-
Die
Erfindung betrifft ein Werkzeug zur Feinbearbeitung von Bohrungsoberflächen gemäß Oberbegriff
des Anspruchs 1 sowie eine Messerplatte zur Feinbearbeitung von
Bohrungsoberflächen
gemäß Oberbegriff
des Anspruchs 15.
-
Werkzeuge
und Messerplatten der hier angesprochenen Art sind bekannt (
DE 37 33 637 A1 ). Bei
den hier angesprochenen bekannten Werkzeugen handelt es sich um
Reibahlen, mit deren Hilfe feinste Späne von der Oberfläche von
Bohrungen in Werkstücken
abgetragen werden. Die Werkzeuge weisen eine Messerplatte auf, die
in den Grundkörper des
Werkzeugs eingelassen und dort befestigt ist, außerdem eine der Messerplatte – in Drehrichtung gesehen – nacheilende
erste Führungsleiste
und eine der Messerplatte gegenüberliegende
Führungsleiste.
Die auch als Lochplatte bezeichnete Messerplatte ist mittels einer
Spannschraube am Grundkörper
des Werkzeugs befestigt. Um die Messerplatte radial einstellen zu
können,
also den Überstand
der Messerplatte über
die Umfangsfläche
des Werkzeugs vorgeben zu können,
greift die Spannschraube in ein auch als Schwenkhebel bezeichnetes
Zwischenstück,
das am Grundkörper
des Werkzeugs verankert ist. Diese Bauform braucht relativ viel
Platz, so dass Werkzeuge mit kleinen Durchmessern nicht oder nur
unter Einsatz hoher Kosten realisierbar sind. Die Messerplatte weist
eine Spanablauffläche
und eine Freifläche
auf, deren Schnittlinie die geometrisch definierte Schneide bildet.
Die Seitenflächen der
Messerplatte verlaufen unter einem Winkel von 90° zur, auch als Messerbrust bezeichneten
Vorderseite. Die Messerplatte wird zur Realisierung des Freiwinkels,
gegenüber
einer Durchmes serlinie verschwenkt in den Grundkörper des Werkzeugs eingesetzt.
Wegen des für
Schwenkhebel erforderlichen Bauraums beträgt der Schwenkwinkel ca. ≤ 20°. Dies bewirkt
einen nur wenig positiven oder gar einen negativen Spanwinkel. Eine
Messerplatte der bekannten Art kann vier Schneiden aufweisen, zwei
auf der Vorder- und zwei auf der Rückseite. Es hat sich herausgestellt,
dass die Schneiden in vielen Fällen
einem relativ großen
Anfangsverschleiß unterliegen, so
dass das Werkzeug nach einem ersten Einsatz nachjustiert werden
muss, insbesondere bei kleinen Toleranzen. Dabei wird der radiale Überstand
der Messerplatte und damit deren Schneide über die Umfangsfläche des
Grundkörpers
des Werkzeugs eingestellt.
-
Bei
einem weiteren bekannten Werkzeug mit einer Messerplatte (Fachzeitschrift
WB, Heft 6, 2004, Carl Hanser Verlag) wird eine Messerplatte verwendet,
die ebenfalls unter einem Winkel gegenüber einer gedachten Durchmesserlinie
in den Grundkörper des
Werkzeugs eingesetzt wird. Auch hier verläuft die Seitenfläche zur
Vorderseite der Messerplatte unter einem Winkel von ca. 90°, weswegen
diese ebenfalls gegenüber
einer Durchmesserlinie in einen Winkel geneigt im Grundkörper des
Werkzeugs angeordnet ist. Der Neigungswinkel kann hier ca. 10° betragen,
weil die Messerplatte von einer Spannpratze gehalten wird. In der
Stirnseite des Werkzeugs ist eine zentrale Ausnehmung vorgesehen,
in die eine übliche
Zentrierspitze eingreifen kann, die bei der Einstellung des radialen Überstands
der Messerplatte gegenüber
dem Grundkörper
des Werkzeugs eingesetzt wird, außerdem bei der Herstellung
des Grundkörpers
des Werkzeugs. Es zeigt sich, dass bei kleinen Durchmessern ein
zentraler Fortsatz auf der Stirnseite vorgesehen werden muss, um
diese zentrale Ausnehmung realisieren zu können. Bei dem bekannten Werkzeug
ist vorgesehen, dass der für
die Zerspanung notwendige Freiwinkel nicht in die Schneide eingeschliffen,
sondern durch die entsprechend verschwenkte Einbaulage der Schneide
in dem Grundkörper
realisiert wird. Die Messerplatte weist acht Schneiden auf, vier
auf der Vorder- und vier auf der Rückseite. Sie ist – in Draufsicht
gesehen – quadratisch
ausgebildet und bedarf daher, in radialer Richtung gesehen, eines
relativ großen
Bauraums. Auch bei diesem Werkzeug hat sich herausgestellt, dass
die Schneide in vielen Fällen
einem relativ hohen Anfangsverschleiß unterliegt, so dass nach
dem ersten Einsatz des Werkzeugs eine Nachjustierung erforderlich
ist.
-
Schließlich ist
es bekannt (
DE 44 05
749 A1 ) bei einer Messerplatte einer Reibahle zwei Freiflächenbereiche
vorzusehen, von denen sich einer unmittelbar an die Nebenscheide
anschließt
und einen Freiwinkel aufweist, der wesentlich kleiner ist als der des
ersten Freiflächenbereiches.
