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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Honwerkzeug zum Bearbeiten zylindrischer
Bohrungen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Das
Honen ist ein Zerspanungsverfahren mit geometrisch unbestimmten
Schneiden, bei dem ein Honwerkzeug eine aus zwei Komponenten bestehende
Schnittbewegung ausführt und eine ständige Flächenberührung
zwischen einem oder mehreren Schneidstoffkörpern des Honwerkzeugs
und der zu bearbeitenden Bohrungsinnenfläche vorliegt.
Die Kinematik eines aufweitbaren Honwerkzeugs ist charakterisiert
durch eine Überlagerung einer Drehbewegung, einer in Axialrichtung
der Bohrung verlaufenden Hubbewegung und einer Zustellbewegung, die
zu einer Veränderung des wirksamen Durchmessers des Honwerkzeuges
führt. An der Bohrungsinnenfläche ergibt sich
eine Oberflächenstruktur mit sich überkreuzenden
Bearbeitungsspuren. Durch Honen endbearbeitete Oberflächen
können extrem hohen Anforderungen bezüglich Maß-
und Formtoleranzen genügen, so dass viele hoch belastete
Gleitflächen in Motoren oder Motorbauteilen, z. B. Zylinderlaufflächen
in Motorblöcken oder Bohrungsinnenflächen in Gehäusen
von Einspritzpumpen, durch Honen bearbeitet werden.
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Besonders
bei der Bearbeitung von Bohrungen mit relativ kleinen Durchmessern,
beispielsweise im Durchmesserbereich von 15 mm oder weniger, kommen
Honwerkzeuge zum Einsatz, die einen rohrförmigen Werkzeugkörper
haben, der mit einem Endabschnitt in einem Werkzeugschaft befestigt
ist und am gegenüberliegenden Endabschnitt einen Schneidbereich
mit mindestens einer vom Innern des Werkzeugkörpers nach
außen durchgehenden Honleistenaufnahmeöffnung
zur Aufnahme einer Honleiste haben. Der Werkzeugkörper
dient dabei als Aufnahme für eine oder mehrere Honleisten
und gleichzeitig als Führung für eine Zustellstange,
die der radialen Zustellung der Honleisten dient. Der Werkzeugschaft
dient einerseits zur Aufnahme des Werkzeugkörpers und andererseits
zur Befestigung des Honwerkzeugs an der Arbeitsspindel einer Honmaschine.
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Die
Dimensionen der in der Regel rechteckförmigen Honleistenaufnahmeöffnung
und die entsprechenden Querschnittsdimensionen der Honleiste sind
derart aufeinander abgestimmt, dass die Honleiste radial beweglich
und in Umfangsrichtung des Werkzeugkörpers im Wesentlichen
spielfrei zwischen Begrenzungsflächen der Honleistenaufnahmeöffnung
aufgenommen ist. In der Regel versucht man hierbei, durch exakte
Bearbeitung der Begrenzungsflächen der Honleistenaufnahmeöffnung
und der korrespondierenden Seitenflächen der Honleiste
einen Schiebesitz zu realisieren, so dass sich die Honleiste per
Hand gerade noch in die Honleistenaufnahmeöffnung einsetzen
lässt und dort durch Haftreibungskräfte zwischen
Seitenflächen der Honleiste und angrenzenden Begrenzungsflächen
der Honleistenaufnahmeöffnung gehalten wird.
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Die
in das Innere des Werkzeugkörpers ragende Innenseite der
Honleiste hat in der Regel eine Schrägfläche,
die mit einer korrespondierenden Schrägfläche
am Ende der Zustellstange nach Art eines Keilantriebs derart zusammenwirkt,
dass eine axiale Verschiebung der Zustellstange zum spindelfernen
Ende des Werkzeugkörpers eine radiale Verschiebung der
Honleiste nach außen bewirkt. Die
DE 299 21 053 U1 zeigt
Beispiele derartiger Honwerkzeuge.
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Honwerkzeuge
dieser Art sind sehr zuverlässig und garantieren beste
Bearbeitungsergebnisse. Nach längerer Nutzungsdauer können
jedoch hin und wieder Honleistenschädigungen beobachtet werden,
die zum Teil als einseitige Abnutzung des Schneidbelages erkennbar
sind. In Einzelfällen wurde nach längerer Nutzungsdauer
auch beobachtet, dass sich Honleisten in der Honleistenöffnung
verklemmen können. Es kann auch vorkommen, dass Honleisten
nach längerer Nutzungsdauer der Honwerkzeuge aus der Honleistenaufnahmeöffnung
herausfallen, wenn das Honwerkzeug aus der bearbeiteten Bohrung
herausgezogen wird. Um das Herausfallen von Honwerkzeugen zu verhindern,
werden in machen Fällen sogenannte Leistenfangbuchsen verwendet.
Dabei handelt es sich um im Wesentlichen hülsenförmige
Bauteile, die am Werkzeugkörper oberhalb des Schneidbereichs
gleitbeweglich geführt sind und sich aufgrund ihres Eigengewichtes über den
Schneidbereich mit den Honleisten schieben, wenn das Honwerkzeug
aus der Bohrung herausgezogen wird. Dadurch wird das Herausfallen
von Honleisten verhindert und eventuelle Schwierigkeiten beim Einführen
des Honwerkzeuges in die nächste zu bearbeitende Bohrung
werden vermieden.
