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Dokumentenidentifikation DE102006029106A1 27.12.2007
Titel Werkzeug zum Bohren eines Sacklochs und zum Herstellen einer Hinterschneidung im Sackloch
Anmelder fischerwerke Artur Fischer GmbH & Co. KG, 72178 Waldachtal, DE
Erfinder Fischer, Artur, Prof. Dr.h.c., 72178 Waldachtal, DE;
Bläse, Ralf, 72160 Horb, DE
Vertreter ABACUS Patentanwälte, Klocke, Späth, Barth, 72160 Horb
DE-Anmeldedatum 22.06.2006
DE-Aktenzeichen 102006029106
Offenlegungstag 27.12.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 27.12.2007
IPC-Hauptklasse B23B 51/08(2006.01)A, F, I, 20060622, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B23B 41/04(2006.01)A, L, I, 20060622, B, H, DE   B23C 5/00(2006.01)A, L, I, 20060622, B, H, DE   B23C 3/10(2006.01)A, L, I, 20060622, B, H, DE   B24D 17/00(2006.01)A, L, I, 20060622, B, H, DE   B24B 5/06(2006.01)A, L, I, 20060622, B, H, DE   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Werkzeug (1) zum Bohren eines Sacklochs (11) und zum Herstellen einer Hinterschneidung (13) im Sackloch (11). Die Erfindung schlägt vor, das Werkzeug (1) mit einem konischen Fräser (3) auszubilden, aus dem ein Bohrer (4) ein kurzes Stück vorsteht. Es wird zunächst in üblicher Weise das Sackloch (11) gebohrt, wobei der Bohrer (4) das Sackloch (11) vorbohrt und den Fräser (3) zentriert. Anschließend wird das Werkzeug (1) radial ausgelenkt und auf einer Kreisbahn bewegt, wodurch die konische Hinterschneidung (13) hergestellt wird.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zum Bohren eines Sacklochs und zum Herstellen einer Hinterschneidung im Sackloch mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Hinterschnittene Sacklöcher werden zur Verankerung sog. Hinterschnittanker benötigt, bei denen eine Spreizhülse auf einen Spreizkonus aufgeschoben und dadurch aufgeweitet wird, so dass sie die Hinterschneidung des Sacklochs hintergreift und der Hinterschnittanker durch Formschluss und üblicherweise zusätzlich durch Kraftschluss im hinterschnittenen Sackloch verankert ist.

Sacklöcher mit Hinterschneidung lassen sich in zwei Arbeitsgängen herstellen, indem zunächst das Sackloch gebohrt und anschließend die Hinterschneidung mit einem Umfangsfräser hergestellt wird, der bei rotierendem Antrieb auf einer gedachten Kreisbahn um die gedachte Mittelachse des Bohrlochs geführt wird. Umfangsfräser bedeutet, dass er mindestens eine, üblicherweise eine Anzahl Schneiden an seinem Umfang aufweist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Werkzeug vorzuschlagen, mit dem sowohl das Sackloch gebohrt als auch die Hinterschneidung hergestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Das erfindungsgemäße Werkzeug weist einen Fräser und einen Bohrer, der ein kurzes Stück aus einer Stirnseite des Fräsers vorsteht, auf. Der Bohrer und der Fräser sind koaxial zu einander. Ein Durchmesser des Fräsers ist auf der Stirnseite, auf der der Bohrer vorsteht, größer als ein Durchmesser des Bohrers. Der Fräser weist mindestens eine, vorzugsweise eine Anzahl Schneiden an seinem Umfang und mindestens eine, vorzugsweise ebenfalls eine Anzahl Schneiden an seiner Stirnseite auf, auf der der Bohrer vorsteht. Die Schneiden an der Stirnseite des Fräsers erstrecken sich auf der ringscheibenförmigen, den Bohrer umgebenden Stirnfläche des Fräsers vom Bohrer nach außen.

Der vom Fräser vorstehende Bohrer bohrt das Sackloch vor und zentriert den Fräser. Der Fräser vergrößert das Sackloch um das Maß, um dass sein Durchmesser größer ist als der Durchmesser des Bohrers. Ist das Sackloch bis zu einer gewünschten Tiefe gebohrt, wird das erfindungsgemäße Werkzeug bei weiterhin drehendem Antrieb ausgelenkt und auf einer gedachten Kreisbahn um eine gedachte Achse des Sacklochs bewegt. Dabei stellt der Fräser mit seiner/n Schneide/n am Umfang die Hinterschneidung her.

