DE10204957A1

DE10204957A1 - Hochleistungsreibahle zum Reiben von Bohrungen

Info

Publication number: DE10204957A1
Application number: DE2002104957
Authority: DE
Inventors: Juergen Dangel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-02-06
Filing date: 2002-02-06
Publication date: 2003-08-14

Abstract

Es wird eine Reibahle zum Reiben von Bohrungen (17) mit einer Verstellvorrichtung (5 bis 14) zum radialen Verstellen wenigstens eines Schneidelementes (4), wobei wenigstens in einer Reibphase ein Abstand einer Außenkante (15) des Schneidelementes (4) zur Drehachse (16) den zu erzeugenden Bohrungsradius bildet, vorgeschlagen, mit der ein Bearbeitungszyklus wesentlich verkürzt und somit die Produktivität der verwendeten Maschine deutlich verbessert wird. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die Verstelleinrichtung (5 bis 14) wenigstens eine Einziehmechanik (5 bis 14) zum selbsttätigen Einziehen des Schneidelementes (4) nach der Reibphase umfasst.

Description

Die Erfindung betrifft eine Hochleistungsreibahle zum Reiben von Bohrungen mit einer Verstellvorrichtung zum radialen Verstellen wenigstens eines Schneidelementes nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Stand der Technik

Reibahlen zur Fein- bzw. Endbearbeitung von Bohrungen sind seit Jahrzehnten gebräuchlich und werden insbesondere zur Herstellung von Bohrungsdurchmessern geringer Toleranz, insbesondere für Passungen, verwendet. Die verschiedensten Reibahlen werden in Bohrmaschinen, Bohrwerke, Drehbänke oder dergleichen entsprechend eingesetzt. In den letzten Jahren setzen sich hierbei verstärkt sogenannte CNC-Maschinen zur programmgesteuerten, weitgehend automatischen Bearbeitung von Werkstücken durch.
Herkömmliche Reibahlen weisen häufig auswechselbare Schneidelemente auf (vgl. z. B. DE 31 20 219). Der Schneidkopf der Reibahle kann hierbei ein, zwei, drei oder mehrere Schneidelemente besitzen. Die Schneidelemente sind vorzugsweise radial symmetrisch um die Drehachse angeordnet.
Im Allgemeinen sind die Schneidelemente als sogenannte Wendeplatten bzw. Wendeschneidplatten ausgebildet, die häufig an zwei sich gegenüberliegenden Seiten je eine Schneide zur Spanabhebung aufweisen. Beim Abstumpfen bzw. Beschädigen einer Schneide kann die Wendeplatte gewendet und mit der zweiten Schneide die Bearbeitung weitergeführt werden. Zur Einstellung des genauen Bohrungsdurchmessers, d. h. der Abstand der Außenkante des Schneidelements zur Drehachse der Reibahle, werden die Schneidelemente bzw. Wendeplatten radial verstellt bzw. justiert.
Nachteilig bei Reibahlen gemäß dem Stand der Technik ist, dass beim Zurückziehen der Reibahle aus der ausgeriebenen Bohrung die Reibahle mit einer vergleichsweise geringen axialen Geschwindigkeit aus der Bohrung herausgezogen werden muss, um eine Beschädigung dieser zu vermeiden. Insbesondere bei der Bearbeitung von zahlreichen gleichartigen Bohrungen bzw. Werkstücken vor allem auf CNC-Maschinen werden durch den vergleichsweise langen Bearbeitungszyklus pro Bohrung, d. h. Reiben der Bohrung und wieder Herausfahren mit der Reibahle aus der Bohrung, relativ geringe Produktionsraten erreicht. Gerade bei der Metallbearbeitung mittels CNC-Maschinen ist jedoch aufgrund der wirtschaftlichen Rahmenbedingungen eine hohe Produktivität anzustreben.

