DE10129401A1

DE10129401A1 - Maschinenreibahle mit einstückiger Reibschneide

Info

Publication number: DE10129401A1
Application number: DE2001129401
Authority: DE
Original assignee: Koyemann Werkzeuge & Co O GmbH
Current assignee: Cbs Praezisionswerkzeuge 40629 Duesseldorf De GmbH
Priority date: 2001-06-19
Filing date: 2001-06-19
Publication date: 2003-01-09
Anticipated expiration: 2021-06-20
Also published as: DE10129399B4; DE10129399A1; DE10129401B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Maschinenreibahle mit einem Werkzeugschaft (2) und einem Schneidelement (6), wobei das Schneidelement (6) in einer Richtung quer zur Längsachse (Z) des Werkzeugschaftes (2) beweglich in dem Werkzeugschaft (2) geführt ist, das Schneidelement (6) an seinen beiden entgegengesetzten Enden Schneiden (30; 31) aufweist, welche radial entgegengesetzt aus dem Werzeugschaft (2) vorstehen, das Schneidelement (6) mit den Schneiden (30; 31) einstückig ausgebildet ist und die Bewegungsmöglichkeit des Schneidelements (6) durch zumindest einen Anschlag (12, 28) an dem Werkzeugschaft (2) begrenzt ist, sowie ein passendes Schneidelement.

Description

Die Erfindung betrifft ein Reibwerkzeug bzw. eine Maschinenreibahle und ein zugehöriges Schneidelement.

Beim Feinbearbeiten bzw. Reiben von Bohrungen stellt sich das Problem, daß eventuelle Fluchtungsfehler zwischen Bohrung und Werkzeug sowie Werkzeugrundlauffehler ausgeglichen werden müssen, um die erforderlichen Toleranzen für die Bohrung einhalten zu können. Aus diesem Grund werden Werkzeuge mit pendelnden Schneiden eingesetzt, welche sich unabhängig von der Lage der Werkzeugachse selbsttätig in der zu bearbeitenden Bohrung zentrieren. Derartige Werkzeuge sind beispielsweise aus der DE 24 36 501 A1 und der DE 28 54 630 A1 bekannt. Bei dem aus DE 28 54 630 A1 bekannten Werkzeug ist in einem Werkzeughalter ein beweglicher Messerblock angeordnet. Der bewegliche Messerblock besteht aus zwei miteinander verbundenen Reibmessern, die jeweils an einem Ende eine Schneide tragen, so daß der Messerblock jeweils eine Schneide an seinen beiden entgegengesetzten Enden aufweist. Die Reibmesser sind in radialer Richtung zueinander verschiebbar, um das Werkzeug auf verschiedene Bohrungsdurchmesser einstellen zu können. An den beiden Reibmessern ist jeweils an der dem anderen Reibmesser zugewandten Seite eine Kerbe ausgebildet. Die beiden Kerben bilden gemeinsam eine Ausnehmung, in die ein in dem Werkzeughalter angeordneter Stift eingreift. Über die Ausnehmung und den Stift kann das Pendelspiel in dem Werkzeug eingestellt werden. Da sich beim Verschieben der beiden Reibmesser zur Einstellung des Durchmessers auch die beiden Aussparungen zueinander verschieben, ändert sich beim Einstellen des Durchmessers die Größe der Aussparung. Daher muß nach jeder Einstellung des Durchmessers über den in dem Werkzeughalter vorhandenen Stift das Pendelspiel in dem Werkzeug erneut eingestellt werden. Bei dem aus DE 24 36 501 A1 bekannten Werkzeug sind die beiden Schneiden in einer Kassette angeordnet, welche in eine Ausnehmung an dem Werkzeughalter eingesetzt wird. Dabei greift ein federbelasteter Stift in dem Werkzeughalter in eine Nut an der Oberseite der Kassette ein. Der Stift begrenzt zusammen mit der Nut an der Kassette das Pendelspiel. An beiden radialen Enden der Kassette ist jeweils eine Schneide in einer Ausnehmung eingesetzt und mit einer Schraube fixiert. Der exakte Abstand zwischen den beiden Schneiden kann durch radiales Verschieben der Schneiden in den Ausnehmungen an der Kassette eingestellt werden. Dies hat den Nachteil, daß bei jedem Schneidenwechsel erneut eine genaue Justage der Schneiden erforderlich ist, um das gewünschte Durchmessermaß zu erhalten und die Schneiden bezüglich der Kassette zu zentrieren. Somit sind diese Werkzeuge schwer einzustellen, um ein zuverlässiges Einpendeln in der zu bearbeitenden Bohrung sicherzustellen. Ferner eignen sich diese Werkzeuge aufgrund der Größe des Messerblocks bzw. der Kassette nicht für die Bearbeitung kleiner Bohrungen. Ferner ist die Drehzahl, mit der solche Werkzeuge betrieben werden können, aufgrund der hohen Pendelmasse begrenzt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Maschinenreibahle zu schaffen, welche Fluchtungsfehler zwischen Maschinenachse und Werkstück ausgleichen kann und die Bearbeitung kleinerer Bohrungen ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch eine Maschinenreibahle mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen sowie durch ein zugehöriges Schneidelement mit den im Anspruch 11 angegebenen Merkmalen gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den entsprechenden Unteransprüchen.

