DE10129399B4

DE10129399B4 - Maschinenreibahle und zugehörige Schneidplatte

Info

Publication number: DE10129399B4
Application number: DE2001129399
Authority: DE
Original assignee: CBS PRAEZIONSWERKZEUGE GmbH; Cbs Prazionswerkzeuge GmbH
Current assignee: Cbs Praezisionswerkzeuge 40629 Duesseldorf De GmbH
Priority date: 2001-06-19
Filing date: 2001-06-19
Publication date: 2005-05-19
Anticipated expiration: 2021-06-20
Also published as: DE10129401B4; DE10129399A1; DE10129401A1

Abstract

Maschinenreibahle mit einem Werkzeughalter (2) und einem in diesem angeordneten beweglichen Schneidenblock (22), wobei der Schneidenblock (22) an seinen äußeren entgegengesetzten Enden jeweils eine Schneide (28) aufweist und in einer Richtung senkrecht zu einer Drehachse des Werkzeughalters (2) relativ zu diesem bewegbar ist,
ein Pendelspiel (p), um welches sich der Schneidenblock (22) relativ zu dem Werkzeughalter (2) bewegen kann, fest vorgegeben ist, und
die Schneide (28) eine Hauptschneide (64) und eine in Vorschubrichtung vor dieser angeordnete Einführkufe (66) aufweist, welche nicht schneidend ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Maschinenreibahle mit einem Werkzeughalter sowie einer Schneidplatte und deren Verwendung.

Beim Feinbearbeiten bzw. Reiben von Bohrungen stellt sich das Problem, dass eventuelle Fluchtungsfehler zwischen Bohrung und Werkzeug sowie Werkzeuggrundlauffehler ausgeglichen werden müssen, um die erforderlichen Toleranzen für die Bohrung einhalten zu können. Aus diesem Grund werden Werkzeuge mit pendelnden Schneiden eingesetzt, welche sich unabhängig von der Lage der Werkzeugachse selbsttätig in der zu bearbeitenden Bohrung zentrieren. Derartige Werkzeuge sind beispielsweise aus der DE 24 36 501 A1 und der DE 28 54 630 A1 bekannt. Bei dem aus DE 28 54 630 A1 bekannten Werkzeug ist in einem Werkzeughalter ein beweglicher Messerblock angeordnet. Der bewegliche Messerblock besteht aus zwei miteinander verbundenen Reibmessern, die jeweils an einem Ende eine Schneide tragen, so dass der Messerblock jeweils eine Schneide an seinen beiden entgegengesetzten Enden aufweist. Die Reibmesser sind in radialer Richtung zueinander verschiebbar, um das Werkzeug auf verschiedene Bohrungsdurchmesser einstellen zu können. An den beiden Reibmessern ist jeweils an der dem anderen Reibmesser zugewandten Seite eine Kerbe ausgebildet. Die beiden Kerben bilden gemeinsam eine Ausnehmung, in die ein in dem Werkzeughalter angeordneter Stift eingreift. Über die Ausnehmung und den Stift kann das Pendelspiel in dem Werkzeug eingestellt werden. Da sich beim Verschieben der beiden Reibmesser zur Einstellung des Durchmessers auch die beiden Aussparungen zueinander verschieben, ändert sich beim Einstellen des Durchmessers die Größe der Aussparung. Daher muss nach jeder Einstellung des Durchmessers über den in dem Werkzeughalter vorhandenen Stift das Pendelspiel in dem Werkzeug erneut eingestellt werden. Bei dem aus DE 24 36 501 A1 bekannten Werkzeug sind die beiden Schneiden in einer Kassette angeordnet, welche in einer Ausnehmung an dem Werkzeughalter eingesetzt wird. Dabei greift ein federbelasteter Stift in dem Werkzeughalter in eine Nut an der Oberseite der Kassette ein. Der Stift begrenzt zusammen mit der Nut an der Kassette das Pendelspiel. An beiden radialen Enden der Kassette ist jeweils eine Schneide in einer Ausnehmung eingesetzt und mit einer Schraube fixiert. Der exakte Abstand zwischen den beiden Schneiden kann durch radiales Verschieben der Schneiden in den Ausnehmungen an der Kassette eingestellt werden. Dies hat den Nachteil, dass bei jedem Schneidenwechsel erneut eine genaue Justage der Schneiden erforderlich ist, um das gewünschte Durchmessermaß zu erhalten und die Schneiden bezüglich der Kassette zu zentrieren. Somit waren diese Werkzeuge schwer einzustellen, um ein zuverlässiges Einpendeln in der zu bearbeitenden Bohrung sicherzustellen.

Die DE 1 752 472 A offenbart eine Maschinenreibahle mit einem Schneidenblock, welcher ein fest vorgegebenes Pendelspiel aufweist. Durch diese Ausgestaltung wird das Einstellen des Pendelspiels überflüssig, so dass auch die Gefahr einer falschen Einstellung des Pendelspiels nicht gegeben ist. Jedoch kann bei dieser Maschinenreibahle das Problem auftreten, das am Anfang der zu bearbeitenden Bohrung das Einpendeln des Schneidenblockes nicht einwandfrei und schnell genug erfolgt. Dies kann zu einer Aufweitung der Bohrung am Bohrungsrand zu Beginn des Einpendelvorganges führen. Dies gilt insbesondere bei hohen Bearbeitungsgeschwindigkeiten, bei welchen nur geringe Kräfte auf den Schneidenblock wirken, was zu einem verlangsamten und verschlechterten Einpendelvorgang führt. Somit können mit einer derartigen Maschinenreibahle bei hohen Drehzahlen enge Toleranzen nicht eingehalten werden.

DE 43 20 511 A1 offenbart ein Messer für eine Reibahle. Dabei ist die Hauptschneide entweder gekrümmt ausgebildet oder weist einen Knick auf, so dass ein in Vorschubrichtung vorderer Bereich der Hauptschneide stärker abgewinkelt ausgebildet ist, als der an die Nebenschneide angrenzende Bereich der Hauptschneide. Auch bei der Verwendung eines solchen Messers in einer Pendelreibahle ergibt sich das Problem, dass möglicherweise das Einpendeln des Schneidenblockes nicht einwandfrei und schnell genug erfolgt. Wenn beim Einpendeln die Hauptschneide in Kontakt mit der Bohrung kommt, kann es zu einem unerwünschten Aufweiten der Bohrung am Bohrungsrand zu Beginn des Einpendelvorganges kommen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Maschinenreibahle und eine zugehörige Schneidplatte zu schaffen, welche auch bei hohen Geschwindigkeiten eine hohe Maßgenauigkeit bei der Bearbeitung von Bohrungen ermöglichen.

