DE3924696A1

DE3924696A1 - Self-aligning reamer tool - has transverse cut behind cutter head to allow tilting in response to misalignment with hole

Info

Publication number: DE3924696A1
Application number: DE19893924696
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Mapal Fabrik fuer Praezisionswerkzeuge Dr Kress KG
Current assignee: Mapal Fabrik fuer Praezisionswerkzeuge Dr Kress KG
Priority date: 1989-07-26
Filing date: 1989-07-26
Publication date: 1991-02-07
Also published as: DE3924696C2

Abstract

The reamer has a cutter head (3), a shaft section (5) and a shank (7). Clamped in the cutter head is the cutter blade (9, 11) with a bearing pad (13) opposite and a further pad 40 deg. behind the cutter blade. Immediately behind the cutter head is a 1 mm wide transverse cut (17) on the opposite side to that of the cutter blade and penetrating to one half the dia. of the shaft (5). The cut is filled with a rubber or plastics vibration dampening medium. The cut allows the cutter head to tilt in response to misalignment when the reamer enters the hole to be reamed, thus relieving the bearing pads of excessive load and maintaining high accuracy and finish at the hole mouth. USE/ADVANTAGE - Better accuracy and finish. Torsional stiffness of tool is preserved.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einschneiden-Reibahle mit einem eine Messerplatte und zwei Führungs leisten aufweisenden Messerkopf und einem vom Mes serkopf ausgehenden Schaft.The invention relates to a single incision reamer with a one knife plate and two guide perform knife head and one of the mes serkopf outgoing shaft.

Es ist bekannt, den Schaft einer Einschneiden-Rei bahle in sich biegeelastisch auszubilden, um Fluch tungsfehler zwischen dem Werkzeug und der zu bear beitenden Bohrung ausgleichen zu können. Die Bie geelastizität kann durch eine durchgehende Reduzie rung des Durchmessers des Schaftes aber auch durch in den Schaft eingebrachte Bereiche mit reduziertem Schaftdurchmesser erhöht werden. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß auch mit derartigen Werkzeugen im Anschnittbereich der zu bearbeitenden Bohrung keine ausreichende Maßgenauigkeit und Oberflächen güte erreichbar ist.It is known the shaft of a single-cut Rei pale in itself to be flexible to curse error between the tool and the tool to be machined be able to compensate for the drilling. The Bie elasticity can be reduced by a continuous reduction tion of the diameter of the shaft Areas in the shaft with reduced Shaft diameter can be increased. However, it has pointed out that even with such tools in the gate area of the hole to be machined insufficient dimensional accuracy and surfaces goodness is achievable.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Einschnei den-Reibahle zu schaffen, mit der auch im An schnittbereich einer Bohrung eine optimale Maß genauigkeit und eine hervorragende Oberflächenqua lität erzielbar ist.It is therefore an object of the invention to make a single snow to create the reamer with which also in the on cutting area of a hole an optimal dimension accuracy and excellent surface quality is achievable.

Diese Aufgabe wird mit einer Einschneiden-Reibahle der eingangs genannten Art mit Hilfe der in An spruch 1 genannten Merkmale gelöst.This task is done with a single incision reamer of the type mentioned with the help of in claim 1 resolved characteristics.

Durch die spezielle Anordnung des im Schaft einge brachten Einschnitts wird bei Fluchtungsfehlern zwischen Werkzeug und Bohrung eine definierte Schwenkbewegung des Messerkopfes innerhalb der Boh rung erreicht. Auch im Anschnittbereich der Bohrung werden auf diese Weise optimale Oberflächenqualitä ten und eine sehr hohe Maßgenauigkeit erzielt. Außerdem wird der Druck auf die der Messerplatte gegenüberliegende Führungsleiste reduziert, so daß die Standzeit der Führungsleiste wesentlich erhöht wird.Due to the special arrangement of the in the shaft incision is made in the event of misalignment a defined one between tool and bore Swiveling movement of the cutter head within the boh tion reached. Also in the gate area of the hole become optimal surface quality in this way ten and achieved a very high dimensional accuracy. In addition, the pressure on the knife plate opposite guide bar reduced so that the service life of the guide bar is significantly increased becomes.

