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DE102021112363A1 - Bearbeitungs-Werkzeug zur Schneid- und/oder Formbearbeitung der Innenwandung einer Werkstück-Bohrung - Google Patents

Bearbeitungs-Werkzeug zur Schneid- und/oder Formbearbeitung der Innenwandung einer Werkstück-Bohrung Download PDF

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DE102021112363A1
DE102021112363A1 DE102021112363.1A DE102021112363A DE102021112363A1 DE 102021112363 A1 DE102021112363 A1 DE 102021112363A1 DE 102021112363 A DE102021112363 A DE 102021112363A DE 102021112363 A1 DE102021112363 A1 DE 102021112363A1
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DE
Germany
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cutting
machining
cutting edge
tool
functional
Prior art date
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Application number
DE102021112363.1A
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Inventor
Peter Kopton
Attila Bugár
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Audi AG
Audi Hungaria Kft
Original Assignee
Audi AG
Audi Hungaria Kft
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Publication date
Application filed by Audi AG, Audi Hungaria Kft filed Critical Audi AG
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Priority to PCT/EP2022/062016 priority patent/WO2022238208A1/de
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bearbeitungs-Werkzeug zur Schneid- und/oder Formbearbeitung der Innenwandung (1) einer Werkstück-Bohrung (3), wobei in einem Bearbeitungs-Hub (B) das Bearbeitungs-Werkzeug koaxial zur Bohrungsachse mit einem vorzugsweise konstanten Vorschub (f) in die Werkstück-Bohrung (3) absenkbar ist, und nach erfolgtem Bearbeitungs-Hub (B) das Bearbeitungs-Werkzeug in einem Reversier-Hub koaxial aus der bearbeiteten Werkstück-Bohrung (3) herausführbar ist. Erfindungsgemäß weist das Bearbeitungs-Werkzeug in Kombination zumindest zwei erste Funktionsschneiden (11) und zumindest eine davon unterschiedliche zweite Funktionsschneide (13) auf. Die Teilungsabstände der ersten Funktionsschneiden (11) und die Teilungsabstände der zweiten Funktionsschneiden (13) sind so bemessen, dass sich die auf die Schneiden (11, 13) wirkenden Prozesskräfte, das heißt Schnitt- und/oder Formkräfte, zumindest teilweise ausgleichen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Bearbeitungs-Werkzeug zur Schneid- und/oder Formbearbeitung der Innenwandung einer insbesondere dünnwandigen Werkstück-Bohrung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
  • Die Oberflächenbearbeitung der Innenwandung einer dünnwandigen Werkstück-Bohrung kann in einer Prozesskette erfolgen, bei der zunächst in einem Anlieferungszustand eine Werkstück-Vorbohrung bereitgestellt wird. In einem Bearbeitungs-Hub wird das Bearbeitungs-Werkzeug koaxial zur Bohrungsachse mit einem Vorschub sowie einer damit synchronisierten Drehzahl in die Werkstück-Vorbohrung abgesenkt. Nach Beendigung des Bearbeitungs-Hubes erfolgt ein Reversier-Hub, bei dem das Bearbeitungs-Werkzeug koaxial aus der bearbeiteten Werkstück-Bohrung herausgeführt wird.
  • Bei einer hohen Qualitätsanforderung an die Werkstück-Bohrung erfolgt in gängiger Praxis ein mehrstufiger Prozess, bei dem die Innenwandung der Werkstück-Bohrung mit voneinander separaten Vorbearbeitungs-Werkzeugen (zum Beispiel Schrupp-Werkzeug) und Fertigbearbeitungs-Werkzeugen (zum Beispiel Schlicht-Werkzeug) bearbeitet werden. Dies ist mit einer langen Prozessdauer sowie mit einem hohen Maschinenverschleiß verbunden. Zudem weist eine dünnwandige Werkstück-Bohrung eine reduzierte Formstabilität auf. Dies führt bei der Bearbeitung mit unterschiedlichen Werkzeugen zu einer Formänderung der Werkstück-Bohrung, wodurch es zu Qualitätseinbußen bei der Oberflächenbearbeitung der Innenwand der Werkstück-Bohrung kommt.
