CH691442A5 - Verfahren und Maschine zum Honen von Kleinstlöchern. - Google Patents

Description

  
 



  Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Honen von Kleinstlöchern in Rohlingen aus harten Materialien mittels eines einen konischen Abschnitt aufweisenden Hondrahtes, der mit Schleifpaste versehen ist und eine Maschine zur vollautomatischen Durchführung des Honverfahrens. 



  Solche spritzgegossene, extrudierte oder gepresste Rohlinge oder Blanks mit vorgeformtem Loch weisen Längen und Durchmesser im Millimeterbereich auf. Beim Honen wird das vorgeformte Loch mikrometergenau auf das Lochendmass bearbeitet. Kleinstlöcher umfassen den Bereich von 0.02 mm bis 0.5 mm, eventuell auch bis 1 mm. Harte Materialien können den Härtebereich vom gehärteten Stahl bis zum Diamanten beinhalten, wobei aber die Rohlinge vor allem aus Keramik oder aus Saphir, Rubin und Hartmetall bestehen. Nach dem Honen oder Innenkreuzschleifen des Kleinstloches werden die Werkstücke meist noch aussen parallel zur Lochachse geschliffen. Die fertigen Werkstücke werden als sogenannte Ferrules oder Capillaries als Führungshülsen für die Lichtleitersteckverbindungen oder als Bonding Capillaries für die IC-Produktion verwendet. 



  Bei einem bekannten Honverfahren werden die Rohlinge auf einen Spanndraht aufgezogen und in eine Legierung mit niedrigem Schmelzpunkt eingegossen. Nach dem Entfernen des Spanndrahtes wird auf der Honmaschine der Hondraht mit dem dünneren Teil durch die Lochreihe gezogen und auf beiden Seiten der Werkstückreihe hin und her bewegbar eingespannt. Durch Vor- und Zurückschieben des Hondrahtes wird mit dem konischen Drahtteil von einer Seite her ein Werkstück nach dem andern der ganzen Reihe bearbeitet. 



  Obwohl dieses maschinelle Verfahren gegenüber der Einzelbearbeitung von Hand grosse Vorteile aufweist, sind auch zahlreiche Nachteile vorhanden. Weil beim Eingiessen die Durchmesser des Spanndrahtes und der Rohlöcher nicht genau übereinstimmen, stimmen auch die Achsen der Rohlinge und des Hondrahtes nicht genau überein, sodass das Rohloch kleiner sein muss, damit zum Ausgleich mehr Material abgetragen werden kann, womit aber die Bearbei tungszeit verlängert wird. Nach dem Honen müssen die Werkstücke in einem zusätzlichen Arbeitsgang von der Eingiesslegierung gereinigt werden. Bis der letzte Rohling der Reihe mit dem konischen Drahtteil bearbeitet ist, wird der Draht mit dem Nenndurchmesser beständig durch den ersten Rohling hin und her gezogen, wodurch dieses Werkstück oft aufgeweitet und damit zum Ausschuss wird.

   Weiter eignen sich Capillaries, welche nur auf einem kleinen Teil ihrer Länge einen zylindrischen Innendurchmesser aufweisen, nicht für das Eingiessen. 



  Die Erfindung stellt sich nun die Aufgabe, die erwähnten Nachteile zu vermeiden und ein Verfahren und eine Maschine zum Honen zu schaffen, mit denen die Werkstücke mit vergrössertem Rohlochdurchmesser einzeln nacheinander vollautomatisch ohne Eingiessen, ohne Aufziehen und ohne Reinigen gehont werden. Diese Aufgabe wird nun durch die im kennzeichnenden Teil der Patentansprüche 1 und 4 dargestellten Massnahmen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes sind in den abhängigen Patentansprüchen 2, 3 und 5 bis 7 aufgeführt. 



  Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der einzigen schematischen Zeichnungsfigur näher erläutert. 



  Die Honmaschine 1 weist einen Schrittmotor 2 auf, der mittels eines Zahnriemens 3 und Umlenkrollen 4 den aus einem Magazin 5 ablaufenden Draht 6 mit einer Oszillationsbewegung 7 antreibt. Der Draht 6 wird um eine Mitnahmerolle 8 und weiter zwischen einem Drucksensor 9 und einem Zugsensor 10 hindurch geführt. Eine mit einer Diamantpastezuführung 11 zusammenwirkende Druckluftzuführung 12 bringt in der Düse 13 Diamantpaste auf den Draht 6 auf. Hinter der Düse 13 bildet der Draht einen radial nicht abgestützten, flexiblen Bereich 14, der mit seinem konischen Endbereich 15 in das zu bearbeitende Werkstück 16 eingreift.

