DE102020112769A1 - Combination tool for fine machining of bores - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug (10) zur Feinbearbeitung von Bohrungen. Das Werkzeug (10) umfasst einen Werkzeugkörper (11) mit einem Reibabschnitt (20) und einem Honabschnitt (25) und ermöglicht somit eine Kombination der Reib- und Honbearbeitung der Bohrungen mit einem einzigen Werkzeug. Dabei ist der Honabschnitt (26) derart ausgeführt, dass eine axiale Führung des Werkzeuges (10) im Betrieb erreicht werden kann.The invention relates to a tool (10) for the fine machining of bores. The tool (10) comprises a tool body (11) with a friction section (20) and a honing section (25) and thus enables a combination of the reaming and honing machining of the bores with a single tool. The honing section (26) is designed in such a way that axial guidance of the tool (10) can be achieved during operation.

Description

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zur Feinbearbeitung von Bohrungen.The invention relates to a tool for the fine machining of bores.

Die Herstellung von Bohrungen hoher Maßhaltigkeit und Oberflächengüte erfolgt üblicherweise in einem mehrstufigen Verfahrensablauf. Dabei wird zunächst eine Grobbearbeitung des Werkstücks mittels Bohren, Fräsen oder Feinspindeln durchgeführt; auf diese folgt eine Schlichtbearbeitung der Bohrung, beispielsweise mittels eines Reibverfahrens, und eine abschließende Feinstbearbeitung, insbesondere mittels Honen.The production of holes with high dimensional accuracy and surface quality usually takes place in a multi-stage process. First of all, the workpiece is roughly machined by means of drilling, milling or fine spindles; This is followed by finishing machining of the bore, for example by means of a reaming process, and a final fine machining, in particular by means of honing.

WO 84/03461 beschreibt ein Bohrwerkzeug mit einem Werkzeugkörper, der einen Bohrabschnitt, einen Reibabschnitt und einen Honabschnitt umfasst. Diese Kombination mehrerer unterschiedlich gestalteter Abschnitte in einem einzigen Bohrwerkzeug soll eine Bearbeitung eines weiten Spektrums unterschiedlicher Werkstoffe ermöglichen. Hierbei dient der Reibabschnitt insbesondere dazu, beim Bohren in weiche Materialien die Entfernung zäher Späne zu erleichtern, während der Honabschnitt anschließend die Innenwand der Bohrung glätten soll. Bei dem in der genannten Schrift beschriebenen Werkzeug kann es leicht vorkommen, dass die scharfen Schneidkanten der Reibabschnitte oder des Bohrers in die Bohrungswand eingreifen und diese verletzen, insbesondere bei einem nicht perfekten Rundlauf des Werkzeuges, was fast immer der Fall ist. WO 84/03461 describes a drilling tool with a tool body comprising a drilling section, a friction section and a honing section. This combination of several differently designed sections in a single drilling tool is intended to enable a wide range of different materials to be machined. Here, the friction section serves in particular to facilitate the removal of tough chips when drilling into soft materials, while the honing section is then intended to smooth the inner wall of the bore. In the case of the tool described in the cited document, it can easily happen that the sharp cutting edges of the friction sections or the drill engage in the bore wall and damage it, especially if the tool does not run perfectly, which is almost always the case.