  • Aus der WO 2013/139844 A1 ist ein Fräsbohrwerkzeug bekannt. Aus der DE 10 2015 113 541 B3 ist ein Fräswerkzeug bekannt. Aus der DE 10 2014 006 845 B4 ist ein Werkzeug zum Aufrauen einer metallischen Oberfläche bekannt.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Bearbeitungs-Werkzeug zur Bearbeitung der Innenwandung einer insbesondere dünnwandigen Werkstück-Bohrung bereitzustellen, mit dessen Hilfe die Bearbeitung im Vergleich zum Stand der Technik fertigungstechnisch günstiger sowie mit gesteigerter Bearbeitungsqualität durchführbar ist.
  • Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
  • Die Erfindung geht von einem Bearbeitungs-Werkzeug aus, das in einem Bearbeitungs-Hub koaxial zur Bohrungsachse mit einem Vorschub sowie einer damit synchronisierten Drehzahl in die Werkstück-Bohrung abgesenkt wird. Nach erfolgtem Bearbeitungs-Hub wird das Bearbeitungs-Werkzeug in einem Reversier-Hub koaxial aus der bearbeiteten Werkstück-Bohrung herausgeführt. Sinngemäß werden im Anspruch 1 für die Bearbeitung der Innenwandung der Werkstück-Bohrung nicht mehr voneinander separate Vor- und Fertigbearbeitungs-Werkzeuge verwendet. Vielmehr weist das Bearbeitungs-Werkzeug in Kombination zumindest zwei Vorbearbeitungs-Schneide, insbesondere Schrupp-Schneide, und zumindest eine Fertigbearbeitungs-Schneiden, insbesondere Schlicht-Schneide, auf. Die Teilungsabstände zwischen den Vorbearbeitungsschneiden und die Teilungsabstände zwischen den Fertigbearbeitungs-Schneiden (das heißt deren Positionierung in der Werkzeug-Umfangsrichtung) sind so bemessen, dass sich die auf die Schneiden wirkenden Prozesskräfte, das heißt Schnitt- und/oder Formkräfte, zumindest teilweise ausgleichen, um eine stabilen Bearbeitungsprozess zu gewährleisten, bei dem speziell dünnwandige Werkstück-Bohrungen keiner oder nur einer geringfügigen Formänderung unterworfen sind.
  • Es ist hervorzuheben, dass die Erfindung nicht auf die Kombination von Vorbearbeitungs-Schneiden und Fertigbearbeitungs-Schneiden beschränkt ist. Vielmehr kann die Erfindung auch allgemein auf eine Kombination von ersten Funktionsschneiden und davon unterschiedlichen zweiten Funktionsschneiden angewendet werden. Im Hinblick auf ein einfacheres Verständnis der Erfindung wird nachfolgend speziell Bezug auf eine Kombination von zumindest zwei Vorbearbeitungs-Schneiden und einer Fertigbearbeitungs-Schneide genommen:
    • In einer technischen Umsetzung kann jede der Vorbearbeitungs-Schneiden eine entlang der Werkzeug-Drehachse über eine Schneidenlänge verlaufende Längsschneidkante aufweisen. Diese kann insbesondere an einer, der Werkzeugspitze zugewandten Schneidenecke in eine Querschneidkante übergehen. In gleicher Weise kann auch die Fertigbearbeitungs-Schneide eine entlang der Werkzeug-Drehachse über eine Schneidenlänge verlaufende Längsschneidkante aufweisen. Diese kann ebenfalls an einer, der Werkzeugspitze zugewandten Schneidenecke in eine Querschneidkante übergehen. Die Längsschneidkante der Fertigbearbeitungs-Schneide liegt dabei auf einem Werkzeugradius, der größer ist als der Werkzeugradius, auf dem die Längsschneidkante der Vorbearbeitungs-Schneidkante liegt.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt mit Hilfe der Vorbearbeitungs-Schneiden und/oder mit Hilfe der Fertigbearbeitungs-Schneide unter Spanbearbeitung ein Materialabtrag in Radialrichtung der Werkstück-Bohrung. Mit Hilfe der Vorbearbeitungs-Schneiden kann eine Grobbearbeitung durchgeführt werden, und zwar mit entsprechend großem Materialabtrag an der Innenwandung der Werkstück-Bohrung. Demgegenüber kann mit Hilfe der Fertigbearbeitungs-Schneide eine Feinbearbeitung erfolgen, bei der ein im Vergleich zur Vorbearbeitung stark reduzierter Materialabtrag an der Innenwandung der Werkstück-Bohrung erfolgt.