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AUFGABE UND LÖSUNG
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung, ein gattungsgemäßes
Honwerkzeug bereitzustellen, das auch nach längerer Nutzungsdauer
zuverlässig funktioniert und eine längere Nutzungsdauer
als herkömmliche Hon werkzeuge ähnlicher Bauart
haben kann. Die verbesserte Funktionalität soll mit relativ einfachen
konstruktiven Maßnahmen erzielbar sein.
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Zur
Lösung dieser und anderer Aufgaben stellt die Erfindung
ein Honwerkzeug mit den Merkmalen von Anspruch 1 bereit. Vorteilhafte
Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen
angegeben. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird
durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
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Ein
Honwerkzeug gemäß der Erfindung ist gekennzeichnet
durch eine zwischen der Honleiste und der Honleistenaufnahmeöffnung
wirksame Spielausgleichseinrichtung mit mindestens einem Stützelement,
welches sich im eingebauten Zustand der Honleiste einerseits an
einer Seitenfläche der Honleiste und andererseits an einer
der Seitenfläche gegenüberliegenden Begrenzungsfläche
der Honleistenaufnahmeöffnung mit einer Andruckkraft abstützt.
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Detaillierte
Untersuchungen haben gezeigt, dass an gattungsgemäßen
Honwerkzeugen bisher unbeachtete Verschleißmechanismen
auftreten können, die die Nutzungsdauer der Honwerkzeuge
begrenzen. Bei der Neuherstellung der Werkzeuge wird dafür
gesorgt, dass ein lichter Abstand zwischen einander zugewandten
Begrenzungsflächen der Honleistenaufnahmeöffnung
und eine zwischen korrespondierenden Seitenflächen der
Honleisten gemessen der Breite der Honleiste derart aufeinander
abgestimmt sind, dass die in der Regel ebenen und parallel zueinander
liegenden seitlichen Begrenzungsflächen der Honleistenaufnahmeöffnung
und die diesen zugewandten, in der Regel ebenfalls ebenen Seitenflächen
der Honleiste Gleitpartner bilden, die eine radiale Verschiebung
der Honleiste innerhalb der Honleistenaufnahmeöffnung bei
der Zustellung zulassen, wobei andererseits jedoch die Haftreibung
ausreichend groß sein soll, damit eine einmal eingesetzte Honleiste
nicht mehr aus der Honleistenaufnahmeöffnung herausfällt.
Während der Be nutzung des Honwerkzeuges kann es jedoch
an den miteinander zusammenwirkenden Gleitflächen zu Verschleißerscheinungen
kommen, die durch Bewegung der Honleiste innerhalb der Honleistenaufnahmeöffnung während
der Honbearbeitung entstehen. Dabei kann sich beispielsweise Honschlamm,
also eine Mischung aus Kühlschmierstoff und feinsten Abriebpartikeln
der Honbearbeitung, in den Spalten absetzen und zu erhöhtem
abrasiven Verschleiß führen. Dort, wo dieser Verschleißmechanismus
wirkt, kann die Honleiste etwas schmaler und/oder die Honleistenaufnahmeöffnung
etwas breiter werden, so dass das Spiel zwischen diesen Elementen über
die Dauer der Werkzeugnutzung zunimmt. Bei der Drehbewegung des
Honwerkzeuges kann dies zu leichten Verkippungen der Honleisten
aus der gewünschten radial ausgerichteten Nominalstellung
führen, was wiederum zu einseitiger Abnutzung des Schneidbelages und
gegebenenfalls zu nicht optimalen Bearbeitungsergebnissen an der
Bohrungsinnenwand führen kann. Der Verlust des relativ
festen Sitzes der Honleiste in der Honleistenaufnahmeöffnung
kann schließlich dazu führen, dass die Honleiste
bei einem Herausfahren des Honwerkzeuges aus einer Bohrung herausfällt,
wenn keine Gegenmaßnahmen getroffen werden.
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Durch
die Spielausgleichseinrichtung werden solche Probleme beseitigt,
da sich das gegebenenfalls im Laufe der Nutzung vergrößernde
Spiel zwischen Honleiste und Honleistenaufnahmeöffnung zu
jeder Zeit über das Stützelement aus der Passung hinausgedrückt
wird, so dass sich entwickelnde Toleranzen überbrückt
werden. Das elastisch deformierbare Stützelement ist dabei
in einem leicht deformierten Zustand vorgespannt, so dass sich auch
bei Vergrößerung eines Abstandes zwischen Honleistenseitenfläche
und Begrenzungsfläche eine zuverlässige beidseitige
Abstützung ergibt und die Honleiste zuverlässig
in der Honleistenaufnahmeöffnung festgehalten wird. Durch
die Spielausgleichseinrichtung wird der Bewegungsspielraum der Honleiste
in der Honleistenöffnung so weit eingeschränkt,
dass mindestens ein Teil der bisher wirk samen Verschleißmechanismen
nicht oder nur noch in stark abgemilderter Form wirken können.