Diese Aufgabe wird durch eine Maschinenreibahle mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen, durch eine Schneidplatte mit den im Anspruch 17 angegebenen Merkmalen sowie durch die Verwendung einer Schneidplatte gemäß Anspruch 21 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Dadurch, dass das Pendelspiel des Schneidenblockes fest vorgegeben ist, entfallen aufwendige Einstellarbeiten. Es kann auch nicht mehr zu Fehleinstellungen des Pendelspiels kommen, so dass insgesamt ein sichereres Einpendeln des Werkzeuges in einer zu bearbeitenden Bohrung gewährleistet werden kann. Das Pendelspiel wird derart gewählt, dass es in Werkzeugmaschinen üblicherweise auftretende Achsfluchtungsfehler zwischen Werkzeug bzw. Maschine und Werkstück ausgleichen kann. Derartige Achsfluchtungsfehler betragen in neuen Werkzeugmaschinen bis zu 4/100 mm. Folglich wird das Pendelspiel vorzugsweise auf etwa 5/100 mm eingestellt bzw. vorgegeben.

Die Schneide weist eine Hauptschneide und eine in Vorschubrichtung vor dieser angeordnete Einführkufe auf, welche nicht schneidend ausgebildet ist. Diese Anordnung bewirkt, dass, wenn das Werkzeug in einer Bohrung eingeführt wird, zunächst die Einführkufe mit der Kante der Bohrung in Kontakt kommt und das Werkzeug in der Bohrung zentriert. D.h. der Schneidenblock pendelt sich zentriert in die Bohrung ein. Erst nach diesem Zentrier- bzw. Einpendelvorgang treten die Hauptschneiden mit dem Umfang der Bohrung in Eingriff. Die Einführkufe, welche der Hauptschneide in Vorschubrichtung vorgelagert ist, kann für eine optimale Zentrierung durch Einpendeln des Schneidenblocks sorgen, ohne dass durch vorzeitigen Kontakt der Schneiden mit der Bohrungskante eine Beschädigung der Bohrung oder der Schneiden eintritt.

Vorzugsweise besteht der Schneidenblock aus zwei miteinander verbundenen Schneidenhaltern, welche jeweils eine Ausnehmung von vorbestimmter Breite aufweisen und in einer Richtung senkrecht zu der Drehachse des Werkzeughalters zueinander verschiebbar sind, sind an dem Werkzeughalter zwei Stifte von vorbestimmter Breite angeordnet, welche jeweils mit einer der Ausnehmungen in Eingriff sind, die Breite der Stifte ist jeweils geringer als die Breite der korrespondierenden Ausnehmung, sind die beiden Stifte auf einem Träger angeordnet, welcher bezüglich einer Achse drehbar ist, welche sich parallel zu der Drehachse des Werkzeughalters erstreckt, und erstrecken die beiden Stifte sich parallel zu der Drehachse des Trägers und sind von dieser radial beabstandet angeordnet. Damit ist da Pendelmaß bzw. -spiel durch die Breite der Ausnehmungen in den Schneidenhaltern und die Breite der Stifte in dem Werkzeughalter fest vorgegeben. Das Pendelspiel ergibt sich aus der Differenz der Breite der Ausnehmung und der Breite des zugehörigen Stiftes. Dieses Pendelspiel ist unabhängig von der gewählten Durchmessereinstellung. Diese wird dadurch bewirkt, dass die beiden Schneidenhalter in radialer Richtung, d.h. in einer Richtung senkrecht bzw. normal zu der Drehachse des Werkzeughalters zueinander verschoben werden können. Bei einer derartigen Verschiebung bewegen sich auch die beiden Ausnehmungen in den Schneidenhaltern relativ zueinander. Diese Verschiebung der beiden Ausnehmungen relativ zueinander wird durch ein Verdrehen des Trägers, auf dem die beiden Stifte angeordnet sind, ausgeglichen, so dass die beiden Stifte immer mit der zugehörigen Ausnehmung in dem Schneidenhalter in Eingriff sind. Da der Träger sich um eine vorgegebene Drehachse dreht, ist ferner auch immer eine Zentrierung des Schneidenblocks bezüglich dieser Drehachse gegeben. Somit ist eine leichte Einstellung des Werkzeuges möglich, da nur noch der Durchmesser auf das gewünschte Maß eingestellt werden muss und das Pendelspiel unabhängig von dieser Einstellung vorgegeben ist und die Zentrierung automatisch erfolgt. Vorteilhafterweise weisen die beiden Stifte und die beiden Ausnehmungen jeweils dieselbe Breite auf, so dass die Breitendifferenz von Stift und Ausnehmung an beiden Schneidenhaltern gleich ist, damit ein konstantes Pendelspiel gewährleistet werden kann. Durch die einfache Ausgestaltung kann der Schneidenblock relativ schlank ausgebildet werden, wodurch die Pendelmasse reduziert wird, was einen Einsatz des Werkzeugs bei höheren Geschwindigkeiten ermöglicht.

Weiter bevorzugt weist die Einführkufe einen negativen Freiwinkel auf. Hierdurch kann ein noch besseres Einpendeln des Werkzeuges ohne Beschädigung der Bohrung erreicht werden.

Zweckmäßigerweise ist die Einführkufe gegenüber der Hauptschneide zur Drehachse des Werkzeughalters hin abgewinkelt angeordnet. Diese Ausgestaltung optimiert das Einpendeln bzw. Zentrieren.

