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Bohrungs-Nachbearbeitungswerkzeug
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Bohrungs-Nachbearbeitungswerkzeug
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, beispielsweise auf eine Reibahle dieser
Werkzeuggattung.
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Zur Erhöhung der Standzeit von Bohrungs-Nachbearbeitungswerkzeugen,beispielsweise
von Reibahlen, ist es bekannt, eine reine Schnellstahl-Reibahle mit innerer Kühlmittelzufuhr
durch eine Reibahle mit Hartmetall-Schneiden zu ersetzen, wobei man in diesem Fall
dazu übergeht, entweder Hartmetall-Platten in den metallischen Schneidkopfträger
einzulöten - diese Lösung hat allerdings den Nachteil, daß sie durch den Beschichtungs-
und Schleifvorgang relativ aufwendig ist und die Lötverbindung beeinträchtigt -
oder zur Abschwächung dieser Probleme den gesamten Schneidkopf in Hartmetall auszuführen,
der dann aber aufgrund der mit erhcblichem Aufwand verbundenen Bearbeitung
des
Hartmetalls nicht mit Schmiermittelkanälen versehen wurde. Diese Lösungsvariante
ist aber nicht nur aufgrund des großen Hartmetall-Materialverbrauchs sondern insbesondere
auch deshalb unwirtschaftlich, weil auf diese Weise eine doppelte Lagerhaltung für
Bohrungs-Nachbearbeitungswerkzeuge, wie z.B. Reibahlen mit und ohne innenliegenden
Kühlmittelkanälen erforderlich wurde.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bchrungs-Nachbearbeitungswerkzeug
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, das sich durch ein größeres
Maß an Wirtschaftlichkeit sowohl bei der Herstellung als auch im Einsatz auszeichnet.
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Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs
1 angegebenen Merkmale gelöst.
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Die Erfindung macht von der Erkenntnis Gebrauch, daß ein hohles Bohrungs-Nachbearbeitungswerkzeug,
wie z.B. eine Reibahle, die gleiche Leistungsstärke wie ein in Vollmaterial ausgeführtes
Bohrungs-Nachbearbeitungswerkzeug besitzt, da die mit derartigen Werkzeugen durch
die Spannuten abzuführenden Späne ohnehin sehr kleine Abmessungen haben; dies gilt
in besonderem Maße für Reibahlen, bei denen derartige Späne im pm-Bereich liegen.
Das erfindungsgemäße Werkzeug hat aber gegenüber den herkömmlichen Lösungsvarianten
den großen Vorteil, daß ohne irgendwelche Leistungseinbußen teures Hartmetall-Material
eingespart und im Werkzeug eine Kühlmittelversorgung mit integriert wird, die es
sogar ermöglicht, die Arbeitsgeschwindigkeit des Bohrungsnachbearbeitungswerkzeugs
bzw. der Hartmetall-Reibahle anzuheben. Dabei ergibt sich der zusätzliche Vorteil,
daß bei gleichem und unverändertem Herstellungsaufwand die Lagerhaltung flir derartige
Werkzeuge stark vereinfacht werden kann, weil nur ncch Pille Werkzeugart,
nämlich
die mit Kühlmittelversorgung im Schneidkopf, vorliegt. Dabei hat es sich gezeigt,
daß nach dem erfindungsgemäßen Prinzip alle nach DIN genormten Schneidkopf-Geometrien
ohne weiteres einhaltbar sind, wobei dies nicht nur für Reibahlen als besonderes
bzw. bevorzugtes Anwendungsgebiet, sondern auch für Gewindeschneidköpfe gilt.
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Vorteilhafte, die Wirtschaftlichkeit der erfindungsgemäßen Werkzeuge
zusätzlich trbessernde Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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So ergibt sich durch die Weiterbildung gemäß Unteranspruch 2 der besondere
Vorteil, daß diese geometrische Form des Schneidkopfs den Einwirkungen der Schnittkräfte
besonders zuverlässig standhält, so daß die Standzeit des Bohrungs-Nachbearbeitungswerkzeugs
selbst bei angehobenen Schnittgeschwindigkeiten verlängert werden kann.
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Vor dem Sintern läßt sich Sintermetall-Material sehr einfach bearbeiten,
so daß die sich durch den gesamten Schneidkopf erstreckende axiale Ausnehmung mit
geringem Aufwand erzeugt werden kann. Zwar ändert sich die Form dieser Ausnehmung
beim Sintern noch geringfügig; diese Formveränderungen machen aber im vorliegenden
Fall keine Nachbearbeitung mehr erforderlich, so daß die Schmiermittelkanal-Ausnehmung
praktisch keine Mehrkosten verursacht.
