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Die Erfindung betrifft eine Reibahlen-Vorrichtung mit einem Schaft und einem Ahlenkopf mit einer Mehrzahl von Schneidstollen mit jeweils zwei sich gegenüberstehenden Schneidkanten, von denen jeweils eine Schneidkante für eine Rechtsdrehung des Ahlenkopfes und eine jeweils andere Schneidkante für eine Linksdrehung des Ahlenkopfes ausgebildet ist, wobei der Ahlenkopf mindestens über einen Teil seiner Länge mit jeweils mindestens einem zur Längsachse des Schaftes parallelen, schlitzförmigen Freiraum versehen ist.
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Reibahlen-Vorrichtungen der eingangs genannten Art werden in der Regel für eine Feinbearbeitung von Innenbohrungen verwendet und sind im Stand der Technik in unterschiedlichen Ausführungen bekannt.
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Bei der Bearbeitung von Metallkörpern besteht ein häufig vorkommendes Problem bei der Herstellung von Querbohrungen, die unter einem vorgegebenen Winkel in eine Hauptbohrung münden, darin, dass im Mündungsbereich der Querbohrung in der Hauptbohrung ein Grat aufgeworfen wird, der sich bei Belastung ablösen kann und dann in diesem und anderen Bauteilen wie Düsen, Passungen und Dichtungsstellen einen vorzeitigen Verschleiß bis hin zum Funktionsausfall verursachen kann. Die bekannten Reibahlen werden auch zur Beseitigung derartiger Grate verwendet.
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Eine Reibahlen-Vorrichtung der eingangs genannten Art ist aus der Druckschrift
EP 1 317 984 A1 bekannt.
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Die Druckschrift
EP 1 317 984 A1 offenbart dabei eine Reibahlen-Vorrichtung mit einem Schaft sowie einem in einem Umfangbereich des Schaftes ausgebildeten und eine Mehrzahl von Schneidzähnen aufweisenden Kopf, wobei jeder Schneidzahn als jeweils mit zwei Schneidkanten versehener Schneidstollen ausgebildet ist, dessen jeweils eine Schneidkante rechtsdrehend und dessen jeweils andere Schneidkante linksdrehend ausgebildet ist, um eine schnelle und effektive Entgratung eines in einem Mündungsbereich einer Querbohrung zu einer Hauptbohrung vorkommenden Grates zu ermöglichen.
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Des Weiteren offenbart die Druckschrift
DE 201 01 101 U1 ein Feinbearbeitungswerkzeug zur Feinbearbeitung von Bohrungen in harten Werkstoffen, bestehend aus einem Schneidenteil und einem Schnittstellenteil wie beispielsweise einem Zylinderschaft oder einem Kegel-Hohlschaft, wobei der Schneidenteil mindestens einen scheibenförmigen Schneidkörper bestehend aus einem ultraharten Schneidstoff, vorzugsweise CBN, und einem Substrat, vorzugsweise Hartmetall mit in den Schneidkörper eingearbeiteten Schneiden aufweist, um eine für das Bearbeiten von gehärteten Werkstoffen optimale Schneidengeometrie zu ermöglichen.
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Aus der Druckschrift
DE 103 05 991 A1 ist ein Werkzeug für die spanabhebende Bearbeitung von Werkstückoberflächen bekannt, das einen Werkzeugkörper umfasst, der bei einer Werkstückbearbeitung rotiert, an dessen Umfang mehrere Schneiden vorgesehen sind und der Mittel zur Spanabfuhr besitzt, wobei zur Spanabfuhr ins Innere des Werkzeugkörpers jeder Schneide ein separater Kanal zugeordnet ist, welcher mit der Schneide mit rotiert und in radialer Richtung hinter der Schneide beginnend in Richtung eines Werkzeugspannabschnitts sowie radial nach außen verläuft, um eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Spanabfuhr zu ermöglichen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Reibahlen-Vorrichtung zu schaffen, die geeignet ist, die innerhalb einer Bohrung eines Metallkörpers durch Einbringen von in vorgegebenem Winkel zur zentralen Achse der Bohrung eingebrachte Querbohrungen entstandenen, die Bohrung verengende Grate zeitunaufwendig mit gegenüber dem Stand der Technik weiter verbesserter Qualität zu entfernen.
