Verfahren zur Bearbeitung von Zentrierbohrungen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung von Zentrierbohrungen für die Einspannung von rotationssymmetrischen Teilen, mit einem inneren, zylindrischen Bohrungsteil, der zur Werkstückaussenseite hin in mindestens einen kegelförmigen Bohrungsteil übergeht sowie eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Zur Herstellung von präzisen kegeligen Zentrierbohrungen wird bisher die kegelige Haupttragfläche der Zentrierbohrung mit Hilfe einer Formschleifscheibe bearbeitet. Bei diesem Verfahren kommt es zu einer Reihe von Ungenauigkeiten, wie z. B. einem unregelmässigen Kegelwinkel der Kegelfläche der Zentrierbohrung, oder die kegelige Tragfläche der Zentrierbohrung hat eine grössere Abweichung von der Kreisform, oder die beiden kegeligen Tragflächen sind ungleichachsig. Ein Zusammentreffen dieser Ungenauigkeiten verursacht immer Abweichungen von der Kreisform und der Zylinderform des zu bearbeitenden Werkstückes, so dass es sehr schwierig ist, kleinere Abweichungen von der Kreisform als 1 Mikron zu erzielen.
Es sind auch Verfahren bekannt, bei denen die Haupttragfläche der Zentrierbohrung abgerundet wird, wozu spezielle komplizierte Vorrichtungen notwendig sind, an denen die Abrundung fortschreitend durch Abwälzen durchgeführt wird. Die Herstellung von Zentrierbohrungen nach diesem Verfahren dauert verhältnismässig lange.
Zur Vermeidung dieser Nachteile wird ein Bearbeitungsverfahren der eingangs erwähnten Art vorgeschlagen, das Idadurch gekennzeichnet ist, dass die Über- gangskante zwischen dem zylindrischen und dem kegelförmigen Bohrungsteil und/oder zwischen sich aneinander anschliessenden kegelförmigen Bohrungsteilen durch ein rotierendes Werkzeug zu einer Umfangsfase abgeschrägt wird.
Die Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der Halter des rotierenden Werkzeuges mit einem angetriebenen Grundkörper gekoppelt und in demselben axial verschiebbar ist, wobei in dem Grundkörper eine Druckfeder untergebracht ist, welche gegen den mit dem rotierenden Werkzeug drehfest verbundenen Halter wirkt.
Zweckmässigerweise kann an dem angetriebenen Grundkörper drehbar ein äusserer Schutzdeckel mit einer Öffnung für das rotierende Werkzeug gelagert sein. Die Verbindung des rotierenden Werkzeuges mit seinem Halter kann mittels einer Spannhülse und einer tYber- wurfmutter erfolgen.
Durch das angeführte Verfahren und bei Benutzung der erfindungsgemässen Einrichtung sind sehr exakte Zentrierbohrungen herstellbar, und bei der weiteren Bearbeitung des Werkstückes ist es möglich, eine hohe geometrische Genauigkeit der Form des Werkstückes bei einer Abweichung von der Kreisform von kleiner als 0,5 Mikron zu erreichen, und zwar an Spitzenschleifmaschinen mit normaler Genauigkeit und mit gewöhnlichen Körnerspitzen, was einer fünfmal grö sseren Genauigkeit entspricht als mit bekannten Verfahren erzielbar ist.
Das Wesen der Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Zentrierbohrung mit einer Umfangsfase, und
Fig. 2 einen Längsschnitt durch die Einrichtung zur Herstellung der Umfangsfase.
Bei der Herstellung der Zentrierbohrung wird so vorgegengen, dass in dem Werkstück 1, das in den meisten Fällen rotationssymmetrisch ist, nach dem Schruppen einer Bohrung (2'), die gemäss Fig. 1 zylindrisch ist und der anschliessenden Herstellung einer Erweiterung der Bohrung in Form eines Kegels 2 nacheinander zwei Kegelflächen 3, 4 in der Bohrung hergestellt werden. An den verbleibenden Teil der Zylinderbohrung 2' schliessen sich somit in Richtung zur Stirnfläche des Werkstückes hin zwei Kegelstümpfe mit den Kegelflächen 4 und 3 an. Die Kante 5 an dem Über- gang von der Kegelfläche 4 zu der Kegelfläche 3 wird dann mit Hilfe eines rotierenden Werkzeuges so bearbeitet, dass an ihr eine schmale Umfangsfase entsteht.