Weiterhin eignet sich das aus WO 84/03461 bekannte Kombinationswerkzeug nicht zur Herstellung von Bohrungen mit großem Durchmesser, beispielsweise Pleuelaugen oder Zylinderbohrungen. Bei der Bearbeitung solcher Bohrungen wird die Rohform des Werkstücks typischerweise zunächst einer Schruppbearbeitung, beispielsweise mittels Feinspindelns, unterzogen, bevor eine Feinbearbeitung der Bohrung mittels Honens durchgeführt werden kann. In diesem Fall ist also eine Kombination eines Bohrabschnitts mit einem Honabschnitt auf einem einzigen Werkzeugkörper nicht sinnvoll.Furthermore, this is suitable WO 84/03461 known combination tool not for the production of bores with a large diameter, for example connecting rod eyes or cylinder bores. When machining such bores, the raw shape of the workpiece is typically first subjected to a roughing operation, for example by means of fine spindles, before the bore can be finely machined by means of honing. In this case, a combination of a drilling section with a honing section on a single tool body does not make sense.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Werkzeug zur Bearbeitung von Bohrungen vorzuschlagen, bei dessen Verwendung die oben genannten Probleme umgangen werden können.The object of the present invention is to propose a tool for machining bores which, when used, can circumvent the above-mentioned problems.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Werkzeug mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen und Varianten der Erfindung.This object is achieved by a tool with the features of independent claim 1. The subclaims relate to advantageous developments and variants of the invention.

Ein erfindungsgemäßes Werkzeug zur Feinbearbeitung von Bohrungen umfasst einen Werkzeugkörper, auf dem ein Reibabschnitt und ein Honabschnitt angeordnet sind, wobei der Honabschnitt derart ausgeführt ist, dass eine axiale Führung des Werkzeuges im Betrieb erreicht werden kann. Unter einer axialen Führung ist in diesem Zusammenhang zu verstehen, dass die Rotationsachsen sowohl des Honabschnittes als auch des Reibabschnittes im Betrieb in Vorschubrichtung fluchten. Dadurch kann eine verbesserte, reproduzierbar maßhaltige kombinierte Bearbeitung insbesondere langer, dünner und auch unterbrochener Bohrungen gewährleistet werden. Der Honabschnitt erfüllt erfindungsgemäß also eine Doppelfunktion, nämlich zum einen die Innenbearbeitung von Bohrungen und zum anderen die Führung des vorgeschalteten Reibabschnittes, so dass eine gute Geradheit der Bohrung erreicht werden kann.A tool according to the invention for the fine machining of bores comprises a tool body on which a friction section and a honing section are arranged, the honing section being designed in such a way that axial guidance of the tool can be achieved during operation. In this context, an axial guide means that the axes of rotation of both the honing section and the friction section are aligned in the feed direction during operation. As a result, an improved, reproducible, dimensionally stable combined machining, in particular long, thin and also interrupted bores, can be guaranteed. According to the invention, the honing section fulfills a double function, namely on the one hand the internal machining of bores and on the other hand guiding the upstream friction section, so that good straightness of the bore can be achieved.

Diese vorteilhafte Eigenschaft des Werkzeuges kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass das Verhältnis der axialen Erstreckung des Honabschnitts zu der axialen Erstreckung des Reibabschnittes mindestens 2 beträgt. Zusätzlich oder alternativ kann es vorteilhaft sein, wenn der Honabschnitt von dem Reibabschnitt in axialer Richtung um weniger als den Außendurchmesser des Werkzeugs zwischen den Abschnitten beabstandet ist. Mit anderen Worten folgen in diesem Fall der Honabschnitt und der Reibabschnitt in axialer Richtung, also in Vorschubrichtung des Werkzeuges, kurz aufeinander.This advantageous property of the tool can in particular be achieved in that the ratio of the axial extent of the honing section to the axial extent of the friction section is at least 2. Additionally or alternatively, it can be advantageous if the honing section is spaced apart from the friction section in the axial direction by less than the outer diameter of the tool between the sections. In other words, in this case the honing section and the friction section follow each other briefly in the axial direction, that is to say in the feed direction of the tool.