Bei einer Weiterbildung der Einschneiden-Reibahle wird die Tiefe des Einschnitts so gewählt, daß sie etwa dem halben Schaftdurchmesser entspricht. Bei einem derartigen Einschnitt wird die Torsionsstei figkeit des Schaftes im hohen Maße aufrechterhalten und gleichzeitig eine sehr gute Schwenkfähigkeit des Messerkopfes gegenüber dem Schaft bei Fluch tungsfehlern erreicht.In a further development of the incisal reamer the depth of the incision is chosen so that it corresponds to approximately half the shaft diameter. At such an incision becomes the torsion stone Maintaining the shaft to a high degree and at the same time a very good swiveling ability the cutter head opposite the shaft in case of curse errors achieved.

Bevorzugt wird eine Ausführungsform der Einschnei den-Reibahle, bei der der Einschnitt unmittelbar nach dem Messerkopf in den Schaft eingebracht ist. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß die Aus weichbewegung des Messerkopfes bei Schwenkbewe gungen praktisch unabhängig vom Verhalten des Schaftes des Werkzeugs ist. Dadurch ergibt sich eine sehr exakt vorherbestimmbare Schwenk- bzw. Ausweichbewegung des Messerkopfes und eine optimale Oberflächenqualität.An embodiment of the single snow is preferred the reamer where the incision is immediate after the cutter head is inserted into the shaft. This ensures that the off Smooth movement of the cutter head when swiveling practically independent of the behavior of the Shank of the tool. This results in a very precisely predictable swivel or Evasive movement of the cutter head and an optimal one Surface quality.

Besonders bevorzugt wird eine Ausführungsform der Einschneiden-Reibahle, bei der der Einschnitt mit einem elastischen Dämpfungsmaterial ausgefüllt ist. Dadurch werden Schwingungen der Messerplatte stark gedämpft, was zu einer weiteren Verbesserung der Oberflächengüte sowie der Maßgenauigkeit der zu be arbeitenden Bohrung führt.An embodiment of the is particularly preferred Incision reamer where the incision is made with is filled with an elastic damping material. As a result, vibrations of the knife plate become strong subdued, which further improves the Surface quality and the dimensional accuracy of the be working bore leads.

Weitere Ausgestaltungen und Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further configurations and advantages result from the subclaims.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeich nung genauer erläutert. Es zeigen:The invention is based on the drawing voltage explained in more detail. Show it:

Fig. 1 eine Seitenansicht der Einschneiden- Reibahle und Fig. 1 is a side view of the incisal reamer and

Fig. 2 einen vergrößerten Querschnitt durch das Werkzeug entlang der in Fig. 1 eingezeichneten Li nie II-II. Fig. 2 shows an enlarged cross section through the tool along the Li II II drawn in Fig. 1.

In Fig. 1 ist eine Einschneiden-Reibahle 1 darge stellt, die einen Messerkopf 3, einen Schaft 5 so wie einen Einspannzylinder 7 aufweist.In Fig. 1, a single-cut reamer 1 is Darge, which has a cutter head 3 , a shaft 5 and a clamping cylinder 7 .

Im Messerkopf 3 ist eine Messerplatte 9 mittels ei ner Spannpratze 11 eingespannt. Der Messerkopf 3 ist hier mit zwei Führungsleisten (siehe Fig. 2) versehen, die am Umfang des Messerkopfes angeordnet sind. Die erste Führungsleiste 13 ist der Messer platte 9 gegenüberliegend angeordnet. Die zweite Führungsleiste 15 ist der Messerplatte, in Dreh richtung gesehen, etwa 40° nachgeordnet. Die Dreh richtung des Werkzeugs ist in Fig. 2 durch einen Pfeil angedeutet.In the cutter head 3 , a cutter plate 9 is clamped by means of a clamping jaw 11 . The cutter head 3 is here provided with two guide strips (see FIG. 2) which are arranged on the circumference of the cutter head. The first guide bar 13 is the knife plate 9 arranged opposite. The second guide bar 15 is the knife plate, seen in the direction of rotation, about 40 ° downstream. The direction of rotation of the tool is indicated in Fig. 2 by an arrow.

Unmittelbar nach dem Messerkopf 3 ist in den Schaft 5 ein Einschnitt 17 eingebracht, dessen Tiefe etwas größer als der halbe Durchmesser D des Schafts ge wählt ist. Die Tiefe des Einschnitts kann an die Nachgiebigkeit des Schaftmaterials angepaßt, das heißt, variiert werden.Immediately after the cutter head 3 , an incision 17 is made in the shaft 5 , the depth of which is selected to be somewhat greater than half the diameter D of the shaft. The depth of the incision can be adapted to the flexibility of the shaft material, that is to say it can be varied.

