DE102008027945A1

DE102008027945A1 - Rotierendes spanabtragendes Werkzeug

Info

Publication number: DE102008027945A1
Application number: DE200810027945
Authority: DE
Inventors: Gerhard Schanz
Original assignee: Guehring KG
Current assignee: Guehring KG
Priority date: 2008-06-12
Filing date: 2008-06-12
Publication date: 2009-12-17
Also published as: WO2009149693A3; WO2009149693A2

Abstract

Es wird ein rotierendes spanabhebendes Werkzeug (1) mit einer Drehachse mit wenigstens einer Hauptschneide (2) und wenigstens einer Nebenschneide (3) vorgeschlagen, wobei nach der Nebenschneide (3) entgegen einer Drehrichtung (7) in azimutaler Richtung eine Freifläche (10, 11) ausgebildet ist. Erfindungsgemäß ist in einem Bereich des Werkzeugs (1) mit maximalem Durchmesser, der an die Nebenschneide (3) über einen Abschnitt in Richtung der Drehachse des Werkzeugs (1) und in azimutaler Richtung entgegen der Rotationsrichtung (7) anschließt, ein Mantelbereich (8) ausgebildet, der keinen Freiwinkel aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein rotierendes spanabhebendes Werkzeug, insbesondere eine Reibahle nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Stand der Technik
Reibahlen werden eingesetzt, um die Oberflächengüte von Bohrungen zu verbessern. Mit herkömmlichen Reibahlen lassen sich Oberflächengüten von RZ 25 bis 30 erreichen.
Die gemittelte Rautiefe RZ ist das arithmetische Mittel aus den größten Einzelrautiefen mehrerer aneinandergrenzender Einzelmessstrecken.
Wird eine höhere Oberflächengüte gefordert, kommen regelmäßig Einschneidenreibahlen mit Führungsleisten zum Einsatz, bei welchen durch die Führungsleiste eine Glättung einer Bohrungsinnenseite bewirkt wird.
Hierdurch lassen sich gemittelte Rauheiten von bis zu RZ 16 reichen.
Aufgabe und Vorteile der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein rotierendes spanabhebendes Werkzeug, insbesondere eine Reibahle bereitzustellen, mit welcher sich die Oberflächengüte, insbesondere auf Bohrungsinnenseiten weiter verbessern lässt.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung angegeben.
Die Erfindung geht von einem rotierenden spanabhebenden Werkzeug mit einer Drehachse aus, insbesondere einer Reibahle. Das Werkzeug besitzt wenigstens eine Hauptschneide und wenigstens eine Nebenschneide, wobei nach der Nebenschneide entgegen einer Drehrichtung eine Freifläche ausgebildet ist.
Der Kern der Erfindung liegt nun darin, dass in einem Bereich des Werkzeugs mit maximalem Durchmesser, der an die Nebenschneide über einen Abschnitt in Richtung der Drehachse des Werkzeugs und in azimutaler Richtung entgegen der Drehrichtung anschließt, ein Mantelbereich ausgebildet ist, der keinen Freiwinkel aufweist. Durch diese Maßnahme drückt dieser Mantelbereich bei einem Bearbeitungsvorgang gegen eine zu bearbeitende Oberfläche, zum Beispiel gegen eine Bohrungsinnenseite. Dadurch wird ähnlich wie bei Führungsleisten einer Einschneidenden-reibahle eine zu bearbeitende Oberfläche geglättet.
Der Mantelbereich ohne Freiwinkel ist sozusagen in den herkömmlichen Verlauf von Flächengebieten, insbesondere unmittelbar hinter einer Nebenschneide integriert und zwar im Bereich des größten Durchmessers. Mit dieser Vorgehensweise lässt sich eine außerordentlich hohe Oberflächengüte bei nur einem Arbeitsgang reichen. Die Erfinder konnten Rauheiten von RZ 3 bis 5 realisieren, wobei eine Rauheit von RZ 8 nicht überschritten wurde.
Vorzugsweise wird die Erfindung an einer Mehrschneidenreibahle ausgebildet, mit mehreren Hauptschneiden und mehreren Nebenschneiden, wobei an Nebenschneiden, vorzugsweise an allen Nebenschneiden ein erfindungsgemäßer Mantelbereich, insbesondere direkt anschließt.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Mantelbereich in azimutaler Richtung abgerundet. Mit einer abgerundeten Fläche, die keinen Freiwinkel besitzt, lassen sich besonders gute Glättungsergebnisse erzielen.