Vorzugsweise ist ein radialer Abstand zwischen Nebenschneide und Schnittpunkt der Einführkufe mit einer Stirnkante der Schneide größer oder gleich dem vorgegebenen Pendelspiel, d.h. vorzugsweise größer oder gleich einer Breitendifferenz zwischen Stift und zugehöriger Ausnehmung. Diese maßliche Ausgestaltung stellt sicher, dass beim Einpendeln nicht eine Stirnseite der Schneide, d.h. die in Vorschubrichtung gesehene vordere Kante der Schneide, mit der Kante der Bohrung in Eingriff tritt, was zu einer Beschädigung von Bohrung und Werkzeug führen könnte. Generell ist es dadurch, dass das Pendelmaß bzw. -spiel durch die Maschinenreibahle fest vorgegeben ist, möglich, die Ausgestaltung der Schneide speziell auf das vorgegebene Pendelspiel abzustimmen. Somit kann ein verbessertes Einpendeln gewährleistet werden, ohne dass zusätzliche Einstell- oder Justagearbeiten erforderlich sind. Es kann keine Fehleinstellung auftreten, welche zu einer Beschädigung des Werkzeuges oder Werkstückes führen könnte. Bei der erfindungsgemäßen Maschinenreibeahle muss lediglich der Durchmesser auf die zu fertigende Bohrung eingestellt werden. Weitere Einstellungen sind nicht erforderlich, da die Schneidengeometrie vorzugsweise auf das durch das Werkzeug vor gegebene Pendelmaß abgestimmt ist.

Vorzugsweise sind die beiden Schneidenhalter über eine Einstellschraube zueinander verschiebbar. So wird ein einfaches Einstellen des gewünschten Durchmessers, welcher durch den Abstand zwischen den beiden Schneiden definiert wird, ermöglicht. Die Einstellschraube ist dabei vorteilhafterweise so angeordnet, daß sich ihre Längsachse in Längsrichtung des Schneidenhalters, d.h. im wesentlichen normal zu der Drehachse des Werkzeughalters erstreckt. Die Drehachse des Werkzeughaltes ist die Achse, um die sich die Maschinenreibahle oder das zu bearbeitende Werkstück bei der Bearbeitung dreht. Dabei ist die Einstellschraube vorzugsweise von dem der Schneide entgegengesetzten Ende des Schneidenhalters zugänglich. Die Einstellschraube ist in einem der beiden Schneidenhalter angeordnet und wirkt über einen Verbindungsbolzen zwischen den beiden Schneidenhaltern auf den zweiten Schneidenhalter, um eine Linearverschiebung zwischen beiden Schneidenhaltern zu ermöglichen. Diese Anordnung ermöglicht eine besonders kompakte Ausgestaltung des Schneidenblocks.

Weiter bevorzugt sind die beiden Schneidenhalter über einen Klemmbolzen miteinander verbunden. Dieser fixiert die beiden Schneidenhalter nach Einstellung des Durchmessers aneinander, um den eingestellten Durchmesser beizubehalten. Bevorzugt übernimmt der Klemmbolzen gleichzeitig die Funktion des oben genannten Verbindungsbolzens.

Zweckmäßigerweise liegen die Längsachse der Einstellschraube und die Längsachse des Klemmbolzens in einer Ebene. Durch diese Anordnung kann verhindert werden, daß die beiden Schneidenhalter beim Einstellen des Durchmessers und anschließenden Klemmen oder durch die bei der Bearbeitung auftretenden Schnittreaktionskräfte gegeneinander verscheren. Vorzugsweise erstreckt sich der Klemmbolzen im wesentlichen normal zu der Drehachse des Werkzeughalters und zur Längsrichtung der Schneidenhalter durch die beiden Schneidenhalter hindurch. Dabei ist der Klemmbolzen in dem einen Schneidenhalter in eine Bohrung eingepaßt, während er in dem zweiten Schneidenhalter in einer größeren Ausnehmung oder Nut angeordnet ist, welche ein lineares Verschieben des zweiten Schneidenhalters zu dem ersten Schneidenhalter ermöglicht. Im Bereich des zweiten Schneidenhalters erstreckt sich die Einstellschraube durch eine Gewindebohrung in dem Klemmbolzen und stützt sich an einer Fläche des zweiten Schneidenhalters ab. Somit kann durch Drehen der Einstellschraube der zweite Schneidenhalter bezüglich des Klemmbolzens und somit auch bezüglich des ersten Schneidenhalters bewegt werden. Im Bereich des ersten Schneidenhalters ist in dem Klemmbolzen eine konische Bohrung vorgesehen, welche sich im wesentlichen in Richtung der Längsachse des Schneidenhalters erstreckt. In diese konische Bohrung greift eine Klemmschraube mit kegeliger Spitze ein. Die Achsen der Klemmschraube und der konischen Bohrung erstrecken sich im wesentlichen normal zu der Längsachse des Klemmbolzens und sind in Richtung der Längsachse des Klemmbolzens parallel zueinander versetzt. Wird nun die Klemmschraube in die konische Bohrung gedreht, kommen die Kegelflächen von Schraube und Bohrung miteinander in Kontakt und bewirken eine Längsverschiebung des Klemmbolzens. Durch diese Längsverschiebung des Klemmbolzens werden die beiden Schneidenhalter miteinander verklemmt und somit aneinander fixiert. Der Kopf der Klemmschraube ist vorzugsweise an dem der Schneide entgegengesetzten Ende des Schneidenhalters vorgesehen. Dies ermöglicht eine sehr kompakte Ausgestaltung des Schneidenblocks.

Zweckmäßigerweise entspricht die Drehachse des Trägers der Drehachse des Werkzeughalters. Auf diese Weise wird eine besonders zuverlässige Zentrierung ermöglicht und ferner eine Unwucht in dem Werkzeughalter vermieden.

Die Stifte sind vorzugsweise zylindrisch ausgebildet. Die zylindrische, insbesondere kreiszylindrische Ausbildung der Stifte ermöglicht eine einfache Herstellung und ein konstantes Pendelspiel unabhängig von der Verdrehung des Trägers, da die Stifte in jeder Richtung eine konstante Breite aufweisen.

Bevorzugt ist der Träger als kreisförmige Scheibe ausgebildet und in einer passenden kreisförmigen Ausnehmung an dem Werkzeughalter gelagert. Dies ermöglicht eine gleichmäßige und zuverlässige Drehung des Trägers in dem Werkzeughalter. Der Träger ist möglichst spielfrei in den Werkzeughalter eingepaßt, so daß das Pendelspiel nur durch das Zusammenwirken von Stiften und Ausneh mungen definiert wird.