Dadurch wird einerseits der Verschleiß am Honwerkzeug herabgesetzt
und andererseits werden die potentiellen Folgen von verschleißbedingten Änderungen
der Geometrien ausgeglichen, so dass die damit früher verbundenen Probleme
nicht mehr oder nur noch in stark abgemilderter Form auftreten.
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Bei
bevorzugten Ausführungsformen hat die Honleiste in einem
zum Zusammenwirken der Honleistenaufnahmeöffnung vorgesehenen
Führungsabschnitt an mindestens einer Seitenfläche
eine Ausnehmung und in der Ausnehmung ist ein elastisch deformierbares
Stützelement angeordnet, das im entlasteten, d. h. nicht-deformierten
Zustand die Seitenfläche der Honleiste überragt
und das sich im eingebauten Zustand der Honleiste teilweise deformiert und
an der der Seitenfläche gegenüberliegenden Begrenzungfläche
der Honleistenaufnahmeöffnung mit einer Andruckkraft abstützt.
Bei dieser Ausgestaltung können alle für die Bereitstellung
der Spielausgleichseinrichtung erforderlichen konstruktiven Änderungen
gegenüber herkömmlichen Honwerkzeugen an der Honleiste
realisieret werden. Dadurch ist es möglich, neuartige Honleisten
bereitzustellen, durch deren Einbau in konventionelle Werkzeugkörper
Honwerkzeuge mit verbesserten Eigenschaften hergestellt werden können.
Solche Honleisten können nicht nur bei der Neuherstellung
von Honwerkzeugen genutzt werden, sondern auch beim Nachrüsten
herkömmlicher Honwerkzeuge. Honleisten dieser Art können
auch bei der Wartung und bei der Reparatur von bereits benutzten
Honwerkzeugen der gattungsgemäßen Art verwendet
werden.
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Bei
manchen Ausführungsformen ist das Stützelement
ein Element, das mindestens teilweise, vorzugsweise aber vollständig
aus einem elastisch kompressiblen Material besteht, insbesondere
aus einem Elastomermaterial oder einem Gummimaterial. Als Elastomer
wird hier ein formfester, aber elastisch verformbarer Kunststoff
bezeichnet, wie er beispielsweise für Dichtelemente verschiedenen
Konstruktion genutzt wird. Gummimaterialien können auf Basis
von vulkanisiertem Kautschuk hergestellt werden. Stützelemente
aus elastisch kompressiblen Materialien sind kostengünstig
in der Herstellung, in zahlreichen nützlichen Dimensionen
und Querschnittsformen erhältlich und in der Regel gegen
alle bei der Honbearbeitung vorkommenden Kühl- und Schmierstoffe
unter üblichen Bearbeitungsbedingungen dauerhaft beständig.
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Alternativ
oder zusätzlich kann mindestens ein Stützelement
ein Federelement sein, das unter anderem aus Gründen der
Haltbarkeit vorzugsweise aus einem metallischen Werkstoff, beispielsweise
einem geeigneten Federstahl bestehen kann. Das Federelement kann
beispielsweise in Form einer Blattfeder ausgestaltet sein.
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Bei
manchen Ausführungsformen ist die Ausnehmung eine Nut,
d. h. eine längliche Vertiefung in einer Seitenfläche
der Honleiste und das Stützelement ist ein langgestrecktes
Element, welches sich über mindestens einem Teil der Länge
der Nut, insbesondere über die gesamte Länge der
Nut erstreckt. Langgestreckte Ausnehmungen in Form von Nuten können
sehr einfach und mit jeder geeigneten Querschnittsform durch Fräsen
oder Schleifen an einer Honleiste erzeugt werden. Es ist auch möglich,
eine Ausnehmung für ein elastisch deformierbares Stützelement
gleich bei der Herstellung der Honleiste vorzusehen, so dass ein
materialabtragender Bearbeitungsschritt gespart werden kann. Beispielsweise kann
eine Ausnehmung beim Sintern eines gesinterten Honleistenkörpers
erzeugt werden, indem das entsprechende Formwerkzeug einen entsprechenden
leistenförmigen Vorsprung an der gewünschten Stelle
der Ausnehmung hat.
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Als
längliche elastische Stützelemente können
Abschnitte herkömmlicher Dichtungsstreifen oder andere
Dichtungselemente verwendet werden. Durch die längliche
Ausgestaltung von Ausnehmung und Stützele ment ist eine
Abstützung entlang eines linienhaften Abstützbereiches
möglich, wodurch die Neigung der Honleiste zur Verkippung
reduziert werden kann. In einer Nut können mehrere Stützelemente
bzw. Stützelement-Segmente aufgenommen sein. Vorzugsweise
ist in einer Nut nur ein einziges Stützelement aufgenommen,
das sich über die gesamte Länge der Nut erstrecken
kann.
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Besonders
günstig ist es häufig, wenn sich die Nut über
die gesamte Länge der Seitenfläche erstreckt und
wenn das Stützelement ein langgestrecktes Element aus einem
elastisch kompressiblem Material ist und sich ebenfalls über
die gesamte Länge der Seitenfläche erstreckt.
