DE19983133B4

DE19983133B4 - Reibahle, Reibahlenanordnung und Verfahren zum Fertigbearbeiten einer Anzahl von Öffnungen

Info

Publication number: DE19983133B4
Application number: DE19983133T
Authority: DE
Inventors: Akio Toyota Fukui; Atsushi Toyota Iwahori; Tetsuro Toyota Nakanose; Kunitoshi Toyota Miyazaki
Original assignee: Toyota Motor Corp; Fuji Bellows Co Ltd; Fuji Seiko Ltd
Current assignee: Toyota Motor Corp; Fuji Bellows Co Ltd
Priority date: 1998-04-14
Filing date: 1999-04-09
Publication date: 2007-12-13
Anticipated expiration: 2019-04-10
Also published as: US6568883B1; GB2351250B; GB0025321D0; GB2351250A; JP3811570B2; WO1999052665A1; JPH11300526A; DE19983133T1

Abstract

Reibahle (16), mit:
(a) einem Abschnitt (94) mit kleinem Durchmesser an einem Bearbeitungsende, der sich über eine vorbestimmte axiale Länge von dem Bearbeitungsende der Reibahle in Richtung auf ein axial benachbartes Einspannende der Reibahle erstreckt;
(b) einem Führungsabschnitt (130), der sich axial benachbart zu dem Abschnitt mit kleinem Durchmesser an dem Bearbeitungsende befindet und der einen Durchmesser aufweist, der größer ist als der des Abschnitts mit kleinem Durchmesser an dem Bearbeitungsende;
(c) zumindest einer Auskehlung (134, 135, 136, 137, 138), die in einer äußeren Umfangsfläche der Reibahle ausgebildet ist und die sich von dem Bearbeitungsende der Reibahle in Richtung auf das Einspannende der Reibahle erstreckt;
(d) zumindest einer vorstehenden Fläche (140, 141, 142, 143, 144), von denen jede in einer Umfangsrichtung der Reibahle benachbart zu einer entsprechenden Auskehlung liegt und die die äußere Umfangsfläche der Reibahle bilden, wobei zumindest eine (140) der zumindest einen vorstehenden...

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Reibahle, eine Reibahlenanordnung und auf ein Verfahren zum Fertigbearbeiten von inneren umlaufenden Oberflächen in einer Anzahl von Öffnungen, die entlang einer Linie angeordnet sind und einen gegenseitigen Abstand in der Axialrichtung der Öffnungen aufweisen.
Es besteht eine Notwendigkeit, innere umlaufende Oberflächen von einer Anzahl von Öffnungen, bspw. von Nockenwellenbohrungen eines Motors, die entlang einer Linie angeordnet sind und in Axialrichtung einen gegenseitigen Abstand aufweisen, mit einem hohen Grad an Konzentrizität zwischen den Öffnungen und einem hohen Grad von Dimensionsgenauigkeit einer jeden einzelnen Öffnungen fertig zu bearbeiten. Um dieser Notwendigkeit nachzukommen, ist herkömmlicherweise ein Räumwerkzeug mit einer einzelnen Schneidklinge verwendet worden, dessen Schneidspitze fest an dem Grundkörper des Werkzeugs angebracht ist, oder dessen Schneidspitze verschieblich an dem Grundkörper des Werkzeugs befestigt ist, so daß die Position der Schneidspitze relativ zu dem Grundkörper des Werkzeugs durch einen Einstellmechanismus fein einstellbar ist, der in dem Grundkörper des Werkzeugs eingebaut ist. Vorzugsweise ist vorgesehen, daß das Räumwerkzeug mit einzelner Schneidklinge eine Anzahl von vorstehenden Flächen aufweist, die in einer äußeren Umfangsfläche davon ausgebildet sind und sich in Axialrichtung von einem entfernt liegenden Ende davon in Richtung auf einen benachbarten Ende davon erstrecken, und daß die Schneidspitze, die Haupt-(größere) und Nebenschneidkanten (kleinere) aufweist, in einer der vorstehenden Flächen angeordnet ist. Ferner ist es zweckmäßigerweise so, daß die Schneidspitze durch eine kompakt gesinterte Schneidspitze oder eine sonstige Schneidspitze gebildet ist, deren Härte größer ist als von Hartmetall bzw. Sinterkarbid.
Wenn die Anforderungen allerdings sehr hoch sind, d. h. dann, wenn der erforderliche Grad an Konzentrizität und Dimensionsgenauigkeit erheblich sind, ist es nicht leicht, eine solche große Anforderung zu erfüllen, selbst dann wenn ein vorstehend beschriebenes Räumwerkzeug verwendet wird.
Aus der EP 0 552 425 A1 ist eine Reibahle nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt.
DE 39 916 66 C2 , DE 1 427 101 und DE 33 36 735 A1 zeigen Reibahlen in unterschiedlichen Ausführungsformen.
Aus der DE 195 18 241 A1 ist eine Reibahle mit einer abgestuften Schneide und Führungsflächen bekannt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine Reibahle, eine Reibahlenanordnung und ein Verfahren zum Fertigbearbeiten von inneren umlaufenden Flächen bzw. inneren Umfangsflächen von einer Anzahl von Öffnungen bereitzustellen, die entlang einer Linie angeordnet sind und in der Axialrichtung der Öffnungen einen gegenseitigen Abstand aufweisen, so daß der erforderliche Grad von Konzentrizität zwischen den Öffnungen und der erforderliche Grad von Dimensionsgenauigkeit einer jeden einzelnen Öffnung gewährleistet ist, auch wenn der erforderliche Grad von Konzentrizität und Dimensionsgenauigkeit relativ hoch ist.
Gelöst wird die Aufgabe für eine Reibahle mit den Merkmalen des Patentanspruches 1, für eine Reibahlenanordnung mit Merkmalen des Patentanspruches 11 sowie für ein Verfahren zum Fertigbearbeiten mit den Merkmalen des Patentanspruches 14.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich auf ein Verfahren zum Fertigbearbeiten von inneren umlaufenden Oberflächen und ein Räumwerkzeug gemäß den folgenden Ausführungsformen, die numeriert sind und sich aufeinander beziehen. Es versteht sich hierbei, daß die nachfolgenden Ausführungsformen das Verständnis von möglichen Kombinationen von Merkmalen erleichtern sollen, die in den einzelnen Ausführungsformen genannt sind, wobei die technischen Merkmale und die Kombinationen davon, die in der vorliegenden Beschreibung offenbart sind, nicht auf die folgenden Ausführungsformen beschränkt sind.

(1) Verfahren zum Fertigbearbeiten von inneren umlaufenden Oberflächen von einer Anzahl von Öffnungen, die entlang einer Linie angeordnet sind und in einer Axialrichtung der Anzahl von Öffnungen einen gegenseitigen Abstand aufweisen, unter Verwendung eines Räumwerkzeugs, wobei sich das Verfahren dadurch auszeichnet, daß das Räumwerkzeug zumindest eine vorstehende Fläche aufweist, die in einer äußeren umlaufenden Oberfläche des Räumwerkzeugs ausgebildet ist und die sich von einem in Axialrichtung entfernt liegenden Ende des Räumwerkzeugs bis zu einem in Axialrichtung benachbarten Ende des Räumwerkzeugs erstreckt, einen Abschnitt mit kleinem Durchmesser an dem in Axialrichtung entfernt liegenden Ende, der sich über eine vorbestimmte axiale Entfernung von dem in Axialrichtung entfernt liegenden Ende in Richtung auf das in Axialrichtung benachbarte Ende erstreckt, einen Führungsabschnitt, der sich in Axialrichtung benachbart zu dem Abschnitt mit kleinem Durchmesser an dem in Axialrichtung entfernt liegenden Ende befindet, und Haupt- und Nebenschneidkanten, die in zumindest einer der zumindest einen vorstehenden Fläche in dem Abschnitt mit kleinem Durchmesser an dem in Axialrichtung entfernt liegenden Ende ausgebildet sind, wobei die zumindest eine vorstehende Fläche einen Drehungsradius aufweist, der in dem Abschnitt mit kleinem Durchmesser an dem in Axialrichtung entfernt liegenden Ende kleiner ist als in dem Führungsabschnitt, wobei die Nebenschneidkante einen Drehungsradius aufweist, der größer ist als der Drehungsradius der zumindest einen vorstehenden Fläche in dem Abschnitt mit kleinem Durchmesser an dem in Axialrichtung entfernt liegenden Ende, und kleiner ist als der Drehungsradius der zumindest einen vorstehenden Fläche in dem Führungsabschnitt; und wobei die Anzahl an Öffnungen in der Reihenfolge der Anordnung der Anzahl von Öffnungen auf der Linie fertig bearbeitet werden, so daß eine innere umlaufende Oberfläche einer am weitesten außenliegenden Öffnung von der Anzahl von Öffnungen als erste durch die Haupt- und Nebenschneidkanten des Räumwerkzeugs fertig bearbeitet wird, und so daß eine innere umlaufende Oberfläche jeder anderen Öffnung von der Anzahl von Öffnungen anschließend durch die Haupt- und Nebenschneidkanten fertig bearbeitet wird, wobei der Führungsabschnitt in zumindest eine aus der Anzahl von Öffnungen eingepaßt wird, deren innere umlaufende Oberfläche durch die Haupt- und Nebenschneidkanten fertig bearbeitet worden ist.

Die Haupt- und Nebenschneidkanten können integral bzw. einteilig mit der vorstehenden Fläche ausgebildet sein, oder sie können alternativ in Form einer Schneidspitze ausgebildet sein, die abnehmbar an dem Räumwerkzeug fixiert ist. Ferner kann das Räumwerkzeug einen Einstellmechanismus aufweisen, der darin eingebaut ist und eine Feineinstellung der Position der Schneidspitze bzw. des Drehungsradius oder Abwälzradius der Nebenschneidkante ermöglicht.
Bei der Vorgehensweise zum Fertigbearbeiten der Öffnungen, die auf einer Linie angeordnet sind und in Axialrichtung einen gegenseitigen Abstand aufweisen, wird mit dem vorliegenden Verfahren eine erste Öffnung bearbeitet, wie es in einem Fall erfolgen würde, in dem eine Öffnung mittels eines herkömmlichen Räumwerkzeugs bearbeitet wird, und dann wird eine zweite Öffnung bearbeitet, wobei der Führungsabschnitt nach Art eines Festsitzes bzw. einer Passung mit Übermaß oder einer Passung mit teilweiser Überschneidung der Toleranzfelder in der ersten Öffnung sitzt, die bearbeitet worden ist. Auf diese Weise wird der Führungsabschnitt des Räumwerkzeugs, während die zweite Öffnung bearbeitet wird, durch die erste Öffnung geführt und ist demgemäß in der radialen Richtung im wesentlichen unbeweglich. Da die zweite Öffnung durch die Haupt- oder Nebenschneidkante bearbeitet wird, die sich vergleichsweise nahe an dem Führungsabschnitt befindet, der durch die erste Öffnung präzise geführt wird, ist ein ausreichend hoher Grad an Konzentrizität der zweiten Öffnung in bezug auf die erste Öffnung und ein ausreichend großer Grad an Dimensionsgenauigkeit der zweiten Öffnung gewährleistet. Bei einem Verfahren zum Herstellen des Räumwerkzeugs, wenn die Haupt- und Nebenschneidkanten integral mit dem Führungsabschnitt in einem einzigen Schritt hergestellt werden, ist es möglich, auf einfache Weise einen kleinen Unterschied zwischen dem Drehungsradius der vorstehenden Fläche in dem Führungsabschnitt und dem Drehungsradius der Nebenschneidkante herzustellen. Dadurch entfällt die Notwendigkeit einer Feineinstellung der Position der Schneidspitze durch den vorstehend beschriebenen Einstellmechanismus, wobei eine derartige Einstellung für eine durchschnittliche Bedienungsperson nicht einfach ist und zur richtigen Ausführung eine ausgebildete Bedienungsperson erfordert.
Der Drehungsradius der vorstehenden Fläche in dem Abschnitt mit kleinem Durchmesser an dem in Axialrichtung entfernt liegenden Ende und derjenige im Führungsabschnitt kann so festgelegt werden, daß die zweite und weitere Öffnungen bearbeitet werden, während sich der Führungsabschnitt mit Preßpressung bzw. Übergangspassung mit teilweiser Überschneidung der Toleranzfelder in der Öffnung oder den Öffnungen befindet, die bereits bearbeitet worden sind, um einen großen Grad an Konzentrizität und Bearbeitungsgenauigkeit sicherzustellen. Es ist allerdings nicht unbedingt notwendig, daß der Führungsabschnitt mit Preßpressung in den bearbeiteten Öffnungen sitzt. Das bedeutet, daß die Konzentrizität und Bearbeitungsgenauigkeit im Vergleich mit dem Stand der Technik verbessert werden können, solange der Drehungsradius der Nebenschneidkante kleiner ist als der Drehungsradius der vorstehenden Fläche in dem Führungsabschnitt.

