Zerspanungswerkzeug, insbesondere Bohrstange sowie Verfahren zur Bearbeitung einer Anzahl von Bohrungen

Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein rotierendes Zerspanungswerkzeug insbesondere Bohrstange mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Bearbeitung einer Anzahl von Bohrungen, die insbesondere in Axialrichtung voneinander um ein vorgegebenes Abstandsmaß beabstandet sind, mit Hilfe eines solchen Zerspanungswerkzeugs.

Eine derartige Bohrstange sowie ein derartiges Verfahren ist aus der EP 0 771 602 B1 zu entnehmen.

Lagerwellen, beispielsweise Nocken- oder Kurbelwellen in Kraftfahrzeugen, sind üblicherweise an mehreren, axial voneinander beabstandeten Lagerstegen in Lagerohrungen, nachfolgend kurz als Bohrungen bezeichnet, gelagert. Die einzelnen Bohrungen werden dabei üblicherweise mit Hilfe einer sogenannten Reihenbohrstange auf ein Endmaß aufgebohrt. Die Bohrstange weist hierzu in Axialrichtung um das jeweilige Abstandsmaß versetzt zueinander angeordnete Schneiden auf, die jeweils für die Bearbeitung einer jeweiligen Bohrung vorgesehen sind. Mehrere der Bohrungen werden also durch die in Axialrichtung voneinander beabstandeten Schneiden gleichzeitig bearbeitet.

Dem Abstandsmaß der Bohrungen entsprechend sind daher an der Bohrstange Arbeitspositionen mit jeweils einer Schneide ausgebildet. Üblicherweise ist dabei jeweils pro Arbeitsposition nur eine Schneide ausgebildet.

Für den Bohrvorgang muss die Bohrstange geführt oder abgestützt werden. Eine unmittelbare Abstützung der Bohrstange im Bereich der jeweiligen Schneiden durch Führungselemente wie Führungsleisten, wie dies beispielsweise bei Reib-

BESTÄTIGUNGSKOPIE ahlen bekannt ist, ist nicht ohne Weiteres möglich, da die Bohrstange zunächst durch die rohen zu bearbeitenden Bohrungen hindurch gesteckt werden muss.

Um dies zu ermöglichen sind gemäß der EP 0 771 602 B1 in radialer Richtung versetzbare Schneiden bzw. Führungselemente angeordnet. Die zunächst radial zurückgesetzten Elemente werden nach dem Einfahren der Bohrstange in radialer Richtung ausgefahren, so dass eine jeweilige Bohrung auf das gewünschte Endmaß aufgebohrt werden kann. Diese Ausgestaltung erfordert eine bewegliche, mechanisch aufwendige Anordnung der Schneiden bzw. Führungselemente. Auch muss prozesssicher gewährleistet sein, dass beim Zurückziehen der Bohrstange die Elemente wieder zumindest ein Teilstück radial eingefahren werden, um die Oberfläche der bearbeiteten Lagerbohrungen nicht beim Herausziehen der Bohrstange zu verletzen.

Aufgabe der Erfindung

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine einfache Bearbeitung insbesondere von derartigen Werkstücken mit in Axialrichtung voneinander um ein vorgegebenes Abstandsmaß beabstandete Bohrungen zu ermöglichen.

Lösung der Aufgabe

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Zerspanungswerkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 18. Bevorzugte Weiterbildungen sind jeweils in den Unteransprüchen niedergelegt. Die im Hinblick auf das Zerspanungswerkzeug angeführten Vorteile und bevorzugten Ausgestaltungen sind sinngemäß auch auf das Verfahren zu übertragen und umgekehrt.

Bei dem Zerspanungswerkzeug handelt es sich insbesondere um eine Bohrstange mit mehreren in Axialrichtung zueinander beabstandeten Schneidelementen. Das nachfolgend näher beschriebene erfinderische Prinzip lässt sich jedoch auch auf weitere rotierende Zerspanungswerkzeuge mit beispielsweise nur einer axialen Schneidenposition übertragen. Insbesondere ist das Zerspanungswerkzeug alternativ ein sogenanntes Führungsleisten-Werkzeug, bei dem zumindest ein Führungselement sowie ein Schneidelement auf einem zumindest annähernd gleichen Schneiden- und Führungsradius liegen. Insbesondere ist das Zerspanungswerkzeug als eine Einschneiden-Reibahle ausgebildet. Die Erfindung wird ohne Beschränkung der Allgemeinheit nachfolgend im Zusammenhang mit einer Bohrstange näher erläutert.

Die Bohrstange dient allgemein zur Bearbeitung von Bohrungen, die in einer Axialrichtung voneinander um ein vorgegebenes Abstandsmaß beabstandet sind. Die Bohrungen sind dabei typischerweise um mehrere Zentimeter voneinander beabstandet. Die Gesamtlänge der Bohrstange beträgt üblicherweise mehrere 10 cm, beispielsweise bis zu 50 cm oder auch mehr. Die Bohrstange weist dabei einen sich in Axialrichtung erstreckenden Grundkörper auf, der sich entlang einer Rotationsachse erstreckt, um die er im Betrieb beim eigentlichen Bohrvorgang mit Hilfe einer Werkzeugspindel dreht. Am Grundkörper sind mehrere in Axialrichtung zueinander versetzte Arbeitsposition mit jeweils einem Schneidelement ausgebildet. Ergänzend ist weiterhin eine Führungsposition am Grundkörper mit zumindest einem, vorzugsweise jedoch zwei Führungselementen ausgebildet. An der Führungsposition stütz sich beim Bearbeitungsvorgang die Bohrstange in einer Führungsbohrung über die Führungselemente ab.

