DE3842437A1 - Einschneiden-reibahle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einschneiden-Reibahle mit einem Messerkopf, einem Schaft sowie einem Einspann­ zylinder gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Einschneiden-Reibahlen dieser Art lassen sich bei­ spielsweise in Adapter bzw. Werkzeugaufnahmen ein­ setzen, die den Einsatz einer derartigen Reibahle in eine Vorrichtung zur automatischen Bearbeitung von Werkstücken ermöglichen. Der Adapter bzw. die Werk­ zeugaufnahme sind so ausgebildet, daß sie in eine Ma­ schinenspindel einsetzbar sind.

Zur Befestigung der Reibahle im Adapter bzw. in der Werkzeugaufnahme ist eine Spannschraube in der Wan­ dung des Adapters bzw. des Werkzeugshalters vorge­ sehen, deren Grundfläche bei der Befestigung der Rei­ bahle auf einer Spannfläche zu liegen kommt, die in der Mantelfläche des Einspannzylinders vorgesehen ist. Die Mittelachse der Spannschraube steht vorzugs­ weise senkrecht auf der Spannfläche. Die der Aufnahme des Einspannzylinders dienende Bohrung im Adapter bzw. in der Werkzeugaufnahme weist einen Innendurch­ messer auf, der um ca. 5 bis 10 µm größer ist, als der Außendurchmesser des Einspannzylinders der Reibahle.

Bei bekannten Einschneiden-Reibahlen liegt die Schneide auf einem Flugkreis, der ca. 15-20 µm größer ist als der Flugkreis der Führungsleisten. Nach Eintritt des Werkzeugs (1) erfolgt eine Auslen­ kung des Reibahlenkopfes, so daß Schneide und Füh­ rungsleisten an der Bohrungswand anliegen. Während des Anschneidvorgangs der Einscheidenreibahle erfolgt die notwendige Auslenkung des Reibahlenkopfes. Hierzu muß entweder die Reibahle in einem sogenannten Pen­ delhalter aufgenommen sein, oder der Schaft der Rei­ bahle muß eine genügende Biegeelastizität aufweisen. Um die Auslenkung des Reibahlenkopfes möglichst mini­ mal halten zu können, wird die Reibahle im Bereich ihres Einspannzylinders so eingespannt, daß die To­ leranz zwischen der Aufnahmebohrung im Adapter und dem Einspannzylinder genützt wird, um den Reibahlen­ kopf möglichst in die spätere bei der Bearbeitung einer Bohrung eintretende Lage zu drücken. Aus diesem Grund wurde die Spannfläche am Einspannzylinder stets so angebracht, daß die Spannkraft einer in der Wand des Adapters vorgesehenen Spannschraube in Richtung der der Schneide gegenüberliegenden Führungsleiste wirkt. Damit waren auch Schnittgeschwindigkeiten im Bereich bisheriger Reibgeschwindigkeiten zu er­ reichen. Dabei zeigt sich jedoch, daß teilweise bei niedern, fast stets jedoch bei höherer Schnittge­ schwindigkeiten von mehr als 20 m/min Ratter­ schwingungen auftreten, die zu einer Beeinträchtigung von Maß und Oberfläche der geriebenen Bohrung führen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Ein­ schneiden-Reibahle zu schaffen, mit der auch bei ho­ hen Schnittgeschwindigkeiten eine sehr gute Maßge­ nauigkeit und optimale Oberflächenqualitäten bei den bearbeiteten Bohrungen erzielbar sind.

Diese Aufgabe wird bei einer Einschneiden-Reibahle der eingangs genannten Art mit Hilfe der in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst. Durch die Anordnung der Spannfläche auf der Seite des Werkzeugs, auf der sich auch die Führungsleiste befindet, die der Schneide gegenüber liegt, ergibt sich der überraschende Ef­ fekt, daß bei der Bearbeitung einer Bohrung diese Führungsleiste die Bohrungswand vor der Schneide be­ rührt, auch wenn diese auf einem Flugkreis liegt, dessen Durchmesser um beispielsweise 15 µm größer ist als der Flugkreis der Führungsleisten. Durch die ge­ zielt eingeleiteten Druck- bzw. Spannkräfte im Be­ reich des Einspannzylinders tritt ein Biegemoment auf, durch das der Reibahlenkopf deutlich in Richtung der der Schneide gegenüberliegenden Führungsleiste gedrückt wird. Diese Biegung ist so stark gewählt, daß die Führungsleiste bereits vor der Schneide mit der Bohrungswand in Kontakt kommt. Schwingungen wer­ den dadurch vermieden, daß die Führungsleiste dämpfend wirkt.