Die Erfindung ermöglicht die Herstellung eines Sacklochs mit einer Hinterschneidung mit einem einzigen Werkzeug und in einem Arbeitsgang, wobei das Werkzeug zunächst zum Bohren des Sacklochs axial vorgeschoben wird, bis die gewünschte Tiefe des Sacklochs erreicht ist, das Werkzeug anschließend radial ausgelenkt und dann auf einer Kreisbahn um die Achse des Sacklochs bewegt wird. Das Werkzeug wird während der gesamten Zeit drehend angetrieben. Zur Herstellung der Hinterschneidung nach dem Bohren des Sacklochs kann das Werkzeug auch auf Kreisbahnen mit zunehmend größer werdendem Durchmesser geführt werden, bis die gewünschte Auslenkung erreicht ist.

Die Stirnseite des Fräsers, auf der der Bohrer vorsteht, steht radial vorzugsweise etwa 1 bis 2 mm, insbesondere 1 bis 1,5 mm über den Bohrer über. Der Durchmesserunterschied zwischen der Stirnseite des Fräsers und dem Bohrer ist doppelt so groß, also vorzugsweise etwa 2 bis 4 mm, insbesondere 2 bis 3 mm.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung verkleinert sich der Fräser in Richtung vom Bohrer weg. Insbesondere ist der Fräser konisch und stellt eine konische Hinterschneidung im Sackloch her. An sich sollte die Form des Fräsers an die Form der aufgeweiteten Spreizhülse des Hinterschnittankers angepasst sein, zu dessen Verankerung das Sackloch mit der Hinterschneidung hergestellt wird.

In bevorzugter Ausgestaltung weist das erfindungsgemäße Werkzeug eine kreisförmige, umlaufende Anlagefläche auf einer dem Bohrer abgewandten Seite des Fräsers auf. Die Anlagefläche ist beispielsweise die Umfangsfläche eines zylindrischen Abschnitts des Werkzeugs. Ihr Durchmesser ist kleiner als der Durchmesser der Stirnseite des Fräsers, die die Schneide/n aufweist und auf der der Bohrer vorsteht. Die Anlagefläche dient zur Begrenzung der Auslenkung des erfindungsgemäßen Werkzeugs beim Herstellen der Hinterschneidung. Das Werkzeug wird soweit ausgelenkt, d. h. radial nach außen bewegt, bis die Anlagefläche an einer Lochwand des gebohrten Sacklochs zur Anlage kommt. Anschließend wird das Werkzeug mit der Anlagefläche an der Lochwand anliegend bewegt und dadurch auf der gewünschten Kreisbahn zur Herstellung der Hinterschneidung geführt. Der Durchmesserunterschied zwischen der Anlagefläche und der Stirnseite des Fräsers ergibt die Größe der Hinterschneidung in radialer Richtung. Durch das Bohren hat das Sackloch den Durchmesser der die Schneide/n aufweisenden Stirnseite des Fräsers.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Anlagefläche den gleichen Durchmesser wie der Bohrer des Werkzeugs aufweist.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Bohrer in den Fräser eingesetzt ist. Darunter ist auch umgekehrt zu verstehen, dass der Fräser auf den Bohrer aufgesetzt ist. Die Herstellbarkeit des erfindungsgemäßen Werkzeugs ist dadurch vereinfacht. Die Verbindung des Bohrers mit dem Werkzeug kann unlösbar beispielsweise durch Löten oder Aufschrumpfen des Fräsers hergestellt sein. Um den Bohrer schleifen zu können kann eine lösbare Verbindung beispielsweise durch Schrauben, mit einem Passstift, einem zum Lösen des Bohrers zu zerstörenden Niet oder dgl. gewählt werden.

Anstelle des Fräsers kann das Werkzeug gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung einen Schleifer aufweisen. Der Schleifer hat die gleiche Form wie der Fräser, ist also beispielsweise konisch. Der Unterschied ist, dass die Hinterschneidung mit einem Schleifer durch Spanen mit geometrisch unbestimmten Schneiden und mit einem Fräser mit geometrisch bestimmten Schneiden hergestellt wird.