Auf diese Weise kann die Spielausgleichseinrichtung gleichzeitig
als Dichteinrichtung wirken, die beispielsweise das Eindringen von
Honschlamm oder Kühlschmierstoff von außen in
das Innere des Werkzeugkörpers auf der gesamten Breite
bzw. Länge des zusammengedrückten Stützelementes
verhindert.
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Bei
manchen Ausführungsformen hat das längliche Stützelement
im undeformierten Zustand eine runde Querschnittsform, insbesondere
eine kreisrunde oder elliptische Querschnittsform. Solche Elemente
sind auch unter rauen Umgebungsbedingungen haltbar und können
bei geeigneter Überdimensionierung der Ausnehmung in dieser
gegebenenfalls begrenzt hin- und herrollen, wodurch die radiale
Beweglichkeit der Honleiste unterstützt werden kann. Es
ist auch möglich, dass das Stützelement im undeformierten
Zustand eine polygonale Querschnittsform hat, insbesondere eine
Rechteckform oder ein Dreieckform. Auch andere Querschnittsprofile
elastischer Stützelemente sind möglich.
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Vorzugsweise
hat die Nut eine gerundete Nutform, d. h. eine Querschnittsform
ohne Ecken. Die lichte Weite der Nut kann mit zunehmender Tiefe kontinuierlich
abnehmen, so dass es sich um eine zur Seitenfläche hin
offene Nut ohne Hinterschneidung handeln kann. In derartig geformten
Nuten können Stützelemente mit runder Querschnittsform
und etwas Untermaß gegenüber der größeren
Nut gegebenenfalls begrenzt rollen, um die radiale Beweglichkeit der
Honleiste zu gewährleisten.
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In
der Regel ist es günstig, wenn nur an einer von zwei senkrecht
zur Drehrichtung des Honwerkzeuges verlaufenden Seitenflächen
der Honleiste eine Spielausgleichseinrichtung vorgesehen ist. An einer
entsprechenden Honleiste ist dies normalerweise daran zu erkennen,
dass nur an einer von zwei parallelen längeren Seitenflächen
der Honleiste eine Ausnehmung angebracht ist. Vorzugsweise handelt es
sich dabei um die in Drehrichtung des Honwerkzeugs vorauseilende
Seitenfläche der Honleiste. Eine einseitig angebrachte
Spielausgleichseinrichtung ist einerseits in der Herstellung günstiger
als eine beidseitige Spielausgleichseinrichtung. Außerdem
wird durch eine einseitige Spielausgleichseinrichtung sichergestellt,
dass an der gegenüberliegenden Seitenfläche ein
direkter Anlagekontakt zwischen der harten Begrenzungsfläche
der Honleistenaufnahmeöffnung und der ebenfalls harten
Seitenfläche der Honleiste existiert, so dass die Lage
der Honleiste relativ zur Honleistenaufnahmeöffnung definiert
ist. Dadurch kann der Gefahr der Verkippung der Honleiste innerhalb
der Honleistenaufnahmeöffnung entgegengewirkt werden, zumal
bei Drehung des Honwerkzeuges die durch die Bearbeitung entstehende
Kraft als Anlagekraft auf diese Flächen wirkt.
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Bei
Verwendung von elastisch kompressiblen Materialien für
Stützelemente kann sich noch weiterer günstiger
Effekt ergeben. Einerseits wirkt die Elastizität bzw. Komprimierbarkeit
des Materials zwischen der Seitenfläche der Honleiste und
der gegenüberliegenden Begrenzungsfläche im Sinne
eines Spielausgleichs, um Relativbewegung in Richtung senkrecht
zu den Gleitflächen weitgehend zu unterbinden. Andererseits
ergibt sich bei radialer Zustellung der Honleisten eine Relativverschiebung zwischen
Honleiste und Honleistenöffnung in Radialrichtung, so dass
das dazwischen eingespannte gummielastische Material Querkräften
ausgesetzt ist, die das Material verschränken bzw. walken.
Hierdurch können sich elastische Rückstellkräfte
ergeben, die eine Rückzugsbewegung bzw. Einholbewegung
der Honleisten entgegen der Kraft der von innen wirkenden Zustellung
erreichen wollen. Wird die Zustellstange zurückgezogen,
um die Honleisten zu entlasten, so kann das elastisch deformierte
Stützelement als Honleisten-Einzugseinrichtung zum Einziehen der
Honleiste beim Zurückziehen der Zustellstange bzw. einer
anderen Zustelleinrichtung dienen. In der Regel reichen schon Rückholwege
in der Größenordnung einiger Mikrometer, um das
Herausziehen des Honwerkzeuges aus der bearbeiteten Bohrung zu erleichtern
und um eine Beschädigung von Honleiste und/oder Bohrungsinnenfläche
zu vermeiden. Entsprechende Vorteile können sich auch beim
Einführen des Werkzeugs in eine neue Bohrung ergeben.