  • In einer konkreten Ausführungsvariante kann das Bearbeitungs-Werkzeug genau eine Fertigbearbeitungs-Schneide und zumindest zwei oder mehrere Vorbearbeitungs-Schneiden aufweisen. Die Schneiden sind bevorzugt nicht über konstante Teilungsabstände am Bearbeitungs-Werkzeug angeordnet. Vielmehr ist es im Hinblick auf einen Ausgleich der auf die Schneiden wirkenden Prozesskräften bevorzugt, wenn mit Bezug auf die Werkzeug-Drehachse auf einer Seite die Vorbearbeitungs-Schneiden gruppiert sind und auf der diametral gegenüberliegenden Seite die eine Fertigbearbeitungs-Schneide angeordnet ist. In diesem Fall können die Vorbearbeitungs- und Fertigbearbeitungs-Schneiden in der Werkzeug-Umfangsrichtung über unterschiedliche Teilungsabstände voneinander beabstandet sein und/oder in Axialrichtung in unterschiedlichen Höhenpositionen, das heißt mit Höhen versetzen, am Bearbeitungs-Werkzeug angeordnet sein.
  • In einer bevorzugten Weiterbildung können die Teilungsabstände und die Höhenpositionen der Vorbearbeitungs-Schneiden derart ausgewählt sein, dass die Schneidenbelastung pro Vorbearbeitungs-Schneide in etwa gleich ist, das heißt der Vorschub pro Vorbearbeitungs-Schneide (Zahnvorschub) in etwa gleich ist. Im Bearbeitungs-Hub wird aufgrund des Werkzeug-Vorschubs sowie der damit synchronisierten Werkzeug-Drehzahl jede der Vorbearbeitungs-Schneiden über zueinander parallele Schnittwege mit einer konstanten Steigung spiralförmig entlang der Bohrungs-Innenwandung bewegt. Bei einer Abwicklung der Innenwandung der Werkstück-Bohrung ergibt sich daher ein geradliniger Schnittweg-Verlauf. Die in der Axialrichtung gemessene Schnittweg-Breite der jeweiligen Vorbearbeitungs-Schneide ist dabei identisch mit deren Schneidenlänge. Zur Reduzierung der Werkzeug-Belastung sind die Teilungsabstände sowie die Höhenpositionen der Vorbearbeitungs-Schneiden so ausgelegt, dass sich deren Schnittwege nicht (oder nur geringfügig) überlappen, sondern vielmehr die Schnittwege in Axialrichtung überlappungsfrei aneinandergrenzen.
  • Analog zum oben beschriebenen Bewegungsmuster der Vorbearbeitungs-Schneiden bewegt sich auch die Fertigbearbeitungs-Schneide während des Bearbeitungs-Hubs über einen Schnittweg mit konstanter Steigung sowie parallel zu den Schnittwegen der Vorbearbeitungs-Schneiden spiralförmig entlang der Bohrungs-Innenwandung. In einer Abwicklung der Innenwandung der Werkstück-Vorbohrung ergibt sich daher ein geradliniger Schnittweg-Verlauf. Die in Axialrichtung gemessene Schnittweg-Breite der Fertigbearbeitungs-Schneide ist dabei identisch mit deren Schneidenlänge.
  • Um eine hohe Bearbeitungsqualität mit äußerst glattflächiger Innenwandung zu erzielen, ist es bevorzugt, wenn die Schneidenlänge der Fertigbearbeitungs-Schneide in etwa der Summe sämtlicher Schneidenlängen der Vorbearbeitungs-Schneiden entspricht oder gegebenenfalls um ein Sicherheitsaufmaß größer ist. In diesem Fall kann die Position der Fertigbearbeitungs-Schneide in Umfangsrichtung sowie deren Höhenposition in Axialrichtung so ausgelegt sein, dass sich im Bearbeitungs-Hub folgendes Bewegungsmuster ergibt: so kann die Fertigbearbeitungs-Schneide den Vorbearbeitungs-Schneiden in der Werkzeug-Drehrichtung nacheilen. Zudem kann der Schnittweg der Fertigbearbeitungs-Schneide die Schnittwege der Vorbearbeitungs-Schneiden bevorzugt komplett überdecken.