Zur Herstellung des Sacklochs und der Hinterschneidung von Hand sieht eine Ausgestaltung der Erfindung eine Halteeinrichtung vor, in der das Werkzeug drehbar gelagert ist. Die Halteeinrichtung weist eine Anlage in einer gedachten Radialebene des Werkzeugs auf, die sich auf einer dem Bohrer abgewandten Seite des Fräsers befindet. Mit Herstellung von Hand ist eine Herstellung mittels einer elektrischen, pneumatischen oder dgl. Handbohrmaschine gemeint im Unterschied zu einer Herstellung auf einer Werkzeugmaschine, bei der das Werkzeug auf einer gewünschten Bahn geführt wird. Die Halteeinrichtung bildet zum Einen einen Tiefenanschlag, das Sackloch wird so tief gebohrt, bis die Anlage der Halteeinrichtung auf einem Werkstück aufsitzt. Zum Anderen hält die Halteeinrichtung das Werkzeug bei der Herstellung der Hinterschneidung senkrecht zum Werkstück wenn die Halteeinrichtung mit ihrer Anlage in Anlage am Werkstück gehalten und auf dem Werkstück verschoben wird. Die Halteeinrichtung kann beispielsweise plattenförmig mit einer Fläche als Anlage ausgebildet sein. Denkbar ist auch eine Art Gestell mit mindestens drei Füßen, die um das Werkzeug verteilt in der gedachten Radialebene des Werkzeugs angeordnet sind. In diesem Fall müssen die Füße der Halteeinrichtung in Anlage am Werkstück gehalten werden während die Hinterschneidung hergestellt wird. Vorzugsweise weist die Anlage der Halteeinrichtung einen Axialabstand von der dem Bohrer abgewandten Seite des Fräsers auf. Die Hinterschneidung wird dadurch im Sackloch unterhalb einer Werkstückoberfläche hergestellt. Die Hinterschneidung befindet sich dadurch in einer ausreichenden Tiefe im Werkstück, die ein Ausreißen eines Hinterschnittankers vermeidet.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die einzige Figur zeigt ein erfindungsgemäßes Werkzeug in Seitenansicht.

Das in der Zeichnung dargestellte erfindungsgemäße Werkzeug 1 weist einen Schaft 2 mit einem konischen Fräser 3 auf, von dessen dem Schaft 2 abgewandter Stirnseite ein Bohrer 4 ein kurzes Stück vorsteht. Zwischen dem Fräser 3 und dem Schaft 2 weist das Werkzeug 1 einen zylindrischen Abschnitt auf, dessen Durchmesser einem Durchmesser des Bohrers 4 entspricht. Eine Umfangsfläche des zylindrischen Abschnitts bildet eine Anlagefläche 5 des Werkzeugs 1. Der Fräser 3 weist Schneiden an seinem Umfang, d. h. an seiner konischen Umfangsfläche, und an seiner Stirnfläche, von der der Bohrer 4 absteht, auf. Diese Stirnfläche ist eine kreisringscheibenförmige Ringstufe. Der Bohrer 4 ist ein herkömmlicher Wendelbohrer, der nur ein kurzes Stück aus dem Fräser 3 vorsteht. Ein zylindrischer Teil des Bohrers 4 ohne eine Bohrerspitze steht etwa so weit axial von der Stirnfläche des Fräsers 3 vor wie die Stirnfläche 3 radial über den Bohrer 4 vorsteht. Der Bohrer 4 kann einstückig mit dem Werkzeug 1 sein. Im dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Bohrer 4 der Herstellbarkeit wegen in das Werkzeug 1 eingesetzt und durch Löten oder Schrumpfen im Werkzeug 1 befestigt. Schrumpfen bedeutet, dass das Werkzeug 1 vor dem Einsetzten des Bohrers 4 erwärmt und dadurch aufgeweitet worden ist. Um den Bohrer 4 besser nachschleifen zu können kann er auch lösbar in das Werkzeug 1 eingesetzt sein, beispielsweise kann er ein Außengewinde aufweisen, mit dem er in ein Innengewinde im Schaft 2 des Werkzeugs 1 eingeschraubt ist (nicht dargestellt).

