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Die Erfindung betrifft Vorrichtungen und Verfahren zum Wechseln von Schneidmitteln beim Honen sowie ein darauf eingerichtetes Honwerkzeug. Im Besonderen geht es um das Auswechseln von kurzen Honleisten, welche nur reduzierte Standmengen ermöglichen; je kleiner die Standmenge, desto häufiger müssen die Honleisten gewechselt werden und umso wichtiger sind kurze Werkzeugwechselzeiten. Dabei kann die Erfindung sowohl für konventionelle Honwerkzeuge für zylindrische Bohrungen als auch für Honwerkzeuge für nicht-zylindrische Bohrungen beim Formhonen eingesetzt werden.
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Stand der Technik
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Im bisherigen Honprozess werden Werkzeuge mit kurzen Honleisten, die bevorzugt beim Formhonen eingesetzt werden, aber auch konventionelle Honwerkzeuge mit demgegenüber längeren Honleisten, in einem aufwändigen Aufbereitungsprozess regeneriert und für den weiteren Einsatz vorbereitet. Dabei werden zunächst die Diamanthonleisten mit oder ohne Stahlfuß auf eine Tragleiste aufgelötet oder aufgeklebt und dann wieder in den gleichen Werkzeugkörper montiert.
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Das so vorbereitete Honwerkzeug dient als Schleifvorrichtung für den nachfolgenden Rundschleifprozess der Honleisten. Beim Rundschleifen werden die Honleisten sowohl in Längsrichtung begradigt als auch der notwendige Krümmungsradius, der dem Radius der zu honenden Bohrung entspricht, angeschliffen. Danach ist wiederum eine Demontage der Leisten notwendig, um diese an der zuvor durch Rundschleifen abgerichteten Arbeitsfläche aufzurauen. Aufrauen bedeutet, die Bindung zurückzusetzen, sodass erhabene Schneidkristalle zur Verfügung stehen.
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In jedem Fall ist jedoch das Original-Werkzeug notwendig, um die Honleisten zu überschleifen/abzurichten. Dieser Prozess wird dargestellt in G. Flores, Grundlagen und Anwendungen des Honens, Vulkan Verlag, Essen 1992, Seite 82 ff.
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Diese Vorgehensweise beim konventionellen Aufbereiten von Honwerkzeugen erfordert neben einem großen verfahrenstechnischen Aufwand, eine relativ große Zahl von baugleichen und teuren Schwesterwerkzeugen. Nur dann ist sichergestellt, dass immer mindestens ein fertig aufbereitetes Werkzeug zur Verfügung steht, um mit minimalen Stillstandszeiten der Honmaschine einen schnellen Werkzeugwechsel zu ermöglichen.
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Problemstellung
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Mit der Erfindung soll die Aufbereitung der Honwerkzeuge vereinfacht und die Zahl für eine Honspindel benötigten Honwerkzeuge stark reduziert werden. Diese Forderungen ergeben sich hauptsächlich beim Formhonen, da hier aufgrund des speziellen Honprozesses die Honleisten sehr kurz sind, das Schneidmittel-Volumen gering und damit die Standzeiten bzw. die Standmengen auch deutlich geringer sind, als beim konventionellen Honen von Zylinderbohrungen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Aufbereiten eines Honwerkzeugs, eine Vorrichtung zum Abrichten von Honleisten und ein erfindungsgemäßes Honwerkzeug, dessen Trägerleisten einzeln justierbar sind gelöst.
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Damit ist es möglich, nur wenige kostenintensive Honwerkzeuge im Umlauf zu halten, weil die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren konfektionierten Honleisten auf Vorrat hergestellt werden können und bei Bedarf in beliebige Exemplare baugleicher Honwerkzeuge eines Typs auf beliebige Trägerleisten bzw. in beliebige Schlitze des Honwerkzeugs gesetzt werden können. Daraus resultiert eine signifikante Verringerung des Kapitalbedarfs und die Arbeitszeit für das Aufbereiten der Honwerkzeuge wird verringert.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zum Abrichten von Honleisten mit einem Grundkörper und Mitteln zum Einspannen der Vorrichtung in einer Schleifmaschine, wobei in dem Grundkörper mindestens eine Honleistenaufnahme ausgebildet ist.
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Bevorzugt sind in dem Grundkörper mehrere Honleistenaufnahmen ausgebildet, so dass ein Satz Honleisten, der zum Bestücken eines Honwerkzeugs benötigt wird, in einer Aufspannung in der erfindungsgemäßen Vorrichtung abgerichtet werden kann. Es ist auch möglich mehr als einen ein Satz Honleisten in einer Aufspannung in der erfindungsgemäßen Vorrichtung abzurichten.
