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Die
Erfindung betrifft eine Reibahle gemäß Oberbegriff des Anspruchs
1, außerdem
ein Verfahren zur Herstellung einer Reibahle gemäß Oberbegriff des Anspruchs
17.
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Reibahlen
und deren Herstellung sind bekannt. Sie weisen einen Grundkörper mit
einer Stirnseite sowie mindestens eine geometrisch definierte Schneide
auf, außerdem
eine interne Kühl-/Schmiermittelversorgung.
Bei der spanenden Bearbeitung eines Werkstücks mittels der Schneide entsteht
Wärme,
die durch das Kühlmittel
abgeführt
wird. Die Reibung zwischen Reibahle und Werkstück wird durch das gleichzeitig
als Schmiermittel dienende Kühlmittel
reduziert. Es hat sich herausgestellt, dass in vielen Fällen die
Kühlung
nicht ausreichend ist, sodass Material des bearbeiteten Werkstücks an der
Schneide haften bleibt und eine so genannte Aufbauschneide entsteht.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, eine Reibahle zu schaffen, die so ausgestaltet
ist, dass dieser Nachteil vermieden wird.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe wird eine Reibahle vorgeschlagen, die die in Anspruch
1 genannten Merkmale aufweist. Sie umfasst also einen Grundkörper mit
mindestens einer geometrisch definierten Schneide sowie einer inneren
Kühl-/Schmiermittelversorgung.
Sie zeichnet sich dadurch aus, dass die Kühl-/Schmiermittelversorgung
einen Kühl-/Schmiermittelkanal
aufweist, der unmittelbar an der mindestens einen Schneide mündet, die
Späne von
einem Werkstück
abträgt.
Dadurch wird die Schneide aber auch unmittelbar der von der Schneide
abgetragene Span gekühlt,
sodass sehr viel weniger Wärme
im Schneidbereich entsteht und eine Aufbauschneide ver mieden wird.
Die Reibahle ist mit einem Spanraum versehen, der sich von der Mündung des Kühl-/Schmiermittelkanals
in Richtung auf die Stirnseite des Grundkörpers der Reibahle erstreckt.
Das Kühl-/Schmiermittel kann
also ungestört
unmittelbar in Richtung auf die Schneide und den von der Schneide
abgetragenen Span austreten und die erwünschte Kühlung bewirken, außerdem eine Schmierung
der Reibahle innerhalb einer bearbeiteten Bohrung.
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Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Reibahle zeichnet sich dadurch aus, dass die mindestens eine
geometrisch definierte Schneide Teil einer Messerplatte ist. Diese
ist in eine Nut eingesetzt, die in dem Grundkörper der Reibahle eingebracht
ist. Bei einer derartigen Ausgestaltung ist es besonders einfach
möglich,
das Material des Grundkörpers
und das der Schneide so auszuwählen,
dass sich optimale Bearbeitungsbedingungen ergeben: Der Grundkörper kann
aus einem schwingungsdämpfenden Material
hergestellt werden und die Messerplatte aus einem Material, das
besonders widerstandsfähig
ist.
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Weitere
Ausgestaltungen der Reibahle ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Aufgabe
der Erfindung ist es außerdem,
ein Verfahren zur Herstellung einer Reibahle zu schaffen, mit dem
die genannten Nachteile, also insbesondere die Entstehung einer
Aufbauschneide, vermieden wird.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe wird ein Verfahren vorgeschlagen, das die in Anspruch
17 aufgeführten
Merkmale aufweist. Bei diesem werden in den Grundkörper der
Reibahle ein Kühl-/Schmiermittelkanal
mit einer Mündung,
ein Spanraum, der die Mün dung
schneidet und eine Nut, die die Mündung ebenfalls schneidet und
der Aufnahme einer Messerplatte dient, eingebracht. Die Reihenfolge
dieser Schritte kann beliebig gewählt werden. Es wird dann eine
Messerplatte in die Nut eingeklebt, geklemmt, geschraubt oder -gelötet. Mit
Hilfe dieses Verfahrens ist es möglich,
einen Kühl-/Schmiermittelkanal
so im Bereich der Schneide anzuordnen, dass hier eine optimale Kühlung und
Schmierung erfolgt.
