Reibahle
Die Erfindung betrifft eine Reibahle mit ungleicher Winkelteilung der Schneiden.
Beim Reiben von Bohrungen mit mehrzähnigen Reibahlen treten Abweichungen von der angestrebten genau zylindrischen Gestalt auf, die zur Vermeidung der Überschreitung der vorgeschriebenen Toleranzgrenzen möglichst klein gehalten werden müssen. Abgesehen von Fehlerquellen, die unabhängig von der Kon struktion der Reibahle liegen, beispielsweise Versatz der Reibahlenachse zur vorgearbeiteten Bohrungsachse oder fehlende Parallelität zwischen diesen beiden Achsen, und die durch entsprechende Führung und Halterung der Reibahle ausgemerzt werden müssen, können auch Formfehler dann auftreten, wenn die Reibahle beim Anschneiden des Bohrlochrandes nicht mit gleichzeitigem Eingriff aller Hauptschneiden arbeitet.
Schneidet nämlich die Reibahle einseitig an, so wird sie unter der Einwirkung der beim Anschneiden des ersten Zahnes auftretenden Schnittkraft, die eine resultierende Komponente rechtwinklig zur Reibahlenachse aufweist, seitlich ausgelenkt. Dieses erste Ausweichen der Reibahle ist seiner Grösse nach abhängig von dem Einstellwinkel und dem Freiwinkel sowie vom Werkstoff und der Biegesowie Torsionssteifigkeit der Reibahle wie auch von der Spandicke. Es kann wenige Tausendstel Millimeter, aber auch einige Hundertstel Millimeter betragen. Die Folge davon ist, dass die Reibahlenachse sich bei der drehenden Schnittbewegung exzentrisch um die Werkzeugspindelmitte entgegen der Drehrichtung der Schnittbewegung bewegt und dadurch Ausbuchtungen in die Lochwandung eingeschnitten werden. Die Reibahle weicht bei jeder Umdrehung mindestens so oft aus ihrer Mitte aus, wie sie Schneidzähne hat.
Dieser Vorgang kann solche Ausmasse annehmen, dass die Reibahle hörbar rattert. Hierbei entsteht eine kurvenförmige Lochwandung, welche von der zylindrischen Sollform in der Weise abweicht, dass z. B. ein Grenzlehrdorn mit dem gleichen Durchmesser der Reibahle nicht in die damit geriebene Bohrung passt. Der Kleinstdurchmesser einer solchen Bohrung, ihr Inkreis, ist also kleiner als der Schneiddurchmesser der sie erzeugenden Reibahle.
Es ist nun bekannt, dass sich derartige Rattererscheinungen dadurch bekämpfen lassen, dass eine gleich periodische Folge des Zahneingriffes vermieden wird, was sich durch eine ungleiche Winkelteilung der Schneiden erzielen lässt. In der Praxis wurden bisher Reibahlen verwendet, deren Ungleichteilung um verhältnismässig geringe Werte, die in ziemlich engen Grenzen festliegend bei allen Reibahlenkonstruktionen vorgesehen werden, von den vergleichbaren Werten einer Gleichteilung abweicht. Bei einer Reibahle mit fünf Zähnen, deren Gleichteilung somit einem Zentriwinkel von 360 : 5 720 entspräche, ist es gebräuchlich, eine Teilungsfolge (bezogen auf den Zentriwinkel) von 69 bis 72 bis 75 . . . vorzusehen, d. h. die kleinste Un- gleichteilung unterscheidet sich um 30 (bezogen auf den Zentriwinkel) von der Gleichteilung.
Eine solche Abweichung von etwa 2 bis 4 Winkelgrad findet für Reibahlen bis zu etwa 12 Zähnen Verwendung. Mit zunehmender Zähnezahl und damit kleiner werdendem Zentriwinkel der Gleichteilung werden naturgemäss auch die Abweichungen der Ungleichteilung von der Gleichteilung kleiner werden müssen; bei einer Reibahle mit 20 Zähnen wurden so schon Teilungsabweichungen von 40 Winkelminuten aufeinanderfolgender Zahnteilungen vorgesehen.
Die Praxis hat gezeigt, dass Reibahlen mit einer Ungleichteilung dertobengenannten Grössenordnung nur dann einwandfreie Ergebnisse liefern, wenn die Anschnittverhältnisse besonders günstig sind. Es kommt aber z. B.
praktisch nur in den seltensten Fällen vor, dass insbesondere bei der Folgebearbeitung: Bohren - Senken Reiben auf verschiedenen Stationen in der Serienfertigung die drei Achsen der vorbearbeiteten Bohrung, der Bohrspindel und der Reibahle exakt fluchten und keinen Versatz aufweisen. Anderseits besteht auch noch die Schwierigkeit, dass in Fällen, in denen die anzuschneidende Oberfläche bezüglich der Reibahlenachse schief liegt und schwer zu bearbeitendes Material vorliegt, sich Rattererscheinungen und damit entsprechende Formfeh ler nicht vermeiden lassen. Eine Besserung oder Abhilfe war nur in der Weise möglich, dass eben im Bereiche des auszureibenden Loches eine im wesentlichen rechtwinklig zur Reibahlenachse verlaufende Fläche vorgesehen werden musste, was jedoch oft einen zusätzlichen Arbeitsgang erforderlich macht.
