DE102008025962A1

DE102008025962A1 - Reibahle

Info

Publication number: DE102008025962A1
Application number: DE102008025962A
Authority: DE
Inventors: Uwe Hobohm
Original assignee: Kennametal Inc
Current assignee: Kennametal Inc
Priority date: 2008-05-30
Filing date: 2008-05-30
Publication date: 2009-12-03
Also published as: WO2009143973A1; US8708618B2; DE112009000578A5; DE112009000578B4; US20110135413A1

Abstract

Reibahle zur Feinbearbeitung einer Bohrung mit mehreren durch Spannuten (5) voneinander getrennten und sich in Werkzeuglängsrichtung (1) erstreckenden Schneidleisten (6), wobei mehrere in Werkzeugquerrichtung (29) verlaufende, die jeweilige Schneidleiste (6) in Schneidensegmente (8) aufteilende Spanteilernuten (7) vorgesehen sind.

Description

Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Reibahle zur Feinbearbeitung einer Bohrung. Die erfindungsmäßige Reibahle dient zur Feinbearbeitung von Bohrungen mit variierenden Bohrungsquerschnitten. Insbesondere eignet sich die Reibahle zur Bearbeitung von Patronenlagern von Schusswaffen. Derartige Patronenlager werden aus dem Vollen hergestellt. Das Patronenlager ist dem Waffenlauf vorgeschaltet und weist ein gestuftes Bohrloch auf mit einem vorderen Teil mit einem kleineren, an die Form der Spitze der Patrone angepassten Bereich und einem sich daran anschließenden zylinderförmigen Bereich mit größerem Durchmesser. Nach dem Stand der Technik werden die aus dem Vollen gebohrten Bohrlöcher mit Reibahlen feinbearbeitet. Diese Bearbeitung nimmt nach dem Stand der Technik etwa 3 Minuten je Patronenlager in Anspruch.
Aufgabe der Erfindung
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Bearbeitungszeit abzusenken.
Lösung der Aufgabe
Zur Absenkung der Arbeitszeit dient zunächst eine Reibahle, die insbesondere zur Schrupp-Bearbeitung eingesetzt wird, das erfindungsmäßige Feinbearbeitungsverfahren sowie schließlich der erfindungsmäßige, aus zwei Werkzeugen bestehende Werkzeugsatz. Mit der Erfindung ist eine signifikante Absenkung der Durchlaufzeiten verbunden.
Der Kern der Erfindung besteht in einer Reibahle zur Feinbearbeitung, insbesondere zur Schrupp-Bearbeitung der Bohrung. Diese Reibahle weist mehrere sich in Werkzeuglängsrichtung erstreckende Schneidleisten auf, welche jeweils eine Schneide tragen. Die einzelnen Schneidleisten sind durch Spannuten voneinander getrennt. Diese Spannuten verlaufen ebenfalls in Werkzeuglängsrichtung. Die erfinderische Reibahle weist auf jeder Schneidleiste mehrere in Werkzeugquerrichtung verlaufende Spanteilernuten auf. Jeweils zwei Spanteilernuten bilden zwischen sich ein Schneidensegment. Mittels der Spanteilernuten sind die einzelnen Schneidleisten so in mehrere Schneidensegmente aufgeteilt. Die Spanteilernuten sind beim Schneiden mit dem Werkzeug als Spanbrecher wirksam. Durch die schneidende Bearbeitung mittels der Schneidensegmente und der zwischen den Schneidensegmenten vorgesehenen Spanteilernuten entstehen kurze Späne. Aufgrund dieser kurzbrechenden Späne kann die Schnittgeschwindigkeit der Reibahle signifikant erhöht werden sowie die Spanabfuhr sehr begünstigt werden.
Weiterhin vorteilhaft ist es die Spannuten wendelförmig auszugestalten und entsprechend wendelförmige Schneidleisten zwischen die Spannuten zu setzen. In weiterer Ausgestaltung ist es vorteilhaft, die Spanteilernuten in jeweils konstanten Abständen zueinander vorzusehen. Mit Hilfe des gleichbleibenden Abstands zwischen den einzelnen Spanteilernuten entstehen Schneidensegmente mit jeweils gleichlangen Schneiden.
In weiterer Ausgestaltung ist der Reibahlenkörper in mehrere Bereiche aufgeteilt. So ist in vorteilhafter Ausgestaltung ein Reibahlengrundkörper mit den Spannuten und den Schneidleisten vorgesehen sowie ein dem Reibahlengrundkörper vorgelagertes Führungsende. Auf dem Führungsende ist eine Führungshülse drehbar gelagert. Die Führungshülse führt und zentriert die Reibahle im Bohrloch und sorgt auch für die Zentrierung der Reibahle während des Zerspanungsvorgangs mit hohen Schnittgeschwindigkeiten.
In Anpassung an die Bohrlochgeometrie weist der Reibahlengrundkörper zwei oder mehrere Grundkörperbereiche mit verschiedenen Außendurchmessern auf. Der Reibahlengrundkörper ist so in seiner Außengeometrie an die Innengeometrie der zu bearbeitenden Bohrung angepasst.