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Weitere
Ausführungsformen
des Verfahrens ergeben sich aus den zugehörigen Unteransprüchen.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es
zeigen:
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1 ein
erstes Ausführungsbeispiel
einer Reibahle in Seitenansicht;
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2 eine
vergrößerte perspektivische
Ansicht der Stirnseite der Reibahle;
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3 eine
Stirnseitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Reibahle;
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4 eine
perspektivische Ansicht einer Schneide der Reibahle und
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5 eine
vergrößerte perspektivische
Darstellung einer Schneide, wie sie bei beiden Ausführungsbeispielen
der Reibahle gegeben ist.
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Die
in 1 in Seitenansicht wiedergegebene Reibahle 1 weist
einen Grundkörper 3 auf,
bei dem am linken Ende mindestens eine, hier eine Anzahl von Schneiden
vorgesehen ist, die jeweils Teil einer Messerplatte 5 ist.
Diese überragen
etwas die Stirnseite 7 des Grundkörpers und stehen im Übrigen über dessen
Umfangsfläche 9 vor.
Das rechte Ende 11 der Reibahle 1, das der Stirnseite 7 gegenüber liegt,
kann beliebig ausgestaltet sein, um die Reibahle an einer Werkzeugmaschine,
einem Halter, einem Adapter, einem Zwischenstück oder dergleichen befestigen
zu können.
Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel
ist am rechten Ende 11 ein zylindrischer Bereich 13 vorgesehen,
der in einen Werkzeughalter oder in eine Werkzeugmaschine einsetzbar
ist.
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Konzentrisch
zur Mittelachse 15 der Reibahle 1 verläuft hier
ein Kühl-/Schmiermittelkanal 17,
der Teil einer Kühl-/Schmiermittelversorgung
ist. Es ist auch möglich,
dass der Kühl-/Schmiermittelkanal 17 nicht
zentrisch verläuft,
beispielsweise können
auch mehrere einzelne Kühl-/Schmiermittelkanäle außermittig
angeordnet sein. Das Kühl-/Schmiermittel
wird über
die Werkzeugspindel oder die Halterung in die Reibahle eingespeist.
Der Kühl-/Schmiermittelkanal 17 endet
in einem Abstand zur Stirnseite 7. Hier münden mehrere
Kanalabschnitte 19 in den Kühl-/Schmiermittelkanal 17, wobei
jeder Schneide bzw. Messerplatte ein derartiger Kanalabschnitt 19 zugeordnet
ist. Jeder der Kanalabschnitte 19 verläuft unter einem Winkel zur
Mittelachse 15, sodass aus diesem ein Kühl-/Schmiermittel schräg nach vorne
in Richtung auf die Stirnseite 7 aus der Reibahle 11 austritt
und zwar so, dass dieses Medium auf die aktive Schneide 21 einer
zugehörigen
Messerplatte 5 trifft, also dort auftrifft, wo die Schneide
mit dem zu bearbeitenden Werkstück
in Eingriff tritt.
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2 zeigt
den in 1 wiedergegebenen linken Teil der Reibahle in
perspektivischer Ansicht, sodass man schräg von vorne auf die Stirnseite 7 der Reibahle
sieht. Deutlich erkennbar ist hier, dass bei dem hier vorgesehen
Ausführungsbeispiel
der Reibahle 1 acht identische Schneiden 5 in
den Grundkörper 3 der
Reibahle 1 eingesetzt sind, und zwar in Nuten 23,
die in den Grundkörper
eingebracht wurden. Da alle Messerplatten 5 und die zugehörigen Nuten 23 identisch
sind, wird zwischen den einzelnen Messerplatten 5, Nuten 23 und
aktiven Schneiden 21 nicht unterschieden. Alles gilt für die acht
Messerplatten gemeinsam.
