Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Maschinenwerkzeug, insbesondere Reibwerkzeug zur Feinbearbeitung von Bohrungen, mit einem eine Werkzeugachse aufweisenden, relativ zu einem zu bearbeitenden Werkstück rotierenden Werkzeughalter und mehreren an dem Werkzeughalter wechselbar angebrachten Schneidplatten, deren aktive Schneidkanten einen zu der Werkzeugachse koaxialen gemeinsamen Schneidkreis besitzen.

Reiben ist ein spanabhebendes Bearbeitungsverfahren mit geometrisch be- stimmter Schneide, wobei im Gegensatz zum Voll- oder Aufbohren nur mit kleinen Spanungsquerschnitten in stets vorbearbeiteten Bohrungen gearbeitet wird. Die abzuspanenden Aufmaße bzw. Reibzugaben im Durchmesser liegen typischerweise im Bereich von 0,1 bis 0,5 mm. Ein Reibwerkzeug soll eine hohe Bohrungsqualität über viele Bauteile gewährleisten, mit möglichst geringen Toleranzen im Durchmesser sowie in der Form und Lage der Bohrung und deren Rauheit. Um die Maßgenauigkeit der Bohrung im Bereich weniger Mikrometer einzuhalten, werden Reibwerkzeuge individuell an die Bearbeitungsaufgabe angepasst. Diese Genauigkeit kann im Allgemeinen durch exakt definiertes Schleifen von fest mit dem Werkzeughalter verbun- denen Schneidkörpern erreicht werden. Um die Performance zu steigern, hat es sich auch bewährt, die Schneidkörper zu beschichten, wobei lösbare Schneidkörper dann nach dem Schleifen für das Beschichten wieder abmontiert und danach wieder in ihrem Heimatplattensitz montiert werden, um die erforderlichen Toleranzen zu halten. Nach dem Standzeitende muss eine Neubestückung des Maschinenwerkzeugs mit neuen Schneidkörpern nach dem oben beschriebenen Ablauf stattfinden. Der Handlings-, Reinigungsund Logistikaufwand ist dadurch sehr hoch. Individuell einstellbare Plattensit- ze könnten zwar die Toleranzen ausgleichen, jedoch ist der Herstellungsaufwand solcher Versteileinrichtungen und das Einstellen jeder einzelnen Schneidplatte aufwändig. Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die im Stand der Technik bekannten Maschinenwerkzeuge weiter zu verbessern und die Positionierung von wechselbaren Schneidplatten exakt und mit vergleichsweise geringem Aufwand zu ermöglichen. Zur Lösung dieser Aufgabe wird die in im Patentanspruch 1 angegebene Merkmalskombination vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, anstelle individuell geformter Plattensitze eine geometrisch einfache Grundform für alle Schneidplatten gemeinsam bereitzustellen. Dementsprechend wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass der Werkzeughalter einen um die Werkzeugachse umlaufenden zylinderartigen Plattensitzmantel zur radialen Positionierung der Schneidplatten aufweist, wobei die Schneidplatten mindestens eine in Anlage mit dem Plattensitzmantel bringbare Anlageseite aufweisen. Durch den zylinderartigen Plattensitzmantel wird eine umlaufende, konvex gekrümmte Zylinderfläche zur Anlage der Schneidplatten bereitgestellt. Damit ist es möglich, auch für Maschinenwerkzeuge zum Reiben geringe Positioniertoleranzen einzuhalten, ohne dass eine individuelle Zuordnung zwischen Schneidplatte und Heimatplattensitz erforderlich wäre.