Anstelle des Fräsers 3 kann das erfindungsgemäße Werkzeug 1 auch einen Schleifer mit gleicher Form wie der Fräser 3, im dargestellten Ausführungsbeispiel also einen konischen Schleifer aufweisen (nicht dargestellt).

Das Werkzeug 1 ist mit einem Kugellager 6 drehbar in einer Halteeinrichtung 7 gelagert. Die Halteeinrichtung 7 ist ein zylindrisches Bauteil, dessen fräserseitige Stirnfläche eine Anlage 8 bildet. Die Anlage 8 befindet sich in einer Radialebene des Werkzeugs 1 in Höhe der zylindrischen Anlagefläche 5 des Werkzeugs 1. Die Anlagefläche 5 steht aus der Anlage 8 axial vor. Die Halteeinrichtung 7 weist eine zylindrische Ansenkung als Spanraum 9 zur Aufnahme von Spänen auf, die Anlage 8 ist somit eine ringscheibenförmige Fläche. Das Kugellager 6 ist durch eine lochscheibenförmige Blende 10 vor Spänen geschützt, die nach Art eines radial nach innen stehenden Flansch einstückig mit der Halteeinrichtung 7 ausgebildet ist und durch deren Mittelloch der Schaft 2 des Werkzeugs 1 geht.

Zur Benutzung wird das erfindungsgemäße Werkzeug 1 in beispielsweise eine nicht dargestellte Handbohrmaschine eingespannt und drehend angetrieben. Durch eine axiale Bewegung des drehenden Werkzeugs 1 wird in üblicher Weise mit dem Bohrer 4 ein Sackloch 11 in ein Werkstück 12 gebohrt. Die Axialbewegung des Werkzeugs 1 kann auch als Vorschub aufgefasst werden. Das Bohrloch 11 wird mit dem Bohrer 4 des Werkzeugs 1 vorgebohrt, der den Fräser 3 des Werkzeugs 1 beim Bohren zentriert. Mit seiner radial über den Bohrer 4 vorstehenden, lochscheibenförmigen, Schneiden aufweisenden Stirnfläche vergrößert der Fräser 3 das mit dem Bohrer 4 vorgebohrte Sackloch 11. Das Sackloch 11 wird so tief gebohrt, bis die Anlage 8 der Halteeinrichtung 7 auf dem Werkstück 12 aufsitzt. Die Halteeinrichtung 7 bildet einen Tiefenanschlag beim Bohren des Sacklochs 11. Das Sackloch 11 ist zylindrisch mit einer Ringstufe, an der sich sein Durchmesser ändert. Das Sackloch 11 hat einen Durchmesser, der dem Durchmesser der Stirnfläche des Fräsers 3, aus der der Bohrer 4 vorsteht, entspricht. Das Sackloch 11 verjüngt sich mit der Ringstufe auf den Durchmesser des Bohrers 4 und endet mit einem kegelförmigen Grund, der der Spitze des Bohrers 4 entspricht.

Nach dem Bohren des Sacklochs 11 wird das Werkzeug 1 radial ausgelenkt, bis die zylindrische Anlagefläche 5 an einer Lochwand des Sacklochs 11 anliegt. Anschließend wird das stets weiter drehend angetriebene Werkzeug 1 mit seiner Anlagefläche 5 an der Wand des Sacklochs 11 anliegend auf einer Kreisbahn bewegt. Beim radialen Auslenken und der Bewegung auf der Kreisbahn stellt der Fräser 3 des Werkzeugs 1 eine konische Hinterschneidung 13 im Sackloch 11 her. Beim Auslenken und beim Bewegen des Werkzeugs 1 auf der Kreisbahn wird die Anlage 8 der Halteeinrichtung 7 stets in Anlage am Werkstück 12 gehalten. Dadurch ist eine zum Werkstück 12 rechtwinklige Ausrichtung des Werkzeugs 1 sichergestellt.