Das erfindungsgemäße Werkzeug dient zur Endbearbeitung von Bohrungen mit sehr genauen Maßen bzw. Toleranzen. Bei dieser Maschinenreibahle ist das eine Reibschneide bildende Schneidelement mit den zwei entgegengesetzt zueinander angeordneten Schneiden einstückig als ein Bauteil ausgebildet. Dies ermöglicht eine recht kleine und leichte Ausgestaltung. Somit können auch Maschinenreibahlen für kleinere Durchmesser mit pendelnden Schneidelementen hergestellt werden. Ferner eignet sich das Werkzeug aufgrund der geringeren Pendelmasse auch für den Einsatz bei höheren Drehzahlen. Die kleiner und schlanker ausgebildete Reibschneide ermöglicht außerdem, größere Spannuten oder Spankammern für eine verbesserte Spanableitung in dem Werkzeug auszubilden. Die einstückige Ausgestaltung des Schneidelementes ermöglicht aufgrund der schlanken Bauform auch bei kleinen Werkzeugdurchmessern eine große Schneidenlänge. Diese begünstigt die Abstützung und Führung in der Bohrung und bietet eine größere Prozeßsicherheit. Die Schneidelemente werden so gefertigt, daß sie ein vorbestimmtes Durchmessermaß aufweisen. Der Durchmesser wird durch den Abstand zwischen den äußeren Schneidenkanten bestimmt. Ein erforderliches Pendelspiel des Schneidelementes in dem Werkzeugschaft wird durch den Anschlag vorgegeben, der die Bewegungsmöglichkeit des Schneidelementes beschränkt. Dabei wird das Pendelspiel so vorgegeben, daß Achsfluchtungsfehler, wie sie in Werkzeugmaschinen üblicherweise auftreten, ausgeglichen werden können. Bei neuen Werkzeugmaschinen betragen die Achsfluchtungsfehler bis zu 4/100 mm, so daß das Pendelspiel vorzugsweise mit etwa 5/100 mm fest vorgegeben wird. Das Werkzeug erfordert bei Inbetriebnahme keine umständlichen Einstell- bzw. Justagevorgänge, da alle wesentlichen Maße, insbesondere Durchmesser und Pendelspiel, herstellerseitig vorgegeben werden können. Bei Verschleiß der Schneiden wird das gesamte Schneidelement einfach ersetzt. Die Schneidelemente können mit unterschiedlichen Durchmessermaßen gefertigt werden, um eine universelle Verwendung des Werkzeugs für verschiedene Bohrungsdurchmesser zu ermöglichen. Es ist ferner möglich, die Schneidelemente in großer Stückzahl in Grundabmessungen vorzufertigen. Nach Kundenwunsch können die Schneiden an den Schneidelementen dann auf die gewünschte Geometrie geschliffen werden, insbesondere kann das Durchmessermaß genau eingestellt werden. Es ist somit möglich, die Schneidenelemente universell in großer Stückzahl zu fertigen und dann je nach Kundenwunsch vor Auslieferung chargenweise auf die gewünschten Maße zu schleifen. Das einstückig ausgebildete Schneidelement ist vorzugsweise aus Hartmetall ausgebildet oder mit einem Hartstoff beschichtet. Die erfindungsgemäße Maschinenreibahle eignet sich zum stehenden und drehenden Einsatz mit hoher Schnittgeschwindigkeit.

Vorzugsweise ist in dem Schneidelement eine Ausnehmung ausgebildet, in die ein an dem Werkzeugschaft vorgesehener Vorsprung eingreift, wobei die Breite der Ausnehmung in der Bewegungsrichtung des Schneidelementes größer ist als die Breite des Vorsprungs. Der Vorsprung bildet somit den die Bewegung des Schneidelementes begrenzenden Anschlag. Die Breitendifferenz zwischen der Ausnehmung und dem Vorsprung definiert das Pendelspiel des Schneidelementes in dem Werkzeugschaft. Das bedeutet, das Schneidelement kann in dem Werkzeugschaft um das vorgegebene Pendelspiel in einer Richtung quer zur Längsachse des Werkzeugschaftes pendeln. Die Längsachse des Werkzeugschaftes entspricht der Drehachse, um die sich bei der Bearbeitung das Werkzeug, d. h. die Maschinenreibahle oder das zu bearbeitende Werkstück dreht. Diese Ausgestaltung ermöglicht einen sehr einfachen Aufbau der Maschinenreibahle, der sich auch noch in Werkzeugen mit sehr kleinen Durchmessern verwirklichen läßt. Ferner kann das Pendelspiel durch entsprechende Ausgestaltung des Schneidelementes und des Werkzeugschaftes fest vorgegeben werden, so daß Einstellvorgänge entfallen können. Ferner ermöglicht ein fest vorgegebenes Pendelspiel, daß die Schneidengeometrie passend zu dem vorgegebenen Pendelspiel bzw. -maß gestaltet werden kann.

Alternativ kann an dem Schneidelement ein Vorsprung ausgebildet sein, der in eine an dem Werkzeugschaft vorgesehene Ausnehmung eingreift, wobei die Breite der Ausnehmung in der Bewegungsrichtung des Schneidelementes größer als die Breite des Vorsprungs ist. In diesem Fall wird der Anschlag durch die Ausnehmung in dem Werkzeugschaft gebildet, die mit dem Vorsprung an dem Schneidelement zusammenwirkt. Auch bei dieser Ausgestaltung wird das zulässige Pendelspiel durch die Breitendifferenz von Ausnehmung und Vorsprung definiert. Diese alternative Ausgestaltung weist ebenfalls die zuvor genannten Vorteile auf.

Vorzugsweise weist der Werkzeugschaft an seiner Stirnseite eine sich in Durchmesserrichtung erstreckende Quernut auf, in die das Schneidelement eingesetzt ist. Die Durchmesserrichtung erstreckt sich normal zu der Längsachse des Werkzeugschaftes. Die stirnseitig angebrachte Quernut bildet dabei eine Führung für das Schneidelement. Das Schneidelement kann sich in Längsrichtung der Quernut, d. h. normal zu der Längsachse des Werkzeugschaftes um das vorgegebene Pendelmaß bewegen. Eine Bewegung des Schneidelementes quer zu der Längsachse der Quernut wird durch eine entsprechende Passung zwischen Quernut und Schneidelement begrenzt bzw. unterbunden. Es ist lediglich eine Bewegungsmöglichkeit in Längsrichtung der Quernut erwünscht, um ein Einpendeln der Schneiden in der zu bearbeitenden Bohrung unabhängig von Fluchtungsfehlern zu ermöglichen. Dabei stützen sich die beiden Schneiden an gegenüberliegenden Seiten der Bohrung ab, so daß eine gleichmäßige Führung des Werkzeuges in der Bohrung möglich ist. Dadurch, daß das einstückig ausgebildet Schneidelement mit den Schneiden direkt in der Quernut über eine große Länge geführt ist, wird eine insgesamt verbesserte Führung und Positionierung der pendelnden Schneiden erreicht. Die Lagerung des Schneidelementes in einer Quernut an der Stirnseite des Werkzeugschaftes, d. h. an der in Vorschubrichtung vorderen Seite des Werkzeuges, ermöglicht eine gute Zugänglichkeit des Schneidelementes, so daß dieses leicht ausgetauscht werden kann, wenn es verschlissen ist.