(2) Verfahren nach Ausführungsform (1), welches sich dadurch auszeichnet, daß die Anzahl der Öffnungen zumindest drei beträgt, wobei eine innere umlaufende Oberfläche von zumindest einer aus der Anzahl von Öffnungen durch die Haupt- und Nebenschneidkanten fertig bearbeitet wird, wobei der Führungsabschnitt in zumindest zwei aus der Anzahl von Öffnungen eingepaßt ist, deren innere umlaufende Oberflächen durch die Haupt- und Nebenschneidkanten fertig bearbeitet worden sind.

Wenn die Anzahl der zu bearbeitenden Öffnungen zumindest gleich drei ist, werden die ersten und zweiten Öffnungen wie vorstehend beschrieben fertig bearbeitet, und anschließend wird eine dritte Öffnung fertig bearbeitet, wobei der Führungsabschnitt des Räumwerkzeugs in der ersten und zweiten Öffnung eingepaßt ist, die bereits fertig bearbeitet worden sind. Die dritte Öffnung wird somit bearbeitet, während der Führungsabschnitt durch zwei Punkte geführt wird, die einen gegenseitigen Abstand in axialer Richtung aufweisen, so daß ein hoher Grad an Konzentrizität zwischen den drei Öffnungen sichergestellt ist. Eine vierte und weitere Öffnung wird in gleicher Weise fertig bearbeitet, während der Führungsabschnitt des Räumwerkzeugs in den Öffnungen eingepaßt ist, die bereits fertig bearbeitet worden sind.

(3) Räumwerkzeug, mit zumindest einer vorstehenden Fläche, die in einer äußeren umlaufenden Oberfläche bzw. Umfangsfläche des Räumwerkzeugs ausgebildet ist und die sich von einem in Axialrichtung entfernt liegenden Ende des Räumwerkzeugs in Richtung auf ein in Axialrichtung benachbartes Ende des Räumwerkzeugs erstreckt; einem Abschnitt mit kleinem Durchmesser an dem in Axialrichtung entfernt liegenden Ende, der sich über eine vorbestimmte axiale Entfernung von dem in Axialrichtung entfernt liegenden Ende in Richtung auf das in Axialrichtung benachbarte Ende erstreckt; einem Führungsabschnitt, der axial benachbart zu dem Abschnitt mit kleinem Durchmesser an dem in Axialrichtung entfernt liegenden Ende liegt; und Haupt- und Nebenschneidkanten, die in zumindest einer der zumindest einen vorstehenden Fläche in dem Abschnitt mit kleinem Durchmesser an dem in Axialrichtung entfernt liegenden Ende ausgebildet sind; wobei die zumindest eine vorstehende Fläche einen Drehungsradius aufweist, der in dem Abschnitt mit kleinem Durchmesser an dem in Axialrichtung entfernt liegenden Ende kleiner ist als in dem Führungsabschnitt, wobei die Nebenschneidkante einen Drehungsradius aufweist, der größer ist als der Drehungsradius der zumindest einen vorstehenden Fläche in dem Abschnitt mit kleinem Durchmesser an dem in Axialrichtung entfernt liegenden Ende, und der kleiner ist als der Drehungsradius der zumindest einen vorstehenden Fläche in dem Führungsabschnitt.

Das Räumwerkzeug nach der Ausführungsform (3) eignet sich zum Ausführen des Verfahrens zum Fertigbearbeiten einer inneren umlaufenden Oberfläche, das vorstehend unter Ausführungsform (1) beschrieben ist.

(4) Räumwerkzeug entsprechend Ausführungsform (3), wobei der Unterschied zwischen dem Drehungsradius der zumindest einen vorstehenden Fläche in dem Führungsabschnitt und dem Drehungsradius der Nebenschneidkante nicht mehr als 30 μm beträgt.

Der vorstehend beschriebene Unterschied sollte größer sein, wenn sich der Drehungsradius der Nebenschneidkante vergrößert. Allerdings ist dieser Unterschied vorzugsweise i. a. nicht größer ist als 20 μm und weiter bevorzugt nicht größer als 10 μm.

(5) Räumwerkzeug entsprechend Ausführungsformen (3) oder (4), bei der die Haupt- und Nebenschneidkanten durch eine Schneidspitze gebildet sind, die an einem in Axialrichtung entfernt liegenden Ende des Abschnitts mit kleinem Durchmesser an dem in Axialrichtung entfernt liegenden Ende fixiert ist, wobei die Schneidspitze aus einem gesinterten Körper besteht, der eine Härte aufweist, die größer ist als die von Hartmetall bzw. Sinterkarbid.

Bei dem Räumwerkzeug nach dieser Ausführungsform (5), bei dem die Haupt- und Nebenschneidkanten durch die Schneidspitze gebildet sind, die eine große Härte aufweist, wird die Schneidschärfe oder Leistungsfähigkeit des Räumwerkzeugs verbessert, wodurch eine weiter verbesserte Oberflächenglätte der fertig bearbeiteten inneren umlaufenden Oberfläche der Öffnung und eine weiter verbesserte Dimensionsgenauigkeit der Öffnung erreicht wird. Wei terhin führt die verbesserte Schneidleistung zu einer Verbesserung in der Dauerhaftigkeit der Haupt- und Nebenschneidkanten und demgemäß zu einer größeren Lebensdauer des Räumwerkzeugs. Wenn die Hauptschneidkante abgenutzt ist, wird die Schneidspitze i. a. an ihrem entfernt liegenden Ende erneut geschliffen, so daß sie dann erneut verwendet werden kann. Wenn die Länge der Schneidspitze als Ergebnis von wiederholten Nachschleifvorgängen bis auf eine vorbestimmte Länge reduziert worden ist, wird die Schneidspitze weggeworfen. Die Schneidspitze kann eine Diamantbeschichtung aufweisen, die durch Aufsintern von künstlichem Diamantmaterial bei sehr hoher Temperatur und sehr hohem Druck gebildet wird, und ein Hartmetall- bzw. Sintermetallsubstrat (Sinterkarbid), das durch die Diamantbeschichtung beschichtet ist. Alternativ kann die Schneidspitze aus kompaktgesintertem CBN (kubische Bornitride) bestehen, das dadurch hergestellt ist, daß kubische Bornitride bei sehr hoher Temperatur und sehr hohem Druck miteinander verbunden werden, und aus einem Hart- bzw. Sintermetallsubstrat, das dann mit dem gesinterten CBN-Verbundstoff beschichtet wird.

(6) Räumwerkzeug nach einer der Ausführungsformen (3) bis (5), bei dem die Nebenschneidkante und/oder der Führungsabschnitt rückwärts konisch zulaufend ausgebildet ist sind, wobei der Drehungsradius der Nebenschneidkante einem maximalen Drehungsradius der Nebenschneidkante entspricht, während der Drehungsradius der zumindest einen vorstehenden Fläche in dem Führungsabschnitt einem maximalen Drehungsradius der zumindest einen vorstehenden Fläche in dem Führungsabschnitt entspricht.

Es ist zweckmäßig, wenn auch nicht wesentlich, daß die Nebenschneidkante nach hinten bzw. rückwärts konisch zulaufend ausgebildet ist, so daß der Drehungsradius der Nebenschneidkante abnimmt, während die Nebenschneidkante sich von dem in Axialrichtung entfernt liegenden Ende des Räumwerkzeugs in Richtung auf das in Axialrichtung benachbarte Ende des Räumwerkzeugs erstreckt. Es kann weniger günstig sein, daß der Führungsabschnitt nicht nach hinten zuläuft, nämlich im Hinblick auf die Führungseigenschaften des Führungsabschnitts des Räumwerkzeugs. Der Führungsabschnitt kann allerdings leicht zulaufend ausgebildet sein, um eine Zunahme des Durchmessers des Führungsabschnitts in der Richtung weg von dem in Axialrichtung entfernten Ende in Richtung auf das in Axialrichtung benachbarte Ende zu vermeiden. Wenn sowohl die Nebenschneidkante als auch der Führungsabschnitt rückwärts konisch zulaufend ausgebildet sind, stellt der Unterschied, der in der Ausführungsform (4) festgelegt ist, einen Unterschied zwischen dem maximalen Drehungsradius der Nebenschneidkante und demjenigen der vorstehenden Fläche in dem Führungsabschnitt dar, nämlich zwischen dem Drehungsradius der Nebenschneidkante an ihrem entfernt liegenden Ende und demjenigen der vorstehenden Fläche an dem axialen Ende des Führungsabschnitts, der dem in Axialrichtung entfernt liegenden Ende des Räumwerkzeugs zunächst liegt.

(7) Räumwerkzeug entsprechend einer der Ausführungsformen (3) bis (6), bei dem die zumindest eine vorstehende Fläche aus einer Anzahl von vorstehenden Flächen besteht, und bei dem ein Winkelintervall zwischen jeweils zwei in Umfangsrichtung benachbarten Flächen aus der Anzahl von vorstehenden Flächen in einem ersten Bereich kleiner ist als in einem zweiten Bereich, wobei der erste Bereich einer der gegenüberliegenden Seiten einer Ebene entspricht, die eine Achse des Räumwerkzeugs enthält und einen Schnitt der Haupt- und Nebenschneidkanten, wobei sich auf dieser Seite eine Fläche aus der Anzahl von vorstehenden Flächen mit darin ausgebildeten Haupt- und Nebenschneidkanten befindet, wobei der zweite Bereich der anderen Seite der genannten Ebene entspricht.

