DE1565709C3 - Honwerkzeug zum elektrolytischen Honen - Google Patents
Honwerkzeug zum elektrolytischen HonenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Honwerkzeug zum elektrolytischen Honen mit einem Honwerkzeugkörper mit
in radialer Richtung verstellbaren Honsteinen und mit in radialer Richtung verstellbaren Kathodenkörpern.
Ein derartiges Honwerkzeug ist Gegenstand der DT-PS 15 15 072, in der gefordert wird, daß die die
Honsteine tragenden Elemente und die Kathodenkörper bei radialen Anstellbewegungen stets im gleichen
Ausmaß bewegt werden.
Ausgehend von dem deutschen Patent 15 15 072, welches als älteres Recht anzusehen ist, liegt dem Erfindungsgegenstand
die Aufgabe zugrunde, ein Honwerkzeug zum elektrolytischen Honen zu schaffen, mit dessen
Hilfe die Stromstärke an den zu bearbeitenden Flächen in der jeweils erwünschten Weise einstellbar ist.
Diese Aufgabenstellung ergab sich auf Grund der Tatsache, daß, wie dies in der Zeitschrift »American
Machinist/Metal Working Manufacturing«, 5. März 1962, S. 81 und 82, beschrieben ist, bei der Entwicklung
des Verfahrens des elektrolytischen Honens eine Schwierigkeit darin gesehen wurde, ausreichend große
Stromstärken pro Flächeneinheit zu erhalten. Dies beruhte darauf, daß bei den bekannten Konstruktionen
keine geeigneten Stellmöglichkeiten für die Kathodenkörper vorgesehen waren, beispielsweise, wenn der
Hauptkörper des Werkzeugs selbst als Kathode diente. Es gelang auch nicht, diese Schwierigkeiten dadurch zu
überwinden, daß Honwerkzeuge aus leitenden Schleifmitteln verwendet wurden, durch welche ein Gleichstrom
zu dem Werkstück geleitet wurde. Bei dieser Konstruktion erwies es sich nämlich als unmöglich, zwischen
den Honsteinen und dem Werkstück eine Elektrolytschicht aufrechtzuerhalten, und ferner trat das
Problem auf, daß die vom Werkstück abgetragenen Metallpartikel und der Schleifstaub zu Kurzschlüssen
und Überschlagen zwischen den Honwerkzeugen und dem Werkstück führten.
Erfindungsgemäß wird nun die vorstehend genannte Aufgabe durch ein Honwerkzeug der eingangs beschriebenen
Art gelöst, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß die Kathodenkörper unabhängig von den
Honsteinen in radialer Richtung verstellbar sind.
Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Kathodenkörper mit isolierenden Distanzhaltern versehen sind, insbesondere, wenn die Distanzhalter gegenüber den Kathodenkörpern einstellbar sind. Bei dieser Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Hon-Werkzeugs kann nämlich im Bereich der gegenüber dem Honwerkzeugkörper beweglichen Kathodenkörper ohne weiteres eine ausreichend hohe Stromstärke erzeugt werden, wobei durch die vorzugsweise alternierende Anordnung der Kathodenkörper und der Honsteine längs des Umfangs des Honwerkzeugkörpers das sich bei der Elektrolyse bildende Oxid sofort wieder entfernt wird, so daß die hohen Stromstärken, mit denen vorteilhafterweise gearbeitet wird, auch voll wirksam werden können.
Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Kathodenkörper mit isolierenden Distanzhaltern versehen sind, insbesondere, wenn die Distanzhalter gegenüber den Kathodenkörpern einstellbar sind. Bei dieser Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Hon-Werkzeugs kann nämlich im Bereich der gegenüber dem Honwerkzeugkörper beweglichen Kathodenkörper ohne weiteres eine ausreichend hohe Stromstärke erzeugt werden, wobei durch die vorzugsweise alternierende Anordnung der Kathodenkörper und der Honsteine längs des Umfangs des Honwerkzeugkörpers das sich bei der Elektrolyse bildende Oxid sofort wieder entfernt wird, so daß die hohen Stromstärken, mit denen vorteilhafterweise gearbeitet wird, auch voll wirksam werden können.
Bei einer Honmaschine mit einem Honwerkzeug gemäß der Erfindung läßt sich zwischen den Kathodenkörpern
und der zu bearbeitenden Oberfläche des Werkstückes ein vorbestimmtes Spiel von beispielsweise
einigen hundertstel Millimetern einstellen, so daß sich bei vorgegebener Spannung eine definierte Stromstärke
zwischen den Kathodenkörpern und dem als Anode dienenden Werkstück ergibt. Die eingestellten
Betriebsverhältnisse können während des gesamten Honvorganges aufrechterhalten werden, da das Nachführen
der einem Verschleiß unterliegenden Honsteine unabhängig von der Stellbewegung für die Kathodenkörper
erfolgen kann. Da auf diese Weise ständig optimale Betriebsbedingungen aufrechterhalten werden
können, läßt sich mit dem Honwerkzeug gemäß der Erfindung ein erheblich größerer Materialabtrag am
Werkstück pro Zeiteinheit erzielen als bei den bisher bekannten Honmaschinen, so daß auch außerordentlich
harte Metalle wirtschaftlich bearbeitet werden können.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit
einer Zeichnung noch näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
F i g. 1 eine perspektivische Darstellung des Arbeitsbereiches einer Honmaschine mit einem Honwerkzeug
gemäß der Erfindung,