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Eine Möglichkeit der Herstellung der Ausnehmung besteht darin, in
einen zylindrischen Hartmetall-Rohling eine mittige Bohrung einzubringen. Als besonders
vorteilhaft erweist sich jedoch die Ausbildung gemäß Unteranspruch 3, weil auf diese
Weise jegliche Maschinenbearbeitung des Rohlings bzw. Hartmetall-Grünlings entfallen
kann.
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Mit der Weiterbildung gemäß Unteranspruch 4 wird einerscits eine sehr
zuverlässige Verbindung zwischen Bohrkopf
und Schaft bereitgestellt,
und es wird darüberhinaus dafür gesorgt, daß der Bohrkopf auf dem Schaft exakt ausgerichtet
bzw. positioniert werden kann. Dabei gelangt man insbesondere dann, wenn der Werkzeugschaft
aus Vergütungsstahl besteht, mit einer Lötverbindung zu besonders guten Ergebnissen.
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Um die Standzeit des Hartmetall-Schneidkopfs zusätzlich anzuheben
und damit die Wirtschaftlichkeit des erfindungsgemäßen Bohrungs-Nachbearbeitungswerkzeugs
anzuheben, kann der Hartmetall-Schneidkopf eine PVD- oder CVD-Beschichtung beispielsweise
aus Titannitrid (TiN) oder aus Titancarbid (TiC) besitzen.
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Zu einem besonders wirtschaftlich herstellbaren Werkzeug gelangt man
mit der Weiterbildung gemäß Unteranspruch 6, weil der Werkzeugschaft in Form eines
Vergütungsstahl-Rohrs sehr kostengünstig zu beziehen ist. Dabei hat sich gezeigt,
daß insbesondere mit einer Prismen-Flächenverbindung so hohe Verbindungsfestigkeiten
zwischen den in Kontakt stehenden hohlzylindrischen Körpern erzielt werden können,
daß auch beim Abheben von größeren Spänen und somit beim Einwirken größerer Schnittkräfte
keine Überbeanspruchung auftritt. Um so sicherer ist diese Verbindung bei der Anwendung
für eine Reibahle oder einen Gewindeschneidkopf.
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Da insbesondere Reibahlen mit einer sehr hohen Präzision ausgerichtet
sein müssen, um den vorgegebenen engen Toleranzbereich einhalten zu können, ist
es besonders vorteilhaft, das Bohrungs-Nachbearbeitungswerkzeug, insbesondere in
der Ausführung als Reibahle, nach dem Verfahren gemäß Patentanspruch 7 herzustellen,
weil auf diese Weise die Lötverbinduntr dllrch die Endhearbeitung del Schneiden
nicht m.'hr beeinträchtigt eer(ien kann. Die Al,richtgel-lauigkeit
des
Bohrkopfs wird zusätzlich dadurch verbessert, daß sich eventuelle Ungenauigkeiten
der Prismen-Flächenverbindung zwischen Schaft und Bohrkopf nicht mehr auf die Laufgenauigkeit
der Reibahle auswirken können.
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Wenn der Schneidkopf vor dem Auflöten mit Titannitrid oder Titancarbid
im PVD- bzw. im CVD-Verfahren beschichtet wird, wird zuverlässig ausgeschlossen,
daß die bei diesem Beschichtungsverfahren erforderliche Erwärmung des Schneidkopfs
die Festigkeit der Lötverbindung zwischen Schaft und Schneidkopf beeinträchtigt.
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Nachstehend wird anhand schematischer Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht eines als Reibahle
ausgeführten Bohrungs-Nachbearbeitungswerkzeugs, und Fig. 2 eine perspektivische
Ansicht einer schematisierten Prismen-Flächenverbindung zwischen Hartmetall-Schneidkopf
und Werkzeugschaft.
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Die in Fig. 1 dargestellte Reibahle 1 ist dreiteilig aufgebaut. Sie
besitzt einen Spanndorn 2, einen Werkzeugschaft 3, und einen Schneidkopf 4. Im Bereich
des Spanndorns 2 sind Radialkanäle für den Anschluß an eine Kühl-bzw. Schmiermittel-Versorgungsmuffe
vorgesehen. Radial innen laufen diese Radialkanäle 5 in einem zentralen Axialkanal
6 zusammen. Dieser Axialkanal 6 setzt sich im wesentlichen ohne Übergänge im Schaft
3 und im Schneidkopf 4 bis zu dessen Stirnfläche fort.