Zur Stabilisierung der Schneiden ist jeweils jeder Schneide eine Schneidenfase nachgelagert. In einem ersten Grundköperbereich mit geringerem Durchmesser ist die Schneidfase kleiner als diejenige, welche den einzelnen Schneiden der einzelnen Schneidensegmente im zweiten Grundkörperbereich mit größerem Außendurchmesser vorgelagert ist. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt die Schneidenfasenbreite im ersten dünneren Grundkörperbereich mit geringerem Außendurchmesser 0,1 mm, während die Schneidenfasenbreite im zweiten dickeren Grundkörperbereich mit größerem Außendurchmesser 0,2 mm beträgt.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist der Abstand der jeweils einander benachbarten Spanteilernuten in Werkzeuglängsrichtung kleiner als 10% der Gesamtlänge der von den Schneidleisten gebildeten Schneidenbereiche des Reibahlengrundkörpers. So ist in einem Ausführungsbeispiel der Schneidenbereich des Reibahlengrundkörpers etwa 80 mm lang. Die Spanteilernuten sind bei diesem Ausführungsbeispiel etwa 6 mm voneinander beabstandet.
Zur weiteren Steigerung der Schnittgeschwindigkeit sind die Spanteilernuten der einzelnen Schneidleisten bevorzugt auf die Werkzeuglängsrichtung zueinander versetzt angeordnet. Die Schneiden der einzelnen Schneidensegmente sind auf diese Weise einander überschneidend angeordnet.
Zur Verbesserung der Rundlaufeigenschaften der Reibahle sind vier in ungleicher Teilung zueinander angeordnete Schneidleisten vorgesehen.
Als Werkstoff für die Reibahle werden bevorzugt Hartmetalle eingesetzt. So eignen sich Vollhartmetalle wie Cermet oder ähnliches als Werkstoff. Ebenso ist jedoch auch der Einsatz eines HSS-Stahls als Werkstoff denkbar und vorteilhaft. In weiterer Ausgestaltung ist noch eine Dünnbeschichtung (DCFD-Beschichtung) der Reibahle vorgesehen. Diese weist vorteilhaft eine Schichtstärke im Bereich zwischen 0,5 und 0,8 μm auf. Zur Anbringung der Dünnbeschichtung eignet sich ein PVD-Verfahren.
Zur signifikanten Absenkung der Bearbeitungshauptseiten eignet sich das in Anspruch 11 beanspruchte zweistufige Feinbearbeitungsverfahren. Bei diesem Verfahren wird zur Schrupp-Bearbeitung die in den Ansprüchen 1 bis 10 beanspruchte Reibahle eingesetzt. Die Bearbeitungszeit für die Schrupp-Bearbeitung beträgt nur 5 Sekunden. An die Schrupp-Bearbeitung schließt sich noch eine abschließende Schlichtbearbeitung mit einem an sich vorbekannten Schlichtwerkzeug an. Auch wenn der Schlichtvorgang noch einige Sekunden beansprucht, wird die Bearbeitungshauptzeit von 3 Minuten deutlich unterschritten.
Die Schnittgeschwindigkeit der erfindungsmäßigen Reibahle Vc beträgt 60 m/min bei einem Vorschub f von 0,6 mm/Umdrehung und einer Vorschubsgeschwindigkeit Vf von 950 mm/min, so dass die Bearbeitungszeit mit der Reibahle für einen Fertigungsvorgang etwa 4 Sekunden beträgt.
Zur Bearbeitung wird schließlich ein aus zwei Reibahlen bestehender Werkzeugsatz vorgeschlagen, wobei das eine Werkzeug eine nach den Ansprüchen 1 bis 10 gefertigte Reibahle ist, die zur Schrupp-Bearbeitung eingesetzt wird, während als zweites Werkzeug eine herkömmliche Schlicht-Reibahle eingesetzt wird.
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
Es folgt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Es zeigen:
1 die Seitenansicht einer erfindungsmäßigen Reibahle,
2 den Schnitt II-II aus 1,
3 den Schnitt III-III aus 1 und
4 einen Kernschnitt der in 1 dargestellten Reibahle.
Die in 1 in Seitenansicht dargestellte Reibahle gliedert sich im Wesentlichen in Werkzeuglängsrichtung 1 gesehen einen Spannbereich 2, einen Schneidenbereich 3 und ein Führungsende 4. Der Spannbereich 2 ist ein im Wesentlichen zylinderförmiger Schaft, mit welchem die Reibahle in ein Werkzeugspannfutter eingespannt werden kann.
Der Schneidenbereich 3 besteht aus im Ausführungsbeispiel wendelförmigen Spannuten 5 und zwischen den Spannuten hinausstehenden Schneidleisten 6. Die Schneidleisten 6 bilden eine rotationssymetrische, nämlich zylinderförmige Hüllfläche des Grundkörpers der beschriebenen Reibahle.