Sowohl das Schneidelement als auch die Führungselemente sind dabei üblicherweise als separate Körper am Grundkörper befestigt. Die Führungselemente sind typischerweise als Führungsleisten ausgebildet. Bei dem Schneidkörper handelt es sich üblicherweise um einen Hartmetall-Schneideinsatz, welcher beispielsweise am Grundkörper angeschraubt ist. In ähnlicher Weise handelt es sich auch bei den Führungsleisten vorzugsweise um beispielsweise eingelötete Hartmetall- Leisten. Alternativ zu separaten Führungselementen ist das zumindest eine Führungselement durch den Grundkörper selbst ausgebildet, insbesondere bildet die Umfangsseite des Grundkörpers das Führungselement. Die Führungselemente liegen dabei in Bezug zur Rotationsachse auf einem Führungsradius. Der Grundkörper ist nunmehr unterteilt in einen die Funktionselemente aufweisenden Funktionsbereich sowie einen Exzenterbereich, wobei der Funktionsbereich und damit die Funktionselemente sich lediglich über einen Winkelbereich kleiner 180° erstrecken. Gleichzeitig weist eine Umfangsseite des Grundkörpers im gegenüberliegenden Exzenterbereich einen im Vergleich zum Führungsradius verringerten Abstand zur Rotationsachse auf.

Durch diesen insofern etwas eingezogenen Grundkörper im Exzenterbereich in Verbindung mit der Anordnung der Funktionselemente nur auf einer Hälfte des Grundkörpers besteht daher die Möglichkeit, die Bohrstange insgesamt exzentrisch, also radial bzgl. der Rotationsachse versetzt, durch die jeweiligen Bohrungen durchzuführen, wobei deren Bohrradius kleiner dem Führungsradius ist.

Gleichzeitig ist jedoch beim eigentlichen Bohrvorgang ein unmittelbares Abstützen der Bohrstange an der Arbeitsposition, also unmittelbar im Bereich der Schneide gewährleistet.

Diese Ausgestaltung beruht hierbei auf der Überlegung, dass eine zuverlässige konzentrische Abstützung der Bohrstange bereits dann erreicht ist, wenn die Führungselemente die Bohrstange zuverlässig innerhalb eines Umfangsbereichs abstützen in den die Bohrstange aufgrund der beim Bohrvorgang auftretenden Schneidkräfte abgedrängt wird. Unter konzentrische Abstützung wird hierbei verstanden, dass die Rotationsachse mit der Bohrlochachse zusammenfällt. Durch die nur auf einer Seite angeordneten Funktionselemente kann auf der gegenüberliegenden„freien" Umfangsseite ein Ausweichraum geschaffen werden, so dass eine geeignete exzentrische Einführung der Bohrstange in die Bohrungen ermöglicht ist und anschließend der eigentliche parallele Bearbeitungsvorgang von mehreren Lagerbohrung mit guter Abstützung erfolgen kann.

Dieses grundlegende Prinzip, bei der alle Funktionselemente des Zerspanungswerkzeugs, die quasi eine Störkontur bilden, also die Schneidelemente sowie die Führungselemente, in einem Winkelbereich kleiner 180° liegen, kombiniert mit der speziellen Ausbildung des im Exzenterbereich quasi abgeflachten Grundkörpers ermöglicht daher grundsätzlich ein exzentrisches Einfahren aber auch ein Ausfahren aus einer Bohrung und gleichzeitig ein zentrisches Bearbeiten der Bohrung. Das exzentrische Ausfahren vermeidet ein Beschädigen der bearbeiteten Bohrungsoberfläche beim Zurückziehen des Zerspanungswerkzeuges aus der Bohrung. Insofern ist dieses grundlegende erfinderische Prinzip auch bei Führungsleisten-Werkzeugen von Vorteil, bei denen keine axial versetzten Schneidelemente angeordnet sind.

Vorzugsweise verläuft dabei die Umfangsseite des Grundkörpers im Exzenterbereich entlang einer Bogenlinie, insbesondere entlang einer Kreisbogenlinie. Der Mittelpunkt dieser Bogenlinie ist dabei auf einer Einfahrachse angeordnet, die exzentrisch zur Rotationsachse angeordnet ist. Sie ist insbesondere bzgl. der Rotationsachse in den Funktionsbereich hinein verschoben. Durch die insbesondere kreisbogenartige Ausgestaltung wird daher - im Querschnitt bzw. in Aufsicht betrachtet - der Exzenterbereich durch einen Halbkreis gebildet, der zur Ausbildung des erforderlichen Freiraums mit seinem Mittelpunkt in den Funktionsbereich hinein versetzt ist. Anstelle einer Kreisbogenlinie besteht grundsätzlich auch die Möglichkeit einer anderen Konturgebung, insbesondere beispielsweise eine elliptische Umfangskontur im Exzenterbereich.

In zweckdienlicher Ausgestaltung verläuft die Umfangsseite des Grundkörpers im Funktionsbereich ebenfalls entlang einer (Kreis-) Bogenlinie. Der Verlauf der Umfangsseite des Grundkörpers lässt sich daher in dieser speziellen Ausführungsvariante durch zwei Kreisbogenlinien annähern, deren Mittelpunkte jeweils in Richtung zum anderen Bereich versetzt sind.

Gemäß einer ersten Ausführungsvariante sind die Führungselemente von den Schneidelementen in Axialrichtung beabstandet und insbesondere an einer freien Stirnseite angeordnet, ohne dass an der axialen Position der Führungselemente ein Schneidelement angeordnet ist. Bei dieser Variante wird die Bohrstange zunächst durch die Bohrungen exzentrisch eingefahren, bis die Führungsposition mit den Führungselementen in eine vorzugsweise vorab auf Endmaß bearbeitete Führungsbohrung eingeführt wird. Anschließend werden die weiteren Bohrungen mit den Schneidelementen bearbeitet. Bei dieser Ausführungsform sind die einzelnen Arbeitspositionen und damit die einzelnen Schneidelemente vorzugsweise jeweils äquidistant um das gleiche Abstandsmaß zueinander in Axialrichtung versetzt, wie es durch das Abstandsmaß der Bohrungen vorgegeben ist. Dadurch wird eine parallele, gleichzeitige Bearbeitung der einzelnen Lagerbohrungen gewährleistet.