Zweckmäßigerweise ist der Schneidenblock in eine quer zur Drehachse des Werkzeughalters verlaufende Nut an dessen Stirnseite eingesetzt und die Nut vorzugsweise durch einen Deckel verschlossen. Diese Anordnung ermöglicht eine einfache Herstellung sowie eine gute Zugänglichkeit der Schneidenblocks zu Instandhaltungzwecken.

Besonders bevorzugt sind die Schneiden als austauschbare Schneidplatten, insbesondere in Form von Wendeschneidplatten ausgebildet. Verschlissene Schneiden können somit leicht ausgetauscht werden, ohne die Schneidenhalter neu einstellen bzw. justieren zu müssen. Der Schneidenwechsel erfolgt einfach durch Austausch der Schneidplatten. Im Falle von Wendeschneidplatten, können diese in bekannter Weise zunächst umgedreht werden, um eine andere Schneide an einer anderen Seite der Wendeschneidplatte zum Einsatz zu bringen.

Zweckmäßigerweise ist in den Schneidenhaltern jeweils an einem Ende ein Sitz für die Schneidplatte ausgebildet, welcher zwei im Winkel zueinander angeordnete Anlageflächen aufweist, welche jeweils mit einer Seitenkante der zugehörigen Schneidplatte in Kontakt bringbar sind. In einem solchen Sitz kann die Schneidplatte sehr einfach maßgenau fixiert werden, da sie einfach mit den beiden Anlageflächen in Kontakt gebracht wird und dann beispielsweise mittels einer Klemmschraube fixiert wird.

Bevorzugt verläuft eine der Anlageflächen entlang einer Nut, die sich über die gesamte Breite des Schneidenhalters erstreckt. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine einfache Fertigung der Schneidenhalter, da die Anlagefläche entlang der Nut bearbeitet, insbesondere geschliffen werden kann. Dabei kann insbesondere auch sehr leicht die gewünschte Winkellage geschliffen werden, um einer einzusetzenden Schneidplatte eine definierte Winkellage vorzugeben. Es kann so ein paßgenauer Sitz geschaffen werden, so daß auf weitere Einstell- bzw. Justagemittel für die Schneidplatte verzichtet werden kann, d.h. die Reibschneidengenauigkeit wird ohne Justage gewährleistet. Die Schneidenhalter und/oder die Schneiden können sich in Richtung der Drehachse des Werkzeughalters über die Stirnseite des Werkzeughalters hinaus erstrecken. Diese Anordnung ist erforderlich, wenn eine Sackbohrung bearbeitet werden soll. In diesem Fall ist es erforderlich, daß die Schneiden in Vorschubrichtung des Werkzeughalters vor der Stirnseite des Werkzeughalters angeordnet sind, damit die Schneiden und nicht der Werkzeughalter mit dem Grund der Sackbohrung in Kontakt kommt. Zur Bearbeitung von Durchgangsbohrungen ist diese Anordnung nicht erforderlich.

Die erfindungsgemäße Schneidplatte, insbesondere in Form einer Wendeschneidplatte ist speziell auf den Einsatz in einer Maschinenreibahle mit den oben genannten Merkmalen abgestimmt. Da die Schneide eine Hauptschneide und eine in Vorschubrichtung vor dieser angeordnete nicht schneidende Einführkufe aufweist, ermöglicht die Schneide ein sicheres Einpendeln bzw. Zentrieren in der zu fertigenden Bohrung. Die nichtschneidende Einführkufe bzw. Einführschulter eignet sich speziell für den Einsatz in der oben beschriebenen Maschinenreibahle, da in dieser das Pendelspiel bzw. Pendelmaß durch das Werkzeug vorgegeben ist, so daß eine solche Einführkufe vorgesehen werden kann. Eine Fehleinstellung des Pendelspiels ist nicht möglich, daher kann eine speziell auf das Werkzeug und das Pendelspiel abgestimmte Schneidplatte, welche eine Einführkufe aufweist, vorgesehen werden.

Bevorzugt weist die Schneidplatte eine Einführkufe mit einem negativen Freiwinkel auf. Dieser ermöglicht ein besonders zuverlässiges Einpendeln in die zu bearbeitende Bohrung.

Vorzugsweise ist die Einführkufe gegenüber der Hauptschneide zur Schneidplattenmitte hin abgewinkelt. Diese Ausgestaltung bewirkt, daß beim Einpendeln das Werkzeug so geführt wird, daß die Hauptschneide in definierter Weise mit dem Werkstück in Eingriff tritt. Günstigerweise liegt der Winkel zwischen Haupt- und Nebenschneide im Bereich von 15° bis 20°. Dies ermöglicht einen kleineren Nebenschneidenwinkel, welcher die Abstützung des Werkzeuges in der Bohrung begünstigt. Gleichzeitig kann der Hauptschneidenwinkel größer gewählt werden.

Es ist vorteilhaft, eine Schneidplatte und insbesondere eine Wendeschneidplatte in einer Maschinenreibahle mit den eben genannten Merkmalen zu verwenden.

Insbesondere die Ausgestaltung der Maschinenreibahle mit vorgebenem Pendelspiel, welche die Einstellung des Pendelspiels und eine Zentrierung der Schneiden überflüssig macht, begünstigt bzw. ermöglicht den Einsatz von austauschbaren Schneidplatten. Diese Schneidplatten können in ihrer Schneidengeometrie genau auf das vorgegebene Pendelspiel abgestimmt werden, z.B. wie oben ausgeführt eine nichtschneidende Einführkufe aufweisen. Die Schneid- bzw. Wendeschneidplatten ermöglichen einen einfachen Austausch verschlissener Schneiden, ohne daß aufwendige Justagetätigkeiten erforderlich sind. Ferner können die Schneiden durch Auswahl verschiedener Schneidstoffsorten und Hartstoffbeschichtungen der Schneidplatten leicht an die zu bearbeitenden Werkstoffe angepaßt werden. Gegebenenfalls kann auch die Schneidengeometrie leicht an bestimmte Schnittaufgaben angepaßt werden. Vorzugsweise wird eine Schneidplatte mit der oben angegebenen Ausgestaltung verwendet.

Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand der beigefügten Figuren beschrieben. In diesem zeigt:
1 eine Draufsicht auf die Stirnseite des Werkzeughalters der erfindungsgemäßen Maschinenreibahle,
2 eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in 1,
3 eine Ansicht ähnlich zu 1 mit eingesetztem Schneidenblock,
4 eine Seitenansicht der Maschinenreibahle gemäß 3,
5 eine Seitenansicht der Maschinenreibahle gemäß 3 mit geschnittenem Schneidenblock,
6 eine Seitenansicht des Schneidenblocks,
7 eine Draufsicht auf eine Wendeschneidplatte gemäß der Erfindung,
8 eine Seitenansicht der Wendeschneidplatte gemäß 7 und
9 und 10 Detailansichten A der in 7 gezeigten Schneiden.
1 zeigt eine Draufsicht auf die Stirnseite des Werkzeughalters der Maschinenreibahle gemäß der Erfindung. Der Werkzeughalter 2 weist stirnseitig eine Nut 4 zur Aufnahme eines Schneidenblockes auf. Seitlich der Nut 4 sind zwei Gewindebohrungen 6 zur Befestigung einer Frontplatte vorgesehen, welche die Nut 4 verschließt und den Schneidenblock in der Nut hält. Die Nut 4 bildet gemeinsam mit der Frontplatte eine Führung für den Schneidenblock. In der Nut 4 ist in einer kreisförmigen Bohrung 8 ein kreisförmiger Träger 10 angeordnet. Der Träger 10 ist in der Bohrung 8 drehbar gelagert. Die Mittelpunkte der Bohrung 8 und des Trägers 10 liegen in der Drehachse des Werkzeughalters. Auf dem Träger 8 sind zwei Zylinderstifte 12 radial beabstandet vom Mittelpunkt des Trägers 10 angeordnet. Ferner weist der Werkzughalter 2 an seinen Seiten zwei punktsymmetrisch zur Drehachse des Werkzeughalters 2 ausgebildete Spankammern 14 auf. Die Spankammern 14 erstrecken sich in Längsrichtung des Werzeughalters ausgehend von dessen Stirnseite und ermöglichen eine zuverlässige Spanabfuhr.
2 zeigt eine Schnittansicht entlang Linie A-A in 1. In dem Werkzeughalter 2 ist entlang seiner Dreh- bzw. Mittel- bzw. Symmetrieachse eine Bohrung 8 ausgebildet, in die der Träger 10 drehbar eingesetzt ist. Die Bohrung 8 ist gestuft ausgebildet korrespondierend zu dem Träger 10. Der Träger 10 besteht im wesentlichen aus einer kreisförmigen Scheibe 16, welche in einem entsprechenden größeren Teil der Bohrung 8 angeordnet ist. Ausgehend von der Scheibe 16 erstreckt sich ein Schaft 18 in einen passenden längeren Teil der Bohrung 8. Dabei ist der Schaft 18 vorzugsweise spielfrei in die Bohrung 8 eingepaßt, während die Bohrung im Bereich der Scheibe 16 Spiel hat. In die Scheibe 16 sind die Zylinderstifte 12 derart eingesetzt, daß sie sich in entgegengesetzter Richtung zu dem Schaft 18 in die Nut 4 hinein erstrecken. In 2 ist im Schnitt ferner ein Stück des Schneidenblockes mit einer Ausnehmung 20 dargestellt. Die Ausnehmung 20 weist eine Breite auf, welche größer ist als der Durchmesser des zugehörigen Stiftes 12. Die Differenz zwischen der Breite der Ausnehmung 20 und dem Durchmesser des Zylinderstiftes 12 definiert das Pendelmaß p. Das Pendelmaß oder Pendelspiel p wird so gewählt, daß die üblicherweise auftretenden Fluchtungsfehler kompensiert werden können. Bevorzugt ist das Pendelmaß p=0,3 mm.
3 zeigt eine Ansicht entsprechend 1, wobei jedoch in die Nut 4 ein Schneidenblock 22 eingesetzt ist. Der Schneidenblock besteht aus einem ersten Schneidenhalter 24 und einem zweiten Schneidenhalter 26, welche zueinander verschiebbar und miteinander verspannbar sind. An den entgegengesetzten Enden der Schneidenhalter 24 und 26 sind jeweils Wendeschneidplatten 28 in entsprechenden Scheidplattensitzen mittels Schrauben 30 fixiert. Dabei sind die Wendeschneidplaten 28 derart angeordnet, daß ihre Schneiden auf dem Durch messer S der Reibalbahle liegen. Die Wendeschneidplatten 28 sind punktsymmetrisch zu der Drehachse des Werkzeughalters 2 angeordnet. Diese symmetrische Anordnung der Schneiden führt zu einer guten Abstützung des Schneidenblockes 22 in der Bohrung und zu einer gleichmäßigen Einleitung und Kompensation der Schnittreaktionskräfte. Die Schneidenhalter 24 und 26 sind so ausgebildet, daß sie die Wendeschneidplatten 28 in einem möglichst großen Bereich bis in die Nähe der Schneidkanten unterstützen. Dies ermöglicht eine gute Einleitung der Schnittreaktionskräfte in den Werkzeughalter 2. Durch die stabile Abstützung und sichere Fixierung der Wendeschneidplatten 28 und der daran ausgebildeten wirksamen Schneiden können Schwingungen am Werkzeug vermieden werden. Dies ermöglicht wesentlich höhere Schnittgeschwindigkeiten als mit herkömmlichen Maschinenreibahlen möglich waren. Beispielsweise sind Schnittgeschwindigkeiten von bis zu 300 m/min bei drehendem Werkzeug möglich, während bei den bekannten Werkzeugen lediglich Schnittgeschwindigkeiten bis zu 10 m/min möglich waren. Die bessere Schneidenabstützung begünstigt den Einsatz als drehendes Werkzeug, das Werkzeug kann jedoch auch stehend eingesetzt werden.