F i g. 2 eine perspektivische Darstellung eines Honwerkzeugs gemäß der Erfindung,
F i g. 3 einen Schnitt durch das Honwerkzeug gemäß F i g. 2 längs der Linie 3-3 in dieser Figur,
F i g. 4 einen Schnitt durch das Honwerkzeug gemäß F i g. 2 längs der Linie 4-4 in dieser Figur,
F i g. 5 einen Schnitt längs der Linie 5-5 in F i g. 4,
F i g. 6 einen Schnitt längs der Linie 6-6 in F i g. 3 in vergrößerter Darstellung,
F i g. 5 einen Schnitt längs der Linie 5-5 in F i g. 4,
F i g. 6 einen Schnitt längs der Linie 6-6 in F i g. 3 in vergrößerter Darstellung,
F i g. 7 einen axialen Teilschnitt durch ein abgewandeltes Honwerkzeug gemäß der Erfindung,
F i g. 8 eine perspektivische Teildarstellung zur Erläuterung des Zusammenwirkens von Honwerkzeug
und Werkstück,
F i g. 9 bis 11 verschiedene Ausführungsbeispiele eines elektronischen Abstandsmeßgerätes für ein Honwerkzeug
gemäß der Erfindung,
Fig. 12 einen Teilschnitt längs der Linie 12-12 in Fig. 11,
Fig. 13 einen Schnitt längs der Linie 13-13 in Fig. 12,
F i g. 14 einen Teilschnitt durch ein abgewandeltes Honwerkzeug mit Einrichtungen zum Hindurchleiten
3 4
eines Elektrolyten durch poröse Honsteine, trolyt Austrittsöffnungen 398 des Unterteils 386 zuführ-
F i g. 15 einen Teillängsschnitt durch eine Werk- bar ist. Wie aus den F i g. 2 und 3 deutlich wird, weist
Stückfassung für eine Honmaschine gemäß F i g. 1, das Oberteil 385 des Honwerkzeugs 14 eine Reihe von
F i g. 16 einen weiteren Teilschnitt durch die Werk- Längskanälen 260 auf, die zur Zuführung des Elektroly-
stückfassunggemäß Fig. 15, 5 ten über Durchlaßöffnungen 396 jeweils mit einer der
Fig. 17 eine Ansicht eines abgewandelten Hon- Längsnuten 397 verbunden sind. Die Längskanäle 260
Werkzeugs, sind mit zugeordneten Längskanälen 259 in der Werk-
F ig. 18 einen vergrößerten Teilschnitt .durch das zeugspindel 13 verbunden.
Honwerkzeug gemäß Fig. 17 längs der Linie 18-18 in Die Austrittsöffnungen 398, über die der Elektrolyt
dieser Figur, io der Oberfläche des Werkstückes 16 zugeführt wird,
F i g. 19 einen Teilschnitt längs der Linie 19-19 in verlaufen beim Ausführungsbeispiel unter einem rech-
F ig. 18, ten Winkel zu den Längsnuten 397, können jedoch, wie
F i g. 20 einen Horizontalschnitt längs der Linie dies F i g. 7 zeigt, auch schräg nach unten gerichtet
20-20 in F i g. 18, oder in anderer Weise geneigt sein.
F i g. 21 eine schematische Darstellung eines Hydrau- 15 Wie aus F i g. 4 deutlich wird, dient der Konus 390
liksystems für die Betätigung des Spindelkopfes der dem Ausfahren der drei Honsteine 399, von denen je-
Honmaschine gemäß F i g. 1 und der in einer üblichen Kunststoffassung angeordnet ist,
F i g. 22 ein Schaltschema einer elektrischen Steuer- die sich ebenso wie die Honsteine 399 abnutzt Im einschaltung
für die Honmaschine gemäß F i g. 1. zelnen werden die Honsteine 399 durch öffnungen 400
Das Honwerkzeug gemäß der Erfindung ist in Ver- 20 in der Seitenwand des Unterteils 386 ausgefahren und
bindung mit einer Honmaschine einsetzbar, wie sie sind so angeordnet, daß ihre Fassungen 401 in Keil-
F i g. 1 zeigt Die Honmaschine besitzt auf einem Ma- schlitzen 402 des Konus 390 liegen. Wenn der Konus
schinenbett einen portalartigen Aufbau mit einem Ar- 390 nach unten bewegt wird, werden die Honsteine 399
beitsraum zwischen den senkrechten Trägern des Auf- ausgefahren,
baus. 25 Wie F i g. 4 zeigt, besitzt das Honwerkzeug 14 meh-
In dem Arbeitsraum befindet sich ein vorzugsweise rere Bohrungsmeßarme 406 zur Kontrolle des Abstandurchsichtiges
Werkstückgehäuse 15, in welchem ein des zwischen der Außenfläche des Unterteils 386 und
Werkstück 16 in einer Werkstückfassung 17 gehalten der zu honenden Werkstückfläche. Beim Ausführungsist. Das Werkstück wird mit Hilfe eines Honwerkzeugs beispiel sind im Konus 390 drei über seinen Umfang
14 bearbeitet, das in üblicher Weise durch eine Werk- 30 verteilte Längsnuten 407 vorgesehen, von denen jede
zeugspindel (nicht dargestellt) der Honmaschine zu einen Bohrungsmeßarm 406 aufnimmt. Wie am besten
einer Drehbewegung mit überlagerter Auf- und Abbe- F i g. 4 zeigt, ist jeder Bohrungsmeßarm 406 mit einem
wegung antreibbar ist Lagerblock 409 verbunden, der in einer Ausnehmung
Einzelheiten einer bevorzugten Ausführungsform 410 des Oberteils 385 um einen Gelenkzapfen 408
eines Honwerkzeugs gemäß der Erfindung sind in den 35 schwenkbar ist. Die Enden des Gelenkzapfens 408 sit-F
i g. 2 bis 6 dargestellt Das in diesen Figuren gezeigte zen in Bohrungen 409a des Oberteils 385. Die Lager-Honwerkzeug
ist für eine starre Befestigung an der blöcke 409 sind mittels Schrauben 411 an ihren zu-Werkzeugspindel
gedacht Es besteht jedoch auch die geordneten Bohrungsmeßarmen 406 befestigt Jeder
Möglichkeit, das Honwerkzeug mittels einer geeigne- Bohrungsmeßarm 406 besitzt ein unteres Endstück 412,
ten Kupplung schwimmend an der Werkzeugspindel zu 40 das über ein Gelenk 413 an seinem Hauptteil angelenkt
befestigen. Außerdem kann auch das Werkstück 16 in ist.