Vorteilhafterweise besitzt der Plattensitzmantel die geometrische Form einer allgemeinen Zylinderfläche, die sich unverzerrt in die Ebene abwickeln lässt. Eine solche allgemeine Zylinderfläche wird durch Parallelverschiebung einer Geraden längs einer Leitkurve definiert. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass der Plattensitzmantel eine ungleichmäßig gekrümmte Ringkontur aufweist. Damit ist es möglich, durch eine Verschiebung in Umfangsrichtung längs der Ringkontur eine Durchmessertoleranz auszugleichen. Alternativ ist es auch vorteilhaft, wenn der Plattensitzmantel eine gleichmäßig gekrümmte (kreisförmige) Ringkontur aufweist. In diesem Fall ist es möglich, einen exakten Schneidkreis unabhängig von der Winkelposition bzw. deren Fehler einzuhalten.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Plattensitzmantel als Schlifffläche vor- zugsweise durch Rundschleifen gebildet ist, so dass Toleranzen im μιτι- Bereich fertigungstechnisch eingehalten werden können.

Vorteilhafterweise bildet der Plattensitzmantel als einheitliche Positionierfläche eine Mehrzahl von über seinen Umfang verteilte Plattensitze für die Schneidplatten, wobei die Schneidplatten ohne feste Zuordnung auf die Plattensitze wahlweise verteilbar sind.

Eine weitere herstellungstechnische Vereinfachung sieht vor, dass die Schneidplatten mit ihren Schneidkanten gesondert von dem Werkzeughalter gefertigt sind.

Günstig ist es auch, wenn die Schneidplatten jeweils mehrere Schneidkanten aufweisen, so dass sich die Standzeit entsprechend erhöhen lässt. Um eine definierte Positionshaltung mit einfachen Mitteln sicherzustellen, ist es von Vorteil, wenn die Schneidplatten unter der Kraft einer Schraubverbindung gegen den Plattensitzmantel gepresst sind.

In diesem Zusammenhang ist es auch günstig, wenn zumindest eine Kraft- komponente der Schraubverbindung durch einen axialen Versatz zwischen einem Schraubenloch und einem Schraubgewinde einer Klemmschraube gebildet ist, so dass eine mehrachsige Festlegung möglich ist. Eine besonders einfache Variante sieht vor, dass die Schneidplatten jeweils mittels einer Klemmschraube direkt an dem Werkzeughalter angeschraubt sind.

Alternativ ist es auch möglich, dass die Schneidplatten durch an dem Werkzeughalter angeschraubte Klemmstücke gegen den Plattensitzmantel geklemmt sind. In diesem Fall sind auch keine Durchgangslöcher in den Schneidplatten erforderlich.

Um auf einfache Weise auch eine Drehmomentmitnahme zu ermöglichen, ist es vorteilhaft, wenn die in Umfangsrichtung des Plattensitzmantels abwechselnd angeordneten Schneidplatten und Klemmstücke sich zu einer Ringstruktur ergänzen.

Eine Zusatzfunktion lässt sich dadurch realisieren, dass die Klemmstücke an einer mit den Schneidplatten in Eingriff stehenden Spannfläche eine Tasche zur Aufnahme einer nicht aktiven Schneidkante der mehrschneidigen Schneidplatten besitzen, so dass die unbenutzte Schneidkante auch vor bei der Bearbeitung entstehenden Spänen geschützt bleibt.

Ein weiterer Einsatzvorteil ergibt sich dadurch, dass die Klemmstücke einen Kanal zur Kühlmitteldurchführung zu den Schneidplatten aufweisen. Um eine exakt definierte, kippfreie Abstützung zu gewährleisten, ist es von Vorteil, wenn die Schneidplatten an ihren Anlageseiten jeweils zwei bezüglich der Werkzeugachse in einem Winkelabstand voneinander liegende, vorzugsweise punkt- oder linienförmige Anlagestellen zur Anlage an dem Plattensitzmantel aufweisen.

Solche voneinander beabstandete Anlagestellen lassen sich dadurch freistellen, dass die Schneidplatten an ihren Anlageseiten jeweils eine parallel zur Werkzeugachse verlaufende, insbesondere nutartige Freisparung aufweisen.

Zur Mitnahme von Drehmomenten bzw. Übertragung von Schneidkräften ist es vorteilhaft, wenn die Schneidplatten an jeweils mindestens einem an dem Werkzeughalter verankerten oder ausgebildeten Widerlager außerhalb des Plattensitzmantels einzeln abgestützt sind.