  • Um einen besonders wirkungsvollen Ausgleich der auf die Schneiden einwirkenden Prozesskräfte, das heißt Schnitt- und/oder Formkräfte, zu erzielen, sind die Axial-Höhen (d.h. H1, H2, H3, H4) der Schneiden von besonderer Bedeutung. Beispielhaft können die Vorbearbeitung-Schneiden in etwa auf gleicher axialer Höhe wie die Fertigbearbeitungs-Schneide positioniert sein: In diesem Fall kann die Fertigbearbeitungs-Schneide - in Umfangsrichtung betrachtet - die Vorbearbeitungs-Schneiden zumindest teilweise, insbesondere vollständig überdeckt, so dass ein wirkungsvoller Prozesskraft-Ausgleich erfolgt. Bevorzugt ist es, wenn die Fertigbearbeitungs-Schneide und die Vorbearbeitungs-Schneide, die der Werkzeugspitze axial am nächsten ist, auf gleichem axialem Höhenniveau ab. Im Unterschied dazu kann die Fertigbearbeitungs-Schneide die Vorbearbeitungs-Schneide 11, die axial am entferntesten von der Werkzeugspitze ist, in Axialrichtung mit einem Axial-Überstand überragen.
  • Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Figuren beschrieben.
  • Es zeigen:
    • 1 und 2 jeweils Ansichten des Bearbeitungs-Werkzeugs in Alleinstellung;
    • 3 das Bearbeitungs-Werkzeug während des Bearbeitungs-Hubes; und
    • 4 und 5 jeweils Ansichten eines Vergleichsbeispiels; und
    • 6 eine Ansicht einer Abwicklung der Werkzeug-Mantelfläche des erfindungsgemäßen Bearbeitungs-Werkzeugs.
  • In der 1 und 2 ist ein Bearbeitungs-Werkzeug gezeigt, mit dem in einem gemeinsamen Prozessschritt, das heißt in einem Bearbeitungs-Hub B (3), sowohl eine Vorbearbeitung als auch eine Fertigbearbeitung einer Innenwandung 1 einer Werkstück-Bohrung 3 durchführbar ist. Das Bearbeitungs-Werkzeug weist in der 1 einen, an einer gestrichelt angedeuteten Maschinenspindel 5 befestigbaren Werkzeug-Grundkörper 7 auf. Im Bereich der Werkzeugspitze 9 sind am Werkzeug-Grundkörper 7 außenumfangsseitig insgesamt drei Vorbearbeitungs-Schneiden 11 mit identischer Schneidengeometrie sowie genau eine Fertigbearbeitungs-Schneide 13 ausgebildet. Jeder der Schneiden 11, 13 ist in der Werkzeug-Drehrichtung jeweils ein Spanraum 8 (1) vorgelagert.
  • Jede der Vorbearbeitungs-Schneiden 11 ist mit einer Längsschneidkante 15 ausgebildet, die sich entlang der Werkzeug-Drehachse A über eine Schneidenlänge IV erstreckt. Die Längsschneidkante 15 geht an einer, der Werkzeugspitze 9 zugewandten Schneidenecke 17 in eine Querschneidkante 19 über. In der 1 liegt die Längsschneidkante 15 der jeweiligen Vorbearbeitungs-Schneide 11 auf einem Werkzeugradius r.
  • In gleicher Weise ist auch die Fertigbearbeitungs-Schneide 13 mit einer Längsschneidkante 21 ausgebildet, die sich entlang der Werkzeug-Drehachse A über eine Schneidenlänge IF erstreckt. Die Längsschneidkante 21 geht an einer, der Werkzeugspitze 9 zugewandten Schneidenecke 23 in eine Querschneidkante 25 über. In der 1 liegt die Längsschneidkante 21 der Fertigbearbeitungs-Schneide 13 auf einem Werkzeugradius R, der größer bemessen ist als der Werkzeugradius r der Längsschneidkante 15 der Vorbearbeitungs-Schneide 11.
  • In den Figuren wirken die Vorbearbeitungs-Schneiden 11 als SchruppSchneiden, die während des Bearbeitungs-Hubs B unter Spanbearbeitung einen Materialabtrag von der Innenwandung der Werkstück-Bohrung 3 durchführen. Dieser ist wesentlich größer als der von der Fertigbearbeitungs-Schneide 13 bewirkte Materialabtrag. Die Fertigbearbeitungs-Schneide 13 wirkt als eine Schlicht-Schneide, die in einer Feinbearbeitung lediglich einen geringfügigen Materialabtrag von der Innenwandung der Werkstück-Bohrung 3 durchführt.