Wenn sich das Räumwerkzeug in dem Vorgang einer Schneidbearbeitung einer inneren umlaufenden Oberfläche einer Öffnung mittels der Haupt- und Nebenschneidkanten befindet, werden die vorstehenden Flächen durch die innere umlaufende Oberfläche der Öffnung abgestützt, wodurch verhindert wird, daß das Räumwerkzeug aufgrund eines Schneidwiderstandes, der auf die Haupt- und Nebenschneidkanten wirkt, abgelenkt wird. Da der Schneidwiderstand dazu neigt, zuzunehmen und abzunehmen, wird das Räumwerkzeug bevorzugt daran gehindert, nicht nur in einer in Richtung des Schneidwiderstands wirkenden Richtung abgelenkt zu werden, in der das Räumwerkzeug dazu gezwungen wird, durch den Schneidwiderstand abgelenkt zu werden, sondern auch in einer Richtung, die der Richtung des wirkenden Schneidwiderstands entgegengesetzt ist. In dieser Hinsicht sind die vorstehenden Flächen vorzugs weise sowohl in dem ersten als auch in dem zweiten Bereich angeordnet. Weiterhin ist die Anordnung der vorstehenden Flächen sowohl in dem ersten als auch in dem zweiten Gebiet auch zur einfacheren Festlegung der Position der Achse des Räumwerkzeugs vorzuziehen. Es ist allerdings nicht zweckmäßig, daß die Anzahl der vorstehenden Flächen ansteigt, im Hinblick darauf, daß der Reibungswiderstand, der auf die vorstehenden Flächen wirkt, zunimmt, wenn die Anzahl der vorstehenden Flächen steigt. Daher ist es vorzuziehen, die gesamte Umfangsfläche der vorstehenden Flächen in dem ersten Bereich, auf den der Schneidwiderstand in erster Linie einwirkt, zu vergrößern, und die der vorstehenden Flächen in dem zweiten Bereich zu verkleinern.

(8) Räumwerkzeug gemäß einer der Ausführungsformen (3) bis (7), bei dem eine aus der Anzahl von vorstehenden Flächen einer anderen der Anzahl von vorstehenden Flächen, in der Haupt- und Nebenschneidkanten ausgebildet sind, diametral gegenüberliegt.
(9) Räumwerkzeug entsprechend der Ausführungsform (8), bei dem zwei aus der Anzahl von vorstehenden Flächen in dem ersten Bereich angeordnet sind, zusätzlich zu der, in der die Haupt- und Nebenschneidkanten ausgebildet sind, wobei eine aus der Anzahl von vorstehenden Flächen in dem zweiten Bereich angeordnet ist, zusätzlich zu derjenigen, die der Fläche diametral gegenüberliegt, in der die Haupt- und Nebenschneidkanten ausgebildet sind.
(10) Räumwerkzeug entsprechend einer der Ausführungsformen (3) bis (6), das sich dadurch auszeichnet, daß die Anzahl der zumindest einen vorstehenden Fläche eins beträgt.
(11) Räumwerkzeug entsprechend einer der Ausführungsformen (3) bis (10), bei dem sich die zumindest eine vorstehende Fläche gerade und parallel zu einer Achse des Räumwerkzeugs erstreckt.
(12) Räumwerkzeug entsprechend einer der Ausführungsformen (3) bis (10), bei dem die zumindest eine vorstehende Fläche eine schraubenförmige vorstehende Fläche ist, die um eine Achse des Räumwerkzeugs verdreht verläuft.
(13) Räumwerkzeuganordnung, mit: einem Räumwerkzeug entsprechend einer der Ausführungsformen (3) bis (12); und einem Räumwerkzeughalter, der das in Axialrichtung benachbarten Ende des Räumwerkzeugs hält und der in einer Spindel einer Werkzeugmaschine aufzunehmen ist.

Das Räumwerkzeug muß relativ zu der Spindel ausgeglichen bzw. zentriert positioniert werden, jedesmal wenn das Räumwerkzeug von neuem in der Spindel einer Werkzeugmaschine installiert wird. Zu diesem Zweck muß das Räumwerkzeug an seinem in Axialrichtung benachbarten Ende einen Halteabschnitt mit großer Genauigkeit aufweisen, der ermöglicht, daß das Räumwerkzeug lösbar an dem Halteabschnitt an der Spindel befestigt wird, und zwar mit einer großen Wiederholbarkeit der Positionsbeziehung zwischen dem Räumwerkzeug und der Spindel. Wenn der Halteabschnitt aus dem Räumwerkzeughalter besteht, der von dem Räumwerkzeug abnehmbar ist, kann der Räumwerkzeughalter in allgemeiner Art als Halter für eine Anzahl unterschiedlicher Räumwerkzeuge verwendet werden, wodurch es möglich ist, die Werkzeugkosten zu reduzieren.

(14) Räumwerkzeuganordnung entsprechend Ausführungsform (13), die ferner einen Ausrichtmechanismus umfaßt, der zwischen dem Räumwerkzeug und dem Räumwerkzeughalter angeordnet ist, und durch den eine radiale Abweichung einer Achse des Räumwerkzeugs von einer Achse des Räumwerkzeughalters und/oder eine Neigung der Achse des Räumwerkzeugs in Bezug auf die Achse des Räumwerkzeughalters reduziert wird.

Wenn das Räumwerkzeug von dem Räumwerkzeughalter trennbar ist, ist es bevorzugt so, daß die Position des Räumwerkzeugs relativ zu dem Räumwerkzeughalter bei der Befestigung bzw. Anbringung des Räumwerkzeugs an dem Räumwerkzeughalter einstellbar ist. Das Räumwerkzeug und der Räumwerkzeughalter können bspw. einen Einsetz- bzw. Passungsvorsprung und eine Einsetz- bzw. Passungsöffnung aufweisen, die in den jeweiligen End- bzw. Stirnflächen ausgebildet sind, so daß das Räumwerkzeug und der Räumwerkzeughalter durch Zusammenwirken zwischen dem Passungsvorsprung und der Passungsöffnung miteinander verbunden sind, so daß die Achse des Räumwerkzeugs und die des Räumwerkzeughalters relativ zueinander positioniert sind. Ein erforderlicher Grad an koaxialer Beziehung zwischen dem Räumwerkzeug und dem Räumwerkzeughalter und ein erforderlicher Grad an Bearbeitungsgenauigkeit sind allerdings nicht notwendigerweise lediglich durch das Zusammenwirken des Passungsvorsprungs und der Passungsöffnung gewährleistet, insb. dann nicht, wenn diese erforderlichen Grade beträchtlich groß sind.

