DE19654323A1 - Messerplatte für ein Werkzeug zur spanabtragenden Bearbeitung von Bohrungsoberflächen in Werkstücken - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Messerplatte für ein Werkzeug zur spanabtragenden Bearbeitung von Boh­ rungsoberflächen in Werkstücken gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Werkzeug gemäß Oberbe­ griff des Anspruchs 11.

Messerplatten und Werkzeuge der hier angesprochenen Art sind bekannt. Bei der spanabtragenden Bearbei­ tung von Bohrungsoberflächen in Werkstücken wird das Werkzeug in Rotation versetzt und in eine Boh­ rung in einem feststehenden Werkzeug eingefahren. Durch die Relativbewegung zwischen Werkzeug bezie­ hungsweise einer Messerplatte des Werkzeugs und der Bohrungsoberfläche werden von dieser Späne abgetra­ gen. Es ist demnach auch möglich, ein Werkstück in Rotation zu versetzen und ein feststehendes Werk­ zeug in eine zu bearbeitende Bohrung einzufahren.

Bei der Bearbeitung von Bohrungsoberflächen fallen Späne an, die aus dem Bearbeitungsbereich ausge­ bracht werden müssen. Insbesondere bei der Feinbe­ arbeitung von Bohrungsoberflächen können im Bear­ beitungsbereich verbleibende Späne zu einer nach­ haltigen Beeinträchtigung der Bohrungsoberfläche, das heißt sowohl der Maßhaltigkeit als auch der Oberflächenqualität, führen. Es wurde bereits vor­ geschlagen, das Werkzeug mit sogenannten Spanabwei­ sern zu versehen, die die entstehenden Späne in be­ vorzugte Richtungen abdrängen. Diese Art der Aus­ führung ist jedoch aufwendig und bedarf zusätzli­ cher Maßnahmen, den Spanfluß zu beeinflussen, die mit zusätzlichen Kosten verbunden sind.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Messer­ platte und ein Werkzeug zu schaffen, die diese Nachteile nicht aufweisen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Messerplatte vorgeschlagen, die die in Anspruch 1 genannten Merkmale aufweist. Dadurch, daß die Messerplatte mit einer Spanleitfläche versehen ist, die - in Vor­ schubrichtung der Messerplatte gesehen - gegenüber einer gedachten Mittelebene der Messerplatte ab­ fällt oder ansteigt, kann der Spanfluß in eine vor­ gegebene Richtung abgelenkt werden. Es hat sich ge­ zeigt, daß die Ablenkung des Spanflusses auch bei Verwendung eines Schmier- und Kühlmittels gegeben ist, das unter hohem Druck in den Bearbeitungsbe­ reich eingebracht wird.

Bevorzugt wird ein Ausführungsbeispiel der Messer­ platte, das sich dadurch auszeichnet, daß die Span­ leitfläche durch eine Spanleitstufe begrenzt wird, die den Lauf der auftreffenden Späne so beeinflußt, daß die Späne definiert gebrochen werden, so daß eine vorgegebene Spanlänge erzielt wird. Dies ist wichtig, um eine effektive Spanabfuhr zu gewährlei­ sten.

Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den übri­ gen Unteransprüchen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird auch ein Werkzeug vorgeschlagen, daß die in Anspruch 11 genannten Merkmale umfaßt. Dadurch, daß dieses Werkzeug mit mindestens einer Messerplatte versehen ist, die eine Spanleitfläche zur definierten Spanabfuhr auf­ weist, kann auf weitergehende Maßnahmen verzichtet werden, die der definierten Spanableitung dienen. Der Aufbau des Werkzeugs ist damit wesentlich ver­ einfacht.

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

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Mes­ serplatte;

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Vorderseite der in Fig. 1 dargestellten Messerplatte;

Fig. 3 eine Seitenansicht der Messerplatte;

Fig. 4 eine stirnseitige Ansicht der Messer­ platte und

Fig. 5 ein Werkzeug mit einer Messerplatte ent­ sprechend den Fig. 1 bis 4.