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Die
Erfindung stellt somit auch ein gattungsgemäßes
Honwerkzeug bereit, das gekennzeichnet ist durch eine Honleisten-Einzugseinrichtung
zum Einziehen der Honleiste beim Zurückziehen der Zustelleinrichtung.
Im Gegensatz zu den herkömmlichen Leistenfangbuchsen, die
die Honleisten von außen in die Honleistenöffnung
zurückdrücken, wird hier eine von innen wirkende
Rückzugskraft wirksam. Auf Leistenfangbuchsen kann somit
verzichtet werden.
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Diese
und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen
auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die
einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren
in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der
Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte
sowie für sich schutzfähige Ausführungen
darstellen können. Ausführungsbeispiele der Erfindung
sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher
erläutert.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
einen parallel zur Drehachse des Honwerkzeugs verlaufenden Schnitt
durch einen Ausführungsform eines Honwerkzeuges;
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2 zeigt
eine seitliche Draufsicht auf einen rohrförmigen Werkzeugkörper
mit rechteckiger Honleistenaufnahmeöffnung;
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3 zeigt
einen senkrecht zur Werkzeugachse geführten Schnitt durch
den mit einer Honleiste versehenen Schneidbereich des Honwerkzeugs
aus 1;
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4 zeigt
eine schematische Detaildarstellung einer Spielausgleichseinrichtung
bei einer anderen Ausführungsform;
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5 zeigt
eine schematische Detailansicht einer Spielausgleichseinrichtung
mit einem Blattfederelement, das in einer Ausnehmung der Honleiste befestigt
ist, und
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6 zeigt
eine schematische Detaildarstellung einer Spielausgleichseinrichtung
bei einer anderen Ausführungsform.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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In
1 ist
ein Längsschnitt durch eine Ausführungsform eines
als Einleisten-Honwerkzeug ausgeführten Honwerkzeugs
100 parallel
zu der in der Schnittdarstellung nicht erkennbaren Werkzeugachse
(Rotationsachse) des Honwerkzeuges gezeigt. Das Honwerkzeug hat
einen Werkzeugkörper
110 in Form eines beidseitig
offenen Rohres mit einer relativ großen Wandstärke,
die mehr als 20% des Außendurchmessers des Rohres beträgt.
Ein Endabschnitt des aus einem Stahlwerkstoff gefertigten Werkzeugkörpers
ist in eine zylindrische Aufnahmeöffnung eines Werkzeugschafts
120 drehfest
eingeführt und dort mit Hilfe einer Halteschraube
122 fixiert.
Der Werkzeugschaft
120 dient zur Ankopplung des Honwerkzeuges
an eine Honspindel einer Werkzeugmaschine. Werkzeugschaft und Werkzeugkörper
können auch auf andere Weise lösbar oder unlösbar
miteinander verbunden sein, beispielsweise durch Einklemmen (vergleiche
DE 299 21 053 U1 ),
durch Löten o. dgl.
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In
einem dem Werkzeugschaft gegenüberliegenden freien Endabschnitt
des Werkzeugskörpers befindet sich der Schneidbereich des
Honwerkzeuges, der für die Honbearbeitung in das Innere
einer zur bearbeiteten Bohrung eingeführt wird. Wie besonders
gut in 2 erkennbar ist, hat der Werkzeugkörper
im Schneidbereich eine vom Inneren des Werkzeugkörpers
nach außen durchgehende, rechteckförmige Honleistenaufnahmeöffnung 140,
in der beim zusammengebauten Honwerkzeug (vergleiche 1 oder 3)
eine Honleiste 150 passgenau aufgenommen ist. Die Honleistenaufnahmeöffnung hat
vier paarweise zueinander parallele, ebene Begrenzungsflächen,
nämlich eine (in Axialrichtung gesehen) obere Begrenzungsfläche 141,
eine parallel dazu verlaufende untere Begrenzungsfläche 142 und zwei
senkrecht zu diesen kürzeren Begrenzungsflächen
verlaufende, längere seitliche Begrenzungsflächen 143 und 144,
wovon die in Drehrichtung 115 vorauseilende Begrenzungsfläche
als vordere Begrenzungsfläche 143 und die in Drehrichtung
nacheilende Begrenzungsfläche als hintere Begrenzungsfläche 144 bezeichnet
wird. Die vordere und die hintere Begrenzungsfläche sind
jeweils eben und verlaufen parallel zu einer Ebene, die durch die
Werkzeugachse 112 und eine mittig zwischen den seitlichen
Begrenzungsflächen verlaufende Radialrichtung 113 aufgespannt
wird.
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An
der der Honleistenaufnahmeöffnung 140 gegenüberliegenden
Seite sind am Werkzeugkörper zwei um etwa 90° gegeneinander
umfangsversetzte Stützleisten 180, 181 mit
radialen Außenflächen aus Hartmetall oder einem
anderen harten, z. B. keramischen Werkstoff angebracht.