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Diese Vorrichtung zum Abrichten ist sehr viel kostengünstiger als ein Honwerkzeug, so dass durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Abrichten die Zahl der im Umlauf befindlichen Honwerkzeuge deutlich reduziert und infolgedessen erhebliche Kosten eingespart werden können. Es ist in der Regel idealerweise ausreichend, wenn an einer Honspindel ein Honwerkzeug im Einsatz ist und parallel ein zweites Honwerkzeug mit neuen Honleisten bestückt wird. Die Vorbereitung der Honleisten in der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Abrichten kann unabhängig davon erfolgen und ist auch nicht an den Produktionsprozess der Honspindel gekoppelt. In anderen Worten: Die Honleisten können mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Abrichten auf Vorrat hergestellt werden und dann satzweise in ein Honwerkzeug eingesetzt werden, wenn Bedarf besteht.
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Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Honleistenaufnahmen als Taschen, beispielsweise durch Fräsen in dem Grundkörper, auszubilden. Diese Taschen lassen sich mit sehr hoher Präzision herstellen. Außerdem ist es möglich, die Taschen den entsprechenden Taschen des Honwerkzeugs hinsichtlich ihrer Geometrie und der Einspannung der Honleisten nachzubilden, so dass die Honleisten beim Abrichten in der erfindungsgemäßen Vorrichtung genauso positioniert und fixiert werden wie später in dem Honwerkzeug. Dadurch werden Ungenauigkeiten, die sich beim Wechsel von der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf das Honwerkzeug ergeben, so weit verringert, dass sie keinen nennenswerten negativen Einfluss auf die Honoperation haben.
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Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Grundkörper eine zentrale Bohrung aufweist, die Mittel zum Einspannen der Vorrichtung als Dorn ausgebildet sind und, dass der Grundkörper mit seiner zentralen Bohrung spielfrei auf dem Dorn angeordnet ist. Ein solcher Dorn kann beispielsweise aus gehärtetem Stahl hergestellt werden und an seinen Stirnseiten Zentrierbohrungen aufweisen. Mit diesen Zentrierbohrungen kann der Dorn zwischen den Spitz in einer Rundschleifmaschine gespannt werden und sein Außendurchmesser koaxial zu den Zentrierbohrungen geschliffen werden. Wenn nun der Grundkörper der erfindungsgemäßen Vorrichtung spielfrei auf diesen sehr genau rundlaufenden Dorn montiert wird, dann ist sichergestellt, dass auch die Taschen der Vorrichtung sehr gut rund laufen.
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Als Alternative zum Außenrundschleifen des Dorns kann dieser auch zwischen den Spitzen gespannt auf einer Flachschleifmaschine mit Abflachungen versehen werden, die später als Anschlag für die in die Taschen der Vorrichtung eingesetzten Honleisten dienen.
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Weiterhin ist es denkbar, dass die Honleisten beim Abrichten nicht mit einem Radius am Schneidbelag versehen werden. Dies kann zum Beispiel beim Formhonen sein, einem Verfahren, bei dem aufgrund einer geringen Gesamt-Honleistenfläche ein höherer Honleistenverschleiß bzw. ein schnelleres einlaufen üblich ist. Möglich wäre hier, dass die Arbeitsflächen der Honleisten nicht auf eine gewölbte, sondern auf einer flachen Aufnahmevorrichtung lediglich auf ein gleiches Höhenniveau plangeschliffen werden. Gegebenenfalls werden die Kanten der Leisten noch gebrochen oder verrundet. Das Schleifen auf gleiches Höhenniveau ist sowohl von der Seite der Arbeitsfläche des Schneidbelages als auch von der Seite des Stahlfußes (soweit vorhanden) denkbar. Die Anpassung der ebenen Arbeitsfläche der Honleisten an den Krümmungsradius der Bohrung erfolgt nach bereits kurzer Bearbeitungszeit bzw. nach wenigen Werkstücken.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Taschen in radialer Richtung so tief in den Grundkörper ausgespart werden, dass sie die zentrale Bohrung und damit auch den geschliffenen Außendurchmesser des Dorns erreichen. Dann lassen sich Toleranzen von weniger als 1/100stel mm, was die Tiefe der Taschen anbelangt, ohne Weiteres realisieren und insofern auch alle gemeinsam abgerichteten Honleisten auf die gleiche Höhe abrichten.
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Damit die Honleisten während des Abrichtvorgangs nicht aus der Vorrichtung fallen, sind Mittel zum Klemmen der Honleiste in den Taschen der Vorrichtung vorgesehen. Dabei ist es oft ausreichend und gut, wenn die Mittel zum Klemmen als Klemmschrauben, die annähernd tangential ausgerichtet sind, ausgebildet sind. Selbstverständlich können auch andere Klemmeinrichtungen, wie Keile oder Niederhalter bzw. Pratzen eingesetzt werden. Diese Alternativen sind jedoch meist fertigungstechnisch aufwändiger und benötigen mehr Bauraum.
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Es ist auch hier vorteilhaft, wenn die Befestigung der Honleisten in den Taschen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ähnlich oder gleich erfolgt wie später die Befestigung der Honleisten in dem Honwerkzeug, weil dann während des Abrichtens die gleichen Einspannbedingungen herrschen.
