Aufreiben

Aufreiben – präzise Bohrungen mit der Reibahle herstellen

Das Aufreiben ist ein spanendes Feinbearbeitungsverfahren, bei dem eine vorhandene Bohrung mit einer Reibahle geringfügig vergrößert und auf ein genaues Endmaß gebracht wird. Gleichzeitig verbessert das Verfahren die Rundheit, Zylinderform und Oberflächenqualität der Bohrung.

Typische Anwendungen sind Passungsbohrungen für Bolzen, Stifte, Buchsen, Lager oder präzise Wellenführungen. Besonders häufig werden Reibahlen zur Herstellung von H7-Passungen eingesetzt.

Was versteht man unter Aufreiben?

Beim Aufreiben wird eine vorgebohrte oder aufgebohrte Bohrung mit einer mehrschneidigen Reibahle bearbeitet. Die Reibahle trägt nur eine kleine Materialzugabe an der Bohrungswand ab.

Das Aufreiben dient insbesondere der Verbesserung von:

• Bohrungsdurchmesser
• Maßhaltigkeit
• Rundheit
• Zylindrizität
• Oberflächenqualität
• Wiederholgenauigkeit

Die Reibahle ist kein Schruppwerkzeug. Sie kann keine großen Materialmengen entfernen und benötigt eine passend vorbereitete Bohrung.

Wie funktioniert das Aufreiben?

Die Reibahle wird axial in die vorhandene Bohrung geführt. Der vordere Anschnitt übernimmt den größten Teil der Zerspanung. Die nachfolgenden Schneiden und Führungsfasen stabilisieren das Werkzeug und glätten die Bohrungsoberfläche.

Eine Reibahle besitzt mehrere Schneiden. Dadurch verteilt sich die geringe Bearbeitungszugabe auf mehrere Schneidkanten.

Die Bearbeitung läuft normalerweise folgendermaßen ab:

1. Bohrung vorbohren
2. gegebenenfalls aufbohren oder ausdrehen
3. Bohrung leicht ansenken
4. Reibahle exakt zur Bohrungsachse ausrichten
5. Bohrung mit konstantem Vorschub aufreiben
6. Werkzeug bei laufender Spindel zurückziehen
7. Bohrungsmaß prüfen

Warum wird eine Bohrung aufgerieben?

Ein gewöhnlicher Spiralbohrer erreicht häufig nicht die Maß- und Oberflächengenauigkeit, die für eine Passungsbohrung erforderlich ist.

Mögliche Abweichungen nach dem Bohren sind:

• Bohrung zu groß oder zu klein
• unrunde Bohrung
• raue Oberfläche
• leichte Konizität
• Rattermarken
• Maßschwankungen zwischen mehreren Werkstücken

Durch das Aufreiben kann eine richtig vorbereitete Bohrung wesentlich genauer und gleichmäßiger hergestellt werden.

Aufbau einer Reibahle

Eine typische Reibahle besteht aus:

• Anschnitt
• Hauptschneiden
• Führungsfasen
• Spannuten
• Werkzeughals
• Schaft
• gegebenenfalls Vierkant bei Handreibahlen

Anschnitt

Der Anschnitt befindet sich am vorderen Ende der Reibahle. Er übernimmt den eigentlichen Materialabtrag.

Führungsfasen

Die Führungsfasen stabilisieren das Werkzeug in der Bohrung und tragen zur Maßhaltigkeit und Oberflächenqualität bei.

Spannuten

Die Spannuten nehmen die entstehenden Späne auf und unterstützen deren Abtransport.

Schaft

Der Schaft dient zur Aufnahme im Spannfutter, Hydrodehnspannfutter, Schrumpffutter oder Pendelhalter.

Arten von Reibahlen

Maschinenreibahle

Maschinenreibahlen sind für den Einsatz auf:

• CNC-Fräsmaschinen
• Bearbeitungszentren
• Drehmaschinen
• Bohrmaschinen
• Transfermaschinen

ausgelegt.

