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Die
Erfindung betrifft eine Reibahle gemäß Oberbegriff des Anspruchs
1.
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Reibahlen
der hier angesprochenen Art sind beispielsweise aus
DE 10 2004 008 167 A1 oder
WO 2006/135946 A1 bekannt.
Sie weisen einen Grundkörper,
mindestens eine im Wesentlichen parallel zu einer Stirnfläche der
Reibahle angeordnete Messerplatte sowie eine Justiereinrichtung
auf. Die mindestens eine Messerplatte weist eine Haupt- und eine sich
darin anschließende
Nebenschneide auf. In der Regel ist die Hauptschneide in Vorschubrichtung
des Werkzeugs geneigt, die Nebenschneide in die entgegengesetzte
Richtung. Entscheidend für
gute Oberflächenqualitäten der
bearbeiteten Bohrung ist, dass sich im Bereich der Nebenschneide
ein als Verjüngung
bezeichneter Abfall von 1 μ bis
3 μ, vorzugsweise
von 1 μ auf
1 mm ergibt und dass dieser auch beim Justieren des Durchmessers
der Reibahle erhalten bleibt. Es hat sich herausgestellt, dass sich
die Verjüngung
der Nebenschneide beim Einstellen des Durchmessers der Reibahle
häufig
verändert
und nachjustiert werden muss, weil sonst hohe Oberflächenqualitäten der
bearbeiten Bohrung nicht gewährleistet
werden können.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, eine Reibahle zu schaffen, welche die
genannten Nachteile vermeidet.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe wird eine Reibahle der Eingangs genannten Art vorgeschlagen, welche
die in Anspruch 1 genannten Merkmale zeigt. Sie weist einen Grundkörper, mindestens
eine Messerplatte sowie eine Justiereinrichtung auf. Die Messerplatte
ist mit wenigstens einer geometrisch definierten Hauptschneide und
einer geometrisch definierten Nebenschneide versehen. Sie liegt
mit ihrer Rückseite
an einer Auflagefläche
an, die am Grundkörper
der Reibahle vorgesehen ist. Die Messerplatte ist in Unteransicht
mehreckig ausgebildet. Sie wird von einer Spannschraube, welche
die Messerplatte durchdringt, an die Auflagefläche angepresst. Mittels einer
Justiereinrichtung kann die Position der Messerplatte, die in eine
Stirnseite der Reibahle eingesetzt ist, eingestellt werden. Dabei
wird der radiale Überstand
der Haupt- und Nebenschneide der Messerplatte auf ein gewünschtes
Maß eingestellt,
um einen definierten Bearbeitungsdurchmesser zu gewährleisten.
Dabei gleitet die Messerplatte auf der Auflagefläche. Damit die Messerplatte
gut und sicher auf der Auflagefläche
aufliegt, ist die Größe der Rückseite
möglichst
groß gewählt. Die
Reibahle zeichnet sich dadurch aus, dass das Verhältnis des Durchmessers
eines gedachten Inkreises, welcher sämtliche Seitenkanten der Messerplatte
tangiert, zur Dicke der Messerplatte in einem Bereich von 1,0 bis
1,5 liegt. Besonders bewährt
hat sich ein Verhältnis
von Durchmesser des Inkreises zur Plattendicke von mindestens 1,2,
wobei als oberer Grenzwert 1,5 gewählt wird.
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Weitere
Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
perspektivische Vorderansicht der Reibahle;
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2 eine
Draufsicht auf die Vorderseite der Reibahle gemäß 1 und
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3 eine
Seitenansicht der Reibahle.