In einer bevorzugten Alternativen Ausgestaltung sind die Führungselemente an einer gleichen axialen Position wie eines der Schneidelemente angeordnet, so dass Arbeitsposition und Führungsposition zusammenfallen und eine kombinierte Führungsarbeitsposition an der Bohrstange ausbilden. Das Schneidelement der Führungsarbeitsposition, genauer seine Schneide, ist gegenüber den Schneiden der weiteren Arbeitspositionen bzgl. des vorgegebenen Abstandsmaßes in Axialrichtung vorlaufend angeordnet. Hierdurch wird ein zweistufiges Bearbeitungsverfahren ermöglicht, bei dem in einer ersten Bearbeitungsstufe zunächst die

Schneide der Führungsarbeitsposition eine Lagerbohrung zu einer Führungsbohrung bearbeitet. Die Führung und Abstützung der Bohrstange erfolgt dabei an der zu bearbeitenden Bohrung mit Hilfe der Führungselemente, die hierzu auf gleicher axialer Position wie das Schneidelement oder geringfügig nach hinten versetzt zum Schneidelement angeordnet sind, wie diese bei Bearbeitungsvorgängen mit Einschneiden-Reibahlen üblich ist. Anschließend werden in einer zweiten Bearbeitungsstufe die weiteren Bohrungen mit den weiteren Schneidelementen gleichzeitig bearbeitet, während die Bohrstange über die Führungselemente in der ausgebildeten Führungsbohrung abgestützt wird. Dadurch ist ein separates Bearbeiten der Führungsbohrung nicht mehr erforderlich und es wird ein Arbeitsschritt eingespart.

Zweckdienlicherweise ist hierbei vorgesehen, dass die Führungselemente sich über eine axiale Länge erstrecken, die derart bemessen ist, dass sie den Grundkörper solange in der Führungsbohrung abstützen, solange die weiteren Bohrungen bearbeitet werden. Beim Bearbeitungsvorgang wird daher zunächst die Führungsbohrung ausgebildet, bevor die Schneiden der weiteren Arbeitsposition in Eingriff mit den ihnen zugeordneten Bohrungen gelangen. Bei der Bearbeitung dieser weiteren Bohrungen wird der Grundkörper in der Führungsbohrung über die langgestreckten Führungselemente abgestützt.

Zweckdienlicherweise ist die Führungsarbeitsposition in einem mittleren Bereich des Grundkörpers ausgebildet. Insbesondere bei sehr weiten Auskraglängen der Bohrstange wird dadurch eine mittige Unterstützung und damit eine gute konzentrische Führung bei der Bearbeitung der Führungsbohrung erreicht.

Aufgrund der Ausbildung des Exzenterbereichs weist der Grundkörper im Querschnitt betrachtet keine Kreisgeometrie auf, was bei einer Rotation um die Rotationsachse zu einer Unwucht führt. Um diese Unwucht zumindest zu reduzieren, ist gemäß einer bevorzugten Weiterbildung die Anordnung eines Wuchtelements vorgesehen. Dieses Wuchtelement bildet dabei einen Bestandteil des Grundkörpers, welcher sich also unterteilen lässt in einen Basiskörper und in das zumindest eine Wuchtelement. Dadurch wird also die prinzipbedingte Unwucht zumindest teilweise ausgeglichen und ein besserer Rundlauf erreicht.

Um in Umfangsrichtung betrachtet keine Störkonturen auszubilden, fluchtet in zweckdienlicher Ausgestaltung dabei das Wuchtelement umfangsseitig mit dem Basiskörper. Wuchtelement und Basiskörper gehen daher in Umfangsrichtung betrachtet bevorzugt knick- und absatzfrei ineinander über. An der Übergangsstelle weisen daher das Wuchtelement und der Basiskörper bevorzugt den gleichen Radius auf. Die maximale Ausdehnung des Wuchtelements in radialer Richtung entspricht dabei vorzugsweise dem maximalen Radius des Exzenterbereichs.

In bevorzugter Ausgestaltung ist das Wuchtelement insgesamt als ein - im Querschnitt betrachtet - Kreissegment ausgebildet. Korrespondierend hierzu ist auch der Basiskörper als ein Kreissegment ausgebildet. Das Wuchtelement ist dabei insbesondere innerhalb des Exzenterbereichs ausgebildet. Wuchtelement und Basiskörper sind daher an jeweils einander abgeflachten Flachseiten miteinander verbunden. Hierdurch ist eine großflächige Befestigung des Wuchtelements am Basiskörper ermöglicht. Das durch das Wuchtelement definierte Kreissegment ist dabei üblicherweise kleiner als das des Basiskörpers. Der Basiskörper weist im Querschnitt betrachtet dabei beispielsweise 60% bis 80% der Gesamtquerschnittsfläche des Grundkörpers auf. Das Wuchtelement nimmt die verbleibenden Flächenanteile ein.

Um das gewünschte Auswuchten der Unwucht zu erzielen besteht das Wuchtelement und der Basiskörper bevorzugt aus verschiedenen Materialien, die sich im Hinblick auf ihre Dichte unterscheiden. Insbesondere besteht das Wuchtelement dabei aus einem schwereren Werkstoff als der Basiskörper. Hierdurch werden daher die im Exzenterbereich fehlenden Querschnitts-Flächenbereiche durch die höhere Dichte im Hinblick auf die Masseverteilung zumindest weitgehend kompensiert. Bei dem Material für das Wuchtelement handelt es sich vorzugsweise um Schwermetall. Demgegenüber besteht der Basiskörper vorzugsweise aus einem leichteren Material, insbesondere einem Werkzeugstahl.

