DE102010007787A1

DE102010007787A1 - Werkzeugaufnahme mit einer Aufnahmebohrung zur Aufnahme eines Honwerkzeugs

Info

Publication number: DE102010007787A1
Application number: DE102010007787A
Authority: DE
Inventors: Frank Hummel; Erwin Baumgartner; Jörg Necker
Original assignee: Gehring Technologies GmbH and Co KG
Current assignee: Gehring Technologies GmbH and Co KG
Priority date: 2009-05-18
Filing date: 2010-02-12
Publication date: 2010-12-02
Also published as: DE202009007230U1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugaufnahme mit einer zylindrischen Aufnahmebohrung zur Aufnahme eines Honwerkzeugs, bei dem die Werkzeugaufnahme (1) mit der zylindrischen Innenfläche der Aufnahmebohrung (12) über einen bestimmten axialen Bereich (11) entlang ihres Umfangs mit gleichmäßigem Druck an dem Honwerkzeug (19, 20) anliegt und dieses einspannt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugaufnahme mit einer Aufnahmebohrung zur Aufnahme eines Honwerkzeugs.
Die Erfindung bezieht sich auf die Verbindung einer Werkzeugaufnahme mit einem Honwerkzeug als Wechselteil. Die Werkzeugaufnahme ist Teil einer Honmaschine. Die Honmaschine erzeugt eine Dreh- und gleichzeitig eine Auf- und Abbewegung des mittels der Werkzeugaufnahme an einer Honmaschine angekoppelten Honwerkzeugs, dessen mit einem Schleifbelag versehene Honleisten dadurch an den zylindrischen Innenflächen einer Bohrung das für das Honen typische Kreuzschliffmuster erzeugen, das zu verbesserten tribologischen Eigenschaften der bearbeiteten Fläche führt, wobei gleichzeitig die Maßgenauigkeit verbessert wird. Die Anforderungen an diese Verbindung bestehen in einer hohen statischen und dynamischen Belastung durch die beim Honen entstehenden Drehmomente und wechselnden Axialkräfte. Außerdem soll das Honwerkzeug am Umfang lagerichtig in der Werkzeugaufnahme orientiert werden und der Werkzeugwechselvorgang prozesssicher durchführbar sein. Weiter soll die Schnittstelle auf einheitliche geometrische Konturen mit einheitlichen Maßen standardisiert werden können, so dass für den Werkzeugwechsel immer gleiche Kontaktgeometrien zur Verfügung stehen und somit eine kostengünstige Standardisierung möglich wird.
Aus der EP 1 233 848 B1 ist eine Werkzeugaufnahme bekannt, bei der der Werkzeugkörper des Honwerkzeugs in einem Polygonspannfutter aufgenommen wird. Aufgrund der Spanngeometrie ist nur eine linienförmige Berührung zwischen dem Spannfutter und dem Werkzeugkörper gegeben. Das polygonförmige Spannfutter wird beim Einspannvorgang so verformt, dass sich der Werkzeugkörper einführen lässt. Mit dem Aufheben der Verformungskräfte entsteht ein Spannungszustand, bei dem durch den linienförmigen Kontakt ein Kraftschluss zwischen Werkzeugaufnahme und Werkzeugkörper entsteht, der die Bearbeitungskräfte aufnimmt. Derartige Polygonspanngeometrien erfordern eine sehr aufwändige Herstellung.
Aus der DE 20 200 801 0140 U1 ist eine Werkzeugaufnahme für ein Honwerkzeug bekannt, bei der eine lageorientierte Aufnahme des Schaftes des Honwerkzeugs in einer Werkzeugaufnahme gewährleistet ist. Die Werkzeugaufnahme wird jedoch durch eine Vielzahl mechanischer Komponenten gebildet; die Spannung des Honwerkzeugs erfolgt mit einer Spannzange. Hierzu sind zahlreiche Einzelteile notwendig, die sehr genau und daher aufwändig bearbeitet werden müssen. Diese Werkzeugaufnahme ist daher ebenfalls sehr kostenintensiv.