Aufgabe und Vorteile der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, eine Reibahle zum Reiben von Bohrungen mit einer Verstellvorrichtung zum radialen Verstellen wenigstens eines Schneidelementes, wobei wenigstens in einer Reibphase ein Abstand einer Außenkante des Schneidelementes zur Drehachse den zu erzeugenden Bohrungsradius bildet, vorzuschlagen, mit der ein Bearbeitungszyklus wesentlich verkürzt und somit die Produktivität der verwendeten Maschine deutlich verbessert wird.
Diese Aufgabe wird, ausgehend von einer Reibahle der einleitend genannten Art, durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Durch die in den Unteransprüchen genannten Maßnahmen sind vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung möglich.
Dementsprechend zeichnet sich eine erfindungsgemäße Reibahle dadurch aus, dass die Verstellvorrichtung wenigstens eine Einziehmechanik zum selbsttätigen Einziehen des Schneidelementes nach der Reibphase umfasst.
Mit Hilfe einer erfindungsgemäßen Einziehmechanik, die den Abstand der Außenkante des Schneidelementes zur Drehachse nach der Reibphase verringert, ist ein freier Rückzug der Reibahle aus der Bohrung zu gewährleisten. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise der Abstand der Außenkante des Schneidelementes zur Drehachse kleiner als der erzeugte Bohrungsradius, was ein Beschädigen der Bohrungswand durch das bzw. die Schneidelemente und/oder gegebenenfalls verklempte Späne wirkungsvoll verhindert. Demzufolge kann die Reibahle gemäß der Erfindung gegenüber dem Stand der Technik wesentlich schneller aus der ausgeriebenen Bohrung zurückgezogen werden, wodurch eine wesentlich schnellere Bearbeitung des Bohrungslochs gewährleistet wird. Dies erhöht die Standzeit des Werkzeugs bzw. Schneidelementes deutlich.
Gemäß der Erfindung ist die Einziehmechanik derart ausgebildet, dass diese selbsttätig nach der Reibphase das bzw. die Schneidelemente radial zurückzieht bzw. verstellt. Gegebenenfalls ist eine Erfassungseinheit realisierbar, mit Hilfe derer das zeitliche Ende der Reibphase bzw. das örtliche Ende der Bohrung detektierbar ist und in vorteilhafter Weise das selbsttätige Einziehen des bzw. der Schneidelemente auslöst.
Vorzugsweise ist eine mechanische Erfassungseinheit zur örtlichen Erfassung zumindest des Bohrungsendes vorgesehen. In vorteilhafter Weise weist die Einziehmechanik wenigstens ein Federelement auf. Durch Spannung bzw. Entspannung des Federelementes, beispielsweise einer Spiralfeder, eines elastischen Gummielementes oder pneumatisch bzw. hydraulisch, mittels Fliehkraft, usw., kann zumindest das selbsttätige Einziehen des bzw. der Schneidelemente nach der Reibphase ausgelöst bzw. bewirkt werden.
Gegebenenfalls kann mit Hilfe des Federelementes zusätzlich eine Erfassung des zeitlichen und/oder örtlichen Bohrungsanfanges realisiert werden. In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird mittels der Erfassungseinheit bzw. dem Federelement das selbsttätige Einziehen und Einstellen bzw. Justieren des Abstands der Außenkante des Schneidelementes zur Drehachse gewährleistet. Vorteilhafterweise wird das Federelement am Anfang der Bohrung gespannt und am Ende der Bohrung entspannt. Dies führt zu einer besonders einfachen Ausführungsform der Erfindung.