(15) Räumwerkzeuganordnung entsprechend Ausführungsform (14), die sich dadurch auszeichnet, daß das Räumwerkzeug ferner einen Flansch aufweist, der an dem in Axialrichtung benachbarten Ende des Räumwerkzeugs befestigt ist und in Radialrichtung nach außen von dem in Axialrichtung benachbarten Ende des Räumwerkzeugs vorsteht, und zumindest drei axial wirkende Einstellschrauben sowie zumindest drei Schraubbolzen, die in dem Flansch angeordnet sind und die den Ausrichtmechanismus zum Vermindern der Neigung der Achse des Räumwerkzeugs in bezug auf die Achse des Räumwerkzeughalters bilden, wobei die axial wirkenden Einstellschrauben um die Achse herum angeordnet sind und einen gleichen gegenseitigen Winkelabstand voneinander in einer Umfangsrichtung des Räumwerkzeugs aufweisen, so daß sie gegen eine Stirnfläche des Räumwerkzeughalters anstoßbar sind, wobei jeder der Schraubbolzen zwischen zwei in Umfangsrichtung benachbarten Schrauben der axialwirkenden Einstellschrauben angeordnet ist.
(16) Räumwerkzeuganordnung entsprechend einer der Ausführungsformen (13) bis (15), die sich dadurch auszeichnet, daß das Räumwerkzeug einen Passungsvorsprung aufweist, während der Räumwerkzeughalter eine Passungsöffnung aufweist, so daß das Räumwerkzeug und der Räumwerkzeughalter durch axiales Zusammenwirken zwischen dem Passungsvor sprung und der Passungsöffnung miteinander verbunden sind, und wobei der Räumwerkzeughalter zumindest drei in Radialrichtung wirkende Einstellschrauben aufweist, die in einer umlaufenden Wand des Räumwerkzeughalters angeordnet sind, die in Umfangsrichtung die Passungsöffnung festlegt, und die den Ausrichtmechanismus zum Vermindern der radialen Abweichung der Achse des Räumwerkzeugs von der Achse des Räumwerkzeughalters bilden, wobei die zumindest drei in Radialrichtung wirkenden Einstellschrauben in gleichen Winkelabständen in einer Umfangsrichtung des Räumwerkzeughalters voneinander beabstandet sind, so daß sie gegen eine äußere Umfangsfläche des Passungsvorsprungs anstoßbar sind.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf eine Zeichnung weiter erläutert, wobei
1 eine seitliche Draufsicht eines Räumwerkzeugs entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sowie eines Räumwerkzeughalters, der das Räumwerkzeug hält, zeigt;
2 eine Ansicht von links des vorstehend beschriebenen Räumwerkzeugs und Räumwerkzeughalters zeigt;
3 eine Draufsicht, teilweise im Querschnitt, des vorstehend beschriebenen Räumwerkzeughalters zeigt, wobei dieser in einer Spindel eingebaut ist;
4 eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A in 1 zeigt;
5 eine Draufsicht im Querschnitt zeigt, in der wesentliche Teile des vorstehend beschriebenen Räumwerkzeugs und Räumwerkzeughalters dargestellt sind;
6 eine Draufsicht eines Flanschs des vorstehend beschriebenen Räumwerkzeugs zeigt;
7 eine Seitenansicht von rechts des vorstehend beschriebenen Flanschs zeigt;
8 eine Ansicht ist, in der ein Verfahren zum Herstellen von vorstehenden Flächen in dem vorstehend beschriebenen Räumwerkzeug erläutert ist;
9 eine Ansicht ist, die in vergrößerter Darstellung einen Teil des vorstehend beschriebenen Räumwerkzeugs zeigt, in dem eine Schneidspitze angeordnet ist;
10 eine Draufsicht ist, die in vergrößerter Darstellung einen wesentlichen Teil des vorstehend beschriebenen Räumwerkzeugs zeigt;
11 eine Draufsicht, teilweise im Schnitt, zeigt, in der ein Zustand dargestellt ist, in dem eine innere umlaufende Fläche durch das vorstehend beschriebene Räumwerkzeug fertig bearbeitet wird; und
12 eine graphische Darstellung ist, in der eine Beziehung zwischen einem Grad an Konzentrizität zwischen einer Anzahl von Nockenwellenbohrungen und eine Differenz zwischen einem Drehungsradius einer Nebenschneidkante an ihrem in Axialrichtung entfernten Ende und einem Drehungsradius eines Führungsabschnitts dargestellt ist.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend auf der Grundlage der Zeichnungen im einzelnen erläutert. Zunächst sei auf 1 Bezug genommen, wobei das Bezugszeichen 10 einen Räumwerkzeughalter bezeichnet, der eine i.w. abgestufte zylindrische Form aufweist. Der Räumwerkzeughalter 10 weist einen Grundkörperabschnitt 12 auf, der sich in seinem mittleren Abschnitt befindet, einen Passungsabschnitt 14, der einen kleinen Durchmesser aufweist und in seinem hinteren Ende angeordnet ist, bzw. an seinem rechten seitlichen Ende, wie aus 1 ersichtlich, und einen Halteabschnitt 18, der zum Halten eines Räumwerkzeugs 16 dient und an seinem vorderen Ende angeordnet ist, bzw. an seinem linken seitlichen Ende, wie aus 1 ersichtlich ist.
Der Passungsabschnitt 14 weist eine konisch zulaufende äußere Umfangsfläche 20 und einen Durchmesser auf, der sich in einer Richtung weg von seinem vorderen Ende in Richtung auf sein hinteres Ende reduziert. Der Räumwerkzeughalter 10 ist an dem Passungs- bzw. Einsetzabschnitt 14 an einer Spindel 24 einer Werkzeugmaschine befestigbar, wie in 3 darge stellt ist. Die Spindel 24 ist durch einen nicht dargestellten Spindelkopf der Werkzeugmaschine drehbar gehalten. Der Spindelkopf ist in einer axialen Richtung der Spindel 24 mittels eines nicht dargestellten Zustellmechanismus der Werkzeugmaschine bewegbar.
Die Spindel 24 weist eine Spindelöffnung 26 auf, die durch diese hindurch ausgebildet ist. Die Spindelöffnung 26 weist eine koaxiale Beziehung mit der Drehachse der Spindel 24 auf und hat einen Abschnitt mit großem Durchmesser und einem Abschnitt mit kleinem Durchmesser. Die Spindelöffnung 26 ist an ihrem Abschnitt mit großem Durchmesser zu einer Stirnfläche 28 der Spindel 24 hin offen. Die Spindelöffnung 26 weist in der Nähe der Öffnung in dem Abschnitt mit großem Durchmesser eine konisch zulaufende innere Umfangsfläche auf, die der konisch zulaufenden äußeren Umfangsfläche 20 des Passungsabschnitts 14 des Räumwerkzeughalters 10 entspricht. In den Abschnitt mit großem Durchmesser der Spindelöffnung 26 ist ein abgestuftes, zylindrisch geformtes Paßteil 30 eingesetzt, so daß das Paßteil 30 relativ zu der Spindelöffnung 26 unbeweglich ist. Das Paßteil 30 weist eine durch dieses hindurch ausgebildete Durchgangsöffnung 32 auf die einen Durchmesser aufweist, der gleich dem des Abschnitts mit kleinem Durchmesser der Spindelöffnung 26 ist. Das Paßteil 30 weist einen Abschnitt mit großem Durchmesser auf, der in die Spindelöffnung 26 eingepaßt ist, und einen Abschnitt mit kleinem Durchmesser, der sich in Richtung auf die Öffnung bzw. Mündung der Spindelöffnung erstreckt. Das Paßteil 30 ist in seinem Abschnitt mit kleinem Durchmesser mit einem Paar von sich in radialer Richtung erstreckenden Öffnungen 38 versehen, die durch dessen zylindrische Wand hindurch ausgebildet sind und mit der Durchgangsöffnung 32 in Verbindung stehen. In jedem Paar der sich in Radialrichtung erstreckenden Öffnungen 38 ist eine Kugel 40 aufgenommen. Die Kugel 40 ist in der sich in Radialrichtung erstreckenden Öffnung 38 gehalten, so daß die Kugel in der radialen Richtung des Paßteils 30 bewegbar ist, aber in der axialen Richtung des Paßteils 30 i.w. unbewegbar ist.
Die Spindel 24 weist eine Spannstange 44 auf, die in die Spindelöffnung 26 eingesetzt ist und in der axialen Richtung durch eine nicht dargestellte Stangenbetätigungsvorrichtung, die in der Spindel 24 eingebaut ist, bewegbar ist. Die Spannstange 44 ist an ihrem entfernt liegenden Ende in die Durchgangsöffnung 32 des Paßteils 30 eingesetzt. Die Spannstange 44 weist ein Paar Kugelaufnahmeausnehmungen 46 auf, die in der äußeren Umfangsfläche des entfernt liegenden Endes ausgebildet sind, sowie ein Paar geneigter Flächen 48, die sich in der radialen Richtung ausgehend von den entsprechenden Kugelaufnahmeausnehmungen 46 in Richtung auf das distale bzw. entfernt liegende Ende der Spannstange 44 erstrecken. Jede der geneigten Flächen 48 ist in bezug auf die Achse der Spannstange 44 geneigt, so daß ein Abstand von der Achse bis zu der geneigten Fläche 48 in einer Richtung von der Kugelaufnahmeausnehmung 46 in Richtung auf das entfernt liegende Ende der Spannstange 44 zunimmt. Die Kugelaufnahmeausnehmung 46 und die geneigte Fläche 48 weisen eine halbkreisförmige bzw. eine bogenförmige Gestalt auf, im Längsschnitt der Spindel 24 gesehen, so daß ein großer Teil der kugelförmigen Oberfläche der Kugel 40 in Kontakt mit der Kugelaufnahmeausnehmung 46 oder der geneigten Fläche 48 gebracht wird. Es sei darauf verwiesen, daß die Spannstange 44 weiterhin mit einer Kühlmittelöffnung 50 versehen ist, die durch diese hindurch in ihrer Mitte ausgebildet ist.
Der Räumwerkzeughalter 10 weist eine axiale Öffnung 52, ein Paar zusammenwirkender Ausschnitte 54 und ein Paar radialer Durchgangsöffnungen 56 in dem Passungsabschnitt 14 auf, wie in 1 dargestellt ist. Das Paar von zusammenwirkenden Ausschnitten 54 ist diametral einander gegenüberliegend angeordnet und in der axialen Richtung länglich ausgebildet. Das Paar von radialen Durchgangsöffnungen 56 ist durch die umlaufende Wand des Passungsabschnitts 14 ausgebildet und erstreckt sich in Radialrichtung von der äußeren Umfangsfläche des Passungsabschnitts 14, um in die axiale Öffnung 52 zu münden. Das Paar von radialen Durchgangsöffnungen 56 ist ebenfalls diametral einander gegenüberstehend angeordnet, und jede der radialen Durchgangsöffnungen 56 ist von den damit zusammenwirkenden Ausschnitten 44 um 90 ° in Umfangsrichtung versetzt. Jede der radialen Durchgangsöffnungen 56 hat in ihrer Mündung in die äußere Umfangsfläche des Passungsabschnitts 14 eine kreisförmige Gestalt und in ihrer Öffnung bzw. Mündung in die innere Umfangsfläche des Passungabschnitts 14 eine elliptische Gestalt. Die elliptische Gestalt ist in der axialen Richtung des Räumwerkzeughalters 10 länglich. Das bedeutet, daß ein in der axialen Richtung gemessener Durchmesser der radialen Durchgangsöffnung 56 größer wird, während sich die radiale Durchgangsöffnung 56 von der äußeren Umfangsfläche zu der inneren Umfangsfläche erstreckt, so daß die innere Umfangsfläche der radialen Durchgangsöffnung 56 eine geneigte Fläche 62 auf einer von gegenüberliegenden Seiten des Mittelpunkts der Öffnung 56 aufweist, die sich in der Nähe einer axialen Stirn- bzw. Endfläche 60 des Passungsabschnitts 14 befindet, wie in 3 dargestellt ist. Die geneigte Fläche 62 ist i.w. parallel zu der vorstehend beschriebenen geneigten Fläche 48 der Spannstange 44, wobei aber die Neigung der geneigten Fläche 62 in bezug auf die Achse des Werkzeughalters 10 größer ist als die Neigung der geneigten Fläche 48 in Bezug auf die Achse der Spannstange 44.
Der Räumwerkzeughalter 10 weist ferner einen O-Ring 64 auf, der in die innere umlaufende Oberfläche bzw. Umfangsfläche der axialen Öffnung 52 eingesetzt ist, sowie eine ringförmige, damit zusammenwirkende Nut 70, die in der äußeren umlaufenden Oberfläche in dem Grundkörperabschnitt 12 ausgebildet ist.
