirksames Entgraten von Querbohrungen günstig, wobei das Entgratwerkzeug beim Vorschub im Rechtslauf und beim Rücklauf im Linkslauf geführt ist. Alle bekannten Entgratwerkzeuge haben an den aktiven Schneiden einen Freiwinkel &agr; von größer Null Grad und können dadurch nur in eine Richtung entgraten. Der häufig beim Entgratvorgang neu entstehende Grat kann nicht im gleichen Arbeitsgang beseitigt werden. Das erfindungsgemäße Entgratwerkzeug kann im Rücklauf den u.U. entstehenden neuen Grat (Sekundärgrat) beseitigen. Für die Schneide 3 ist weiterhin kennzeichnend, dass die Flächen F1, F2, F3 immer parallel zur x- und y-Achse angeordnet sind. Ebenfalls ist die Schneide 3 mit einer radialen, stirnseitigen Schneidenwegbegrenzung 19 versehen. Der Kippwinkel &ggr; der Schneide 3 von größer Null Grad verhindert während des Entgratvorganges Beschädigungen an den Werkstückoberflächen, wie beispielsweise an der Bohrungswand.

9 zeigt eine andere Ausführungsform des Entgratwerkzeuges im Längsschnitt. Hier ist der Werkzeugschaft 1 mit dem rohrförmigen Schaftstück 11 durch drei am Umfang des Schaftstückes 11 um 60 Grad versetzte Gewindestifte 16 verbunden. Die Durchgangsbohrung 12 ist zentrisch in der Längsachse 4 im Werkzeugschaft 1 bis zur Hälfte des zylindrischen Stützkörpers 6 angeordnet. Vom Ende der im Stützkörper 6 liegenden Durchgangsbohrung 12 führen zwei Bohrungen 26 direkt in die Richtung der Schneiden 3. Das Schneidenmittelstück 7 hält die Schneide 3, ist rund oder mit zwei seitlich angeordneten Flächen ausgeführt und im Durchbruch 10 des Schaftstückes 11 beweglich gelagert.

10 zeigt mehrere runde Schneidenaufnahmen mit verschiedenen Ausführungen der Schneide 3 und der Schulter 23 in der Seiten- und Draufsicht. Die Ausführungen in a) und b) sind in der Seitenansicht ausgeführt, wobei in a) eine zylindrische Schneidenwegbegrenzung 27 mit einem Schneidenmittelstück 7 und einer daran direkt angrenzenden Schneide 3 dargestellt ist. Das Schneidenmittelstück 7 hat eine Schlüsselfläche 25 zur Verdrehsicherung. Diese fehlt in b). Die Schneidenaufnahmen in c), d), e), f) und g) sind in der Draufsicht dargestellt. c) zeigt zwei Schneiden 3 und zwei gefräste Schultern 23 und in d) sind zwei Schneiden und zwei gebohrte Schultern dargestellt. Zum Entgraten von Bohrungen in Gussteilen ist die in e) dargestellte Schneidenaufnahme, die mit Kerbschneiden versehen ist, anwendbar. Die Kerbschneiden können die Gusstoleranzen besser ausgleichen. Die Schneidenaufnahme in f) hat zwei Schneiden und zwei Schultern, wobei die Schneiden und die Schultern in nicht paralleler Ausführung zur Achsmitte hergestellt sind. Bei den Schneidenaufnahmen in e) und f) können die Schulter und die Schneide wechseln, da keine Fixierung über die Schlüsselflächen erfolgt. Es ist damit eine Art Selbstfixierung entsprechend den Bedingungen am Grat gegeben. g) zeigt eine runde Schneidenaufnahme mit asymmetrisch angeordneten Schneiden und Schultern.

