DE2239076C3

DE2239076C3 - Device for machining, in particular for honing and / or electroplating the surfaces of a bore

Info

Publication number: DE2239076C3
Application number: DE19722239076
Authority: DE
Inventors: Myron P. Royal Oak; Czubak Albin S. Detroit; Mich. Ellis (V.StA.)
Original assignee: Micromatic Industries, Inc., Holland, Mich. (V.StA.)
Priority date: 1971-08-16
Filing date: 1972-08-08
Publication date: 1976-02-12

Description

außerdem mit Hilfe von Lagern 29 drehbar in der Hohlwelle 12 gelagert ist. Die Werkzeughalterung 24 ist von einem Mantel 30 umgeben, der ebenfalls in die Bohrung 20 des Werkstücks hineinragen kann. Der Mantel 20 ist mit Längsschlitzen 32 versehen, durch welche die Honsteine 26 hindurchgreifen können, so daß diese nach ihrer radialen Ausrichtung durch die Längsschlitze 32 hindurch mit der Oberflg-he 28 unter jedem gewünschten Druck in Eingriff gebracht oder auch außer Kontakt mit der Oberfläche 28 gehalten werden können. Der Innendurchmesser des Mantels 30 ist so gewählt, daß sich ein ausreichendes Spiel für die Werkzeughalterung 24 ergibt, so daß letztere bezüglich des Mantels 30 Relativbewegungen ausführen kann. Der Außendurchmesser des Mantels ist dagegen so gewählt, daß ein geringer Abstand zu der Oberfläche 28 der Bohrung 20 des Werkstücks 18 verbleibt.is also rotatably mounted in the hollow shaft 12 with the aid of bearings 29. The tool holder 24 is surrounded by a jacket 30, which can also protrude into the bore 20 of the workpiece. the Jacket 20 is provided with longitudinal slots 32 through which the honing stones 26 can reach through, so that these after their radial alignment through the Longitudinal slots 32 through with the upper surface 28 underneath engaged or held out of contact with surface 28 at any desired pressure can be. The inner diameter of the shell 30 is chosen so that there is sufficient play for the Tool holder 24 results so that the latter can perform relative movements with respect to the shell 30. The outer diameter of the jacket, on the other hand, is selected in such a way that a small distance from the surface 28 the bore 20 of the workpiece 18 remains.

Wie in Fig. 1 schematisch angedeutet, kann die Hohlwelle 12 mittels eines üblichen Hubzylinders 34. welcher an der Maschine 10 montiert ist. zu einer Hin- und Herbewegung angetrieben werden, während der Mantel 30 mittels üblicher Zylindereinheilen 36 und 38 lösbar mit der Hohlwelle 12 verbindbar ist, um sich. solange die Verbindung besteht, gemeinsam mit der Werkzeughalterung 24 hin- und herzubewegen. Die Kolben der Zylindereinheiten 36 und 38 sind mit einem Flansch 39 verbunden, der an einem Haltekragen 40 vorgesehen ist, welcher den Mantel 30 trägt, während die Zylinder der Zylindereinheiten 36 und 38 mit den einander gegenüberliegenden Enden eines an der Hohlwelle 12 befestigten und seitlich abstehenden Armes 37 verbunden sind. Ferner ist ein Antriebsmechanismus 41 vorgesehen, der dazu dient, der Werkzeughalterung 24 und dem Mantel 30 gleichzeitig eine Drehbewegung zu erteilen. Der Antriebsmechanismus 41 besitzt einen Antriebskäfig 42, welcher bei.spielsweise mit Hilfe eines kerbverzahnten Zahnradgetriebes (nicht dargestellt) zu einer Drehbewegung um die Achse der Hohlwelle 12 antreibbar sein kann. Der Antriebskäfig 42 besitzt auf seiner Innenseite im Abstand voneinander angeordneie senkrechte Antriebselemente 44 und 46, deren untere Enden mittels Schraubbolzen 50 an einem an dem Mantel 30 angeformten Flansch 48 befestigt sind, während ihre oberen Enden durch den Antriebsmechanismus angetrieben werden. Die Innenseiten der Antriebselemente 44 und 46 bilden Längsschlitze 52 bzw. 54, in denen Reuen 56 und 58 montiert sind, die ihrerseits an der Werkzeughalterung 24 befestigt sind. Infolge dieses Aufbaus wird die Drehbewegung der Antriebselemente 44 und 46 sowohl auf die Werkzeughalterung 24 als auch auf den Mantel 30 übertragen, welcher mittels Lagern 60 und 62 drehbar auf dem Halskragen 40 gelagert ist. Außerdem kann die Werkzeughalterung 24 unabhängig von dem Mantel 30 durch den Zylinder 34 hin- und herbewegt werden, während der Mantel 30 mit Hilft der Zylindereinheiten 36 und 38 gemeinsam mit der Werkzeughalterung 24 hin- und herbewegt werden kann, so daß der Arm 37. der Flansch 48 des Mantels 30 und der Haltckragen 40 gemeinsam mit dt, Hohlwelle 12 hin- und herbewegt werden. Mit Hilfe dieser Konstruktion ist es also möglich, die rotierende Werkzeughalterung 24 in senkrechter Richtung bezüglich des gleichzeitig rotierenden, jedoch in senkrechter Richtung feststehenden Mantels 30 zu bewegen, und zwar innerhalb des Bereichs, welcher durch die Länge der Längsschlitze 32 begrenzt ist: es ist aber auch möglich, die Werkzeughalterung 24 und den Mantel 30 gleichzeitig hin- und herzubewegen.As indicated schematically in Fig. 1, the Hollow shaft 12 by means of a conventional lifting cylinder 34 which is mounted on the machine 10. to a and reciprocating while the shell 30 is driven by conventional cylinder units 36 and 38 is releasably connectable to the hollow shaft 12 to itself. as long as the connection exists, together with the Tool holder 24 to move back and forth. The pistons of the cylinder units 36 and 38 are with a Flange 39 connected, which is provided on a retaining collar 40 which carries the jacket 30 while the cylinders of the cylinder units 36 and 38 with the opposite ends of one on the hollow shaft 12 attached and laterally protruding arm 37 are connected. Furthermore, there is a drive mechanism 41 provided, which serves to the tool holder 24 and the jacket 30 to a rotary movement at the same time To give. The drive mechanism 41 has a drive cage 42, which with the help of a splined gear transmission (not shown) to a rotary movement about the axis of the hollow shaft 12 can be drivable. The drive cage 42 is arranged on its inside at a distance from one another vertical drive elements 44 and 46, the lower ends of which by means of screw bolts 50 on one on the jacket 30 molded flange 48 are attached while their upper ends are driven by the drive mechanism will. The insides of the drive elements 44 and 46 form longitudinal slots 52 and 54, respectively, in FIG to which Reuen 56 and 58 are mounted, which in turn at the tool holder 24 are attached. As a result of this structure, the rotary movement of the drive elements 44 and 46 transferred both to the tool holder 24 and to the jacket 30, which by means of bearings 60 and 62 is rotatably mounted on the neck collar 40. In addition, the tool holder 24 can be independent are reciprocated from the jacket 30 through the cylinder 34, while the jacket 30 moved back and forth together with the tool holder 24 with the aid of the cylinder units 36 and 38 can be so that the arm 37. the flange 48 of the jacket 30 and the retaining collar 40 together with dt, Hollow shaft 12 can be moved back and forth. With the help of this construction it is possible to use the rotating Tool holder 24 in a vertical direction with respect to the simultaneously rotating, but in a vertical direction Direction of fixed shell 30 to move, within the range defined by the length the longitudinal slots 32 is limited: it is also possible, however, to use the tool holder 24 and the jacket 30 move back and forth at the same time.

