DE1078896B - Honwerkzeug zur Feinbearbeitung von Kleinstbohrungen - Google Patents

Honwerkzeug zur Feinbearbeitung von Kleinstbohrungen

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DE1078896B
DE1078896B DEG20343A DEG0020343A DE1078896B DE 1078896 B DE1078896 B DE 1078896B DE G20343 A DEG20343 A DE G20343A DE G0020343 A DEG0020343 A DE G0020343A DE 1078896 B DE1078896 B DE 1078896B
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DE
Germany
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honing
tool
wire
honing tool
rod
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Application number
DEG20343A
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English (en)
Inventor
Christoph Willi Gehring
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Individual
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B5/00Machines or devices designed for grinding surfaces of revolution on work, including those which also grind adjacent plane surfaces; Accessories therefor
    • B24B5/36Single-purpose machines or devices
    • B24B5/48Single-purpose machines or devices for grinding walls of very fine holes, e.g. in drawing-dies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Description

  • Honwerkzeug zur Feinbearbeitung von Kleinstbohrungen Kleinste Bohrungen, vorzugsweise mit weniger als 1 mm Durchmesser, können mit bekannten Werkzeugen nur unter großem Zeitaufwand feinbearbeitet werden.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Fig. 4 zeigt, wie der Schleifkörper 4 in der Bohrung des Werkstückes 5 durch Umwucht einseitig zur Anlage kommt.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (6)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Honwerkzeug zur Feinbearbeitung von Kleinstbohrungen, insbesondere der Bohrungen in Düsen, gekennzeichnet durch einen biegeelastischen, mit der Honspindel einer Honmaschine verbindbaren Draht oder Stab (1), auf dem ein mit gebundenem Schleifkorn versehener Schleifkörper (4) von geringerem Durchmesser als die zu bearbeitende Bohrung starr befestigt ist.
  2. 2. Honwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schleifkörper (4) auf den Draht (1), einem gehärteten Stahldraht, aufgesintert ist.
  3. 3. Honwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schleifkörper (4) durch eine auf dem Draht oder Stab (1) starr aufliegende Kunststoffbindung, die Träger eines Schleifmittels ist, gebildet ist.
  4. 4. Hönwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß nur die äußere Schicht des Schleifkörpers (4) mit Schleifmittel durchsetzt ist. -
  5. 5. Honwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht oder Stab (1) mit einer Unwucht (9) versehen ist.
  6. 6. I-tonwerkzeug -nach einem der Ansprüche 1 bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Draht oder Stab (1) mehrere Schleifkörper (4) gleicher oder unterschiedlicher Länge axial hintereinander angeordnet sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 467 313, 855 661; französische Patentschrift Nr. 921525; USA.-Patentschriften Nr. 1496 215, 2172 243, 2 630 383, 2 778168: -
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