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Die eingangs genannte Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch ein Honwerkzeug nach dem nebengeordneten Patentanspruch 8. Dieses Honwerkzeug unterscheidet sich von den aus dem Stand der Technik bekannten Honwerkzeugen dadurch, dass zwischen den Zustellmitteln und den Honleisten Mittel zur separaten Justierung mindestens einer Honleiste vorgesehen sind. Dadurch ist es möglich, die Zustellmittel und alle in der kinematischen Kette hinter den Zustellmitteln bis zu den Tragleisten auftretenden Toleranzen zu kompensieren, so dass ungeachtet der fertigungsbedingten Toleranzen die radiale Position aller Tragleisten eines Honwerkzeugs identisch ist.
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Dies bedeutet, dass beliebige, mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung abgerichtete, Honleisten auf den Tragleisten eines Honwerkzeugs befestigt werden können und dann alle Honleisten auf den gleichen Außendurchmesser eingestellt sind. In der Praxis hat sich dadurch ergeben, dass die Schneidfläche der Honleisten mit einer Genauigkeit von weniger als 2/100stel mm, bevorzugt mit einer Genauigkeit von weniger als 17100stel mm, reproduzierbar erreichbar sind.
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Die Mittel zur separaten Justierung können eine Stellschraube, einen Gewindestift und optional eine Kontermutter umfassen.
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Dabei ist es möglich, dass die Stellschraube oder der Gewindestift zwischen der Stößelstange und der Zustellstange angeordnet ist oder zwischen der Zustellstange oder der Tragleiste angeordnet ist.
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Es ist auch möglich, die Stellschraube oder den Gewindestift in die Tragleiste zu integrieren. In diesem Fall hat die Tragleiste in radialer Richtung eine gewisse Flexibilität und kann durch die Stellschraube in einem relativ begrenzten Einstellbereich von beispielsweise 1 mm in radialer Richtung aufgespreizt bzw. zusammengezogen werden.
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Welcher der genannten Einstellmittel zum Einsatz kommt, hängt von den Randbedingungen des Einzelfalls ab. Die beanspruchte Erfindung ist nicht unbedingt auf diese exemplarisch genannten Einstellmittel beschränkt, sondern es sind auch andere Möglichkeiten, der Egalisierung von fertigungsbedingten Toleranzen möglich.
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So kann beispielsweise eine Einstellscheibe zwischen der Stößelstange und der Zustellstange angeordnet werden. Es ist auch möglich, die Tragleisten nach erfolgter Montage hinsichtlich ihrer radialen Position zu vermessen und dann jede Tragleiste einzeln zu demontieren und auf einer Flachschleifmaschine so viel von der Tragleiste abzuschleifen oder auf andere Weise abzunehmen, dass nach erneuter Montage aller Tragleisten deren Auflagefläche für die Honleisten exakt das gleiche Maß in radialer Richtung haben. Auf diese Weise lassen sich auch Genauigkeiten von weniger als 2/100stel mm in radialer Richtung und in vielen Fällen sogar von weniger als 1/100stel mm erreichen. In diesem Fall können die Einstellmittel ersatzlos entfallen.
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Die eingangs genannte Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch ein Verfahren zum Abrichten mindestens einer Honleiste unter Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Verfahren folgende Arbeitsschritte umfasst:
Einsetzen und Fixeren der mindestens einen Honleiste in eine Tasche der Vorrichtung und
Abrichten des Schneidbelags der mindestens einen Honleiste durch Schleifen, bevorzugt durch Außenrundschleifen.
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Auf diese Weise ist es einfach und prozesssicher möglich, jeweils einen Satz von Honleisten so abzurichten, dass deren Schneidfläche exakt die gleiche radiale Außenposition hat bzw. die Honleiste exakt die gleiche Höhe hat, so dass wenn eine beliebige Honleiste dieses Satzes von Honleisten an beliebiger Position auf die Tragleiste des erfindungsgemäßen Honwerkzeugs montiert wird, ohne weitere Justierung alle Schneidflächen aller Honleisten dieses Werkzeugs die gleiche radiale Position haben und damit dieses Werkzeug direkt in der Produktion eingesetzt werden kann.
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Das vorgeschlagene Konzept (Vorrichtung zum Abrichten und Verfahren) benötigt in der Regel nur zwei Honwerkzeuge, von denen eines in der Hon-Maschine produziert, während in das andere die erfindungsgemäß konditionierten/abgerichteten Honleisten eingesetzt werden.
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Es ist sogar möglich, dass nach dem erfindungsgemäßen Verfahren konditionierte einsatzfähige Honleisten dem Kunden angeliefert werden können, die innerhalb von wenigen Minuten in das vorhandene Werkzeug einsetzbar sind und somit das Werkzeug innerhalb kürzester Zeit wieder einsatzbereit ist. Da insbesondere beim Formhonen die Werkzeugkosten höher sind als beim konventionellen Honen, bietet sich dieses Konzept an, um die Investition in eine Vielzahl baugleicher und teurer Honwerkzeuge gering zu halten.