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Aus
der perspektivischen Ansicht gemäß 2 ist
ersichtlich, dass jeder Kanalabschnitt 19 des Kühl-/Schmiermittelkanals 17 eine
Mündung 25 aufweist,
aus der das Kühl-/Schmiermittel
aus dem Kanalabschnitt 19 in Richtung auf die aktive Schneide 21 jeder
Messerplatte 5 austreten kann. Aus der Darstellung gemäß 2 wird
deutlich, dass die Nut 23 die Mündung 25 des Kanalabschnitts 19 schneidet,
sodass das Kühl-/Schmiermittel
völlig
ungehindert auf die Messerplatte 5 und deren aktive Schneide 21 trifft.
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Nach
vorne in Richtung auf die Stirnseite 7 schließt sich
an die Mündung 25 ein
Spanraum 27 an, der sich vorzugsweise nach rechts in Richtung auf
das Ende 11 über
die Mündung 25 nicht
fortsetzt. Links von der Mündung 25 ist
eine Spanfläche 29 des Spanraums 27 zu
sehen. Aus der vergrößerten Darstellung
wird deutlich, dass die aktive Schneide 21 gegenüber der
Stirnseite 7 vorspringt, sodass durch den Überstand
der aktiven Schneide 21 und der Messerplatte 5 der
Spanraum 27 vergrößert wird.
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Aus 2 wird
noch deutlich, dass die Nut 23 gleich tief oder auch tiefer
ausgebildet sein kann als der Spanraum 27. Es ist auch
möglich,
den Spanraum mit einer gewölbten
Spanfläche 29 zu
realisieren, sodass auf der – in
der durch einen Pfeil 31 angedeuteten Dreh richtung der
Reibahle 1 gesehen – Vorderseite 33 der
Messerplatte 5 ein Wandabschnitt 35 gegeben ist,
an dem sich die Messerplatte abstützt.
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Darüber hinaus
ist festzuhalten, dass die in axialer Richtung der Reibahle 1 gemessene
Länge einer
Messerplatte 5 mehrfach so groß ist wie die in axialer Richtung
gemessene Erstreckung eines Spanraums 27. Die Messerplatten 5 sind
also sehr sicher in den Grundkörper 3 der
Reibahle 1 verankert, durch den Wandabschnitt 35 auch
im vordersten Bereich der Messerplatte 5, in unmittelbarer
Nähe zur Stirnfläche 7.
Diese Befestigungsart führt
dazu, dass die in eine Messerplatte 5 eingeleiteten Kräfte optimal
in den Grundkörper 3 der
Reibahle 1 übergeleitet werden
und die Messerplatte 5 besonders sicher gehalten wird.
Wird die Reibahle 1 in eine zu bearbeitende Bohrung eingeführt, so
wirken axiale Kräfte
im Bereich der aktiven Schneide 21. Diese werden aufgrund
der Länge
der Messerplatten 5 sehr gut von dem Grundkörper 3 der
Reibahle 1 aufgenommen.
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Da
die aktive Schneide 21 – in Vorschubrichtung der Reibahle 1 gesehen – vor der
Stirnseite 7 liegt, die Messerplatte 5 also die
Stirnseite 7 überragt,
wird im Bereich der Stirnseite 7 quasi ein Spanraum ausgebildet,
sodass der im Grundkörper 3 der Reibahle 1 vorgesehene
Spanraum 27 – in
Längsrichtung
der Reibahle 1 gesehen – sehr kurz ausgebildet sein
kann. Dies führt
dazu, dass die Reibahle 1 sehr stabil ist und aufgrund
der hohen Steifigkeit große
Auskraglängen
möglich
werden. Da die Messerplatten 5 unmittelbar in die Nuten 23 im
Grundkörper 3 eingeklebt,
geklemmt, geschraubt oder -gelötet sind,
ergibt sich ein Formschluss zwischen den Messerplatten und dem Grundkörper, aufgrund
dessen eine axiale Ableitung der Schnittkräfte erfolgt. Aufgrund der Länge der
Messerplatten werden die Kräfte über eine
relativ große
Fläche übertragen,
sodass die Klebe- oder Lötverbindungen
relativ wenig belastet sind und überdies
große
Benetzungsflächen
für Kleber
oder Lot gegeben sind.