In 11 ist eine andere Verbindung des rohrförmigen Schaftstückes 11 mit dem Werkzeugschaft 1 im Schnitt dargestellt. Für diese Verbindung ist kennzeichnend, dass mindestens zwei Innenspanngewindestifte 29 quer zur Längsachse 4 durch das Schaftstück 11 und durch den Werkzeugschaft 1 bis in die Durchgangsbohrung 12 geführt sind. Die Innenspanngewindestifte 29 können aber auch nur bis zur Durchgangsbohrung 12 geführt sein. Die Lage der Innenspanngewindestifte 29 bestimmt die Größe des Querschnitts der Durchgangsbohrung 12. Somit kann die Durchflussmenge des in die Durchgangsbohrung 12 gepressten Stoffes und der Druck p an den Schneidenkörperflächen gezielt verändert werden.

12 zeigt eine Ausführung des Innenspanngewindestiftes 29 von 11. Das durchgangsbohrungsseitige Ende des Innenspanngewindestiftes 29 hat mindestens eine Querbohrung 30, die einen Durchfluss unter allen Lagebedingungen des Innenspanngewindestiftes 29 sichert und somit auch als Drossel/Blende wirken kann. Zusätzlich kann eine als Drossel/Blende wirkende Bohrung 28 in der Längsrichtung des Innenspanngewindestiftes 29 angeordnet werden. Damit ist eine Druckminderung in radialer Richtung des Entgratwerkzeuges möglich. Alle bekannten Kühlungs- und Schmierungssysteme für Werkzeugmaschinen sind für hohe Drücke ausgelegt. Eine Regelung in niedrigen Druckbereichen, wie z. B. 3 bar zum Entgraten von Gussteilen aus Aluminium oder aus Gusseisen ist maschinentechnisch nicht möglich. Deshalb hat das Entgratwerkzeug mehrere Möglichkeiten zur Druckminderung, wobei diese je nach Anwendungsfall unterschiedlich genutzt werden können. Das schaftstückseitige Ende 31 ist im Durchmesser kleiner als der Außendurchmesser des Innenspanngewindestiftes 29 und in der Länge kleiner als die Wandstärke a des Schaftstückes 11. Der Übergang vom schaftstückseitigen Ende 31 zum Außendurchmesser des Innenspanngewindestiftes 29 ist vorteilhafterweise kugelig oder kegelförmig gestaltet. Zur besseren Montage und Bedienung ist im schaftstückseigigen Ende 31 beispielsweise ein Innensechskant 32 für einen Schlüssel angeordnet. Der Innensechskant 32 kann durch einen Schlitz oder Kreuzschlitz ersetzt werden.

1Werkzeugschaft 2Einspannende 3Schneide 4Längsachse 5werkzeugseitiges Schaftende 6Stützkörper 7Schneidenmittelstück, zylindrisch 8Lagerspiel 9Vorentgrater 10Durchbruch 11röhrförmiges Schaftstück 12Durchgangsbohrung 13Verbindungselement (Gewindezapfen und Führung) 14Stoffanschluss 15Schlüsselweite 16Verbindungselement (Gewindestift, Stift, Spannstift) 17Verschlussplättchen 18radiale, seitliche Schneidenwegbegrenzung 19radiale, stirnseitige Schneidenwegbegrenzung 20Adapter 21Schneidenkörper 22Aussparung 23Schulter 24Schulterhöhe 25Schlüsselfläche 26Bohrung 27zylindrische Schneidenwegbegrenzung 28Blende/Drossel 29Innenspanngewindestift 30Querbohrung 31schaftstückseitiges Ende 32Innensechskant abdandstärke des Schaftstückes 11 bSchneidenbreite cSchneidenhöhe C1Senktiefe dStärke des Schneidenkörpers 21 fBreite der Schulter 21 L1Länge des Schneidenkörpers 21 L2Länge der Auskragung des Schneiden- zum Stützkörper F1Fläche der Schneide 3 F2Fläche der Schneide 3 F3Fläche der Schneide 3

Anspruch[de]
  1. Entgratwerkzeug zum Entgraten von Stoßkanten an sich kreuzenden Bohrungen oder an Längs- und Quernuten in Bohrungen eines Werkstücks, wie beispielsweise eines Motorblocks, welches beim Einsatz rotatorisch und/oder translatorisch bewegt wird, mit einem Werkzeugschaft (1), der ein Einspannende (2) und ein Ende (5) mit einem innenliegenden, aus einem Elastomerwerkstoff bestehenden Stützkörper (6) hat, der mindestens eine Stützfläche eines im Durchbruch (10) beweglich angeordneten Schneidenkörpers (21) mit einer Schneide (3) abstützt und die Schneide (3) mit einer Federkraft radial beaufschlagt, dadurch gekennzeichnet, dass