Die Realisierung zweier Freiflächenbereiche
bedarf einer hohen Fertigungsgenauigkeit, die relativ kostenintensiv
ist.
-
Aufgabe
der Erfindung ist es daher, auf einfache, kostengünstige Weise
ein Werkzeug zu schaffen, das keinen hohen Anfangsverschleiß aufweist.
-
Zur
Lösung
dieser Aufgabe wird ein Werkzeug vorgeschlagen, das die in Anspruch
1 genannten Merkmale umfasst. Es zeichnet sich dadurch aus, dass
der Einbauwinkel α,
also der Winkel, den die Messerplatte mit einer gedachten Durchmesserlinie einschließt, und
der Freiwinkel, also der Winkel, den die Freifläche gegenüber einer gedachten Ebene aufweist,
die senkrecht auf einer Mittellinie der Messerplatte steht, so aufeinander
abstimmbar sind, dass sich ein effektiver Freiwinkel von ca. 1° einstellt. Der
Freiwinkel ist damit ei nerseits groß genug, um ein Festklemmen
des Werkzeugs in der zu bearbeitenden Bohrung zu verhindern, andererseits
aber so klein, dass sich das Werkzeug an der Freifläche der Messerplatte
abstützen
kann, wodurch ein übermäßiger Verschleiß der geometrischen
Schneide einer Messerplatte bei dem ersten Einsatz des Werkzeuges
vermieden wird.
-
Weitere
Ausgestaltungen des Werkzeugs ergeben sich aus den Unteransprüchen.
-
Aufgabe
der Erfindung ist es außerdem,
eine Messerplatte zur Feinbearbeitung von Bohrungsoberflächen zu
schaffen, die die oben genannten Nachteile nicht aufweist.
-
Zur
Lösung
dieser Aufgabe wird eine Messerplatte vorgeschlagen, die die in
Anspruch 15 genannten Merkmale aufweist. Sie zeichnet sich dadurch
aus, dass der Freiwinkel β der
Führungsfläche so auf
die Einbaulage (Einbauwinkel α)
der Messerplatte in den Grundkörper
eines Werkzeugs abstimmbar ist, dass sich ein effektiver Freiwinkel
von ca. 1° einstellt,
also die Gleichung α – β = ca. 1° erfüllt ist.
-
Ausgestaltungen
der Messerplatte ergeben sich aus den entsprechenden Unteransprüchen.
-
Die
Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es
zeigen:
-
1 eine
Seitenansicht eines Werkzeugs;
-
2 eine
Stirnansicht des Werkzeugs gemäß 1;
-
3 eine
vergrößerte Detailansicht
aus 2;
-
4 eine
perspektivische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer Messerplatte;
-
5 eine
perspektivische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Messerplatte;
-
6 eine
perspektivische Ansicht eines dritten Ausführungsbeispiels einer Messerplatte
und
-
7 eine
perspektivische Ansicht eines vierten Ausführungsbeispiels einer Messerplatte.
-
Aus
der Darstellung gemäß 1 ist
der vordere Teil eines Werkzeugs 1 erkennbar, in dessen Grundkörper 3 eine
Messerplatte 5 eingelassen ist, die von einer Spannpratze 7 gehalten
wird. Bei dem im Folgenden beschriebenen Werkzeug 1 handelt
es sich um eine Einschneiden-Reibahle, die lediglich eine einzige
Messerplatte 5 mit einer geometrisch definierten Schneide 9 umfasst,
die in 1 lediglich angedeutet ist. In die Messerbrust 11,
also in die dem Betrachter zugewandte Vorderseite der Messerplatte 5,
ist eine Spann-Nut 13 eingebracht,
in die eine Spannlippe 15 der Spannpratze 7 eingreift.
Die Spann-Nut 13 ist gegenüber der hier nicht dargestellten
Mittelachse der Messerplatte 5 und damit gegenüber der
Drehachse 17 des Werkzeugs 1 geneigt und schließt mit dieser
einen spitzen Winkel ein, der sich gemäß 1 nach links öffnet. Dadurch
entstehen beim Festspannen der Spannpratze 7 mittels einer die
Spannpratze 7 durchdringenden, und in den Grundkörper 3 des
Werkzeugs 1 eingreifenden Spannschraube 19 Spannkraftkomponenten,
die einerseits senkrecht zur Drehachse 17 und andererseits
parallel dazu von rechts nach links wirken. Dies führt dazu,
dass die Messerplatte 5 einerseits in Richtung auf die
Drehachse 17 festge spannt wird und andererseits in axialer
Richtung gegen einen links von der Messerplatte 5 vorgesehenen
Anschlag 21 gedrückt
wird, der beispielsweise durch das Ende einer in den Grundkörper 3 eingebrachten
Nut zur Aufnahme der Messerplatte 5 ausgebildet wird oder
durch einen in den Grundkörper 3 eingebrachten
Stift.
-
Der
Grundkörper 3 des
Werkzeugs 1 ist im Anschluss an die Stirnseite 23 des
Werkzeugs 1 abgeschrägt,
so dass ein Spanraum 25 gebildet wird, der die von der
Schneide 9 abgetragenen Späne aufnimmt.