In bevorzugter Weiterbildung ist dabei jedoch zumindest an bestimmten axialen Positionen bewusst eine Restunwucht eingestellt, so dass sich im Betrieb eine resultierende Kraft in Richtung des Führungsbereichs ausbildet. Durch die zumindest lokal nicht vollständige Kompensation der Unwucht wird erreicht, dass das Werkzeug infolge der Restunwucht gegen das zu bearbeitende Werkstück, insbesondere gegen den zu bearbeitenden Lagersteg gepresst wird. Dadurch ist insgesamt ein stabiles Anliegen insbesondere der Führungselemente an dem zu bearbeitenden Werkstück gewährleistet. Ein unerwünschtes Abheben von der zu bearbeitenden Oberfläche wird daher wirksam verhindert. Ein solches könnte durch äußere Störgrößen, wie beispielsweise Schwingungen von der Maschine, oder auch ein ungleiches Aufmaß ausgeübt werden.

In bevorzugter Ausbildung ist dabei die Restunwucht nur an definierten Axialpositionen ausgebildet und ansonsten ist - in einem jeweiligen Querschnittsbereich - der Grundkörper vollständig ausgewuchtet. Vorzugsweise wird gezielt lediglich im Bereich der Führungselemente die Restunwucht eingestellt. Durch die durch die Restunwucht resultierende Fliehkraft können nämlich die durch die Unwucht hervorgerufenen radialen Kräfte ohne weiteres an den Lagerstegen aufgefangen werden. An weiteren, nicht über die Lagerstege abgestützten Axialpositionen könnte ansonsten die Unwucht zu unerwünschten Schwingungen führen und somit das Bearbeitungsergebnis negativ beeinflussen.

In bevorzugter Weiterbildung wird durch die Anordnung des Wuchtelements weiterhin ein Energieabsorptionselement geschaffen, welches zur Dämpfung von Schwingungsenergie ausgebildet ist. Durch die Bereitstellung des separaten Wuchtelements ist daher eine zusätzliche Möglichkeit geschaffen, ein Dämpfungselement bereitzustellen, so dass Schwingungsenergie absorbiert wird und infolgedessen ein Aufschwingen verhindert oder zumindest reduziert wird. Die Ausbildung zum Energieabsorptionselement kann dabei beispielsweise durch eine spezielle Ausgestaltung des Wuchtelements selbst erreicht werden. Schwingungsdämpfend wirkt beispielsweise die spezielle Materialwahl für das Wuchtelement, da dieses aus einem schwereren Werkstoff besteht. Ein solcher ist grundsätzlich von Vorteil für einen schwingungsarmen Rundlauf.

In zweckdienlicher Ausgestaltung ist das Wuchtelement insbesondere zum Zweck der Ausbildung des Energieabsorptionselements mit dem Basiskörper verklebt. Zum einen wird durch das Verkleben eine zuverlässige Befestigung erzielt. Ergänzend wird dadurch der besondere Vorteil erzielt, dass durch den Kleber, welcher eine gewisse Elastizität aufweist, die Bewegungsenergie beispielsweise bei Biegeoder Torsionsschwingungen in innere Reibungswärme umgewandelt wird, wodurch also die Schwingungsenergie gedämpft ist.

Insbesondere bei sehr langen Zerspanungswerkzeugen ist in bevorzugter Weiterbildung der Basiskörper an zumindest einer Trennstelle in zwei Teile unterteilt, die reversibel lösbar über eine geeignete Werkzeugkupplung miteinander verbindbar sind. Beispielsweise sind die beiden Teile über eine Verschraubung aneinander befestigbar. Jedes der Teile weist dabei vorzugsweise zumindest eines der Funktionselemente, also ein Schneidelement und / oder ein Führungselement auf. Durch die Teilbarkeit des Zerspanungswerkzeugs in Axialrichtung wird beispielsweise zunächst ein kürzeres hinteres Teil in eine zu bearbeitende Stelle eingefügt und erst anschließend wird ein vorderes Teil daran angeschraubt. Hierdurch wird ein Einführen beispielsweise bei beengten Räumen ermöglicht. Alternativ wird diese Teilbarkeit auch dahingehend ausgenutzt, dass zunächst nur mit einem reduzierten Zerspanungswerkzeug ein erster Teilbereich des Werkstücks und anschließend nach einem Befestigen des zweiten Teils ein zweiter Teilbereich des Werkstücks bearbeitet wird. Insbesondere bei einer Vielzahl von voneinander beabstandeten Lagerstegen ist dies von Vorteil.

Schließlich wird die Teilbarkeit weiterhin dahingehend ausgenutzt, um mit einem Basiswerkzeug verschiedene Einsatzgebiete mit unterschiedlichen Längen abzudecken. Es ist dadurch also eine Längenvariation ermöglicht, um beispielsweise unterschiedliche Werkstücktypen, die sich beispielsweise im Hinblick auf die Anzahl ihrer Lagerstege unterscheiden, mit einem gleichen Basiswerkzeug zu bearbeiten.

Grundsätzlich besteht dabei auch die Möglichkeit, ein Mittelteil des Zerspanungswerkzeugs über zwei Trennstellen austauschbar anzuordnen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert.

Beschreibung der Figuren

Diese zeigen jeweils in vereinfachten, schematisierten Darstellungen:

FIG 1A,B eine Bohrstange, die in mehrere voneinander beabstandete Bohrungen eingeführt ist in einer teilweise geschnittenen Seitendarstellung zu Beginn und zum Ende eines Bearbeitungsvorgangs,

FIG 2 eine Stirnansicht auf die Bohrstange,

FIG 3 eine Stirnansicht auf eine zu bearbeitende Bohrung mit darin einliegender Bohrstange beim exzentrischen Einfahren der Bohrstange in die Bohrungen, FIG 4 eine Darstellung ähnlich FIG 3, wobei hier jedoch die Bohrstange in eine zentrische Bearbeitungsposition verschoben ist, bei der der eigentliche Bohrvorgang erfolgt,

FIG 5A-C Darstellungen einer in Bohrungen eingeführten Bohrstange gemäß einer zweiten Ausführungsvariante, zur Verdeutlichung eines zweistufigen Bearbeitungsvorgangs, wobei FIG 5A eine Position der Bohrstange vor der Bearbeitung einer Bohrung zur Führungsbohrung, FIG 5B eine Zwischenposition vor Beginn der Bearbeitung der weiteren Bohrungen und FIG 5C eine Endposition nach dem Bearbeiten der Bohrungen zeigt, sowie

FIG 6 eine zu FIG 2 vergleichbare Darstellung einer weiteren Ausführungsvariante mit einem Wuchtelement.