Die beiden Schneidenhalter 24, 26 sind über einen Klemmbolzen 32 miteinander verbunden. Der Klemmbolzen 32 ist in eine Bohrung 34 in dem ersten Schneidenhalter 24 eingepaßt. Der Klemmbolzen 32 erstreckt sich normal zu der Drehachse des Werkzeughalters 2 und normal zu der Längsachse des Schneidenblocks 22, d.h. dem Durchmesser S, auf dem die Schneiden der Wendeschneidplatten 28 liegen. Der Klemmbolzen 32 erstreckt sich in eine Nut 36 in dem zweiten Schneidenhalter 26. An dem in dem zweiten Schneidenhalter 26 angeordneten Ende des Klemmbolzens 32 ist ein Kopf 38 ausgebildet, welcher in eine Längsnut 40 in dem Schneidenhalter 26 eingreift. In dem Kopf 38 ist eine Gewindebohrung 42 ausgebildet, welche sich parallel zur Längsachse (Durchmesser S) des Schneidenblokkes erstreckt. In die Gewindebohrung ist eine Einstellschraube 44 eingesetzt, welche sich an einer Stirnfläche 45 der Längsnut 40 in dem Schneidenhalter 26 abstützt. Über die Einstellschraube 44 kann der Schneidenhalter 26 parallel zu dem Schneidenhalter 24 verschoben werden. Im Bereich des Schneidenhalters 24 ist in dem Klemmbolzen 32 eine konische Bohrung 46 ausgebildet, in die eine Kegelschraube 48 eingreift. Die Kegelschraube 48 ist in einer Gewindebohrung 50 in dem Schneidenhalter 24 angeordnet. Die Kegelschraube 48 und die konische Bohrung 46 erstrecken sich parallel zu der Längsachse des Schneidenblocks, d.h. dem Durchmesser S. Die Längsachsen der Kegelschraube 48 und der konischen Bohrung 46 sind in der in 3 dargestellten Ebene derart parallel zueinander versetzt angeordnet, daß die Längsachse der Kegelschraube 48 von dem Durchmesser S weiter beabstandet ist als die Längsachse der Bohrung 46. Wird die Kegelschraube 48 in die konische Bohrung 46 geschraubt, kommen die Kegelflächen der konischen Bohrung 46 und der Spitze der Kegelschraube 48 in Kontakt, wobei der Klemmbolzen 32 aufgrund des Versatzes der Längsachsen von Kegeschraube 48 und Bohrung 46 in Richtung des ersten Schneidenhalters 24 bewegt wird. Auf diese Weise wird eine Klemmkraft erzeugt, welche die Schneidenhalter 24 und 26 kraftschlüssig aneinander fixiert. Wichtig bei dieser Ausgestaltung ist, daß die Längsachse des Klemmbolzens 32 und die Längsachse der Einstellschraube 44 in einer Ebene liegen. Durch diese Anordnung kann ein Verscheren der beiden Schneidenhalter 24 und 26 beim Einstellen und aufgrund der auftretenden Schnittreaktionskräfte vermieden werden.
4 zeigt eine Seitenansicht der in 3 dargestellten Maschinenreibahle in Richtung des Pfeils B. In die Nut 4 des Werkzeughalters 2 sind die Schneidenhalter 24 und 26 eingesetzt und die Nut 4 ist mit einer Frontplatte 52 verschlossen. Am Beispiel des Schneidenhalters 24 wird nachfolgend die genauere Ausgestaltung des Sitzes für die Wendeschneidplatte 28 beschrieben. Der Sitz für die Wendeschneidplatte 28 an dem Schneidenhalter 26 ist identisch ausgebildet. Der Sitz für die Wendeschneidplatte 28 besteht aus zwei Anlageflächen 54 und 56, welche jeweils mit einer Seitenfläche der Wendeschneidplatte 28 in Kontakt kommen und somit die Wendeschneidplatte 28 in zwei Richtungen definiert positionieren. In der dritten Richtung wird die Wendeschneidplatte 28 dadurch positioniert, daß sie auf der Bodenfläche des Sitzes plan aufliegt. Die Anlagefläche 56 ist entlang einer Nut 58 ausgebildet, welche sich über die gesamte Breite des Schneidenhalters 24 erstreckt. Auf diese Weise kann die Nut 58 sehr einfach gefräst und anschließend genau auf eine definierte Winkellage geschliffen werden. Dabei wird die Flanke der Nut 58, welche die Anlagefläche 56 bildet, in einem definierten Winkel zu der Drehachse des Werkzeughalters 2 geschliffen, um die Wendeschneidplatte 28 in einem definierten Winkel zu dem Werkzeughalter 2 anzuordnen. Durch diese Anordnung wird zusammen mit der Geometrie der Wendeschneidplatte 28 der Winkel α_N der Nebenschneide 60 bezüglich der Werkzeuglängsachse, d.h. der Drehachse des Werkzeughalters 2 definiert, der Nebenschneidenwinkel α_N sollte möglichst klein gewählt werden, um eine gute Abstützung des Werkzeuges in der Bohrung zu erreichen. Vorzugsweise liegt der Nebenschneidenwinkel α_N im Bereich von 12'-18'. Die Schneiden der Wendeschneitplatte 28 erstrecken sich über die Stirnseite des Werkzeughalters 2, d.h. die äußere Fläche der Frontplatte 52. Daher eignet sich das Werkzeug auch zur Bearbeitung von Sackbohrungen, da die Schneiden dem übrigen Werkzeughalter in Vorschubrichtung vorgelagert sind.
5 zeigt eine Seitenansicht der in 3 gezeigten Maschinenreibahle in Richtung des Pfeils C. Der Schneidenblock 22 ist geschnitten dargestellt, so daß die Anordnung des Klemmbolzens 32 in den Schneidenhaltern 24 und 26 erkennbar ist. Die Achsen der konischen Bohrung 46, der Gewindebohrung 42 und des Klemmbolzens 32 sind in einer Ebene angeordnet. Der Kopf 38 des Klemmbolzens 32 greift in die Längsnut 40 in dem zweiten Schneidenhalter 26 ein, so daß der Kopf 38 des Klemmbolzens 32 den Schneidenhalter 26 gegen den Schneidenhalter 24 verspannen kann, wenn der Klemmbolzen 32 über die konische Bohrung 46 wie oben beschrieben gespannt wird. Ferner ist in 5 gezeigt, wie die Stifte 12 des Trägers 10 in die Ausnehmungen 20 eingreifen. Die Ausnehmungen 20 sind als Nuten ausgebildet, welche sich jeweils mit einer konstanten Breite quer über die Schneidenhalter 24, 26 erstrecken. In der Darstellung in 5 liegen die beiden Nuten 20 in einer Ebene. Je nach gewählter Durchmessereinstellung des Schneidenblocks 22 liegen die Nuten 20 jedoch versetzt zueinander.