Im folgenden wird davon ausgegangen, daß die Mes­ serplatte eine rechteckige Grundform aufweist und als Wendeplatte ausgebildet ist, das heißt sie weist an gegenüberliegenden Ecken Schneidkanten auf, die der Bearbeitung von Bohrungsoberflächen dienen. Es ist jedoch sehr wohl möglich, die Mes­ serplatte mit einer anderen Grundkontur zu verse­ hen, also dreieckig, quadratisch oder vorzugsweise sechseckig auszubilden. In allen Fällen ist es mög­ lich, den Grundgedanken der im folgenden beschrie­ benen Erfindung zu realisieren.

Die in Fig. 1 dargestellte Messerplatte 1 ist also rechteckig, das heißt ihre Längsseiten 3 und 5 sind wesentlich länger als deren Stirnseiten 7 und 9. Die obenliegende Vorderseite der Messerplatte 1, die auch als Messerbrust 11 bezeichnet wird, ist hier beispielhaft mit einer sich in Längsrichtung der Messerplatte 1 erstreckenden Spann-Nut verse­ hen, die zwei in einem Winkel zur Messerbrust 11 abfallende Spannflächen 13 und 15 umfaßt, die im wesentlichen V-förmig zueinander verlaufen, wobei die innere Scheitellinie parallel zu den Längssei­ ten 3 und 5 und in der Mitte zwischen diesen ver­ läuft. Die Länge der Spannflächen ist kleiner als die der Längsseiten. Die Spann-Nut ist also gegen­ über den Stirnseiten 7 und 9 geschlossen.

Entlang der Längsseite 3 verläuft eine erste Span­ leitfläche 17, die etwa im Bereich der Stirnseite 7 entspringt, sich jedoch nicht über die gesamte Länge der Längsseite 3 erstreckt. Diametral gegen­ überliegend ist eine weitere Spanleitfläche 19 vor­ gesehen, die identisch ausgebildet ist wie die er­ ste Spanleitfläche 17. Die Spanleitflächen 17 und 19 fallen gegenüber einer gedachten Mittelebene 21, ausgehend von der zugehörigen Stirnseite 7 bezie­ hungsweise 9, ab. Sie fallen damit auch gegenüber der parallel zur Mittelebene 21 verlaufenden Mes­ serbrust 11 ab.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbei­ spiel der Messerplatte 1 wird davon ausgegangen, daß im Übergangsbereich zwischen der Stirnseite 7 und der Längsseite 3 die erste aktive Schneide 23 der Messerplatte liegt, die, wie bekannt, eine in Vorschubrichtung geneigte Haupt- und eine entgegen der Vorschubrichtung abfallende Nebenschneide um­ fassen kann. Bei Einsatz der Schneide 23 wird die Messerplatte 1 in Richtung des Pfeiles 25 in eine zu bearbeitende Bohrung vorgeschoben. Entsprechend bilden die Seitenkanten im Bereich der Stirnseite 9 der Längskante 5 eine zweite Schneide 27 aus, die bei einer Vorschubbewegung der Messerplatte 1 in Richtung des Pfeiles 29 zur Bearbeitung einer Boh­ rungsoberfläche wirksam werden.

Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel der Messerplatte 1 steigt die erste Spanleitfläche 17 in Richtung zur Stirnseite 7 an. Entsprechend steigt die zweite Spanleitfläche 19 - in Richtung des Pfeiles 29 gesehen - zur Stirnseite 9 hin an.