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Die
quer zur Längserstreckung
gemessene Breite der Nut 23 entspricht vorzugsweise exakt
der Dicke der Messerplatte 5, sie kann jedoch auch derart
ausgestaltet sein, dass sie einer Spielpassung oder einer Presspassung
an die Dicke der Messerplatte entspricht.
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Da
das Kühl-/Schmiermittel
aus dem Kühl-/Schmiermittelkanal 17 über die
Kanalabschnitte 19 unmittelbar zu den aktiven Schneiden 21 geführt wird,
wobei das Medium aus den Mündungen 25 der
Kanalabschnitte 19 nach vorne in Richtung der Stirnseite 7 strömt, werden
die von der Messerplatte abgetragenen Späne nach vorne in Vorschubrichtung
ausgetragen und können
daher nicht zwischen die Reibahle und die bearbeitete Bohrungswand
gelangen, was zu einer Beeinträchtigung
oder gar Beschädigung
der Bohrungsoberfläche
oder des Werkzeugs führen
würde.
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3 zeigt
ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel
einer Reibahle 1. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugsziffern
versehen, sodass insofern auf die Erläuterungen zu den 1 und 2 verwiesen wird.
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Die
Reibahle 1 in 3 weist mindestens eine, vorzugsweise
mehrere gleichmäßig in Umfangsrichtung
der Reibahle 1 verteilte geometrisch definierte Schneiden
S auf, die hier aus dem Grundkörper 3 der
Reibahle 1 herausgearbeitet wurden. Mehrere Schneiden können auch
ungleichmäßig in Umfangsrichtung
der Reibahle 1 verteilt sein. Sie stehen über die
Umfangsfläche 9 des
Grundkörpers
hinaus, außerdem über die
Stirnseite 7, die in 3 in Draufsicht
dar gestellt ist. Generell ist es auch möglich, dass die Schneiden S
plan mit dem Grundkörper
verlaufen.
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In 3 ist
erkennbar, dass konzentrisch zur Mittelachse 15 wiederum
der Kühl-/Schmiermittelkanal 17 angeordnet
ist, von dem Kanalabschnitte 19 schräg nach außen zu jeder Schneide S führen und eine
Mündung 25 aufweisen.
Diese ist gegenüber
der Schneide S so angeordnet, dass das aus dem Kanalabschnitt 19 über die
Mündung 25 austretende Kühl-/Schmiermittel
unmittelbar zur aktiven Schneide 21 gelangt. Von der Mündung 25 in
Richtung zur Stirnseite 7 erstreckt sich der Spanraum 27,
dessen Spanfläche 29 nach
vorne in Richtung Stirnseite 7 abfällt.
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4 zeigt
etwas vergrößert eine
perspektivische Ansicht auf die aktive Schneide 21 einer Schneide
S gemäß 3.
Es wird hier ausdrücklich darauf
hingewiesen, dass eine entsprechende Ansicht des Ausführungsbeispiels
der Reibahle nach 1 entsprechend aussähe.
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Deutlich
erkennbar sind der Kühl-/Schmiermittelkanal 17,
der konzentrisch zur Mittelachse 15 der Reibahle 1 in
deren Grundkörper 3 verläuft, außerdem ist
der Kanalabschnitt 19 sichtbar, der von dem Kühl-/Schmiermittelkanal 17 schräg nach vorne in
Richtung auf die Stirnseite 7 der Reibahle 1 verläuft, sodass
seine Mündung 25 unmittelbar
vor der aktiven Schneide 21 liegt. Durch Pfeile 37 wird
das ausströmende
Kühl-/Schmiermittelmedium
ausgedehnt, das unmittelbar auf die aktive Schneide 21 auftrifft,
damit auch auf einen hier angedeuteten Span 39, der von
der aktiven Schneide 21 abgetragen wird. Da die aktive
Schneide 21 – in
der durch einen Doppelpfeil 41 angedeuteten Vorschubrichtung der
Reibahle 1 gesehen – vor
der Stirnseite 7 liegt, wird hier vor der Stirnseite 7 ein
Spanraum ausge bildet, sodass der in dem Grundkörper 3 der Reibahle 1 ausgebildete
Spanraum 27 sehr klein sein kann. Dies führt dazu,
dass der Grundköper 3 der
Reibahle 1 extrem wenig geschwächt wird.
