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Honwerkzeug zur Feinbearbeitung von Kleinstbohrungen Kleinste Bohrungen,
vorzugsweise mit weniger als 1 mm Durchmesser, können mit bekannten Werkzeugen nur
unter großem Zeitaufwand feinbearbeitet werden.
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Bei Werkzeugen für kleinste Bohrungen der erwähnten Größenordnung
lassen sich bekanntlich Verstellelemente konstruktiv nicht mehr unterbringen. Das
eigentliche Werkzeug, der Honstein, sowie der Werkzeugkörper würden zudem zu schwach,
um den für eine Spanabnahme erforderlichen Schneiddruck aufzunehmen.-Aus dieser
Erkenntnis heraus beschränkt man sich bis heute vorwiegend auf Werkzeuge, die mit
losem Korn arbeiten. Es werden Stifte verwendet, die einen Läppmittelfilm tragen.
Diese Läppwerkzeuge bestehen vorzugsweise aus weichen Werkstoffen - z. B. Gußeisen
oder Bronze -, in welche die Läppmittelkörnchen eingebettet sind.
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Da derartige Werkstoffe für die Bearbeitung von Kleinstbohrungen von
weniger als 1 mm Durchmesser und Düsen nicht geeignet sind, weil sie nicht die erforderliche
Festigkeit haben, wurden schon Stahlstifte verwendet, auf welche die einzelnen Schleifkörnchen
aufgebracht sind. Die Schleifkörnchen können sich aber in diesen meist noch gehärteten
Werkstoffen nicht einbetten und werden somit zwischen den Arbeitsflächen des Werkzeuges
und des Werkstückes, der Bohrung, zerrieben und zersplittert, ohne wirklich zu schneiden.
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Hinzu kommt, daß sich die Werkzeuge außerordentlich schnell abnützen.
Da ferner die Werkstückbohrung durch die geringe Spanabnahme gleichzeitig etwas
größer wird, ist innerhalb kurzer Zeit keine Anlage und somit kein Anpreßdruck des
Werkzeuges mehr gegeben. Der Arbeitsgang muß dann unterbrochen werden und kann erst
nach Einsetzen eines etwas dickeren Werkzeuges fortgesetzt werden. Oft sind bei
der Bearbeitung eines Werkstückes viele dieser Stufen und damit auch viele Werkzeuge
erforderlich, um z. B. 0,01 mm aus einer Bohrung herauszuarbeiten. Die Abstufung
der Werkzeugdurchmesser muß mit äußerster Präzision eingehalten werden. Sie beträgt
z. B. 0,002 mm; das bedingt eine sehr teure Werkzeugherstellung.
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Die freie Beweglichkeit des Läppmittels wirkt sich auch nachteilig
auf die Formgenauigkeit der Arbeitsflächen aus. Infolge der axialen Werkzeugbewegung,
die neben der Drehbewegung erforderlich ist, entstehen an den Bohrungseingängen
Zusammenballungen des Läppmittelfilmes durch Abstreifen. Der Film hat also in diesen
Bereichen immer die Tendenz, dicker zu sein und führt zu Vorweiten.
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Außerdem sind Honwerkzeuge mit auf Blattfedern angeordnetem Honstein
bekannt, bei denen die Anpressung der Honsteine durch die bei der Rotation des Honwerkzeuges
auftretende Zentrierfugalkraft erfolgt. Die Honwerkzeuge sind jedoch infolge ihres
Aufbaues nicht zum Honen kleinster Bohrungen, vorzugsweise mit weniger als 1 mm
Durchmesser, geeignet. Es wird daher erfindungsgemäß ein Honwerkzeug in Vorschlag
gebracht, das aus einem biegeelastischen, mit der Honspindel einer Honmaschine verbindbaren
Draht besteht, auf dem ein mit --gebundenem -Schleifkorn versehener Schleifkörper
von geringerem Durchmesser als die zu bearbeitende Bohrung starr befestigt ist.
Der Schleifkörper kann auch auf den Draht, einen gehärteten Stahldraht, aufgesintert
sein. Vorzugsweise wird der Schleifkörper durch eine auf dem Draht starr aufliegende
Kunststoffschicht, welche Träger des -Schleifmittels ist, gebildet, wobei nur außen
die Kunststoffschicht mit Schleifmittel durchsetzt ist. -Zur Erhöhung des Schneiddrucks
kann der Draht eine zusätzliche Umwucht, beispielsweise in Form einer gegebenen
Unsymmetrie, aufweisen.
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Das erfindungsgemäße Werkzeug führt in bekannter Weise eine zusammengesetzte
Honbewegung aus, die aus einer schnellen Drehbewegung und- einer oder mehreren axialen
Hubbewegungen besteht, wobei Drehzahlen in der Größenordnung-von-100:000-U/min vorgesehen
sind: Bei entsprechender Aufstellung des Werkzeuges an die zu bearbeitende Fläche,
durch die es aus seiner genauen axialen Lage gebracht- wird, oder durch eine entsprechend
vorgesehene Umwucht wird- die erforderliche Fliehkraft -erzielt, die- als Radialkraft
den auf dem Draht befindlichen Schleifkörper an die -zu bearbeitende Fläche des
Werkstückes anpreßt. Eie- Rotationsbewegung, wird dabei in ein günstiges Verhältnis
zu der axialen Hubbewegung gebracht,. um ein Bearbeitungsspurnetz, das verschleiß-und
schmiertechnisch günstig ist, zu erzielen. Günstig
ist es, wenn
die Spuren in einem verhältnismäßig steilen Winkel zueinander (etwa 50°) liegen.