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Es empfiehlt sich, in einer Aufspannung in der erfindungsgemäßen Vorrichtung mindestens so viele Honleisten abzurichten, wie das Honwerkzeug in welches die abgerichteten Honleisten eingesetzt werden sollen, Tragleisten hat. Dann kann immer mit einem Abrichtvorgang ein Satz Honleisten hergestellt werden und diese dann bei Bedarf auf einem erfindungsgemäßen Honwerkzeug eingesetzt werden.
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Vorteilhafterweise werden die Schneidflächen der Honleisten nach dem Abrichten noch aufgebaut, so dass die Honleisten unmittelbar mit Beginn des Honprozesses eine gute Abtragleistung erzielen.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Zeichnung und deren Beschreibung entnehmbar.
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Zeichnung:
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Es zeigen:
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1 einen Schnitt durch eine aus dem Stand der Technik bekannte Honmaschine zum Formhonen,
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2 die axiale Verstellung der Zustellstange im Einzelnen,
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3 die individuelle Verstellung der Zustellstange durch Verstellgewinde und Kontermutter,
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4 die axiale Verstellung der Zustellstange durch Einstellscheiben,
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5 die radiale Verstellung durch Verschiebung der Tragleiste auf der Zustellfläche,
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6 die radiale Verstellung durch Biegegelenke unter der Aufnahmefläche für die Honleiste,
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7 die Montage der Honleiste auf der Tragleiste
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8 die Montage der Honleiste auf der Tragleiste durch Schrauben,
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9 die Montage der Honleiste auf der Tragleiste durch Klemmen,
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10 die erfindungsgemäße Schleifbearbeitung der Honleisten,
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11 eine erfindungsgemäße Schleifvorrichtung mit Flächenauflage und
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12 eine erfindungsgemäße Schleifvorrichtung mit Linienauflage.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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Die
1 zeigt beispielhaft als Teil einer Honmaschine eine Werkzeugaufnahmeeinheit
1 zur Zustellung, wie sie aus der
DE 10 2007 038 123 A1 bekannt ist. Sie weist einen achsparallel direkt wirkenden Linearantrieb
1-06 auf. An ihr ist auswechselbar die Werkzeugeinheit
2 angeordnet, die das eigentliche Bearbeitungswerkzeug darstellt. Dieses umfasst in dem dargestellten Beispiel die mit dem Schneidmittelbelag
2-06 versehene Honleiste
2-05, die radial gegenüberliegend dargestellt zur Abstützung der Honleiste bzw. der Honleisten dienende Führungsleiste
2-04 oder Führungsleistensowie die zugeordneten Zustellstangen
1-03 (für die Honleiste) und
2-02 (für die Führungsleiste).
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Die Werkzeugeinheit
2 kann einfach und unkompliziert ausgetauscht werden, ohne auch die Werkzeugaufnahmeeinheit
1, in der mehrere Linearantriebe
1-06 angeordnet sind, auch austauschen zu müssen, was bei Verwendung eines – teuren – piezoelektrischen Linearzustellelementes eine erhebliche Kostenreduzierung bedeutet. Details zu diesem beispielhaft erwähnten Honwerkzeug finden sich in der
DE 10 2007 038 123 A1 deren Inhalt durch Bezugnahme zu einem Teil der Offenbarung dieser Anmeldung Teil gemacht wird.
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Für die vorliegende Erfindung von Bedeutung ist, dass über den Umfang verteilt mehrere Honleisten 2-05 vorgesehen sein können (nicht sichtbar in 1). Dies hat zur Folge, dass aufgrund von Herstellungstoleranzen bei einem Wechsel der Honleisten 2-05, die Bearbeitungsdurchmesser der verschiedenen Honleisten 2-05 unterschiedlich sein können, was zu inakzeptablen Bearbeitungsergebnissen führt.
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Die Werkzeugaufnahmeeinheit 1 und die Werkzeugeinheit 2 liegen mit den Stirnflächen 1-02 und 2-09 aneinander an und sind leicht voneinander lösbar. Die Mittel 1-16 hierzu sind im Stand der Technik geläufig und daher nur angedeutet.
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Die Werkzeugaufnahmeeinheit 1 befindet sich in dem Gehäuse 1-01, das mit seinem oberen Ende mit der Maschinenspindel 5 verbunden ist. Maschinenseitig werden, wie beim Honen üblich, Drehbewegung, Hubbewegung und Zustellbewegung an die Werkzeugaufnahmeeinheit 1 weitergegeben. Die Zustellbewegung erfolgt in zweifachem Modus über den Zustellstab 1-09 für die Führungsleiste 2-04 und das Zustellrohr 1-10 für die Grobzustellung der Honleiste 2-05. Der Zustellstab 1-09 ist in dem Zustellrohr 1-10 geführt. Das Zustellrohr 1-10 ist mit dem Träger 1-13 verbunden. Beide werden zur Zustellung voneinander unabhängig axial nach unten verschoben.