In einer vorteilhaften Variante der Erfindung ist der Werkzeugkörper im Honabschnitt mit Honleisten versehen. Diese Gestaltung des Werkzeugs hat den Vorteil, dass ein Außendurchmesser des Honabschnitts unabhängig vom Außendurchmesser des Reibabschnitts gewählt werden kann. Die Honleisten wirken während der Bearbeitung der Bohrung als Führungsleisten für den Reibabschnitt und stellen sicher, dass der Reibabschnitt während der Bohrungsbearbeitung gerade fluchtend in der zu bearbeitenden Bohrung geführt wird.In an advantageous variant of the invention, the tool body is provided with honing stones in the honing section. This design of the tool has the advantage that an outside diameter of the honing section can be selected independently of the outside diameter of the friction section. During the machining of the bore, the honing stones act as guide strips for the friction section and ensure that the friction section is guided in a straight line in the bore to be machined during the machining of the bore.

Es ist vorteilhaft, den Außendurchmesser des Honabschnitts etwas größer als den Außendurchmesser des Reibabschnitts zu wählen, so dass die Honleisten radial über den Reibabschnitt hinausragen. Dann bewirken die Honleisten des Honabschnitts während der Bearbeitung eine Klemmung des Werkzeugs in der zu bearbeitenden Bohrung. Bei einer solchen Gestaltung des Werkzeugs können Rückzugsriefen der Reibschneiden beim Zurückziehen des Werkzeugs aus der Bohrung wirksam vermieden werden. In der Praxis hat es sich als zweckmäßig erwiesen, den Außendurchmesser des Honabschnitts um etwa 20 µm größer als den Außendurchmesser des Reibabschnitts zu wählen.It is advantageous to choose the outside diameter of the honing section to be somewhat larger than the outside diameter of the friction section, so that the honing stones protrude radially beyond the friction section. Then the honing stones of the honing section cause the tool to be clamped in the bore to be machined during machining. With such a design of the tool, withdrawal grooves of the reaming cutters can be effectively avoided when the tool is withdrawn from the bore. In practice, it has proven to be expedient to choose the outside diameter of the honing section to be approximately 20 μm larger than the outside diameter of the friction section.

In einer ersten Ausgestaltung der Erfindung sind die Honleisten fest mit dem Werkzeugkörper verbunden, insbesondere mittels einer Löt- oder Klebeverbindung am Werkzeugkörper befestigt; auch eine Verschraubung ist denkbar. Alternativ können die Honleisten zustellbar auf dem Werkzeugkörper angeordnet sein und im Vorfeld und/oder prozessbegleitend mit Hilfe eines geeigneten Verstellmechanismus radial eingestellt werden. Auf diese Weise lässt sich gegenüber festen Honleisten eine bessere Zentrierung des Werkzeuges und damit eine verbesserte Führung auch über längere Bearbeitungs- oder Standzeiten hinweg erreichen.In a first embodiment of the invention, the honing stones are firmly connected to the tool body, in particular attached to the tool body by means of a soldered or adhesive connection; even a screw connection is conceivable. Alternatively, the honing stones can be arranged on the tool body such that they can be advanced and adjusted radially in advance and / or during the process with the aid of a suitable adjustment mechanism. In this way, compared to fixed honing stones, better centering of the tool and thus improved guidance can be achieved, even over longer machining times or downtimes.

Der Reibabschnitt ist vorteilhafterweise mehrschneidig gestaltet; er kann insbesondere auch als Reibring ausgebildet sein. Weiterhin kann der Reibabschnitt eine oder mehrere Wendeschneidplatten umfassen.The friction section is advantageously designed with multiple blades; it can in particular also be designed as a friction ring. Furthermore, the friction section can comprise one or more indexable inserts.