Der Einschnitt 17 ist mit einem elastischen Dämp fungsmaterial 19 ausgefüllt, wobei beispielsweise Gummi oder Kunststoff gewählt werden kann. Der Ein schnitt 17 ist so in den Schaft 5 eingebracht, daß er im wesentlichen parallel zur Vorderseite 21 der Einschneiden-Reibahle verläuft, also senkrecht zur Dreh- oder Längsachse 23 des Werkzeugs.The incision 17 is filled with an elastic damping material 19 , for example rubber or plastic can be selected. A cut 17 is inserted into the shank 5 so that it runs essentially parallel to the front 21 of the incisal reamer, that is to say perpendicular to the rotational or longitudinal axis 23 of the tool.

Die Ausrichtung des Einschnitts im Schaft 5 ist aus Fig. 2 genauer ersichtlich. Der Boden 25 des Ein schnitts 17 verläuft im wesentlichen senkrecht zu einer gedachten Linie 27, die die Messerplatte 9 bzw. deren aktive Schneidkante und die gegenüber liegende erste Führungsleiste 13 verbindet. Diese Linie 27 fällt gemäß Fig. 2 mit der senkrecht stehenden Durchmesserachse des Werkzeugs zusammen.The alignment of the incision in the shaft 5 can be seen more clearly from FIG. 2. The bottom 25 of a section 17 extends substantially perpendicular to an imaginary line 27 , which connects the insert 9 or its active cutting edge and the opposite first guide bar 13 . This line 27 falls as shown in FIG. 2 along with the vertical diametrical axis of the tool.

Die Tiefe des Einschnitts 17 ist so gewählt, daß der Boden 25 etwa im Bereich der Dreh- oder Längsachse 23 des Werkzeugs liegt. Die Tiefe ent spricht also etwa dem halben Schaftdurchmesser D.The depth of the incision 17 is chosen so that the bottom 25 lies approximately in the region of the rotational or longitudinal axis 23 of the tool. The depth corresponds to about half the shaft diameter D.

In Fig. 2 ist ein konzentrisch zur Längsachse 23 verlaufender Kühlmittelkanal 29 vorgesehen. Es zeigt sich, daß das in den Einschnitt 17 einge brachte Dämpfungsmaterial 19 für eine Abdichtung des Kühlmittelkanals 29 sorgt.In FIG. 2, a concentrically extending to the longitudinal axis 23 coolant channel 29 is provided. It can be seen that the damping material 19 brought into the incision 17 ensures a seal of the coolant channel 29 .

In Fig. 2 ist zusätzlich noch die Umfangslinie 31 einer zu bearbeitenden Bohrung angedeutet.In Fig. 2, the circumferential line 31 of a bore to be machined is also indicated.

Aufgrund der Größenverhältnisse ist es in Fig. 2 nicht darstellbar, daß die Messerplatte 9 etwas, beispielsweise 20 µm, über den Flugkreis der Füh rungsleisten 13 und 15 ragt. Dabei wird als Flug kreis die Kreisbahn bezeichnet, auf der die Schei telpunkte der Führungsleisten liegen, wenn sich die Reibahle außerhalb einer zu bearbeitenden Bohrung dreht. Aufgrund dieses Aufbaus treten gerade bei Einschneiden-Reibahlen hohe Druckkräfte an der er sten, der Messerplatte 9 gegenüber angeordneten Führungsleiste 13 auf. Diese Kräfte bewirken einen starken Verschleiß der Führungsleiste und eine Kippbewegung des Messerkopfes 3 bei dessen Eintritt in die zu bearbeitende Bohrung. Bei Fluchtungsfeh lern werden der Verschleiß und die Kippbewegung noch verstärkt. Durch den Einschnitt 17 wird eine gezielte Ausweich- bzw. Kippbewegung des Messer kopfes ermöglicht.Due to the size relationships, it is not possible in Fig. 2 that the knife plate 9 somewhat, for example 20 microns, about the flight circle of the Füh approximately 13 and 15 protrudes. The circle is referred to as the flight circle, on which the Schei tel points of the guide strips are when the reamer rotates outside a hole to be machined. Because of this structure, high pressure forces occur at the most cutting edge reamers on the knife plate 9 opposite guide bar 13 . These forces cause heavy wear of the guide bar and a tilting movement of the cutter head 3 when it enters the bore to be machined. In the event of misalignments, wear and tilting movement are increased. Through the incision 17 a targeted evasion or tilting movement of the knife head is made possible.