-
Aus 1 ist
ersichtlich, dass die Messerplatte 5, insbesondere deren
Schneide 9, über
die Umfangsfläche 27 des
Werkzeugs 1 hinausragt. Der Überstand ist mittels einer
Einstellvorrichtung 29 justierbar, die hier eine in den
Grundkörper 3 des
Werkzeugs 1 einschraubbare Stellschraube 31 umfasst, die
auf die der Schneide 9 gegenüberliegende Seitenfläche der
Messerplatte 5 einwirkt, sei es direkt oder über einen
Stellkeil. Die perspektivische Darstellung gemäß 1 lässt erkennen,
dass die Stellschraube 31 näher an der Stirnseite 23 des
Werkzeugs 1 angeordnet ist als die Spannschraube 19. Außerdem ist
ersichtlich, dass die Einstellvorrichtung 29 lediglich
eine einzige Stellschraube 31 umfasst. Wird diese weiter
in den Grundkörper 3 des
Werkzeugs 1 eingeschraubt, so verlagert sich die Schneide 9 radial
nach außen,
und zwar in dem der Stirnseite 23 des Werkzeugs 1 zugewandten
Bereich. Das gegenüberliegende
Ende der Messerplatte 5 liegt vorzugsweise unmittelbar
auf dem Grund einer die Messerplatte aufnehmenden Nut 33 im
Grundkörper 3 auf.
-
Das
als Einschneiden-Reibahle ausgebildete Werkzeug 1 weist
eine bei der Darstellung gemäß 1 verdeckte
erste Führungsleiste
auf, die bei einer Drehung des Werkzeugs 1 um die Drehachse
der Messerplatte 5 nacheilt, außerdem eine zweite Führungsleiste 35,
die der Messerplatte 5 gegenüberliegend in eine Nut 37 im
Grundkörper 3 des
Werkzeugs 1 eingesetzt ist.
-
Entsprechend
ist die erste Führungsleiste
in eine Nut im Grundkörper 3 des
Werkzeugs 1 eingesetzt und dort auf geeignete Weise befestigt,
beispielsweise festgelötet.
-
2 zeigt
eine Stirnansicht des in 1 dargestellten Werkzeugs 1,
also eine Draufsicht auf die Stirnseite 23. Gleiche Teile
sind mit gleichen Bezugsziffern versehen, so dass insofern auf die
Beschreibung zu 1 verwiesen wird.
-
Deutlich
erkennbar ist hier die in die Nut 33 eingesetzte Messerplatte 5,
außerdem
die in die Nut 37 eingesetzte zweite Führungsleiste 35. Erkennbar wird
hier die erste Führungsleiste 35', die in die
zugehörige
Nut 37' im
Grundkörper 3 des
Werkzeugs 1 eingelassen ist.
-
Die
Außenseite
der Führungsleisten 35, 35' ist gewölbt, vorzugsweise
kreisbogenförmig
ausgebildet, wobei der Krümmungsradius
der Außenflächen der
Führungsleisten 35 und 35' vorzugsweise etwas
kleiner ist als der der mittels des Werkzeugs 1 bearbeiteten
Bohrung. Dadurch kann sich das Werkzeug 1 auf der Bohrungsoberfläche abstützen, wobei ein
zwischen Außenfläche der
Führungsleisten 35, 35' und Bohrungsoberfläche gegebener
Schmierfilm optimal erhalten bleibt.
-
2 lässt erkennen,
dass durch den Grundkörper 3 ein
Kühl-/Schmiermittelkanal 39 geführt ist,
der sich im Bereich der Messerbrust 11 und insbesondere
in der Nähe
der aktiven Schneide 9 öffnet,
so dass ein Kühl-/Schmiermittel
bis unmittelbar an den Bearbeitungsbereich herangeführt werden kann,
wenn das Werkzeug 1 eingesetzt wird.
-
2 zeigt
die Spannpratze 7 und die auf der Messerbrust 11 aufliegende
Spannlippe 15, außerdem
die in der Spannpratze 7 vorhandene Ausnehmung 41 zur
Aufnahme der Spannschraube 19.
-
In
die Stirnseite 23 ist eine zentrale Ausnehmung 43 eingebracht,
in die eine übliche
Zentrierspitze eingreifen kann, die einerseits bei der Einstellung des
radialen Überstands
der Schneide 9 der Messerplatte 5 gegenüber dem
Grundkörper 3 des
Werkzeugs 1, andererseits bei der Herstellung des Grundkörpers 3 des
Werkzeugs 1 eingesetzt wird.
-
Aus 2 wird
deutlich, dass die der Aufnahme der Messerplatte 5 dienende
Nut 33 nur so weit in den Grundkörper 3 des Werkzeugs 5 reicht, dass
die Stirnseite 23 im Bereich der zentralen Ausnehmung 43 durch
die Nut 33 nicht beschädigt
wird. Die Nut 33 endet also in einem radialen Abstand zur Drehachse 17 und
zur zentralen Ausnehmung 43 des Werkzeugs 1.
-
2 zeigt
auch, dass die Nut 33 im Querschnitt gesehen praktisch
rechteckförmig
ausgebildet ist. Der Nutgrund 45 verläuft also senkrecht zu den Seitenflanken
der Nut 33, von denen die rechte als Anlagefläche 47 für die Messerplatte 5 dient.
Diese ist, wie die Draufsicht nach 2 zeigt,
im Querschnitt gesehen ebenfalls rechteckförmig ausgebildet, so dass sich
zwischen der Außenseite
der Mes serplatte 5 und der diese aufnehmenden Nut 33 keine
Freiräume
bilden, in die bei der Bearbeitung eines Werkstücks entstehende Späne eindringen
könnten. Dies
führt zu
einer hohen Funktionssicherheit des Werkzeugs 1. Überdies
ist eine gute Anlage der Messerplatte 5 am Nutgrund 45 gegeben.