Wenn der Räumwerkzeughalter 10 nicht an der Spindel 24 befestigt ist, ist die Spannstange 44 in ihrer vorderen Endposition gehalten, so daß die Kugeln 40 in den jeweiligen Kugelaufnahmeausnehmungen 46 aufgenommen sind und nicht in radialer Richtung nach außen aus den jeweiligen, sich in radialer Richtung erstreckenden Öffnungen 38 vorstehen. Um den Räumwerkzeughalter 10 an der Spindel 24 zu befestigen, wird der Passungsabschnitt 14 des Räumwerkzeughalters 10 in die Spindelöffnung 26 eingesetzt, was durch eine Bedienungsperson oder durch einen Arm einer automatischen Werkzeugwechselvorrichtung erfolgen kann, wobei der Arm die vorstehend beschriebene zusammenwirkende Nut 70 erfaßt, so daß die radialen Durchgangsöffnungen 56 und die sich in radialer Richtung erstreckenden Öffnungen 38 in einem ausgerichteten Zustand bzw. Phase miteinander sind, und so daß die nicht dargestellten, zusammenwirkenden Vorsprünge, die in dem Paßteil 30 ausgebildet sind, in die zusammenwirkenden Ausschnitte 54 eingesetzt sind, die in dem Passungsabschnitt 14 ausgebildet sind, so daß eine Drehung des Räumwerkzeughalters 10 relativ zu der Spindel 24 verhindert wird. Da die Kugelaufnahmeausnehmungen 46 der Spannstange 44, die sich radial erstreckenden Öffnungen 38 des Paßteils 30 und die radialen Durchgangsöffnungen 56 des Pas sungsabschnitts 14 in Verbindung miteinander gebracht werden, sind die Kugeln 40 in die entsprechenden radialen Durchgangsöffnungen 56 verlagerbar.
Vorzugsweise wird das Räumwerkzeug 16 stets in einer vorbestimmten Umfangsposition relativ zu der Spindel 24 plaziert, wie in 2 dargestellt ist, wenn das Räumwerkzeug 16 relativ zu der Spindel 24 fixiert wird. Eine nicht dargestellte Bezugsmarkierung ist sowohl auf der Spindel 24 als auch auf dem Räumwerkzeughalter 10 und auf dem Räumwerkzeug 16 angebracht, um zu verhindern, daß der Räumwerkzeughalter 10 an der Spindel 24 mit einer relativen Umfangsposition angebracht wird, die von einer vorbestimmten Position um 180 ° abweicht, und um zu verhindern, daß das Räumwerkzeug 16 an dem Räumwerkzeughalter 10 mit einer relativen Umfangsposition angebracht wird, die gegenüber einer vorbestimmten Position um 90 °, 180 ° oder –90 ° versetzt ist Wenn die Kugelaufnahmeausnehmungen 46, die sich radial erstreckenden Öffnungen 38 und die radialen Durchgangsöffnungen 56 in Verbindung miteinander gehalten werden, wenn, wie vorstehend beschrieben, die Spannstange 44 durch die Stangenantriebseinrichtung in Richtung auf ihre hintere Endposition bewegt wird, werden die Kugeln 40 nach oben auf die geneigten Flächen 48 der Spannstange 44 gebracht und durch die sich radial erstreckenden Öffnungen 38 in die radialen Durchgangsöffnungen 56 verlagert, so daß sie dann zwangsweise in Kontakt mit den geneigten Flächen 62 des Räumwerkzeughalters 10 gebracht werden können. Somit werden die geneigten Flächen 62 durch die Kugeln 40 zwangsweise in die rückwärtige Richtung bewegt, wodurch der Räumwerkzeughalter 10 in die Spindelöffnung 26 gezogen wird, bis eine Anlagefläche 76 des Räumwerkzeughalters 10 in anstoßenden Kontakt mit der Stirnfläche 28 der Spindel 24 gebracht wird. Die konisch zulaufende äußere Umfangsfläche 20 des Passungsabschnitts 14 wird in Kontakt mit der konisch zulaufenden inneren Umfangsfläche der Spindelöffnung 26 gebracht, wobei der O-Ring 64 in Kontakt mit dem entfernt liegenden Ende des Paßteils 30 gebracht wird, so daß der Räumwerkzeughalter 10 an der Spindel 24 fixiert ist.
Um den Räumwerkzeughalter 10 von der Spindel 24 abzunehmen, wird die Spannstange 44 durch die Stangenantriebseinrichtung vorwärts bewegt, bis die entfernt liegende Stirnseite der Spannstange 44 in anstoßenden Kontakt mit der Bodenfläche der axialen Öffnung 52 gebracht worden ist, die in dem Passungsabschnitt 14 des Räumwerkzeughalters 10 ausgebildet ist. Zu diesem Zeitpunkt sind die Kugeln 40 in die Kugelaufnahmeausnehmungen 46 verlagerbar, so daß es möglich ist, daß der Räumwerkzeughalter 10 von der Spindel 24 abgenommen wird.
Wie in 4 und 5 dargestellt ist, weist der Räumwerkzeughalter 10 eine Passungsöffnung 82 auf, die in einer axialen Stirnseite 80 davon ausgebildet ist, die in Axialrichtung der vorstehend beschriebenen axialen Stirnseite 60 gegenüberliegt. Die Passungsöffnung 82 weist eine Bodenfläche auf, in die eine Kühlmittelöffnung 84 mündet. Die Kühlmittelöffnung 84 erstreckt sich in der axialen Richtung und steht mit der vorstehend beschriebenen axialen Öffnung 52 in Verbindung, die in dem Passungsabschnitt 14 ausgebildet ist. Der Räumwerkzeughalter 10 weist vier sich axial erstreckende, mit Innengewinde versehene Bohrungen 86 auf, die in der axialen Stirnfläche 80 ausgebildet sind, und vier sich radial erstreckende, mit Innengewinde versehene Bohrungen 87 in der äußeren Umfangsfläche des Halteabschnitts 18. Die vier sich axial erstreckenden, mit Innengewinde versehenen Bohrungen 86 sind um die Passungsöffnung 82 herum angeordnet und weisen einen gleichen Winkelabstand voneinander in einer Umfangsrichtung des Räumwerkzeughalters 10 auf. Die vier sich radial erstrekkenden, mit Innengewinde versehenen Bohrungen 87 sind durch eine umlaufende Wand hindurch ausgebildet, die die Passungsöffnung 82 in Umfangsrichtung festlegt, wobei sie einen gleichen Winkelabstand voneinander in der Umfangsrichtung aufweisen. Die vier sich radial erstreckenden, mit Innengewinde versehenen Bohrungen 87 sind von der axialen Stirnfläche 80 um einen kleinen Abstand in der axialen Richtung beabstandet, und jede der Bohrungen 87 ist in Umfangsrichtung zwischen zwei in Umfangsrichtung benachbarten der sich axial erstreckenden Bohrungen 86 angeordnet. In jede der sich radial erstreckenden, mit Innengewinde versehenen Bohrungen 87 ist eine Radialeinstellschraube 88 eingeschraubt, die ein flaches Ende und einen sechseckigen Sockel 89 aufweist. Durch Drehen der Radialeinstellschraube 88 durch ein geeignetes Werkzeug, das mit dem sechseckigen Sockel 89 zusammenwirkt, kann die Radialeinstellschraube 88 über einen geeigneten Abstand nach innen über die innere Umfangsfläche der Passungsöffnung 82 vorstehen.
In die Passungs- bzw. Einsetzöffnung 82 ist das Räumwerkzeug 16 eingesetzt. Das Räumwerkzeug 16 besteht aus einem Räumwerkzeuggrundkörper 90 und einem Flansch 98. Der Räumwerkzeuggrundkörper 90 weist an seinem entfernt liegenden Abschnitt einen an dem entfernt liegenden Ende befindlichen, einen kleinen Durchmesser aufweisenden Abschnitt 94 auf, und einen Schaftabschnitt 96 an seinem benachbarten Ende. Der an dem entfernt liegenden Ende befindliche Abschnitt 94 mit kleinem Durchmesser beinhaltet einen Schneidklingenabschnitt 92. Der Flansch 98 ist an dem Schaftabschnitt 96 fixiert und erstreckt sich in Radialrichtung von dem Schaftabschnitt 96 nach außen. Der Räumwerkzeuggrundkörper 90 steht von einer 100 von einander gegenüberliegenden Stirnflächen des Flanschs 98 vor. Ein Passungsvorsprung 104, der eine i.w. kreisförmige Stirnfläche aufweist, ist in der anderen Stirnfläche 102 des Flanschs 98 ausgebildet und steht von der anderen Stirnfläche 102 in der axialen Richtung vor, so daß er in die Passungsöffnung 82 des Räumwerkzeughalters 10 eingesetzt werden kann. Eine abgestufte durchgehende Öffnung 105 ist durch den Flansch 98 ausgebildet und erstreckt sich in der axialen Richtung. Die abgestufte Durchgangsöffnung 105 weist einen Abschnitt mit kleinem Durchmesser auf, der sich über einen vorbestimmten Abstand von der i.w. kreisförmigen Stirnfläche des Passungsvorsprungs 104 in Richtung auf die Stirnfläche 100 erstreckt, und einen Abschnitt mit großem Durchmesser, der sich von dem Abschnitt mit kleinem Durchmesser bis zu der Stirnfläche 100 erstreckt. Der Räumwerkzeuggrundkörper 90 und der Flansch 98 sind unabhängig voneinander ausgebildet, damit das Räumwerkzeug leichter hergestellt werden kann. Der Schaftabschnitt 96 des Räumwerkzeuggrundkörpers 90 wird in die durchgehende Öffnung 105 eingeführt, bis der Schaftabschnitt 96 in anstoßenden Kontakt mit einer Schulter- bzw. Anschlagfläche gebracht ist, die durch die Abschnitte mit kleinem und großem Durchmesser der durchgehenden Öffnung 105 festgelegt ist, und anschließend wird der Schaftabschnitt 96 durch Schrumpfen in der durchgehenden Öffnung 105 fixiert, so daß der Räumwerkzeuggrundkörper 90 mit dem Flansch 98 ein einheitliches Teil bildet.
In der äußeren Umfangsfläche des Passungsvorsprungs 104 sind vier ebene Flächen 106 ausgebildet, so daß sie in der Umfangsrichtung des Flanschs 98, wie in 6 und 7 dargestellt ist, einen gleichen Winkelabschnitt voneinander aufweisen. Die vier ebenen Flächen 106 werden dadurch erhalten, daß die entsprechenden vier Abschnitte der äußeren Umfangsfläche, die jeweils eine bogenförmige Gestalt aufweisen, abgetrennt werden. Der Flansch 98 weist ferner vier sich axial erstreckende, mit Innengewinde versehene Bohrungen 108 auf, die um die Achse herum angeordnet sind und in der Umfangsrichtung einen gleichen Winkelabstand voneinander aufweisen. Jede der vier sich axial erstreckenden, mit Innengewinde versehenen Bohrungen 108 ist radial außerhalb der äußeren Umfangsfläche des Passungsvorsprungs 104 angeordnet und ist in der gleichen Position wie die entsprechende der ebenen Flächen 106 in der Umfangsrichtung angeordnet. In jede sich axial erstreckende, mit Innengewinde versehene Bohrung 108 ist eine Axialeinstellschraube 110 eingeschraubt, die ein ebenes Ende und einen sechseckigen Sockel 111 aufweist. Durch Drehen der Axialeinstellschraube 110 mittels eines geeigneten Werkzeuges, das mit dem sechseckigen Sockel 111 zusammenwirkt, kann die Axialeinstellschraube 110 in Axialrichtung um einen geeigneten Abstand von der Stirnfläche 102 vorstehen. Es wird darauf verwiesen, daß der Flansch 98 ferner vier sich axial erstreckende Durchgangsbohrungen 112 aufweist, die um die Achse herum angeordnet sind und in der Umfangsrichtung einen gleichen gegenseitigen Winkelabstand voneinander aufweisen. Jede der vier sich axial erstreckenden Durchgangsbohrungen 112 ist radial außerhalb der äußeren Umfangsfläche des Passungsvorsprungs 104 angeordnet und ist in der Umfangsrichtung zwischen den in Umfangsrichtung benachbarten beiden der sich axial erstreckenden, mit Innengewinde versehenen Bohrungen 108 angeordnet.