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Das untere Ende der Zustellstange 1-10 ist mit dem oberen Flansch 1-14 eines Trägers 1-13 verbunden. Auf dem unteren Flansch 1-14 des Trägers 1-13 ist der zur Feinzustellung dienende in Achsrichtung wirkende Linearantrieb 1-06 angeordnet. Er ist zwischen den Flanschen 1-14 abgestützt und betätigt als Stellorgan den Stößel 1-05. Der Linearantrieb 1-06 wird durch die elektrischen Leitungen 1-07 mit Antriebsleistung und Steuersignalen versorgt. Die Einspeisung erfolgt über Schleifringe 1-08. Auch berührungslose induktive Übertragungssysteme sind denkbar. Der Lineardirektantrieb 1-06 arbeitet z.B. piezo-elektrisch mit einem Hub von bis zu 200 μm.
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Die allgemein mit 1-12 bezeichneten Mittel zur Feinzustellung werden durch mindestens einen Linearantrieb 1-06 gebildet(wie gezeigt). Allerdings lassen sich um die Achse des Systems weitere Linearantriebe zwischen den Flanschen 1-14 anordnen, so dass jeder Honleiste ein separater Linearantrieb zugeordnet ist.
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Der Linearantrieb 1-06 ist an seinem unteren Ende mit einem Stößel 1-05 als Stellorgan versehen, dessen Linearbewegung auf die Zustellstange 1-03 übertragen wird. Auf diese Weise wird die durch den Linearantrieb 1-06 bewirkte Feinzustellung der maschinenseitig durch die Zustellstange 1-10 vorgegebenen Grobzustellung überlagert.
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An der Stirnfläche 1-02 des Gehäuses 1-01 ist die Werkzeugeinheit 2, hier ein Formhonwerkzeug, wie erwähnt mit seiner anliegenden Stirnfläche 2-09 angebaut.
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Im Werkzeugkörper 2-01 befindet sich die mit zwei konusförmigen Zustellflächen versehene Zustellstangen 2-02, auf die von oben der Zustellstab 1-09 einwirkt. Die konischen Zustellflächen wirken mit keilförmigen Zustellflächen an der Tragleiste 2-03 zusammen, an denen unmittelbar radial anschließend eine Führungsleiste 2-04 angeordnet ist, so dass auf diese Weise die axiale Bewegung der Zustellstange 1-09 in eine radiale Bewegung der Führungsleiste umgelenkt wird.
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Entsprechend der Anordnung des Linearantriebs 1-06 (oder der Linerantriebe) in der Werkzeugaufnahmeeinheit 1 befindet (oder befinden) sich in geradliniger Verlängerung koaxial zur Achse die Zustellstange 1-03 (oder Zustellstangen). Am Ende der Zustellstange 1-03 befindet sich die keilförmige Zustellfläche 1-031. An dieser Zustellfläche 1-031 liegt die Honleiste 2-05 mit der ebenfalls keilförmigen Zustellfläche 2-031 an. Unmittelbar auf der Außenseite der Honleiste 2-05 ist der Schneidmittelbelag 2-06 angebracht. Je nach Ansteuerung des Linearantriebs 1-06 wird somit auf die Honleiste 2-05 zusätzlich zu der über das Zustellrohr 1-10 bewirkten Grobzustellung eine axiale Feinzustellung übertragen. Beide Zustellbewegungen werden überlagert an der Zustellstange 1-03 wirksam und werden der Werkzeugeinheit 2 in eine radiale Zustellbewegung des Schneidmittelbelages 2-06 gegen die Bohrungsfläche 4-01 eines Werkstücks 4 umgesetzt (umgelenkt). Die Rückstellfeder 2-07 unterstützt die spiel- und querkraftfreie Kraftübertragung 1-04 zwischen Linearantrieb 1-06 und Zustellstange 1-03 bei einer Entlastung des Zustellstranges.
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Die Zustellstange 1-09 wird maschinenseitig axial nach unten bewegt. Sie trifft dabei auf die Zustellstange 2-02, durch die die Führungsleisten 2-04 gegen die Bohrungsfläche 4-01 angelegt werden. Hingegen bewegt das Zustellrohr 1-10 den Träger 1-13 mit den Mitteln zur Feinzustellung und über diese die Zustellstangen 1-03 axial nach unten und drückt damit den Schneidmittelbelag 2-06 der Honleisten an die Bohrungsfläche 4-01 des Werkstücks 4. Von dieser Position aus wird der Lineantrieb 1-06 entlang des Umfangs der Bohrung, also in Abhängigkeit des Winkels dphi und in Abhängigkeit von der vertikalen Lage der Bohrung angesteuert. Dabei wird jede Honleiste in jeder Stellung einer an dieser Stelle zu erzielenden Formänderung zugeordnet.