Schließlich
ergibt sich eine einfache und kostengünstige Herstellung der Nut 33.
-
Die
obere linke Ecke der Messerplatte 5 ist quasi abgebrochen
und im Teilschnitt dargestellt. Es ist dadurch ersichtlich, dass
in die Messerbrust 11 im Anschluss an die Schneide 9 eine
Vertiefung eingebracht ist, die gegenüber der Messerbrust 11 geneigt ausgebildet
ist und die Spanfläche 49 bildet,
auf der die von der Schneide 9 abgetragenen Späne ablaufen
und in den Spanraum 25 gelangen. Die Spanfläche 49 schließt mit der
Messerbrust 11 einen Winkel γ ein, der als Spanwinkel bezeichnet
wird. 2 zeigt deutlich, dass die Spanfläche 49 ausgehend von
der auf einer Durchmesserlinie D1 liegenden Schneide 9 nach
rechts verläuft.
Es wird hier also ein positiver Spanwinkel realisiert, der ca. 12° betragen kann,
was insbesondere bei der Bearbeitung von weichen Materialien, beispielsweise
Aluminium, erstrebenswert ist. Bei einem kleineren Winkel oder gar bei
einem negativen Winkel, bei dem die Spanfläche links von der Durchmesserlinie
D1 läge,
ergäben
sich gerade bei der Bearbeitung von weichen Materialien Spanstauchungen,
die zu einer schlechten Oberflächenqualität führen.
-
Die
Messerplatte 5 selbst ist so in den Grundkörper 3 des
Werkzeugs 1 eingesetzt, dass deren Messerbrust 11 mit
der gedachten Durchmesserlinie D1 einen Winkel α einschließt, der als Einbauwinkel bezeichnet
wird.
-
3 zeigt
das der Drehachse 17 abgewandte äußerste Ende der Messerplatte 5 stark
vergrößert und
insofern schematisiert, als die Spanfläche 49 nicht wiedergegeben
ist.
-
Die
dem Nutgrund 45 abgewandte Längsseite 51 schließt mit der
Messerbrust 11 und der parallel dazu verlaufenden Rückseite
der Messerplatte 5 einen Winkel von 90° ein. Sie steht damit auch senkrecht
auf einer gedachten Mittelebene M der Messerplatte 5. Die
Längsseite 51 reicht
nicht bis zu der Schneidkante 9 der Messerplatte 5,
sie fällt
vielmehr unmittelbar vor der Schneidkante 9 unter einem
Winkel β von
hier 9° zur
Schneidkante 9 ab. Die gegenüber der Mittelebene M liegende
Ecke der Messerplatte 5 ist symmetrisch ausgebildet. Auch
hier fällt
die Längsseite 51 unmittelbar
vor der Rückseite 53 der Messerplatte
unter einem Winkel β von
hier 9° ab.
-
Der
abfallende Bereich der Längsseite 51 bildet
die Freifläche 55 der
Schneide 9 beziehungsweise die Freifläche 55' einer gegenüberliegenden Schneide 9'.
-
Die
Schneide 9 wird letztlich gebildet durch die Schnittlinie
der Freifläche 55 mit
der zugehörigen, in 3 nicht
ersichtlichen Spanfläche 49,
die gegenüber
der Messerbrust 11 um den Spanwinkel γ geneigt angeordnet ist.
-
In 3 ist
eine gedachte Ebene E eingezeichnet, die, wie die Längsseite 51 der
Messerplatte 5 senkrecht zur Mittelebene M der Messerplatte 5 verläuft und
die Schneide 9 und – sofern
vorhanden – die
symetrisch zur Mittelebene M liegende Schneide 9' schneidet.
Die Freifläche 55 und
die Freifläche 55' schließen mit
der gedachten Ebene E einen Winkel β ein, der naturgemäß genau
so groß ist
wie der Winkel, den die Freiflächen 55, 55' mit der parallel
zu Ebene E liegende Längsseite 51 der
Messerplatte 5 einschließen.
-
In 3 ist
noch der Flugkreis F angedeutet, auf dem sich die aktive Schneide 9 einer
Messerplatte 5 bewegt, wenn sich das Werkzeug bei der Draufsicht
gemäß 2 und
entsprechend in 3 gegen den Uhrzeigersinn bewegt,
also in Richtung des Pfeils 57.
-
3 macht
deutlich, dass die Längsseite 51 bei
Einsatz der Messerplatte 5 den Flugkreis F deshalb nicht
berührt,
weil sie in Richtung zur Rückseite 53 in
einem letzten Bereich abfällt.
Dabei ist es belanglos, ob im Bereich der Rückseite 53 noch eine symmetrisch
zur Mittelebene M ausgebildete Schneide 9' vorgesehen ist. Der letzte abfallende
Bereich der Längsseite 51,
der eine Freifläche 55' bildet, liegt in
einem Abstand zum Flugkreis, der beispielsweise ca. 0,1 mm betragen
kann. Jedenfalls ist sichergestellt, dass die Messerplatte 5 im
Bereich der Rückseite 53 eine
Bohrungswand nicht berührt,
weil sie in einem Abstand zum Flugkreis F angeordnet ist.
-
4 zeigt
eine perspektivische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer Messerplatte 5.
Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, so dass
auf die vorangegangenen Beschreibungen verwiesen wird, um Wiederholungen
zu vermeiden.
-
Die
Messerplatte 5 weist insgesamt vier Schneiden auf, nämlich auf
der auch als Messerbrust 11 bezeichneten Vorderseite zwei
und auf der Rückseite 53 zwei.