Bei der Befestigung des Räumwerkzeuges 16 an dem Räumwerkzeughalter 10 wird der Passungsvorsprung 104 des Flanschs 98 zunächst in die Passungsöffnung 82 des Räumwerkzeughalters 10 eingeführt, so daß die Position einer jeden der sich axial erstreckenden, mit Innengewinde versehenen Bohrungen 86 des Räumwerkzeughalters 10 und die Position der entsprechenden, sich axial erstreckenden Durchgangsöffnung 112 des Flanschs 98 in der Umfangsrichtung miteinander übereinstimmen, und so daß die Position einer jeden der sich radial erstreckenden, mit Innengewinde versehenen Bohrung 87 des Räumwerkzeughalters 10 und die Position der entsprechenden, sich axial erstreckenden, mit Innengewinde versehenen Bohrung 108 des Flanschs 98 in der Umfangsrichtung miteinander übereinstimmen. Der Passungsvorsprung 104 wird in die Passungsöffnung 82 eingeführt, bis die Stirnfläche 102 des Flanschs 98 in anstoßenden Kontakt mit der Stirnfläche 80 des Räumwerkzeughalters 10 gebracht worden ist. Jede einzelne Radialeinstellschraube 88 wird dann in die entsprechende, sich radial erstreckende, mit Innengewinde versehene Bohrung 87 eingeschraubt, so daß eine obere Stirnfläche 118 der Radialeinstellschraube 88 in Radialrichtung nach innen von der inneren Umfangsfläche der Passungsöffnung 82 vorsteht, während jeder Einstellschraubbolzen 114, der durch die entsprechende, sich axial erstreckende Durchgangsöffnung 112 hindurchgeht, lose in die entsprechende, sich axial erstreckende, mit Innengewinde versehene Bohrung 86 eingeschraubt wird. Die Radialeinstellschraube 88 wird in die sich radial erstrekkende, mit Innengewinde versehene Bohrung 87 eingeschraubt, bis die obere Stirnfläche 118 in anstoßenden Kontakt mit der entsprechenden ebenen Fläche 106 gebracht worden ist, wie in 4 dargestellt ist. Durch Einstellen einer radialen Entfernung, um die jede Radialeinstellschraube 18 in Radialrichtung nach innen von der inneren Umfangsfläche der Passungsöffnung 83 vorsteht, ist es möglich, eine radiale Abweichung der Achse des Räumwerkzeugs 16 von der Achse des Räumwerkzeughalters 10 zu minimieren. Ferner wird jede einzelne Axialeinstellschraube 110 in die entsprechende, sich axial erstreckende, mit Innengewinde versehene Bohrung 108 eingeschraubt, so daß eine obere Stirnfläche 122 der Axialeinstellschraube 110 von der Stirnfläche 102 des Flanschs 98 vorsteht und in anstoßenden Kontakt mit der Stirnfläche 80 des Räumwerkzeughalters 10 gebracht wird, wie in 5 dargestellt ist. Durch Einstellen einer axialen Entfernung, über die jede Axialeinstellschraube 110 von der Stirnfläche 102 des Flanschs 98 vorsteht, ist es möglich, eine Neigung der Achse des Räumwerkzeugs 16 in bezug auf die Achse des Räumwerkzeughalters 10 zu minimieren. Jeder Einstellschraubbolzen 114 wird fest in die entsprechende, sich axial erstreckende, mit Innengewinde versehene Bohrung 86 eingeschraubt, so daß das Räumwerkzeug 16 und der Räumwerkzeughalter aneinander fixiert sind, wobei ein hoher Grad an koaxialer Übereinstimmung dazwischen besteht.
Der Räumwerkzeuggrundkörper 90 ist mit dem vorstehend beschriebenen Schaftabschnitt 96 sowie mit einem Grundkörperabschnitt 128 versehen, der sich von dem Schaftabschnitt 96 in axialer Richtung erstreckt. Der Grundkörperabschnitt 128 weist den vorstehend beschriebenen Abschnitt 94 mit kleinem Durchmesser am entfernt liegenden bzw. distalen Ende auf, der den Schneidklingenabschnitt 92 beinhaltet, sowie einen Führungsabschnitt 130, der zwischen dem Abschnitt 94 mit kleinem Durchmesser am distalen Ende und dem Schaftabschnitt 96 angeordnet ist, und der sich in der axialer Richtung über eine axiale Entfernung erstreckt, die größer ist als der Abschnitt 94 mit kleinem Durchmesser am distalen Ende. Der Räumwerkzeuggrundkörper 90 ist in seiner Mitte mit einer Kühlmittelbohrung 132 versehen, die sich in der axialen Richtung erstreckt. Diese Kühlmittelbohrung 133 steht mit der Kühlmittelbohrung 84 in Verbindung, die durch den Räumwerkzeughalter 10 hindurch ausgebildet ist, wenn das Räumwerkzeug 16 an dem Räumwerkzeughalter 10 befestigt ist. In der äußeren Umfangsfläche des Grundkörperabschnitts 128 werden zunächst Auskehlungen 134, 135, 136, 137 und 138 ausgebildet, so daß sie sich gerade von dem Abschnitt 94 mit kleinem Durchmesser am distalen Ende bis zu dem Führungsabschnitt 130 in einer zur Achse des Räumwerkzeugs 16 parallelen Richtung erstrecken, wie in 8(a) dargestellt ist, und anschließend werden bogenförmige Abschnitte entfernt, die jeweils einen Teil der Grundfläche einer entsprechenden Auskehlung 134, 136, 137, 138 beinhalten, wie in 8(b) dargestellt ist, wodurch eine Anzahl von vorstehenden Flächen 140, 141, 142, 143 und 144 bereitgestellt werden, wobei in der vorliegenden Ausführungsform fünf vorstehende Flächen vorhanden sind. Die vorstehenden Flächen 140, 141, 142, 143 und 144 erstrecken sich gerade in der zu der Achse des Räumwerkzeugs 16 parallelen Richtung, ebenso wie die Auskehlungen 134, 135, 136, 137 und 138. Es sei darauf verwiesen, daß die Auskehlungen 134–138 keinen gleichen Winkelabstand voneinander aufweisen, und daß demgemäß auch die vorstehenden Flächen 140–144 keinen gleichen Winkelabstand voneinander aufweisen. Die Positionen, an denen die jeweiligen vorstehenden Flächen 140–144 ausgebildet sind, werden nachfolgend noch erläutert.
Der Grundkörperabschnitt 128 weist ferner eine tiefe Auskehlung 148 in dem Abschnitt 94 mit kleinem Durchmesser am entfernt liegenden Ende auf. Diese tiefe Auskehlung 148 stößt in Umfangsrichtung an die vorstehende Fläche 140 an und weist eine radiale Tiefe auf die größer ist als die der Nut 134. In der Bodenfläche der tiefen Auskehlung 148 münden zwei Kühlmittelbohrungen 150, 152 an Positionen, die in der axialen Richtung einen gegenseitigen Abstand aufweisen. Die Kühlmittelbohrungen 150, 152 sind in bezug auf die Achse so geneigt, daß die Kühlmittelbohrungen 150, 152 dichter zur Achse kommen, während sich die Kühlmittelbohrungen 150, 152 in Richtung auf das hintere Ende des Grundkörperabschnittes 128 erstrecken. Die Kühlmittelbohrungen 150, 152 stehen mit der Kühlmittelbohrung 132 in Verbindung, so daß ein Kühlmittel, das von einer nicht dargestellten Kühlmittelversorgungsvorrichtung zuerst durch die Kühlmittelbohrungen 50, 132 geht, die durch die Spindel 24 und den Räumwerkzeughalter 10 hindurch ausgebildet sind, anschließend aus den Kühlmittelbohrungen 150, 152 austritt.
In einer der in Breitenrichtung gegenüberliegenden Seitenflächen der Auskehlung 158, die in Umfangsrichtung an die vorstehende Fläche 140 anstößt, ist eine Aussparung 154 ausgebildet, die als Sitz für eine Schneidspitze dient. Eine Schneidspitze 156 ist in die Aussparung 154 eingesetzt und durch Schweißen bzw. Löten in der Aussparung 154 fixiert, wie in 9 dargestellt ist. Die Schneidspitze 156 ist aus einem gesinterten Diamantkörper hergestellt, einschließlich einer Diamantbeschichtung, die durch Sintern von künstlichen Diamanten bei sehr hoher Temperatur und sehr hohem Druck hergestellt ist, und aus einem gesinterten Hartmetallträger, der mit der Diamantbeschichtung überzogen ist. Die Schneidspitze 156 weist einen in Axialrichtung vorstehenden Abschnitt 160 auf, der als Leitabschnitt dient und der über eine kurze Entfernung in der axialen Richtung von der entfernt liegenden Stirnfläche des Räumwerkzeuggrundkörpers 90 nach außen vorsteht, wie in 10 dargestellt ist. Die Schneidspitze 156 weist eine Spanfläche 158 auf, die in der gleichen Fläche wie die Seitenfläche der Auskehlung 148 liegt, und einen Rand 164, der in Umfangsrichtung die Spanfläche 158 schneidet. Die Schneidspitze 156 weist eine Hauptschneidkante 162 auf, die in dem Leitabschnitt 160 ausgebildet ist, und eine Nebenschneidkante 166, die durch den Schnitt der Spanfläche 158 und des Rands 164 gebildet ist. Die Spanfläche 158, die Hauptschneidkante 162, der Rand 164 und die Nebenschneidkante 166 wirken miteinander zusammen, so daß der vorstehend beschriebene Schneidklingenabschnitt 92 gebildet wird.
Eine radiale Entfernung von der Achse des Räumwerkzeugs 16 bis zur Nebenschneidkante 166, was nachfolgend als Drehungsradius der Nebenschneidkante 166 bezeichnet wird, ist größer als die radiale Entfernung von der Achse bis zu jeder der vorstehenden Flächen 140–144, auf den nachfolgend als Drehungsradius einer jeden der vorstehenden Flächen 140–144 Bezug genommen wird, in dem Abschnitt 94 mit kleinem Durchmesser am entfernt liegenden Ende. In der vorliegenden Ausführungsform läuft die Nebenschneidkante 166 nach hinten konisch zu, wobei sie sich in einer Richtung erstreckt, die geringfügig in Bezug auf die Achse geneigt ist, so daß der Drehungsradius der Nebenschneidkante 166 in einer Richtung weg von dem entfernt liegenden Ende des Räumwerkzeugs 16 in Richtung auf das benachbarte Ende des Räumwerkzeugs 16, zu dem Führungsabschnitt 130 hin, allmählich abnimmt. Allerdings ist der Drehungsradius der Nebenschneidkante 166 auch am hinteren Ende der Nebenschneidkante 166 immer noch größer als der Drehungsradius einer jeden der vorstehenden Flächen 140–144 an dem Abschnitt 94 mit kleinem Durchmesser am entfernt liegenden Ende. Weiterhin ist in der vorliegenden Ausführungsform jede der vorstehenden Flächen 140–144 in dem Abschnitt 94 mit kleinem Durchmesser am entfernt liegenden Ende geringfügig nach hinten konisch zulaufend ausgebildet und erstreckt sich in einer Richtung, die geringfügig in bezug auf die Achse geneigt ist.
Wie in 2 dargestellt ist, sind die vorstehenden Flächen 140, 141, 142 in einem ersten Bereich angeordnet, während die vorstehende Fläche 144 in einem zweiten Bereich angeordnet ist, wobei der erste Bereich einer von einander gegenüberliegenden Seiten einer gedachten Ebene entspricht, die die Achse des Räumwerkzeugs 16 und einen Schnitt der Haupt- und Nebenschneidkanten 162, 166 enthält, wobei sich die vorstehende Fläche 140 auf dieser Seite befindet, und wobei der zweite Bereich der anderen Seite der gedachten Ebene entspricht. Die vorstehende Fläche 143 ist in einer Position angeordnet, die der vorstehenden Fläche 140 diametral gegenüberliegt. Ein Winkelintervall zwischen jeweils zwei in Umfangsrichtung benachbarten vorstehenden Flächen in dem ersten Bereich ist kleiner als das in dem ersten Bereich. Die vorstehenden Flächen 141–144 weisen im wesentlichen die gleiche Breite, in der Umfangsrichtung gemessen, auf, während die vorstehende Fläche 140 eine geringere Breite als die einer jeden der Führungsflächen 141–144 aufweist.