Insgesamt ergeben sich aus dem Stand der Technik zahlreiche Nachteile. Es besteht eine geringere Rundlaufgenauigkeit, es werden mehrere Bauteile benötigt, es besteht ein relativ hoher Montageaufwand. Das führt insgesamt zu relativ hohen Kosten.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine Werkzeugaufnahme für ein Honwerkzeug zu schaffen, bei dem die Genauigkeit der Aufnahme des Honwerkzeugs erhöht und gleichzeitig die Kosten verringert werden. Außerdem soll der Werkzeugwechsel einfach durchgeführt werden können.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass dass die Werkzeugaufnahme mit der zylindrischen Innenfläche der Aufnahmebohrung über einen bestimmten axialen Bereich entlang ihres Umfangs mit gleichmäßigem Druck an dem Honwerkzeug (19, 20) anliegt und dieses einspannt, wobei dieser Druck bei eingeführtem Honwerkzeug durch eine elastische Aufweitung des die Aufnahmebohrung (12) aufweisenden Bereichs und den dadurch herbeigeführten Kraftschluss bewirkt wird. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen definiert.
Dem Anwender entsteht durch diese Ausbildung ein großer wirtschaftlicher und logistischer Nutzen, da er nur den Honwerkzeugkörper ohne die Werkzeugaufnahme bevorraten kann. Die Werkzeugaufnahme ist somit kein Wechselteil mehr und kann für unterschiedliche Werkzeugkörper verwendet werden. Auch die Herstellung dieser Vorrichtung ergibt Kostenvorteile dadurch, dass Bauteile und Bearbeitungsschritte wegfallen und am Markt erhältliche standardisierte Bauteile verwendet werden können, so dass nahezu eine Halbierung der Herstellungskosten gegeben ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es stellen dar:
1 ein erstes Ausführungsbeispiel;
2 einen Schnitt in Richtung der Pfeile II-II in 1;
2a ein Detail der 2, das in dieser durch einen gestrichelten Kreis gekennzeichnet ist;
3 ein zweites Ausführungsbeispiel und
4 einen Schnitt in Richtung der Pfeile IV-IV in 3.
1 zeigt eine Werkzeugaufnahme 1, die eine erste Bohrung 2 aufweist. In diese ist eine Führungshülse 3 eingesetzt, in der ein Kupplungsteil 4 in axialer Richtung verschiebbar angeordnet ist. Die Drehlage dieses Kupplungsteils 4 ist dadurch festgelegt, dass ein am Kupplungsteil 4 angebrachter Stift 5 in eine axiale Nut 6 in der Führungshülse 3 eingreift. Der Kupplungsteil 4 wird durch eine Feder 7 in die gezeigte Stellung gedrückt. Wenn die Werkzeugaufnahme 1 an der Spindel einer Honmaschine aufgenommen ist, drückt eine in dieser Spindel vorgesehene Zustellstange (nicht gezeigt) auf das Kupplungsteil 4. Das Kupplungsteil 4 wird dadurch in axialer Richtung nach unten verschoben. Am Kupplungsteil 4 ist eine Zustellstange 8 fest angeordnet, die mit ihrem konischen Ende 8' auf eine schräge Fläche der Honleiste 9 einwirkt. Die Honleiste 9 ist in einem Schlitz 10 des Schaftes 19 des Honwerkzeugs 20 radial verschiebbar geführt ist. Somit ergibt sich bei axialer Verschiebung der Zustellstange 8 eine radiale Zustellung der mit einem Schneidbelag 9' versehenen Honleiste auf der zu bearbeitenden Innenfläche einer Bohrung 50.