Ziel der Erfindung ist es, hier abzuhelfen und eine Reibahle zu schaffen, die es gestattet, auch unter schwierigen Arbeitsbedingungen, d. h. bei schief liegender, anzuschneidender Oberfläche, nicht exakt fluchtenden Werkstücks- und Werkzeugachsen, und bei ungünstigem Material eine hervorragende Formgenauigkeit der auszureibenden Bohrung zu erzielen und das Auftreten von Rattererscheinungen auszuschalten oder zumindest auf ein innerhalb der Tolenranzgrenzen liegendes und damit unbeachtliches kleines Mass zu reduzieren.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die erfindungsgemässe Reibahle mit ungleicher Winkelteilung der Schneiden derart ausgebildet, dass zumindest abschnittsweise längs des Umfanges sich die Winkelteilungen benachbarter Schneidenpaare für eine Zähnezahl z rn 6 um zumindest
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und für die Zähnezahlen z = 2-6 um zumindest 8 bis 100 unterscheiden.
Bei Reibahlen, deren Zähnezahl kleiner als z2=66 ist, wurde gefunden, dass im Hinblick auf die durch die geringe Zähnezahl bedingten, sehr ausgeprägten Ausbuchtungen und die verhältnismässig grosse an den einzelnen Schneiden auftretende Schnittkraft sich geometrische Verhältnisse ergeben, die gute Ergebnisse zeitigen, wenn die Reibahle für diese niedrigen Zähnezahlen derart ausgebildet ist, dass der Unterschied der Winkelteilungen benachbarter Schneidenpaare zumindest 8 bis 100 beträgt.
Die praktische Erfahrung hat gezeigt, dass die erfindungsgemäss ausgebildeten Reibahlen gerade unter ungünstigen Betriebsverhältnissen ganz hervorragende Ergebnisse liefern.
Der erfindungsgemässe Gedanke geht von der tSber- legung aus, dass beim Anschneiden des ersten Zahnes einer Reibahle mit der eingangs erwähnten bekannten geringen Ungleichteilung der Zähne, wie sie zur Verringerung der Rattererscheinungen normalerweise vorgesehen ist, und dem dabei auftretenden und praktisch nicht zu verhindernden Ausweichen der Reibahlenachse die Formabweichungen über die ganze Länge der Bohrung dadurch zustande kommen, dass alle nachfolgenden Reibahlenzähne immer mehr oder minder zwangläufig wiederum in die von dem ersten Reibahlenzahn beim Anschnitt erzeugte Ausbuchtung eintreten.
Eine genaue Betrachtung der Schnittverhältnisse bringt die überraschende Erkenntnis, dass sich die unerwünschte Tatsache, dass die nachfolgenden Schneiden zwangläufig der vom ersten Zahn vorgeschnittenen Kurvenbahn folgen, durch die Ungleichteilung der Schneiden verhindern lässt. Diese Ungleichteilung erreicht, dass mit fortschreitendem Axialvorschub, mit dem alle Schneiden schliesslich zum Eingriff kommen, eine Bohrung ohne Ausbuchtungen und Markierungen entsteht. Durch die Schneiden anordnung bei der erfindungsgemässen Reibahle wird nämlich erreicht, dass die zwischen den bei gleicher Teilung an sich theoretisch entstehenden Ausbuchtungen liegenden Felder stets von mehr als einer Schneide weggeschnitten werden.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Die Figur zeigt eine Reibahle gemäss der Erfindung in einer Ansicht in der Achsrichtung.
Die dargestellte Reibahle weist sechs Zähne auf, die im vorliegenden Falle hartmetallbestückt sind. Die einzelnen Schneiden sind ersichtlich ungleich geteilt angeordnet. Hierbei ist die Ungleichteilung folgendermassen:
00, 700, 600, 500
700, 600, 500.
Die Winkelteilungen benachbarter Schneidenpaare unterscheiden sich somit um 100 und um 200, je nachdem, welche Schneiden betrachtet werden. Da dieser Wert grösser ist als
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ist gewährleistet, dass die Reibahle im dargelegten Sinne wirkt.
Reamer
The invention relates to a reamer with an unequal angular division of the cutting edges.
When reaming bores with multi-tooth reamers, deviations from the desired, precisely cylindrical shape occur, which must be kept as small as possible in order to avoid exceeding the prescribed tolerance limits. Apart from sources of error that are independent of the design of the reamer, for example offset of the reamer axis to the pre-machined bore axis or lack of parallelism between these two axes, and which must be eliminated by appropriate guidance and mounting of the reamer, form errors can also occur if the When cutting the edge of the borehole, the reamer does not work with simultaneous engagement of all main cutting edges.