    – der Stützkörper (6) am werkzeugseitigen Schaftende (5) als festes Lager angeordnet ist,

    – ein rohrförmiges Schaftstück (11), das durch ein oder mehrere Verbindungselemente (13) mit dem Werkzeugschaft (1) verbunden ist, den im Durchbruch (10) beweglich gelagerten Schneidenkörper (21) hält, welcher lose mit einem Spiel (8) an der Oberfläche des Stützkörpers (6), die in Form und Abmessungen von der Oberfläche des Schneidenkörpers (21) stets geometrisch unterschiedlich ist, aufliegt und

    – ein unter Druck in eine Durchgangsbohrung (12) des Werkzeugschaftes (1) gepresster flüssiger oder gasförmiger oder aus einem Gas-Flüssigkeits-Gemisch bestehender Stoff die Schneide (3) nach außen bewegt.
  2. Entgratwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (13) ein Gewindezapfen und eine Führung ist.
  3. Entgratwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaftstück (11) mit dem Werkzeugschaft (1) durch mehrere Spannstifte (16) verbunden ist.
  4. Entgratwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaftstück (11) mit dem Werkzeugschaft (1) durch mehrere am Umfang des Schaftstückes (11) um 60 Grad versetzte Gewindestifte (16) verbunden ist.
  5. Entgratwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Innenspanngewindestifte (29) quer zur Längsachse (4) durch das Schaftstück (11) und durch den Werkzeugschaft (1) bis oder in die Durchgangsbohrung (12) geführt sind.
  6. Entgratwerkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenspanngewindestifte (29) in radialer und/oder axialer Richtung Bohrungen (28; 30) haben.
  7. Entgratwerkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenspanngewindestifte (29) am schaftstückseitigen Ende (31) einen Innensechskant (32) und am durchgangsbohrungsseitigen Ende mindestens eine Querbohrung (30) aufweisen.
  8. Entgratwerkzeug nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das schaftstückseitige Ende (31) in der Länge kleiner als die Wandstärke a des Schaftstückes (11) und im Durchmesser kleiner als der Außendurchmesser des Innenspanngewindestiftes (29) ist.
  9. Entgratwerkzeug nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang vom schaftstückseitigen Ende (31) zum Außendurchmesser des Innenspanngewindestiftes (29) kugelig oder kegelförmig ist.
  10. Entgratwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Einspannende (2) des Werkzeugschaftes (1) am maschinenseitigen Ende einen Anschluss (14) zur Stoffzuführung und einen Adapter (20) zur Schaftverlängerung hat.
  11. Entgratwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die das Schaftstück (11) abschließende Stirnseite mit mehreren Nuten versehen einen Vorentgrater (9) bildet.
  12. Entgratwerkzeug nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorentgrater (9) ein mit einer oder mehreren Nuten versehendes Verschlussplättchen (17) ist.
  13. Entgratwerkzeug nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorentgrater (9) eine hohle Schraube mit Schlitzen ist.
  14. Entgratwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass in der Stirnseite des Schaftstückes (11) eine Blende (28) in Form einer Durchgangsbohrung angeordnet ist.
  15. Entgratwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die aufliegende Oberfläche des Schneidenkörpers (21) und des Stützkörpers (6) rechteckig, dreieckig, zylindrisch oder prismatisch ist und die Flächen zur Längsachse (4) des Werkzeugschaftes (1) sowohl parallel als auch nicht parallel angeordnet sind.
  16. Entgratwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneidenkörper (21) ein Schneidenmittelstück (7) mit einer Schneide (3), eine radiale, seitliche Schneidenwegbegrenzung (18) bzw. eine radiale, stirnseitige Schneidenwegbegrenzung (19) oder eine zylindrische Schneidenwegbegrenzung (27) hat.
  17. Entgratwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die doppelte Länge L2 der Auskragung des Schneidenkörpers (21) zum Stützkörper (6) kleiner und/oder gleich der Länge L1 des Schneidenkörpers (21) ist.