Der Mantelbereich ist im Weiteren vorzugsweise so ausgestaltet, dass sich zumindest annähernd bei einer Rotation die Nebenschneide auf dem Mantelbereich bewegt. Durch diese Maßnahme liegt im Idealfall gerade kein Freiwinkel vor, womit der Mantelbereich gegen eine zu bearbeitende Fläche gleichmäßig drückt, und diese glätten kann.
In einer weiteren überdies bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist der Mantelbereich in Richtung eines Einspannabschnitts des Werkzeugs einen kleiner werdenden maximalen Durchmesser auf, auf dem sich der Mantelbereich bei dessen Rotation bewegt.
Durch diese Maßnahme wird in einem einem Werkstück zugewandten Bereich des Werkzeugs durch einen größeren Durchmesser zunächst ein entsprechend größerer Druck auf eine Oberfläche ausgeübt, der mit kleiner werdendem Durchmesser allmählich nachlässt, so dass ein gleichmäßiger Übergang von dem drückenden Mantelbereich auf einen Nebenschneidenabschnitt ohne einen solchen Mantelbereich erfolgt. Damit lässt sich eine Oberflächengüte weiter verbessern.
Außerdem ist es bevorzugt, wenn der Mantelbereich einen Ausschnitt aus einem sich in Richtung eines Einspannabschnitts des Werkzeugs sich verjüngenden kegligen Körpers bildet. Damit lässt sich ein Übergang von einem drückenden Bereich auf einen herkömmlichen Bereich weiter vergleichmäßigen. In einer außerdem bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung schließt sich der Mantelbereich insbesondere über einen Knick an eine Freifläche der Hauptschneide an. Vorzugsweise geht eine Hauptschneide in Richtung der Drehachse des Werkzeugs betrachtet in die Nebenschneide über, wobei auf die Freifläche der Hauptschneide der Mantelbereich anschließt. An dieser Übergangsstelle weist das Werkzeug vorzugsweise den größten Durchmesser auf, so dass der Mantelbereich dort den größten Druck aufbaut und somit die gewünschte Glättung herbeiführt. Bei kleiner werdendem Durchmesser verkürzt sich bevorzugt der Mantelbereich in azimutaler Richtung betrachtet zu einem Einspannabschnitt, was dann eine nachlassende Andrückwirkung zur Folge hat.
In azimutaler Richtung entgegen einer Rotationsrichtung des Werkzeugs schließt sich an die Mantelfläche vorzugsweise eine Freifläche an, insbesondere zwei Freiflächen. Die Breite des Mantelbereichs liegt in azimutaler Richtung vorzugsweise unter einem 1 mm und in Achsrichtung unter 3 mm.
In Richtung eines Einspannabschnitts des Werkzeugs nach Beendigung des Mantelbereichs schließt sich an die Nebenschneide in azimutaler Richtung vorzugsweise eine Führungsfase an. Dadurch wird die Führung des Werkzeugs verbessert, was ebenfalls zu einer Oberflächengütenverbesserung eines zu bearbeitenden Werkstücks beiträgt.
Auf die Führungsfase folgt, insbesondere so wie beim erfindungsgemäßen Mantelbereich, zumindest eine, vorzugsweise zwei Freiflächen mit größer werdenden Freiwinkeln.
Ein derartiges Werkzeug ist vorzugsweise zumindest im Bereich der Haupt- und Nebenschneiden aus Vollhartmetall, insbesondere vollständig aus Vollhartmetall gefertigt.
Zeichnungen
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in einer Zeichnung dargestellt und wird anschließend unter Angabe weiterer Vorteile und Einzelheiten näher erläutert. Die Figur zeigt den vorderen Teil einer Mehrschneidenreibahle in einer perspektivischen Schemadarstellung.
In der Figur ist eine Mehrschneidenreibahle 1 mit sechs Hauptschneiden 2 und daran anschließenden Nebenschneiden 3 dargestellt. Die Hauptschneiden 2 sind im radial äußeren Bereich einer kegligen Spitze 4 ausgebildet. In Richtung der Drehachse und radial nach außen betrachtet enden die Hauptschneiden 2 auf einem maximalen Durchmesser des Werkzeugs 1.
