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Bohrungsbearbeitung Verbesserte Durchmessereinstellung bei mehrschneidigen Reibahlen

| Autor / Redakteur: Ulrich Poestgens / Rüdiger Kroh

Hohe Bohrungsqualitäten und kurze Bearbeitungszeiten, so lauten die Anforderungen an die Reibbearbeitung. Neue Techniken zur Durchmessereinstellung und Kühlmittelzufuhr bei mehrschneidigen und mehrstufigen Reibahlen mit PKD- oder CBN-Schneiden führen zu Rundlaufgenauigkeiten von 2 µm.

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Bild 1: Der Schnitt durch eine mehrschneidige Stufenreibahle zeigt den Aufbau von Grundträger und Einsteckwerkzeug mit integriertem Kegel zur Durchmessereinstellung der Reibahle.
Bild 1: Der Schnitt durch eine mehrschneidige Stufenreibahle zeigt den Aufbau von Grundträger und Einsteckwerkzeug mit integriertem Kegel zur Durchmessereinstellung der Reibahle.
( Archiv: Vogel Business Media )

Die Feinstbearbeitung von Bohrungen mit engen Toleranzen ist traditionell die Domäne von einschneidigen PKD- und CBN-Reibwerkzeugen. Doch deren relativ niedrige Schnittdaten entsprechen keineswegs den Anforderungen heutiger, verketteter Fertigungsprozesse. Deshalb hat Gühring eine neue Technik entwickelt, die den Einsatz von mehrschneidigen und mehrstufigen Reibahlen mit PKD- oder CBN-Schneiden bei hohen Bohrungsqualitäten sowie einfacher Handhabung ermöglicht.

Ausgangspunkt für die Entwicklung der neuen Werkzeugtechnik war die Anforderung, die Bearbeitungszeiten bei der Reibbearbeitung deutlich zu senken. Gleichzeitig mussten die Bohrungsqualitäten IT 6 bei Stufenreibahlen und IT 5 bei einstufigen Werkzeugen eingehalten und ein möglichst langer Standweg erreicht werden.

Bildergalerie

Die Bearbeitungszeit konnte natürlich durch ein mehrschneidiges Werkzeug anstelle einer Einschneiden-Reibahle rapide gesenkt werden. Doch die Einhaltung der hohen Bohrungsqualität erforderte die Entwicklung einer intelligenten Lösung für das Einstellen insbesondere des Stufendurchmessers bei Stufenreibahlen.

Die Lösung für die Durchmessereinstellung der zweiten Stufe ist einfach und sehr genau. Sie funktioniert nach dem Spreizschraubenprinzip, wobei das Einsteckwerkzeug als Spreizschraube für die zweite Stufe dient. Zu diesem Zweck besteht die Stufenreibahle mit der neuen Durchmessereinstellung aus zwei Bauteilen: dem Einsteckwerkzeug mit der ersten Stufe sowie dem Grundträger mit der zweiten Stufe (Bild 1).

Das Einsteckwerkzeug wird mit dem Grundträger verschraubt. Ein in das Einsteckwerkzeug integrierter Kegel greift beim Zusammenbau mit dem Grundträger in eine entsprechende kegelige Bohrung auf Höhe der zweiten Werkzeugstufe.

Durchmesser der zweiten Stufe bei der Reibahle leicht einstellbar

Nach dem eigentlichen Zusammenbau kann nun durch eine einfache Drehung des Einsteckwerkzeugs der Durchmesser der zweiten Stufe eingestellt werden. Für den Ansatz eines entsprechenden Stellschlüssels verfügt das Einsteckwerkzeug über eingeschliffene Flächen, die eine Standardschlüsselweite bilden.

Dank dieser Konstruktion kann der Durchmesser der zweiten Stufe jederzeit schnell und einfach auch bei eingespanntem Werkzeug eingestellt werden. Dies ermöglicht das Nachstellen des Durchmessers der zweiten Stufe während des Einsatzes, zum Beispiel um auftretenden Verschleiß auszugleichen.

Damit stellt die Durchmessereinstellung nicht nur enge Toleranzen sicher, sie sorgt auch für sehr lange Standwege. Detaillierte Untersuchungen der Durchmessertoleranzen zeigen, dass ihre Streuung über 10 000 Bohrungen bei maximal 2 µm liegt (Bild 2 – siehe Bildergalerie).

Einstufige Reibahlen enthalten Spreizschrauben mit Kühlmittelzufuhr

Die Durchmessereinstellung bei einstufigen Reibahlen beziehungsweise der ersten Stufe bei Stufenreibahlen erfolgt ebenfalls nach dem Spreizschraubenprinzip. Anstelle einer herkömmlichen Spreizschraube verwendet Gühring jedoch eine neu entwickelte Spreizschraube mit zum Patent angemeldeter Kühlmittelzuführung (Bild 3).

Diese in die Spreizschraube integrierte Zuführung bringt das Kühlschmiermittel über radiale Austritte direkt an die Schneiden. Auf diese Weise ist eine optimale Kühlschmierung der Schneiden gewährleistet, gleichzeitig unterstützt der Kühlschmiermittelstrom die Spanabfuhr aus der Bohrung.

Für die Durchmessereinstellung an der ersten Werkzeugstufe weist die Spreizschraube eine weitere Besonderheit auf. Sie ist vollständig in die Werkzeugspitze integriert und steht nicht wie herkömmliche Spreizschrauben vor (Bild 4). So können die mit dieser Spreizschraube ausgestatteten Reibahlen problemlos bis zum Bohrungsgrund arbeiten.

Sie sind also sowohl für Durchgangs- als auch für Sacklochbohrungen geeignet. Die radiale Kühlschmierstoffzufuhr unterstützt in jedem Fall die perfekte Spanabfuhr.

Die Durchmessereinstellung erfolgt mit Hilfe eines Stellschlüssels über einen Innensechskant in der Spreizschraube. Auch bei dieser Lösung kann die Durchmessereinstellung der ersten Stufe schnell und einfach bei eingespanntem Werkzeug erfolgen.

Reibahlen mit 10 mm Durchmesser enthalten sechs Schneiden

Die Techniken zur Durchmessereinstellung und Kühlmittelzuführung können bei mehrschneidigen Reibahlen mit fest gelöteten PKD- oder CBN-Einsätzen im Durchmesserbereich von 10 bis 52 mm realisiert werden. Dabei verfügen schon die kleinsten Reibahlen mit 10 mm Durchmesser über sechs Schneiden. Realisiert wurden bisher eine mehrschneidige PKD-Stufenreibahle mit den Stufendurchmessern 17 und 27 mm sowie eine PKD-Einstufenreibahle mit 28 mm Durchmesser.

Die PKD-Stufenreibahle bearbeitet Bohrungen mit einer Qualität von IT 6 bei einer Rundlaufgenauigkeit von 2 µm mit einer Vorschubgeschwindigkeit von 2800 mm/min und einer Schnittgeschwindigkeit von 680 m/min. Sie ist seit 120 000 Bohrungen beim Kunden im Einsatz. Die einstufige PKD-Reibahle erreicht beim Kunden seit 160 000 Bohrungen eine Bohrungsqualität von IT 5 und eine Rundlaufgenauigkeit von 2 µm. Sie wird mit einer Vorschubgeschwindigkeit von 2900 mm/min und einer Schnittgeschwindigkeit von 710 m/min eingesetzt.

Ulrich Poestgens ist Leiter Öffentlichkeitsarbeit bei der Gühring oHG in 72458 Albstadt.

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