Die erste Spanleitfläche 17 wird durch eine hier im wesentlichen parallel zur Längsseite 3 verlaufende erste Spanleitstufe 31 begrenzt, deren Höhe ent­ sprechend der Neigung der Spanleitstufe von der Stirnseite 7 in Richtung zur gegenüberliegenden Stirnseite 9 zunimmt. In ihrem hinteren, der Stirn­ seite 7 abgewandten Bereich, wird die erste Span­ leitfläche 17 durch eine zweite Spanleitstufe 33 begrenzt, die von der Spanleitstufe unter einem Winkel von ca. 60° zur Messerbrust 11 ansteigt.

Entsprechend wird die zweite Spanleitfläche 19 von einer im wesentlichen parallel zur Längsseite 5 verlaufenden ersten Spanleitstufe 35 und von einer zweiten Spanleitstufe 37 begrenzt.

Aus den Erläuterungen ist ersichtlich, daß die Spanleitflächen 17 und 19, jeweils in der zugehöri­ gen Vorschubrichtung 25 beziehungsweise 29 gesehen, ausgehend von der zweiten Spanleitstufe 33 bezie­ hungsweise 37 in Richtung auf die zugehörige Stirn­ seite 7 beziehungsweise 9 ansteigen, also in einer ersten Richtung geneigt sind. Es ist zusätzlich möglich, daß die Spanleitflächen 17 und 19, ausge­ hend von den Längskanten 3 beziehungsweise 5, nach innen abfallen beziehungsweise geneigt sind, also in einer zweiten Richtung quer zur ersten Neigungs­ richtung verlaufen.

Die Spanleitstufen 17 und 19 können auch noch Span­ leitbereiche 39 und 41 aufweisen, die sich bis in den Bereich der entsprechenden Stirnseiten 7 und 9 erstrecken. Die Spanleitflächen und -bereiche lau­ fen fast völlig um die Messerplatte herum.

Fig. 2 zeigt die anhand von Fig. 1 erläuterte Messerplatte 1 in Draufsicht, also eine Ansicht der Messerbrust 11. Deutlich sind die Spannflächen 13 und 15 erkennbar, die - ausgehend von den Längskan­ ten 3 und 5 - in Richtung auf eine gedachte Mittel­ linie 43 abfallen und die in einem Abstand zu den Stirnseiten 7 und 9 der Messerplatte 1 enden, so daß eine mit den Spannflächen zusammenwirkende Spannpratze quasi geschützt in der Spann-Nut liegt, wodurch verhindert wird, daß Späne zwischen Messer­ platte und Spannpratze gelangen können.

Unten links ist die Schneide 23 erkennbar, die einen Hauptschneidenbereich 23a und einen Neben­ schneidenbereich 23b umfaßt. Entsprechend umfaßt die diametral gegenüberliegende zweite Schneide 27 einen in Vorschubrichtung 29 abfallenden Haupt­ schneidenbereich 27a und einen entgegengesetzt der Vorschubrichtung 29 abfallenden Nebenschneidenbe­ reich 27b. Der Abfall der Nebenschneiden ist sehr gering, so daß er aus der hier vorliegenden Dar­ stellung nicht ersichtlich ist.

Deutlich erkennbar ist aus dieser Darstellung, daß die Spanleitbereiche 39 und 41, die den Stirnseiten 7 beziehungsweise 9 zugeordnet sind und die sich in die erste Spanleitfläche 17 beziehungsweise in die zweite Spanleitfläche 19 fortsetzen, gleich groß ausgebildet sind. Die Messerplatte 1 ist, wie oben gesagt, als Wendeplatte ausgebildet. Sie kann nach einer Drehung um 180° um eine senkrecht zur Bildebene von Fig. 2 verlaufende Achse in ein Werkzeug eingesetzt werden, so daß einmal die erste Schneide 23 und nach deren Verschleiß die zweite Schneide 25 mit einer zu bearbeitenden Bohrungs­ oberfläche in Eingriff tritt.

Fig. 2 zeigt auch, daß die erste Spanleitfläche 17 von der ersten Spanleitstufe 31 und der zweiten Spanleitstufe 33 begrenzt wird, während die zweite Spanleitfläche 19 von einer ersten Spanleitstufe 35 und einer zweiten Spanleitstufe 37 begrenzt wird.