In den Figuren sind gleichwirkende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Gemäß der beiden aus den FIG 1A, 1 B bzw. FIG 5A, 5B, 5C zu entnehmenden Ausführungsvarianten erstreckt sich eine auch als Reihenbohrstange bezeichnete Bohrstange 2 in Axialrichtung 4 von einer rückseitigen Kupplung 6 zu einer vorderen Stirnseite 8. Anschließend an die Kupplung 6 weist die Bohrstange 2 einen stabförmigen Grundkörper 10 auf, an dem axial voneinander beabstandet

Schneidelemente 12 an einer jeweiligen Arbeitsposition am Grundkörper 10 befestigt sind. Alle Schneidelemente 12 sind dabei am Grundkörper 10 an der gleichen Winkelposition angeordnet, liegen daher auf einer Linie. Pro Arbeitsposition ist am Grundkörper 10 jeweils nur ein Schneidelement 12 angeordnet. Weiterhin sind am Grundkörper nach Art von Führungsleisten ausgebildete Führungselemente 14 an einer Führungsposition des Grundkörpers 10 angeordnet. Die Schneidelemente 12 sowie die Führungselemente 14 bilden Funktionselemente.

Alternativ zu der gezeigten Variante mit der Positionierung der Schneidelemente 12 jeweils an identischen Winkelpositionen sind die Funktionselemente, insbe- sondere die Schneidelemente 12, an den verschiedenen Axialpositionen an unterschiedlichen Winkelpositionen angeordnet. Dies dient insbesondere zur Reduzierung einer Schwingungsneigung. Die Schneidelemente sind dabei bezüglich einer definierten Soll-Winkelposition bevorzugt lediglich um wenige Grad (z.B. kleiner 10°) versetzt angeordnet.

In den Figuren 1A, 1B ist weiterhin eine optionale Ausführungsvariante dargestellt, bei der der Basiskörper 10 in zwei Teile 10A, 10B über eine reversibel lösbare Trennstelle geteilt ist. Die Trenn- oder Kupplungsstelle ist in den Figuren lediglich durch eine gestrichelte Linie dargestellt. Die beiden Teile 10A, 10B schließen sich dabei in Axialrichtung 4 aneinander an. Die Kupplungsstelle kann grundsätzlich in Axialrichtung 4 auch nachfolgend nach den Führungselementen 16 angeordnet sein, so dass diese also dem hinteren Teil 10B zugeordnet sind. Beispielsweise ist sie oder eine weitere Trennstelle an der in den Fig. 1A, 1 B dargestellten vorderen Stirnseite ausgebildet, so dass ein (weiterer) Teil an dieser Stirnseite angebracht werden kann.

Die Bohrstange 2 dient allgemein zur gleichzeitigen Bearbeitung mehrerer Bohrungen 16, insbesondere Lagerbohrung beispielsweise für eine Kurbelwelle oder Nockenwelle. Die einzelnen Bohrungen 16 sind dabei in Lagerstegen 18 eines Lagergehäuses ausgebildet, welche um ein definiertes Abstandsmaß a voneinander beabstandet sind. Üblicherweise sind benachbarte Lagerstege 18 jeweils um das gleiche Abstandsmaß a zueinander beabstandet. Grundsätzlich können die einzelnen Lagerstege 18 und damit auch die jeweiligen Arbeitspositionen unterschiedliche Abstandsmaße a zueinander aufweisen. Das Abstandsmaß a liegt typischerweise im Bereich von mehreren cm, beispielsweise im Bereich von 5 cm bis 20 cm, je nach Motor- und Zylindergröße. Im Ausführungsbeispiel sind fünf Lagerstege 18 dargestellt. Je nach Motoraufbau können dies auch weniger oder mehr sein. Alle Bohrungen 16 fluchten miteinander, weisen daher eine gemeinsame Bohrungsachse B auf, welche im Bearbeitungszustand typischerweise mit einer Rotationsachse R der Bohrstange 2 zusammenfällt. Die Bohrstange 2 rotiert um die Rotationsachse R beim Bearbeitungsvorgang. Zum Bearbeiten der Bohrungen 16 wird allgemein derart vorgegangen, dass die Bohrstange 2 zunächst durch die Bohrungen 16 in Axialrichtung 4 eingeführt wird, bis die einzelnen Schneidelemente 12 jeweils vor den ihnen zugeordneten Bohrungen 16 positioniert sind. Um das Einfahren der Bohrstange 2 zu ermöglichen, wird diese - wie nachfolgend noch näher erläutert wird - exzentrisch in die Bohrungen 2 eingefahren. Hierbei ist die Rotationsachse R versetzt zur Bohrungsachse B angeordnet. Anschließend beginnt der eigentliche Bearbeitungsvorgang. Hierzu wird die Bohrstange 2 wieder konzentrisch zur Bohrungsachse B ausgerichtet, so dass die Bohrungsachse B und die Rotationsachse R zumindest nahezu wieder übereinander liegen. Durch Rotation der Bohrstange 2 um die Rotationsachse R erfolgt dann der eigentliche Bearbeitungsvorgang, bei dem die einzelnen Schneidelemente 12 in Eingriff mit der jeweiligen Bohrung 16 gelangen. Bei dieser spanenden Bearbeitung wird die Bohrstange 2 mit den Führungselementen 14 in eine der Bohrungen 16, nachfolgend als Führungsbohrung 16A bezeichnet, abgestützt.