Die Kombination eines Reibabschnitts und eines Honabschnitts auf einem einzigen Werkzeugkörper ermöglichen eine Reduktion der Taktzeit, da - im Unterschied zur ansonsten üblichen Arbeitsweise mit getrennten Werkzeugen - die beiden Bearbeitungsoperationen des Reibens und des Honens in einem einzigen Prozessschritt ohne Werkzeugwechsel durchgeführt werden können. Die erfindungsgemäße Gestaltung der Honabschnitts mit Honleisten, welche vorteilhafterweise radial über den Reibabschnitt hinausragen, gewährleistet die Herstellung qualitativ hochwertiger Bohrungen, wobei die Honleisten als Führungsleisten für den Reibabschnitt fungieren. Im Vergleich zu herkömmlichen einschneidigen Reibahlen mit Führungsleisten ermöglicht die erfindungsgemäße Gestaltung weiterhin höhere Vorschübe.The combination of a reaming section and a honing section on a single tool body enables the cycle time to be reduced, since - in contrast to the otherwise common method of working with separate tools - the two machining operations of reaming and honing can be carried out in a single process step without changing tools. The design according to the invention of the honing section with honing stones, which advantageously protrude radially beyond the friction section, ensures the production of high-quality bores, the honing stones functioning as guide strips for the friction section. Compared to conventional single-edged reamers with guide strips, the design according to the invention still enables higher feed rates.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele und Varianten der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

  • 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Werkzeugs;
  • 2 eine Schnittansicht des Werkzeugs der 1;
  • 3 eine Detailansicht des Werkzeugs gemäß dem Ausschnitt III in 2.
In the following, exemplary embodiments and variants of the invention are explained in more detail with reference to the drawing. Show it
  • 1 a perspective view of a tool according to the invention;
  • 2 a sectional view of the tool of 1 ;
  • 3 a detailed view of the tool according to the section III in 2 .

1 und 2 zeigen eine perspektivische Ansicht bzw. eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Werkzeugs 10 zur Feinbearbeitung von Bohrungen 8 in Werkstücken 6. Das Werkzeug 10 umfasst einen Werkzeugkörper 11, der endseitig mit einem Aufnahmeabschnitt 12 zur Aufnahme in einer (in den Figuren nicht gezeigte) Werkzeugmaschine versehen ist. An einem dem Aufnahmeabschnitt 12 gegenüberliegenden Ende 13 des Werkzeugkörpers 11 befindet sich ein Reibabschnitt 20 und ein Honabschnitt 25 zur Bearbeitung der Bohrungen 8. Im Ausführungsbeispiel der 1 und 2 weist das Werkzeug 10 zwischen dem Aufnahmeabschnitt 12 und dem Reibabschnitt 20 einen langen Schaft 15 auf, um die Bearbeitung schwer zugänglicher Bauteilbereiche im Werkstück 6 zu erleichtern bzw. zu ermöglichen. 1 and 2 show a perspective view or a sectional view of a tool according to the invention 10 for fine machining of bores 8th in work pieces 6th . The tool 10 includes a tool body 11th , the end with a receiving section 12th is provided for inclusion in a (not shown in the figures) machine tool. At one of the receiving section 12th opposite end 13th of the tool body 11th there is a friction section 20th and a honing section 25th for machining the bores 8th . In the embodiment of 1 and 2 instructs the tool 10 between the receiving section 12th and the friction section 20th a long shaft 15th in order to process hard-to-reach component areas in the workpiece 6th to facilitate or enable.

3 zeigt eine Detailansicht eines Ausschnitts des Bereichs 13 des Werkzeugkörpers 11 mit dem Reibabschnitt 20 und einem Teil des Honabschnitts 25. Der Reibabschnitt 20 umfasst einen Reibring 22 mit mehreren Reibschneiden 23. Im Honabschnitt 25 befinden sich mehrere Honleisten 27, die durch Klebeverbindungen mit dem Werkzeugkörper 11 verbunden sind. Die Honleisten 27 ragen im gezeigten Beispiel in einer solchen Weise aus dem Werkzeugkörper 11 heraus, dass der Außendurchmesser 26 des Honabschnitts 25 um etwa 10 - 30 µm größer ist als der Außendurchmesser 21 des Reibabschnitts 20. 3 shows a detailed view of a section of the area 13th of the tool body 11th with the friction section 20th and part of the honing section 25th . The friction section 20th includes a friction ring 22nd with several reamers 23 . In the honing section 25th there are several honing stones 27 that are bonded to the tool body 11th are connected. The honing stones 27 protrude in such a way from the tool body in the example shown 11th out that the outside diameter 26th of the honing section 25th is about 10 - 30 µm larger than the outer diameter 21 of the friction section 20th .