6 zeigt eine Seitenansicht des Schneidenblocks 22 auf den Schneidenhalter 26. Der Kopf 38 des Klemmbolzens 32 ist in der Längsnut 40 angeordnet. Der Schaft des Klemmbolzens 32 erstreckt sich durch die Nut 36 in den ersten Schneidenhalter 24. Die Einstellschraube 44 erstreckt sich durch die Gewindebohrung 42 und wirkt gegen die Stirnfläche 45 der Längsnut 40. Die Einstellschraube 44 ist somit ebenfalls vollständig in der Längsnut 40 angeordnet. Um ein Verdrehen der Einstellschraube 44 zu ermöglichen ist in dem Schneidenhalter 26 an seinem der Schneide abgewandten Ende eine Durchgangsbohrung 59 vorgesehen. Durch diese kann auch bei in den Werkzeughalter 2 eingesetztem Schneiden block 22 ein Werkzeug eingeführt werden, um die Einstellschraube 44 zu verdrehen. Bei Verdrehen der Einstellschraube 44 wirkt diese auf die Stirnfläche 45 und verschiebt somit den Schneidenhalter 26 gegenüber dem Klemmbolzen 32 und damit gegenüber dem Schneidenhalter 24. Zur Erzeugung einer Rückstellkraft kann zwischen den beiden Schneidenhaltern 24, 26 ein Federelement vorgesehen sein. Bevorzugt wird jedoch auf ein solches verzichtet und die Rückstellung erfolgt durch den an der der Stirnfläche 45 gegenüberliegenden Seite anliegenden Kopf der Einstellschraube 44
7 zeigt eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Wendeschneidplatte 28. Die Wendeschneidplatte 28 weist in ihrer Mitte zur Befestigung eine Bohrung 62 auf, in die eine Schraube 30 zur Befestigung an den Schneidenhaltern 24 und 26 eingreift. Die Wendeschneidplatte 28 ist punktsymmetrisch bezüglich des Mittelpunktes der Bohrung 62 ausgebildet. Die Wendeschneidplatte 28 weist eine Nebenschneide 60 auf, weiche bei Bearbeitung mit der Innenseite der Bohrung zur Abstützung des Werkzeuges in Kontakt kommt. In Vorschubrichtung gesehen erstreckt sich ausgehend von der Nebenschneide 60 abgewinkelt zu dieser die Hauptschneide 64 und daran anschließend eine Einführkufe 66. Dies ist in der Detaillansicht A in 9 und 10 genauer gezeigt.
Eine erste Ausführungsform der Schneidengestaltung zeigt 9, welche eine Vergrößerung des Ausschnittes A in 7 ist. Die Hauptschneide 64 weist bezüglich der Nebenschneide vorzugsweise einen Winkel α von 15° bis 20° auf. Die Einführkufe bzw. Einführschulter 66 ist gegenüber der Hauptschneide 64 nochmals nach innen abgewinkelt. Die Einführkufe 66 weist gegenüber der Nebenschneide 60 vorzugsweise einen Winkel β im Bereich von 30° bis 40° auf. Die Einführkufe 66 ist nicht schneidend ausgebildet und weist einen negativen Freiwinkel γ auf, welcher das Einführen und Einpendeln in der Bohrung begünstigt. Der Freiwinkel γ beträgt vorzugsweise etwa 1°. Der Abstand a zwischen der Nebenschneide und dem Schnittpunkt der Einführkufe 66 mit der Stirnseite 68 der Wendeschneidplatte 28 ist vorzugsweise größer als das in 2 dargestellte Pendelmaß p. Die Wendeschneidplatte 28 ist somit genau an das durch die Reibahle vorgegebene Pendelspiel angepaßt. Der Freiwinkel δ der Hauptschneide ist positiv und beträgt vorzugsweise 7° bis 9°, idealerweise etwa 8°.
10 zeigt eine alternative Ausgestaltung der Schneide im Ausschnitt A in 7. Bei dieser Ausführungsform sind Hauptschneide 64 und Einführkufe 66 als eine Linie mit sich ändernder Krümmung, d.h. als ein geschlossener Kurvenzug ausgebildet. Auch hier ist der Freiwinkel γ vorzugsweise negativ. Die anderen Merkmale der Schneide entsprechen der zuvor beschriebenen Ausführungsform. Dies gilt insbesondere für die Größe des Abstandes a.
8 zeigt eine Ansicht auf die Stirnseite 68 der Wendeschneidplatte 28. Der in 8 dargestellte Freiwinkel φ der Nebenschneide 60 beträgt vorzugsweise 5° bis 7°, idealerweise etwa 6°. Ferner ist in 8 die Ausgestaltung der Anlagefläche 56 zu erkennen. Diese Anlagefläche 56 ist vorzugsweise genau auf die gewünschten Winkelmaße geschliffen. Die eingesetzte Wendeschneidplatte 28 liegt mit ihrer Rückseite bzw. der Freifläche der nicht genutzten Nebenschneide an der Anlagefläche 56 an. Mit ihrer Unterseite liegt die Wendeschneidplatte flächig auf dem Sitz in dem Schneidenhalter 24 bzw. 26 auf. Wie in der ausgeschnittenen Seitenansicht links in 7 zu erkennen ist, liegt die Wendeschneidplatte 28 ferner mit ihrer der Stirnseite 68 entgegengesetzten Fläche an der Anlagefläche 54 an. Auf diese Weise kann die Wendeschneidplatte 28 leicht ohne Einstellarbeiten in der gewünschten Winkellage an einem Schneidenhalter 24, 26 positioniert werden.