Der Drehungsradius einer jeden der vorstehenden Flächen 140–144 in dem Führungsabschnitt 130 ist größer als der Drehungsradius der Nebenschneidkante 166. Ferner ist der Drehungsradius einer jeden der vorstehenden Flächen 140–144 in dem Führungsabschnitt 130 größer als in dem Abschnitt 94 mit kleinem Durchmesser am entfernt liegenden Ende. Daher ist in jeder der vorstehenden Flächen 140–144 eine Schulter- bzw. Anschlagfläche zwischen dem Abschnitt 94 mit kleinem Durchmesser am entfernt liegenden Ende und dem Führungsabschnitt 130 geschaffen, wie in 10 übertrieben dargestellt ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist jede der vorstehenden Flächen 140–144 in dem Führungsabschnitt 130 geringfügig nach hinten konisch zulaufend ausgebildet, wobei sie sich in einer Richtung erstreckt, die geringfügig in bezug auf die Achse geneigt ist, so daß ein Durchmesser des Führungsabschnitts 130 an seinem hinteren Ende, das benachbart zu dem Schaftabschnitt 96 liegt, geringfügig kleiner ist als an seinem vorderen Ende, das benachbart zu dem Abschnitt 94 mit kleinem Durchmesser am entfernt liegenden Ende ist. Allerdings ist der Drehungsradius einer jeden der vorstehenden Flächen 140–144 auch am hinteren Ende des Führungsabschnitts 30 immer noch größer als der Drehungsradius der Nebenschneidkante 166. In der vorliegenden Ausführungsform ist ein maximaler Drehungsradius einer jeden der vorstehenden Flächen 140–144 in dem Führungsabschnitt 130 (der Drehungsradius am hinteren Ende des Führungsabschnitts 30) größer als ein maximaler Drehungsradius der Nebenschneidkante 66 (der Drehungsradius in einem Abschnitt der Nebenschneidkante 166, wobei sich dieser Abschnitt benachbart der Hauptschneidkante 162 befindet), und zwar um 8 μm.
Das Räumwerkzeug 16, das wie vorstehend beschrieben ausgebildet ist, wird mit Vorteil zum Fertigbearbeiten einer Anzahl von Bohrungen verwendet, die entlang einer Linie angeordnet sind und einen gegenseitigen Abstand in der axialen Richtung der Bohrungen aufweisen. Es wird nachfolgend ein Fall beschrieben, in dem die inneren umlaufenden Flächen von Nokkenwellenbohrungen eines Zylinderkopfs 170 für einen Kraftfahrzeugmotor mit dem Räumwerkzeug 16 fertig bearbeitet werden, wobei zur Beschreibung dieses Beispiels auf 11 Bezug genommen ist.
Der Zylinderkopf 170 weist einen Grundkörper und eine Anzahl von Lagersockeln auf, die in entsprechenden Positionen in dem Grundkörper fixiert sind. Wie schematisch in 11 dargestellt ist, sind eine Anzahl von Nockenwellenbohrungen in dem in dieser Weise aufgebauten Zylinderkopf 170 ausgebildet, wobei sie sich entlang einer Linie erstrecken und in der axialen Richtung der Bohrungen einen gegenseitigen Abstand aufweisen. Lediglich drei 172, 174 und 176 der Nockenwellenbohrungen sind in 11 dargestellt. Da der Aufbau des Zylinderkopfs allgemein bekannt ist, werden an dieser Stelle keine unnötigen Beschreibungen gegeben.
Um die inneren umlaufenden Flächen der Nockenwellenbohrungen 172, 174 und 176 fertig zu bearbeiten, werden die Spindel 24 und das an der Spindel 24 befestigte Räumwerkzeug 16 in Richtung auf den Zylinderkopf 170 vorwärtsbewegt, während die Spindel 24 und das Räumwerkzeug 16 relativ zu dem Zylinderkopf 170 gedreht werden, so daß der Abschnitt 94 mit kleinem Durchmesser am entfernt liegenden Ende des Räumwerkzeugs 16 zuerst von der Außenseite des Zylinderkopfs 170 in die Nockenwellenbohrung 172 eingeführt wird, wodurch die innere Umfangsfläche der Nockenwellenbohrung 172 durch einen Abschnitt der Hauptschneidkante 162 und einen Abschnitt der Nebenschneidkante 166, die eng benachbart zueinander liegen, fertig bearbeitet wird. Während der Bearbeitung wird ein Schneidwiderstand, der auf die Haupt- und Nebenschneidkanten 162, 166 wirkt, durch die Innenfläche der Nokkenwellenbohrung 172 über die vorstehenden Flächen 141, 142 getragen bzw. abgestützt, die sich in dem ersten Bereich befinden, und durch die vorstehende Fläche 143, die sich diametral gegenüberliegend zu der vorstehenden Fläche 140 befindet, so daß das Räumwerkzeug 16 daran gehindert ist, in einer Richtung zu dem ersten Bereich hin abgelenkt zu werden. Weiterhin wird das Räumwerkzeug 16 auch daran gehindert, in einer Richtung zu dem zweiten Bereich hin abgelenkt zu werden, und zwar aufgrund der vorstehenden Fläche 144, die sich in dem zweiten Bereich befindet. Daher wird das Räumfahrzeug 16 während der gesamten Bearbeitung präzise um die Achse herum gedreht, ohne daß das Räumwerkzeug 16 verläuft. Weiterhin wird ein Kühlmittel bzw. Schneidfluid durch die Kühlmittelbohrungen 150, 152 zugeführt, welches dazu dient, die Reibungskräfte, die zwischen dem Räumwerkzeug 16 und der Nockenwellenbohrung 172 wirken, zu reduzieren, und die durch diese Reibungskräfte erzeugte Wärme abzuführen.
Nachdem die Nockenwellenbohrung 172 fertig bearbeitet ist, wird die nächste Bohrung, d.h. die Nockenwellenbohrung 174, durch weitere Vorwärtsbewegung des Räumwerkzeugs 16 fertig bearbeitet. Wenn die innere Umfangsfläche der Nockenwellenbohrung 174 durch das Räumwerkzeug 16 fertig bearbeitet wird, sitzt der Führungsabschnitt 130 des Räumwerkzeugs 16 in Preßpassung in der fertig bearbeiteten Nockenwellenbohrung 172. Das bedeutet, daß der Mittelpunkt der Nockenwellenbohrung 174 und die Achse des Räumwerkzeugs 16 in Übereinstimmung miteinander gehalten werden, während die Nockenwellenbohrung 174 fertig bearbeitet wird. In der vorliegenden Ausführungsform sind der Drehungsradius der Nebenschneidkante 166 und der Drehungsradius des Führungsabschnitts 130 in geeigneter Weise bestimmt, so daß der Führungsabschnitt 130 in geeigneter Weise in Preßpassung in der fertig bearbeiteten Nockenwellenbohrung sitzt. Das Maß der Preßpassung ist im wesentlichen gleich dem Unterschied (8 μm) zwischen dem Drehungsradius der Nebenschneidkante 166 und dem Drehungsradius des Führungsabschnitts 130. Da weiterhin das Räumwerkzeug 16 relativ zu der Nockenwellenbohrung 172 gedreht wird, während die vorstehenden Flächen 140–144 in dem Führungsabschnitt 130 in Preßpassung in der Nockenwellenbohrung 172 sitzen, wird die innere Umfangsfläche der Nockenwellenbohrung 172 durch die vorstehenden Flächen 140–144 preßpoliert, wodurch die Glattheit der inneren Umfangsfläche der Nockenwellenbohrung 172 verbessert wird.
Nachdem die Nockenwellenbohrung 174 fertig bearbeitet worden ist, wird der Abschnitt 94 mit kleinerem Durchmesser am entfernt liegenden Ende des Räumwerkzeugs 16 durch weitere Vorwärtsbewegung des Räumwerkzeugs 16 in die Nockenwellenbohrung 176 eingeführt. Während die Nockenwellenbohrung 176 fertig bearbeitet wird, sitzen die vorstehenden Flächen 140–144 in dem Führungsabschnitt 130 in Preßpassung in den Nockenwellenbohrungen 172, 174, die bereits fertig bearbeitet worden sind. Insbesondere wird die Nockenwellenbohrung 176 fertig bearbeitet, während die vorstehenden Flächen 140–144 in dem Führungsabschnitt 130 in geeigneter Weise an zwei Punkten geführt werden, die in der axialen Richtung einen gegenseitigen Abstand aufweisen, und zwar durch die Nockenwellenbohrungen 172 und 174. Wenn sämtliche Nockenwellenbohrungen fertig bearbeitet sind, wird das Räumwerkzeug 16 aus dem Zylinderkopf 170 zurückgezogen.
In der vorliegenden Ausführungsform werden die Nockenwellenbohrungen 174, 176 fertig bearbeitet, während sich der Führungsabschnitt 130 in Preßpassung in den bereits fertig bearbeiteten Nockenwellenbohrungen bzw. der Nockenwellenbohrung befindet, d.h. während der Führungsabschnitt 130 in geeigneter Weise durch die bearbeiteten Nockenwellenbohrungen bzw. die Nockenwellenbohrung geführt wird, so daß die Nockenwellenbohrungen mit einem hohen Grad an Konzentrizität zwischen den Nockenwellenbohrungen und mit einem hohen Grad an Dimensionsgenauigkeit einer jeden Nockenwellenbohrung fertig bearbeitet werden. Das Bearbeitungsverfahren bzw. das Räumwerkzeug nach der vorliegenden Erfindung werden mit Vorteil in einem Fall verwendet, in dem eine Anzahl von Bohrungen mit einem hohen Grad an Konzentrizität zwischen den Bohrungen und einem hohen Grad an Dimensionsgenauigkeit einer jeden Bohrung fertig zu bearbeiten sind.
Wie anhand des Ergebnisses eines Tests, das in 12 dargestellt ist, deutlich wird, ist ein hoher Grad an Konzentrizität zwischen der Anzahl von Bohrungen, die in axialer Richtung angeordnet sind, dadurch gewährleistet, daß der Drehungsradius des Führungsabschnitts 130 und der Drehungsradius der Nebenschneidkante 166 so festgelegt wird, daß der Drehungsradius des Führungsabschnitts 130 größer ist als der Drehungsradius der Nebenschneidkante 166. In dem Test wurden Nockenwellenbohrungen für Ein- und Auslaßventile in Zylinderköpfen mit drei Räumwerkzeugen fertig bearbeitet, die jeweils unterschiedliche Werte des Unterschieds zwischen dem Drehungsradius der Nebenschneidkante und dem Drehungsradius des Führungsabschnitts aufweisen. Jeder dieser Werte wird dadurch erhalten, daß der Drehungsradius des Führungsabschnitts von dem Drehungsradius der Nebenschneidkante abgezogen wird. Zwei der drei Räumwerkzeuge hatten negative Werte des vorstehend beschriebenen Unterschieds, während das andere der drei Räumwekzeuge einen positiven Wert des vorstehend beschriebenen Unterschieds aufwies. Nachdem die Nockenwellenbohrungen für die Ein- und Auslaßventile in jedem Zylinderkopf mittels des entsprechenden der drei Räum- werkzeuge fertig bearbeitet worden waren, wurde die Konzentrizität zwischen den Nockenwellenbohrungen für die Einlaßventile und die Konzentrizität zwischen den Nockenwellenbohrungen für die Auslaßventile in jedem einzelnen Zylinderkopf unter Verwendung eines allgemein bekannten Meßgeräts gemessen. Bei der Messung der Konzentrizität wurde zunächst eine gerade Linie bestimmt, die die Mittelpunkte der beiden Nockenwellenbohrungen verband, die sich an den axial gegenüberliegenden Enden befanden. Danach wurde der größte und kleinste radiale Abstand von der geraden Linie bis zur inneren Umfangsfläche der Bohrungen bestimmt, die sich zwischen den beiden axial gegenüberliegenden endseitigen Bohrungen befanden. Die Konzentrizität ist als Unterschied zwischen den größten und kleinsten radialen Abständen definiert. 12 zeigt die Konzentrizität zwischen den Nockenwellenbohrungen für die Einlaßventile und die Konzentrizität zwischen den Nockenwellenbohrungen für die Auslaßventile in jedem einzelnen Zylinderkopf, wobei die Nockenwellenbohrungen durch das entsprechende der drei Räumwerkzeuge fertig bearbeitet wurden.
Der Test nach 12 zeigte, daß das Räumwerkzeug, bei dem der Drehungsradius des Führungsabschnitts größer ist als der Drehungsradius der Nebenschneidkante, einen höheren Grad an Konzentrizität der Nockenwellenbohrungen bereitstellt als das herkömmliche Räumwerkzeug, bei dem der Drehungsradius der Nebenschneidkante größer ist als der Drehungsradius des Führungsabschnitts. Weiterhin zeigte der Test auch, daß der Grad an Konzentritzität der Nockenwellenbohrungen weiter verbessert wird, wenn der Drehungsradius des Führungsabschnitts um 4 μm oder mehr größer ist als der Drehungsradius der Nebenschneidkante, und daß er weiter verbessert wird, wenn der Drehungsradius des Führungsabschnitts um etwa 8 μm, wie in der vorliegenden Ausführungsform, größer ist als der Drehungsradius der Nebenschneidkante.