Sie besitzen normalerweise einen relativ kurzen Anschnitt und eignen sich für maschinellen Vorschub.

Handreibahle

Handreibahlen werden manuell mit einem Windeisen verwendet. Sie besitzen einen längeren Anschnitt, damit sich das Werkzeug leichter in der Bohrung führt.

Typische Merkmale:

• langer Anschnitt
• Vierkant am Schaft
• manuelle Anwendung
• niedrige Schnittgeschwindigkeit
• hauptsächlich für Einzelteile und Reparaturen

Verstellbare Reibahle

Bei verstellbaren Reibahlen kann der Bearbeitungsdurchmesser in einem begrenzten Bereich angepasst werden.

Sie eignen sich beispielsweise für:

• Reparaturarbeiten
• Sonderdurchmesser
• Ausgleich von Werkzeugverschleiß
• kleine Stückzahlen

Vollhartmetall-Reibahle

Vollhartmetall-Reibahlen bieten eine hohe Steifigkeit und Verschleißfestigkeit.

Typische Vorteile:

• hohe Schnittgeschwindigkeiten
• gute Maßhaltigkeit
• hohe Standzeit
• geringe Werkzeugauslenkung
• gute Eignung für Serienfertigung

Reibahle mit Wechselkopf

Bei modularen Reibsystemen kann der verschlissene Reibkopf ausgetauscht werden, während Grundhalter und Aufnahme weiterverwendet werden.

Reibahle mit einstellbaren Schneiden

Einstellbare Reibwerkzeuge können sehr genau auf den gewünschten Durchmesser justiert werden. Sie werden häufig bei größeren Bohrungsdurchmessern und hohen Qualitätsanforderungen eingesetzt.

Gerade und spiralige Spannuten

Gerade Spannuten

Gerade genutete Reibahlen eignen sich besonders für:

• kurzspanende Werkstoffe
• allgemeine Anwendungen
• unterbrochene Bohrungen, sofern das Werkzeug dafür vorgesehen ist
• kurze Durchgangs- und Grundbohrungen

Spiralige Spannuten

Spiralgenutete Reibahlen beeinflussen die Richtung des Spantransports.

Abhängig von Drallrichtung und Werkzeugausführung können die Späne:

• nach vorne durch eine Durchgangsbohrung geschoben oder
• nach hinten aus einer Grundbohrung herausgeführt werden.

Die geeignete Nutform hängt von Bohrungsart, Werkstoff und Spanbildung ab.

Durchgangs- und Grundbohrungen

Durchgangsbohrung

Bei einer Durchgangsbohrung kann das Werkzeug vollständig durch das Werkstück austreten. Die Späne können abhängig von der Werkzeuggeometrie nach vorne aus der Bohrung transportiert werden.

Es muss ausreichend Platz für den Anschnitt und den Werkzeugauslauf vorhanden sein.

Grundbohrung

Bei einer Grundbohrung endet die Bohrung im Werkstück. Die Späne dürfen sich nicht am Bohrungsgrund stauen.

Wichtige Punkte sind:

• ausreichende zusätzliche Bohrtiefe
• geeignete Spanabfuhr
• passende Reibahlengeometrie
• kurze Anschnittlänge
• sichere Kühlmittelzufuhr

Der Anschnitt einer Reibahle schneidet nicht bis unmittelbar an den Bohrungsgrund. Die Vorbohrung muss deshalb tiefer ausgeführt werden als die tatsächlich benötigte geriebene Länge.

Moderne Hochleistungsreibahlen können abhängig von ihrer Geometrie sowohl für Durchgangs- als auch für Grundbohrungen eingesetzt werden. MAPAL

Die richtige Reibzugabe

Die Reibzugabe ist die Differenz zwischen dem Durchmesser der vorbereiteten Bohrung und dem Enddurchmesser der Reibahle.

