Überblick über die Reibahle

Wenn Sie bessere Löcher wünschen, als ein Bohrer liefern kann, sind Sie wahrscheinlich auf der Suche nach einer Reibahle, einem rotierenden Schneidwerkzeug, das zum Vergrößern und genauen Fertigstellen von Löchern verwendet wird, die auf andere Weise hergestellt wurden. Bevor man jedoch mit der Suche nach einer Reibahle beginnt, sollten sich Werkstätten über bestimmte Bereiche informieren, beispielsweise über verfügbare Optionen, die von potenziellen Lieferanten benötigten Informationen und über aktuelle Entwicklungen, die den Bedarf möglicherweise besser erfüllen als herkömmliche Alternativen.

In manchen Situationen kann es sich sogar lohnen, einen Schritt zurückzutreten und herauszufinden, ob für eine Bohranwendung eine Reibahle erforderlich ist.

„Manchmal prüfen wir als Erstes, ob wir (die Toleranz) einhalten können, die der Kunde bei einem Bohrvorgang wünscht“, sagte Craig Ewing, nationaler Bohrproduktspezialist bei Iscar Metals Inc. in Arlington, Texas. „Wenn die Toleranz nicht zu eng ist, können im Bohrprozess viele Dinge getan werden, die oft zu einem genauen Loch führen.“

Er sagte, dass beim Bohren jetzt Toleranzen eingehalten werden können, die in der Vergangenheit nur durch Reiben erreicht werden konnten.

„Mit dem alten Hochgeschwindigkeitsbohren hatte man Glück, eine IT10-Toleranz zu erreichen“, sagte Ewing. „Aber heute bohren wir normalerweise von einer IT8- auf eine IT9-Toleranz. Wenn Sie enger als IT8 gehen möchten, müssen Sie mit dem Reiben fortfahren“, wodurch leicht eine IT7-Toleranz und in einigen Fällen sogar IT5 erreicht werden kann.

Bayo T-Ream bietet austauschbare Vollhartmetallköpfe für Hochgeschwindigkeits-Reibanwendungen. Ein durch das Werkzeug verlaufendes Kühlmittelsystem sorgt für die direkte Schmierung jeder Schneidkante. Bild mit freundlicher Genehmigung von Iscar Metals

Grundlegende Überlegungen

Wenn das Reiben doch notwendig sei, sei eine Vollhartmetall-Reibahle in der Regel für kleine bis mittlere Produktionsläufe geeignet. Für die Produktion größerer Stückzahlen empfiehlt er etwas wie den Bayo T-Ream von Iscar Metals, eine mehrschneidige Reibahle, die aus einem Vollhartmetallkopf besteht, der auf einem Stahlschaft montiert ist. Bayo T-Ream deckt einen Durchmesserbereich von 11,5 mm bis 32 mm (0,453 bis 1,26 Zoll) ab und bietet die Geschwindigkeiten von Hartmetall anstelle von Schnellarbeitsstahl sowie eine gute Wiederholgenauigkeit beim Austausch des Kopfes.

„Bei mittleren bis großen (Volumen-)Produktionsläufen“, sagte Ewing, „erzielt man sehr schnelle Metallabtragsraten für den Reibvorgang und in vielen Fällen auch ein Loch von sehr hoher Qualität.“

Die Leistung einer Reibahle hängt neben der Materialwahl auch von der Anzahl der Spannuten ab.

„Wir möchten so viele Nuten wie möglich verwenden, weil das das Finish verbessert“, sagte John Kiiffner, Nordost-Vertriebsleiter der GWS Tool Group in Tavares, Florida. „Je mehr Oberflächenkontakt wir beim Reiben haben, desto besser.“

Die Anzahl der Nuten, die eine Reibahle aufnehmen kann, hängt von ihrem Durchmesser ab. Er sagte beispielsweise, dass die GWS Tool Group möglicherweise in der Lage sei, bis zu drei Nuten auf einer Reibahle mit 2 mm (0,079 Zoll) Durchmesser anzubringen, bei einer Reibahle mit 20 mm (0,787 Zoll) könnte die Zahl jedoch bis zu 11 betragen. Reibahle. Er sagte, es sei in der Regel eine gute Praxis, eine ungerade Anzahl von Nuten auf einer Reibahle anzubringen, da dies die Tendenz verringert, ein Loch zu lappen.