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Bei
dem in 1 dargestellten Werkzeug zur spanenden Bearbeitung
von Werkstücken
handelt es sich um eine Reibahle 1 mit einem Grundkörper 3,
in dessen Umfangsfläche 5 mindestens
eine, hier drei Führungsleisten 7 eingesetzt
sind, die im wesentlichen parallel zur Dreh- oder Mittelachse 9 der
Reibahle 1 verlaufen. In die Stirnseite 11 der
Reibahle 1 ist im Wesentlichen tangential mindestens eine
Messerplatte eingelassen. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel
der Reibahle 1 ist eine einzeige Messerplatte 13 vorgesehen,
deren Vorderseite 15 dem Betrachter zugewandt ist und deren
Rückseite 17 auf
einer praktisch vollständig
verdeckten Anlagefläche 19 am
Grundkörper 3 der
Reibahle 1 anliegt. Die Reibahle 1 dient dazu,
Späne von
einer Bohrung abzutragen. Dazu wird in der Regel das Werkzeug in Rotation
versetzt und in eine Bohrung eines stillstehenden Werkstück eingeführt. Grundsätzlich ist
es denkbar, die Reibahle 1 festzuhalten und das Werkstück in Rotation
zu versetzten. Wird, wie üblich,
die Reibahle 1 in Richtung des Pfeils 21 in Rotation
versetzt, so werden von einem Schneidbereich 23 der Messerplatte 9,
der die Umfangsfläche 5 in
radialer Richtung, also senkrecht zur Mittelachse 9, überragt, Späne von einer
Bohrungsoberfläche
abgetragen. Bei der Bearbeitung des Werkstücks wird die Reibahle 1 dabei
in Richtung des Doppelpfeils 25, also in Richtung seiner
Mittelachse 9 vorgeschoben.
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Aus 1 ist
ersichtlich, dass ein Abschnitt des Schneidbereichs 23 in
Vorschubrichtung geneigt ist. Es handelt sich hier um die Hauptschneide 27 der Messerplatte 13.
Beispielhaft ist hier ein Abschnitt dargestellt, der nur einen in
Vorschubrichtung geneigten Bereich umfasst. Denkbar ist es aber,
hier einen an die Stirnseite 11 angrenzenden ersten Bereich
der Hauptschneide vorzusehen, der beispielsweise um 45° in Vorschubrichtung
abfällt,
und einen weite ren in Vorschubrichtung gesehen dahinterliegenden
Bereich, der unter 3° bis
5° in Vorschubrichtung
geneigt ist. Eine derartige Ausgestaltung bezeichnet man auch als
Doppelanschnitt.
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An
die Hauptschneide 27, gegebenenfalls an den schwächer geneigten
Bereich der Hauptschneide, schließt sich ein weiterer Abschnitt
des Schneidbereichs 23 an, die Nebenschneide 29.
Diese ist entgegen der durch den Doppelpfeil 25 angedeuteten Vorschubrichtung
geneigt und fällt
von der Hauptschneide 27 aus gesehen um 1 μ/mm bis 3 μ/mm, vorzugsweise
um ein 1 μ/mm
in Richtung auf die Mittelachse 9 ab. Eine derartige Ausgestaltung
einer Nebenschneide ist bekannt. Sie wird auch als Verjüngung bezeichnet.
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Bei
der Bearbeitung eines Werkstücks
werden von der Wand einer zu bearbeitenden Bohrung also zunächst Späne von der
Hauptschneide 27 abgetragen. Der dabei bearbeitete Bereich
wird anschließend
von der Nebenschneide 29 bearbeitet. Die Verjüngung dient
dazu, ein Verklemmen der Reibahle in der bearbeiteten Bohrung zu
verhindern und eine optimale Oberflächengüte zu gewährleisten. Die zur Mittelachse 9 geneigte
Nebenschneide 29 ist nicht zwingend über ihre ganze Länge, die
von der Hauptschneide 27 bis zur Rückseite 17 der Messerplatte 13 gemessen
wird, mit der Bohrungsoberfläche
in Eingriff. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass ausgehend vom Knickpunkt
zwischen Haupt- und Nebenschneide ein Bereich von 3 mm der Nebenschneide 29 aktiv
ist, also mit der Bohrungswand eines Werkstücks in Eingriff tritt.
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Die
vom Schneidbereich 23 abgetragenen Späne gelangen in eine als Spanraum 31 bezeichnete
Ausnehmung im Grundkörper 3 der
Reibahle 1 und können
abtransportiert werden, damit die bearbeitete Bohrungsoberfläche nicht
durch Späne
beschädigt wird.
Zur Kühlung
und zum Abtransport der Späne sowie
zur Schmierung des Schneidbereichs 23 kann über einen
in dem Spanraum mündenden
Kanal 33 ein Kühl-/Schmiermittel
bereitgestellt werden.
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In
die Messerplatte 13 ist eine Ausnehmung 35 eingebracht,
deren Längsachse
senkrecht auf der Vorderseite 15 und auf der Rückseite 17 steht,
außerdem
auf der Anlagefläche 19.