In einer vorteilhaften Variante der Erfindung ist wenigstens eine Führungseinheit zum radialen und axialen Verstellen und Führen des bzw. der Schneidelemente vorgesehen. Mit Hilfe einer entsprechend ausgebildeten Führungseinheit kann insbesondere das selbsttätige Einziehen des bzw. der Schneidelemente in radialer Richtung als auch das vorzugsweise axiale Verstellen bzw. Spannen und/oder Entspannen des bzw. der Federelemente verwirklicht werden. Grundsätzlich ist auch ein radial ausgerichtetes Spannen bzw. Entspannen des Federelementes denkbar, wobei dies möglicherweise unabhängig vom Verstellen des bzw. der Schneidelemente realisiert werden kann.
Das radiale und axiale Verstellen kann in vorteilhafter Weise mit Hilfe einer in Achsrichtung schräg angeordneten Führung weitestgehend gleichzeitig verwirklicht werden. Beispielsweise kann die Führungseinheit unter anderem ein drei oder mehrseitiger Pyramidenstumpf bzw. Pyramide oder ein Kugelabschnitt bzw. eine Kugelschicht zur wenigstens teilweise gleichzeitigen radialen als auch axialen Verstellung bzw. Führung des bzw. der Schneidelemente umfassen. Vorzugsweise weist die Führungseinheit wenigstens einen konischen Abschnitt auf, beispielsweise einen Kegel oder Kegelstumpf. Entlang des konischen Abschnittes kann die gleichzeitige radiale als auch axiale Verstellung bzw. Führung des bzw. der Schneidelemente in vorteilhafter Weise erfolgen.
In einer besonderen Weiterbildung der Erfindung ist wenigstens ein Anschlagelement zum Festlegen des Abstandes vorgesehen. Im Allgemeinen wird das bzw. die Schneidelemente in radialer Richtung bis zum Anschlagen am Anschlagelement verstellt, wodurch zumindest der Bohrungsradius festgelegt bzw. definiert wird. Gerade bei Reibahlen ist eine relativ exakte Festlegung des Bohrungsdurchmessers zur Herstellung von Bohrungen geringer Toleranz, beispielsweise von Passungsbohrungen, von entscheidender Bedeutung.
Vorteilhafterweise sind wenigstens zwei Anschlagelemente zum Festlegen des maximalen bzw. des minimalen Abstandes vorgesehen. Der maximale Abstand definiert hierbei den Bohrungsradius und der minimale Abstand den Rückstellradius des bzw. der Schneidelemente, der gemäß der Erfindung kleiner als der Bohrungsradius ist. Gegebenenfalls können zur Festlegung des maximalen bzw. des minimalen Abstands jeweils zwei, drei oder mehrere, insbesondere radialsymmetrisch um die Drehachse angeordnete Anschlagelemente vorgesehen werden. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Schneidelement als sogenannte Wendeplatte ausgebildet. Entsprechende Wendeplatten für Reibahlen weisen im Allgemeinen zwei sich gegenüberliegend angeordnete Schneiden auf. Die Wendeplatte ist an der Reibahle derart angeordnet, dass eine erste Schneide zum Reiben von Bohrungen verwendet wird und bei Bedarf, z. B. bei Abnutzung bzw. Beschädigung, die Wendeplatte so gewendet bzw. angeordnet wird, dass die zweite Schneide zum Reiben von Bohrungen verwendbar ist. Entsprechende Wendeplatten sind in vorteilhafter Weise aus besonders hartem Werkstoff wie Hartmetall, Keramik oder dergleichen hergestellt.
Vorzugsweise sind wenigstens zwei Schneidelemente vorgesehen. Hierbei werden die zwei Schneidelemente vorteilhafterweise diametral sich bezüglich der Drehachse gegenüberliegend angeordnet. Die zwei oder mehreren Schneidelemente sind möglichst radial symmetrisch anzuordnen, wodurch vorteilhafte Kraftverhältnisse am Schneidkopf der Reibahle realisierbar sind. Durch die Verwendung von mehreren Schneidelementen reduziert sich in vorteilhafter Weise die Beanspruchung pro Schneielement.