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Für eine Vorrichtung der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zwischen einer an die Stirnfläche des Ahlenkopfes angrenzenden gebogen ausgebildeten Oberfläche und einer jeweiligen Schneidkante ein Übergangsbereich vorgesehen ist, dessen Durchmesser mit zunehmendem Abstand von der Stirnfläche zunimmt, wobei die Oberfläche des Übergangsbereiches einen Rotationskörper bildet, dessen zentrale Achse auf der zentralen Achse des Ahlenkopfes zu liegen kommt, und wobei die Zunahme des Durchmessers des Übergangsbereiches des Ahlenkopfes bemessen ist, um eine durch eine vorgegebene Geometrie des schlitzförmigen Freiraumes bedingte Vergrößerung des Ahlenkopf-Durchmessers im Wege einer elastischen Verformung des vorderen Bereiches des Ahlenkopfes zu kompensieren.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche, deren Elemente im Sinne einer weiteren Verbesserung des Lösungsansatzes der der Erfindung zugrunde gelegten Aufgabe wirken.
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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist mit Hilfe der Merkmalskombination des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 in Verbindung mit den Merkmalen von dessen Oberbegriff erreicht, dass die seitlichen Bereiche einer planen vorderen Stirnfläche des Ahlenkopfes eine gebogen ausgebildete Oberfläche aufweisen, erstmalig ein nahezu perfekt residuenfreies Entfernen der innerhalb einer Bohrung eines Metallkörpers durch Einbringen von in vorgegebenem Winkel zur zentralen Achse der Bohrung eingebrachte Querbohrungen entstandenen, die Bohrung verengende Grate ermöglicht.
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Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass eine gebogen ausgebildete Oberfläche einen Teil einer Kugeloberfläche bildet, wobei der Mittelpunkt der betreffenden Kugel auf der zentralen Achse der Reibahle zu liegen kommt.
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Gemäß einer zur obigen Ausführungsform alternativen Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bildet eine gebogen ausgebildete Oberfläche einen Teil einer Oberfläche eines Rotations-Ellypsioides, wobei der Mittelpunkt des betreffenden Rotations-Ellypsioides auf der zentralen Achse der Reibahle zu liegen kommt.
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Die Schneidkanten eines Schneidstollens sind vorzugsweise geradlinig und parallel zueinander und parallel oder in einem vorgegebenen spitzen Winkel zu einer zentralen Achse des Ahlenkopfes ausgerichtet.
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Der Durchmesser des Übergangsbereiches ist dabei in der Regel mit zunehmendem Abstand von der Stirnfläche des Ahlenkopfes linear zunehmend verlaufend ausgebildet. Je nach Geometrie des mindestens einen schlitzförmigen Freiraumes und insbesondere der physikalischen Beschaffenheit eines Füllmaterials des mindestens einen schlitzförmigen Freiraumes kann es indes vorteilhaft sein, den Durchmesser des Übergangsbereichs mit zunehmendem Abstand von der Stirnfläche des Ahlenkopfes in nichtlinearer, also gebogen verlaufender Weise zunehmend auszubilden.
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Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist jede Schneidkante in ihrem Verlauf geradlinig ausgebildet. Vorzugsweise ist jede Schneidkante dabei parallel zur Längsachse des Schaftes ausgebildet. Dadurch wird eine gleich gute Schneidqualität bei Verwendung sowohl der rechtsdrehenden als auch der linksdrehenden Schneidkante erreicht.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist jeder Schneidstollen symmetrisch bezüglich einer vorgegebenen radialen Symmetrieachse ausgebildet. Auch dadurch wird eine gleich gute Schneidqualität bei Verwendung sowohl der rechtsdrehenden als auch der linksdrehenden Schneidkante erreicht. Gleichzeitig ist der Schneidstollen auf diese Weise leicht herstellbar.
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Gemäß einer wichtigen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist zwischen jeweils zwei sich gegenüberstehenden Schneidkanten benachbarter Schneidstollen ein symmetrisch bezüglich einer vorgegebenen radialen Symmetrieachse ausgebildeter Spannraum vorgesehen. Auch diese Maßnahme wirkt dahingehend, eine gleich gute Schneidqualität bei Verwendung sowohl der rechtsdrehenden als auch der linksdrehenden Schneidkante zu erreichen.
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Weiterhin ist es gemäß bevorzugter Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen, dass zwischen jeweils zwei Schneidkanten des gleichen Schneidstollens ein symmetrisch bezüglich einer vorgegebenen radialen Symmetrieachse ausgebildeter Hinterschliff vorgesehen ist. Auch diese Maßnahme stellt eine gleich gute Schneidqualität bei Verwendung sowohl der rechtsdrehenden als auch der linksdrehenden Schneidkante sicher.