2: Werkzeughalter
4: Nut
6: Gewindebohrungen
8: Bohrung
10: Träger
12: Stifte
14: Spankammern
16: Scheibe
18: Schaft
20: Ausnehmungen
22: Schneidenblock
24, 26: Schneidenhalter
28: Wendeschneidplatten
30: Schrauben
32: Klemmbolzen
34: Bohrung
36: Nut
38: Kopf
40: Längsnut
42: Gewindebohrung
44: Einstellschraube
45: Stirnfläche
46: konische Bohrung
48: Kegelschraube
50: Gewindebohrung
52: Frontplatte
54, 56: Anlageflächen
58: Nut
59: Durchgangsbohrung
60: Nebenschneide
62: Bohrung
64: Hauptschneide
66: Einführkufe
68: Stirnseite
α: Winkel
β: Winkel
γ: Freiwinkel
δ: Freiwinkel
φ: Freiwinkel
α_N: Nebenschneidenwinkel
p: Pendelmaß
a: Abstand
S: Durchmesser

Claims

Maschinenreibahle mit einem Werkzeughalter (2) und einem in diesem angeordneten beweglichen Schneidenblock (22), wobei der Schneidenblock (22) an seinen äußeren entgegengesetzten Enden jeweils eine Schneide (28) aufweist und in einer Richtung senkrecht zu einer Drehachse des Werkzeughalters (2) relativ zu diesem bewegbar ist, ein Pendelspiel (p), um welches sich der Schneidenblock (22) relativ zu dem Werkzeughalter (2) bewegen kann, fest vorgegeben ist, und die Schneide (28) eine Hauptschneide (64) und eine in Vorschubrichtung vor dieser angeordnete Einführkufe (66) aufweist, welche nicht schneidend ausgebildet ist.
Maschinenreibahle nach Anspruch 1, bei welcher der Schneidenblock (22) aus zwei miteinander verbundenen Schneidenhaltern (24, 26) besteht, welche jeweils eine Ausnehmung (20) von vorbestimmter Breite aufweisen und in einer Richtung senkrecht zu der Drehachse des Werkzeughalters (2) zueinander verschiebbar sind, an dem Werkzeughalter (2) zwei Stifte (12) von vorbestimmter Breite angeordnet sind, welche jeweils mit einer der Ausnehmungen (20) in Eingriff sind, die Breite der Stifte (12) jeweils geringer ist als die Breite der korrespondierenden Ausnehmung (20), die beiden Stifte (12) auf einem Träger (10) angeordnet sind, welcher bezüglich einer Achse drehbar ist, welche sich parallel zu der Drehachse des Werkzeughalters (2) erstreckt, und die beiden Stifte (12) sich parallel zu der Drehachse des Trägers (10) erstrecken und von dieser radial beabstandet angeordnet sind.
Maschinenreibahle nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher die Einführkufe (66) einen negativen Freiwinkel (γ) aufweist.
Maschinenreibahle nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher die Einführkufe (66) gegenüber der Hauptschneide (64) zur Drehachse des Werkzeughalters (2) hin abgewinkelt angeordnet ist.
Maschinenreibahle nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher ein radialer Abstand (a) zwischen Nebenschneide (60) und Schnittpunkt der Einführkufe (66) mit einer Stirnkante (68) der Schneide größer oder gleich dem vorgegebenen Pendelspiel ist.
Maschinenreibahle nach einem der Ansprüche 2 bis 5, bei welcher die beiden Schneidenhalter (24, 26) über eine Einstellschraube (44) zueinander verschiebbar sind.
Maschinenreibahle nach einem der Ansprüche 2 bis 6, bei welcher die beiden Schneidenhalter (24, 26) über einen Klemmbolzen (32) miteinander verbunden sind.
Maschinenreibahle nach Anspruch 6 und 7, bei welcher die Längsachse der Einstellschraube (44) und die Längsachse des Klemmbolzens (32) in einer Ebene liegen.
Maschinenreibahle nach einem der Ansprüche 2 bis 8, bei welcher die Drehachse des Trägers (10) der Drehachse des Werkzeughalters (2) entspricht.
Maschinenreibahle nach einem der Ansprüche 2 bis 9, bei welcher die Stifte (12) zylindrisch ausgebildet sind.
Maschinenreibahle nach einem der Ansprüche 2 bis 10, bei welcher der Träger (10) als kreisförmige Scheibe (16) ausgebildet ist und in einer passenden kreisförmigen Ausnehmung an dem Werkzeughalter (2) gelagert ist.
Maschinenreibahle nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher der Schneidenblock (22) in eine quer zur Drehachse des Werkzeughalters (2) verlaufende Nut (4) an dessen Stirnseite eingesetzt ist und die Nut (4) vorzugsweise durch einen Deckel (52) verschlossen ist.
Maschinenreibahle nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher die Schneiden als austauschbare Schneidplatten (28), insbesondere in Form von Wendeschneidplatten ausgebildet sind.
Maschinenreibahle nach Anspruch 13, bei welcher in den Schneidenhaltern (24, 26) jeweils an einem Ende ein Sitz (54, 56) für die Schneidplatte (28) ausgebildet ist, welcher zwei im Winkel zueinander angeordnete Anlageflächen (54, 56) aufweist, welche jeweils mit einer Seitenkante der zugehörigen Schneidplatte (28) in Kontakt bringbar sind.
Maschinenreibahle nach Anspruch 14, bei welcher eine der Anlageflächen (56) entlang einer Nut (58) verläuft, die sich über die gesamte Breite des Schneidenhalters (24, 26) erstreckt.
Maschinenreibahle nach einem der Ansprüche 2 bis 15, bei welcher sich die Schneidenhalter (24, 26) und/oder die Schneiden (28) in Richtung der Drehachse des Werkzeughalters (2) über die Stinseite des Werkzeughalters (2) hinaus erstrecken.
Schneidplatte, insbesondere Wendeschneidplatte (28), zum Einsatz in einer Maschinenreibahle nach einem der Ansprüche 13 bis 16, bei welcher die Schneide eine Hauptschneide (64) und eine in Vorschubrichtung vor dieser angeordnete nicht schneidende Einführkufe (66) aufweist.
Schneidplatte nach Anspruch 17, bei welcher die Einführkufe (66) einen negativen Freiwinkel (γ) aufweist.
Schneidplatte nach einem der Ansprüche 17 oder 18, bei welcher die Einführkufe (66) gegenüber der Hauptschneide (64) zur Schneidplattenmitte hin abgewinkelt ist.
Schneidplatte nach einem der Ansprüche 17 bis 19, bei welcher der Winkel (γ) zwischen Haupt- und Nebenschneide im Bereich von 15° bis 20° liegt.
Verwendung einer Schneidplatte und insbesondere einer Wendeschneidplatte (28) in einer Maschinenreibahle nach einem der Ansprüche 1 bis 16.
Verwendung nach Anspruch 21, wobei die Schneidplatte (28) gemäß einem der Ansprüche 17 bis 20 ausgestaltet ist.