einer geeigneten Werkstückfassung 17 schwimmend Wie Fig.5 zeigt, besitzt der Unterteil 386 drei
angeordnet sein. Dabei hängt es speziell von den zu Längsnuten 415, die in Verlängerung der Längsnuten
honenden Werkstücken ab, ob eine feste oder eine 407 des Konus 390 verlaufen. In jeder Längsnut 415
schwimmende Verbindung zwischen dem Honwerk- 45 liegt ein am zugeordneten Bohrungsmeßarm 406 mitzeug
14 und der Werkzeugspindel gewählt wird. Bei tels Schrauben 416 befestigter länggestreckter Schuh
dem betrachteten Ausführungsbeispiel besitzt das Hon- 414, an dem mehrere im Abstand voneinander anwerkzeug
14 ein Unterteil 386 und ein Oberteil 385, geordnete Diamanten 417 einstellbar befestigt sind. Die
welches ein verjüngtes oberes Teilstück 383 aufweist, Diamanten stehen über die Oberfläche des Schuhs vor
das in das untere Ende des Spindelschaftes der in 5° und sind dazu vorgesehen, sich gegen die Oberfläche
F i g. 3 angedeuteten Werkzeugspindel 13 eingreift und des Werkstückes 16 anzulegen, um zwischen diesem
dort mit Hilfe einer Überwurfmutter 245 sowie eines und der Oberfläche des Unterteils 386 einen vorgege-Bundes
384 befestigt ist Das Honwerkzeug 14 umfaßt benen Abstand aufrechtzuerhalten. Statt Diamanten
ferner einen Konusstab 388, der verschiebbar in einer können auch Körper aus anderen Werkstoffen, bei-Axialbohrung
387 des Oberteils 385 montiert ist. Wie 55 spielsweise aus keramischem Material, verwendet wer-F
i g. 2 zeigt, ist das obere Ende des Konusstabes 388 den. Die Diamanten dienen als den elektrischen Strom
mit einem C-förmigen Kupplungsstück 389 versehen, nicht leitende und sich nicht abnutzende Distanzeledas
mit einem Kupplungsglied der Spindelanordnung mente. Der gewünschte Abstand zwischen den Schuhen
zusammenwirkt Der Konusstab 388 umfaßt ferner 414 und den zugeordneten Bohrungsmeßarmen 406
einen Konus 390, der verschiebbar in einer Bohrung 60 karin mittels Schrauben 416 eingestellt werden. Die
391 im Unterteil 386 des Honwerkzeugs angeordnet ist, Einstellung des gewünschten Spalts zwischen Werkwie
dies F i g. 3 zeigt. Gemäß F i g. 5 ist der Unterteil zeug und Werkstück erfolgt durch Einstellung der Dia-386
mittels Schrauben 394 und eines Paßstiftes 395 ab- manten 417 gegenüber dem sie tragenden Schuh 414.
nehmbar am unteren Ende des Oberteils 385 befestigt. Wie aus F i g. 2 deutlich wird, ist jeder Schuh 414 mit
Wie die Fig.3 und 5 zeigen, ist der der Einfachheit 65 dem Oberteil 385 des Honwerkzeugs 14 durch ein Kahalber
als Konus 390 bezeichnete Bauteil an seiner bei 420 verbunden, das einerseits am Schuh und an-Umfangsfläche
mit mehreren längs seines Umfangs dererseits mittels einer Schraube 421 am Oberteil 385
verteilten Längsnuten 397 versehen, über die der Elek- befestigt ist.
Gemäß F i g. 4 weist das Honwerkzeug 14 ferner eine Verteilerhülse 423 auf, die am Oberteil 385 mit
Schrauben 424 befestigt ist und die ein im Abstand vom Werkzeugkörper montiertes Teilstück umfaßt, um eine
Ringkammer 422 zu bilden, durch die jedem der Bohrungsmeßarme 406 Druckluft zuführbar ist. Wie F i g. 3
zeigt, wird die Druckluft der Ringkammer 422 über einen Kanal 241 zugeführt, der mit einem Druckluftkanal
240 in der Werkzeugspindel 13 fluchtet.
Aus der Ringkammer 422 strömt die Druckluft durch einen Kanal 428 zu einer Düse 426, die in einem Düsenkopf
427 endet. Jedem Bohrungsmeßarm 406 ist eine Feder 445 zugeordnet, die auf sein oberes Ende einwirkt
und deren Federspannung mittels einer Stellschraube 466 einstellbar ist. Bei einem vorgegebenen
Abstand zwischen dem Düsenkopf 427 und dem zugehörigen Bohrungsmeßarm 406 baut sich ein bestimmter
Rückstau bzw. Druck in der Ringkammer 422 auf. Wenn der Bohrungsmeßarm 406 bei zunehmendem
Durchmesser der Bohrung im Werkstück nach außen schwingt, bewegt sich sein oberes Ende nach innen, wodurch
der Abstand zwischen dem Düsenkopf 427 und dem Bohrungsmeßarm 406 vergrößert wird. Dies hat
zur Folge, daß der Druck in der Ringkammer 422 abnimmt, wobei die Druckabnahme gemessen und in ein
elektrisches Signal umgesetzt werden kann, durch das ein Schalter zum Abschalten der Honmaschine betätigt
werden kann. Die Druckabnahme in der Ringkammer 422 kann auch für eine Messung des Bohrungsdurchmessers
verwendet werden, wobei dieser optisch oder durch ein Schaltsignal angezeigt werden kann. Eine
entsprechende Meßvorrichtung zur Messung von Druckschwankungen in der Ringkammer 422, welche
für Steuerzwecke geeignet ist, ist in der US-PS 30 59 381 beschrieben. Es versteht sich, daß die Druck-Schwankungen
in der Ringkammer 422 auch mittels eines Wandlers gemessen werden können.
Die F i g. 9 bis 11 zeigen abgewandelte Distanzmeßeinrichtungen
für das Honwerkzeug 14. Bei diesen Ausführungsbeispielen wird die Druckluft durch den Werkzeugkörper
hindurch zu zwei oder mehr Luftdüsen geführt, die flexiblen Armen benachbart angeordnet sind,
welche an ausspreizbaren Schuhen befestigt sind. Die Schuhe liegen während des Honvorgangs unter leichtem
Druck an der Innenwand der Bohrung 291 des Werkstückes 16 an. Die Länge kann größer oder gleich
der Länge der Honsteine sein. Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen werden die Schuhe unter der
Wirkung der Zentrifugalkraft ausgefahren. Die flexiblen Arme ziehen die Schuhe beim Zurückziehen des
Werkzeugs ein. Es versteht sich, daß die Schuhe auch mittels Federn nach außen gedrückt werden können.