Besonders bevorzugt wird eine Einschneiden-Reibahle, bei der die Spannfläche als Ebene ausgebildet ist, die gegenüber der Mantelfläche des Einspannzylinders geneigt ist. Bei der Festspannung der Reibahle im Adapter bzw. in der Werkzeugaufnahme ergibt sich da­ durch eine Kraftkomponente, die in Richtung auf den Adapter bzw. auf die Werkzeugaufnahme wirkt.

Bevorzugt wird außerdem eine Einschneiden-Reibahle, bei der die Spannfläche gegenüber der Längsachse bzw. Drehachse des Werkzeugs geneigt ist. Sie fällt unter einen Winkel von 0° bis 15°, vorzugsweise von 1,5° bis 3° in Richtung auf den Messerkopf ab. Durch die Wahl des Neigungswinkels kann die in Richtung auf den Adapter bzw. auf die Werkzeugaufnahme wirkende Kraft­ komponente an verschiedene Gegebenheiten angepaßt werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer in einen Adapter eingesetzten Einschneiden-Reibahle und

Fig. 2 einen ersten Schnitt durch den Messerkopf der in Fig. 1 dargestellten Reibahle und

Fig. 3 einen zweiten Schnitt durch den Messerkopf.

In Fig. 1 ist eine Einschneiden-Reibahle 1 darge­ stellt, die in einen Adapter bzw. eine Werkzeugauf­ nahme 3 eingesetzt ist. Am vorderen, in Figur rechten Ende der Reibahle 1 ist ein Werkstück 5 mit einer zu bearbeitenden Bohrung 7 angedeutet. Die Rei­ bahle weist einen Messerkopf 9 auf, in den eine Füh­ rungsleiste 11 eingebracht ist, die in eine zuge­ hörige Nut eingesetzt ist.

Außerdem ist eine Messerplatte bzw. Schneide 13 er­ kennbar, die von einer geeigneten Spannpratze 15 ge­ gen eine Schulter des Messerkopfes gepreßt wird.

Der Messerkopf ist außerdem mit zwei Kühlmittel-Aus­ lässen 17 und 19 versehen, die mit einer zentralen Bohrung 21 in Verbindung stehen, die durch den Schaft 23 sowie durch den Einspannzylinder 25 der Reibahle 1 verläuft.

Der Schaft 23 weist gegenüber dem Messerkopf 9 einen reduzierten Durchmesser auf. Er ist biegeelastisch ausgelegt. Der Schaft 23 geht in den Einspannzylinder 25 über.

In die Mantelfläche 27 des Einspannzylinders 25 ist eine Einspannfläche 29 eingebracht. Länge und Breite der Spannfläche 29 können an die jeweiligen Gegeben­ heiten angepaßt werden. Die Breite kann beispiels­ weise halb so groß wie der Radius des Einspannzy­ linders 25 sein, sie kann jedoch auch das anderthalb­ fache des Radiusses ausmachen. Ebenso kann die Länge der Einspannfläche 29 etwa 1/4 der Längsausdehnung des Einspannzylinders ausmachen. Sie kann sich jedoch auch praktisch über die gesamte Länge des Zylinders erstrecken.

Die Spannfläche 29 ist gegenüber der Längsachse 31 des Einspannzylinders 25 geneigt. Bei dem hier darge­ stellten Ausführungsbeispiel ist die Einspannebene um etwa 2° bis 3° in Richtung auf den Messerkopf 9 ge­ neigt. Die Neigung der Spannfläche kann in einem Be­ reich von 0° bis 15° gewählt werden.