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Die
insgesamt plattenförmige Honleiste 150 hat ein
plattenförmiges Trägerelement 151 aus
Stahl, an dessen radialer Außenseite ein Schneidbelag 152 aufgebracht
ist, der die in einer Bindung gebundenen Schneidstoffkörner
hält. Der Belag ist im Beispielsfall auf den Träger
aufgesintert, kann aber bei anderen Ausführungsformen auch
aufgeklebt oder aufgelötet oder durch Nieten oder Schrauben
am Trägerelement befestigt sein. Eine Honleiste kann auch
durch einen einstückigen Sinterkörper gebildet
sein. Eine radiale Innenseite des Trägerelements hat eine
ebene Schrägfläche, die mit einer komplementären
ebenen Schrägfläche am unteren Ende einer im Werkzeugkörper
geführten Zustellstange 130 nach Art eines Keilantriebs
derart zusammenwirkt, dass die Honleiste innerhalb der Honleistenaufnahmeöffnung radial
nach außen gedrückt wird, wenn die Zustellstange
durch den in der Honmaschine untergebrachten Zustellantrieb in Richtung
des Schneidbereichs des Honwerkzeugs gedrückt wird. Soche
Honleisten werden gelegentlich als „Honleiste mit Aufweitprofil” bezeichnet.
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Derjenige
Abschnitt der Honleiste, der im eingebauten Zustand zwischen den
seitlichen Begrenzungsflächen 143, 144 der
Honleistenaufnahmeöffnung liegt und der bei der radialen
Bewegung durch diese Flächen geführt wird, wird
als Führungsabschnitt 155 bezeichnet. Zum Führungsabschnitt gehört
ein Teil des Trägerelements 151 und ein kleinerer
Teil des Schneidbelags. Die Dimensionen der Honleiste und der der
Honleistenaufnahmeöffnung sind derart aufeinander abgestimmt,
dass die Honleiste radial beweglich, in Umfangsrichtung des Werkzeugkörpers
aber im Wesentlichen spielfrei zwischen den seitlichen Begrenzungsflächen 143, 144 aufgenommen
ist. In Axialrichtung, d. h. zwischen den oberen und unteren Begrenzungsflächen
kann ein geringes Spiel vorliegen. In der Regel versucht man aber,
auch in Axialrichtung einen möglichst spielfreien Sitz
zu erreichen. Bei der Herstellung wird darauf geachtet, dass der
lichte Abstand zwischen den vorderen und hinteren Begrenzungsflächen 143, 144 der
Honleistenaufnahmeöffnung nur minimal größer
ist als die zwischen der vorderen Seitenfläche 153 und
der hinteren Seitenfläche 154 der Honleiste gemessene
Breite der Honleiste. Im günstigsten Fall soll sich ein
relativ fester Schiebesitz ergeben, so dass sich die Honleiste zwar
von außen beim Zusammenbau manuell in die Honleistenaufnahmeöffnung hineindrücken
lässt, von alleine aber aus der Honleistenaufnahmeöffnung
nicht mehr herausfallen kann. Die Honleiste soll sich aber unter
der Einwirkung der nach unten gedrückten Zustellstange
radial nach außen verschieben lassen.
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Eine
Besonderheit des Honwerkzeugs besteht darin, dass eine zwischen
der Honleiste 150 und der Honleistenaufnahmeöffnung 140 wirksame Spielausgleichseinrichtung 160 vorgesehen
ist, die so konstruiert ist, dass ein eventuelles Spiel zwischen
der Honleistenaufnahmeöffnung und der darin aufgenommenen
Honleiste dauerhaft auch dann ausgeglichen wird, wenn sich die oben
beschriebenen geometrischen Verhältnisse (Schiebesitz)
aufgrund von Verschleiß oder aufgrund anderer Ursachen ändern
sollten. Bei der Ausführungsform ist dies konstruktiv sehr
einfach, aber sehr effektiv gelöst. Die Honleiste hat im
Führungsabschnitt in unmittelbarer Nähe unterhalb
des Schneidbelags eine langgestreckte Ausnehmung 162 in
Form einer Nut, die sich über die gesamte Länge
der vorderen Seitenfläche 153, parallel zum Schneidbelag
erstreckt. Die Nut 162 hat eine gerundete, etwa halbkreisförmige
Querschnittsform. Die Nutbreite beträgt weniger als 50%, insbesondere
weniger als 40% oder weniger als 30% der radialen Breite des Führungsabschnitts,
so dass sich die Nut im gesamten radialen Verstellbereich der Honleiste
immer vollständig gegenüber der gegenüberliegenden
vorderen Begrenzungsfläche 143 befindet.
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In
der Nut 162 liegt ein elastisch deformierbares Stützelement 165,
das ein im Querschnitt rundes, langgestrecktes Element aus einem
Elastomermaterial ist. Das Stützelement kann beispielsweise durch
einen Abschnitt eines O-Rings oder eines ähnlichen konventionellen
Dichtelementes gebildet sein. Der Durchmesser des Stützelements
ist etwa doppelt so groß wie die Tiefe der zu seiner Aufnahme
vorgesehenen Nut 162, so dass etwa die Hälfte
des Stützelementes über die vordere Seitenfläche 153 hinausragt,
wenn das Stützelement vollständig in die Nut eingefügt
und gegebenenfalls dort durch Einkleben oder auf andere Weise befestigt
ist. Das elastisch komprimierbare Stützelement füllt
die Nut 162 auf ihrer gesamten Länge aus, so dass
der Spalt, der zwischen der vorderen Seitenfläche 153 der
Honleiste und der gegenüberliegenden vorderen Begrenzungsfläche 143 der
Honleistenaufnahmeöffnung gebildet sein kann, durch das
komprimierbare Material in Radialrichtung weitgehend abgedichtet
ist, wenn die Honleisten in die Honleistenaufnahmeöffnung
eingesetzt ist.