Eine weitere Verbesserung sieht vor, dass der Werkzeughalter eine den Plat- tensitzmantel umgebende, in einer Radialebene der Werkzeugachse liegen- de Ringschulter zur axialen Abstützung der Schneidplatten aufweist.

In einer herstellungstechnisch besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist der Plattensitzmantel durch einen zylindrischen oder hohlzylindrischen Stirnfortsatz des Werkzeughalters gebildet.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Reibwerkzeug mit einem zylinderförmigen Plattensitzmantel und daran positionierten Schneidplatten in perspektivischer Darstellung;

Fig. 2 eine Schneidplatte des Reibwerkzeugs nach Fig. 1 in vergrößerter

Darstellung; Fig. 3 und 4 weitere Ausführungsbeispiele von Schneidplatten;

Fig. 5 eine zweite Ausführungsform eines Reibwerkzeugs in abgeschnittener perspektivischer Ansicht; Fig. 6 eine Ausschnittsvergrößerung des in Fig. 5 markierten Bereichs; Fig. 7 eine dritte Ausführungsform eines Reibwerkzeugs in abgeschnittener perspektivischer Ansicht;

Fig. 8 den Werkzeughalter des Reibwerkzeugs nach Fig. 7 ohne

Schneidplatten und Klemmelennente;

Fig. 9 eine vierte Ausführungsform eines Reibwerkzeugs in perspektivischer Ansicht; Fig. 10 den Werkzeughalter des Reibwerkzeugs nach Fig. 9 in Stirnansicht.

Die in der Zeichnung dargestellten Reibwerkzeuge 10 lassen sich für die Feinbearbeitung einer vorgefertigter Bohrung in einem Werkstück mittels einer Werkzeugmaschine um eine Werkzeugachse 12 rotierend antreiben und dabei axial vorschieben, um eine Reibzugabe spanabhebend abzutragen und so eine passgenaue Bohrung mit hoher Oberflächengüte zu erzeugen. Die Werkzeugachse kann jedoch auch eine Rotationsachse für ein Werkstück sein, das zur Bearbeitung mit einem stillstehenden Maschinenwerkzeug um die Werkzeugachse rotierend bewegt wird.

Wie in Fig. 1 gezeigt, weist das Reibwerkzeug 10 einen der Grundform nach zylindrischen Werkzeughalter 14 auf, der an seinem hinteren Ende über eine Kupplung 16 mit einer an eine Maschinenspindel anschließbare Aufnahme verbindbar ist. Am vorderen Ende des Werkzeughalters bzw. Werkzeugrund- körpers 14 ist eine Mehrzahl von Schneidplatten 18 in Umfangsrichtung verteilt angebracht. Die radial äußeren aktiven Schneidkanten 20 dieser Schneidplatten 18 laufen auf einem zu der Werkzeugachse 12 koaxialen gemeinsamen Schneidkreis um. Zur exakten radialen Positionierung der Schneidplatten 18 ist an dem Werkzeughalter 14 ein Stirnfortsatz 22 vorge- sehen, der umfangsseitig einen um die Werkzeugachse 12 umlaufenden zylindrischen Plattensitzmantel 24 mit einer stetig konvex gekrümmten Zylinderfläche bildet. Die Schneidplatten 18 liegen dabei mit einer Anlageseite 26 gegen den Plattensitzmantel 24 bzw. dessen Zylinderfläche an, wie es weiter unten näher beschrieben wird.

In Fig. 1 besitzt der Plattensitzmantel 24 eine kreiszylindrische Form. Grund- sätzlich sind auch allgemeine Zylinderflächen als Plattensitzmantel einsetzbar, beispielsweise auch solche, deren erzeugende Kurve bzw. Leitkurve stückweise verschieden gekrümmt oder ein Polygon ist. Die geometrische Besonderheit einer Zylinderfläche besteht allgemein darin, dass sie eine Regelfläche ist, die unverzerrt in die Ebene abgewickelt werden kann. Denkbar ist es auch, dass der in der Grundform zylinderartige Plattensitzmantel 24 zwischen den vorgesehenen Plattensitzen mit Aussparungen versehen ist, beispielsweise um eine nicht aktive Schneidkante freizustellen.