Beispiel

Eine Bohrung soll auf einen Enddurchmesser von 10,00 mm aufgerieben werden. Die Vorbohrung hat einen Durchmesser von 9,80 mm.

Die Reibzugabe auf den Durchmesser beträgt:

10,00 mm − 9,80 mm = 0,20 mm

Radial trägt die Reibahle somit ab:

0,20 mm ÷ 2 = 0,10 mm je Seite

Die erforderliche Reibzugabe hängt ab von:

• Reibahlendurchmesser
• Werkstückwerkstoff
• Schneidstoff
• Bohrungstiefe
• Durchgangs- oder Grundbohrung
• Qualität der Vorbohrung
• gewünschter Toleranz
• Maschinen- und Spannbedingungen

Als allgemeine Größenordnung liegen empfohlene Untermaße abhängig vom Durchmesser und Werkstoff häufig zwischen etwa 0,1 und 0,5 mm auf den Durchmesser. Entscheidend ist die Tabelle des jeweiligen Werkzeugherstellers. Gühring

Folgen einer zu kleinen Reibzugabe

Ist die Bearbeitungszugabe zu gering, schneiden die Schneiden möglicherweise nicht ausreichend. Sie reiben dann hauptsächlich an der Bohrungswand.

Mögliche Folgen:

• starke Wärmeentwicklung
• vorzeitiger Werkzeugverschleiß
• schlechte Oberfläche
• Maßschwankungen
• Aufbauschneiden
• Verlust des Werkzeugdurchmessers
• geringe Standzeit

Eine Reibahle muss ausreichend Material vorfinden, damit ihre Schneiden kontrolliert arbeiten können.

Folgen einer zu großen Reibzugabe

Ist die Zugabe zu groß, wird die Reibahle überlastet.

Mögliche Folgen:

• hohe Schnittkräfte
• Rattern
• schlechte Spanabfuhr
• Werkzeugbruch
• übermäßiger Verschleiß
• schlechte Oberflächenqualität
• konische oder zu große Bohrung

Bei größerem Materialabtrag sollte die Bohrung zunächst aufgebohrt oder ausgedreht werden.

Schnittgeschwindigkeit und Drehzahl

Die Drehzahl berechnet sich aus:

n = (vc × 1.000) ÷ (π × D)

Dabei gilt:

• n = Drehzahl in min⁻¹
• vc = Schnittgeschwindigkeit in m/min
• D = Reibahlendurchmesser in mm

Beispiel

Eine Bohrung mit 10 mm Durchmesser soll mit einer Schnittgeschwindigkeit von 10 m/min aufgerieben werden:

n = (10 × 1.000) ÷ (3,1416 × 10)

n ≈ 318 min⁻¹

Die geeignete Schnittgeschwindigkeit hängt stark von Werkzeugart, Schneidstoff, Werkstoff und Kühlung ab. Moderne Vollhartmetall-Hochleistungsreibahlen können wesentlich höhere Werte erreichen als klassische HSS-Reibahlen.

Vorschub

Die Vorschubgeschwindigkeit berechnet sich aus:

vf = f × n

Dabei gilt:

• vf = Vorschubgeschwindigkeit in mm/min
• f = Vorschub pro Umdrehung in mm/U
• n = Drehzahl in min⁻¹

Ein zu geringer Vorschub kann dazu führen, dass die Reibahle überwiegend reibt, anstatt zu schneiden. Ein zu hoher Vorschub kann Oberflächenfehler, Maßabweichungen oder Werkzeugbruch verursachen.

Die Schnittwerte müssen deshalb immer passend zum konkreten Werkzeug gewählt werden.

Bedeutung des Rundlaufs

Ein geringer Rundlauffehler ist beim Aufreiben besonders wichtig. Läuft die Reibahle nicht konzentrisch, werden einzelne Schneiden stärker belastet als andere.