Das mit dem Werkzeug 1 hergestellte Sackloch 11 mit der Hinterschneidung 13 dient zur Verankerung eines nicht dargestellten Hinterschnittankers. Dieser Hinterschnittanker weist einen Schaft mit einem Spreizkonus auf, auf den eine Spreizhülse aufschiebbar ist. Durch das Aufschieben der Spreizhülse auf den Spreizkonus weitet sich die Spreizhülse konisch auf und verankert den Hinterschnittanker form- und vorzugsweise auch kraftschlüssig in der Hinterschneidung 13 des Sacklochs 11. Die Hinterschneidung 13 befindet sich unterhalb einer Oberfläche des Werkstücks 12, so das ein Ausreißen des Hinterschnittankers aus dem Werkstück 12 so gut wie ausgeschlossen ist.

1 zeigt das Werkzeug 1 in einer radial ausgelenkten Stellung in dem Sackloch 11 mit der Hinterschneidung 13.

Für eine Maschinenbohrung, also die Herstellung des Sacklochs 11 und der Hinterschneidung 13 auf einer computergesteuerten Werkzeugmaschine ist die Halteeinrichtung 7 nicht erforderlich, es genügt das Werkzeug 1 mit dem Fräser 3 und dem Bohrer 4. Auch die zylindrische Anlagefläche 5 zur Führung des Werkzeugs 1 auf der Kreisbahn ist in diesem Fall entbehrlich, weil die Werkzeugmaschine das Werkzeug 1 auf der Kreisbahn führt.

Im dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiel haben der Bohrer 4 und die zylindrische Anlagefläche 5 einen Durchmesser von 6 mm und der Schaft 2und die Stirnseite des Fräsers 3, aus der der Bohrer 4 vorsteht, einen Durchmesser von 8 mm. Die Stirnfläche des Fräsers 3 steht also um radial 1 mm über den Bohrer 4 vor. Die Hinterschneidung 13 weitet sich konisch im Radius um 1 mm gegenüber dem Sackloch 11 auf, der Durchmesserunterschied beträgt 2 mm. Der Durchmesser des Sacklochs 11 entspricht dem Durchmesser Stirnfläche des Fräsers 3, im Ausführungsbeispiel hat das Sackloch 11 also einen Durchmesser von 8 mm. Das Werkzeug 1 ist für einen nicht dargestellten Hinterschnittanker mit einem Nenndurchmesser M6 vorgesehen, dessen Spreizhülse eine Wanddicke von 1 mm aufweist. Bei größeren Durchmessern, beispielsweise einem Durchmesser des Bohrers 4 von 12 mm für einen nicht dargestellten Hinterschnittanker mit Nenndurchmesser M12 kann der Durchmesserunterschied zur Stirnfläche des Fräsers 3 auch beispielsweise 3 mm betragen für eine Wanddicke der Spreizhülse des Hinterschnittankers von 1,5 mm.


Anspruch[de]
Werkzeug zum Bohren eines Sacklochs (11) und zum Herstellen einer Hinterschneidung (13) im Sackloch (11), mit einem Fräser (3), der mindestens eine Schneide an seinem Umfang und mindestens eine Schneide an seiner einen Stirnseite aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Fräser (3) einen kurzen Bohrer (4) an seiner die mindestens eine Schneide aufweisenden Stirnseite aufweist, und dass ein Durchmesser des Bohrers (4) kleiner als ein Durchmesser der die mindestens eine Schneide aufweisenden Stirnseite des Fräsers (3) ist. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Durchmesser des Fräsers (3) vom Bohrer (4) weg verkleinert. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (1) eine kreisförmig umlaufende Anlagefläche (5) auf einer dem Bohrer (4) abgewandten Seite des Fräsers (3) aufweist, deren Durchmesser kleiner als der Durchmesser der die mindestens eine Schneide aufweisenden Stirnseite des Fräsers (3) ist. Werkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlagefläche (5) den gleichen Durchmesser wie der Bohrer (4) aufweist. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bohrer (4) in den Fräser (3) eingesetzt ist. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (1) einen Schleifer anstelle des Fräsers (3) aufweist. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (1) in einer Halteeinrichtung (7) drehbar gelagert ist, die eine Anlage (8) in einer gedachten Radialebene des Werkzeugs (1) auf einer dem Bohrer (4) abgewandten Seite des Fräsers (3) aufweist.






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