Auf der Spannfläche 29 liegt die Grundfläche einer Spannschraube 33 auf, die in eine geeignete Bohrung 35 im Adapter bzw. in der Werkzeugaufnahme 3 einge­ schraubt ist.

Die Mittelachse der Spannschraube 33 steht im wesent­ lichen senkrecht auf der Spannfläche 29, so daß der Kopf der Spannschraube 33, der der Grundfläche gegen­ überliegt, gegenüber der Grundfläche etwas zum Mes­ serkopf 9 hin geneigt ist.

Durch die Neigung der Spannfläche 29 ergibt sich beim Festspannen der Reibahle im Adapter 3 mit Hilfe der Spannschraube 33 eine Kraftkomponente, die die Rei­ bahle 1 in den Adapter 3 hineindrückt und damit fest­ hält. Diese Kraftkomponente ist abhängig von der Nei­ gung der Spannfläche. Je nach Einsatzgebiet kann die Spannfläche unter einem Winkel von 0° bis 15°, vor­ zugsweise von 1,5° bis 3° in Richtung auf den Messer­ kopf 9 abfallen. Bei Bedarf kann jedoch ein noch größerer Neigungswinkel gewählt werden.

Der Adapter bzw. die Werkzeugaufnahme 3 ist mit einer Bohrung versehen, deren Innenmaße sehr genau auf die Außenabmessungen des Einspannansatzes bzw. Einspann­ zylinder 25 abgestimmt sind.

Der Adapter 3 ist gemäß der Figur mit einem Greifer­ ring 37 sowie mit einem Steilkegel 39 versehen, der in einen Aufnahmekegel der Spindel eines geeigneten Werkzeugs eingesetzt wird.

Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß der Adapter mit einem in Längsrichtung verschiebbaren Stellorgan ver­ sehen ist, das an der Abschlußfläche des Einspannzy­ linders 25 anliegt. Durch eine Verschiebung des Ein­ stellorgans ist eine Einstellung der Einschneiden- Reibahle in Längsrichtung gegenüber dem Adapter 3 möglich.

Aus der Darstellung in Fig. 1 ist ersichtlich, daß die Spannfläche 29 auf derselben Seite der Ein­ schneiden-Reibahle 1 angeordnet ist, wie die Füh­ rungsleiste 11, die der Messerplatte 13 gegenüber an­ geordnet ist.

Fig. 2 zeigt die in Fig. 1 dargestellte Ein­ schneiden-Reibahle im Schnitt. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Der Messerkörper 9 weist einen im wesentlichen kreis­ runden Grundkörper auf, in den zwei Führungsleisten 10 und 11 eingesetzt sind. Die erste Führungsleiste 10 ist, in Drehrichtung gesehen, der Messerplatte 13 in einem Winkel von ca. 40° nachgeordnet. Die zweite Führungsleiste 11 liegt gegenüber der Messerplatte 13. Die Außenseite der Führungsleisten ist leicht ge­ wölbt, wobei ihr Krümmungsradius etwas kleiner ist als der der bearbeiteten Bohrung.

Bei einer hier durch einen Pfeil angedeuteten Drehung der Reibahle um ihre Längs- bzw. Drehachse bewegt sich die Schneide der Messerplatte 13 auf einem Flug­ radius, dessen Durchmesser größer ist als der Flugra­ dius der Führungsleisten 10 und 11.

Die Messerplatte 13 ist in einer Nut 12 angeordnet. Sie wird von einer Spannpratze 15 festgehalten, die von einer Spannschraube 16 mit dem Messerkörper 9 verschraubt wird. dabei wird die Messerplatte 13 ge­ gen eine Schulter 14 des Messerkopfes 9 gepreßt.

In Fig. 3 ist ein Einstellorgan 43 angedeutet, das eine Stellschraube 45 sowie einen Stellkeil 47 auf­ weist. Der Stellkeil berührt die Messerplatte 13 auf ihrer der Längsachse des Messerkopfes zugewandten Seite. Die Stellschraube 45 weist ein Außengewinde auf, das mit dem Innengewinde einer in den Messerkopf 9 eingebrachten Bohrung 49 kämmt.