Auf der Messerbrust 11 ist die rechts oben liegende Ecke 57/1 mit
einer Hauptschneide 9h und einer Nebenschneide 9n versehen. 4 zeigt, dass
sich unmittelbar an die Spanfläche 49 die
Freifläche 55 anschließt, die
in die Längsseite 51 der Messerplatte 5 übergeht.
Wird das in 1 dargestellte Werk zeug von
links nach rechts bewegt, also in Vorschubrichtung, so wird die
in 4 dargestellte Messerplatte 5 entsprechend
in Richtung des Doppelpfeils 59 verlagert und dabei gemeinsam
mit dem Werkzeug 1 einer Drehbewegung unterworfen. Die Hauptschneide 9h ist
in Vorschubrichtung, also in Richtung des Doppelpfeils 59 abfallend
angeordnet. Die Nebenschneide 9n fällt in entgegengesetzter Richtung
ab, was allerdings angesichts des geringen Neigungswinkels in 1 nicht
erkennbar ist. Sie verläuft
parallel zur Mittelachse 63 der Messerplatte 5.
Der Neigungswinkel der Nebenschneide 9n wird durch entsprechende
Einstellung der Position der Messerplatte 5 im Grundkörper des
Werkzeugs 1 realisiert. Die Ausgestaltung einer Schneide 9 mit
einer Hauptschneide 9h und einer Nebenschneide 9n ist
grundsätzlich
bekannt, so dass darauf hier nicht näher eingegangen wird.
-
Der
Schneide 9 ist eine anhand von 2 erläuterte Spanfläche 49 zugeordnet,
die in die Messerbrust 11 eingebracht ist und die, ausgehend
von der Schneide 9, in Richtung auf die Mittelebene M der Messerplatte 5 abfällt und über eine
Spanleitstufe 61 in die Messerbrust 11 übergeht.
-
Die
Messerplatte 5 weist auf ihrer Vorderseite, also auf der
Seite der Messerbrust 11, im Bereich ihrer links unten
gelegenen Ecke 57/2 eine Ausgestaltung auf, die punktsymmetrisch
zu der ausgelegt ist, wie sie anhand der Ecke 57/1 erläutert wurde.
-
Deutlich
zu erkennen ist die Spann-Nut 13, die in die Messerbrust 11 eingebracht
und geneigt angeordnet ist, so dass sie auf der Messerbrust 11 von
links oben nach rechts unten abfällt.
-
Aus
der Darstellung gemäß 4 wird
deutlich, dass die Spann-Nut 13 an
ihren Enden abgeschlossen ist und zwei in Längsrichtung der Spann-Nut 13 verlaufende,
zu deren Mittelachse geneigte und zur Mittelebene M der Messerplatte 5 abfallende
Spannflächen
aufweist. Die Ausgestaltung einer Spann-Nut 13 der hier
angesprochenen Art ist grundsätzlich
bekannt, so dass hier nicht näher
darauf eingegangen wird.
-
Die
Rückseite 53 der
Messerplatte 5 ist identisch ausgebildet wie die Messerbrust 11.
Sie weist also, ebenso wie die Messerbrust 11, zwei diagonal gegenüberliegende
Ecken 57/3 und 57/4 auf, an denen eine Schneide
mit einer entsprechenden Spanfläche
sowie einer Spanleitstufe vorgesehen ist. Die Ausgestaltung entspricht
jeweils der anhand der Ecke 57/1 erläuterten, so dass hier nicht
näher darauf eingegangen
wird.
-
Insgesamt
wird deutlich, dass die Messerplatte 5 entsprechend dem
Ausführungsbeispiel
gemäß 4 vier
Schneiden aufweist, von denen zwei der Messerbrust 11 und
zwei der Rückseite 53 zugeordnet
sind, wobei auf jeder Seite die Schneiden an diagonal gegenüberliegenden
Ecken der Messerplatte 5 vorgesehen und identisch ausgebildet
sind.
-
Wird
die Messerplatte 5 in ein Werkzeug 1 eingesetzt,
so dreht sich das Werkzeug 1, in Vorschubrichtung gesehen,
im Uhrzeigersinn. Dabei wird, wenn die Messerplatte gemäß 4 in
ein Werkzeug 1 gemäß 1 eingesetzt
wird, die Schneide 9 der Ecke 57/1 mit der Bohrungswand
eines Werkstücks
in Eingriff treten, so dass die Schneide 9 als aktive Schneide
bezeichnet wird. Bei einer derartigen Vorschubbewegung und Drehrichtung wird
die Schneide 9 der Ecke 57/1 als rechtsschneidend
definiert. Bei dem Ausführungsbeispiel
gemäß 4 sind
alle Schneiden der Messerbrust 11 und der Rückseite 53 rechtsschneidend.
-
Die
Messerplatte 4 kann, falls die Schneide 9 an der
Ecke 57/1 verschlissen ist, um eine Achse um 180° gedreht
werden, die senkrecht auf der Messerbrust 11 steht. Damit
gelangt die Schneide 9' der Ecke 57/2 in
Eingriff mit der Bohrungswand eines zu bearbeitenden Werkstücks. Falls
die Schneiden an den Ecken 57/1 und 57/2 verschlissen
sind, wird die Messerplatte 5 um eine Drehachse 63 gedreht,
so dass die Rückseite 53 an
der Position der in 4 dargestellten Messerbrust 11 zu
liegen kommt. In dieser Lage wird dann die Messerplatte 5 in
das Werkzeug 1 gemäß 1 eingebaut,
so dass die an der Ecke 57/4 liegende Schneide nunmehr
in Eingriff gelangt mit der Bohrungswand des zu bearbeitenden Werkstücks. Sollte
die an der Ecke 57/4 gelegene Schneide verschlissen sein,
wird die Messerplatte 5 wiederum um eine Achse um 180° gedreht,
die dann auf der Rückseite 53 senkrecht
steht, so dass dadurch die an der Ecke 57/3 gelegene Schneide 9 die aktive
Schneide der Messerplatte 5 bildet.