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Der Werkzeugschaft 3 besteht aus VergUtullgsstahl und er wird von
einem zylindri.sclieri Rohr geti i- et-, t, das mit dem
Innendurchmesser
den Axialkanal 6 definiert. Über eine V-förmig ausgebildete Prismen-Flächenverbindung
7 ist der Schneidkopf 4, der in seiner Gesamtheit aus Hartmetall besteht, aus den
Vergütungsstahl-Werkzeugschaft 3 aufge -setzt. Die Ausbildung der Prismen-Flächenverbindung
7 ist im einzelnen der Fig. 2 zu entnehmen. Man erkennt die zugespitzte Anschlußfläche
des Hartmetall-Schneldkopfs 4 sowie die ausgekerbte Anschlußfläche des Vergütungsstahl-Werkzeugschafts
3. Der Hartmetall-Schneidkopf 4 ist über eine Lötverbindung auf den Werkzeugschaft
3 aufgesetzt.
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Der Hartmetall-Schneidkopf 4 besitzt ebenso wie der Werkzeugschaft
3 eine zentrale Ausnehmung 8, die Bestandteil des axial durchgehenden Kanals 6 ist.
Der Schneidkopf 4 ist somit von einem Hartmetall-Rohr gebildet, in dessen Außenumfangsabschnitt
die Werkzeugschneiden 9 und die Spannuten 10 eingearbeitet sind, die bei der schematisierten
Darstellung gemäß Fig. 2 nicht mehr im einzelnen dargestellt sind. Die Schneiden
und Spannuten sind dabei im gesinterten Zustand des Hartmetall-Schneidkopfs eingearbeitet,
wohingegen die zentrale Ausnehmung 8 bereits vor dem Sintern in den Sinter- bzw.
Hartmetall-Rohling bzw. - Grünling eingebracht ist. Die Einbringung dieser Ausnehmung
8 kann dabei entweder durch Aufbohren eines vollzylindrischen Hartmetall-Körpers
oder aber durch Extrudieren eines bereits mit einer Ausnehmung 8 versehenen Hartmetall-Rohres
erfolgen. Nach dem Sintern des Rohlings erübrigt sich eine Nachbearbeitung der zentralen
Ausnehmung 8, da sich ein eventueller schrumpfungsbedingter Verzug dieser Ausnehmung
8 nicht auf die Funktionsfähigkeit der Kühlmittelversorgung auswirken kann.
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Auch die Pri smen-Ansch ußfJ ächen des EIartrnetall-Schneidkopfs können
h(?.rPit' r edlem Sintern xerrearbeitet wer-
den, so daß die Endbearbeitung
dieser Flächen auf Präzision wesentlich wirtschaftlicher durchgeführt werden kann.
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Zur weiteren Erhöhung der Standzeit wird der Hartmetall-Schneidkopf
4 mit einer PVD-(Physical Vaporous Deposit)-oder einer CVD (Chemical Vaporous Deposit)
- Beschichtung versehen, die bevorzugterweise aus Titannitrid (TiN) oder aus Titancarbid
(TiC) besteht. Eine derartige Beschichtung setzt eine Erwärmung des Hartmetall-Schneidkopfs
4 voraus, so daß man bevorzugerweise bei der Herstellung der Reibahle so vorgeht,
daß die Lötverbindung über die Prismenflächen 7 erst hergestellt wird, wenn der
Hartmetall-Schneidkopf 4 im Endbearbeitungszustand vorliegt. Nach Beendigung des
Lötvorgangs wird die Reibahle 1 in eine Ausricht- und Meßvorrichtung eingelegt,
in der eine statische oder dynamische Ausrichtung von Schneidkopf und Schaft erfolgt.
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Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die in den Fig. 1
und 2 dargestellte Reibahle beschränkt. Es soll vielmehr hervorgehoben werden, daß
anstatt des Reibanlen-Schneidkopfs auch ein Gewinde-, Senk- oder Aufbohrschneidkopf
auf einen VergUtungsstahl-Rehrschaft aufgesetzt werden kann, um die gleichen eingangs
beschriebenen Vorteile zu erzielen.
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Die Erfindung schafft somit ein Bohrungs-Nachbearbeitungswerkzeug,
beispielsweise in der Ausführung als Reibahle oder Gewinde schne idkopf, mit einem
Hartmetall-Schneidkopf, der auf einen Werkzeugschaft aus Stahl, insbesondere aus
Vergütungsstahl aufgesetzt ist. Der Schneidkopf besitzt eine axial durchgehende,
vor dem Sintern des Hartmetall-Schneidkopfs eingebrachte Ausnehmung, die in einen
Kühlmittelkanal des metallischen Werkzeugschafts übergeht.
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Die besonderen Vorteile des Bohrungs-Naciibearbe i tungswerk-Zeugs
liegen in der verbesserten Wirtschaftlichkeit der Herstellung und eies Einsatzes
dieses Wez zeugs.
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