Durch die Ausnehmung 35 greift eine Spannschraube 39,
mit der die Messerplatte 13 am Grundkörper 3 der Reibahle 1 befestigt
und mit ihrer Rückseite 17 gegen
die Anlagefläche 19 angepresst
wird. Der Kopf der Spannschraube 39 liegt in der Messerplatte 13 versenkt
in der Ausnehmung 35.
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Es
ist vorgesehen, dass die Anlagefläche 19 in radialer
Richtung, also von der Mittelachse 9 aus gesehen, in Richtung
auf die Umfangsfläche 5 der Reibahle 1 abfällt, nämlich um
1 μ/mm bis
3 μ/mm, vorzugsweise
um 1 μ/mm.
Da die Nebenschneide 29 gegenüber der Rückseite 17 der Messerplatte 13 senkrecht
verläuft,
dient diese Neigung der Anlagefläche 19 dazu,
die Verjüngung
der Nebenschneide 29, also deren Neigung gegenüber der
Mittelachse 9 einzustellen. Vorzugsweise ist dabei auch
die Längsachse 27 der
Spannschraube 39 gegenüber
der Mittelachse so geneigt, dass sie, wie oben gesagt, senkrecht
auf der Anlagefläche 19 steht.
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Aus
der Darstellung gemäß 1 ist
erkennbar, dass die Messerplatte 13 – in Draufsicht gesehen – als Parallelogramm
ausgebildet ist. Eine erste Seitenfläche 41 weist in die
durch den Pfeil 21 angedeutete Drehrichtung. Die gegenüberliegende
Seite 41' liegt
an einer Begrenzungswand einer in den Grundkörper 3 der Reibahle 1 einge brachten
Ausnehmung 43 an, welche die Messerplatte 13 aufnimmt.
Eine äußere Längsseite 45 der
Reibahle weist nach außen.
Eine gegenüberliegende
innere Längsseite 45' liegt an einer
Innenwand 47 der Ausnehmung 43. Auf diese innere
Längsseite 45' wirkt eine
hier nicht dargestellte Justiereinrichtung, die dazu dient, den Überstand
des Schneidbereichs 23 über
die Umfangsfläche 5 der
Reibahle 1 zu justieren und damit den Durchmesser des Werkzeugs
einzustellen.
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Die
Messerplatte 23 weist vorzugsweise zwei Schneidbereiche
auf. Diametral gegenüber
dem Schneidbereich 23 ist ein Schneidbereich 23' vorgesehen.
Bei Verschleiß des
Schneidbereichs 23 kann die Spannschraube 39 gelöst werden.
Die Messerplatte 13 wird dann um 180° um die Längsachse 37 gedreht
und wieder in die Ausnehmung 43 eingesetzt, sodann mit
der Spannschraube 39 festgespannt.
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2 zeigt
die Reibahle gemäß 1 in Stirnseitenansicht,
das heißt,
die Stirnseite 11 der Reibahle 1 liegt in der
Bildebene von 2. Gleiche Teile sind mit gleichen
Bezugsziffern versehen, sodass in sofern auf die vorangegangene
Beschreibung verwiesen wird.
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Die
Messerplatte 13 ist in den Grundkörper 3 der Reibahle 1 eingelassen
und zwar in die Ausnehmung 45. Sie liegt dabei mit ihrer
der Vorderseite 15 gegenüberliegenden, hier verdeckten
Rückseite
auf der ebenfalls fast vollständig
verdeckten Anlagefläche 19 auf,
die am Grundkörper 3 der
Reibahle 1 vorgesehen ist. Die Messerplatte 13 wird
von einer Spannschraube 39 durchdrungen, die in einer Ausnehmung 35 in
der Messerplatte 13 aufgenommen wird und in den Grundkörper 3 eingeschraubt
ist, um die Messerplatte 13 am Grundkörper 3 der Reibahle zu
befestigen.
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Die
Draufsicht auf die Reibahle 1 und auf die Messerplatte 13 zeigt,
dass diese als Vieleck ausgebildet ist und im Wesentlichen die Form
eines Parallelogramms aufweist. Vorzugsweise ist sie als Rhombus
realisiert, wobei eine erste Seite 41 in der durch den
Pfeil 21 angedeuteten Drehrichtung der Reibahle 1 weist.