Mögliche Folgen:

• Bohrung wird zu groß
• ungleichmäßiger Werkzeugverschleiß
• schlechte Rundheit
• Rattermarken
• verkürzte Standzeit
• Schneidenausbrüche

Für hohe Genauigkeiten eignen sich beispielsweise:

• Hydrodehnspannfutter
• Schrumpffutter
• hochgenaue Spannzangenfutter
• Pendelhalter
• einstellbare Reibahlenaufnahmen

Werkzeugaufnahme, Spindel und Reibahle müssen gemeinsam betrachtet werden.

Starre und schwimmende Aufnahme

Starre Werkzeugaufnahme

Eine starre Aufnahme eignet sich, wenn Werkzeugspindel und Vorbohrung exakt fluchten.

Vorteile:

• hohe Steifigkeit
• gute Prozesskontrolle
• geeignet für präzise CNC-Maschinen

Pendelhalter oder schwimmende Aufnahme

Ein Pendelhalter kann geringe Fluchtungsabweichungen zwischen Maschinenspindel und Vorbohrung ausgleichen.

Er ist jedoch kein Ersatz für eine fehlerhafte Vorbohrung oder ungenaue Werkstückspannung.

Die Reibahle folgt der Vorbohrung

Eine wichtige Eigenschaft des Aufreibens lautet:

Die Reibahle folgt im Wesentlichen der vorhandenen Bohrung.

Sie kann eine deutlich falsch positionierte oder schräg verlaufende Bohrung nicht zuverlässig korrigieren. Gühring weist ausdrücklich darauf hin, dass eine Reibahle Fluchtungsfehler der Vorbohrung nicht beseitigt. Gühring

Wenn Lage oder Achsrichtung korrigiert werden müssen, sollte die Bohrung vorher bearbeitet werden, beispielsweise durch:

• Ausdrehen
• Ausspindeln
• Feinbohren
• Zirkularfräsen

Ansenken vor dem Aufreiben

Eine leichte Ansenkung am Bohrungseingang kann die Reibahle beim Eintritt unterstützen.

Vorteile:

• bessere Zentrierung
• ruhiger Werkzeugeintritt
• Schutz der Schneiden
• Verringerung von Gratbildung
• verbesserter Spananschnitt

Die Senkung darf jedoch nicht so groß sein, dass die spätere Funktionsfläche beeinträchtigt wird.

Kühlschmierstoff

Beim Aufreiben ist eine geeignete Schmierwirkung besonders wichtig.

Aufgaben des Kühlschmierstoffs:

• Verringerung der Reibung
• Kühlung der Schneiden
• Unterstützung der Spanabfuhr
• Vermeidung von Aufbauschneiden
• Verbesserung der Oberfläche
• Erhöhung der Werkzeugstandzeit

Die geeignete Kühlschmierstoffart hängt vom Werkstückmaterial ab. Für Aluminium, Stahl, Edelstahl und Gusseisen können unterschiedliche Schmier- und Kühlanforderungen bestehen.

Werkzeug niemals rückwärts drehen

Eine Reibahle sollte in der Bohrung grundsätzlich nicht entgegen ihrer vorgesehenen Schneidrichtung gedreht werden.

Rückwärtsdrehen kann:

• Schneidkanten beschädigen
• Späne zwischen Schneide und Bohrungswand einklemmen
• Riefen in der Oberfläche erzeugen
• Werkzeugbruch verursachen
• die Bohrung beschädigen

Beim Rückzug sollte die Spindel normalerweise in Schneidrichtung weiterlaufen. Maßgeblich sind die Vorgaben des Werkzeugherstellers und der jeweilige Bearbeitungsprozess.