Um diesen grundsätzlichen Arbeitsvorgang zu ermöglichen, also das exzentrische Einfahren mit dem anschließenden zentrischen Ausrichten und Starten des Bohrvorgangs, sind die Schneidelemente 12 sowie die Führungselemente 14 an definierten Winkelpositionen am Grundkörper 10 angeordnet. Die spezielle Anordnung sowie das Funktionsprinzip werden nachfolgend anhand der FIG. 2 bis 4 näher erläutert:

FIG. 2 zeigt eine Stirnansicht auf die Bohrstange 2 mit genau zwei Führungselementen 14 sowie dem vordersten Schneidelement 12, an das sich in Axialrichtung 4 die weiteren Schneidelemente 12 an der identischen Winkelposition anschließen.

Der Grundkörper 10 ist in etwa in zwei Hälften unterteilt, wobei die eine Stabhälfte einen Funktionsbereich 19 und die andere Stabhälfte einen Exzenterbereich 20 bildet. Innerhalb des Funktionsbereichs 19 sind alle Funktionselemente, nämlich die Führungselemente 14 sowie das Schneidelement 12, welche beim Einfahren eine Störkontur bilden, an einer Umfangsseite 22 des Grundkörpers 10 über einen Winkelbereich α verteilt angeordnet. Der Winkelbereich α ist dabei kleiner als 180°. Im gezeigten Ausführungsbeispiel erstrecken sich diese drei Funktionselemente über einen Winkelbereich α von etwa 160°. Während das eine Führungselement 14 in Rotationsrichtung 24 unmittelbar nachfolgend zum Schneidelement 12 angeordnet ist mit einem Winkelabstand von beispielsweise 10° bis 20°, ist das zweite Führungselement 14 etwa am Ende des Winkelbereichs α mit einem Winkelabstand zum Schneidelement 12 im Bereich von beispielsweise 130 bis 160° angeordnet.

Die beiden Führungselemente 14 sind dabei derart angeordnet, dass eine resultierende Kraftkomponente F, die beim Zerspanungsvorgang auf den Grundkörper 10 einwirkt, in den Bereich zwischen die beiden Führungselemente 14 orientiert ist. Hierdurch ist gewährleistet, dass die Führungselemente 14 beim Bearbeitungsvorgang gegen eine Bohrungswand 26 gepresst werden, so dass eine konzentrische Führung der Bohrstange 2 gewährleistet ist.

Die Führungselemente 14 sind von der Rotationsachse R um einen Führungsradius r1 beabstandet. Der radial äußerste Punkt des Schneidelements 12 definiert die Schneide, die vorzugsweise identisch auf dem gleichen Führungsradius r1 liegt. Bei einigen Ausführungsvarianten kann die Schneide auch etwas radial nach innen versetzt sein, um eine radiale Vorspannung auf die Führungselemente 14 auszuüben.

Der Grundkörper 10 selbst weist eine von der Kreisform abweichende Kontur auf. Im Ausführungsbeispiel setzt sich der Grundkörper 10 im Querschnitt betrachtet zumindest annähernd aus zwei gegeneinander verschobene Kreissegmente zusammen. Im Funktionsbereich 19 verläuft die Umfangsseite 22 daher entlang einer Kreisbogenlinie mit einem ersten Kreisradius k1 um die Rotationsachse R. Im Exzenterbereich 20 verläuft die Umfangsseite 22 demgegenüber entlang eines zweiten Kreisbogens mit einem zweiten Kreisradius k2 um eine zur Rotationsachse R versetzten Achse, die nachfolgend als Einfahrachse E bezeichnet wird. Wie insbesondere aus der FIG 2 zu entnehmen ist, ist die Einfahrachse E in radialer Richtung versetzt zur Rotationsachse R angeordnet, wobei sie in den Funktions- bereich 19 hinein verschoben ist. Hierdurch ist ein Abstand d von der Rotationsachse R zu der Umfangsseite 22 (insbesondere gemessen an einer Position in der Mitte des Winkelbereiches (360° -a) des Exzenterbereiches 20) im Vergleich zum Führungsradius r1 deutlich reduziert, so dass anschließend an den Exzenterbereich 20 ein in etwa sichelförmiger Frei- oder Ausweichraum 28 ausgebildet ist. Der Führungsradius ist beispielsweise um 10-30% größer als der Abstand d. In der FIG 2 ist zur Illustration ein Kreis mit dem zweiten Kreisradius k2 um die Einfahrachse E gestrichelt dargestellt. Gleichzeitig ist ein Führungskreis mit dem Führungsradius r1 als durchgezogene Kreislinie um die Rotationsachse R dargestellt.

Durch den gebildeten Ausweichraum 28 kann der Grundkörper 10 zum Einführen der Bohrstange 2 in die Bohrungen 16 radial in Richtung zu diesem Ausweichraum 28 versetzt werden, so dass die Bohrstange 2 mit den Schneidelementen 12 und den Führungselementen 14 durchgeführt werden kann. Dieser Einführvorgang wird anhand der FIG 3 erläutert:

Zum Einführen der Bohrstange 2 durch die Bohrungen 16 wird die Bohrstange 2 exzentrisch zur Bohrungsachse B entlang der Einfahrachse E durch die Bohrungen 16 hindurch geführt. Die Kontur und Dimensionierung des Exzenterbereichs 20, insbesondere die der Umfangsseite 22 im Exzenterbereich 20 ist dabei derart gewählt, dass bei einer derartigen exzentrischen Zuführung gewährleistet ist, dass die einzelnen Funktionselemente 12, 14 einen Freigang zur Bohrungswand 26 der unbearbeiteten Bohrung 16 aufweisen. Die Bohrung 16 weist im unbearbeiteten Ausgangszustand einen Rohradius r2 auf, der in den Figuren 3 und 4 durch eine Hilfslinie dargestellt ist.