In die Schneidleisten 6 sind quer zur Werkzeuglängsrichtung 1, in Werkzeugquerrichtung 29 verlaufende Spanteilernuten 7 eingeformt. Zwei einander benachbarte Spanteilernuten 7 bilden zwischen sich jeweils ein Schneidensegment 8. Der in Werkzeuglängsrichtung 1 gemessene Nutabstand 9 zwischen zwei Spanteilernuten 7 beträgt beim Ausführungsbeispiel 6 mm. Dieser Nutabstand 9 zwischen den einzelnen Spanteilernuten 7 ist beim Ausführungsbeispiel jeweils konstant. Die Schneidensegmente 8 haben auf diese Weise auch jeweils dieselbe Schneidenlänge. Der Nutabstand 9 zwischen den Spanteilernuten 7 ist kleiner als 10% der Gesamtlänge des Schneidenbereichs 3. Dieser beträgt beim Ausführungsbeispiel 78 mm.
An seinem Führungsende 4 trägt der Grundkörper der Reibahle eine drehbar gelagerte Führungshülse 10. Die Führungshülse 10 wird von einem Sprengring 11 am Führungsende 4 der Reibahle gehalten.
Vom Führungsende 4 her in Richtung auf den Spannbereich 2 in Werkzeuglängsrichtung 1 gesehen weist die Reibahle eine erste konische Erweiterung 12 mit einem ersten Konuswinkel 13 von 71° auf. An die erste konische Erweiterung 12 schließt sich in Werkzeuglängsrichtung 1 in Richtung auf den Spannbereich 2 der erste dünnere Grundkörperbereich 14 an. Der erste dünnere Grundkörperbereich 14 wird endseitig von einer zweiten konischen Erweiterung 15 begrenzt. Der erste dünnere Grundkörperbereich 14 ist in Werkzeuglängsrichtung 1 somit zwischen der ersten konischen Erweiterung 12 und der zweiten konischen Erweiterung 15 angeordnet. Der Außendurchmesser der Reibahle beträgt in diesem ersten dünneren Grundkörperbereich 14 8,5 mm. Der zweite Konuswinkel 16 der zweiten konischen Erweiterung 15 beträgt 40°. An den zweiten Konuswinkel 16 schließt sich in Werkzeuglängsrichtung der zweite dickere Grundkörperbereich 17 an. Der zweite dickere Grundkörperbereich 17 ist leicht konisch ausgeführt und weist einen größeren Außendurchmesser zwischen 11,3 und 12,1 mm vom Ende der zweiten konischen Erweiterung 15 hin zum Spannbereich 2 in Werkzeuglängsrichtung 1 auf.
Zwischen dem zweiten dickeren Grundkörperbereich 17 und dem Spannbereich 2 der Reibahle ist noch eine Nut 18 eingeformt.
2 zeigt den Schnitt II-II durch den ersten dünnen Grundkörperbereich 14. Erkennbar sind vier Schneidleisten 6 mit jeweils einer Schneide 19. An die Schneide 19 schließt sich jeweils eine Schneidenfase von 0,1 mm an. Es ist auch möglich, eine doppelte Schneidenfase an der Schneide 19 vorzusehen. Die Schneiden 19 weisen jeweils einen positiven Spanwinkel 20 von 4° bis 8° auf. Die Schneidenfase hat einen Fasenfreiwinkel 21 von 16°. Die Freifläche der Schneidleisten 6 hat einen Flächenfreiwinkel 22 von 30°.
Die Schneiden 6 weisen jeweils eine unregelmäßige Teilung auf. Der erste Teilungswinkel 23 beträgt 86°. Der zweite Teilungswinkel 24 beträgt 83° und der dritte Teilungswinkel 25 beträgt 97°. Die unregelmäßige Teilung bzw. die verschiedenen Teilungswinkel 23, 24, 25 begünstigen den Rundlauf des Werkzeugs und vermeiden Schwingungen.
Der Fasenfreiwinkel 21 und der Flächenfreiwinkel 22 sind ebenso wie der erste Teilungswinkel 23, der zweite Teilungswinkel 24 und der dritte Teilungswinkel 25 bei dem in 3 in einer Querschnittsdarstellung gezeigten zweiten dickeren Grundkörperbereich 17 gleich wie bei dem in 2 in Querschnittsdarstellung dargestellten ersten dünneren Grundkörperbereich 14. Die Breite der sich an die Schneide 19 anschließenden Schneidenfase 28 beträgt im zweiten dickeren Grundkörperbereich 17 0,2 mm.
Aus der Darstellung der 4 ist erkennbar, dass in den in 4 dargestellten Kern der Reibahle endseitig jeweils eine Zentrierbohrung 26 eingebracht ist. 4 zeigt auch noch einmal die in Werkzeuglängsrichtung 1 aneinandergrenzenden Bereiche, nämlich den Spannbereich 2 und den Schneidenbereich 3 sowie das Führungsende 4. Auf das Führungsende 4 ist die in 1 dargestellte Führungshülse 10 aufgebracht und mit dem Sprengring 11 festgelegt. Zur Festlegung des Sprengrings 11 ist in den Körper der Reibahle eine Ringnut 27 eingebracht.
Aus der Darstellung der 1 ist erkennbar, dass die Spanteilernuten 7 zweier einander benachbarter Schneidleisten 6 in Werkzeuglängsrichtung 1 versetzt zueinander angeordnet sind. Die gesamte im Ausführungsbeispiel dargestellte Reibahle kann aus HSS-Stahl bestehen. Ebenso gut ist ein Vollhartmetall, Cermet oder ähnliches geeignet. Die im Ausführungsbeispiel gezeigte Reibahle weist eine Dünnbeschichtung, nämlich eine DCFD-Beschichtung mit einer Schichtstärke zwischen 0,5 und 0,8 μm auf. Die Beschichtung ist mittels eines PVD-Verfahrens aufgetragen.