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Bei
der Montage wird zunächst das Stützelement 165 in
die Nut 162 eingesetzt und dort gegebenenfalls durch Einkleben
oder dergleichen fixiert. Dann wird die Honleiste von außen
in die Honleistenaufnahmeöffnung eingedrückt.
Dabei wird das Stützelement stark komprimiert, sobald die
Nut den Bereich der Honleistenaufnahmeöffnung erreicht.
Beim Einführen wird das Stützelement zusammengedrückt und
füllt die Nut 162 sowie den Zwischenraum zwischen
der mit Nut versehenen Seitenfläche 153 und der
vorderen Begrenzungsfläche 143 aus. Die elastischen
Kräfte innerhalb des Stützelements sorgen dafür,
dass die Honleiste mit ihrer hinteren Seitenfläche 154 fest
an die hintere Begrenzungsfläche 144 gedrückt
wird, so dass zwischen den Gleitpartnern des dortigen Gleitpaars
kein mit Spiel behafteter Spalt verbleibt. Wenn ein Spalt entsteht,
so ist dies zwischen den korrespondierenden Flächen 143, 153 der vorderen
Gleitpaarung der Fall, die eventuell durch das Stützelement
auseinandergedrückt werden. Dennoch bleibt die Honleiste
aufgrund der druckbelasteten Anlage der hinteren Planflächen 154, 144 zuverlässig
in ihrer radialen Ausrichtung und kann nicht verkippen. Diese Andrückkraft
F (siehe Pfeil) wird noch verstärkt, wenn sich das Honwerkzeug während
der Bearbeitung in der Bohrung in Drehrichtung 115 dreht
und der Schnittdruck die Honleiste zusätzlich an die hintere
Begrenzungsfläche 154 drückt.
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Die
Spielausgleichseinrichtung 160 ist nur auf einer Seite
der Honleiste angebracht, nämlich auf derjenigen Seite,
die bei Drehung des Honwerkzeugs in Drehrichtung 115 vorauseilt.
Dadurch wird erreicht, dass an der gegenüberliegenden Gleitpaarung
zwei harte, ebene Flächen 144, 154 aufeinander
aufliegen, so dass die Honleiste immer eine definierte Lageposition
während der Bearbeitung hat. Eine Verkippung der Honleiste
wird dadurch zuverlässig vermieden. Die Vermeidung einer
Honleistenverkippung hat wiederum zur Folge, dass die Honleiste
auch bei der Bearbeitung ständig optimal radial ausgerichtet bleibt
und somit der Schneidbelag gleichmäßig abgearbeitet
wird. Hierdurch ergeben sich spürbare Erhöhungen
der Standzeiten der Werkzeuge. Die Spielausgleichseinrichtung sichert
die Honleiste weiterhin gegen Herausfallen aus dem Werkzeugkörper,
so dass gesonderte Rückhalteeinrichtungen, wie z. B. eine
Leistenfangbuchse, nicht nötig sind.
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Wird
die Honleiste während der Bearbeitung mittels der Zustellstange
in Radialrichtung nach außen zugestellt, so verformt sich
das Elastomermaterial durch die Zustellbewegung und es entsteht
ein durch Querverformung verzerrtes Gefüge des Elastomermaterials.
Wird nach Abschluss der Honbearbeitung die Zustellstange zurückgezogen,
so können die elastischen Rückstellkräfte
innerhalb des Stützelementes eine Rückstellkraft
auf die Honleiste bewirken, durch die die Honleiste radial nach
innen zurückgezogen wird. Der Rückholweg beträgt
in der Regel nur wenige Mikrometer, beispielsweise zwischen zwei
Mikrometer und dreißig Mikrometer. Dies reicht jedoch aus,
um den Anpressdruck zwischen Schneidbelag und Bohrungsinnenfläche
so weit aufzuheben, dass das Honwerkzeug gefahrlos und ohne Beschädigung
der gehonten Innenfläche aus dem Werkstück herausgezogen
werden kann. Daher hat das elastisch deformierbare Stützelement
hier eine Doppelfunktion, da es auch ein als Rückstellelement einer
Honleisten-Einzugseinrichtung zum Einziehen der Honleiste beim Zurückziehen
der Zustellstange wirkt.
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Einige
von zahlreichen Varianten sind in den 4 bis 6 schematisch
dargestellt. 4 zeigt einen vergrößerten
Ausschnitt eines Honwerkzeugs mit einer Spielausgleichseinrichtung 460,
die eine in Längsrichtung der Honleiste 450 unterhalb
des Schneidbelags 452 verlaufende Nut 462 aufweist,
in der ein durchgehendes, langes, elastisch komprimierbares Stützelement 465 liegt.