-
Die
Messerplatte 5 kann also durch entsprechende Drehbewegungen
so angeordnet werden, dass die Schneiden der Ecken 57/1, 57/2, 57/3 und 57/4 verwendet
werden können.
-
Aus
den Darstellungen gemäß den 3 und 4 wird
deutlich, dass die Breite der Freifläche 55 gegenüber der
Gesamtbreite der Messerplatte 5 sehr gering ist. Die Breite
b der Freifläche 55 kann
im Bereich von ca. 0,06 mm bis ca. 0,15 mm liegen. Sie beträgt vorzugsweise ≤ 0,1 mm.
-
Im Übrigen wird
deutlich, dass die Länge
L der Messerplatte 5 mindestens doppelt so groß ist wie
deren Breite B. Auch ist zu sehen, dass die Breite B mindestens
doppelt so groß ist
wie die Dicke D. Durch diese Verhältnisse von L, B und D soll
deutlich gemacht werden, dass die Messerplatte 5 in Draufsicht
gesehen lang gestreckt und rechteckförmig und relativ schmal ausgebildet
ist. Diese Ausgestaltung der Messerplatte 5 führt dazu,
dass die diese aufnehmende Nut 33 im Grundkörper eines
Werkzeugs 1, in radialer Richtung gesehen, nicht sehr tief
reicht. Der Nutgrund 45 liegt damit in einem Abstand zur
Drehachse 17 des Werkzeugs 1, so dass in die Stirnseite 23 des
Werkzeugs ohne Weiteres eine zentrale Ausnehmung 43 eingebracht
werden kann. Es bedarf also auch bei kleinen Durchmessern des Werkzeugs 1 keines
auf der Stirnseite 23 vorgesehenen Fortsatzes, wie dies
bei bekannten Werkzeugen der Fall ist. Dadurch baut das Werkzeug 1 sehr
klein. Im übrigen ist
dessen Herstellung vergleichsweise kostengünstig.
-
Bei
dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die an den
Ecken 57/1 bis 57/4 vorgesehene Spanfläche 49 Teil
einer in die Messerbrust 11 beziehungsweise die Rückseite 53 eingebrachten Vertiefung 64,
die sich etwa über
60% der Längsseite 51 und über ca.
50% der Vorderseite 65 der Messerplatte 5 erstreckt.
-
5 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
einer Messerplatte, das grundsätzlich
identisch ausgebildet ist, wie das in 4 erläuterte.
Der einzige Unterschied besteht darin, dass die Vertiefung 64 gegenüber der
Vorderseite 11 beziehungsweise Rückseite 53 sich jeweils über die
gesamte Länge
L und Breite B der Messerplatte 5 erstreckt.
-
Da
sich das Ausführungsbeispiel
gemäß 5 außer bezüglich der
Ausgestaltung der Vertiefung 64 von dem in 4 dargestellten
Ausführungsbeispiel
nicht weiter unterscheidet, wird bezüglich der übrigen Merkmale des Ausführungsbeispiels
gemäß 5 auf
die Erläuterungen
zu 4 verwiesen. Zum besseren Verständnis sind
die in 4 vorgesehenen Bezugsziffern in 5 übernommen.
-
6 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel einer
Messerplatte 5. Das hier dargestellte Ausführungsbeispiel
entspricht dem Grundaufbau der Messerplatte gemäß 5. Es sind
also an den diagonal gegenüberliegenden
Ecken 57/1 und 57/2 der als Messerbrust 11 bezeichneten
Vorderseite Schneiden vorgesehen, außerdem an den Ecken 57/3 und 57/4 der
Rückseite 53.
Nach der oben vorgegebenen Definition handelt es sich bei den Schneiden
an den Ecken 57/1 bis 57/4 um rechtsschneidende
Schneiden, die auf den jeweils angesprochenen Seiten der Messerplatte 5 diagonal
einander gegenüberliegen.
-
An
den verbleibenden Ecken 67/1 und 67/2 auf der
Messerbrust 11 und 67/3 und 67/4 auf
der Seite der Rückseite 53 der
Messerplatte 5 sind einander diagonal gegenüberliegende
Schneiden vorgesehen, die entsprechend den übrigen Schneiden ausgebildet
aber aufgrund ihrer Anordnung linksschneidend sind. Insgesamt weist
die Messerplatte 5 gemäß 6 acht
Schneiden an den acht Ecken 57/1 bis 57/4 und 67/1 bis 67/4 auf.
-
Die
Spann-Nut 13 ist bei diesem Ausführungsbeispiel parallel zur
Drehachse 63 angeordnet.
-
Da
die Messerplatte gemäß 6 entsprechend
ausgebildet ist wie die Messerplatten in den 4 und 5 wird
auf die Erläuterungen
zu diesen Figuren verwiesen.
-
7 zeigt
schließlich
ein viertes Ausführungsbeispiel
einer Messerplatte 5. Dieses entspricht im Wesentlichen
dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel, so dass auf
die Beschreibung zu dieser Figur verwiesen wird. Gleiche Teile sind
mit gleichen Bezugsziffern versehen, so dass eine erneute Beschreibung
der anhand von 4 ersichtlichen Teile verzichtet
wird.