Im folgenden wird auf die Funktion der Einschnei den-Reibahle 1 näher eingegangen. In the following, the function of the incisal reamer 1 is discussed in more detail.

Wenn die mit dem Einschnitt 17 versehene Einschnei den-Reibahle 1 in eine zu bearbeitende Bohrung 31 eingeführt wird und Fluchtungsfehler vorhanden sind, das heißt, die Längsachse 23 des Werkzeugs fluchtet nicht mit der Mittelachse der Bohrung 31, so stützt sich zunächst die Messerplatte 9 oder die der Messerplatte gegenüberliegende Führungsleiste 13 an der Bohrungswand 31 ab. Aufgrund der über die Messerplatte oder die Führungsleiste 13 in den Messerkopf 3 eingeleiteten Kräfte findet wegen des Einschnitts 17 eine definierte Kippbewegung des Messerkopfes 3 gegenüber dem Schaft 5 statt. Dabei wird die Kippbewegung durch den Verlauf des Bodens 25 des Einschnitts 17 mitbestimmt. Bei Bedarf kann also auch eine gegenüber der senkrecht verlaufenden Linie 27 (siehe Fig. 2) versetzte Kippbewegung er zielt werden, indem der Boden 25 in Fig. 2 nicht horizontal verlaufend angeordnet wird.If the incision 17 with the incisal reamer 1 is inserted into a bore 31 to be machined and misalignments are present, that is, the longitudinal axis 23 of the tool is not aligned with the central axis of the bore 31 , the knife plate 9 or is initially supported the guide bar 13 opposite the cutter plate on the bore wall 31 . Due to the forces introduced into the cutter head 3 via the cutter plate or the guide bar 13, a defined tilting movement of the cutter head 3 with respect to the shaft 5 takes place because of the incision 17 . The tilting movement is also determined by the course of the bottom 25 of the incision 17 . If necessary, a tilting movement offset with respect to the vertical line 27 (see FIG. 2) can also be aimed by arranging the bottom 25 in FIG. 2 not to run horizontally.

Die zur Kippbewegung erforderlichen Kräfte werden einerseits durch das Material des Schafts und ande rerseits durch die Tiefe des Einschnitts 17 be stimmt.The forces required for the tilting movement are determined on the one hand by the material of the shaft and on the other hand by the depth of the incision 17 .

Besonders bei einem steilen Anschnitt der Messer platte, also bei einem größeren Neigungswinkel der Hauptschneide der Messerplatte ist der Einschnitt 17 von Vorteil, weil hier geringere radiale Schnittkräfte auftreten und grundsätzlich eine schlechtere Anlage der Führungsleiste bzw. Ausrich tung des Messerkopfes in der zu bearbeitenden Boh rung gewährleistet ist. Wenn nun durch den Ein schnitt eine Ausweichbewegung des Messerkopfes 3 leichter möglich ist, so ist auch hier, also beim steilen Anschnitt der Messerplatte, eine optimale Ausrichtung des Messerkopfes 3 in der zu bearbei tenden Bohrung 31 gewährleistet. Dadurch zeichnet sich auch der Anschnittbereich durch optimale Ober flächenqualität und hohe Maßgenauigkeit aus.The incision 17 is particularly advantageous with a steep cut of the knife plate, i.e. with a larger angle of inclination of the main cutting edge of the knife plate, because lower radial cutting forces occur here and basically a poorer contact guide or alignment of the cutter head in the bore to be machined is guaranteed. If an evasive movement of the cutter head 3 is now easier through the cut, then an optimal alignment of the cutter head 3 in the bore 31 to be machined is also ensured here, that is to say when the cutter plate is cut steeply. This also means that the gate area is characterized by optimal surface quality and high dimensional accuracy.

Dies gilt überdies auch bei weichen Werkstückma terialien, bei denen also geringere radiale Aus lenkkräfte über die Messerplatte in den Werkzeug kopf eingeleitet werden, also eine schlechtere An lage der der Messerplatte gegenüberliegenden Füh rungsleiste an der Bohrungswandung gegeben ist.This also applies to soft workpiece dimensions materials, which means lower radial out steering forces into the tool via the insert head initiated, so a worse type position of the guide opposite the knife plate is given on the bore wall.