Claims

Reibahle (16), mit: (a) einem Abschnitt (94) mit kleinem Durchmesser an einem Bearbeitungsende, der sich über eine vorbestimmte axiale Länge von dem Bearbeitungsende der Reibahle in Richtung auf ein axial benachbartes Einspannende der Reibahle erstreckt; (b) einem Führungsabschnitt (130), der sich axial benachbart zu dem Abschnitt mit kleinem Durchmesser an dem Bearbeitungsende befindet und der einen Durchmesser aufweist, der größer ist als der des Abschnitts mit kleinem Durchmesser an dem Bearbeitungsende; (c) zumindest einer Auskehlung (134, 135, 136, 137, 138), die in einer äußeren Umfangsfläche der Reibahle ausgebildet ist und die sich von dem Bearbeitungsende der Reibahle in Richtung auf das Einspannende der Reibahle erstreckt; (d) zumindest einer vorstehenden Fläche (140, 141, 142, 143, 144), von denen jede in einer Umfangsrichtung der Reibahle benachbart zu einer entsprechenden Auskehlung liegt und die die äußere Umfangsfläche der Reibahle bilden, wobei zumindest eine (140) der zumindest einen vorstehenden Fläche einen Schneidblattabschnitt (92) aufweist, der in dem Abschnitt mit kleinem Durchmesser an dem Bearbeitungsende ausgebildet ist, wobei der Schneidblattabschnitt (92) eine Schneidkante (166) aufweist, die an einem radial außen liegenden Ende des Schneidblattabschnitts (92) ausgebildet ist; wobei ein erster Radius des radial außen liegenden Endes des Schneidblattabschnitts um einen vorbestimmten ersten Unterschiedsbetrag größer ist als ein zweiter Radius der zumindest einen vorstehenden Fläche (140) in dem Abschnitt mit kleinem Durchmesser an dem Bearbeitungsende, und wobei die zumindest eine vorstehende Fläche (140–144) in dem Führungsabschnitt (130) in Umfangsrichtung der Reibahle einen konstanten dritten Radius aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Radius um einen vorbestimmten zweiten Unterschiedsbetrag kleiner ist als der dritte Radius.
Reibahle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zumindest eine vorstehende Fläche (140–144) in dem Abschnitt mit kleinem Durchmesser in Umfangsrichtung des Räumwerkzeugs einen konstanten zweiten Radius aufweist.
Reibahle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidblattabschnitt (92) zusätzlich zu der Schneidkante (166) als Nebenschneidkante (166) eine Hauptschneidkante (162) aufweist, die an einem axial entfernt liegenden Ende des Schneidblattabschnitts (92) ausgebildet ist und die Nebenschneidkante (166) schneidet.
Reibahle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte zweite Unterschiedsbetrag nicht größer als 30 μm ist.
Reibahle nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte zweite Unterschiedsbetrag nicht größer als 10 μm ist.
Reibahle nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidblattabschnitt (92) durch eine Schneidspitze (156) gebildet ist, die an einem axial entfernt liegenden Ende des Abschnitts (94) mit kleinem Durchmesser an dem Bearbeitungsende fixiert ist, wobei die Schneidspitze ein gesinterter Körper ist, der eine Härte aufweist, die größer ist als die einer Aufschweiß-Hartlegierung oder von Sinterhartmetall.
Reibahle nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Schneidkante (166) in einer Richtung erstreckt, die leicht geneigt ist in Bezug auf die Achse der Reibahle, so daß der erste Radius in einer Richtung weg von dem Bearbeitungsende der Reibahle in Richtung auf das Einspannende der Reibahle allmählich abnimmt, und wobei der erste Radius kleiner ist als der dritte Radius, auch an einem axial entfernt liegenden Ende des Schneidblattabschnitts (92).
Reibahle nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsabschnitt (130) leicht konisch zulaufend ausgebildet ist, so daß der dritte Radius in einer Richtung weg von dem Bearbeitungsende der Reibahle in Richtung auf das Einspannende der Reibahle allmählich abnimmt, und wobei der dritte Radius größer ist als der erste Ra dius, auch an einem von axial gegenüberliegenden Enden des Führungsabschnitts, das von dem Abschnitt (94) mit kleinem Durchmesser an dem Bearbeitungsende entfernt liegt.
Reibahle nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zumindest eine Auskehlung (134, 135, 136, 137, 138) eine Anzahl von Auskehlungen (134, 135, 136, 137, 138) beinhaltet, die um die Achse herum angeordnet sind und einen gegenseitigen Winkelabstand voneinander aufweisen, so daß die zumindest eine vorstehende Fläche (140, 141, 142, 143, 144) eine Anzahl von vorstehenden Flächen (140, 141, 142, 143, 144) beinhaltet, die um die Achse herum angeordnet sind und einen gegenseitigen Winkelabstand voneinander aufweisen, wobei zumindest eine (143) aus der Anzahl von vorstehenden Flächen der zumindest einen vorstehenden Fläche (140), die mit dem darin ausgebildeten Schneidklingenabschnitt (92) versehen ist, im wesentlichen gegenüberstehend, diametral bezüglich der Reibahle, angeordnet ist.
Reibahle nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zumindest eine Auskehlung (134, 135, 136, 137, 138) eine Anzahl von Auskehlungen (134, 135, 136, 137, 138) beinhaltet, die um die Achse herum angeordnet sind und einen gegenseitigen Winkelabstand voneinander aufweisen, so daß die zumindest eine vorstehende Fläche (140, 141, 142, 143, 144) eine Anzahl von vorstehenden Flächen (140, 141, 142, 143, 144) beinhaltet, die um die Achse herum angeordnet sind und einen gegenseitigen Winkelabstand voneinander aufweisen, wobei ein Winkelintervall zwischen jeweils zwei in Umfangsrichtung benachbarten vorstehenden Flächen in einem ersten Bereich kleiner ist als in einem zweiten Bereich, wobei der erste Bereich einer von einander gegenüberliegenden Seiten einer Ebene entspricht, die die genannte Achse und einen Schnitt der Haupt- und Nebenschneidkanten (162, 166) beinhaltet, wobei auf dieser Seite die zumindest eine vorstehende Fläche (140) angeordnet ist, die mit dem darin ausgebildeten Schneidblattabschnitt (92) versehen ist, wobei der zweite Bereich der anderen Seite der Ebene entspricht.
Reibahlenanordnung (10, 16), mit: einer Reibahle (16) nach einem der Ansprüche 1 bis 10; einem Reibahlenhalter (10), der das Einspannende der Reibahle hält und der in einer Spindel (24) einer Werkzeugmaschine aufnehmbar ist, so daß die Reibahle relativ zu der Spindel fixiert ist; und einem Ausrichtmechanismus (88, 110, 114), der zwischen der Reibahle und dem Reibahlenhalter angeordnet ist und durch den eine radiale Abweichung der Achse der Reibahle von einer Achse des Reibahlenhalters und/oder eine Neigung der Achse der Reibahle in Bezug auf die Achse des Reibahlenhalters reduziert wird.
Reibahlenanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibahle (16) einen Flansch (98) aufweist, der an dem Einspannende der Reibahle befestigt ist und in Radialrichtung nach außen von dem Einspannende der Reibahle vorsteht, und zumindest drei sich in Axialrichtung erstreckende, mit Innengewinde versehende Bohrungen (108) aufweist, die um die Achse der Reibahle herum angeordnet sind und in einer Umfangsrichtung der Reibahle einen gegenseitigen Winkelabstand voneinander aufweisen, und zumindest drei sich in Axialrichtung erstreckende Durchgangsbohrungen (112), die um die Achse der Reibahle herum angeordnet sind und in der Umfangsrichtung einen gegenseitigen Winkelabstand voneinander aufweisen, und wobei der Ausrichtmechanismus (110, 114) die gleiche Anzahl von axial wirkenden Einstellschrauben (110) aufweist wie die von sich in Axialrichtung erstreckenden, mit Innengewinde versehenden Bohrungen, und die gleiche Anzahl von Einstellschraubbolzen (114) wie die von sich in Axialrichtung erstreckenden Durchgangsbohrungen, wobei die axial wirkenden Einstellschrauben in die sich in Axialrichtung erstreckenden, mit Innengewinde versehenden Bohrungen eingeschraubt werden, so daß sie gegen eine Stirnfläche (80) des Reibahlenhalters (10) anstoßbar sind, und wobei die Einstellschraubbolzen in die sich in Axialrichtung erstreckenden Durchgangsbohrungen eingeführt werden und dann in entsprechende, sich in Axialrichtung erstreckende, mit Innengewinde versehende Bohrungen (86) eingeschraubt werden, die in der Stirnfläche des Reibahlenhalters ausgebildet sind, wodurch der Flansch und die axial wirkenden Einstellschrauben durch die Einstellschraubbolzen gegen die Stirnfläche des Reibahlenhalters gedrückt werden.
Reibahlenanordnung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibahle (16) einen Passungsvorsprung (104) aufweist, der in dem axial benachbarten Ende der Reibahle ausgebildet ist, während der Reibahlenhalter (10) eine Passungsöffnung (82) aufweist, die in einer Stirnfläche (80) des Reibahlenhalters ausgebildet ist, so daß die Reibahle und der Reibahlenhalter durch axiales Zusammenwirken zwischen dem Passungsvorsprung und der Passungsöffnung miteinander verbunden sind, wobei der Reibahlenhalter zumindest drei sich in Radialrichtung erstreckende, mit Innengewinde versehende Bohrungen (87) aufweist, die durch eine Umfangswand davon ausgebildet sind, die in Umfangsrichtung die Passungsöffnung begrenzt, und die in einer Umfangsrichtung des Reibahlenhalters einen gegenseitigen Winkelabstand voneinander aufweisen, und wobei der Ausrichtmechanismus (88) die gleiche Anzahl von radial wirkenden Einstellschrauben (88) aufweist wie die der sich in Radialrichtung erstreckenden, mit Innengewinde versehenden Bohrungen, wobei die radial wirkenden Einstellschrauben in die sich in Radialrichtung erstreckenden, mit Innengewinde versehenden Bohrungen eingeschraubt werden, so daß sie auf eine äußere Umfangsfläche (106) des Passungsvorsprungs anstoßbar sind.
Verfahren zum Fertigbearbeiten einer Anzahl von Öffnungen (172, 174, 176), die in einem Werkstück (170) ausgebildet sind, unter Verwendung der Reibahle (16) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Öffnungen entlang einer Linie angeordnet sind und in einer Axialrichtung der Öffnungen einen gegenseitigen Abstand voneinander aufweisen, wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt: Bewegen der Reibahle und des Werkstücks relativ zueinander in der Axialrichtung der Öffnungen, wobei die Reibahle und das Werkstück relativ zueinander gedreht werden, so daß eine innere umlaufende Oberfläche einer ersten Öffnung (172) durch den Schneidblattabschnitt (92) der Reibahle bearbeitet wird; und weiteres Bewegen der Reibahle und des Werkstücks relativ zueinander in der Axialrichtung der Öffnungen, während die Reibahle und das Werkstück relativ zueinander gedreht werden, so daß eine innere umlaufende Oberfläche einer zweiten Öffnung (174), die der genannten ersten Öffnung zunächst liegt, durch den Schneidblattabschnitt bearbeitet wird, während die zumindest eine vorstehende Fläche (140, 141, 142, 143, 144) in dem Führungsabschnitt (130) in der ersten Öffnung, deren innere umlaufende Oberfläche durch den Schneidblattabschnitt bearbeitet worden ist, passgenau sitzt.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl von Öffnungen (172, 174, 176) aus zumindest drei Öffnungen besteht, wobei das Verfahren den weiteren Schritt umfaßt, eine innere umlaufende Oberfläche von einer (176) aus der Anzahl von Öffnungen durch den Schneidblattabschnitt (92) der Reibahle (16) zu bearbeiten, wobei die zumindest eine vorstehende Fläche (140,141, 142, 143, 144) in dem Führungsabschnitt (130) in zumindest zwei (172, 174) aus der genannten Anzahl von Öffnungen passgenau sitzt, deren innere umlaufende Oberflächen durch den Schneidblattabschnitt bereits bearbeitet worden sind.