-
Das
Ausführungsbeispiel
gemäß 7 weist also
an den Ecken 57/1 und 57/2 der als Messerbrust 11 bezeichneten
Vorderseite der Messerplatte zwei diagonal gegenüberliegende, rechtsschneidende Schneiden 9 und 9' auf. Entsprechend
sind an den Ecken 57/3 und 57/4 der Rückseite 53 der
Messerplatte 5 identisch ausgebildete Schneiden vorgesehen,
die auf der Rückseite r wiederum
einander diagonal gegenüberliegen.
-
Der
Unterschied zum Ausführungsbeispiel gemäß 4 besteht
darin, das den Schneiden an den Ecken 57/1 bis 57/4 auf
der jeweils gegenüberliegenden
Seite der Messerplatte 5 Abschrägungen 69 zugeordnet
sind, wobei die Abschrägung 69/1 der Ecke 57/1 und
die Abschrägung 69/3 der
Ecke 57/3 zugeordnet sind. Entsprechend ist der Ecke 57/2 hier nicht
ersichtliche Abschrägung 69/2 und
der Ecke 57/4 eine Abschrägung 69/4 zugeordnet.
-
Die
Funktion der Abschrägungen 69/1 bis 69/4 wird
aus den Erläuterungen
zu 3 deutlich: Dort wurde erläutert, dass jeweils die aktive
Schneide 9 auf dem Flugkreis F angeordnet ist. Die Längsseite 51 fällt auf
der der Schneide 9 gegenüberliegenden Seite ab, so dass
hier ein Abstand zum Flugkreis F gegeben ist. Damit wird vermieden,
dass die der aktiven Schneide 9 gegenüberliegende Seite der Messerplatte 5 mit
der bearbeiteten Bohrungswandung in Eingriff tritt und diese beschädigt.
-
Zur
Funktion des Werkzeugs 1 und der Messerplatte 5 ist
Folgendes festzuhalten:
Das Werkzeug 1 ist als Einschneiden-Reibahle
ausgebildet und weist eine Messerplatte 5 mit mindestens
vier Schneiden auf, von denen jeweils zwei auf einer der beiden
Seiten, der Messerbrust 11 und der Rückseite 53 einander
diagonal gegenüberliegend angeordnet
sind.
-
Die
auf diese Weise gegebenen vier Schneiden einer Messerplatte 5 sind
beispielsweise rechtsschneidend ausgelegt. Aus 6 ist
ersichtlich, dass die Messerplatte 5 auch acht Schneiden
aufweisen kann, nämlich
vier auf der Messerbrust 11 und vier auf der Rückseite 53.
Dabei sind die einander diagonal gegenüberliegenden Schneiden gleichsinnig schneidend.
Die an den Ecken 57/1 bis 57/4 liegenden Schneiden
sind rechtsschneidend und die an den Ecken 67/1 bis 67/4 liegenden
Schneiden linksschneidend.
-
Die
Messerplatten 5 weisen auf ihren Längsseiten 51, die
senkrecht zur Messerbrust 11 beziehungsweise zur Rückseite 53 und
damit zu einer gedachten Mittelebene M verlaufen, in den zur Messerbrust 11 beziehungsweise
zur Rückseite 53 liegenden
Endbereichen schräg
zur Vorder- beziehungsweise Rückseite
abfallende Flächenabschnitte
auf, die als Freiflächen 55, 55' ausgebildet
und den jeweiligen Schneiden zugeordnet sein können. Es ist aber auch möglich, jeweils
einer Schneide eine Freifläche 55 zuzuordnen
und auf der ge genüberliegenden
Seite der Messerplatte 5 eine Abschrägung 69 vorzusehen.
-
In
beiden Fällen
ist die der aktiven Schneide gegenüberliegende Abflachung der
Längsseite 51 dazu
vorgesehen, dass nur die aktive Schneide auf dem Flugkreis F liegt
und damit mit einer Bohrungsoberfläche in Eingriff tritt, während die
gegenüberliegende
Kante der Messerplatte 5 den Flugkreis F und damit die
Bohrungswand nicht berührt
und beschädigt.
-
Die
Freifläche 55 ist
sehr schmal auslegt und vorzugsweise ca. ≤ 0,1 mm breit und dient als Abstützfläche, so
dass beim ersten Einsatz des Werkzeuges 1 und einer Messerplatte 5 der
Verschleiß der aktiven
Schneide 9 auf ein Minimum reduziert wird.
-
Die
Messerplatte 5 ist, in Draufsicht gesehen, schmal und rechteckig
ausgebildet, also wesentlich länger
als breit. Im Übrigen
ist sie relativ dünn
ausgelegt und braucht damit wenig Platz im Grundkörper 3 des
Werkzeugs 1. Damit bleibt auf der Stirnseite 23 des
Werkzeugs Platz für
eine zentrale Ausnehmung 43, die für die Einstellung und Herstellung
des Werkzeugs 1 wichtig ist.
-
Die
Messerplatte 5 ist gegenüber einer gedachten Diagonale
D1, wie aus 2 ersichtlich, relativ schwach
geneigt und zwar dergestalt, dass sich ein Einbauwinkel α ergibt,
der so auf den Neigungswinkel β der
Führungsfläche 55 abgestimmt
ist, dass sich im eingebauten Zustand der Messerplatte 5 im Werkzeug 1 ein
effektiver Freiwinkel β von
ca. 1° ergibt.