Die Breite der Fase entspricht zweckmässig 0,01 bis 0,3 des Durchmessers der Zentrierbohrung, je nach dem Gewicht des Werkstückes. Insbesondere bei grösseren Werkstücken kann es auch zweckmässig sein, die Über- gangskante zwischen der zylindrischen und kegelförmigen Bohrung anzufassen. Der Herstellung der kegeligen Übergangsflächen 4 und 3 erfolgt durch spanabhebende oder spanlose Bearbeitung. Um bei der Herstellung der Umfangsfase z. B. durch wiederholte Bearbeitung mit einem Schleifwerkzeug eine hohe Genauigkeit und Formbeständigkeit zu erreichen, kann die Zentrierbohrung zuvor einer Wärmebehandlung, wie z. B. durch Härten, unterzogen werden.
Die Einrichtung zur Herstellung der Fase besteht aus einem Kopf (Fig. 2), dessen Hauptteil ein Grundkörper 6 ist, der mit seinem konischen Schaft in die drehbare Spindel einer nicht dargestellten Werkzeugmaschine eingespannt wird. Das rotierende Werkzeug 8 ist in einer Spannhülse 9 eingespannt. Die Spannhülse befindet sich in einem Hülsenhalter 11, und sie wird mit Hilfe einer Überwurfmutter in dieser eingespannt gehalten. Der Hülsenhalter ist in dem Grundkörper 6 verschiebbar gehalten und wird durch die Feder 12 nach aussen gedrückt. Durch eine Schraube 13 kann die Feder auf die gewünschte Stärke vorgespannt werden.
Der vordere Teil des Kopfes ist von einem Schutzdeckel 14 umschlossen, dessen Stirnfläche 17 auf die Stirnfläche des zu bearbeitenden Werkstückes aufgelegt und als ein fester Anschlag für das Werkstück benutzt werden kann. Der Durchgang für das Werkzeug 8 wird durch eine Kegelöffnung 18 gebildet. Der Hub des Werkzeuges 8 ist durch eine Einstellschraube 19 begrenzt, die in eine Nut 20 des Halters 11 eingreift. Für die drehbare Halterung des Schutzdeckels 14 sind Lager 15, 16 vorgesehen. Das Werkzeug 8 hat die Form eines Zylinders mit kegeligen Enden. Als Material für das Werkzeug hat sich am besten Sinterkorund von Härte Z, der bei Schleifwerkzeugen höchsten üblichen Härte, und von Körnigkeit 37 bewährt. Der Kegelwinkel der kegeligen Enden des Werkzeuges und sein Material kann dem jeweiligen Verwendungszweck entsprechend gewählt werden.
Das Material soll jedoch eine hohe Formbeständigkeit und eine niedrige Abrasionswirkung aufweisen. Für Zentrierbohrungen mit grö sserem Durchmesser ist es zweckmässig, den kegeligen Arbeitsteil des Werkzeuges 8 als Kegelstumpf auszuführen, der auf einem geeigneten Träger, z. B. dem Ende eines Spannschaftes, beispielsweise durch Kleben, befestigt wird.
Die beschriebene Einrichtung eignet sich als Zusatz für Bohrmaschinen, Schleimaschinen oder Spezialmaschinen üblicher Ausführung. Das Werkstück wird gegen die in die Maschine eingespannte Einrichtung entweder mit Hilfe einer feststehenden oder drehbaren Zentrierspitze gedrückt oder es sind zwei Einrichtungen für die gleichzeitige Bildung der Umfangsfase in den Zentrierbohrungen an den beiden Enden des Werkstückes vorgesehen.
Process for machining center bores
The invention relates to a method for machining center bores for the clamping of rotationally symmetrical parts, with an inner, cylindrical bore part which merges into at least one conical bore part towards the workpiece outside, and a device for performing the method.
In order to produce precise conical centering bores, the conical main bearing surface of the centering bore has been machined with the aid of a form grinding wheel. This method leads to a number of inaccuracies, such as B. an irregular cone angle of the conical surface of the centering hole, or the conical supporting surface of the centering hole has a greater deviation from the circular shape, or the two conical supporting surfaces are not coaxial. A coincidence of these inaccuracies always causes deviations from the circular shape and the cylindrical shape of the workpiece to be machined, so that it is very difficult to achieve deviations from the circular shape smaller than 1 micron.