Die Messerplatte 1 weist im Bereich der Schneiden 23 und 25 einen Radius auf. Die Ausgestaltung der Schneiden ist grundsätzlich bekannt, so daß hier nicht näher darauf eingegangen werden soll.

Die Länge der Spanleitflächen 17 und 19 erstreckt sich jeweils über die Hälfte der Längsseiten 3 be­ ziehungsweise 5 hinaus. Dies ist jedoch nicht zwin­ gend erforderlich. Die Länge der Spanleitflächen, gemessen ab den zugehörigen Stirnseiten 7 und 9, kann an den jeweiligen Einsatzfall angepaßt werden. Ebenso kann die ab den Stirnseiten 7 beziehungs­ weise 9 gemessene Breite der Spanleitbereiche 39 und 41 an den jeweiligen Einsatzfall angepaßt wer­ den.

Bei einem Einsatz der Messerplatte 1 zur Bearbei­ tung von Bohrungsoberflächen laufen die von dem Hauptschneidenbereich 23a beziehungsweise 27a und den Nebenschneidenbereich 23b beziehungsweise 27b abgetragenen Späne auf der Spanleitfläche 17 bezie­ hungsweise 19 in Richtung auf die erste Spanleit­ stufe 31 beziehungsweise 35. Es hat sich gezeigt, daß die Späne dabei auch auf einen Bereich der Mes­ serbrust 11 auftreffen, nämlich auf einen Bereich, der quasi auf der Winkelhalbierenden zwischen der Stirnseite 7 und der Längsseite 3 beziehungsweise zwischen der Stirnseite 9 und der Längsseite 5 liegt. Die Auftreffbereiche 45 und 47 sind in Fig. 2 gepunktet angedeutet. Die abgetragenen Späne lau­ fen auch auf den Spanleitflächen 17 und 19 gegen die Spanleitstufen 31 und 35 sowie gegen die zwei­ ten Spanleitstufen 33 und 37. Wesentlich ist dabei, daß durch die - in Richtung der jeweiligen Vor­ schubrichtung 25 beziehungsweise 29 gesehen - an­ steigenden Spanleitflächen 17 beziehungsweise 19 die abgetragenen Späne entgegen der Vorschubrich­ tung gelenkt werden. Diese Ablenkung ist so effek­ tiv, daß die Späne auch dann entgegen der jeweili­ gen Vorschubrichtung abgelenkt werden, wenn ein Kühl- beziehungsweise Schmiermittel in Vor­ schubrichtung auf den Bearbeitungsbereich der Schneiden 23 beziehungsweise 25 gelenkt wird.

Wird dagegen eine Ablenkung der von den Schneiden 23 und 27 abgetragenen Späne in die jeweilige Vor­ schubrichtung 25 beziehungsweise 29 gewünscht, so kann dies dadurch erreicht werden, daß die Span­ leitflächen 17 und 19 entgegengesetzt geneigt sind, als dies aus Fig. 1 ersichtlich ist. In einem der­ artigen Fall fällt die Spanleitfläche - jeweils in Richtung der Vorschubrichtung gesehen - ab.

Fig. 3 zeigt die Messerplatte 1 in Seitenansicht, wobei die Längskante 3 in Draufsicht wiedergegeben ist. Deutlich sichtbar ist, daß die erste Spanleit­ fläche 17 entgegen der durch den Pfeil 25 angedeu­ teten Vorschubrichtung abfällt und von der zweiten Spanleitstufe 33, die hier beispielsweise unter ei­ nem Winkel von 60° ansteigt, begrenzt wird. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel wird davon ausgegangen, daß die erste Spanleitstufe 31 bezie­ hungsweise 35 im wesentlichen senkrecht zur Messer­ brust 11 abfällt. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich.