Aufreiben auf der CNC-Fräsmaschine

Ein typischer Arbeitsablauf umfasst:

1. Werkstück sicher spannen
2. Bohrungsposition anfahren
3. Bohrung vorbohren
4. gegebenenfalls aufbohren oder ausdrehen
5. Bohrung leicht ansenken
6. Reibahle einwechseln
7. Rundlauf und Werkzeugdaten kontrollieren
8. Spindel und Kühlschmierstoff einschalten
9. Mit konstantem Vorschub aufreiben
10. Reibahle bei laufender Spindel zurückziehen
11. Bohrung reinigen und prüfen

Aufreiben auf der Drehmaschine

Auf der Drehmaschine kann eine axiale Bohrung mit einer Reibahle bearbeitet werden. Dabei befindet sich das Werkzeug beispielsweise:

• im Reitstock
• in einer Spannzange
• im Werkzeugrevolver
• in einer angetriebenen Werkzeugaufnahme

Wichtig ist eine exakte Ausrichtung zur Spindelachse. Bei kleinen Fluchtungsabweichungen kann ein Pendelhalter sinnvoll sein.

Aufreiben von Hand

Beim manuellen Aufreiben wird eine Handreibahle mit einem Windeisen gedreht.

Dabei gilt:

• Werkstück sicher spannen
• Reibahle rechtwinklig ansetzen
• gleichmäßig in Schneidrichtung drehen
• ausreichendes Schneidmittel verwenden
• nicht ruckartig arbeiten
• Reibahle nicht rückwärts drehen
• Werkzeug nicht verkanten

Handreibahlen besitzen einen längeren Anschnitt und benötigen deshalb mehr Platz am Bohrungseingang.

Häufige Fehler beim Aufreiben

Bohrung wird zu groß

Mögliche Ursachen:

• Rundlauffehler
• Reibahle fluchtet nicht mit der Vorbohrung
• Aufbauschneiden
• zu hohe Schnittgeschwindigkeit
• beschädigte Schneiden
• ungeeignete Werkzeugaufnahme

Bohrung wird zu klein

Mögliche Ursachen:

• Reibahle verschlissen
• Reibahle unter Nennmaß
• zu geringe Reibzugabe
• Werkstoff federt nach der Bearbeitung zurück
• ungeeignete Schneidengeometrie
• starke thermische Einflüsse

Rattermarken

Mögliche Ursachen:

• Vorschub zu gering
• Werkzeugauskragung zu groß
• Aufmaß zu klein
• Rundlauffehler
• instabile Spannung
• schlechte Schmierung
• verschlissene Reibahle

Schlechte Oberfläche

Mögliche Ursachen:

• Späne werden zurückgezogen
• unzureichender Kühlschmierstoff
• Aufbauschneiden
• falsche Schnittwerte
• beschädigte Schneiden
• Werkzeug wird rückwärts gedreht
• Bohrung unzureichend vorbereitet

Reibahle klemmt

Mögliche Ursachen:

• Vorbohrung zu klein
• zu große Reibzugabe
• Spanstau
• Werkzeug nicht fluchtend
• Grundbohrung zu flach
• ungeeignete Reibahlengeometrie
• mangelhafte Schmierung

Reibahle bricht

Mögliche Ursachen:

• Werkzeug verkantet
• Spanstau
• zu hoher Vorschub
• zu große Bearbeitungszugabe
• unzureichende Werkzeugspannung
• Spindel wird in der Bohrung gestoppt oder umgekehrt
• Werkzeug kollidiert mit dem Bohrungsgrund

Prüfung der Bohrung

Nach dem Aufreiben kann die Bohrung unter anderem geprüft werden mit:

• Grenzlehrdorn
• Innenmessgerät
• Dreipunkt-Innenmikrometer
• pneumatischem Messdorn
• Koordinatenmessmaschine
• Oberflächenmessgerät

Ein Grenzlehrdorn eignet sich besonders für die schnelle Gut-/Ausschussprüfung von Passungsbohrungen.