Die gegenüberliegende
Seite 41' liegt
an einer Begrenzungswand 49 der Ausnehmung 43 an, sodass
die Messerplatte 13 sich sicher abstützt. Die im Bereich der Umfangsfläche 5 der
Reibahle 1 liegende äußere Längsseite 45 bildet
im Schnittbereich mit der ersten Seite 41 den Schneidbereich 23 der Messerplatte 13.
Die der Längsseite 45 gegenüberliegende
Längsseite 45' liegt an der
Innenwand 47 der Ausnehmung 43 an, die unter einem
spitzen Winkel zur Begrenzungswand 49 verläuft. Durch
diesen spitzen Winkel der Wände
der Ausnehmung 43 wird die Messerplatte 13 exakt
ausgerichtet im Grundkörper 3 der
Reibahle 1 gehalten.
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Diagonal
gegenüber
dem Schneidbereich 23 liegt der Schneidbereich 23', der bei Verschleiß des in 2 dargestellten
aktiven Schneidbereichs 23 durch Drehung der Messerplatte 13 um
die Mittelachse der Spannschraube 39 in Eingriff mit einem
zu bearbeitenden Werkstück
kommen kann.
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Unmittelbar
an den Schneidbereich 23 angrenzend ist eine Freifläche 51 zu
sehen, die Teil der Längsseite 45 ist.
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Der
Stirnseitenansicht gemäß 2 ist
zu entnehmen, dass in der durch den Pfeil 21 angedeuteten
Drehrichtung gesehen eine erste Führungsleiste dem Schneidbereich 23 um
cirka 75° nacheilt, wäh rend eine
zweite Führungsleiste
diametral gegenüber
dem Schneidbereich 23 angeordnet ist. Um 90° versetzt
findet sich die dritte Führungsleiste,
die gegenüber
dem Schneidbereich 23 um 270° gegen die Drehrichtung versetzt
ist, also wie bei den anderen Führungsleisten
dem Schneidbereich 23 nacheilt. Die Winkelangaben beziehen
sich auf eine gedachte Linie 52, die hier beispielhaft
nur für
eine der drei Führungsleisten
eingezeichnet ist.
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In 2 ist
punktiert ein Inkreis 53 eingezeichnet, der einen Durchmesser 55 aufweist.
Dieser ist so gewählt,
dass der um den Mittelpunkt 57 der Ausnehmung 35 gezeichnete
Inkreis 53 die Seiten 41, 41', 45, 45' der Messerplatte 13 tangiert.
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3 zeigt
die Reibahle 1 in Seitenansicht, die hier so angeordnet
ist, dass die erste Seite 41 der Messerplatte 13 in
Frontansicht dargestellt ist. Sie liegt also parallel zur Bildebene
von 3. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugsziffern
versehen, sodass in sofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen
wird, um Wiederholungen zu vermeiden.
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Deutlich
erkennbar ist hier, dass die Messerplatte 13 quasi tangential
in die Stirnseite 11 der Reibahle 1 eingesetzt
ist. Parallel zu ihrer Vorderseite 15 verläuft die
oben erwähnte
Rückseite 17,
die auf der Auflagefläche 19 im
Grundkörper 3 der
Reibahle 1 aufliegt.
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Der
Schneidbereich 23 der Messerplatte 13 weist eine
in der durch den Doppelpfeil 25 angedeuteten Vorschubrichtung
geneigte Hauptschneide 27 auf, die über einen Knickpunkt 61 in
die in entgegengesetzter Richtung geneigte Nebenschneide 29 übergeht.
Diese ist, wie oben gesagt, um 1 μ/mm
bis 3 μ/mm,
vorzugsweise um 1 μ/mm
geneigt und fällt damit
vom Knickpunkt 61 ausgehend in Richtung auf die Mittelachse 9 ab.
Um dies zu erreichen ist die Auflagefläche 19 gegenüber der
Stirnseite 11 der Reibahle 1 entsprechend geneigt,
sodass die Nebenschneide 23 unter einem rechten Winkel
zur Rückseite 17 der
Messerplatte 13 verlaufen kann.
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In 3 ist
die Dicke d der Messerplatte 13 eingezeichnet, die entlang
einer gedachten Linie gemessen wird, die senkrecht auf der Vorderseite 15 sowie
auf der Rückseite 17 der
Messerplatte 13 verläuft.