  18. Entgratwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneide (3) eine Schneidenhöhe c und eine Schneidenbreite b kleiner 0,5 mm hat.
  19. Entgratwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Stärke d des Schneidenkörpers (21) größer als die Schneidenhöhe c ist.
  20. Entgratwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Stärke d des Schneidenkörpers (21) kleiner als die Wandstärke a des rohrförmigen Schaftstückes (11) ist.
  21. Entgratwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneide (3) eine Schulter (23) und eine mit unterschiedlicher Tiefe ausgeführte Aussparung (22) aufweist.
  22. Entgratwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Schulterhöhe 24 kleiner oder gleich der Schneidenhöhe c ist.
  23. Entgratwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass bei zu entgratenden Querbohrungen mit einem Durchmesser von kleiner 2 mm der Schulterwinkel &dgr; 5 bis 45 Grad beträgt.
  24. Entgratwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass bei zu entgratenden Querbohrungen mit einem größeren Durchmesser der Schulterwinkel &dgr; größer 45 Grad ist.
  25. Entgratwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneide (3) an den im Eingriff stehenden Stoßkanten einen Freiwinkel &agr; von Null Grad hat.
  26. Entgratwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Freiwinkel &agr; durch die Flächen F1, F2, F3 der Schneide (3) festgelegt ist.
  27. Entgratwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Flächen F1, F2, F3 der Schneide (3) immer parallel zur x- und y-Achse angeordnet sind.
  28. Entgratwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass der Kippwinkel &khgr; der Schneide (3) größer als Null Grad ist.
  29. Entgratwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck p nach den sich während der Bearbeitung ändernden Gratabmessungen einstellbar ist.
  30. Entgratwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck p in Abhängigkeit vom Werkstoff einstellbar ist.
  31. Entgratwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellung des Druckes p von einem graterfassenden Messmittel bestimmt ist.
  32. Entgratwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck p an der Schneidenkörperfläche größer als der Atmosphärendruck und kleiner 500 bar, vorzugsweise zwischen 4 bis 60 bar, ist.
  33. Entgratwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsbohrung (12) zentrisch in der Längsachse (4) im Werkzeugschaft (1) bis zum Ende des Stützkörpers (6) angeordnet ist.
  34. Entgratwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsbohrung (12) im Werkzeugschaft (1) eine Grundlochbohrung mit radialer Abführung ist.
  35. Entgratwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsbohrung (12) zentrisch in der Längsachse (4) im Werkzeugschaft (1) bis zur Hälfte des Stützkörpers (6) angeordnet ist und von diesem Ende der Durchgangsbohrung (12) im Stützkörper (6) Bohrungen (26) direkt in die Richtung der Schneiden (3) führen.
  36. Entgratwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass der in die Durchgangsbohrung (12) des Werkzeugschaftes (1) gepresste flüssige Stoff eine Bohremulsion, ein Bohröl oder ein Gemisch oder ein anderer zur Kühlung und/oder Schmierung einsetzbarer Stoff ist.
  37. Entgratwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass der in die Durchgangsbohrung (12) des Werkzeugschaftes (1) gepresste gasförmige Stoff ein Schweißgas, ein Inertgas, Druckluft oder Kohlendioxid ist.
  38. Entgratwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass das in die Durchgangsbohrung (12) des Werkzeugschaftes (1) gepresste Gas-Flüssigkeits-Gemisch beispielsweise Luft mit einem 10 bis 15 prozentigen Anteil eines zugemischten Bohröles ist.
  39. Entgratwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass die Querbohrungen beim Vorschub des Entgratwerkzeuges im Rechtslauf und beim Rücklauf im Linkslauf zu entgraten sind.
Es folgen 4 Blatt Zeichnungen






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