  • In dem Bearbeitungs-Werkzeug sind die Teilungsabstände sowie die Höhenpositionen H1 bis H3 der Vorbearbeitungs-Schneiden 11 derart bemessen, dass der Vorschub vfz pro Vorbearbeitungs-Schneide 11 (Zahnvorschub) in etwa gleich ist, so dass die Schneidenbelastung für jede Vorbearbeitungs-Schneide 11 in etwa gleich ist. Zudem sind gemäß der 1 die drei Vorbearbeitungs-Schneiden 11 sowie die Fertigbearbeitungs-Schneide 13 nicht mit gleichmäßigen Teilungsabständen in Werkzeug-Umfangsrichtung positioniert. Vielmehr sind in der 1 die drei Vorbearbeitungs-Schneiden 11 mit Bezug auf die Werkzeug-Drehachse A auf einer Werkzeugseite in einem Winkelbereich α (zum Beispiel 120°) gruppiert, während auf der mit Bezug auf die Werkzeug-Drehachse A diametral gegenüberliegenden Seite die Fertigbearbeitungs-Schneide 13 angeordnet ist. Auf diese Weise können sich die auf die Schneiden 11, 13 einwirkenden Prozesskräfte, das heißt Schnitt- und/oder Formkräfte, zumindest teilweise gegeneinander ausgleichen.
  • Wie oben beschrieben, sind die Vorbearbeitungs-Schneiden 11 im Bearbeitungs-Werkzeug so angeordnet, dass der Vorschub vfz pro Vorbearbeitungs-Schneide 11 (Zahnvorschub) in etwa gleich ist und dass die auf die Schneiden 11, 13 einwirkenden Prozesskräfte, das heißt Schnitt- und/oder Formkräfte, zumindest teilweise gegeneinander ausglichen werden.
  • Im Hinblick auf ein einfacheres Verständnis der Erfindung wird auf das in den 4 und 5 gezeigte Vergleichsbeispiel verwiesen, das ein herkömmliches Vorbearbeitungs-Werkzeug zeigt. Das Vorbearbeitungs-Werkzeug ( 4) weist drei Vorbearbeitungs-Schneiden 11 sowie keine Fertigbearbeitungs-Schneide 13 auf. Ein gleicher Vorschub vfz pro Vorbearbeitungs-Schneide 11 (Zahnvorschub) sowie ein Ausgleich der auf die Schneiden 11 einwirkenden Prozesskräfte, das heißt Schnitt- und/oder Formkräfte, wird in den 4 und 5 wie folgt bewerkstelligt: Die drei Vorbearbeitungs-Schneiden 11 sind auf gleicher axialer Höhe positioniert sowie in gleichen Teilungsabständen (d.h. 120°) voneinander in Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandet (damit sich das Werkzeug in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt auf der Bohrungs-Innenwand abstützen kann), wie es in der Abwicklung der 5 gezeigt ist. Die Abwicklung der 5 ergibt sich bei einem vordefinierten Vorschub f mit damit synchronisierter Drehzahl n. Entsprechend wird in der 5 im Bearbeitungs-Hub B für jede Vorbearbeitungs-Schneide 11 ein Schnittweg w1, w2, w3 mit konstanter Steigung β erzeugt. Dieser verläuft entlang von Vorschublinien 10. Der Schnittweg w1, w2, w3 erstreckt sich spiralförmig entlang der Bohrungs-Innenwandung 3. In der in der 5 gezeigten Abwicklung ist der Schnittweg-Verlauf geradlinig. Zudem überlappen sich die Schnittwege w1, w2, w3 nicht (oder ggf. geringfügige Überlappung aufgrund von Sicherheitsaufmaß), sondern grenzen diese vielmehr in der Axialrichtung im Wesentlichen überlappungsfrei aneinander.
  • In der 6 ist eine Abwicklung der erfindungsgemäßen Werkzeug-Mantelfläche gezeigt, anhand der die Positionierungen der Schneiden 11, 13 in der Werkzeug-Umfangsrichtung sowie in der Werkzeug-Axialrichtung veranschaulicht sind. Die Abwicklung ergibt sich bei vordefiniertem Vorschub f mit damit synchronisierter Drehzahl n. Demnach wird im Bearbeitungs-Hub B für jede Vorbearbeitungs-Schneide 11 ein Schnittweg w1, w2, w3 mit konstanter Steigung β erzeugt, der sich jeweils spiralförmig entlang der Bohrungs-Innenwandung 3 erstreckt. In der in der 6 gezeigten Abwicklung ist der Schnittweg-Verlauf, der von den Vorbearbeitungs-Schneiden 11 erzeugt wird, geradlinig.