„Mit einer ungeraden Anzahl von Nuten“, sagte Kiffner, „erhält man ein präziseres rundes Loch als mit einer geraden Anzahl.“

Ein weiterer Faktor, der die Leistung der Reibahle beeinflusst, ist die Kantenvorbereitung. Laut Ewing umfasst die Kantenvorbereitung das Schleifen und Honen der Schneidkante, die verwendete Beschichtung und den Anstellwinkel der Reibahle. Je nach zu schneidendem Material verwendet Iscar Metals verschiedene Kantenvorbereitungen für seine Reibahlen. Die standardmäßige Kantenvorbereitung ist eine Allzwecklösung, die für viele Materialien geeignet ist. Normalerweise erforderten jedoch rostfreie Stähle und Hochtemperaturlegierungen Reibahlen mit einer speziellen Kantenvorbereitung.

Oftmals kommen Kunden mit Toleranzen zur GWS Tool Group, die selbst durch Reiben nicht erreicht werden können. In diesen Fällen, so Kiffner, werden die geriebenen Teile wärmebehandelt und anschließend einem Honprozess unterzogen, um die Lochtoleranzen weiter zu verkleinern. Um den langwierigen und kostspieligen Honprozess einzusparen, empfiehlt er den Einsatz von Reibwerkzeugen und Arbeitsgängen, die die Bohrungen so nah wie möglich an die Anwendungsanforderungen bringen.

Standard oder benutzerdefiniert?

Eine der wichtigsten Entscheidungen, die Werkstätten auf dem Markt für eine Reibahle treffen müssen, ist die Frage, ob sie sich für ein Standardwerkzeug oder ein maßgeschneidertes Werkzeug entscheiden.

„Wir haben kein standardisiertes Standardprodukt“, sagte Jamie Dunneback, Verkaufsleiter für Rundwerkzeuge bei Star Cutter Co. in Farmington Hills, Michigan. „Alles ist individuell auf die Anforderungen des Kunden zugeschnitten und speziell darauf ausgelegt, seinen Prozess zu optimieren.“

Natürlich dauert es einige Zeit, bis man eine maßgeschneiderte Reibahle erhält. Während eine Werkstatt in vielen Fällen wahrscheinlich innerhalb von ein oder zwei Tagen eine handelsübliche Reibahle erhalten kann, beträgt die Vorlaufzeit für eine kundenspezifische Reibahle etwa sechs bis acht Wochen.

Als Ersatz für Spannreibahlen sind PAC-Reibahlen so konzipiert, dass sie unabhängig vom vorgebohrten Loch Geradheit gewährleisten und gleichzeitig die Lochgröße und -oberfläche beibehalten. Bild mit freundlicher Genehmigung der GWS Tool Group

Darüber hinaus kosten kundenspezifische Reibahlen mehr als handelsübliche Optionen. Aber Dunneback sagte, dass kundenspezifische Werkzeuge auf lange Sicht wirtschaftlicher seien.

„Da unsere Werkzeuge individuell angefertigt werden und wir je nach den verwendeten Materialien die richtigen Beschichtungen auftragen, bieten sie im Allgemeinen einen größeren linearen Schnittabstand als eine Standardreibahle“, sagte er. „Sie sollten also (insgesamt) günstiger sein, aber mit etwas höheren Vorabkosten.“

Dunneback wies außerdem darauf hin, dass weniger Werkzeugwechsel erforderlich sind, wenn ein Werkzeug länger in der Maschine hält, was die Kosten durch eine Verkürzung der Zykluszeit senkt.

Betriebe, die den kundenspezifischen Weg gehen, sollten dem von ihnen ausgewählten Werkzeughersteller so viele Informationen wie möglich über ihre Reibanwendung zur Verfügung stellen, sagte Gary McCarel, Anwendungsingenieur bei Star Cutter. Zum einen müssen er und seine Kollegen den akzeptablen Cpk oder Prozessfähigkeitsindex für die Anwendung kennen.

„Um einen Cpk-Wert von 1,667 aufrechtzuerhalten, was in der Industrie ziemlich üblich ist, verlieren wir einen Großteil unserer Größentoleranz“ für den Enddurchmesser der Reibahle, sagte er. „Ein Teildruck sagt vielleicht ±13 µm aus, aber damit wir mit 1,667 Cpk arbeiten können, können wir davon nur ±6 µm verwenden. Daher ist die Größe unser erstes Anliegen.“

Hersteller kundenspezifischer Reibahlen müssen außerdem über die Positionsspezifikationen der Anwendung verfügen.

„Wenn Sie ein Loch vor dem Fertigreiben oder einem Fertigreib- und Honvorgang aufrauen, ist dieses Loch nicht unbedingt von oben nach unten gerade“, sagte McCarel. „Wir müssen also eine Reibahle entwerfen, die nicht nur die Zirkularität, Rundheit in Größe und Oberfläche beibehält, sondern auch (genau) ihre eigene Position von oben bis unten schneidet.“

Er sagte, dass die spezifizierte Toleranz für Positionsabweichungen von der Oberkante eines Lochs bis zur Unterseite möglicherweise nur einstellige Mikrometer betragen könnte.