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In der 2 ist die Zustellung des Honwerkzeugs 2 teilweise freigeschnitten und etwas schematisch dargestellt. Wichtig in Zusammenhang mit der Erfindung ist, dass beginnend bei dem Linearantrieb 1-06, der häufig als Piezoaktor ausgeführt ist, über die Stößelstange 1-05, die Zustellstange 1-03 sowie die schräg gestellten Zustellflächen 1-031 und 2-031 bis hin zur Tragleiste 2-03 eine relative lange Toleranzkette besteht und infolgedessen bei einem herkömmlichen Honwerkzeug die radiale Position einer Auflagefläche 2-10 der Tragleiste 2-03 gewissen Streuungen unterliegt. Wenn man nun annimmt, dass über den Umfang verteilt vier Tragleisten 2-03 angeordnet sind und bei jeder dieser Tragleisten 2-03 die erwähnte Toleranzkette wirksam ist, dann ist es einleuchtend, dass die radialen Positionen der vier Auflageflächen 2-10 verschieden sind.
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Wenn man nun auf diese radial unterschiedlich positionierte Tragleisten 2-03 eine Honleiste montiert, dann haben die Schneidflächen der Honleisten (nicht dargestellt) eine voneinander verschiedene radiale Position, was das Bearbeitungsergebnis beeinträchtigt.
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Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass entweder an allen Tragleisten bzw. den vorgelagerten Zustelleinrichtungen Mittel vorhanden sind, um diese Toleranzen durch Justieren auszugleichen. Es ist jedoch auch ausreichend, wenn bei einem Honwerkzeug mit n Tragleisten 2-02 und entsprechend n Zustelleinrichtungen, nur n-1 Justiervorrichtungen vorhanden sind. Dann nämlich werden alle Tragleisten mit Justiervorrichtungen auf das Maß der einen Tragleiste ohne Einstellmittel justiert.
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Es ist auch offensichtlich, dass es verschiedene Möglichkeiten gibt, innerhalb dieser Übertragungskette beginnend beim Linearantrieb 1-06 bis zur Tragleiste 2-03, die Toleranzen auszugleichen. Eine erste Variante solcher Mittel zum Justieren mindestens einer Honleiste ist in der 3 dargestellt. Dabei ist zwischen der Stößelstange 1-05 und der Zustellstange 1-02 eine Stellschraube 1-17 ausgebildet, die in ein Innengewinde in der Stößelstange 1-05 mehr oder weniger weit hinein gedreht werden kann. Dadurch kann der Abstand zwischen Stößelstange 1-05 und Zustellstange 1-03 eingestellt/justiert werden. Infolgedessen wird die Auflagefläche 2-10 der nachgeordneten Tragleiste 2-03 (nicht dargestellt in 3) in die gewünschte radiale Position bewegt. Sobald diese Position erreicht ist, wird die Stellschraube 1-17 mit einer Kontermutter 1-18 gegen Verdrehen gesichert und die nachgeordnete eine Tragleiste 2-03 ist justiert. In entsprechender Weise wird mit allen weiteren Tragleisten des Honwerkzeugs verfahren, die über Mittel zum Justieren verfügen.
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In der 4 ist eine alternative Ausgestaltung dargestellt. Bei dieser Ausgestaltung ist am unteren Ende der Stößelstange eine geschliffene Scheibe 1-19 ausgebildet. Zwischen dieser geschliffenen Scheibe 1-19 und der Zustellstange 1-03 ist eine Einstellscheibe 1-20 angeordnet, deren Dicke so gewählt wird, dass die radiale Position der nachgeordneten Tragleiste 2-03 den gewünschten Wert annimmt. Dabei ist es möglich, zur Justierung einen Satz bzw. eine Vielzahl verschieden dicker Einstellscheiben 1-20 zur Auswahl zu haben und dann die jeweils geeignete auszuwählen und zu montieren.
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Selbstverständlich ist es auch möglich, durch Abschleifen der Einstellscheibe 1-20 diese auf die gewünschte Dicke zu bringen. Alternativ ist es auch möglich, die Scheibe 1-19 auf das gewünschte Maß abzuschleifen.
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Wie bereits erwähnt, sind die vorangehend und nachfolgend beschriebenen Einstellmöglichkeiten lediglich exemplarisch und zur Erläuterung gedacht. Die Erfindung ist nicht auf diese Möglichkeiten der Einstellung beschränkt.
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In der 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem die Mutter als Auge ausgebildet ist, das Teil der Tragleiste 2-03 ist. Am unteren Ende der Zustellstange 1-03 ist eine parallel zu den Zustellflächen 1-031 und 2-031 angeordnete Gewindestange 2-11 drehbar gelagert, aber in axialer Richtung fixiert.
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Wenn man nun die Gewindestange 2-11 beispielsweise mit Hilfe eines Inbusschlüssels oder eines Schraubendrehers in Drehung versetzt, dann wird die Tragleiste 2-03 entlang der Zustellflächen 2-031 und 1-031 relativ zu der Zustellstange 1-03 verschoben und infolgedessen ändert die Auflagefläche 2-10 der Tragleiste 2-03 ihre radiale Position. Auch auf diese Weise ist es möglich, die radiale Position der Auflagefläche 2-10 individuell einzustellen.