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Der
entstehende Span 39 wird quasi von hinten von dem Kühl-/Schmiermittel getroffen
und nach vorne in Richtung der durch den Pfeil 41 angedeuteten
Vorschubrichtung abtransportiert. Bei einem entsprechenden Druck
des Kühl-/Schmiermittels
trägt dies
dazu bei, dass der Span 39 gebrochen und damit eine spiralförmige Ausbildung
vermieden wird. Dadurch, dass der Span 39 unmittelbar nach
dem Ablösen
von dem Werkstück
und nach Abheben von der aktiven Schneide 21 von dem Kühl-/Schmiermittel
getroffen wird, wird die bei der Bearbeitung eines Werkstücks entstehende
Wärme sofort
abgeführt und
eine übermäßige Erwärmung der
aktiven Schneide, die ihrerseits von dem Kühl-/Schmiermittel getroffen
wird, vermieden. Dies führt
dazu, dass eine Aufbauschneidenbildung sicher verhindert wird. Vorteilhafterweise
kann die Spanfläche 29 hierbei
auch Schleifriefen aufweisen, die in Ablaufrichtung eines Spans 39 verlaufen
und damit den Abtransport der Späne
fördern.
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In 5 wird
ein durch einen rechteckigen Rahmen in 4 gekennzeichneter
Bereich der Reibahle 1 noch mal vergrößert. Deutlich erkennbar ist
die aktive Schneide 21 einer Schneide S oder Messerplatte 5,
die einen Span 39 von einem hier nicht dargestellten Werkstück abträgt. Dieser
wird von hinten von dem durch den in Richtung der durch den Pfeil 41 angedeuteten
Vorschubrichtung der Reibahle 1 ausströmenden Kühl-/Schmiermittelstrahl getroffen,
der durch die Pfeile 37 angedeutet ist. Das Kühl-/Schmiermittel
tritt durch den Kanalabschnitt 19 und durch dessen Mündung 45 aus
und kühlt
also nicht nur die aktive Schneide 21, sondern auch die Schneide
S des Ausführungsbeispiels
der Reibahle gemäß 3 beziehungsweise die
Messerplatte 5 des Ausführungsbeispiels
der Reibahle 1 gemäß 1.
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Auch
in der Vergrößerung gemäß 5 wird deutlich,
dass der Spanraum 27 im Grundkörper 3 der Reibahle 1 sehr
klein ausgebildet wird, weil durch den Überstand der aktiven Schneide 21 über die Stirnseite 7 des
Grundkörpers 3 ein
Spanraum gebildet wird.
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Allen
Ausführungsbeispielen
der Reibahle ist also gemeinsam, dass ein Kühl-/Schmiermittel unmittelbar
auf die aktive Schneide 21 auftrifft und aus einer Mündung 25 eines
Kanalabschnitts 19 austritt. Die Reibahle 1 weist
mindestens eine geometrische definierte Schneide auf. Besonders
bevorzugt werden mehrere gleichmäßig oder
ungleichmäßig über die
Umfangsfläche 9 verteilte
Schneiden, die unmittelbar aus dem Grundkörper 3 der Reibahle 1 herausgearbeitet
sein können,
wie anhand von 3 erläutert, oder aber Teil von Messerplatten 5 sein
kann, die in geeignete Nuten 23 im Grundkörper 3 eingesetzt sind.