In dem gezeigten Beispiel eines senkrechten Kreiszylinders lässt sich der Plattensitzmantel 24 als Schlifffläche durch Rundschleifen auf einen hochgenau definierten Durchmesser bringen. Der Plattensitzmantel 24 bildet somit abschnittsweise Plattensitze für die Schneidplatten 18, welche ohne feste Zuordnung wahlweise auf die Plattensitze verteilbar sind. Zweckmäßig werden die vorgefertigten Schneidplatten 18 auf einem Nennmaßhalter positio- niert und an ihren Schneidkanten 20 auf einen definierten Durchmesser geschliffen.

Wie aus Fig. 1 weiter ersichtlich, weist der Werkzeughalter 14 eine den Plattensitzmantel 24 umgebende, in einer Radialebene der Werkzeugachse 12 liegende Ringschulter 28 als Bodenstützfläche zur axialen Abstützung der Schneidplatten 18 auf. Nahe deren Schneidkanten 20 sind Spannuten 30 zur Abfuhr von Spänen in den Mantel des Werkzeughalters 14 eingebracht.

Um auch die beim Schneidvorgang auftretenden Drehmomente und Torsi- onskräfte mitnehmen zu können, sind außerhalb des Plattensitzmantels 24 in der Ringschulter 28 verankerte stiftformige Widerlager 32 vorgesehen, die als Lagerfläche für eine seitliche Plattenfläche der zugeordneten Schneidplatten 18 wirken.

Für eine exakte Positionshaltung werden die Schneidplatten 18 durch eine Schraubverbindung 34 zugleich gegen den Plattensitzmantel 24, die Ringschulter 28 und das zugeordnete Widerlager 32 gepresst. Die Schraubverbindung 34 umfasst jeweils eine Senkkopfschraube 36, die ein Durchgangsloch 38 der jeweiligen Schneidplatte 18 durchgreift und sich mit einem vorgegebenen axialen Versatz in eine Gewindebohrung in der Ringschulter 28 so einschrauben lässt, dass auch die gewünschten Kraftkomponenten zum seitlichen Anpressen der Schneidplatten 18 gegen den Plattensitzmantel 24 und gegen das zugehörige Widerlager 32 aufgebracht werden.

Wie auch aus Fig. 2 ersichtlich, weisen die Schneidplatten 18 an ihrer Anla- geseite 26 jeweils zwei durch seitliche Planflächen gebildete seitliche Anlagestellen 40 zur Anlage an dem Plattensitzmantel 24 auf. Die Anlagestellen 40 sind fertigungstechnisch vorteilhaft durch Planflächen gebildet, können aber auch eine konvexe Kontur aufweisen. Im montierten Zustand der Schneidplatten 18 liegen diese Anlagestellen 40 bezüglich der Werkzeug- achse 12 in einem Winkelabstand zueinander und verlaufen linienförmig achsparallel, so dass eine eindeutig bestimmte radiale Abstützung erreicht wird. Zu diesem Zweck ist eine parallel zur Werkzeugachse 12 durchgehende zentrale Freisparung 42 zwischen den Anlagestellen 40 eingebracht, die eine konkave, insbesondere nutartige oder rinnenförmige Querschnittskontur besitzt.

Bei den folgenden Ausführungsbeispielen sind gleiche

oder ähnliche Teile mit denselben Bezugszeichen versehen, wie vorstehend beschrieben.

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer zweischneidigen Schneidplatte 18, die als Wendeschneidplatte bezüglich einer quer zu dem Durchgangsloch 38 durchgehenden Symmetrieachse 44 punktsymmetrisch ausgebildet ist. Dabei ist jeweils eine Anlageseite 26 für die beiden Schneidkanten 20 vorgesehen. Die Schneidkanten 20 stehen nach entgegengesetzten Richtungen über die das Durchgangsloch 38 umgebenden Stirnflächen über. Die nicht benutzte zweite Schneidkante 20 kann dabei in einem an den Plattensitzmantel 24 angrenzenden ringförmigen Einstich in der Bodenstützfläche bzw. Ringschulter 28 des Werkzeughalters 14 aufgenommen werden. Soll die zweite Schneidkante 20 zum Einsatz kommen, wird die Schneidplatte 18 gelöst und um 180° um die Symmetrieachse 44 gedreht.