   Das Werkstück 16 ist in der Spindel 17 eines Spindelwagens 18 eingespannt, der von einem Schrittmotor 19 über einen Zahnriemen 20 angetrieben wird, wobei er zwischen einer Lade-/Entladeposition 21 und einer Arbeitsposition 22 verfahrbar ist und in dieser Position 22 zusätzlich eine Oszillationsbewegung 23 ausführt. Die Spindel 17 wird von einem Elektromotor 24 angetrieben, sodass der Oszillationsbewegung 23 des Werkstückes 16 eine Rotationsbewegung 25 überlagert wird. Ein Steuerschrank 26 der Honmaschine 1, mit Pneumatikteil 27, Elektronikteil 28 und Programmierteil 29, dient  zum Antreiben, Steuern und Überwachen der beschriebenen Maschinenteile, wobei die Verbindungsleitungen in der Figur teilweise angedeutet sind. 



  Im Betrieb der Honmaschine wird ein Werkstück 16 von einer in der Figur nicht dargestellten automatischen Ladevorrichtung in die Spindel 17 eingesetzt und mit dem Spindelwagen 18 in die Arbeitsposition 22 verfahren. Der Schrittmotor 2 schiebt den vorstehenden, radial nicht abgestützten flexiblen Drahtbereich 14 mit seinem konischen Endbereich 15 freifliegend ins vorgeformte Loch des Werkstückes 16 in Form einer Capillary, womit die Honoperation beginnen kann. Da der Draht ohne radiale Abstützung frei beweglich ins Rohloch eingeschoben wird, passt er sich flexibel dem Rohlochdurchmesser an, sodass weniger Material abgetragen werden muss. Weil das Werkstück 16 gleichzeitig die Rotationsbewegung 25 und die horizontale Oszillationsbewegung 23 ausführt, wird durch den Vorschub des konischen Drahtes das Material kreuzschliffförmig auf den Enddurchmesser des Werkstückes abgetragen.

   Der Drucksensor 9 und der Zugsensor 10 fühlen im umgelenkten Draht beständig die auf ihn ausgeübten und von ihm weitergeleiteten Kräfte F, die über den Elektronikteil 28 zur oszillierenden Vorschub- und Rückzugsteuerung 7 des Drahtes durch den Schrittmotor 2 verwendet werden. Dabei werden die maximal zulässigen Kräfte F am Programmierteil so eingestellt, dass der Materialabtrag am Werkstück optimal wird und der flexible Drahtteil 14 nicht ausknickt. Nach Beenden der Honoperation fährt der Spindelwagen 18 in die Lade-/Entladeposition 21, wo das Werkstück 16 automatisch in einen Sammelbehälter abgeworfen wird. Mit dem automatischen Laden eines neuen Werkstückes kann der beschriebene Zyklus wiederholt werden. 



  Da sich der konische Drahtteil mit der Zeit abnützt, kann die Honmaschine auch eine nicht dargestellte Vorrichtung zum Abschneiden des verbrauchten Drahtes aufweisen. Alle wesentlichen Maschinenteile können über den Programmier- und den Elektronikteil gesteuert und überwacht werden, wobei die Parameter den optimalen Betriebsbedingungen angepasst werden können. So können insbesondere die Länge und die Geschwindigkeit der Vorschub- und Rückzugsbewegung des Hondrahtes und des Werkstückes, die Honzeit, die auf den Hondraht ausgeübten Kräfte, die Menge der abgegebenen Diamantpaste und Ort der Lade-/Entladeposition und der Arbeitsposition optimal eingestellt werden. 

Claims (7)

1. Verfahren zum Honen von Kleinstlöchern in Rohlingen aus harten Materialien mittels eines einen konischen Endbereich aufweisenden Hondrahtes, der mit Schleifpaste versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein flexibler Bereich des Hondrahtes zum Honen von einer Seite her ohne radiale Abstützung ins Rohloch eingeschoben wird und die auf den Hondraht einwirkende Zug- und Druckkraft kontinuierlich gemessen und zur Steuerung seiner oszillierenden Arbeitsbewegung verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohling in einer Lade-/Entladeposition geladen und anschliessend in eine Arbeitsposition verfahren wird, dass er in dieser Position während des Honens einer Rotations- und einer oszillierenden Translationsbewegung unterworfen wird und dass er zum Entladen in die Lade-/Entladeposition zurückverfahren wird.

3.

Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erwähnten Verfahrensschritte vollautomatisch gesteuert und ausgeführt werden.

4. Maschine zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Antrieb (2, 3, 4, 8) für die Oszillationsbewegung (7) des Hondrahtes (6), einen Drucksensor (9), einen Zugsensor (10) und eine Diamantpasteaufbringeinrichtung (11, 12, 13) für den aus einem Magazin (5) ablaufenden Hondraht (6, 14, 15) aufweist.

5. Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer Antrieb (19, 20) zum horizontalen Verfahren eines Spindelwagens (18) mit einer Spindel (17) zur Aufnahme des Rohlings (16) dient, wobei die Spindel (17) von einem EIektromotor (24) rotierbar (25) antreibbar ist.

6.

Maschine nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Steuerschrank (26) mit Pneumatikteil (27), Elektronikteil (28) und Programmierteil (29) zum vollautomatischen Betrieb der Maschine dient.

7. Maschine nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie zusätzlich mit einer automatischen Ladevorrichtung für die Rohlinge (16) und einer Abschneidevorrichtung für verbrauchten Hondraht (6) versehen ist.