Wesentlich ist, dass in diesem Fall die Messerplatten 5 sich über einen
großen
axialen Bereich erstrecken, sodass bei der Bearbeitung eines Werkstücks auftretende
axiale Schneidkräfte
optimal in den Grundkörper 3 der
Reibahle 1 eingeleitet werden. Überdies ergeben sich dadurch
große
Benetzungsflächen
für Kleb-
und Lötverbindungen
zwischen den Messerplatten 5 und die dem Grundkörper 3.
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Da
die aktive Schneide 21 der Schneiden S beziehungsweise
Messerplatten 5 – in
Richtung der durch den Pfeil 41 angedeuteten Vorschubrichtung gesehen – etwas
vor der Stirnseite 7 der Reibahle 1 liegen, werden
dort Spanräume
gebildet, sodass im Grundkörper 3 der
Reibahle nur sehr kleine Spanräume 27 gebildet
werden müssen,
die es im Übrigen
erlauben, dass das Kühl-/Schmiermittel
aus der Mündung 25 praktisch
ungestört
nach vorne in Vorschubrichtung austreten kann.
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Dadurch,
dass der Grundköper 3 der
Reibahle 1 nur äußerst kleine
Spanräume 27 aufweist,
ergibt sich eine hohe Werkzeugstabilität und Steifigkeit. Abgetragene
Späne werden
von hinten und praktisch von unten von dem Kühl-/Schmiermittel getroffen,
sodass der Spanabtransport immer nach vorne in Richtung der Vorschubrichtung
erfolgt und der Spanbruch unterstützt wird. Außerdem wird
die Wärme
des Spans 39 und die der Schneide 21 in einem
hohen Maße
abtransportiert, sodass Aufbauschneiden verhindert werden.
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Auch
bei kleineren Werkzeugdurchmessern können relativ viele Schneiden
verwendet werden. Beispielsweise kann ein Werkzug mit einem Durchmesser
von 12 mm mindestens acht Schneiden aufweisen. Dadurch ergeben sich
höhere
Umdrehungsvorschübe,
höhere
Standzeiten und eine bessere Rundheit und optimale Oberflächenwerte,
insgesamt eine höhere
Bohrungsqualität.
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Bei
der Herstellung der Reibahle 1 werden der Kühl-/Schmiermittelkanal 17,
die Kanalabschnitte 19 und deren Mündungen 25 in den
Grundkörper 3 eingebracht,
außerdem
eine Nut 23, die der Aufnahme der Messerplatte 5 dient.
Die Nut ist so angeordnet, dass sie die Mündung 25 des Kanalabschnitts 19 schneidet,
wodurch das Kühl-/Schmiermittel
unmittelbar an der Messerplatte 5 austritt und auf die
aktive Schneide 21 derselben trifft. Die Reihenfolge dieser Herstellungsschritte
ist frei wählbar,
wobei die Kühlmittelbohrungen
in den Grundkörper
vorgesintert werden können.
Bei der Herstellung der Kühlmittelbohrungen
und deren Mündung
wird vorzugsweise ein Erodierungsverfahren eingesetzt. Die hier
angesprochenen Konturen können
auch mittels eines Laserverfahrens erzeugt werden. Die Spanfläche 29 kann
außerdem
poliert werden und Schleifriefen aufweisen, die vorzugsweise in
Ablaufrichtung eines Spans 39 ausgebildet sind.
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Der
Grundkörper 3 kann
aus Stahl, Hartmetall, Schwermetall zur Dämpfung der Vibrationen, Cermet
oder Keramik bestehen. Die Messerplatte aus Hartmetall, kubischen
Bohrnitrit (CBN) aus polykristallinem Diamant (PKD), Keramik, Cermet
und dergleichen. Überdies
ist es möglich,
die Schneidplatten vor dem Einsetzen in den Grundkörper zu
beschichten und damit eine abriebfeste Schutzschicht zu bilden.
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Insgesamt
zeigt sich, dass die Reibahle 1 sehr einfach aufgebaut
und damit kostengünstig
realisierbar ist. Sie hat sich besonders bewährt bei der Bearbeitung von
Werkstücken
aus Grauguss.