Durch Änderung der Drehzahl läßt sich der Anpreßdruck innerhalb gewisser Grenzen
stufenlos regeln.
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Durch die Anordnung von zusätzlichen Umwuchten am Honwerkzeug können
Radialkräfte erzeugt werden, die eine Erweiterung des Arbeitsdruckregelbereiches
ermöglichen. Mit dem erfindungsgemäßen Werkzeug läßt sich eine große Formhaltigkeit
erzielen. Die Länge der Werkzeugarbeitsfläche und der axialen Hubbewegung sowie
deren Lage lassen sich genau durch entsprechende Einstellung der Honmaschine begrenzen.
Vorweiten der bearbeiteten Bohrungen können so vermieden werden, weil sich keine
Schleifkornstauungen bilden. Ein weiterer Vorteil des Werkzeuges liegt darin, daß
es nicht mit Mantelberührung, sondern mit Linienberührung arbeitet, wobei jedoch
der ganze Mantel während des Honvorganges kontinuierlich zum Eingriff gebracht wird.
Es kann mit nur einem einzigen Werkzeug die Fertigbearbeitung unabhängig von der
Durchmesserdifferenz zwischen größer werdender Bohrung und kleiner werdender Werkzeugarbeitsperipherie
durchgeführt werden. Die Werkzeugausführung ist damit maßlich nicht mehr an engste
Toleranzen gebunden. Eine geringe Abnutzung bleibt ohne Bedeutung. Die Schneidleistung
ist infolge der Linienberührung - hoher spezifischer Schneiddruck bei geringer Wärmeentwicklung
-außerordentlich groß.
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Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Honwerkzeuges ist
in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt Fig. 1 ein Honwerkzeug im Längsschnitt
in der Werkstückbohrung, Fig. 2 ein Honwerkzeug gleicher Art im Längsschnitt mit
unwuchtig ausgebildetem Werkzeugschaft, Fig. 3 einen vergrößerten Längsschnitt des
gleichen Werkzeuges im eigentlichen Arbeitsbereich, Fig. 4 einen Querschnitt nach
der Linie IV-IV in Fig. 3 des Honwerkzeuges, der die exzentrische Lage des Werkzeuges
während des Honvorganges zeigt.
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Der Werkzeugkörper 1 (Fig. 1), der aus federhartem Stahldraht besteht,
wird in das Futter 3 eingespannt. Das Futter 3 wird von der Spindel 2 in eine Drehbewegung
7 versetzt. Gleichzeitig führt das Werkstück 5 eine axiale Hubbewegung 6 aus.
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Auf dem Werkzeugkörper 1 befindet sich das Schleifwerkzeug
4. Zwischen der Bohrung 11 und dem eigentlichen Schleifkörper 4 verbleibt
ein Zwischenraum 12, der ein intensives Kühlen bzw. Schmieren des Schneidvorganges
ermöglicht.
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Erfahrungsgemäß wird der Schleifkörper 4 etwa zwei Drittel der Bohrungslänge
11 ausgebildet und überläuft während des Honvorganges um etwa ein Drittel seiner
Eigenlänge die Bohrung in beiden Richtungen. Da selbst bei diesem kleinen Werkzeug
gegenüber dem Arbeitsdurchmesser der Schaft verhältnismäßig schwach ausgebildet
ist, können Bohrungen jeder in der Praxis vorkommenden Länge mit dem erfindungsgemäßen
Werkzeug bearbeitet werden.
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Fig. 4 zeigt, wie der Schleifkörper 4 in der Bohrung des Werkstückes
5 durch Umwucht einseitig zur Anlage kommt.
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Fig. 2 zeigt einen Werkzeugkörper 8, der zur Erzielung einer Umwucht
an den Stellen 9 und 10 entsprechend abgebogen ist. Es wird hierbei
sowohl oberhalb als auch unterhalb der Bohrung, vorzugsweise im gleichen Abstand,
eine Umwucht erzeugt, um den Schleifkörper 4 auf der ganzen Länge seiner Linienberührung
mit gleichem spezifischem Anpreßdruck zur Anlage zu bringen. Da der Stahldraht verhältnismäßig
schwach ist und in seiner Federhärte leicht elastisch abgebogen werden kann, läßt
er sich ohne weiteres durch die Bohrung führen, ohne diese zu beschädigen.
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Das erfindungsgemäße Werkzeug kann im Rahmen des Erfindungsgedankens
abgewandelt werden. So kann z. B. die Form des unwuchtigen Werkzeugkörpers anders
ausgebildet sein. Die Unwucht kann auch durch einen lösbaren Fremdkörper erzielt
werden. Ebenso ist es denkbar, daß Werkstück und Werkzeug eine axiale Hubbewegung
ausführen oder auch nur dem Werkzeug eine solche zugeordnet ist. Die Anwendung des
Werkzeuges für die Bearbeitung von mehreren Bohrungen, die in gleicher Flucht liegen,
kann ebenfalls erfolgen. Zu diesem Zwecke werden mehrere Schleifkörper 4 in verschiedener
axialer Lage auf dem Werkzeugkörper angeordnet, so daß sie entsprechend den zu bearbeitenden
Bohrungen zu liegen kommen.
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Zur Vermeidung von überaus großer Wärmeentwicklung arbeitet das Werkzeug
grundsätzlich mit Linienberührung, wobei jedoch die gesamte Mantelfläche des Schleifkörpers
während des Honvorganges kontinuierliche Berührung findet.