  • In der Abwicklung der 6 sind die Vorbearbeitungs-Schneiden 11 (im Gegensatz zur herkömmlichen Abwicklung der 5) nicht mehr auf gleicher axialer Höhe sowie mit gleichen Teilungsabständen (z.B. 120°) positioniert, um eine gleichmäßige Schneidenbelastung sowie einen Ausgleich von auf die Schneiden 11, 13 einwirkenden Prozesskräfte, das heißt Schnitt- und/oder Formkräfte zu erzielen. Vielmehr sind die Vorbearbeitungs-Schneiden 11 (im Vergleich zur 5) entlang ihrer Schnittwege w1, w2, w3 verschoben (Verlagerung in 6 mit Pfeilen angedeutet; Positionen der Schneiden 11 im herkömmlichen Werkzeug gestrichelt angedeutet), so dass nach wie vor eine gleichmäßige Schneidenbelastung der Vorbearbeitungs-Schneiden 11 erzielt wird.
  • Die Positionierungen der Vorbearbeitungs-Schneiden 11 in Umfangsrichtung sowie in Axialrichtung ist so ausgelegt, dass die in Axialrichtung gemessene Schnittwegbreite s1, s2, s3 der jeweiligen Vorbearbeitungs-Schneide 11 im Wesentlichen identisch mit deren jeweiligen Schneidenlänge IV ist. Auf diese Weise wird trotz unterschiedlicher Teilungsabstände der Vorschub vfz pro Vorbearbeitungs-Schneide 11 für alle drei Vorbearbeitungs-Schneiden 11 gleich gehalten, d.h. die Schneidelemente-Belastung pro Vorbearbeitungs-Schneide 11 gleich gehalten.
  • Um die auf die Schneiden 11, 13 einwirkenden Prozesskräfte, das heißt Schnitt- und/oder Formkräfte, auszugleichen, sind die Teilungsabstände in Werkzeug-Umfangsrichtung sowie die Höhenpositionen H1 bis H3 der Vorbearbeitungs-Schneiden 11 in Axialrichtung ausgelegt, wie in der 6 dargestellt. Die Schnittwege w1, w2, w3 der Schneiden 11 überlappen sich nicht (oder nur geringfügig aufgrund Sicherheitsaufmaß). Vielmehr grenzen diese in Axialrichtung überlappungsfrei aneinander.
  • Wie aus der 6 weiter hervorgeht, bewegt sich die Fertigbearbeitungs-Schneide 13 über einen Schnittweg w4 mit konstanter Steigung β sowie parallel zu den Schnittwegen w1 bis w3 der Vorbearbeitungs-Schneiden 11 entlang der Bohrungs-Innenwandung 1. In der in der 6 gezeigten Abwicklung ergibt sich somit bei vordefiniertem Werkzeug-Vorschub f und damit synchronisierter Drehzahl n ein geradliniger Schnittweg-Verlauf. In der Axialrichtung betrachtet ist die Schnittwegbreite s4 der Fertigbearbeitungs-Schneide 13 im Wesentlichen identisch mit deren Schneidenlänge IF.
  • Im Hinblick auf eine qualitativ hochwertige Oberflächenbearbeitung entspricht die Schneidenlänge IF der Fertigbearbeitungs-Schneide 13 der Summe aus den Schneidenlängen IV sämtlicher Vorbearbeitungs-Schneiden 11 und gegebenenfalls aus einem Sicherheitsaufmaß.
  • Die Position der Fertigbearbeitungs-Schneide 13 in der Umfangsrichtung sowie deren Höhenposition H4 ist so ausgelegt, dass die Fertigbearbeitungs-Schneide 13 den Vorbearbeitungs-Schneiden 11 in der Werkzeug-Drehrichtung nacheilt. Zudem werden die Schnittwege w1, w2, w3 der Vorbearbeitungs-Schneiden 11 vom Schnittweg w4 der Fertigbearbeitungs-Schneide 13 komplett überdeckt.