Die Werkzeugaufnahme 1 weist einen verjüngten unteren Bereich 11 auf, der mit einer Aufnahmebohrung 12 zur Aufnahme des Schaftes 19 eines Honwerkzeugs 20 versehen ist. Die Bohrung 12 ist mit der Bohrung 2 über eine Durchgangsbohrung 13 verbunden. Der Durchmesser der Durchgangsbohrung 13 ist geringer als der Durchmesser der Aufnahmebohrung 12, so dass am inneren Ende der Aufnahmebohrung 12 eine Stirnfläche 12' entsteht, die als Anschlag zur Fixierung der axialen Lage des Schaftes 19 des Honwerkzeugs 20 in der Aufnahmebohrung 12 dient. In dem Bereich 11 der Werkzeugaufnahme 1 ist ferner ein Stift 14 vorgesehen, der in eine Nut 15 am oberen Ende des Schaftes 19 eingreift und damit dessen Drehlage des Honwerkzeugs 20 in der Aufnahmebohrung 12 fixiert.
Die feste Aufnahme des Honwerkzeuges 8 in der Bohrung 12 der Werkzeugaufnahme erfolgt durch thermisches Aufschrumpfen. Zu diesem Zweck wird der Bereich 11, bevor das Honwerkzeug 20 aufgenommen wird, in einer geeigneten Vorrichtung erwärmt, z. B. durch Induktion. Dadurch weitet sich der Durchmesser der Aufnahmebohrung 12 in diesem Bereich 11 in radialer Richtung auf. Damit vergrößert sich der Durchmesser der Aufnahmebohrung 12 auf ein Maß, das es erlaubt, dass der Schaft 19 des Honwerkzeugs 20 mit seinem oberen Ende 12 in die Aufnahmebohrung 20 eingeschoben werden kann, so dass er die Endlage – wie gezeigt – annimmt. Dann lässt man die Werkzeugaufnahme 1 abkühlen. Dabei schrumpft der Bereich 11 und damit auch der Innendurchmesser der Aufnahmebohrung 12 derart, dass eine gewisse elastische Verformung des Bereiches 12 auftritt, durch die gleichmäßig entlang des Umfangs eine Kraft auf den Schaft 19 ausgeübt wird. Durch diesen Kraftschluss wird das Honwerkzeug 20 fest eingespannt. Voraussetzung ist, dass der Durchmesser der Aufnahmebohrung 12 vor Erwärmung gegenüber dem Außendurchmesser des Schaftes 19 ein gewisses Untermaß aufweist. Abhängig vom Nenndurchmesser, Wandstärke, Materialeigentschaften und zu übertragenden Kräften liegt das Untermaß zwischen 0,02 und 0,15 mm. Dieses Untermaß bildet im abgekühlten Zustand eine Presspassung und somit einen verfahrensgemäß belastbaren Kraftschluss.
Das Ausführungsbeispiel nach 3 und 4, bei dem alle mit 1 bzw. 2 gleichen Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, unterscheidet sich vom letzteren u. a. dadurch, dass der Bereich 11 mit seiner Außenfläche sich konisch verjüngend ausgebildet ist und entlang seines Umfangs drei Schlitze 21 aufweist.
Die Einspannung des Schaftes des Honwerkzeuges 20 entlang seines Umfangs, soweit es in den Bereich 11 hineinragt, erfolgt nun dadurch, dass ein Spannring 22 außen auf diesen Bereich 11 aufgeschoben wird. Dieser wird vorher erwärmt. Sein Innenmaß ist so bestimmt, dass nach der Erwärmung ein Aufschieben möglich ist und beim Abkühlen dann der Bereich 11 entlang des Umfangs so zusammengedrückt wird, dass er unter elastischer Verformung einerseits den Schaft 19 des Honwerkzeuges 20 kraftschlüssig einspannt. Dieses Zusammendrücken des Bereiches 11 entlang seines Umfangs durch Aufschrumpfen des Spannringes 22 wird durch die Schlitze 21 ermöglicht. In diesem Falle weist der Durchmesser der Innenbohrung 12 gegenüber dem sich beim Spannen durch Aufschrumpfen einstellenden Maß ein gewisses Übermaß auf. Dieses beträgt ebenfalls abhängig von der konstruktiven Parametern 0,02 bis 0,15 mm.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 1233848 B1 [0003]
- DE 202008010140 U1 [0004]

Claims

Werkzeugaufnahme mit einer zylindrischen Aufnahmebohrung zur Aufnahme eines Honwerkzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugaufnahme (1) mit der zylindrischen Innenfläche der Aufnahmebohrung (12) über einen bestimmten axialen Bereich (11) entlang ihres Umfangs mit gleichmäßigem Druck an dem Honwerkzeug (19, 20) anliegt und dieses einspannt, wobei dieser Druck bei eingeführtem Honwerkzeug (19, 20) durch eine elastische Aufweitung (19, 20) des die Aufnahmebohrung (12) aufweisenden Bereichs (11) und den dadurch herbeigeführten Kraftschluss bewirkt wird.