Im einzelnen zeigt F i g. 9 einen Schuh 447 mit fest montierten Diamanten 455. Dieser Schuh erstreckt sich
nach außen durch einen im Unterteil 386 des Honwerkzeugs 14 vorhandenen Schlitz 448. Auf der Rückseite
jedes Schuhs 447 ist eine nach unten und innen geneigte Steuerfläche 449 vorgesehen, die mit dem abgerundeten
Ende eines Ventilstabes 450 zusammenwirkt, der verschiebbar in einer Bohrung 451 eines Führungskörpers
452 montiert ist Dieser Führungskörper befindet sich in einem entsprechenden Längsschlitz des Unterteils
386. Der Ventilstab 450 weist einen Ventilteller 453 auf, der mit dem Düsenende eines Druckmittelrohres
454 fluchtet, das den Kanal 441 enthält, dem die Druckluft in gleicher Weise zugeführt wird, wie dies
oben beschrieben wurde. Wenn sich der Schuh 447 unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft nach außen bewegt,
so bewegt sich der Ventilstab 450 nach unten und ein Spalt 456 zwischen dem Ventilteller 453 und der
Düse am Ende des Kanals 241 verbreitert sich, was einen Druckabfall im Kanal 241 zur Folge hat. Dieser
Druckabfall wird von einem Wandler gemessen und wie vorstehend beschrieben in ein elektrisches Signal
umgesetzt.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 10 ist ein
in gleicher Weise ausgebildeter Schuh 457 vorgesehen, der auf seiner Außenseite fest montierte Diamanten
trägt, die gegen die Wand der Bohrung 291 des Werkstückes 16 anliegen. Der Schuh 457 durchgreift einen
Schlitz 458 des Unterteils 386 und ist mittels Schrauben 460 an einem Arm 459 befestigt, dessen dem Schuh abgekehrtes
Ende an einem Tragteil 465, welcher Bestandteil des Werkzeugkörpers sein kann, mittels
Schrauben 461 befestigt ist Im Arm 459 ist eine Nut 462 vorgesehen, die als Gelenk wirkt Gegenüber dem
oberen Ende des Armes 459 ist einem vorgegebenen Abstand 464 eine Düse 463 angeordnet. Der Düse 463
wird über den Kanal 441 Druckluft zugeführt in ähnlicher Weise, wie dies bereits oben beschrieben wurde.
Wenn der Schuh 457 nach außen bewegt wird, verringert sich der Abstand zwischen der Düse 463 und dem
Arm 459, so daß sich im Kanal 241 ein Rückstau bzw. ein höherer Druck aufbaut der vom Wandler gemessen
und in ein elektrisches Signal umgesetzt wird.
Die Fig. 11 bis 13 zeigen Abstandsmeßeinrichtungen, die derjenigen gemäß Fig. 10 ähnlich sind. Der
Unterschied zwischen den Anordnungen gemäß F i g. 10 und 11 besteht darin, daß die Düse 463 auf der
Innenseite des Armes 459 angebracht ist so daß an Stelle eines Druckabfalls ein Druckanstieg erfaßt wird.
Wie F i g. 13 zeigt, ist das Unterteil 386 bei diesem Ausführungsbeispiel mit einem Längsschlitz 466 versehen,
der mit Austrittsöffnungen 398 in Verbindung steht. Die mit Diamanten versehenen Schuhe 447 und 457 der
Ausführungsbeispiele gemäß F i g. 9 bis 11 dienen gleichzeitig als Kathoden.
Bei dem in Fig. 14 dargestellten Ausführungsbeispiel
eines Honwerkzeugs 14 gemäß der Erfindung ist in dem Konus 390 zusätzlich ein Kanal 605 vorgesehen,
dem von einer geeigneten Quelle ein Elektrolyt unter Druck zugeführt wird. Der Elektrolyt fließt aus dem
Kanal 605 in eine langgestreckte Kammer 606, die mit einer Vielzahl von im Abstand voneinander angeordneten
Kanälen 607 in den Fassungen 401 in Verbindung steht. Die Honsteine 399 bestehen aus einem porösen
Schleifmaterial, so daß der Elektrolyt infolge des aufgewendeten Druckes durch die Honsteine hindurchgedrückt
wird und so an die Oberfläche des Werkstückes gelangt. Die Honsteine 399 können dabei aus einem
elektrisch leitenden oder isolierenden Schleifmaterial bestehen. Bei dem Honwerkzeug gemäß Fig. 14 wird
der Elektrolyt außer durch die Honsteine auch durch die Schuhe 414 hindurchgeleitet Zu diesem Zweck ist
im Konus 390 ein zweiter Kanal 608 vorgesehen, durch den der Elektrolyt unter Druck zu einer Vielzahl von
im Abstand voneinander angeordneten Durchgängen gefördert wird, die sich durch den Bohrungsmeßarm
406 und den Schuh 414 in Richtung auf die Werkstückoberfläche erstrecken. Die Durchgänge werden von
Verbindungskanälen 609 bis 611 gebildet und können direkt durch den Schuh 414 hindurchgeführt werden,
falls dieser nicht an einem mit einem Bohrungsmeßarm 406 versehenen Honwerkzeug montiert ist welches natürlich
wieder mehrere Schuhe besitzen kann.
Nachstehend soll nunmehr an Hand der F i g. 15 und
16 eine bevorzugte Ausführungsform einer Werkstückfassung
für eine mit einem erfindungsgemäßen Honwerkzeug arbeitende Honmaschine näher erläutert
werden.