  • Um einen besonders wirkungsvollen Ausgleich der auf die Schneiden 11, 13 einwirkenden Prozesskräfte, das heißt Schnitt- und/oder Formkräfte, zu erzielen, sind die Axial-Höhen H1, H2, H3, H4 der Schneiden 11, 13 von besonderer Bedeutung. Gemäß der 6 sind die drei Vorbearbeitung-Schneiden 3 in etwa auf gleicher axialer Höhe wie die Fertigbearbeitungs-Schneide 3 positioniert: D.h., dass in der 6 die Fertigbearbeitungs-Schneide 13 - in Umfangsrichtung betrachtet - die drei Vorbearbeitungs-Schneiden 11 nahezu vollständig überdeckt, wie es in der 6 durch die gestrichelten Höhenlinien 12 angedeutet. Demnach schließt in der 6 die Fertigbearbeitungs-Schneide 13 und die unterste Vorbearbeitungs-Schneide 11 (die der Werkzeugspitze 9 am nächsten ist) auf einer gleichen Höhenlinie 12 ab. Im Unterschied dazu überragt die Fertigbearbeitungs-Schneide 13 die oberste Vorbearbeitungs-Schneide 11 (die am entferntesten von der Werkzeugspitze 9 ist) in Axialrichtung mit einem Axial-Überstand Δa.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Innenwandung
    3
    Werkstück-Bohrung
    5
    Maschinenspindel
    7
    Werkzeug-Grundkörper
    9
    Werkzeugspitze
    10
    Vorschublinien
    11
    Vorbearbeitungs-Schneide
    12
    Höhenlinien
    13
    Fertigbearbeitungs-Schneide
    15
    Längsschneidkante
    17
    Schneidenecke
    19
    Querschneidkante
    21
    Längsschneidkante
    23
    Schneidenecke
    25
    Querschneidkante
    H1 bis H4
    Höhenpositionen
    w1 bis w4
    Schnittwege der Schneiden 11, 13
    s1 bis s4
    Schnittwegbreite
    IV
    Schneidenlänge der Vorbearbeitungs-Schneiden
    IF
    Schneidenlänge der Fertigbearbeitungs-Schneide
    α
    Winkelbereich
    β
    Steigung
    f
    Werkzeug-Vorschub
    n
    Werkzeug-Drehzahl
    vfz
    Vorschub pro Vorbearbeitungs-Schneide
    vfu
    Vorschub pro Werkzeug-Umdrehung
    A
    Werkzeug-Drehachse
    B
    Bearbeitungs-Hub
    r
    Radius der Kreisbahn, entlang der sich die Vorbearbeitungs-Schneide bewegt
    R
    Radius der Kreisbahn, entlang der sich die Fertigbearbeitungs-Schneide bewegt
    Δa
    Axial-Überstand
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2013/139844 A1 [0004]
    • DE 102015113541 B3 [0004]
    • DE 102014006845 B4 [0004]

Claims (10)

  1. Bearbeitungs-Werkzeug zur Schneid- und/oder Formbearbeitung der Innenwandung (1) einer Werkstück-Bohrung (3), wobei in einem Bearbeitungs-Hub (B) das Bearbeitungs-Werkzeug koaxial zur Bohrungsachse mit einem vorzugsweise konstanten Vorschub (f) in die Werkstück-Bohrung (3) absenkbar ist, und nach erfolgtem Bearbeitungs-Hub (B) das Bearbeitungs-Werkzeug in einem Reversier-Hub koaxial aus der bearbeiteten Werkstück-Bohrung (3) herausführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Bearbeitungs-Werkzeug in Kombination zumindest zwei erste Funktionsschneiden (11) und zumindest eine davon unterschiedliche zweite Funktionsschneide (13) aufweist, und dass insbesondere die Teilungsabstände der ersten Funktionsschneiden (11) und die Teilungsabstände der zweiten Funktionsschneiden (13) so bemessen sind, dass sich die auf die Schneiden (11, 13) wirkenden Prozesskräfte, das heißt Schnitt- und/oder Formkräfte, zumindest teilweise ausgleichen.
  2. Bearbeitungs-Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgleich der Schnitt- und/oder Formkräfte mittels der sich gegen die Bohrungs-Innenwandung abstützenden Schneiden (11, 13) erfolgt und/oder mittels davon separater Stützleisten erfolgt, die am Werkzeug-Grundkörper (7) ausgebildet sind.
  3. Bearbeitungs-Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede der zumindest zwei ersten Funktionsschneiden (11) auf einem Werkzeugradius (r) liegt, und dass die zweite Funktionsschneide (13) auf einem Werkzeugradius (R) liegt, der größer als der Werkzeugradius (r) der Längsschneidkante (15) der ersten Funktionsschneide (11) ist, und/oder dass die ersten Funktionsschneiden (11) jeweils Vorbearbeitungs-Schneiden, insbesondere Schruppschneiden, sind, und die zweite Funktionsschneide (13) eine Fertigbearbeitungs-Schneide, insbesondere eine Schlichtschneide, ist, oder dass alternativ die zweite Funktionsschneide (13) eine Vorbearbeitungs-Schneide, insbesondere Schruppschneide, ist und die ersten Funktionsschneiden (11) Fertigbearbeitungs-Schneiden, insbesondere Schlichtschneiden, sind, oder dass mittels der Vorbearbeitungs-Schneide (11) und/oder mittels der Fertigbearbeitungs-Schneide (13) ein Materialabtrag erfolgt, und dass insbesondere der von der Vorbearbeitungs-Schneide (11) bewirkte Materialabtrag größer ist als der von der Fertigbearbeitungs-Schneide (13) bewirkte Materialabtrag.