Fig. 4 zeigt eine alternative dreischneidige Schneidplatte 18. Diese besitzt auch drei Anlageseiten 26 und lässt sich für einen Schneidenwechsel um 120° um die Bohrungsachse 46 drehen. Das in Fig. 5 dargestellte Ausführungsbeispiel eines Reibwerkzeugs 10 unterscheidet sich von dem Beispiel nach Fig. 1 im Wesentlichen dadurch, dass die Schneidplatten 18 ohne Bohrungen ausgeführt und nicht direkt angeschraubt sind, sondern mittelbar durch Klemmstücke 48 gegen den Plattensitzmantel 24 geklemmt sind. Die Klemmstücke 48 sind jeweils durch eine radial in den Stirnfortsatz 22 eingedrehte Schraube 36 festgelegt. Dabei ergänzen sich die in Umfangsrichtung des Plattensitzmantels 24 abwechselnd angeordneten Schneidplatten 18 und Klemmstücke 48 formschlüssig zu einer Ringstruktur, so dass zusätzliche Widerlager (Stifte 32 in Fig. 1 ) entfallen. Wie am besten aus Fig. 6 ersichtlich, sind in den Plattensitzmantel 24 axial verlaufende Hohlkehlen 50 eingebracht, die einen Freiraum für eine nicht aktive zweite Schneidkante 20 schaffen. Auch die Klemmstücke 48 können an ihrer mit der Schneidplatte 18 in Eingriff stehenden Spannfläche eine Tasche oder Freisparung 52 zum Schutz der unbenutzten Schneidkante 20 be- sitzen. Eine zusätzliche Funktionserweiterung kann darin bestehen, dass die Klemmstücke einen im Bereich der aktiven Schneidkante 20 mündenden Kanal 54 zur Kühlmitteldurchführung aufweisen. Bei dem in Fig. 7 und 8 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Plattensitz- mantel 24 durch einen hohlzylindrischen Ringfortsatz 22 gebildet, der über seinen Umfang mit Langlöchern 56 versehen ist. Auch hier sind Schneidplat- ten 18 und Klemmstücke 48 in Umfangsrichtung abwechselnd angeordnet. Die Klemmstücke 48 werden allerdings mittels Schraube 36 in jeweils einem Nutenstein 58 an der Innenseite des Ringfortsatzes 22 festgelegt. Dadurch ist die Position der Schneidplatten 18, deren Anzahl sowie die Gleich- bzw. Ungleichteilung weitgehend frei wählbar. Um ungleiche Teilungen der Schneidplatten 18 zu erreichen, können die Längen der Klemmstücke 48 entsprechend variieren.

Fig. 9 und 10 zeigen ein Ausführungsbeispiel mit einem abschnittsweise unterschiedlich gekrümmten Plattensitzmantel 24. Die Anzahl dieser Umfangs- abschnitte ist abhängig von der vorgesehenen Anzahl der Schneidplatten 18, von denen in Fig. 9 nur zwei beispielhaft gezeigt sind. Durch eine Verschiebung der Schneidplatten 18 an dem Plattensitzmantel 24 entlang können somit unterschiedliche Schneiddurchmesser, vorzugsweise im μηη-Bereich, realisiert werden. Weiterhin können durch die Verschiebung Fertigungstole- ranzen oder ein Verschleiß der Schneidkanten ausgeglichen werden. Zur Drehmomentmitnahme sind hier für jeden Plattensitz mehrere Bohrungen 60 in der Ringschulter 28 des Werkzeughalters 14 vorgesehen, in denen die Widerlager 32 und Klemmschrauben 36 wahlweise positionierbar sind.