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Insbesondere ist es vorteilhaft, da von besonderer mechanischer Stabilität und einfacher Herstellbarkeit, wenn drei Schneidstollen vorgesehen sind. Prinzipiell können aber auch mehr als drei Schneidstollen vorgesehen sein.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weisen schlitzförmige Freiräume vorzugsweise eine Länge auf, bei der sichergestellt ist, dass ein betreffender Schneidstollen durch Einführen eines entsprechend geformten hartelastischen Kunststoffmaterials in radialer Richtung des Schaftes vorspannbar ist.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Durchmesser des dem Ahlenkopf nahen Teilbereiches des Schaftes der Reibahle mindestens teilweise geringer als der Durchmesser des Ahlenkopfes bemessen. Dadurch ist es ermöglicht, den Ahlenkopf so weit durch eine zu bearbeitende Hauptbohrung vorzuschieben, dass ein Bereich des Schaftes mit gegenüber dem Ahlenkopf gemindertem Durchmesser vor einer Querbohrungsmündung zu liegen kommt, so dass es ermöglicht ist, ein Innengratresiduum, das bei einer vorausgegangenen Innengratbearbeitung in die Höhlung der Querbohrung zurückgeschoben wurde, mittels eines durch die Querbohrung zu schiebenden Werkzeuges in die Hauptbohrung zu schieben, so dass es bei einer erneuten Innengratbearbeitung mittels der erfindungsgemäßen Reibahle dann restlos entfernt werden kann.
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Der Kopf der erfindungsgemäßen Reibahle ist vorzugsweise im Bereich eines Endes des Schaftes angeordnet und dabei einstückig mit dem Schaft ausgebildet.
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Der Kopf ist darüber hinaus vorzugsweise auch im Bereich seines seiner Stirnfläche gegenüberliegenden Endes abgerundet ausgebildet, so dass auch Beschädigungen der Innenwandung von Bohrungen vermieden werden, wenn der Kopf der erfindungsgemäßen Reibahle aus einer Bohrung hinaus und für einen weiteren Arbeitsgang zurückgeschoben wird.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird im Folgenden anhand einer bevorzugten Ausführungsform erläutert, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt ist. Darin zeigt:
- 1 eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Seitenansicht;
- 2 eine Detailansicht der in 1 dargestellten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
- 3 eine Detailansicht einer alternativen bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, in einer Seitenansicht;
- 4 ein Ausschnitt der in 3 dargestellten bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Querschnittsansicht;
- 5 eine Querschnittsansicht einer in 1 oder 3 dargestellten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem Freiraum,
- 6 eine Querschnittsansicht einer in 1 oder 3 dargestellten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit zwei Freiräumen.
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Die in den 1 bis 6 dargestellten erfindungsgemäßen Reibahlen-Vorrichtungen 100 enthalten jeweils einen Schaft 110 und einen Ahlenkopf 120 mit einer Mehrzahl von Schneidstollen 121, 122, 123 mit jeweils zwei sich gegenüberstehenden Schneidkanten, von denen jeweils eine Schneidkante 130, 132, 134 für eine Rechtsdrehung des Ahlenkopfes 120 und eine jeweils andere Schneidkante 131, 133, 135 für eine Linksdrehung des Ahlenkopfes 120 ausgebildet ist.
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Der Ahlenkopf 120 ist mit mindestens über einen Teil seiner Länge mit jeweils mindestens einem zur Längsachse des Schaftes 110 parallelen, schlitzförmigen Freiraum 140 versehen, und die seitlichen Bereiche einer planen vorderen Stirnfläche 124 des Ahlenkopfes 120 weisen eine gebogen ausgebildete Oberfläche 125 auf.
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Eine gebogen ausgebildete Oberfläche 125 bildet dabei einen Teil einer Kugeloberfläche, wobei der Mittelpunkt der betreffenden Kugel auf der zentralen Achse 101 der Reibahle 100 zu liegen kommt.
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Die Schneidkanten 130, 131; 132, 133; 134, 135 eines Schneidstollens 121, 122, 123 sind geradlinig und parallel zueinander und parallel zu einer zentralen Achse 126 des Ahlenkopfes 120 ausgerichtet, wobei zwischen einer an die Stirnfläche 124 des Ahlenkopfes 120 angrenzenden gebogen ausgebildeten Oberfläche 125 und einer jeweiligen Schneidkante 130, 131; 132, 133; 134, 135 ein Übergangsbereich 127 vorgesehen ist, dessen Durchmesser wie in 3 dargestellt, mit zunehmendem Abstand von der Stirnfläche 124 zunimmt.
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Die Oberfläche 125 des Übergangsbereiches 127 bildet dabei einen Rotationskörper, dessen Achse auf der zentralen Achse 126 des Ahlenkopfes 120 zu liegen kommt.