Zum Bearbeiten wird anschließend die Bohrstange 2 wieder zentriert, also radial versetzt, so dass die Bohrungsachse B und die Rotationsachse R miteinander fluchten, wie dies in FIG 4 dargestellt ist. In diesem Zustand erfolgt dann der Bearbeitungsvorgang. Hierzu wird die Bohrstange 2 in Rotationsrichtung 24 um die Rotationsachse R in Rotation versetzt, so dass das jeweilige Schneidelement 12 die Bohrungsinnenwand 26 bearbeitet und auf einen Endradius r3 aufbohrt. Über die Führungselemente 12 wird eine konzentrische Führung der Bohrstange 2 erzielt. Um eine möglichst exakte konzentrische Führung der Bohrstange 2 zu gewährleisten werden die Führungselemente 14 vorzugsweise etwas exzentrisch bzgl. der Rotationsachse R angeordnet oder sind auf einem etwas größerem Radius angeordnet, wie dies in der zum Anmeldezeitpunkt noch nicht veröffentlichten deutschen Patentanmeldung der Anmelderin DE 10 2012 223 183.8 beschrieben ist. Insofern wird auf den in dieser Anmeldung enthaltenen Offenbarungsgehalt vollumfänglich verwiesen, der hiermit mit einbezogen wird.

Alternativ oder ergänzend hierzu wird ein sogenannter Ausrichtadapter eingesetzt. Dieser wird zwischen einer Werkzeugaufnahme (Spindel) einer Werkzeugmaschine und dem Zerspanungswerkzeug zwischengeordnet. Der Ausrichtadapter nimmt die Kupplung 6 des Zerspanungswerkzeugs auf. Dieser kann innerhalb des Ausrichtadapters - je nach Ausführungsvariante des Ausrichtadapters - wahlweise oder in Kombination in radialer Richtung versetzt oder verkippt werden. Insgesamt wird dadurch eine konzentrische Führung und Einstellung der Bohrstange 2 ermöglicht.

Das zu den Figuren 2 bis 4 beschriebene Grundprinzip ist sowohl bei der ersten Ausführungsvariante gemäß den Figuren 1A, 1 B sowie auch bei der zweiten Ausführungsvariante gemäß den Figuren 5A - 5C verwirklicht.

Bei der ersten Ausführungsvariante sind die Führungselemente 14 stirnseitig am Grundkörper 10 ausgebildet, ohne dass an dieser als Führungsposition bezeichneten Position des Grundkörpers 10 ein Schneidelement 12 angeordnet ist. Bei dieser Ausführungsvariante wird daher in einem vorbereitenden separaten Verfahrensschritt zunächst die Führungsbohrung 16A auf den Endradius r3 aufgebohrt, bevor anschließend die Bohrstange 2 eingeführt wird. Diese wird mit ihren Führungselementen 14 in die Führungsbohrung 16 zunächst exzentrisch eingeführt. Anschließend, nach Zentrierung der Bohrstange 2 beginnt dann der Bearbeitungsvorgang der weiteren Bohrungen 16. Die einzelnen Schneidelemente 12 sind daher entsprechend dem Abstandsmaß a ebenfalls um ein Abstandsmaß a zueinander beabstandet, insbesondere jeweils äquidistant zueinander. Im Unterschied hierzu ist bei der Ausführungsvariante gemäß den Figuren 5A - 5C eine gemeinsame Bearbeitung aller Bohrungen 16 bei nur einem einzigen Einfahren der Bohrstange 2 ermöglicht. Es ist daher keine Vorbearbeitung einer Bohrung zur Ausbildung einer Führungsbohrung 16A erforderlich. Der Bearbeitungsvorgang ist hierbei zweistufig, wobei in einer ersten Stufe zunächst die Führungs- bohrung 16A ausgebildet wird und anschließend in der zweiten Bearbeitungsstufe dann die weiteren Bohrungen 16 bearbeitet werden. Grundsätzlich können auch mehr als eine Führungsbohrung 16A ausgebildet werden. Die Ausbildung der Führungsbohrung 16A erfolgt dabei nach dem sogenannten Führungsleisten- Prinzip, wie es beispielsweise bei Reibahlen bekannt ist.

Hierzu ist eine der Arbeitspositionen, denen jeweils ein Schneidelement 12 angeordnet ist, zugleich als Führungsposition ausgebildet, so dass eine kombinierte Führungs-Arbeitsposition 32 am Grundkörper 10 ausgebildet ist. Diese ist dadurch gekennzeichnet, dass an dieser Position neben dem Schneidelement 12 zugleich auch die Führungselemente 14 angeordnet sind. Die Führungselemente 14 beginnen daher in etwa der axialen Position des Schneidelements 12 und erstrecken sich nach hinten in Axialrichtung 4 über eine axiale Länge I. Diese Führungs- Arbeitsposition 32 ist dabei zweckdienlicherweise in einem mittleren Bereich 30 der Bohrstange 2 ausgebildet.

Bei der hier beschriebenen Ausführungsvariante mit den insgesamt fünf Lagerstegen 18 ist daher diese Führungsarbeitsposition 32 dem dritten und damit mittleren Lagersteg 18A zugeordnet. Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 1A, 1 B sind die einzelnen Schneidelemente 12 nicht mehr äquidistant in Axialrichtung 4 verteilt. Vielmehr ist das mittlere Schneidelement 12A der Führungs-Arbeitsposition 32 bzgl. des Abstandsmaßes a vorlaufend angeordnet, um zu gewährleisten, dass zunächst der mittlere Lagersteg 18A bearbeitet und eine Führungsbohrung 16A ausgebildet wird. Das mittlere Schneidelement 12A ist daher etwa um die Breite des Lagerstegs 18A ausgehend von einer äquidistanten Anordnung in Richtung zu dem nächsten Schneidelement 12 nach vorne versetzt und gleichzeitig um diesen Abstand weiter von dem rückseitig an- schließenden Schneidelement 12 beabstandet. Wie aus der FIG 5B zu entnehmen ist, ist dabei die Abweichung von der Gleichverteilung etwas geringer als die Breite der Lagerstege 18, so dass also die weiteren Schneidelemente 12 bereits in Eingriff kommen, wenn das mittlere Schneidelement 12A sich noch in der Führungsbohrung 16A befindet. Zu diesem Zeitpunkt erfolgt bereits eine Abstützung der Bohrstange 2 über die Führungselemente 14 in der Führungsbohrung 16A.