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Projiziert
man die Länge
der Hauptschneide 27 auf eine gedachte Linie 63,
ebenso die Länge
der Nebenschneide 29, so ergibt sich, gemessen von der Vorderseite 15 der
Messerplatte 13 aus eine Länge l1 der
Hauptschneide 27 von 1,3 mm und eine Länge l2 der
Nebenschneide 29 von 3 mm.
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Es
hat sich herausgestellt, dass die Länge l1 in
einem Bereich von cirka 0,5 bis 1,8 mm variieren kann, dass aber
eine Länge
von 1,3 mm optimal ist.
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Entsprechendes
ergibt sich für
die Länge
l2 der Nebenschneide 29. Diese
kann im Bereich von 2 bis 5 mm variieren, besonders bewährt hat
sich aber eine Länge
l2 = 3 mm.
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Aus 3 ist
ersichtlich, dass sich die Dicke d aus der Addition der Längen der
Haupt- und Nebenschneide 27, 29 ergibt. Es gilt
also l1 + l2 = d.
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Um
eine optimale Bearbeitungsqualität
einer Bohrungsoberfläche
zu erzielen, die mit dem Schneidbereich 23 der Reibahle 1 bearbeitet
wird, muss die Messerplatte 13 sicher an der Anlagefläche 19 am Grundkörper 13 der
Reibahle 1 anliegen. Dies wird durch die oben erwähnte Spannschraube 39 erreicht.
Durch eine hier nicht dargestellte Justiereinrichtung kann der Überstand
des Schneidbereichs 23 über
die Umfangsfläche 5 der
Reibahle 1 eingestellt werden. Dabei gleitet die Rückseite 17 der
Messerplatte 13 an der Auflagefläche 19 entlang. Um
auch bei einer Verstellung der Messerplatte 13 eine exakte Verjüngung zu
gewährleisten,
also einen Abfall der Nebenschneide 29 ausgehend vom Knickpunkt 61 zur
Mittelachse 9, bedarf es der sicheren Anlage der Messerplatte 13 an
dieser Auflagefläche 19.
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Es
hat sich gezeigt, dass bei einem bestimmten Verhältnis des Durchmessers 55 des
Inkreises zur Dicke d der Messerplatte 13 sich ein optimaler Sitz
der Messerplatte 13 im Grundkörper 3 der Reibahle 1 ergibt.
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Besonders
bewährt
hat sich ein Verhältnis vom
Durchmesser 55 zu der Dicke d von mindestens cirka 1,2
bis maximal 1,5.
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Die
Plattendicke d der Messerplatte 13 wird, wie oben gesagt,
von der Länge
l1 der Hauptschneide 27 und der
Länge l2 der Nebenschneide 29 bestimmt. Es
ergibt sich damit eine Dicke d von mindestens 4,3 mm.
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Die
Reibahle 1 kann auf beliebige Weise an einer Werkzeugmaschine,
einem Adapter und/oder Zwischenstück befestigt werden und zwar
vorzugsweise mittels eines konischen Schafts 65. Darauf braucht
hier nicht näher
eingegangen zu werden, weil die Befestigung einer Reibahle 1 an
einer Werkzeugmaschine oder dergleichen bekannt ist. Dabei bedarf es
einer sehr exakten Kopplung der Reibahle 1 mit einer Werkzeugmaschine,
weil die hier beschriebene Messerplatte 13 der Feinbearbeitung
von Bohrungsoberflächen
dient, wobei die hier angesprochene Verjüngung von besonderer Bedeutung
ist.
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Die
hier beschriebene Auslegung der Messerplatte 13 führt zu sehr
guten Bearbeitungsverhältnissen,
insbesondere also dann, wenn das Verhältnis des Durchmessers 55 des
Inkreises zur Dicke d der Messerplatte 13 wenigstens 1,2
beträgt.
Dabei hat sich besonders eine Länge
l1 der Hauptschneide 27 von 1,3
mm bewährt,
auch wenn diese einen Doppelanschnitt aufweist, also ausgehend vom
Knickpunkt 61 zwei Bereiche, die unter unterschiedlichen
Winkeln in der durch den Pfeil 25 angedeuteten Vorschubrichtung
geneigt sind. Dabei wird eine Länge
l2 der Nebenschneide 27 von 3 mm
gewählt,
sodass sich eine Plattendicke d von 4,3 mm ergibt.