Claims

Reibahle zur Feinbearbeitung einer Bohrung mit mehreren durch Spannuten (5) voneinander getrennten und sich in Werkzeuglängsrichtung (1) erstreckenden Schneidleisten (6) gekennzeichnet durch mehrere in Werkzeugquerrichtung (29) verlaufende, die jeweilige Schneidleiste (6) in Schneidensegmente (8) aufteilende Spanteilernuten (7).
Reibahle nach Anspruch 1 gekennzeichnet durch wendelförmige Spannuten (5) und durch wendelförmige Schneidleisten (6).
Reibahle nach Anspruch 1 oder 2 gekennzeichnet durch eine äquidistante Anordnung der Spanteilernuten (7) auf der jeweiligen Schneidleiste (6).
Reibahle nach einem der Ansprüche 1 bis 3 gekennzeichnet durch einen Reibahlengrundkörper mit einem den Spannuten (5) und den Schneidleisten (6) in Werkzeuglängsrichtung (1) vorgelagerten Führungsende (4) und durch eine auf dem Führungsende (4) drehbar gelagerte Führungshülse (10).
Reibahle nach einem der Ansprüche 1 bis 4 gekennzeichnet durch mindestens zwei Grundkörperbereiche (14, 17) mit verschiedenen Außendurchmessern.
Reibahle nach Anspruch 5 gekennzeichnet durch jeweils eine jeder Schneide (19) nachgelagerte Schneidenfase (28), wobei die Schneidenfasenbreite in einem ersten dünneren Grundkörperbereich (14) mit geringerem Außendurchmesser 0,1 mm und in einem zweiten dickeren Grundkörperbereich (17) mit größerem Außendurchmesser 0,2 mm beträgt.
Reibahle nach Anspruch 4, 5 oder 6 gekennzeichnet durch einen Abstand der einander jeweils benachbarten Spanteilernuten (7) in Werkzeuglängsrichtung (1) kleiner als 10% der Gesamtlänge der von den Schneidleisten (6) gebildeten Schneidenbereich (3) des Reibahlengrundkörpers.
Reibahle nach einem der Ansprüche 1 bis 7 Dadurch gekennzeichnet, dass die Spanteilernuten (7) der einzelnen Schneidleisten (6) bezogen auf die Werkzeuglängsrichtung (1) zueinander versetzt angeordnet sind.
Reibahle nach einem der Ansprüche 1 bis 8 gekennzeichnet durch vier in ungleicher Teilung zueinander angeordnete Schneidleisten (6).
Reibahle nach einem der Ansprüche 1 bis 9 gekennzeichnet durch Vollhartmetall als Werkstoff, vorzugsweise mit einer DCFD-Dünnbeschichtung.
Reibahle nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch einen positiven Spanwinkel (20) der Schneide (19) von 4° bis 8°.
Feinbearbeitungsverfahren für eine ins Vollmaterial vorgebohrte Bohrung gekennzeichnet durch eine Schrupp-Bearbeitung mit einer Reibahle nach einem der vorhergehenden Ansprüche und durch eine abschließende Schlichtbearbeitung mit einem Schlichtwerkzeug.
Werkzeugsatz bestehend aus einer Reibahle nach einem der Ansprüche 1 bis 10 und einem Schlichtwerkzeug.