Die Führungselemente 14 sind bei dieser Ausführungsvariante auch entscheidend für eine zuverlässige konzentrische Führung der Bohrstange 2 bei der Bearbeitung der Führungsbohrung 16A. Dieses erfordert, dass sie im Wesentlichen auf gleicher axialer Höhe wie das mittlere Schneidelement 16A beginnen.

Die axiale Länge L der Führungselemente 14 ist - ebenso wie in dem ersten Ausführungsbeispiel - derart bemessen, dass der Grundkörper 10 solange abgestützt wird, wie die weiteren Schneidelemente 12 die Bohrungen 16 bearbeiten. Die axiale Länge L ist daher größer als die axiale Erstreckung der Lagerstege 18 und typischerweise auch als die axiale Erstreckung der Schneidelemente 12, insbesondere beträgt sie ein Mehrfaches der axialen Erstreckung der Lagerstege 18 und/oder der Schneidelemente 12.

Im Zusammenhang mit FIG 6 werden weitere Ausführungsvarianten erläutert, bei denen der Grundkörper 10 unterteilt ist in einen Basiskörper 34 und ein daran befestigtes Wuchtelement 36. Das Wuchtelement 36 ist mittels einer Klebeschicht 38 mit dem Basiskörper 34 verbunden. Ergänzend kann auch noch zusätzlich eine Schraubverbindung vorgesehen sein.

Wie aus der FIG 6 zu entnehmen ist, ist das Wuchtelement 36 im Querschnitt betrachtet als Kreissegment ausgebildet. Das Kreissegment überstreicht dabei beispielsweise einen Winkelbereich zwischen 110° und 180°. Im Ausführungsbeispiel überstreicht es einen Winkelbereich von etwa 150°. Das Wuchtelement 36 erstreckt sich dabei in Axialrichtung und weist daher umfangsseitig eine Teil-Zylindermantelfläche auf. Die Befestigungsseite zum Basiskörper 34 ist als eine ebene Flachseite ausgebildet. Korrespondierend zum Wuchtelement 36 ist auch der Ba- siskörper 34 im Querschnitt betrachtet nach Art eines Kreissegments ausgebildet. Dabei nimmt im Querschnitt betrachtet der Basiskörper 34 eine größere Querschnittsfläche als das Wuchtelement ein. Das Wuchtelement 36 besteht bevorzugt aus Schwermetall, während der Basiskörper 34 aus einem leichteren Stahl, insbesondere Werkzeugstahl, besteht.

Durch das Wuchtelement 36 wird eine Unwucht, die durch den Ausweichraum 28 (bei einer homogenen Ausgestaltung des Grundkörpers 10) bedingt ist, zumindest teilweise ausgeglichen.

Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass zumindest bereichsweise an definierten axialen Positionen eine Restunwucht beibehalten wird. Grundsätzlich führt eine Unwucht beim Betrieb zu einer Kraftkomponente in radialer Richtung, wenn also der Grundkörper 10 um die Rotationsachse R rotiert. Diese Kraft ist dabei aufgrund der entstehenden Fliehkräfte in Richtung zu der größeren Massen- Flächendichte orientiert, also grundsätzlich in Richtung des Funktionsbereichs 19. Dies wird nunmehr in vorteilhafter Ausgestaltung dahingehend ausgenutzt, dass die Restunwucht lediglich an definierten Axialpositionen eingestellt wird, an denen die Führungselemente 14 angebracht sind. Hierdurch wird gezielt eine radiale Kraftkomponente im Bereich dieser Führungselemente 14 beim Betrieb erzielt, so dass diese zuverlässig gegen die zu bearbeitende Werkstückoberfläche gepresst werden. Demgegenüber ist in hiervon beabstandeten Axialbereichen des Grundkörpers 10 eine vollständige Auswuchtung eingestellt, so dass also in Bereichen außerhalb der Führungselemente 14 eine bezüglich der Rotationsachse R homogene Masseverteilung vorliegt, so dass im Betrieb keine resultierende Kraft entsteht.

An verschiedenen axial voneinander beabstandeten Axialpositionen können allgemein unterschiedliche Restunwuchten eingestellt werden.

Die Einstellung der Restunwucht wird dabei vorzugsweise dadurch erreicht, dass an den gewünschten Axialpositionen der Restunwucht vom Wuchtelement 36 Material abgenommen ist. Dies ist in der FIG 6 durch eine gestrichelte Linie darge- stellt. Im Bereich der Restunwucht ist daher das ansonsten teilzylindrische

Wuchtelement 36 auch zur Umfangsseite hin in einem Teilbereich abgeflacht.

Ein weiterer besonderer Vorteil der Anordnung des Wuchtelements 36 ist in seiner schwingungsdämpfenden Eigenschaft zu sehen. Zum einen wirkt sich die Verwendung des schwereren Schwermetalls positiv auf die Vermeidung von Schwingungen aus. Ergänzend wird diese schwingungsdämpfende Eigenschaft unterstützt durch die Klebeverbindung mittels der Klebeschicht 38. Bewegungs- und damit Schwingungsenergie kann über die Klebeschicht 38 durch innere Reibungseffekte aufgenommen werden. Dadurch wird Bewegungsenergie absorbiert und eventuelle Schwingungen, beispielsweise Biege- oder Torsionsschwingungen werden hierbei wirksam gedämpft.

In zweckdienlicher Ausgestaltung werden hierbei an den unterschiedlichen Axialpositionen unterschiedliche Restunwuchten eingestellt. Durch diese Maßnahme besteht daher die Möglichkeit, gezielt die beim Betrieb in Richtung der Funktionselemente ausgeübte Kraft für jede Lagerstelle, also für jeden Lagersteg, einzustellen. So wird beispielsweise für die vorderen Funktionselemente, die also weiter entfernt von der rückseitigen Kupplung 6 sind, eine größeren Restunwucht eingestellt.