Methods are also known in which the main bearing surface of the centering bore is rounded, for which purpose special complicated devices are necessary, on which the rounding is carried out progressively by rolling. The production of center bores by this method takes a relatively long time.
To avoid these disadvantages, a machining method of the type mentioned is proposed, which is characterized in that the transition edge between the cylindrical and the conical bore part and / or between adjoining conical bore parts is beveled by a rotating tool to form a peripheral bevel.
The device for performing the method is characterized in that the holder of the rotating tool is coupled to a driven base body and is axially displaceable therein, a compression spring being housed in the base body, which acts against the holder connected to the rotating tool in a rotationally fixed manner.
An outer protective cover with an opening for the rotating tool can expediently be rotatably mounted on the driven base body. The rotating tool can be connected to its holder by means of a clamping sleeve and a union nut.
With the method mentioned and when using the device according to the invention, very exact centering bores can be produced, and during further processing of the workpiece it is possible to achieve a high geometric accuracy of the shape of the workpiece with a deviation from the circular shape of less than 0.5 microns on tip grinding machines with normal accuracy and with common center points, which corresponds to an accuracy five times greater than that which can be achieved with known methods.
The essence of the invention is explained in more detail with reference to an embodiment shown schematically in the drawing. Show it:
1 shows a centering hole with a peripheral bevel, and
2 shows a longitudinal section through the device for producing the peripheral bevel.
In the production of the centering hole, it is countered that in the workpiece 1, which in most cases is rotationally symmetrical, after roughing a hole (2 ') which is cylindrical according to FIG. 1 and the subsequent production of an expansion of the hole in the form a cone 2 successively two conical surfaces 3, 4 are produced in the bore. Two truncated cones with the conical surfaces 4 and 3 thus adjoin the remaining part of the cylinder bore 2 ′ in the direction of the end face of the workpiece. The edge 5 at the transition from the conical surface 4 to the conical surface 3 is then machined with the aid of a rotating tool in such a way that a narrow peripheral bevel is created on it.
The width of the bevel corresponds appropriately to 0.01 to 0.3 of the diameter of the centering hole, depending on the weight of the workpiece. Particularly in the case of larger workpieces, it can also be useful to grip the transition edge between the cylindrical and conical bore. The tapered transition surfaces 4 and 3 are produced by cutting or non-cutting machining. In order to produce the peripheral bevel z. B. to achieve high accuracy and dimensional stability by repeated machining with a grinding tool, the center hole can be subjected to a heat treatment, such as. B. by hardening.
The device for producing the bevel consists of a head (FIG. 2), the main part of which is a base body 6, which is clamped with its conical shaft in the rotatable spindle of a machine tool, not shown. The rotating tool 8 is clamped in a clamping sleeve 9. The clamping sleeve is located in a sleeve holder 11, and it is held clamped in this with the aid of a union nut. The sleeve holder is held displaceably in the base body 6 and is pressed outward by the spring 12. The spring can be pretensioned to the desired strength by a screw 13.
The front part of the head is enclosed by a protective cover 14, the face 17 of which is placed on the face of the workpiece to be machined and can be used as a fixed stop for the workpiece. The passage for the tool 8 is formed by a conical opening 18. The stroke of the tool 8 is limited by an adjusting screw 19 which engages in a groove 20 of the holder 11. Bearings 15, 16 are provided for the rotatable mounting of the protective cover 14. The tool 8 has the shape of a cylinder with tapered ends. Sintered corundum of hardness Z, the highest hardness commonly used in grinding tools, and grain size 37 has proven to be the best material for the tool. The taper angle of the tapered ends of the tool and its material can be selected according to the intended use.
However, the material should have a high dimensional stability and a low abrasion effect. For centering bores with a larger diameter, it is useful to design the conical working part of the tool 8 as a truncated cone, which is supported on a suitable carrier, e.g. B. is attached to the end of a clamping shaft, for example by gluing.
The device described is suitable as an add-on for drills, slicing machines or special machines of the usual design. The workpiece is pressed against the device clamped in the machine either with the aid of a stationary or rotatable centering point or two devices are provided for the simultaneous formation of the peripheral bevel in the centering bores at the two ends of the workpiece.