Vorzugsweise ist die Quernut durch eine Deckplatte verschlossen. Dabei sichert die Deckplatte das Schneidelement in der Quernut. Auch die Deckplatte dient dabei als Führung für das Schneidelement, da es dessen Bewegungsmöglichkeit in Richtung der Längsachse des Werkzeugschaftes begrenzt bzw. unterbindet. Dabei ist die Deckplatte vorzugsweise lösbar, um das Schneidelement aus der Quernut und dem Werkzeugschaft entnehmen zu können, um es gegen ein neues Schneidelement auszutauschen, wenn die Schneiden verschlissen sind. Ferner ermöglicht die Austauschbarkeit des Schneidelementes, Schneidelemente mit unterschiedlichen Durchmessermaßen oder Schneidengeometrien einzusetzen, je nach Art der zu bearbeitenden Bohrung.

Bevorzugt greift die Deckplatte in eine Längsnut des Schneidelementes ein und die Breite der Deckplatte ist geringer als die Länge der Längsnut in Bewegungsrichtung des Schneidelementes. Somit bilden Längsnut und Deckplatte die Ausnehmung und den Vorsprung, welche das Pendelspiel begrenzen. Die Längsnut erstreckt sich in Bewegungsrichtung des Schneidelementes, d. h. in der Pendelrichtung normal zu der Längsachse des Werkzeugschaftes, über die gesamte Breite des Schneidelementes. Die Deckplatte erstreckt sich quer, d. h. im wesentlichen normal zu der Längsachse des Schneidelementes, über das Schneidelement und greift dabei in die Längsnut ein. Vorzugsweise erstreckt sich die Deckplatte durch die Längsnut. Dadurch, daß die Deckplatte eine geringere Breite als die Länge der Längsnut aufweist, wird ein definiertes Pendelmaß in Bewegungsrichtung des Schneidelementes vorgegeben. Um dieses Pendelmaß kann sich das Schneidelement in seiner Längsrichtung normal zur Längsachse des Werkzeugschaftes bewegen, um ein Einpendeln der Schneiden in der zu bearbeitenden Bohrung zu ermöglichen und Fluchtungsfehler auszugleichen. Dieses Zusammenwirken von Deckplatte und Schneidelement ermöglicht eine sehr einfache Ausgestaltung des gesamten Werkzeuges, die auch die Herstellung von Werkzeugen mit geringen Durchmessern ermöglicht. Ferner ist eine Einstellung des Pendelspiels oder eine Zentrierung des Schneidelementes in dem Werkzeugschaft nicht erforderlich, da diese beiden Maße bzw. Einstellungen durch die Ausgestaltung der Deckplatte und des Schneidelementes vorgegeben sind. Die Verwendung unterschiedlich breiter Deckplatten und/oder von Schneidelementen mit unterschiedlich langer Längsnut ermöglicht eine Einstellung des Pendelspiels auf unterschiedliche Größen, je nach Einsatzzweck. Es sind keinerlei zusätzliche Elemente zur Einstellung des Pendelspiels erforderlich.

Vorzugsweise ist die Deckplatte als Teil eines Verschlußbolzens ausgebildet, welcher in eine Bohrung in dem Werkzeugschaft eingesetzt ist, wobei sich die Bohrung ausgehend von der Stirnseite parallel zu der Längsachse des Werkzeugschaftes erstreckt. Die gesamte Reibahle besteht im wesentlichen nur aus drei Elementen, nämlich dem Werkzeugschaft, dem Schneidelement und dem Verschlußbolzen. Dies ermöglicht eine kompakte Ausgestaltung des gesamten Werkzeuges, so daß auch eine Bearbeitung kleiner Bohrungen möglich ist. Der Verschlußbolzen ist vorzugsweise so ausgebildet, daß er eine seitliche Nut aufweist, welche, wenn der Verschlußbolzen in den Werkzeugschaft eingesetzt ist, einen Teil der Führung bzw. Aufnahme des Schneidelementes in dem Werkzeugschaft bildet. Dies ermöglicht einen sehr leichten Wechsel bzw. ein sehr leichtes Einsetzen des Schneidelementes. Dieses wird zunächst in die Nut in dem Verschlußbolzen und dann gemeinsam mit dem Verschlußbolzen in den Werkzeugschaft eingesetzt, wobei das Schneidelement in der Quernut in dem Werkzeugschaft aufgenommen wird. Die Deckplatte bildet dabei das stirnseitige Ende des Verschlußbolzens und verschließt das Werkzeug an seiner Stirnseite, wobei das Schneidelement in der Quernut in dem Werkzeugschaft sicher gehalten wird. Bevorzugt ist die Längsachse des Verschlußbolzens bzw. die den Verschlußbolzen aufnehmende Bohrung radial versetzt zu der Längsachse des Werkzeugschaftes angeordnet.