Zu den weiteren Angaben, die die Konstrukteure von Star Cutter benötigen, gehören die Anforderungen einer Anwendung an die Oberflächenbeschaffenheit und die Zykluszeit. Werkstätten sollten sich darüber im Klaren sein, dass sich die Oberflächenbeschaffenheit auf die Zykluszeit auswirkt, die eine Reibahle liefern kann. McCarel sagte beispielsweise, dass Werkzeugkonstrukteure die Zykluszeiten auf Kosten der Oberflächengüte verkürzen können, indem sie die Nutpositionen des Areamers manipulieren.

Obwohl Star Cutter es vorzieht, Reibahlen auf der Grundlage der vom Kunden bereitgestellten Anwendungsinformationen zu entwerfen, funktioniert der Prozess nicht immer so. In manchen Fällen fragen Kunden einfach nach etwas Ähnlichem oder Identischem zu einem ihrer vorhandenen Tools.

Die polykristallinen Diamantreibahlen mit fester Tasche von Star Cutter sind sowohl in Hartmetall- als auch in Monoblock-Stahlgehäuseausführungen erhältlich. Bild mit freundlicher Genehmigung von Star Cutter

„Sie sagen: ‚Wir wissen, dass das Tool funktioniert, und wir beabsichtigen nicht, das Design zu ändern.‘ „Wir suchen nach einer sekundären Quelle oder möglichen Verbesserungen, die auf einigen einfachen Dingen basieren, die Sie mit Ihren Beschichtungen, Substraten und ähnlichen Dingen machen“, sagte Dunneback.

In diesen Situationen, sagte er, wird Star Cutter „der Allgemeingültigkeit des Designs folgen, die sich aus den Kundenspezifikationen ergibt.“

Bei späteren Bewertungen der verwendeten Reibahlen können die Mitarbeiter des Unternehmens diesen Kunden jedoch möglicherweise Konstruktionsverbesserungen vorschlagen.

Verbessertes Reiben

Obwohl sich in der Reibtechnologie in den letzten Jahren nicht viel verändert hat, gab es Entwicklungen, die Benutzer von Reibwerkzeugen beachten sollten. Einer davon ist die zunehmende Beliebtheit von Monoblock-Werkzeugen. Kiiffner sagte, „Monoblock“ beziehe sich auf die Tatsache, dass die Werkzeuge auf dem Werkzeughalter aufgebaut seien, sodass keine Klemmung erforderlich sei.

„Normalerweise“, sagte er, „ruft man einen Rundlauffehler hervor, wenn man etwas festklemmt.“

Der Zweck der Entwicklung eines einteiligen Reibwerkzeugs besteht also darin, Unrundheit zu minimieren.

Der Nachteil sei jedoch, dass es „sehr kostspielig“ sei, Werkzeuge auf diese Weise herzustellen, sagte Kiffner.

Eine weitere Entwicklung, die sich auf Reibahlen auswirkt, ist die Arbeit von Star Cutter an den Harmonischen der verwendeten Werkzeuge. Ziel ist es, die Vibrationen der Werkzeuge bei ihrer Arbeit zu reduzieren.

„Wir haben Leute vor Ort, die Daten sammeln, und wir haben mit dem Aufbau einer Datenbank begonnen, die auf verschiedenen Materialien, Beschichtungen und Konstanten der kinetischen und dynamischen Reibung basiert“, sagte McCarel. „All diese Dinge fließen in die Konstruktion unserer Reibahlen ein.“

Diese Datenbank und die darauf basierenden mathematischen Modelle ermöglichen es dem Unternehmen, Vorhersagen zu treffen, die zur Stabilisierung von Reibahlen im Betrieb beitragen können. In einigen Fällen seien Vorhersagen kontraintuitiv, sagte er.

„Man denkt vielleicht: ‚Ich habe bei (einer bestimmten Schnittgeschwindigkeit) starke Vibrationen, also sollte ich sie verlangsamen‘“, sagte McCarel. „Manchmal muss man das Tool jedoch tatsächlich beschleunigen. Diese Zonen der Ruhe findet man im mathematischen Modell, und dort soll das Werkzeug sein.“

Stoffe mit metallischen Eigenschaften, die aus zwei oder mehr chemischen Elementen bestehen, von denen mindestens eines ein Metall ist.