In azimutaler Richtung schließen sich an jede Hauptschneide 2 zwei Freiflächen 5, 6 mit größer werdendem Freiwinkel an. In Achsrichtung sind nach den Hauptschneiden 2 die Nebenschneiden 3 vorgesehen. Unmittelbar nach dem Übergang der Hauptschneide 2 in die Nebenschneide 3 ist in azimutaler Richtung entgegen einer Drehrichtung 7 an der Nebenschneide 3 eine erfindungsgemäße Mantelfläche 8 ausgebildet, die sich dadurch auszeichnet, dass sie keinen Freiwinkel aufweist. Vielmehr ist die Mantelfläche vorzugsweise gerundet, insbesondere zumindest annähernd der Gestalt, dass die Mantelfläche mit einer Fläche zusammenfällt, die sich ergibt, durch Überstreichen der Nebenschneide 3 in diesem Abschnitt. Die Mantelfläche hat vorzugsweise ein Seitenverhältnis von Länge zu Breite von 2:1 bis 10:1, insbesondere ca. 5:1
Die Mantelfläche 8 hat in diesem Bereich vorzugsweise die weitere Eigenschaft, dass sich in Richtung eines Einspannabschnitts der Durchmesser der Mantelfläche 8 verkleinert. Dadurch drückt die Mantelfläche 8 anfänglich zunächst mit vergleichsweise hohem Anpressdruck, der mit kleiner werdendem Durchmesser in einem zu bearbeitenden Werkstück, insbesondere einer zu bearbeitenden Bohrung nachlässt. Die Nebenschneide 3 in diesem Bereich verläuft damit bezogen auf die Achse des Werkzeugs radial nach innen geneigt, so dass bei sich drehendem Werkzeug die Nebenschneiden einen sich verjüngenden konusförmigen Körper aufspannen. In Richtung entgegengesetzt zur Spitze 4 hin zu einem Einspannabschnitt folgt auf die Mantelfläche 8 eine Führungsfase 9 an jeder Nebenschneide 3 in azimutaler Richtung entgegen der Drehrichtung 7.
Auf die Führungsfase 9 folgt jeweils eine erste und zweite Freifläche 10, 11 mit vorzugsweise größer werdendem Freiwinkel, wobei die zweite Freifläche 11 in eine Spannut 12 übergeht, die gegenüberliegend von der jeweiligen Nebenschneide 3 begrenzt wird. Die Spannuten 12 erstrecken sich vorzugsweise bis in einem verjüngten Abschnitt 13 eines Grundkörpers 14 der Mehrschneidenreibahle 1. Beim Übergang der Nebenschneiden 3 in den verjüngten Abschnitt 13 ist am Ende der Führungsfase 9 sowie der Freiflächen 10, 11 eine Rückzugsfase 15 ausgebildet, wobei über einen weiteren Absatz 16 sich der Durchmesser des Werkzeugs 1 auf den Durchmesser des verjüngten Abschnitts 13 verkleinert.
Beim Bearbeiten einer Bohrung wirken in bekannter Weise zunächst die Hauptschneiden 2 und weiten die Bohrung im Rahmen eines Feinarbeitungsprozesses auf einen gewünschten Durchmesser auf. Dann wird die Bohrung erfindungsgemäß über die sich an einer Bohrungsinnenseite andrückenden Mantelflächen 8 geglättet, wobei nach und nach durch den sich verjüngenden Verlauf der Mantelflächen 8 der Anpressdruck nachlässt und letztlich ein Übergang in einen Bereich der Nebenschneiden 3 erfolgt, wo auf die Nebenschneide 3 lediglich die Führungsfase 9 folgt. Die Führungsfase 9 trägt lediglich zur Führung der Mehrschneidenreibahle bei. Die hohe Oberflächengüte der Bohrung wird durch die Mantelflächen 8 bereitgestellt.
Grundsätzlich ist es denkbar, dass sich auch im Bereich der Führungsfase 9 der Durchmesser der Mehrschneidenreibahle 1 weiter verkleinert, um so wenig wie möglich störende Interaktion des Werkzeugs mit einer bereits geglätteten Wandung hervorzurufen. Ebenfalls denkbar ist eine Ausgestaltung der Mantelfläche 8 in einer Weise, dass zunächst kein Freiwinkel vorhanden ist und ein allmählicher Übergang in einen Freiwinkel erfolgt, wodurch die entsprechenden Mantelflächenbereiche außer Eingriff im Hinblick auf die andrückende Glättung kommen.
Vorzugsweise ist in azimutaler Richtung betrachtet die Mantelfläche 8 etwas breiter wie eine bekannte Führungsfase und insbesondere in diesem Bereich im Gegensatz zu einer Führungsfase 9 gerundet, mit den bereits erwähnten Vorzügen.