Dieses hat im entlasteten Zustand einen kreisförmigen Querschnitt und
kann beispielsweise durch einen Abschnitt eines O-Rings geeigneter
Dimension gebildet sein. Im Unterschied zur Ausführungsform
von 3 hat die Nut 462 einen breiteren und
flacher erscheinenden Querschnitt, der sich daraus ergibt, dass
der Krümmungsradius des Nutquerschnitts wesentlich größer
ist als der Krümmungsradius des Stützelementquerschnitts.
Hierdurch ist es möglich, dass das Stützelement 465 innerhalb
der relativ breiten Nut 462 in Radialrichtung der Honleiste
rollt, wenn die Honleiste durch die Zustelleinrichtung von innen
radial nach außen vorgeschoben wird. Das zusammengedrückte Stützelement
gerät dann nämlich in den zunehmend enger werdenden
Bereich des Nutrandes auf der dem Schneidbelag abgewandten Seite.
Bei der Rollbewegung findet eine zunehmende Komprimierung des Stützelementes
statt. Wird danach die Zustellstange zurückgezogen, so
kann sich das Stützelement druckentlasten bzw. entspannen,
indem es versucht, in die in 4 gezeigte
Gleichgewichtslage zurückzurollen. Dadurch wird eine nach
radial innen gerichtete Rückstellkraft auf die Honleiste
ausgeübt.
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Bei
der Ausführungsform von 5 ist in
der vorderen Seitenfläche 553 der Honleiste 550 eine Rechteckausnehmung 562 eingebracht,
die über die gesamte Länge der Honleiste durchgehen
kann, aber auch nur einen Teil der Länge einnehmen kann.
In dem dem Schneidbelag 552 zugewandten oberen Bereich
der Ausnehmung 662 ist ein Ende einer aus Federstahl gefertigten,
dünnen Blattfeder 565 durch Punktschweißen
oder auf andere Weise befestigt. Die Blattfeder ist bezogen auf
den Boden der Ausnehmung 562 konvex gekrümmt und
stützt sich mit ihrem freien Ende auf dem ebenen Boden
der Ausnehmung 162 ab. Die Blattfeder ist so dimensioniert, dass
der gekrümmte Mittelabschnitt der Blattfeder im entlasteten,
nicht deformierten Zustand die Seitenfläche 553 so
weit überragt, dass sich die Blattfeder beim Einsetzen
der Honleiste in die Honleistenöffnung durch den Anlagekontakt
mit der vorderen Begrenzungsfläche 543 der Honleistenaufnahmeöffnung
leicht verformt und dadurch die Honleiste und die gegenüberliegende
Begrenzungsfläche 543 der Honleistenöffnung
derart auseinanderdrückt, dass eventuell vorhandenes Spiel
ausgeglichen wird.
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Bei
der Ausführungsform von 6 hat das aus
einem Elastomermaterial bestehende Stützelement 665 einen
rechteckigen Querschnitt, insbesondere einen quadratischen Querschnitt
und liegt passgenau in einer Rechtecknut 662 der Honleiste 650. Das
Stützelement liegt mit einer von vornherein ebenen Grenzfläche
an der gegenüberliegenden ebenen Begrenzungsfläche 643 großflächig
an und dichtet diesen Bereich zuverlässig ab. Wenn sich
nach radialer Verschiebung der Honleiste nach außen eine elastische
Deformation des Stützelementes aufgebaut hat, so sind die
Rückstellkräfte, die zum Zurückholen
der Honleiste nach Entlastung des Zustellsystems führen,
bei dieser Ausführungsform besonders stark.
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Ausführungsformen
der Erfindung wurden anhand von Einleisten-Honwerkzeugen erläutert, also
Honwerkzeugen mit nur einer einzigen Honleiste. Ein Honwerkzeug
kann auch mehr als eine Honleiste haben, beispielsweise zwei oder
drei oder vier Honleisten, wobei die Honleisten gleichmäßig
oder ungleichmäßig um den Umfang des Honwerkzeuges verteilt
sein können. Anstelle eines einzigen Stützelementes
kann eine Spielausgleichseinrichtung bzw. eine Honleisten-Einzugseinrichtung
auch mehr als ein elastisch deformierbares Stützelement
haben, beispielsweise drei, vier, fünf oder sechs oder
mehr. Ein großer Vorteil der beschriebenen Ausführungsformen
besteht darin, dass die Elemente der Spielausgleichseinrichtung
bzw. die Honleisten-Einzugseinrichtung auch in sehr kleinen Dimensionen
bereitgestellt werden können. Bevorzugte Ausführungsformen
von Honwerkzeugen sind für die Bearbeitung relativ kleiner
Bohrungen vorgesehen und haben beispielsweise einen wirksamen Durchmesser
von 15 mm oder weniger, insbesondere von 10 mm oder weniger. Typischerweise
kann der wirksame Durchmesser zwischen ca. 5 mm und ca. 10 mm liegen.
Es ist jedoch nicht ausgeschlossen, die hier vorgestellten Konzepte
auch bei Honwerkzeugen mit größeren Durchmessern
zu verwenden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 29921053
U1 [0005, 0030]