Die Darstellung in Fig. 3 zeigt überdies, daß die Stirnseiten 7 und 9 in Richtung zu der der Messer­ brust 11 gegenüberliegenden Rückseite 49 der Mes­ serplatte konisch zusammenlaufen. Diese Ausgestal­ tung ist bekannt, so daß hier nicht näher darauf eingegangen wird. Fig. 3 läßt noch den Spanleitbe­ reich 41 erkennen, der der Stirnseite 9 zugeordnet ist. Deutlich wird sichtbar, daß der Spanleitbe­ reich - ausgehend von der Stirnseite 9 - nach innen abfällt, hier beispielsweise unter einem Winkel von ca. 18°.

Der Neigungswinkel der ersten Spanleitfläche 17 und der zweiten Spanleitfläche 19 ist hier etwas ver­ größert wiedergegeben. Bevorzugt wird ein Neigungs­ winkel von ca. 3°.

Fig. 4 zeigt eine Seitenansicht mit der Messer­ platte 1, nämlich die Ansicht der Stirnseite 7. Es ist deutlich erkennbar, daß die Längskanten 3 und 5, wie bekannt, zur Rückseite 49 unter einem Winkel von beispielsweise 10° konisch zusammenlaufen.

Fig. 5 zeigt schließlich eine perspektivische An­ sicht eines Ausschnitts eines Werkzeugs 51. Die Messerplatte 1 ist in eine Nut 53 eingesetzt, die in die Umfangsfläche des Werkzeugs 51 eingebracht ist. Die Messerbrust 11 der Messerplatte 1 ist hier aus Gründen der vereinfachten Darstellung ohne ir­ gendwelche Konturen wiedergegeben. Bezüglich der tatsächlichen Ausgestaltung der Messerbrust wird auf die Fig. 1 bis 4 verwiesen.

Deutlich ist erkennbar, daß der zylindrische Grund­ körper 57 des Werkzeugs 53 eine Ausnehmung auf­ weist, die als Spanraum 59 dient. Über diesen Span­ raum 59 werden die von der Schneide 27 abgetragenen Späne abgeführt. Die Schneide 27 tritt dann in Ein­ griff mit einer zu bearbeitenden Bohrungsoberflä­ che, wenn das Werkzeug 51 in Richtung des Pfeils 61 in eine Bohrung eingeführt wird. Dabei ist erkenn­ bar, daß der Pfeil 61 gleichgerichtet ist wie der in Fig. 1 und in Fig. 2 wiedergegebene Pfeil 29.

Die Messerplatte 1 wird durch eine Spannpratze 63 gehalten, die über eine hier nicht dargestellte Spannschraube im Grundkörper 57 verankert wird und deren Spannlippe 65 auf die Messerbrust 11 drückt und das bei im Bereich der durch die Spannflächen 13 und 15 gebildeten Spann-Nut (siehe Fig. 1 und 2) auf der Messerbrust 11 aufliegt.

Die Nut 53 wird hier an ihrem der Stirnseite 9 ge­ genüberliegenden Ende der Messerplatte 1 von einem Anschlagstift 67 begrenzt.

Lediglich der Vollständigkeit halber wird hier noch auf Führungsleisten 69, 71 und 73 verwiesen, die ebenfalls in die Umfangsfläche 55 des Werkzeugs 1 eingelassen und dort befestigt sind. Die Führungs­ leisten erstrecken sich hier zumindest über den Be­ arbeitungsbereich der Messerplatte 1 hinweg und weisen eine gekrümmte Oberfläche auf, mit der sie das Werkzeug 51 in der zu bearbeitenden Bohrung ab­ stützen. Die erste Führungsleiste 69 eilt - in der durch einen Pfeil 75 angedeuteten Drehrichtung ge­ sehen - der Messerplatte 1 um 30 bis 40° nach; die zweite Führungsleiste 71 liegt diametral gegenüber der Messerplatte 1. Dieser Führungsleiste eilt die dritte Führungsleiste 73 wiederum um etwa einen Winkel von 30 bis 40° nach. Führungsleisten der hier angesprochenen Art sind bekannt, so daß auf diese hier nicht näher eingegangen wird.