Ausführungsbeispiel

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand der Figuren nachfolgend näher erläutert.
Im Einzelnen zeigt:
Fig. 1 einer schematische Querschnittsdarstellung einer erfindungsgemäßen Reibahle,
Fig. 2 eine schematische Seitenansicht der erfindungsgemäßen Reibahle und
Fig. 3 eine schematische Detailansicht aus Fig. 1.
In Fig. 1 ist ein schematischer Querschnitt einer erfindungsgemäßen Reibahle dargestellt. Die Reibahle umfasst einen Zylinderschaft 1 und einen Reibkopf 2. Der Reibkopf 2 besteht insbesondere aus einem Grundkörper 3 und einem Führungselement 6, an dem die verstellbaren Schneidelemente 4 bzw. Wendeplatten 4 angeordnet sind.
Die Wendeplatten 4 sind jeweils an einem Gleitstück 5 fixiert. Die Gleitstücke 5 werden insbesondere durch das Führungselement 6 geführt. Zur Führung der Gleitstücke 5 weist das Führungselement 6 insbesondere eine T-Nut 7 gemäß Fig. 3 (vgl. Detail z) auf. Mit Hilfe der T-Nut 7 wird sowohl ein radiales Verstellen hin zu als auch weg von einer Drehachse 16 der Reibahle gewährleistet. Darüber hinaus wird mit Hilfe einer Ausnehmung 8 des Grundkörpers 3 das Gleitstück 5 zusätzlich stabilisiert bzw. geführt.
Das Führungselement 6 umfasst einen konischen Führungsabschnitt, so dass die Gleitstücke 5 sowohl in radialer als auch axialer Richtung und somit entsprechend die Wendeplatten 4 verstellt werden.
Die Gleitstücke 5 stehen durch einen Distanzring 9 sowie einer Scheibe 10 mit einer Feder 11 in Verbindung. Auf der der Scheibe 10 gegenüberliegenden Seite ist eine zweite Scheibe 12 vorgesehen, deren Lage beispielhaft durch zwei Einstellschrauben 13 bzw. sogenannte Gewindemaden definiert wird. Die Einstellschrauben 13 bzw. Scheibe 12 bildet einen ersten Anschlag bezüglich der axialen Verstellung der Wendeplatten 4. Hierbei bewirkt eine axiale Verstellung der Wendeplatten 4 in Richtung zum Zylinderschaft 1 ein Verstellen des Gleitelementes 5, des Distanzringes 9, der Scheibe 10 und somit ein Zusammendrücken bzw. Spannen der Feder 11 bis diese an der Scheibe 12 anschlägt.
Aufgrund der konischen Ausbildung des Führungselementes 6 wird durch den axialen Anschlag 12 bzw. 13 der maximale radiale Abstand einer Außenkante 15 der Wendeplatteschneiden zur Drehachse 16 der Reibahle und somit der Bohrungsradius festgelegt bzw. definiert.
Gemäß Fig. 1 ist der Verstellmechanismus der Wendeplatten 4 im axial ausgefahrenen bzw. radial eingezogenen Zustand dargestellt. Hierbei schlagen die Gleitstücke 5 an einem zweiten Anschlag 14 an, so dass der minimale Abstand der Außenkante 15 der Wendeplatte 4 zur Drehachse 16 festgelegt ist. Die Feder 11 ist in diesem Zustand weitgehend entspannt.
In Fig. 2 ist eine schematische Seitenansicht der Reibahle aufgeführt.
Mit Hilfe einer Reibahle gemäß Fig. 1 wird eine Bohrung 17 eines Werkstücks 18 ausgerieben. Die Bohrung 17 ist im Allgemeinen bis auf ca. 0,3 bis 0,6 mm des Fertigdurchmessers bzw. des zu erzeugenden Bohrungsdurchmessers bereits vorgebohrt, so dass im Moment des Aufsetzens der Wendeplatten 4 auf das Werkstück 18 gemäß Fig. 1 die Wendeplatten 4 an diesem anschlagen. Durch eine axiale Bewegung der Reibahle in Richtung des Werkstückes 18 werden die Wendeplatten 4 in Richtung des Zylinderschaftes 1 axial verstellt, bis die Feder 11 vollständig zusammengedrückt ist bzw. die axiale Verstellung anschlägt. Durch den konischen Abschnitt des Führungselementes 6 werden die Wendeplatten 4 zugleich in radialer Richtung weg von der Drehachse 16 verstellt, so dass diese beim axialen Anschlagen des Verstellmechanismuses zugleich den zu erzeugenden Bohrungsdurchmesser definieren. Durch ein weiteres axiales Verstellen der Reibahle in Richtung Werkstück 18 reiben die Wendeplatten 4 die Bohrung 17 aus. Während der Reibphase ist die Feder 11 gespannt bzw. zusammengedrückt. Am Ende der Bohrung 17 wirkt auf die Feder 11 keine axiale Gegenkraft, so dass diese mittels der Scheibe 10, dem Distanzring 9 sowie den Gleitstücken 5 ein axiales und gleichzeitig radiales Verstellen der Wendeplatten 4 gewährleistet. Hierdurch ist der Abstand der Außenkante 15 der Wendeplatte 4 zur Drehachse 16 kleiner als der erzeugte Bohrungsradius, so dass eine Beschädigung der ausgeriebenen Bohrung 17 beim Zurückziehen der Reibahle aus dieser wirkungsvoll verhindert wird.
Gemäß der Erfindung wird die Bearbeitungszeit zum Ausreiben einer Bohrung deutlich verringert, so dass sich die Standzeit wesentlich erhöht.
Grundsätzlich ist denkbar, dass die Einziehmechanik sowohl hydraulisch, pneumatisch und/oder elektrisch betätigbar ausgebildet ist. Bei sich im Allgemeinen drehenden Reibahlen ist jedoch eine entsprechend unterstützte Einziehmechanik gegenüber einer rein mechanischen Variante wie z. B. gemäß der Zeichnung deutlich höher.
Vor allem aufgrund der T-Nut 7 wird vorteilhafterweise ein besonders einfaches Einziehen der Wendeplatten 4 gewährleistet, so dass ein schneller und freier Rückzug aus der Bohrung 17 möglich ist. Durch den freien Rückzug der Reibahle ist keine Oberflächenverletzung insbesondere aufgrund sich zwischen den Wendeplatten 4 und der Bohrung 17 gegebenenfalls verklemmender Späne möglich.
Generell kann die Reibahle sowohl in der Nassbearbeitung als auch in der Trockenbearbeitung eingesetzt werden. Bezugszeichenliste 1 Zylinderschaft
2 Reibkopf
3 Grundkörper
4 Wendeplatte
5 Gleitstück
6 Führungselement
7 T-Nut
8 Ausnehmung
9 Distanzring
10 Scheibe
11 Feder
12 Scheibe
13 Einstellschraube
14 Anschlag
15 Außenkante
16 Drehachse
17 Bohrung
18 Werkstück