If the reamer cuts on one side, it is deflected laterally under the action of the cutting force occurring when the first tooth is cut, which has a resulting component at right angles to the reamer axis. The size of this first deflection of the reamer is dependent on the setting angle and the clearance angle as well as on the material and the bending and torsional rigidity of the reamer as well as on the chip thickness. It can be a few thousandths of a millimeter, but also a few hundredths of a millimeter. The consequence of this is that the reamer axis moves eccentrically around the center of the tool spindle during the rotating cutting movement against the direction of rotation of the cutting movement, and bulges are thereby cut into the hole wall. The reamer deviates from its center with each rotation at least as often as it has cutting teeth.
This process can be so extensive that the reamer rattles audibly. This creates a curved hole wall which deviates from the nominal cylindrical shape in such a way that, for. B. a limit plug gauge with the same diameter as the reamer does not fit into the hole rubbed with it. The smallest diameter of such a hole, its inscribed circle, is therefore smaller than the cutting diameter of the reamer that creates it.
It is now known that such chatter phenomena can be combated by avoiding an equally periodic sequence of tooth engagement, which can be achieved by an unequal angular division of the cutting edges. In practice, reamers have hitherto been used whose unequal pitch deviates from the comparable values of an equal pitch by relatively small values, which are provided in fairly narrow limits in all reamers. For a reamer with five teeth, the equal pitch of which would correspond to a central angle of 360: 5 720, it is common to use a pitch sequence (based on the central angle) of 69 to 72 to 75. . . to provide d. H. the smallest unequal division differs from the equal division by 30 (based on the central angle).
Such a deviation of about 2 to 4 degrees is used for reamers up to about 12 teeth. With an increasing number of teeth and thus decreasing central angle of the equal pitch, the deviations of the unequal pitch from the equal pitch will naturally also have to decrease; For a reamer with 20 teeth, pitch deviations of 40 angular minutes of successive tooth pitches were provided.
Practice has shown that reamers with an unequal pitch of the order of magnitude mentioned above only deliver perfect results if the lead ratios are particularly favorable. But it comes z. B.
Practically only in the rarest of cases does it occur that, in particular during subsequent processing: drilling - countersinking, reaming at various stations in series production, the three axes of the pre-machined bore, the drilling spindle and the reamer are exactly aligned and not offset. On the other hand, there is also the difficulty that in cases in which the surface to be cut is inclined with respect to the reamer axis and there is material that is difficult to process, chatter phenomena and thus corresponding form errors cannot be avoided. An improvement or remedy was only possible in such a way that a surface running essentially at right angles to the reamer axis had to be provided in the area of the hole to be reamed, which, however, often requires an additional work step.
The aim of the invention is to remedy this situation and to create a reamer that allows work even under difficult working conditions, i.e. H. In the case of a sloping surface to be cut, workpiece and tool axes that are not exactly aligned, and in the case of unfavorable material, to achieve excellent dimensional accuracy of the hole to be drilled and to eliminate the occurrence of chatter phenomena or at least to reduce it to an insignificant small amount within the Tolenranz limits.
To achieve this object, the reamer according to the invention is designed with unequal angular division of the cutting edges in such a way that at least in sections along the circumference the angular graduations of adjacent pairs of cutting edges for a number of teeth z rn 6 by at least
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and differ by at least 8 to 100 for the number of teeth z = 2-6.
In the case of reamers whose number of teeth is less than z2 = 66, it was found that with regard to the very pronounced bulges caused by the small number of teeth and the relatively large cutting force occurring on the individual cutting edges, geometric relationships result which produce good results when the reamer for this low number of teeth is designed in such a way that the difference in the angular pitches of adjacent pairs of cutting edges is at least 8 to 100.
Practical experience has shown that the reamers designed according to the invention deliver excellent results, especially under unfavorable operating conditions.
The idea according to the invention is based on the consideration that when cutting the first tooth of a reamer with the known slight unequal pitch of the teeth mentioned at the beginning, as is normally provided to reduce the chatter phenomena, and the resulting and practically unavoidable evasion of the Reamer axis, the deviations in shape over the entire length of the bore come about because all subsequent reamer teeth more or less inevitably enter the bulge created by the first reamer tooth during the cut.
A closer look at the cutting conditions reveals that the undesirable fact that the following cutting edges necessarily follow the cam path precut from the first tooth can be prevented by the unequal pitch of the cutting edges. This unequal division ensures that, as the axial feed progresses, with which all cutting edges finally come into engagement, a bore is created without bulges and markings. The arrangement of the cutting edges in the reamer according to the invention means that the fields lying between the bulges which theoretically arise with the same division are always cut away by more than one cutting edge.
In the drawing, an embodiment of the subject matter of the invention is shown. The figure shows a reamer according to the invention in a view in the axial direction.
The shown reamer has six teeth, which in the present case are carbide-tipped. The individual cutting edges are clearly arranged unevenly divided. The unequal division is as follows:
00, 700, 600, 500
700, 600, 500.
The angular divisions of adjacent pairs of cutting edges thus differ by 100 and 200, depending on which cutting edges are being considered. Since this value is greater than
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it is guaranteed that the reamer works as described.