Bevorzugt ist an dem Verschlußbolzen eine gegenüber der Längsachse des Werkzeugschaftes geneigte Fläche ausgebildet, auf die eine Befestigungsschraube wirkt, um den Verschlußbolzen an dem Werkzeugschaft zu fixieren. Dabei ist die Befestigungsschraube vorzugsweise ebenfalls geneigt zur Längsachse des Werkzeugschaftes angeordnet. Dabei ist die Neigung so gewählt, daß die Befestigungsschraube beim Festziehen bzw. Eindrehen den Verschlußbolzen weiter in den Werkzeugschaft hineinzieht und dabei das Werkzeug verschließt bzw. das Schneidelement an dem Werkzeugschaft fixiert. Dabei ist die Fixierung derart, daß eine möglichst spielfreie Bewegung des Schneidelementes in der Richtung normal zu der Längsachse des Werkzeugschaftes möglich ist, um ein Einpendeln der Schneiden in der Bohrung zu ermöglichen. D. h. das Schneidelement wird durch den Verschlußbolzen nicht an dem Werkzeugschaft verklemmt. Anstelle der geneigten Befestigungsschraube kann auch eine Befestigungsschraube verwendet werden, welche sich quer zur Längsachse der Verschlußbolzens erstreckt und eine konische oder kugelförmige Spitze aufweist, welche auf die geneigte bzw. schräge Fläche des Verschlußbolzens wirkt. Alle diese Anordnungen ermöglichen, daß die Befestigungsschraube von der Seite des Werkzeugschaftes her gedreht werden kann und ihre Drehung in eine lineare Bewegung des Verschlußbolzens umgesetzt wird.

Vorzugsweise liegen die Schneiden des Schneidelementes auf einer Durchmesserlinie des Werkzeugschaftes. Die Schneiden sind somit auf dem Durchmesser des Werkzeugschaftes bzw. der gesamten Maschinenreibahle gegenüberliegend bzw. entgegengesetzt zueinander angeordnet. Vorzugsweise sind die Schneiden punktsymmetrisch bezüglich der Längsachse des Werkzeugschaftes in einer zentrierten Position des Schneidelementes ausgebildet. Dies ermöglicht eine symmetrische Einleitung und Kompensation der Schnittreaktionskräfte zwischen den beiden Schneiden, so daß eine gleichmäßige Führung des Werkzeuges in einer zu bearbeitenden Bohrung erreicht wird. Vorzugsweise sind Schneidelement und Werkzeugschaft so aufeinander abgestimmt, daß die Schneiden nur wenig radial aus dem Werkzeugschaft hervorragen und in einem möglichst großen Bereich durch den Werkzeugschaft abgestützt werden. Dies ermöglicht eine schlanke Gestaltung des Schneidelementes, da die auftretenden Kräfte in der Nähe der Schneiden von dem Werkzeugschaft aufgenommen werden. Das so gebildete Werkzeug ist sehr stabil und läßt auch hohe Drehzahlen bzw. Schnittgeschwindigkeiten zu.

Weiter bevorzugt erstrecken sich die Schneiden in Richtung der Längsachse des Werkzeugschaftes über dessen Stirnseite hinaus. Diese Anordnung ermöglicht auch die Bearbeitung von Sacklöchern, da die vorderen Kanten der Schneiden in Vorschubrichtung des Werkzeuges vor der Stirnseite des Werkzeugschaftes liegen. Somit treten zuerst die Schneiden mit dem Boden einer Sackbohrung in Kontakt und nicht die Stirnseite des Werkzeugschaftes. Es ist daher möglich ein Sackloch bis auf den Grund mit dem erfindungsgemäßen Werkzeug zu bearbeiten.

Das erfindungsgemäße Schneidelement ist auf die erfindungsgemäße Maschinenreibahle abgestimmt. Es ist einstückig ausgebildet, d. h. es weist einen länglichen Schneidelementkörper aus, an dessen entgegengesetzten Enden die Schneiden ausgebildet sind. Ein solches Schneidelement kann beispielsweise durch Sintern in einem Stück gefertigt werden. Bevorzugt besteht das Schneidelement aus einem Hartmetall oder ist mit einem Hartstoff beschichtet. Die Schneiden werden vorzugsweise durch Schleifen in ihrer endgültigen Geometrie ausgebildet. Das Schneidelement wird somit nicht wie bei den bekannten Werkzeugen aus Schneidenhaltern und Schneideinsätzen zusammengesetzt. Dies ermöglicht eine schlankere Gestaltung des Schneidelementes, was den Einsatz in kleineren Werkzeugen, d. h. insbesondere mit kleineren Bearbeitungsdurchmessern zuläßt.

Vorzugsweise ist das Schneidelement punktsymmetrisch zu einem Mittelpunkt des Schneidelementes ausgebildet. Die symmetrische Ausgestaltung der Schneiden bewirkt, daß bei der Bearbeitung die beiden Schneiden an gegenüberliegenden Seiten der zu bearbeitenden Bohrung zur Anlage kommen bzw. in Eingriff treten. Auf diese Weise wir eine symmetrische Abstützung in der Bohrung erreicht, welche eine gute Führung des Schneidelementes und des gesamten Werkzeuges in der Bohrung ermöglicht. Die Schnittreaktionskräfte werden symmetrisch in das Werkzeug eingeleitet und heben sich zumindest teilweise gegeneinander auf. Durch den Abstand zwischen den beiden Schneiden wird der Durchmesser der zu bearbeitenden Bohrung definiert. Das Schneidelement wird daher genau auf das zu fertigenden Bohrungsmaß geschliffen. Dies ermöglicht eine genaue Endbearbeitung einer Bohrung ohne weitere Einstellvorgängen am Werkzeug vor oder während der Bearbeitung, da die Maße durch das einstückige Schneidelement vorgegeben werden.

An einer Seite des Schneidelementes ist bevorzugt eine Ausnehmung zur Begrenzung eines Pendelspiels ausgebildet. Vorzugsweise ist die Ausnehmung an der Vorderseite des Schneidelementes ausgebildet. Das ist die Seite, welche im Einsatz, d. h. bei der Bearbeitung, in der Vorschubrichtung des Werkzeuges gesehen vorne liegt. Die Ausnehmung ist dabei in Form einer Nut ausgebildet, die sich quer über das Schneidelement, d. h. quer zu der Richtung zwischen den Schneiden erstreckt. Dabei erstreckt sich die Nut vorzugsweise über die gesamte Breite des Schneidelementes. In die Nut bzw. Ausnehmung kann ein Vorsprung, insbesondere eine Verschluß- bzw. Deckplatte eines Werkzeugschaftes eingreifen und gemeinsam mit der Nut ein Pendelspiel begrenzen, um das sich das Schneidelement in dem Werkzeugschaft bewegen kann. Somit wird das Pendelspiel durch das Zusammenwirken von Schneidelement und Werkzeugschaft fest vorgegeben. Fehleinstellungen des Pendelspiels können somit vermieden werden.