Claims

1. Reibahle zum Reiben von Bohrungen (17) mit einer Verstellvorrichtung (5 bis 14) zum radialen Verstellen wenigstens eines Schneidelementes (4), wobei wenigstens in einer Reibphase ein Abstand einer Außenkante (15) des Schneidelementes (4) zur Drehachse (16) den zu erzeugenden Bohrungsradius bildet, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellvorrichtung (5 bis 14) wenigstens eine Einziehmechanik (5 bis 14) zum selbsttätigen Einziehen des Schneidelementes (4) nach der Reibphase umfasst.

2. Reibahle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einziehmechanik (5 bis 14) wenigstens ein Federelement (11) aufweist.

3. Reibahle nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Führungseinheit (6) zum radialen und axialen Verstellen und Führen des Schneidelements (4) vorgesehen ist.

4. Reibahle nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungseinheit (6) wenigstens einen konischen Abschnitt aufweist.

5. Reibahle nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Anschlagelement (13, 14) zum Festlegen des Abstands vorgesehen ist.

6. Reibahle nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Anschlagelemente (13, 14) zum Festlegen des maximalen beziehungsweise des minimalen Abstandes vorgesehen sind.

7. Reibahle nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneidelement (4) als Wendeplatte (4) ausgebildet ist.

8. Reibahle nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Schneidelemente (4) vorgesehen sind.

9. Verfahren zum Reiben von Bohrungen (17) mit einer Reibahle, die wenigstens ein Schneidelement (4) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass nach einer Reibphase des Schneidelementes (4) ein radiales Einziehen von einer Bohrposition in eine Freilaufposition des Schneidelementes (4) erfolgt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Reibahle nach einem der vorgenannten Ansprüche verwendet wird.