Zur Funktion des Werkzeugs 51 wird hier nur kurz folgendes gesagt: Das Werkzeug wird zur Bearbeitung einer Bohrungsoberfläche in Richtung des Pfeils 75 in Rotation versetzt und in Richtung des Pfeils 61 in eine zu bearbeitende Bohrung vorgeschoben. Dabei tritt die außenliegende Schneide der Messerplatte 1, hier beispielsweise die Schneide 27, mit der zu bearbeitenden Bohrungsoberfläche in Eingriff, so daß Späne von der Oberfläche abgetragen werden. Die abgetragenen Späne werden durch die Spanleitfläche 19 der Schneide 27 (siehe Fig. 1 und 2) abge­ lenkt und bei einer Neigung der Spanleitfläche, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, entgegen der Vor­ schubrichtung 61 des Werkzeugs 51 abgelenkt. Falls die Spanleitfläche - anders als in den Fig. 1 bis 3 - in entgegengesetzter Richtung geneigt ist, also in Richtung der Vorschubrichtung 61 beziehungsweise 29 abfällt, werden die Späne in Richtung der Vor­ schubrichtung 61 abgelenkt.

Aus dem oben Gesagten wird deutlich, daß es auf einfache Weise möglich ist, die bei der Bearbeitung einer Bohrungsoberfläche anfallenden Späne in einer gewünschten Richtung gezielt abzuführen, ohne daß es irgendwelcher zusätzlicher Spanleiteinrichtungen bedürfte, die an dem Werkzeug 51 vorzusehen wären und dessen Herstellungskosten erhöhten. Denkbar wäre es auch, Spanleiteinrichtungen an der Spann­ pratze 63 vorzusehen. Diese wären jedoch einem Ver­ schleiß ausgesetzt und führten dadurch ebenfalls zu höheren Kosten.

Claims (11)

1. Messerplatte für ein Werkzeug zur spanabtragen­ den Bearbeitung von Bohrungsoberflächen in Werk­ stücken, mit mindestens einer Schneide und mit we­ nigstens einer Spanleitfläche, wobei die Messer­ platte zur Bearbeitung des Werkstücks eine Vor­ schubbewegung ausführt, dadurch gekennzeichnet, daß die Spanleitfläche (17, 19) - in Vorschubrichtung (25, 29) gesehen - gegenüber einer gedachten Mittel­ ebene (21) abfällt oder ansteigt.

2. Messerplatte nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Spanleitfläche (17, 19) zusätzlich quer zur Vorschubrichtung geneigt ist.

3. Messerplatte nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Spanleitfläche (17, 19) nach innen abfällt.

4. Messerplatte nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spanleit­ fläche (17, 19) durch wenigstens eine Spanleitstufe (31, 33; 35, 37) begrenzt wird.

5. Messerplatte nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die erste Spanleitstufe (31, 35) im wesentlichen parallel zur Vorschubrichtung (25, 29) verläuft.

6. Messerplatte nach Anspruch 4 oder 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die zweite Spanleitstufe (33, 37) im wesentlichen quer zur Vorschubrichtung (25, 29) verläuft.

7. Messerplatte nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine praktisch umlaufende Spanleitstufe vorgesehen ist.

8. Messerplatte nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß diese als Wen­ deplatte ausgeführt ist.

9. Messerplatte nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf gegenüber­ liegenden Seiten je eine Spanleitstufe (17, 19) vor­ gesehen ist.

10. Messerplatte nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß diese mittels eines Sinterverfahrens herstellbar ist.

11. Werkzeug zur spanabtragenden Bearbeitung von Bohrungsoberflächen in Werkstücken mit mindestens einer Messerplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 8.