Es gilt: α – β = ca. 1°. Die Freifläche 55 fällt also gegenüber einer
an dem Berührungspunkt
der Schneide 9 mit dem Flugkreis F angelegten Tangente entgegen
der Drehrichtung des Werkzeugs gesehen um ca. 1° ab.
-
Dabei
kann der Einbauwinkel im Bereich von 7° bis 10° liegen. Durch entsprechende
Wahl des Freiwinkels β ergibt
sich dann jeweils der gewünschte
effektive Freiwinkel von ca. 1°.
-
Der
Spanwinkel γ kann
aufgrund der flachen Neigung, also aufgrund des spitzen Winkels γ beispielsweise
12° betragen.
Er kann also positiv gewählt
werden, so dass auch weiche Materialien ohne Spanstau bearbeitet
werden können.
-
Um
einen sicheren Halt der Messerplatte 5 in der diese aufnehmenden
Nut 33 im Grundkörper 3 des
Werkzeugs 1 zu gewährleisten,
ist die Spann-Nut 13 gegenüber einer gedachten Mittellinie
der Messerplatte 5, wie aus den 1, 4, 5 und 7 ersichtlich,
geneigt, wobei der Neigungswinkel ca. 10° beträgt, um die von der Spannlippe 15 der Spannpratze 7 aufgebrachten
Spannkräfte
optimal aufzuteilen in Spannkräfte,
die die Messerplatte 5 gegen den Nutgrund 45 drängen und
andererseits gegen einen Anschlag 21 drücken.
-
Aus 1 ist
ersichtlich, dass die der radialen Einstellung der Messerplatte 5 dienende
Einstellvorrichtung 29 vorzugsweise lediglich eine einzige Stellschraube 31 umfasst,
wobei das der Stirnseite 23 des Werkzeugs 1 zugewandte
Ende der Messerplatte auf der Stellschraube 31 beziehungsweise
einem Stellkeil aufliegt und das gegenüberliegende Ende der Messerplatte,
das dem Anschlag 21 zugewandt ist, unmittelbar auf dem
Nutgrund 45. Dadurch ist es möglich, das Werkzeug 1 sehr
kompakt auszulegen und insbesondere auch kleine Werkzeugdurchmesser
zu realisieren.
-
Dadurch,
dass die Messerplatte 5 in Vorderansicht beziehungsweise
im Querschnitt gesehen rechteckförmig
ausgebildet ist, kann sie in eine entsprechende rechteckförmige Nut 33 eingebracht
werden, deren Herstellung relativ einfach und damit kostengünstig realisierbar
ist. Durch die Anpassung der Kontur von Messerplatte 5 und
Nut 33 werden Freiräume
verhindert, in die bei der Bearbeitung von Werkstücken Späne eindringen
können.
-
Die
auch als Messerbrust 11 bezeichnete Vorderseite der Messerplatte 5 kann,
ebenso wie deren identisch ausgebildete Rückseite 53 eine rundum geschlossene
Kontur aufweisen, insbesondere dann, wenn die Spanfläche 49 und
die Spanleitstufe 61 durch nicht spanende Verfahren, also
durch Sintern, Lasern oder dergleichen hergestellt wird. Dadurch
ergibt sich eine besonders gute Anlage der Messerplatte 5 an
der Anlagefläche 47 der
Nut 33 im Grundkörper 3 des
Werkzeugs 1.
-
Da
auch bei dem kompakten Aufbau des Werkzeugs 1 das Kühl-/Schmiermittel über den Kühl-/Schmiermittelkanal 39 unmittelbar
in den Bereich der aktiven Schneide 9 gefördert werden
kann, ist es möglich,
bei der Bearbeitung von Werkstücken eine
so genannte Minimalmengenschmierung zu realisieren, bei der Luft
ein Schmiermittel nur tropfenweise zugemischt wird.
-
Insgesamt
zeigt sich, dass das Werkzeug 1 relativ einfach aufgebaut
ist, weil auf irgendwelche Schwenkhebel, wie sie bei der Befestigung
von Messerplatten bei herkömmlichen
Werkzeugen verwendet werden, verzichtet werden kann. Dennoch ist
aufgrund der elastischen Verformung der Spannlippe 15 der
Spannpratze 7 eine radiale Justierbarkeit der Messerplatte 5 möglich. Die
Messerplatte 5 wird vor dem Justiervorgang mittels der
Spannpratze 7 fest eingespannt und erst dann justiert,
dabei radial so weit nach außen
geschoben, bis sich der gewünschte Bearbeitungsdurchmesser
des Werkzeugs 1 ergibt. Dabei erhöht sich die ursprünglich aufgebrachte Spannkraft
der Spannpratze. Durch die schräg
eingebrachte Spann-Nut wird die Messerplatte 5 sowohl gegen
den Axialanschlag 21 als auch gegen den Nutgrund 45 gedrückt und
damit sicher im Grundkörper 3 des
Werkzeugs 1 gehalten.
-
Da
die Spann-Nut 13 die Messerplatte 5 nur unwesentlich
schwächt,
kann diese relativ dünn
ausgelegt werden, so dass insgesamt die Dimensionen des Werkzeugs 1 reduzierbar
sind. Damit lassen sich auch Werkzeuge 1 mit geringem Außendurchmesser realisieren,
ohne dass es zu einer durch die Konstruktion des Werkzeugs bedingten
unzulässigen Schwächung des
Grundkörpers 3 käme.