  4. Bearbeitungs-Werkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Bearbeitungs-Werkzeug genau eine Fertigbearbeitungs-Schneide (13) und zumindest zwei Vorbearbeitungs-Schneiden (11) aufweist, und/oder dass insbesondere die ersten Funktionsschneiden (11), insbesondere die Vorbearbeitungs-Schneiden (11), in Axialrichtung in unterschiedlichen Höhenpositionen (H1 bis H3) am Bearbeitungs-Werkzeug angeordnet sind und/oder in der Werkzeug-Umfangsrichtung über Teilungsabstände voneinander beabstandet sind.
  5. Bearbeitungs-Werkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilungsabstände und die Höhenpositionen (H1 bis H3) der ersten Funktionsschneiden (11), insbesondere Vorbearbeitungs-Schneiden (11), derart bemessen sind, dass der Vorschub (vfz) pro Schneide (11) (Zahnvorschub) in etwa gleich ist, so dass die Schneidenbelastung pro Schneide (11) in etwa gleich ist.
  6. Bearbeitungs-Werkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich im Bearbeitungs-Hub (B) die ersten Funktionsschneiden (11) über zueinander parallele Schnittwege (w1, w2, w3) mit einer konstanten Steigung (β) spiralförmig entlang der Bohrungs-Innenwandung (1) bewegen, so dass insbesondere sich in einer Abwicklung ein im Wesentlicher geradliniger Schnittweg-Verlauf ergibt, und dass insbesondere jede der ersten Funktionsschneiden (11) die in Axialrichtung gemessene Schnittwegbreite (s1, s2, s3) überdeckt, und dass insbesondere sich im Bearbeitungs-Hub (B) die zweite Funktionsschneide, insbesondere Fertigbearbeitungs-Schneide (13), über einen Schnittweg (w4) parallel zu den Schnittwegen (w1, w2, w3) der ersten Funktionsschneiden, insbesondere Vorbearbeitungs-Schneiden (11), spiralförmig entlang der Bohrungs-Innenwandung (1) bewegt, und dass insbesondere die zweite Funktionsschneide (13), insbesondere Fertigbearbeitungs-Schneide, die in Axialrichtung gemessene Schnittwegbreite (s4) überdeckt.
  7. Bearbeitungs-Werkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidenlänge (IF) der Fertigbearbeitungs-Schneide (13) der Summe der Schneidenlängen (Iv) sämtlicher Vorbearbeitungs-Schneiden (11) in etwa entspricht, oder gegebenenfalls um ein Sicherheitsaufmaß größer ist.
  8. Bearbeitungs-Werkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Position der Fertigbearbeitungs-Schneide (13) in Umfangsrichtung und/oder deren Höhenposition (H4) in Axialrichtung so bemessen sind, dass die Fertigbearbeitungs-Schneide (13) den Vorbearbeitungs-Schneiden (11) in Werkzeug-Drehrichtung nacheilt, und dass insbesondere der Schnittweg (w4) der Fertigbearbeitungs-Schneide (13) die Schnittwege (w1, w2, w3) der Vorbearbeitungs-Schneiden (11) insbesondere komplett überdeckt.
  9. Bearbeitungs-Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Funktionsschneiden (11), insbesondere Vorbearbeitungs-Schneiden, in einem Winkelbereich (a) gruppiert sind, und dass die zweite Funktionsschneide (13), insbesondere Fertigbearbeitungs-Schneide, mit Bezug auf die Werkzeug-Drehachse (A) auf der gegenüberliegenden Seite positioniert ist.
  10. Bearbeitungs-Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für einen gesteigerten Ausgleich der auf die Schneiden (11, 13) wirkenden Prozesskräfte, das heißt Schnitt- und/oder Formkräfte, die zweite Funktionsschneide, insbesondere Fertigbearbeitungs-Schneide (13), in Umfangrichtung betrachtet die zumindest zwei ersten Funktionsschneiden, insbesondere Vorbearbeitungs-Schneide (11), zumindest teilweise, insbesondere vollständig überdeckt.
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