Der Einschnitt 17 ist so geführt, daß der Messer kopf nicht so stark ausgelenkt wird, daß die Nei gung der Nebenschneide der Messerplatte 9, also die Neigung der entgegengesetzt der durch einen Doppel pfeil in Fig. 1 angedeuteten Vorschubrichtung ge neigten Schneide, verlorengeht.The incision 17 is made so that the knife head is not deflected so much that the inclination of the minor cutting edge of the knife plate 9 , that is, the inclination of the opposite of the inclined direction indicated by a double arrow in FIG .

Durch das in den Einschnitt 17 eingebrachte Dämp fungsmaterial ist es einerseits möglich, durch den Schaft Kühlmittel in einem Kühlmittelkanal 29 zum Messerkopf zu leiten, weil der Kühlmittelkanal durch das Dämpfungsmaterial abgedichtet wird. Ande rerseits werden Schwingungen des Messerkopfes 3 ge genüber dem Schaft 5 gedämpft, die sonst zu einer Beeinträchtigung der Oberflächengüte der Bohrungs wandung 31 führen würden. Durch die Wahl des Dämp fungsmaterials kann eine gezielte Beeinflussung des Schwingungsverhaltens der Reibahle erfolgen.The damping material introduced into the incision 17 makes it possible, on the one hand, to pass coolant through the shaft in a coolant channel 29 to the cutter head, because the coolant channel is sealed by the damping material. On the other hand, vibrations of the cutter head 3 are damped ge compared to the shaft 5 , which would otherwise lead to an impairment of the surface quality of the bore wall 31 . The choice of the damping material allows the vibration behavior of the reamer to be influenced in a targeted manner.

Durch den einzelnen Einschnitt 17 wird insgesamt die Torsionssteifigkeit des Schaftes 5 nur sehr we nig beeinträchtigt, während gleichzeitig eine genau definierte Auslenkung bzw. Schwenkbewegung des Mes serkopfes 3 gegenüber dem Schaft 5 ermöglicht wird. Dadurch kann eine optimale Ausrichtung des Messer kopfes innerhalb der zu bearbeitenden Bohrung 31 stattfinden. Insbesondere im Bohrungsanschnitt er geben sich dadurch eine sehr hohe Maßgenauigkeit und eine optimale Oberflächenqualität.Through the individual incision 17 overall, the torsional rigidity of the shaft 5 is only very little affected, while at the same time a precisely defined deflection or pivoting movement of the measuring head 3 relative to the shaft 5 is made possible. This allows an optimal alignment of the knife head within the bore 31 to be machined. This results in very high dimensional accuracy and optimal surface quality, particularly in the hole cut.

Gleichzeitig werden die auf die erste Führungs leiste 13 wirkenden Druckkräfte so vermindert, daß die Standzeit des Werkzeugs wesentlich verlängert wird.At the same time, the pressure forces acting on the first guide bar 13 are reduced in such a way that the service life of the tool is considerably extended.

Claims

1. incision reamer with a knife plate and two guide strips having a cutter head and a shaft starting from the cutter head, characterized by an incision ( 17 ) made in the shaft, which is arranged on the side of the cutter plate ( 9 ) opposite the A cutting reamer ( 1 ) runs perpendicular to the axis of rotation ( 23 ) and its bottom ( 25 ) is essentially perpendicular to the line ( 27 ) touching the knife plate ( 9 ) and the axis of rotation ( 23 ) of the single-cutting reamer ( 1 ) ) stands.

2. Single-cut reamer according to claim 1, characterized in that the depth of the incision ( 17 ) corresponds approximately to half the shaft diameter (D).

3. incisal reamer according to claim 1 or 2, characterized in that the incision ( 17 ) is made un directly after the cutter head ( 3 ) in the shaft ( 5 ).

4. incision reamer according to claim 1 or 2, characterized in that the incision ( 17 ) at a distance from the front ( 21 ) of a cutting reamer ( 1 ) in the shaft ( 5 ) is introduced, the 0th , 5 to 4 times, preferably 1 to 2 times the shaft diameter (D) speaks ent.

5. incision reamer according to one of claims 1 to 4, characterized in that the incision ( 17 ) depending on the diameter (D) of the shaft ( 5 ) about 0.3 mm to 2.5 mm, preferably about 1 mm is wide.

6. incision reamer according to one of claims 1 to 5, characterized in that the incision ( 17 ) is filled with an elastic damping material ( 19 ).