Weiter bevorzugt weisen die Schneiden Haupt- und Nebenschneiden sowie eine in Vorschubrichtung vorgelagerte nicht schneidend ausgebildete Einführkufe auf. Die Einführkufe ist bevorzugt gegenüber der jeweiligen Hauptschneide zur Mitte des Schneidelementes hin abgewinkelt. Beim Einsatz des Schneidelementes ist die Einführkufe der Hauptschneide in der Vorschubrichtung des Werkzeuges vorgelagert. Daher kommt zunächst die Einführkufe mit der Bohrungswand in Kontakt und sorgt für eine zuverlässige Zentrierung des Schneidelementes in der Bohrung. Da die Einführkufe nicht schneidend ausgebildet ist, wird bei diesem Einpendel- bzw. Zentriervorgang eine Beschädigung von Schneidelement und Bohrung aufgrund von Fluchtungsfehlern verhindert. Die Breite der Einführkufe in der Einpendelrichtung ist auf das vorgegebene Pendelspiel abgestimmt, d. h. die Breite der Einführkufe ist vorzugsweise gleich oder größer dem Pendelspiel. Somit entspricht die Breite im wesentlichen einem maximal auszugleichenden Fluchtungsfehler einer Werkzeugmaschine. Das fest vorgegebene Pendelspiel ermöglicht somit, die Schneidengeometrie genau den auszugleichenden Achsfluchtungsfehlern anzupassen. Ferner können, wenn das Pendelspiel durch die Breite einer Ausnehmung an dem Schneidelement vorgegeben wird, Schneidelemente mit unterschiedlich großem Pendelspiel bereitgestellt werden, wobei die unterschiedlichen Schneidelemente jeweils eine an das Pendelspiel angepaßte Schneidengeometrie aufweisen.

Die Schneiden stehen bevorzugt gegenüber einem Mittelabschnitt des Schneidelementes in Vorschubrichtung gesehen vor. Diese Ausgestaltung ermöglicht die Bearbeitung von Sackbohrungen. Wenn das Schneidelement in eine Ausnehmung in einem Werkzeughalter eingesetzt ist, wird es zu seiner Führung in seinem Mittelbereich von vier Seiten umschlossen. Da jedoch die Schneiden gegenüber dem Mittelbereich vorstehen, können die Schneiden auch gegenüber der Stirnfläche des Werkzeugschaftes vorstehen. Daher sind die Vorderkanten der Schneiden im Einsatz des Schneidelementes dem Werkzeugschaft in der Vorschubrichtung des Werkzeuges vorgelagert.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. In diesem zeigt:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht der Maschinenreibahle,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Stirnseite der Maschinenreibahle gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine Seitenansicht des vorderen Endes der Maschinenreibahle in Richtung des Pfeils A in Fig. 1,

Fig. 4 eine Draufsicht auf das Schneidelement,

Fig. 5 eine Seitenansicht des Schneidelements,

Fig. 6 eine Detailansicht einer Schneide des Schneidelementes und

Fig. 7 eine Detailansicht einer alternativen Schneidenform.

Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Maschinenreibahle, wobei der untere Bereich, d. h. der in Vorschubrichtung vorne gelegene Bereich, geschnitten dargestellt ist. Die Maschinenreibahle bzw. das Reibwerkzeug weist einen im wesentlichen zylindrischen Werkzeugschaft 2 auf. In der Stirnseite 3 des Werkzeugschaftes 2, d. h. der in Vorschubrichtung vorderen Seite des Werkzeugs, ist eine Führung in Form einer Quernut 4 ausgebildet, in die ein Schneidelement bzw. eine Reibschneide 6 eingesetzt ist. Das Schneidelement 6 ist dabei in der Quernut 4 derart geführt, daß es sich in einer Richtung normal zu der Längs- bzw. Drehachse Z des Werkzeugschaftes 2 bewegen kann. Das Schneidelement 6 weist an seinen radial entgegengesetzten Enden jeweils eine Schneide auf, wie später beschrieben wird. Ausgehend von der Stirnseite 3 ist in dem Werkzeugschaft 2 ferner eine Bohrung 8 ausgebildet. Die Bohrung 8 erstreckt sich parallel zu der Längsachse Z des Werkzeugschaftes 2, aber radial beabstandet zu dieser. Dabei ist die Bohrung 8 derart versetzt zu der Achse Z angeordnet, daß sie sich mit der Quernut 4 schneidet. Die Bohrung 8 ist vorzugsweise gegenüber der Achse Z in einer Richtung normal zur Längsachse X der Quernut 4 versetzt, so daß die Bohrung 8 im wesentlichen an der Mitte der Quernut 4 angeordnet ist. In die Bohrung 8 ist ein Verschlußbolzen 10 eingesetzt. Der Verschlußbolzen 10 kann von der Stirnseite 3 her in die Bohrung 8 eingesetzt werden. Am Ende des Verschlußbolzens 10 ist eine Verschlußwand 12 in Form einer Deckplatte ausgebildet. Unterhalb der Verschlußwand 12 ist in dem Verschlußbolzen 10 eine Ausnehmung 14 vorhanden, welche im eingesetzten Zustand des Verschlußbolzens 10 einen Teil der Quernut 4 bildet. Die Quernut 4 bildet gemeinsam mit der Aussparung 14 und der Verschlußwand 12 des Verschlußbolzens 10 einen im wesentlichen rechteckigen Kanal, in dem das Schneidelement 6 in einer Richtung normal zur Achse Z gleitend geführt ist. Ferner ist an dem Verschlußbolzen 10 eine geneigte Fläche 16 ausgebildet. Die Fläche 16 ist so bezüglich der Längsachse des Verschlußbolzens 10 geneigt, daß sie sich zur Stirnseite 3 hin der Längs- bzw. Mittelachse B des Verschlußbolzens 10 annähert. Korrespondierend zu der geneigten Fläche 16 ist in dem Werkzeugschaft 2 eine geneigte Gewindebohrung 18 ausgebildet, in die eine Befestigungsschraube 20 eingeschraubt ist. Die Gewindebohrung 18 ist derart schräg zur Achse Z angeordnet, daß sie sich im wesentlichen normal zu der Fläche 16 erstreckt. Die Befestigungsschraube 20 wirkt, wenn sie in die Gewindebohrung 18 hineingedreht wird, so auf die schräge Fläche an dem Verschlußbolzen 10, daß dieser weiter in die Bohrung 8 und den Werkzeugschaft 2 hineinbewegt wird. Auf diese Weise wird der Verschlußbolzen 10 sicher in dem Werkzeugschaft 2 fixiert. Dabei kommt ein Teil der Deckplatte 12 mit einer Anschlagfläche 22, welche gegenüber der Stirnfläche des Werkzeugschaftes 2 an der Stirnseite 3 zurückversetzt ausgebildet ist, zur Anlage. Auf diese Weise wird die Bewegung des Verschlußbolzens 10 begrenzt, so daß verhindert wird, daß das Schneidelement 6 in der Quernut 4 eingeklemmt wird, wodurch das Pendeln des Schneidelementes 6 blockiert würde.
Die äußeren, radial entgegengesetzten Stirnflächen bzw. Kanten 24 des Schneidelementes 6, an denen die Schneiden ausgebildet sind, erstrecken sich in Richtung der Längsachse Z über die Stirnseite 3 des Werkzeugschaftes 2 hinaus. Dies ermöglicht eine Bearbeitung von Sackbohrungen. Ferner sind an dem Werkzeugschaft 2 zwei Spankammern 26 (in Fig. 1 ist nur eine erkennbar) ausgebildet. Die Spannkammern 26 ermöglichen eine leichte Spanabfuhr aus einer Bohrung bei deren Bearbeitung. Die zweite Spankammer 26, welche in Fig. 1 nicht gezeigt ist, ist punktsymmetrisch zu der Z-Achse an der Rückseite des Werkzeugschaftes 2 ausgebildet. Zusätzlich können in dem Werkzeugschaft 2 Kanäle für eine zentrale Kühlschmiermittelzufuhr vorgesehen sein.
Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf die Stirnseite 3 des in Fig. 1 gezeigten Reibwerkzeuges. In dem Werkzeugschaft 2 ist die Quernut 4 derart ausgebildet, daß sich die Längsachse X der Quernut 4 normal zu der Längsachse Z entlang dem Durchmesser des Werkzeugschaftes 2 erstreckt. Die Längsachse B des Verschlußbolzens 10 und der Bohrung 8 liegt in einer Richtung normal zur Achse X radial beabstandet zu der Achse Z. Dabei schneidet die Bohrung 8 mit dem Verschlußbolzen 10 die Quernut 4. Am Ende des Verschlußbolzens 10 ist die Deckplatte 12 derart ausgebildet, daß sie die Quernut 4 vollständig überdeckt und somit eine Führung für das Schneidelement 6 in Richtung der Achse Z bildet. Die Deckplatte 12 erstreckt sich durch eine in dem Schneidelement 6 ausgebildete Ausnehmung in Form einer Längsnut bzw. Nut 28. Dabei ist in Richtung der Achse X die Nut 28 länger ausgebildet als die Breite der Deckplatte 12. Durch diese Längen- bzw. Breitendifferenz wird ein Pendelspiel für das Schneidelement 6 definiert, so daß das Schneidelement 6 sich um das Pendelspiel in Richtung der Achse X in der Quernut 4 bewegen kann. Das zulässige Pendelspiel kann somit durch die Breite der Nut 28 fest vorgegeben werden. Es wird vorzugsweise so gewählt, daß übliche Achsfluchtungsfehler von Werkzeugmaschinen ausgeglichen werden können. Das Schneidelement 6 ist vorzugsweise so ausgebildet, daß seine Länge in Richtung der X-Achse derart auf den Durchmesser des Werkzeugschaftes 2 abgestimmt ist, daß der Werkzeugschaft 2 das Schneidelement 6 bis in den Bereich der Schneiden 30 unterstützt. Diese Ausgestaltung ermöglicht, daß die Schnittreaktionskräfte nahe der Schneiden 30 in den Werkzeugschaft 2 eingeleitet werden, so daß das Schneidelement 6 sehr schlank und klein ausgebildet werden kann. Dies ermöglicht eine insgesamt kleinere Ausgestaltung des Reibwerkzeuges und eine geringe Pendelmasse, welche höhere Drehzahlen mit höheren Schnittgeschwindigkeiten ermöglicht. Sollen mit demselben Werkzeugschaft 2 Bohrungen von größerem Durchmesser bearbeitet werden, können jedoch auch längere Schneidelemente 6, deren Schneiden 30 weiter voneinander beabstandet sind, in denselben Werkzeugschaft 2 eingesetzt werden. Die Schneiden 31 eines solchen längeren Schneidelementes 6 sind in Fig. 2 gestrichelt dargestellt. Die Schneiden 31 kragen allerdings weiter aus dem Werkzeugschaft 2 