Unterschied zwischen Aufreiben und Aufbohren

Aufbohren

• größerer Materialabtrag
• mittlere Genauigkeit
• Vorbereitung der Bohrung
• Werkzeuge wie Spiralbohrer oder Aufbohrer

Aufreiben

• sehr geringer Materialabtrag
• hohe Maßgenauigkeit
• Verbesserung der Oberfläche
• Bearbeitung mit einer Reibahle

Unterschied zwischen Aufreiben und Ausdrehen

Aufreiben

• mehrschneidiges Werkzeug
• folgt überwiegend der Vorbohrung
• schneller und gut für Serienfertigung
• fester oder begrenzt einstellbarer Durchmesser

Ausdrehen

• meistens einschneidiges Werkzeug
• kann Bohrungslage und Fluchtung besser korrigieren
• Durchmesser gezielt einstellbar
• für größere Bearbeitungszugaben geeignet

Unterschied zwischen Aufreiben und Honen

Aufreiben

• Bearbeitung mit geometrisch bestimmten Schneiden
• Herstellung des Enddurchmessers
• gute Maß- und Oberflächenqualität

Honen

• Bearbeitung mit geometrisch unbestimmten Schneiden
• sehr geringe Materialabnahme
• Verbesserung von Oberfläche und Form
• häufige Anwendung bei besonders hochwertigen Zylinderflächen

Praxistipps

• Reibzugabe nach Werkzeughersteller festlegen.
• Vorbohrung sauber und fluchtend herstellen.
• Reibahle nicht zur Korrektur grober Lagefehler verwenden.
• Werkzeugauskragung möglichst kurz halten.
• Rundlauf von Spindel, Aufnahme und Werkzeug prüfen.
• Geeignete Reibahle für Grund- oder Durchgangsbohrung wählen.
• Kühlschmierstoff gezielt an die Schneiden führen.
• Mit konstantem Vorschub arbeiten.
• Werkzeug in der Bohrung nicht anhalten.
• Spindel nicht rückwärts drehen.
• Reibahle bei laufender Spindel zurückziehen.
• Bohrungsmaß regelmäßig mit einem geeigneten Messmittel prüfen.
• Verschlissene Werkzeuge rechtzeitig ersetzen oder nachschärfen.

Vorteile des Aufreibens

• hohe Maßgenauigkeit
• gute Rundheit
• hohe Oberflächenqualität
• reproduzierbare Passungsbohrungen
• kurze Bearbeitungszeit
• wirtschaftlich in der Serienfertigung
• auf vielen Maschinen einsetzbar
• unterschiedliche Werkzeugausführungen verfügbar

Grenzen des Aufreibens

Das Aufreiben kann nur eine begrenzte Materialmenge entfernen. Außerdem folgt die Reibahle weitgehend der vorhandenen Bohrung.

Das Verfahren ist deshalb nur eingeschränkt geeignet zur Korrektur von:

• starken Lagefehlern
• schiefen Bohrungen
• großen Rundheitsfehlern
• erheblichen Durchmesserunterschieden
• stark unterbrochenen Bohrungsflächen

Zusammenfassung

Beim Aufreiben wird eine vorbereitete Bohrung mit einer mehrschneidigen Reibahle auf ein genaues Endmaß gebracht. Entscheidend sind die richtige Reibzugabe, eine fluchtende Vorbohrung, geringer Werkzeugrundlauf und eine ausreichende Schmierung.

Eine zu kleine Zugabe führt häufig zu Reibung und vorzeitigem Verschleiß, während eine zu große Zugabe das Werkzeug überlastet. Die Reibahle sollte gleichmäßig in Schneidrichtung bewegt und niemals innerhalb der Bohrung rückwärts gedreht werden.

Kurzdefinition:
Aufreiben ist die spanende Feinbearbeitung einer vorhandenen Bohrung mit einer Reibahle, um Durchmesser, Maßhaltigkeit und Oberflächenqualität zu verbessern.