Bei der Bearbeitung des Werkstücks 6 (Richtungspfeil 30 in 1) dringt zunächst der Reibabschnitt 20 in die Bohrung 8 ein. Die dem Werkzeug 10 zugewandte Innenfläche 9 der Bohrung 8 wird durch den Reibabschnitt 20 spanend bearbeitet, wodurch der Durchmesser der Bohrung 8 auf den Außendurchmesser 21 des Reibabschnitts 20 vergrößert wird. Bei weiterem Vorschub des Werkzeugs 10 (Richtungspfeil 30) kommt der Honabschnitt 25 in Eingriff mit der Bohrung 8. Nun bearbeitet der Honabschnitt 25 die Innenfläche 9 der Bohrung 8 und versieht sie mit einem gewünschten Honmuster, insbesondere einem Kreuzschliff. Da der Außendurchmesser 26 des Honabschnitts 25 etwas größer ist als der Außendurchmesser 21 des Reibabschnitts 20 wird ein ausreichend guter Sitz des Honabschnitts 25 in der Bohrung und damit eine zuverlässige Führung des Werkzeugs 10 erreicht.When machining the workpiece 6th (Direction arrow 30th in 1 ) the friction section penetrates first 20th into the hole 8th a. The tool 10 facing inner surface 9 the hole 8th is through the friction section 20th machined, reducing the diameter of the hole 8th on the outside diameter 21 of the friction section 20th is enlarged. If the tool continues to advance 10 (Direction arrow 30th ) comes the honing section 25th in engagement with the bore 8th . Now the honing section is working 25th the inner surface 9 the hole 8th and provides it with a desired honing pattern, in particular a cross-cut. Because the outside diameter 26th of the honing section 25th is slightly larger than the outside diameter 21 of the friction section 20th a sufficiently good fit of the honing section is achieved 25th in the bore and thus reliable tool guidance 10 achieved.

Bei einem weiteren Vorschub des Werkzeugs 10 in das Werkstück 6 dienen die Honleisten 27 als Führungsleisten für das Werkzeug 10 im Werkstück und gewährleisten eine hochgenaue fluchtende Ausrichtung des Werkzeugs 10 gegenüber den Bohrungen 8. Beim Rückzug des Werkzeugs 10 aus dem Werkstück 6 (Richtungspfeil 31 in 1) nach vollendeter Bearbeitung verhindern die Honleisten 27 aufgrund des größeren Außendurchmessers 26, dass die Reibschneiden des Reibrings 22 Rückzugsriefen in der Bohrungswandung 9 hinterlassen. Somit können qualitativ hochwertige Bohrungen 8 mit fehlerfreien Innenflächen erzeugt werden.With a further advance of the tool 10 into the workpiece 6th serve the honing stones 27 as guide strips for the tool 10 in the workpiece and ensure a high-precision alignment of the tool 10 opposite the holes 8th . When the tool is withdrawn 10 from the workpiece 6th (Direction arrow 31 in 1 ) the honing stones prevent this after machining has been completed 27 due to the larger outside diameter 26th that the reaming edge of the friction ring 22nd Withdrawal grooves in the wall of the bore 9 leave behind. This enables high-quality holes 8th can be generated with flawless inner surfaces.