vor, was eine schlechtere Abstützung durch den Werkzeugschaft 2 bedingt. In der Drehrichtung D vor den Schneiden 30, 31 sind die Spankammern 26 ausgebildet. Durch eine entsprechende Stufe in dem Schneidelement 6 können die Spankammern 26 besonders groß ausgebildet werden, was eine günstige Spanabfuhr ermöglicht. Insgesamt ist das Werkzeug mit Ausnahme der Anordnung des Verschlußbolzens 10 punktsymmetrisch zur Achse Z ausgebildet. Dies gilt insbesondere auch für das Schneidelement 6. Die symmetrische Ausbildung des Schneidelementes 6, bei dem die Schneiden 30, 31 im wesentlichen auf der Durchmesserachse X des Werkzeuges liegen, ermöglicht eine symmetrische Krafteinleitung in den Werkzeugschaft 2 mit einer guten Führung des Werkzeuges 2 in der zu bearbeitenden Bohrung. Ferner erleichtert die symmetrische Ausgestaltung des Schneidelementes 6 das Einsetzen in die Quernut 4, da nicht auf die Ausrichtung geachtet werden muß. Eine Einstellung des Pendelspiels und eine Zentrierung des Schneidelementes 6 in dem Werkzeugschaft 2 ist nicht erforderlich, da diese Maße durch die Ausgestaltung der Deckplatte 12 und der Nut 28 herstellerseitig fest vorgegeben sind.
Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht des vorderen Endes des erfindungsgemäßen Reibwerkzeuges in Richtung des Pfeils A in Fig. 1. Das Schneidelement 6 erstreckt sich durch die Quernut 4 und die Ausnehmung 14 in dem Verschlußbolzen 10. Die Schneiden 30 bzw. 31 (siehe Fig. 2) stehen radial aus dem Werkzeugschaft 2 vor. Wie anhand von Fig. 2 erläutert, gehören die Schneiden 31 zu einem alternativen Schneidelement 6 mit größerem Durchmesser. Die in Vorschubrichtung vorderen Stirnflächen 24 des Schneidelementes 6, an deren Seiten die Schneiden 30, 31 ausgebildet sind, stehen in Vorschubrichtung des Werkzeuges, d. h. in Richtung der Achse Z, über die Stirnseite 3 und die Deckplatte 12 vor, so daß das Werkzeug geeignet ist, Sacklöcher zu bearbeiten. Auch ermöglicht diese Ausgestaltung sehr lange Schneiden 30, 31, welche zu einer guten Abstützung in der Bohrung und zu einer hohen Prozeßsicherheit führen. Die Verschlußwand bzw. Deckplatte 12 erstreckt sind durch die Nut 28 in dem Schneidelement 6, wobei durch die unterschiedliche Breite der Nut 28 und der Deckplatte 12 das Pendelspiel des Schneidelementes 6 definiert wird.
Fig. 4 zeigt eine Draufsicht und Fig. 5 eine Seitenansicht des Schneidelementes 6. Wie anhand von Fig. 2 ausgeführt, ist das Schneidelement 6 punktsymmetrisch bezüglich seines Mittelpunktes M ausgebildet. Im in den Werkzeugschaft 2 eingesetzten Zustand kann sich der Mittelpunkt M um das zugelassene Pendelspiel in der Richtung der Achse X bezüglich der Achse Z bewegen. Das in Fig. 4 und 5 gezeigte Schneidelement 6 stellt einen Rohling dar, dessen Schneiden 30 und vordere Stirnflächen 24 noch auf das endgültige Maß und die gewünschte Schneidengeometrie geschliffen werden müssen. Es ist vorteilhaft, die Schneidelemente 6 in Form solcher Rohlinge zu fertigen, die dann erst später auf die gewünschten Maße endbearbeitet werden. So können aus denselben Rohlingen verschiedene Schneidelemente 6 mit unterschiedlichen Endmaßen gefertigt werden. Ferner können die Schneidelemente 6 genau an bestimmte Einsatzwecke angepaßt werden. Vorzugsweise sind die Schneidelemente 6 aus Hartmetall oder mit Hartstoff beschichtet.
Fig. 6 zeigt eine Detailansicht einer Schneide 30. Aufgrund der symmetrischen Ausgestaltung des Schneidelementes 6 ist die zweite Schneide 30 entsprechend ausgestaltet. Die Schneide 30 besteht aus einer Nebenschneide 32, einer Hauptschneide 34 und einer Einführkufe 36, in Vorschubrichtung gesehen. Die Nebenschneide weist vorzugsweise einen Nebenschneidenwinkel α_N zwischen 12' und 18' auf. Der Haubtschneidenwinkel α_H beträgt vorzugsweise etwa 20°. Der Winkel β der Einführkufe beträgt bevorzugt etwa 45°. Diese Winkel sind bezogen auf die Vorschubrichtung, welche parallel zur Achse Z verläuft. Die Einführkufe ist nicht schneidend ausgebildet. Somit tritt beim Einführen des Schneidelementes 6 in eine Bohrung nicht gleich die Hauptschneide 34 mit der Bohrungswandung in Kontakt, was bei Fluchtungsfehlern zu einer Beschädigung der Bohrung oder der Schneide führen könnte. Es treten zunächst die nicht schneidenden Einführkufen 36 mit der Bohrung in Kontakt und sorgen dafür, daß das Schneidelement 6 in der Bohrung zentriert bzw. eingependelt wird, bevor die Hauptschneiden 34 mit der Bohrung in Eingriff treten. Der Abstand a zwischen der Nebenschneide 32 und dem Schnittpunkt der Einführkufe 36 mit der Stirnfläche 24 ist vorzugsweise so gewählt, daß er größer oder gleich dem vorgegebenen Pendelmaß ist. Daß bedeutet der Abstand a ist größer oder gleich der Breitendifferenz zwischen der Nut 28 des Schneidelementes 6 und der Verschlußwand 12 des Verschlußbolzens 10. So ist der Abstand a auf einen maximal auszugleichenden Fluchtungsfehler abgestimmt und es kann ein zuverlässiges Einpedenln des Schneidelementes 6 in eine zu bearbeitende Bohrung gewährleistet werden. Die Hauptschneide 34 weist einen positiven Freiwinkel γ_S auf, während die Einführkufe 36 einen negativen Freiwinkel γ_E aufweist, um das Einpendeln des Schneidelementes 6 zu begünstigen.
Bei der in Fig. 6 gezeigten Ausführungsform sind die Hauptschneide 34 und die Einführkufe 36 jeweils gerade ausgebildet und im Winkel zueinander angeordnet. Eine alternative Ausführungsform ist in Fig. 7 gezeigt. Bei dieser Ausführungsform bilden die Hauptschneide 34 und die Einführkufe 36 einen durchgehenden Kurvenzug mit einem sich ändernden Radius. Hauptschneide 34 und Einführkufe 36 gehen somit ohne eine zwischen ihnen liegende Kante ineinander über. So kann ein noch leichteres Einpendeln des Schneidelementes 6 erreicht werden. Die übrigen Merkmale der in Fig. 7 gezeigten Schneidengeometrie entsprechen den anhand von Fig. 6 erläuterten Merkmalen. Bezugszeichenliste 2 Werkzeugschaft
3 Stirnseite
4 Quernut
6 Schneidelement
8 Bohrung
10 Verschlußbolzen
12 Verschlußwand
14 Aussparung
16 geneigte Fläche
18 Gewindebohrung
20 Befestigungsschraube
22 Anschlagfläche
24 Stirnflächen
26 Spankammer
28 Nut
30, 31 Schneiden
32 Nebenschneide
34 Hauptschneide
36 Einführkufe
a Abstand
Z, B, X Achsen
D Drehrichtung
α_N Nebenschneidenwinkel
α_H Hauptschneidenwinkel
β Winkel der Einführkufe
γ_S Freiwinkel der Hauptschneide
γ_E Freiwinkel der Einführkufe