Wie F i g. 1 zeigt, ist die Werkstückfassung 17 auf einem Gestell 221 montiert, welches an dem Maschinenbett
273 befestigt ist. Auf dem Gestell 221 ist eine Trägerplatte 220 mittels Schrauben 290 befestigt Die
Werkstückfassung dient der Halterung des Werkstükkes 16, welches in F i g. 1 ein Zahnrad ist, dessen Bohrung
gehont w«rd. Es versteht sich, daß die Form der Werkstückfassung 17 von derjenigen des Werkstückes
16 abhängig ist. Die dargestellte Werkstückfassung 17 hält das Werkstück 16 so, daß die Bohrung 291
(Fig. 15) desselben konzentrisch zum Teilkreis des Zahnrades bearbeitet wird.
Wie Fig. 15 zeigt, weist die Werkstückfassung 17
eine Isoliermuffe 292 auf, die in einer Bohrung einer Nabe 293 konzentrisch mit der Bohrung 291 des Werkstückes
16 angeordnet ist. Die Isoliermuffe 292 verhindert einen Metallabtrag an der Werkstückfassung und
kann aus jedem geeigneten isolierenden Werkstoff sein, beispielsweise aus Nylon. Die Isoliermuffe 292 ist
an der Nabe 293 mittels Schrauben 294 befestigt und außerdem, wie dies aus F i g. 1 deutlich wird, in geeigneter
Weise mit einem Abzugsschlauch 295 verbunden, der dazu dient, den durch die Bohrung 291 des Werkstückes
16 nach unten in das Werkstückgehäuse 15 fließenden Elektrolyten aufzunehmen und in einen Vorratsbehälter
zurückzuleiten.
Wie aus den F i g. 1 und 16 deutlich wird, wird das
Werkstück 16 in der Werkstückfassung 17 mittels zweier Steuerzahnräder 298, 299 in einer definierten
Lage gehalten, die auf zwei vertikalen Zapfen 300 bzw. 301 drehbar angeordnet sind, welche an der Trägerplatte
220 montiert sind. In einer vertikalen Bohrung einer Platte 225 ist ein Verteilerring 302 mittels Schrauben
303 befestigt. In der Platte 225 ist hinter dem Verteilerring 302 ein Ringkanal 306 gebildet, dem der Elektrolyt
unter Druck über nicht dargestellte Zuleitungen zugeführt wird. Aus dem Ringkanal 306 strömt der
Elektrolyt durch Öffnungen 307, die ungefähr unter einem Winkel von 5° angeordnet sind, in das Innere
des Verteilerringes 302, wobei die Schräge der Öffnungen 307 für eine gute Elektrolytverteilung zwischen
dem Honwerkzeug 14 und dem Werkstück sorgt
Wenn es erwünscht ist, kann auch ein zweiter Verteilerring in der Trägerplatte 220 nahe dem unteren
Ende des Werkstückes 16 vorgesehen werden. Der zweite Verteilerring ist in F i g. 16 mit dem Bezugszeichen
309 bezeichnet und mit einer Elektrolytpumpe (nicht dargestellt) über einen Schlauch 308 verbunden,
der an einen Kanal 308a angeschlossen ist Mehrere schräg angeordnete öffnungen 310 in der den Verteilerring
309 begrenzenden zweiten Isoliermuffe 392 dienen der Förderung des Elektrolyten unter Druck in
Richtung auf das Werkstück 16.
Die Platte 225, welche während des Honens an der Oberseite des Werkstückes 16 anliegt um dieses in seiner
Lage auf der Trägerplatte 220 zu sichern, ist zwisehen zwei Gabelarmen einer Gabel 317 mittels
Schwenkzapfen um eine zur Zeichenebene in Fig. 15 senkrechte Achse schwenkbar. Die Gabel 317 ist an ihrem
hinteren Ende mittels zweier senkrechter Stäbe 318 befestigt, die eine begrenzte Auf- und Abbewegung
der Gabel 317 gegenüber der Trägerplatte 220 ermöglichen. Die Gabel 317 kann ferner geringfügig um einen
senkrechten Schaft 319 geschwenkt werden, dessen unteres Ende in der Trägerplatte 220 befestigt ist und dessen
oberes Ende eine Öffnung der Gabel 317 durchgreift Der Schaft 319 trägt an seinem oberen Ende
Muttern 320. Ferner ist der Schaft 319 von einer Druckfeder 321a umgeben, die zwischen der Trägerplatte
220 und der Gabel 317 angeordnet ist und letztere nach oben drückt An der Unterseite der Gabel 317
ist ein Steuerkeil 322 befestigt, und zwar nahe den Stäben 318. Am rückwärtigen Ende einer horizontal vorwärts
und rückwärts verschiebbaren Schieberplatte 323 ist ein vertikal angeordneter Steuerzapfen 321 montiert,
der mit der Schrägfläche des Steuerkeils 322 zusammenwirkt, so daß eine Bewegung des Steuerzapfens
321 nach rechts (in F i g. 15) bzw. von der Werkstückfassung 17 nach hinten eine Schwenkung der Gabel
317 entgegen dem Uhrzeigersinn zur Folge hat und damit eine Abwärtsbewegung der Platte 225, welche
gegen die Oberseite des Werkstückes 16 gepreßt wird.
Die Schieberplatte 323 hat einen Längsschlitz 324, durch den der Schaft 319 hindurchgreift. Die Schieberplatte
323 ist zwischen Führungsschienen an ihren Längsseiten, welche mit der Trägerplatte 220 verschraubt
sind, verschiebbar. Zum Bewegen des Steuerzapfens 321 nach vorn bzw. hinten ist ein Hebel 328
vorgesehen, der mit der Trägerplatte 220 über einen Schwenkzapfen verbunden ist und an seinem hinteren
Ende mit einem Schlitz versehen ist, den der Steuerzapfen 321 durchgreift Das vordere Ende des Hebels 328
ist am hinteren Ende einer in Längsrichtung verlaufenden Stellstange 331 angelenkt, deren vorderes Ende mit
einem Gewinde 335 versehen ist, das eine öffnung in einem Tragarm 336 durchgreift. Auf das Gewinde 335
ist ein Handrad 338 aufgeschraubt durch dessen Betätigung eine Bewegung des Steuerzapfens 321 im Sinne
einer Festlegung bzw. Freigabe des Werkstückes 16 in der Werkstückfassung 17 herbeiführbar ist.