Vorzugsweise ist jeweils im vorderen und hinteren Se­ reich der Messerplatte 13 je ein Einstellorgan 43 vorgesehen, wie dies aus Fig. 1 ersichtlich ist.

Durch die Einspannung der Reibahle 1 in dem Adapter bzw. in der Werkzeugaufnahme 3 ergibt sich eine Ver­ formung der Reibahle. In Fig. 1 ist übertrieben dar­ gestellt, daß der Messerkopf 9 in die Richtung ausge­ lenkt wird, aus der die Spannkraft mit Hilfe der Spannschraube 33 auf die Reibahle bzw. die Spann­ fläche 29 ausgeübt wird. Beim Festspannen des Ein­ spannzylinders im Adapter wird der Messerkopf 9 in Richtung der Führungsleiste 11 ausgelenkt, die der Schneide 13 gegenüberliegt.

Dadurch, daß die Spannfläche 29 auf der selben Seite der Einschneiden-Reibahle angeordnet ist, wie die der Messerplatte 13 gegenüberliegende Führungsleiste 11, wird der Messerkopf 9 so ausgelenkt, daß bei der Be­ arbeitung einer Bohrung 7 in einem Werkstück 5 die Führungsleiste 11 mit der Bohrungswandung in Berüh­ rung kommt, bevor die Messerplatte 13 die Wand der Bohrung berührt.

Durch die Berührung zwischen der Führungsleiste 11 und der Wand der Bohrung 7 wird eine Kraft auf den Messerkopf 9 ausgeübt, so daß dieser in die für die Bearbeitung notwendige, das heißt mit der Bohrung fluchtende Stellung bewegt wird. Eine derartige Be­ wegung wird durch die Flexibilität des Schafts 23 unterstützt.

Insgesamt ist gewährleistet, daß beim Einführen der Einschneiden-Reibahle 1 in die zu bearbeitende Boh­ rung 7 die Führungsleiste 11 mit dem Werkstück 5 in Berührung kommt, bevor die Messerplatte 13 in Ein­ griff mit dem Werkstück gelangt. Dies ist auch dann der Fall, wenn die aktive Schneidkante der Messer­ platte 13 auf einem Flugkreis liegt, dessen Durch­ messer größer ist als der Flugkreis der Führungs­ leiste 11. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbei­ spiel ist der Flugkreis der Schneidkante um bei­ spielsweise 10 bis 20 µm, vorzugsweise um 15 µm größer als der Durchmesser des Führungsleisten-Flugkreisses.

Nach dem oben Gesagten wird deutlich, daß die Füh­ rungsleiste 11 schon unmittelbar beim Einführen in die zu bearbeitende Bohrung 7 mit der Bohrungswand in Berührung tritt und für eine sanfte Einführung der Reibahle in die Bohrung sorgt. Auf diese Weise lassen sich sehr viel höhere Reibgeschwindigkeiten erzielen, als dies bei herkömmlichen Reibahlen der Fall ist. Dabei sind eine optimale Maßgenauigkeit und Ober­ flächenbeschaffenheit der zu bearbeitenden Bohrung 7 gewährleistet.

Claims (3)

1. Einschneiden-Reibahle mit einem an seiner Umfangs­ fläche eine Schneide und mindestens zwei Führungs­ leisten aufweisenden Messerkopf, einem biege­ elastischen Schaft und mit einem in seiner Mantel­ fläche eine Spannfläche aufweisenden Einspannzy­ linder, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannfläche (29) auf der Seite der Reibahle (1) angeordnet ist, auf der sich die der Schneide (13) gegenüberliegende Führungsleiste (11) befindet.

2. Einschneiden-Reibahle nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die Spannfläche (29) als Ebene ausgebildet ist, die gegenüber der Mantelfläche (27) des Einspannzylinders (25) geneigt ist.

3. Einschneiden-Reibahle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannfläche unter einem Winkel von 0° bis 15°, vor­ zugsweise von 1,5° bis 3° in Richtung auf den Messer­ kopf (9) abfällt.