Claims

1. Maschinenreibahle mit einem Werkzeugschaft (2) und einem Schneidelement (6), wobei das Schneidelement (6) in einer Richtung quer zur Längsachse (Z) des Werkzeugschaftes (2) beweglich in dem Werkzeugschaft (2) geführt ist,
das Schneidelement (6) an seinen beiden entgegengesetzten Enden Schneiden (30; 31) aufweist, welche radial entgegengesetzt aus dem Werkzeugschaft (2) vorstehen,
das Schneidelement (6) mit den Schneiden (30; 31) einstückig ausgebildet ist
und die Bewegungsmöglichkeit des Schneidelements (6) durch zumindest einen Anschlag (12, 28) an dem Werkzeugschaft (2) begrenzt ist.

2. Maschinenreibahle nach Anspruch 1, bei welcher in dem Schneidelement (6) eine Ausnehmung (28) ausgebildet ist, in die ein an dem Werkzeugschaft (2) vorgesehener Vorsprung (12) eingreift, wobei die Breite der Ausnehmung (28) in der Bewegungsrichtung des Schneidelementes (6) größer ist als die Breite des Vorsprungs (12).

3. Maschinenreibahle nach Anspruch 1, bei welcher in dem Schneidelement (6) ein Vorsprung ausgebildet ist, der in eine an dem Werkzeugschaft (2) vorgesehene Ausnehmung eingreift, wobei die Breite der Ausnehmung in der Bewegungsrichtung des Schneidelementes (6) größer als die Breite des Vorsprungs ist.

4. Maschinenreibahle nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher der Werkzeugschaft (2) an seiner Stirnseite (3) eine sich in Durchmesserrichtung (X) erstreckende Quernut (4) aufweist, in die das Schneidelement (6) eingesetzt ist.

5. Maschinenreibahle nach Anspruch 4, bei welcher die Quernut (4) durch eine Deckplatte (12) verschlossen ist.

6. Maschinenreibahle nach Anspruch 5, bei welcher die Deckplatte (12) in eine Längsnut (28) des Schneidelementes (6) eingreift und wobei die Breite der Deckplatte (12) geringer als die Länge der Längsnut (28) in Bewegungsrichtung des Schneidelementes (6) ist.

7. Maschinenreibahle nach Anspruch 5 oder 6, bei welcher die Deckplatte (12) als Teil eines Verschlußbolzens (10) ausgebildet ist, welcher in eine Bohrung (8) in dem Werkzeugschaft (2) eingesetzt ist, wobei sich die Bohrung (8) ausgehend von der Stirnseite (3) parallel zu der Längsachse (Z) des Werkzeugschaftes (2) erstreckt.

8. Maschinenreibahle nach Anspruch 7, bei welcher an dem Verschlußbolzen (10) eine gegenüber der Längsachse (Z) des Werkzeugschaftes (2) geneigte Fläche (16) ausgebildet ist, auf die eine Befestigungsschraube (20) wirkt, um den Verschlußbolzen (10) an dem Werkzeugschaft (2) zu fixieren.

9. Maschinenreibahle nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher die Schneiden (30; 31) des Schneidelements (6) auf einer Durchmesserlinie (X) des Werkzeugschaftes (2) liegen.

10. Maschinenreibahle nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher sich die Schneiden (30; 31) in Richtung der Längsachse (Z) des Werkzeugschaftes (2) über dessen Stirnseite (3) hinauserstrecken.

11. Schneidelement (6) zur Verwendung in einer Maschinenreibahle nach einem der vorangehenden Ansprüche, welches an zwei entgegengesetzten Enden Schneiden (30) aufweist, wobei das Schneidelement (6) und die Schneiden (30) einstückig ausgebildet sind.

12. Schneidelement nach Anspruch 11, bei welchem die Schneiden (30) punktsymmetrisch zu einem Mittelpunkt (M) des Schneidelementes (6) ausgebildet sind.

13. Schneidelement nach Anspruch 11 oder 12, bei welchem an einer Seite eine Ausnehmung (28) zur Begrenzung eines Pendelspiels ausgebildet ist.

14. Schneidelement nach einem der Ansprüche 11 bis 13, bei welchem die Schneiden (30) Haupt- (34) und Nebenschneiden (32) sowie eine der Hauptschneide (34) in Vorschubrichtung vorgelagerte nicht schneidend ausgebildete Einführkufe (36) aufweisen.

15. Schneidelement nach einem der Ansprüche 1 und 14, bei welchem die Schneiden (30) gegenüber einem Mittelabschnitt des Schneidelementes (6) in Vorschubrichtung vorstehen.