1: Mehrschneidenreibahle
2: Hauptschneide
3: Nebenschneide
4: Spitze
5: Freifläche
6: Freifläche
7: Drehrichtung
8: Mantelfläche
9: Führungsfase
10: Freifläche
11: Freifläche
12: Spannut
13: verjüngter Abschnitt
14: Grundkörper
15: Rückzugsfase
16: Absatz

Claims

Rotierendes spanabhebendes Werkzeug (1) mit einer Drehachse mit wenigstens einer Hauptschneide (2) und wenigstens einer Nebenschneide (3), wobei nach der Nebenschneide (3) entgegen einer Drehrichtung (7) in azimutaler Richtung eine Freifläche (10, 11) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Bereich des Werkzeugs (1) mit maximalem Durchmesser, der an die Nebenschneide (3) über einen Abschnitt in Richtung der Drehachse des Werkzeugs (1) und in azimutaler Richtung entgegen der Rotationsrichtung (7) anschließt, ein Mantelbereich (8) ausgebildet ist, der keinen Freiwinkel aufweist.
Werkzeug nach Anspruch (1), dadurch gekennzeichnet, dass der Mantelbereich (8) in azimutaler Richtung abgerundet ist.
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich zumindest annähernd auf dem Mantelbereich (8) die Nebenschneide (3) bei deren Rotation bewegt.
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantelbereich (8) in Richtung eines Einspannabschnitts des Werkzeugs (1) einen kleiner werdenden maximalen Durchmesser aufweist, auf den sich der Mantelbereich bei dessen Rotation bewegt.
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantelbereich (8) einen Ausschnitt eines sich in Richtung eines Einspannabschnitts des Werkzeugs sich verjüngenden keglichen Körpers bildet.
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantelbereich (8) sich an eine Freifläche (5) der Hauptschneide (2) über einen Knick anschließt.
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Nebenschneide (3) an Stellen, an welchen sich der Mantelbereich (8) nicht anschließt eine Führungsfase (9) anschließt.
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in azimutaler Richtung entgegen der Rotationsrichtung (7) auf den Mantelbereich (8) eine Freifläche (10) folgt.
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Ende der Nebenschneide (3) in Richtung eines Einspannabschnitts des Werkzeugs (1) eine Rückzugsfase (15) vorgesehen ist.
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (1) mit Haupt- und Nebenschneiden (2, 3) aus Vollhartmetall besteht.