Durch eine geringfügige Änderung der Werkstückfassung kann das Werkstück während des Honens gedreht
werden. Eine solche Drehung des Werkstückes ist erwünscht, wenn die Zahnstärke des das Werkstück
bildenden Zahnrades ungleichmäßig ist. Eine Drehung des Werkstückes beim Honen setzt die von einer wechselnden
Zahnstärke herrührenden Fehler in der Bohrung herab. Um dem Werkstück auch während der
Drehung Strom zuzuführen, berühren Bürsten 226, 226a die Umfangsfläche der Zahnradnabe während der
Rotation derselben. Wie die F i g. 15 und 16 zeigen, sind
die beiden Bürsten in einem geeigneten Isolierblock 341 montiert, der an der Unterseite der Gabel 317 mittels
Schrauben 242 befestigt ist. Die Bürsten 226 und 226a können durch Federn in Richtung auf das Werkstück
16 vorgespannt sein. Die Werkstückfassung 17 besitzt schließlich einen Anschlag 344 an der Oberseite
der Trägerplatte 220.
Nachstehend soll an Hand der F i g. 17 bis 20 ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel für ein Honwerkzeug
14 gemäß der Erfindung näher erläutert werden. Bei diesem Honwerkzeug ist eine Bürstenvorrichtung
208^ direkt am Werkzeug vorgesehen und nicht,
wie bei den zuvor betrachteten Ausführungsbeispielen, an der Werkzeugspindel. Ferner ist bei dem betrachteten
Ausführungsbeispiel zur Zuführung des Elektrolyten auch kein Kanal in der Werkzeugspindel vorgesehen.
Statt dessen wird der Elektrolyt aus einem Gehäuse 545 Durchgängen des Honwerkzeugs zugeführt, wie
dies noch näher beschrieben wird. Schließlich wird auch die Druckluft für die Abstandsmeßeinrichtungen
dem Werkzeug direkt zugeführt.
509523/142
Im Prinzip arbeitet das Honwerkzeug gemäß F i g. 17 bis 20 in der gleichen Weise wie die oben beschriebenen
Ausführungsbeispiele; die entsprechenden Bauelemente sind jedoch mit dem Zusatz »g« gekennzeichnet.
Am oberen Ende des Honwerkzeugs \4g ist gemäß
Fig. 17 wieder ein Kupplungsstück 389^ vorgesehen,
das mit einem Kupplungsglied der Werkzeugspindel zusammenwirkt Ferner ist am oberen Ende des Werkzeugs
\4g ein Gewinde 541 vorgesehen, über das das
Werkzeug mittels eines Gewinderinges mit dem unteren Ende der Werkzeugspindel verbindbar ist.
Wie F i g. 18 zeigt, dient das Gehäuse 545 der drehbaren Lagerung und Halterung des Honwerkzeugs \4g
und wird während des Honvorganges selbst nicht gedreht. Ein Oberteil 546 des Werkzeugs \Ag ist zu diesem
Zweck im Gehäuse 545 durch im Abstand voneinander angeordnete Kugellager 547 und 548 gelagert.
Außerdem ist der Oberteil gegen eine Längsbewegung relativ zum Gehäuse 545 durch einen Gewindering 549
gesichert. Am oberen Ende des Gehäuses 545 sind Bürsten 209^ mittels eines Ringes 550, eines weiteren Ringes
551 sowie mit Schrauben 544 und 552 befestigt. Der Oberteil 546 des Werkzeugs 14^ ist hohl und enthält
einen Zylinderkörper 553, der durch einen Stift 554 in seiner Lage gesichert wird. Wie Fig. 18 zeigt, ist ein
Konusstab 388^ verschiebbar in einer Axialbohrung im
Zylinderkörper 553 montiert. Ein Konus 390# trägt die
Honsteine 556, die sich durch Schlitze 557 hindurch in Richtung auf die zu honende Werkstückoberfläche ausfahren
lassen, und zwar mittels am Konus 390g vorgesehener Schrägflächen 558, wenn letzterer über einen
in üblicher Weise ausgebildeten Mechanismus in der Werkzeugspindel auf- und abbewegt wird. Die Bürsten
209g werden von einer Ringfeder 212^ nach innen gedrückt.
Das Gehäuse 545 besitzt eine Einlaßöffnung 560, in die der von einer geeigneten Vorratsquelle gelieferte
Elektrolyt hineinströmt. Der Elektrolyt durchfließt dann eine Ringkammer 561 und von dort aus getrennte
Durchlässe 562, mit deren Hilfe in Längsrichtung angeordnete Längskanäle 563 in derselben Weise gespeist
werden, wie dies beim ersten Ausführungsbeispiel der Fall war. Gemäß Fig. 19 und 20 wird der
Elektrolyt durch Austrittsöffnungen 564 hindurch, die sich am Unterteil 565 des Werkzeugs 14^ befinden, zur
Oberfläche des Werkstückes gefördert. Gemäß F i g. 18
hat das Werkzeug t4g ein Abstandsprüfgerät mit einem langgestreckten Meßarm 568, der neben einem
festen oberen Endstück 570 eine Nut 569 aufweist. Das feste obere Endstück 570 ist am Zylinderkörper 553
mittels Schrauben 571 befestigt. Der Meßarm 568 ist in einem am Umfang des Zylinderkörpers 553 gebildeten
Längsschlitz 575 angeordnet, wobei sich versteht, daß das Werkzeug 14^ einen oder mehrere Meßarme aufweisen
kann. Am unteren Ende des Meßarmes 568 ist ein Schuh 572 befestigt, der fest montierte Diamanten
581 trägt, an deren Stelle auch andere verschleißfeste und nichtleitende Elemente vorgesehen sein können.
Die Diamanten könnten auch, wie beim ersten Ausführungsbeispiel, einstellbar sein. Der Schuh 572 ist mit
einer Schraube 573 am Meßarm 568 befestigt und ragt durch einen in der Wand des Unterteils 565 des Werkzeugs
14g vorgesehenen Schlitz 574 nach außen. Der Meßarm steht unter einer ihn nach außen drückenden
Spannung.