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Die Zunahme des Durchmessers des Übergangsbereiches 127 des Ahlenkopfes 120 ist bemessen, um eine durch eine vorgegebene Geometrie des schlitzförmigen Freiraumes 140 bedingte Vergrößerung des Ahlenkopf-Durchmessers im Wege einer elastischen Verformung des vorderen Bereiches des Ahlenkopfes 120 zu kompensieren. Der Durchmesser des Übergangsbereiches 127 erhöht sich dabei, wie in 3 dargestellt, linear mit zunehmendem Abstand von der Stirnfläche 124.
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Die Oberfläche 125 des Übergangsbereiches 127 bildet einen Rotationskörper, dessen Achse auf der zentralen Achse 126 des Ahlenkopfes 120 zu liegen kommt.
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Die Zunahme des Durchmessers des Übergangsbereiches 127 des Ahlenkopfes 120 ist bemessen, um eine durch eine vorgegebene Geometrie des schlitzförmigen Freiraumes 140 bedingte Vergrößerung des Ahlenkopf-Durchmessers im Wege einer elastischen Verformung des vorderen Bereiches des Ahlenkopfes 120 zu kompensieren. Der Durchmesser des Übergangsbereiches 127 erhöht sich dabei linear mit zunehmendem Abstand von der Stirnfläche 124 des Ahlenkopfes 120.
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Jede Schneidkante 130, 131; 132, 133; 134, 135 der erfindungsgemäßen Reibahlen-Vorrichtung 100 ist geradlinig verlaufend und dabei parallel zur Längsachse des Schaftes 110 ausgebildet.
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Des Weiteren ist jeder Schneidstollen 121, 122, 123 der erfindungsgemäßen Reibahlen-Vorrichtung 100 symmetrisch bezüglich einer vorgegebenen radialen Symmetrieachse ausgebildet.
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Dabei ist zwischen jeweils zwei sich gegenüberstehenden Schneidkanten 130, 131; 132, 133; 134, 135 benachbarter Schneidstollen 121, 122, 123 ein symmetrisch bezüglich einer vorgegebenen radialen Symmetrieachse ausgebildeter Spannraum 150 vorgesehen. Des Weiteren ist zwischen jeweils zwei Schneidkanten 130, 131; 132, 133; 134, 135 des gleichen Schneidstollens 121, 122, 123 ein symmetrisch bezüglich einer vorgegebenen radialen Symmetrieachse ausgebildeter Hinterschliff 160 vorgesehen.
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1 zeigt eine erfindungsgemäße Reibahlen-Vorrichtung 100, die mit zwei Schneidstollen 121, 122, 123 versehen ist, und 2 zeigt eine erfindungsgemäße Reibahlen-Vorrichtung 100, die mit drei Schneidstollen 121, 122, 123 versehen ist.
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Die schlitzförmigen Freiräume weisen in beiden Ausführungsbeispielen eine Länge auf, bei der sichergestellt ist, dass ein betreffender Schneidstollen 121, 122, 123 durch Einführen eines entsprechend geformten hartelastischen Kunststoffmaterials in radialer Richtung des Schaftes 110 vorspannbar ist.
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Der Durchmesser des dem Ahlenkopf 120 nahen Teilbereiches des Schaftes 110 ist geringer als der Durchmesser des Ahlenkopfes 120 ausgebildet. Der Ahlenkopf 120 ist dabei im Bereich eines Endes des Schaftes 110 angeordnet und einstückig mit dem Schaft 110 ausgebildet.
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Des Weiteren ist der Ahlenkopf 120 im Bereich seines seiner Stirnfläche 124 gegenüberliegenden Endes abgerundet ausgebildet.
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Das oben erläuterte Ausführungsbeispiel der Erfindung dient lediglich dem Zweck eines besseren Verständnisses der durch die Ansprüche vorgegebenen erfindungsgemäßen Lehre, die als solche durch das Ausführungsbeispiel nicht eingeschränkt ist.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Reibahlen-Vorrichtung, Reibahle
- 101
- zentrale Achse der Reibahle
- 110
- Schaft
- 120
- Ahlenkopf
- 121, 122, 123
- Mehrzahl von Schneidstollen
- 124
- Stirnfläche
- 125
- Oberfläche
- 126
- zentrale Achse des Ahlenkopfes
- 127
- Übergangsbereich
- 130, 131; 132, 133; 134, 135
- gegenüberstehende Schneidkanten
- 130, 132, 134
- rechtsdrehende Schneidkante
- 131, 133, 135
- linksdrehende Schneidkante
- 140
- Freiraum
- 150
- Spannraum
- 160
- Hinterschliff