Werkzeugaufnahme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Verformung dadurch bewirkt wird, dass die Aufnahmebohrung (12) gegenüber dem Außendurchmesser des Schaftes (19) des Honwerkzeugs (20) ein gewisses Untermaß aufweist, so dass sich der Durchmesser der Aufnahmebohrung (12) bei Erwärmung des Bereichs (11) deart aufweitet, dass ein Einführen des Honwerkzeugs (19) möglich ist, und anschließend ein Abkühlen des Bereichs (11) erfolgt, bei dem sich der Kraftschluss des Bereichs (11) mit dem Honwerkzeug (19, 20) ergibt.
Werkzeugaufnahme nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Honwerkzeug (19, 20) in der Aufnahmebohrung (12) der Werkzeugaufnahme in seiner axialen Lage und in seiner Drehlage festgelegt ist.
Werkzeugaufnahme nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Festlegung des Honwerkzeugs (20) in der Aufnahmebohrung (12) durch Anliegen an einer Stirnfläche (12') der Aufnahmebohrung (12) im Innern der Aufnahmebohrung (12) erfolgt.
Werkzeugaufnahme nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Festlegung des Honwerkzeugs (20) in der Aufnahmebohrung (12) dadurch erfolgt, dass ein in der Werkzeugaufnahme angeordneter Stift (14) in eine Nut (15) im Schaft (19) des Honwerkzeug eingreift.
Werkzeugaufnahme nach einem der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugaufnahme (1) eine Durchgangsbohrung (13) für eine Zustellstange (8) aufweist, die mit ihrem oberen Ende an einem in der Werkzeugaufnahme (1) axial verschiebbaren Kupplungsteil (4) befestigt ist und mit ihrem anderen Ende (8') in die Innenbohrung (25) des Schaftes (19) des Honwerkzeugs (20) hineinragt und bei axialer Verschiebung des Schaftes (19) eine Honleiste (9) radial auf die Innenfläche einer zu bearbeitenden Bohrung (50) zustellt.
Werkzeugaufnahme nach einem der Ansprüche 1 und 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Bereich (11) zumindest einen Schlitz (21) aufweist, und dass der Bereich (11) durch einen Spannring (22) derart zusammengedrückt wird, dass er das Honwerkzeug (20) fest einspannt.
Werkzeugaufnahme nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmebohrung (12) gegenüber dem Außendurchmesser des Schaftes (19) des Honwerkzeugs ein gewisses Übermaß aufweist, so dass das Honwerkzeug (20) in die Aufnahmebohrung (12) eingeführt werden kann, und dass das Zusammendrücken des Bereichs (11) dadurch erfolgt, dass ein Spannring (22) in erwärmtem Zustand außen auf den Bereich aufgeschoben wird und nach dem Abkühlen den Bereich (11) zusammendrückt.
Werkzeugaufnahme nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Untermaß der Aufnahmebohrung (12) 0,02 bis 0,15 mm beträgt.
Werkzeugaufnahme nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Übermaß der Aufnahmebohrung (12) 0,02 bis 0,15 mm beträgt.