Wie Fig. 18 zeigt, wird die Druckluft für das Abstandsmeßgerät
über einen Rohrstutzen 576 zugeführt und gelangt über einen Ringkanal 577 in Düsenkörper
578, von denen jeweils einer einem Meßarm 568 zugeordnet ist. Jeder Düsenkörper hat eine Düsenbohrung
579, die an seinem inneren Ende in eine Düse 580 ausläuft. Wenn sich der Meßarm 568 bei zunehmendem
Bohrungsdurchmesser nach außen bewegt, nimmt der Abstand zwischen der Düse 580 und dem Meßarm 568
ab, was einen Druckanstieg in der Luftzufuhrleitung zur Folge hat. Dieser Druckanstieg wird in der vorstehend
beschriebenen Weise von einem Wandler in ein elektrisches Steuersignal umgesetzt. Die Ringkammer 561
und der Ringkanal 577 sind, wie dies aus F i g. 18 deutlich wird, mittels geeigneter Dichtungen 582 und 583
bzw. 583 und 584 abgedichtet.
Für die Betätigung des Spindelkopfes einer Honmaschine für ein Honwerkzeug gemäß der Erfindung hat
sich ein Hydrauliksystem besonders bewährt, welches in F i g. 21 schematisch dargestellt ist. Der Spindelkopf,
welcher die Werkstückspindel 13 trägt, ist im Inneren des Aufbaus der Honmaschine längs Führungsstangen
in senkrechter Richtung hin- und herbeweglich und mit den Kolbenstangen zweier Hydraulikzylinder 63 und 64
verbunden, deren Zylinder am Maschinenbett der Honmaschine befestigt sind.
Die Steuerschaltung für die Hydraulikzylinder 63 und 64 umfaßt, wie F i g. 1 zeigt, einen Vorratsbehälter 70
für das Druckmittel sowie eine Pumpe 71, die von einem Elekromotor 72 angetrieben wird und das
Druckmittel bzw. die Druckfüssigkeit aus dem Vorratsbehälter über eine Rohrleitung 73 zu einem Steuerventil
75 sowie einem Umsteuerventil 76 fördert. Im einzelnen fördert die Pumpe 71 die Druckflüssigkeit zu den
Ventilen 75 und 76 durch Rohrleitungen 74, 77 und 78, während die Ventile 75 und 76 über Rückführleitungen
79 bis 81 mit dem Vorratsbehälter 70 verbunden sind. Das Umsteuerventil 76 ist ein hydraulisch betätigbares
Vierwegeventil, das mit jeweils einem Ende jedes der beiden Hydraulikzylinder 63 und 64 über Rohrleitungen
84 bis 86 verbunden ist. Das Umsteuerventil 76 steht mit dem anderen Ende eines jeden Hydraulikzylinders
63,64 über Rohrleitungen 87 bis 89 in Verbindung. Andererseits ist das Steuerventil 75 über Rohrleitungen 90
und 91 mit dem Umsteuerventil 76 verbunden, um dieses umzusteuern. Das Steuerventil 75 kann mechanisch
mit Hilfe von Betätigungseinrichtungen 92 und 93 eingestellt werden, die an einem Steuerpult der Honmaschine
zugänglich sind. Die Betätigungseinrichtungen 92 und 93 können ferner durch Schaltnocken betätigt
werden, die längs einer Gleitschiene am Spindelkopf einstellbar sind. Wenn sich der Spindelkopf auf und ab
bewegt, so betätigen die Schaltnocken die Betätigungseinrichtungen 92 und 93, wodurch das Steuerventil 75
umgestellt wird. Dies hat wiederum zur Folge, daß eine Umsteuerung des Umsteuerventils 76 erfolgt, über welches
die Druckflüssigkeit den Hydraulikzylindern 63 und 64 zugeführt wird.
Der Hub des Spindelkopfes und damit des Honwerkzeugs wird während des normalen Betriebes durch die
Lage der Schaltnocken bestimmt. Die Einstellung der Geschwindigkeit des Spindelkopfes kann durch Regelung
der Förderleistung der Pumpe 71 bzw. der Drehzahl des Motors 72 erfolgen. Schließlich umfaßt die Hydrauliksteuerung
ein Strömungssteuerventil 101, über welches die Leitung 74 am Ausgang der Pumpe 71 direkt
mit der Rückführleitung 79 verbunden werden kann, wenn die Auf- und Abbewegung des Spindelkopfes
gestoppt werden soll. Das Strömungssteuerventil 101 wird bei Erregung eines Magnetschalters 102 so
eingestellt, daß sich der Spindelkopf auf und ab bewegt.
Abschließend soll nunmehr die Arbeitsweise einer Honmaschine mit einem erfindungsgemäßen Honwerkzeug
noch einmal im Zusammenhang beschrieben werden.
Wie F i g. 22 zeigt, erfolgt die Steuerung der Werkzeugspindel, des Elektrolytflusses und des elektrischen
Stroms durch eine Steuerschaltung.
Vor Beginn eines Honvorganges befindet sich das Honwerkzeug 14 in seiner höchsten Stellung und seine
Honsteine sind zurückgezogen. Wenn nun ein Startschalter 600 gedrückt wird, zieht ein Relais ICR an,
dessen erste Kontakte ICRl darauf ebenfalls geschlossen
werden. Hierdurch wird der Magnetschalter 102 im Hydrauliksteuerkreis erregt, wodurch bei laufendem
Motor 72 die Auf- und Abbewegung des Spindelkopfes 12 eingeleitet wird. Wenn der Spindelkopf 12 zum ersten
Mal seine tiefste Stellung erreicht, betätigt er einen Schalter 602, was zur Folge hat, daß ein Spindelrelais
2M erregt wird. Ferner führt das Schließen der ersten Kontakte ICRl dazu, daß ein Elektrolytrelais
3CR erregt wird, dessen Kontakte 3CRi daraufhin schließen, um eine Elektrolytförderpumpe 251 einzuschalten.