Alternativ zu der in den 1 bis 3 gezeigten Ausgestaltung, bei der die Honleisten 27 durch Löten oder Kleben am Werkzeugkörper 11 befestigt sind, können die Honleisten auch zustellbar im Werkzeugkörper geführt sein und durch einen Zustellmechanismus auf den gewünschten Außendurchmesser eingestellt werden. As an alternative to the one in the 1 until 3 embodiment shown, in which the honing stones 27 by soldering or gluing to the tool body 11th are attached, the honing stones can also be advanced in the tool body and adjusted to the desired outer diameter by an adjustment mechanism.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

66th
Werkstückworkpiece
88th
Bohrungdrilling
99
Innenfläche der BohrungInner surface of the hole
1010
Werkzeugtool
1111th
WerkzeugkörperTool body
1212th
AufnahmeabschnittReceiving section
1313th
gegenüberliegendes Ende des Werkzeugkörpersopposite end of the tool body
1515th
Schaftshaft
2020th
ReibabschnittFriction section
2121
Außendurchmesser ReibabschnittOutside diameter friction section
2222nd
mehrschneidiger Reibringmulti-edged friction ring
2323
ReibschneidenReaming
2525th
HonabschnittHoning section
2626th
Außendurchmesser HonabschnittOutside diameter honing section
2727
HonleistenHoning stones
3030th
Richtungspfeil VorschubDirection arrow feed
3131
Richtungspfeil RückzugDirection arrow withdrawal

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • WO 8403461 [0003, 0004]WO 8403461 [0003, 0004]

Claims (11)

Werkzeug (10) zur Feinbearbeitung von Bohrungen (8) in einem Werkstück (6), mit einem Werkzeugkörper (11), der einen Reibabschnitt (20) und einen Honabschnitt (25) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Honabschnitt (26) derart ausgeführt ist, dass eine axiale Führung des Werkzeuges (10) im Betrieb erreicht werden kann.Tool (10) for the fine machining of bores (8) in a workpiece (6), with a tool body (11) which comprises a friction section (20) and a honing section (25), characterized in that the honing section (26) is designed in this way is that an axial guidance of the tool (10) can be achieved during operation. Werkzeug (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der axialen Erstreckung des Honabschnitts (25) zu der axialen Erstreckung des Reibabschnittes (20) mindestens 2 beträgt.Tool (10) Claim 1 , characterized in that the ratio of the axial extent of the honing section (25) to the axial extent of the friction section (20) is at least 2. Werkzeug (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Honabschnitt (25) von dem Reibabschnitt (20) in axialer Richtung um weniger als den Außendurchmesser des Werkzeugs zwischen den Abschnitten (20,25) beabstandet ist.Tool (10) according to one of the Claims 1 or 2 , characterized in that the honing section (25) is spaced apart from the friction section (20) in the axial direction by less than the outer diameter of the tool between the sections (20, 25). Werkzeug (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (10) im Honabschnitt (25) Honleisten (27) aufweist.Tool (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the tool (10) has honing stones (27) in the honing section (25). Werkzeug (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Honleisten (27) radial über einen Außendurchmesser (21) des Reibabschnitts (20) hinausragen.Tool (10) Claim 4 , characterized in that the honing stones (27) protrude radially beyond an outer diameter (21) of the friction section (20). Werkzeug (10) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Honleisten (27) fest mit dem Werkzeugkörper (11) verbunden sind.Tool (10) Claim 4 or 5 , characterized in that the honing stones (27) are firmly connected to the tool body (11). Werkzeug (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Honleisten (27) mit dem Werkzeugkörper (11) verlötet sind.Tool (10) Claim 6 , characterized in that the honing stones (27) are soldered to the tool body (11). Werkzeug (10) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Honleisten (27) radial verstellbar auf dem Werkzeugkörper (11) angeordnet sind.Tool (10) Claim 4 or 5 , characterized in that the honing stones (27) are arranged radially adjustable on the tool body (11). Werkzeug (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibabschnitt (20) mehrschneidig ausgebildet istTool (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the friction section (20) is designed with multiple blades Werkzeug (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibabschnitt (20) einen Reibring (22) umfasst.Tool (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the friction section (20) comprises a friction ring (22). Werkzeug (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibabschnitt (20) mindestens eine Wendeschneidplatte umfasst.Tool (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the friction section (20) comprises at least one indexable insert.
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