Flüssigkeit, die den Temperaturaufbau an der Schnittstelle zwischen Werkzeug und Werkstück während der Bearbeitung reduziert. Liegt normalerweise in Form einer Flüssigkeit vor, z. B. einer löslichen oder chemischen Mischung (halbsynthetisch, synthetisch), kann aber auch Druckluft oder ein anderes Gas sein. Aufgrund der Fähigkeit von Wasser, große Mengen an Wärme zu absorbieren, wird es häufig als Kühlmittel und Träger für verschiedene Schneidpasten verwendet, wobei das Wasser-zu-Massen-Verhältnis je nach Bearbeitungsaufgabe variiert. Siehe Schneidflüssigkeit; halbsynthetische Schneidflüssigkeit; Schneidflüssigkeit mit löslichem Öl; synthetische Schneidflüssigkeit.

Konditionierung der Schneidkante, beispielsweise durch Honen oder Anfasen, um sie stärker und weniger anfällig für Ausbrüche zu machen. Eine Fase ist eine Abschrägung an der Schneidkante des Werkzeugs; Der Winkel wird von der Schneidfläche nach unten gemessen und variiert im Allgemeinen zwischen 25° und 45°. Beim Honen wird die Schneidkante manuell oder maschinell mit Schleifmitteln abgerundet oder abgestumpft.

Rillen und Zwischenräume im Körper eines Werkzeugs, die die Entfernung von Spänen vom Schnittpunkt und das Auftragen von Schneidflüssigkeit auf diesen ermöglichen.

Bearbeitungsvorgang, bei dem Material vom Werkstück durch eine angetriebene Schleifscheibe, einen Stein, ein Band, eine Paste, ein Blech, eine Verbindung, einen Schlamm usw. entfernt wird. Es gibt verschiedene Formen: Flächenschleifen (erzeugt flache und/oder quadratische Oberflächen); Rundschleifen (für äußere zylindrische und konische Formen, Hohlkehlen, Hinterschnitte usw.); spitzenloses Schleifen; Anfasen; Gewinde- und Formschleifen; Werkzeug- und Fräserschleifen; spontanes Schleifen; Läppen und Polieren (Schleifen mit extrem feiner Körnung, um ultraglatte Oberflächen zu erzeugen); Honen; und Scheibenschleifen.

Winkel zwischen der Seitenschneide und der vorstehenden Seite des Werkzeugschafts oder -halters, die das Schneidwerkzeug in das Werkstück führt.

Schneidstoff, bestehend aus natürlichen oder synthetischen Diamantkristallen, die unter hohem Druck und bei erhöhten Temperaturen miteinander verbunden werden. PKD ist als Spitze erhältlich, die auf einen Hartmetall-Wendeplattenträger gelötet ist. Wird für die Bearbeitung von Nichteisenlegierungen und nichtmetallischen Werkstoffen mit hohen Schnittgeschwindigkeiten verwendet.

Rotierendes Schneidwerkzeug zum Vergrößern eines Bohrlochs. Entfernt normalerweise nur eine kleine Menge Material. Das Werkstück trägt das mehrschneidige Schneidwerkzeug. Auch zum Konturieren eines vorhandenen Lochs.

Hauptteil eines Werkzeugs; der Teil einer Bohrmaschine oder eines ähnlichen am Ende gehaltenen Werkzeugs, der in eine Spannzange, ein Spannfutter oder eine ähnliche Montagevorrichtung passt.

Edelstähle zeichnen sich durch hohe Festigkeit, Hitzebeständigkeit, hervorragende Bearbeitbarkeit und Erosionsbeständigkeit aus. Es wurden vier allgemeine Klassen entwickelt, um eine Reihe mechanischer und physikalischer Eigenschaften für bestimmte Anwendungen abzudecken. Die vier Klassen sind: die austenitischen Typen der Chrom-Nickel-Mangan-Reihe 200 und der Chrom-Nickel-Reihe 300; die martensitischen Typen der verchromten, härtbaren 400er-Reihe; die aus Chrom bestehenden, nicht härtbaren ferritischen Typen der 400er-Serie; und der ausscheidungshärtende Typ von Chrom-Nickel-Legierungen mit zusätzlichen Elementen, die durch Lösungsbehandlung und Alterung härtbar sind.

Mindest- und Höchstbetrag, um den die Werkstückabmessungen von einem festgelegten Standard abweichen dürfen und dennoch akzeptabel sind.

Sichert ein Schneidwerkzeug während eines Bearbeitungsvorgangs. Zu den Grundtypen gehören Block, Kassette, Spannfutter, Spannzange, fest, modular, Schnellwechsel und rotierend.

William Leventon ist Redakteur der Zeitschrift Cutting Tool Engineering. Kontaktieren Sie ihn telefonisch unter 609-920-3335 oder per E-Mail unter [email protected].

GWS-Toolgruppe877-497-8665www.gwstoolgroup.com

Iscar Metals Inc.888-472-2788www.iscarmetals.com

Star Cutter Co.248-474-8200www.starcutter.com