Beim Anziehen des Spindelrelais 2JVi werden dessen Kontakte 2Ml und 2M2 geschlossen, wodurch ein Antriebsmotor
199 eingeschaltet wird, der die Werkzeugspindel in Drehung versetzt. Gleichzeitig zieht ein Relais
2CR für einen langsamen Vorschub an, dessen Kontakte 2CRi und 2CR2 daraufhin schließen und einen
Magnetschalter 140 für niedrigen Druck erregen bzw. (Kontakte 2CR2) ein Relais 4CR für schnellen Vorschub,
letzteres jedoch nur dann, wenn Kontakte 1TD3 und CRE3 geschlossen sind. Beim Ansprechen des Relais
4CR schließen dessen Kontakte 4CRl, wodurch ein Magnetschalter 138 für hohen Druck erregt wird. Ferner
schließen zweite Kontakte 4CR2 des Relais 4CR, wodurch ein Relais 5CR erregt wird, dessen Kontakte
5GRl daraufhin schließen, so daß aus einer Gleichstromquelle 206 über Anschlußleitungen 207 und 215
ein Gleichstrom für den elektrolytischen Honvorgang zu fließen beginnt.
Der Konus zum Ausfahren der Honsteine trägt an seinem oberen Ende einen Kolben, der über eine Leitung
134 und davon abzweigende Leitungen 134a und 1346 mittels eines Steuerventils 139 mit niedrigem
Druck und mittels eines Steuerventils 137 mit hohem Druck beaufschlagbar ist, um die Honsteine auszufahren.
Ein weiteres Steuerventil 141 beaufschlagt die entgegengesetzte Seite des Kolbens über eine Leitung 133
mit Druckluft, um ein Zurückziehen der Honsteine zu ermöglichen. Die genannten Steuerventile werden
durch die Magnetschalter 138,140 und 142 betätigt und besitzen jeweils einen Eingang, der mit Druckluft P beaufschlagbar
ist, sowie einen zweiten Eingang, an welchem der Atmosphärendruck A vorhanden ist.
Vorausgesetzt, daß ein in F i g. 22 links unten gezeigter Schalter 604, der als Zykluswählschalter dient, so
eingestellt ist, daß der Honvorgang nach Ablauf einer gewissen Zeit beendet wird, so schließt das Relais 4CR
ίο auch dritte Kontakte 4CR3, so daß ein Zeitrelais 1TD
anzieht Nach Ablauf des Zeitrelais werden dessen Arbeitskontakte 17Pl und 1TD2 geschlossen, so daß ein
Zeitendrelais 2TD anzieht und ein Magnetschalter 142 erregt wird, was zur Folge hat, daß die Honsteine, wie
dies weiter unten noch erläutert werden wird, mit geringerem Druck gegen die Werkstückoberfläche gepreßt
werden als zuvor. Gleichzeitig werden die Hochdruckförderung und der Gleichstrom unterbrochen,
und zwar durch das öffnen eines Ruhekontaktes 1TD3
des Zeitrelais, das daraus resultierende Abfallen des Relais 4CR und das öffnen der Kontakte 4CRl und
4CR2 desselben sowie auf Grund des durch das öffnen der Kontakte 4CR2 verursachte Abfallens des Relais
5CR, dessen Kontakte 5CRl daraufhin öffnen. Anschließend wird der Honvorgang bei niedrigem Anpreßdruck
der Honsteine und ohne elektrolytische Materialabtragung fortgesetzt, bis das Zeitendrelais abgelaufen
ist, womit der Honzyklus beendet ist.
Nimmt der Zykluswählschalter 604 eine Stellung ein, in welcher der Honvorgang nach Erreichen einer gewissen
Abmessung der Bohrung beendet wird, so zieht das Zeitendrelais 2TD beim Schließen von Arbeitskontakten
CREi an, wenn die zu honende Werkstückoberfläche die gewünschte Abmessung aufweist, sofern diese
Abmessung erreicht wird, ehe das Zeitrelais abgelaufen ist. Wird die gewünschte Abmessung vor Ablauf des
Zeitrelais erreicht, so werden die Ruhekontakte CR£3 geöffnet, so daß der schnelle Vorschub und der Gleichstrom
unterbrochen werden. Es versteht sich, daß an Stelle der beschriebenen Steuerung oder zusätzlich
auch Handsteuerungen vorgesehen sein können.
Ferner wird aus der vorstehenden Beschreibung deutlich, daß Honwerkzeuge gemäß der Erfindung
nicht nur zum Honen von Bohrungen eingesetzt werden können, sondern auch zum Honen der Außenflächen
von Werkstücken, wobei jedoch die Honsteine und die Kathodenkörper in radialer Richtung nach innen
gegen das Werkstück verstellt werden. Dabei können wieder entsprechende Meßeinrichtungen bzw. Distanzhalter
verwendet werden, wie sie vorstehend beschrieben wurden.
Hierzu 9 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Honwerkzeug zum elektrolytischen Honen mit einem Honwerkzeugkörper mit in radialer Richtung
verstellbaren Honsteinen und mit in radialer Richtung verstellbaren Kathodenkörpern, d a durch
gekennzeichnet, daß die Kathodenkörper (414) unabhängig von den Honsteinen (399)
in radialer Richtung verstellbar sind.
2. Honwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathodenkörper (414) mit
isolierenden Distanzhaltern (417) versehen sind.
3. Honwerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzhalter (417) gegenüber
den Kathodenkörpern (414) einstellbar sind.
4. Honwerkzeug nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathodenkörper (414) in
radialer Richtung mechanisch vorspannbar sind.
5. Honwerkzeug nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzhalter Diamanten
(417) oder Keramikkörper sind.
6. Honwerkzeug nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kathodenkörper (414)
Bestandteil einer Meßvorrichtung (406 bis 417, 425, 426) ist.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US49833565A | 1965-10-20 | 1965-10-20 | |
US49833565 | 1965-10-20 | ||
DEM0069242 | 1966-04-22 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1565709A1 DE1565709A1 (de) | 1970-05-21 |
DE1565709B2 DE1565709B2 (de) | 1975-06-05 |
DE1565709C3 true DE1565709C3 (de) | 1976-01-15 |
Family
ID=
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