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Eine weitere Ausführungsform von Mitteln zur separaten Justierung mindestens einer Honleiste ist in der 6 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Tragleiste 2-03 mit einer Aussparung bzw. einem Festkörpergelenk 2-13 zwischen den Zustellflächen 2-031 und der Auflagefläche 2-10 versehen. Auch hier ist wieder eine Einstellschraube 2-17 mit einem Seeger-Ring 2-18 oder etwas Ähnlichem vorhanden. Durch Betätigen der Einstellschraube 2-17 kann die Auflagefläche 2-10 der Tragleiste 2-03 in radialer Richtung entgegen der von dem Festkörpergelenk 2-13 ausgeübten (Feder-)Kraft in radialer Richtung verstellt werden. Anstelle des dargestellten Festkörpergelenks 2-13 kann auch elastische Zwischenschicht zwischen der Basis der Tragleiste 2-03 und der Auflagefläche 2-10 aufvulkanisiert werden, die dann durch die Stellschraube 2-17 in radialer Richtung mehr oder weniger zusammengedrückt werden kann.
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In der 7 ist stark vergrößert eine Tragleiste 2-03 mit den Zustellflächen 2-031 und der Auflagefläche 2-10 und eine erfindungsgemäß abgerichtete Honleiste 2-05 in Explosionsdarstellung dargestellt. Die Honleiste 2-05 umfasst eine Fußplatte 2-20 aus in der Regel Stahl mit zwei Durchgangsbohrungen 2-21. Dazwischen ist der vergleichsweise kurze Schneidbelag 2-22 zu sehen. Der Schneidbelag 2-22 kann auf der Fußplatte 2-20 aufgesintert, geklebt oder gelötet sein. Die Fußplatte 2-20 wiederum ist mit der plangeschliffenen Unterseite auf die Aufnahmefläche der Tragleiste kraftschlüssig durch die Verschraubung oder stoffschlüssig durch Kleben oder Löten befestigt.
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Korrespondierend mit den Durchgangsbohrungen 2-21 sind zwei Sacklochbohrungen 2-23 mit Innengewinde in der Tragleiste 2-03 vorgesehen. Dadurch ist es möglich, die Honleiste 2-05 mit Hilfe zweier nicht dargestellter Schrauben mit der Tragleiste 2-03 zu verschrauben.
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In der 8 ist eine solche erfindungsgemäße Honleiste 2-05 im Längsschnitt dargestellt. Dabei ist darauf hinzuweisen, dass eine Unterseite 2-24 eben ist. Dies wird vorzugsweise durch Planschleifen erreicht.
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Eine alternative Befestigung einer Honleiste 2-05 in einer Tragleiste 2-03 ist in der 9 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist an der Tragleiste 2-03 eine Tasche 2-26 ausgearbeitet, deren radial innere Fläche die Anlagefläche 2-10 darstellt.
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Um die Honleiste 2-05 in dieser Tasche 2-26 klemmen zu können, weist die Tasche 2-26 einen Schlitz 2-27 auf, so dass eine Seitenwand der Tasche 2-26 biegeweich wird und durch eine nur schematisch angedeutete Klemmschraube 2-28 seitlich gegen den Fuß 2-20 der Honleiste 2-05 gepresst werden kann. Dadurch wird die Honleiste 2-05 festgeklemmt.
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In den 10 bis 12 sind Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Aufnahmevorrichtungen zum Abrichten von Honleisten 2-05 dargestellt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird mit dem Bezugszeichen 6 bezeichnet. Wie aus der 10 gut zu erkennen ist, besitzt die Vorrichtung 6 einen im Wesentlichen zylindrischen Grundkörper 6-01, der zwischen den Spitzen 7 einer Rundschleifmaschine gespannt ist. Das Spannen zwischen den Spitzen ist einem Fachmann auf dem Gebiet der Fertigungstechnik gut vertraut und wird daher nicht gesondert erläutert.
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In 10 ist eine Schleifscheibe 8 einer Außenrundschleifmaschine angedeutet. Die Spitzen 7 und mit ihr die erfindungsgemäße Vorrichtung 6 zum Abrichten der Honleisten 2-05 werden in eine Drehbewegung versetzt (angedeutet durch einen gekrümmten Pfeil in der 10) und erlaubt dadurch das Abrichten der Honleisten 2-05 mittels der Schleifscheibe 8. Um die Honleisten einsatzbereit zu konfektionieren, muss die Höhe der Honleiste 2-03, das heißt der Abstand der Arbeitsfläche des Schneidbelags 2-22 zur plangeschliffenen Unterseite auf ein einheitliches Maß gebracht werden. Gleichzeitig ist es jedoch notwendig, die Arbeitsfläche der Honleiste 2-03 mit dem gewünschten Krümmungsradius auszuführen, entsprechend dem Arbeitsdurchmesser der zu honenden Bohrung. Darüber hinaus soll die Arbeitsfläche gerade und parallel zur plangeschliffenen Unterseite verlaufen.
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Wenn die Honleisten 2-05 abgerichtet wurden, dann wird die erfindungsgemäße Vorrichtung 6 aus der Rundschleifmaschine entnommen bzw. die Honleisten 2-05 werden aus dem Grundkörper 6-01 der Vorrichtung 6 entnommen und in einem gesonderten Prozess wird die Schneidfläche der Honleisten 2-05 aufgeraut.
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Die Befestigung der Honleisten 2-05 in dem Grundkörper 6-01 der Vorrichtung 6 erfolgt bevorzugt genauso wie später die Honleisten 2-05 in dem Honwerkzeug (nicht dargestellt) befestigt werden.
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In der 11 ist ein Ausführungsbeispiel einer solchen Befestigung als Ausschnitt dargestellt. In dem Grundkörper 6-01 ist bei diesem Ausführungsbeispiel eine Tasche 6-02 ausgebildet, die zum Beispiel mit einem Fingerfräser gefräst wurde.
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Der Grund der Tasche 6-02 entspricht in seiner Funktion in etwa der Auflagefläche 2-10 eines Honwerkzeugs 2 und weist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Bohrungen mit Innengewinde 6-03 auf. Über diese Innengewinde ist es möglich, eine Honleiste beispielsweise gemäß der 8 in der Tasche 6-02 festzuschrauben. Es versteht sich von selbst, dass über den Umfang verteilt eine Mehrzahl solcher Taschen 6-02 angeordnet sind und der Grund dieser Taschen 6-02 radial exakt die gleiche Position einnimmt. Dann nämlich ist es möglich, mehrere Honleisten in einem Abrichtvorgang auf die gleiche Höhe abzurichten.
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Diese Anordnung erfordert eine genaue Tiefe der Nuten, sodass die Radialposition der plangeschliffenen Unterseite der Honleiste bei allen Honleisten in der Aufnahmevorrichtung gleich ist. Diese Genauigkeit ist jedoch abhängig von der Genauigkeit mit der die Taschen 6-02 hergestellt werden können.
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Für höhere Genauigkeiten wurde eine weitere Vorrichtung 6 entwickelt und in 12 geschnitten und etwas vereinfacht dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Grundkörper 6-01 auf einen zentralen Dorn 6-05 spielfrei aufgeschoben und fixiert, wobei der Dorn 6-04 zwischen den Spitzen einer Rundschleifmaschine aufgenommen wird.
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Es ist mit hoher Genauigkeit und relativ einfach möglich, die zylindrische Außenfläche des Dorns 6-04 zwischen den Spitzen so zu überschleifen, dass ein Rundlauffehler von weniger als einem 1/100stel mm entsteht. Ebenso ist es mit der gleichen Genauigkeit möglich, mit einer Flachschleifmaschine ebene Auflageflächen für die Honleisten 2-05 dort herzustellen, wo später die Taschen 2-06 positioniert sind.
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Daher ist es sehr vorteilhaft, wenn die Taschen 6-02 bei diesem Ausführungsbeispiel so tief sind, dass sie eine zentrale Bohrung 6-05 des Grundkörpers 6-01 erreichen. In anderen Worten: Der Außendurchmesser des Dorns 6-04 sorgt dann für die radiale Positionierung der Honleisten 2-05. Damit diese Honleisten nicht aus den Taschen 6-2 herausfallen, kann seitlich eine Klemmschraube 6-06 vorgesehen sein. Die Klemmschraube 6-06 wird an ein Innengewinde (ohne Bezugszeichen) im Grundkörper 6-01 gedreht und tritt seitlich auf die Honleiste 2-05 und fixiert somit die Honleiste 2-05.
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Eine weitere nicht näher dargestellte stark vereinfachte Methode zum Überschleifen der Honleisten 2-05, besteht in einem einfachen Flachschleifprozess, bei dem die geschliffenen Unterseiten der Honleiste 2-05 auf eine geschliffene Ebene aufgespannt werden und dann mit einer Flachschleifbearbeitung an der Arbeitsfläche eben bearbeitet werden. Der Vorzug dieses Verfahrens ist die Einfachheit und simple Handhabung bei hoher Genauigkeit der Höhe der Honleiste. Nachteilig ist jedoch, dass die Honleisten 2-05 keinen Krümmungsradius aufweisen. Dieser arbeitet sich erst beim Einsatz der Honleiste 2-05 in der Bohrung an. Da lokal an den Kanten des Schneidbelages hohe Flächenpressungen entstehen, ist besonders bei größeren Durchmessern, d. h. bei größeren Krümmungsradien, eine schnelle Anformung der Arbeitsfläche der Honleiste möglich.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007038123 A1 [0046, 0047]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- G. Flores, Grundlagen und Anwendungen des Honens, Vulkan Verlag, Essen 1992, Seite 82 ff [0004]