Das untere F.nde des Hahekragens 40 ist von der Werksiückaufnahme 16 durch eine isolierende Dichtung 64 getrennt, die aus jedem geeigne'.en, elektrisch nichtleitenden Material bestehen kann und bezüglichThe lower end of the Hahekragens 40 is from the Werksiückaufnahme 16 through an insulating seal 64 separated, which can consist of any suitable, electrically non-conductive material and with respect to

rinr UA.-t·, .,", .1 r_ _ 1 r _■ ·-. : - J - _U rinr UA.-t ·,., ", .1 r_ _ 1 r _ ■ · -.: - J - _U

. ..vinaiinAauiiidiiMIC ICSl UiIgCUIUIlCl IbI, jCUVivi: . ..vinaiinAauiiidiiMIC ICSl UiIgCUIUIlCl IbI, jCUVivi:

eine Drehbewegung sowie eine Hin- und Herbewegung des Mantels 30 gestattet.a rotary movement as well as a reciprocating movement of the shell 30 is allowed.

Ein Kreislauf für die Behandlungsflüssigkeit enthält einen Behälter 66, aus dem die Behandlungsflüssigkeit mit Hilfe einer Pumpe 68 durch eine Leitung 70 zu einer Öffnung 72 in der Werkstückaufnahme 16 gepumpt werden kann, von wo sie durch einen Kanal 74 zu dem unteren Ende 76 der nahezu als Sackbohrung ausgebildeten Bohrung 20 gelangt. Von dort kann die Behandlungsflüssigkeit durch den einen größeren Durchmesser besitzenden Abschnitt 77 der Bohrung fließen und weiter durch den ringförmigen Raum zwischen der Außenseite des Mantels 30 und der Oberfläche 28 der Bohrung des Werkstücks zu einem Kanal 78 am oberen Ende der Werkstückaufnahme 16. Aus dem Kanal 78 fiieöt die Behandlungsflüssigkeit dann durch eine Leitung 80 zurück in den Behälter 66. Um eine Strömung in entgegengesetzter Richtung zu verhindern, ist in der Leitung 70 ein Rückschlagventil 82 vorgesehen, auf dessen der Werkstückaufnahme 16 zugewandter Seite ein Druckmesser 84 vorgesehen sein kann.Contains a circuit for the treatment liquid a container 66, from which the treatment liquid with the aid of a pump 68 through a line 70 to an opening 72 in the workpiece holder 16 can be pumped, from where it can be pumped through a channel 74 arrives at the lower end 76 of the bore 20, which is designed almost as a blind bore. From there the Treatment fluid through the larger diameter portion 77 of the bore flow and continue through the annular space between the outside of the shell 30 and the surface 28 of the bore of the workpiece to a channel 78 at the upper end of the workpiece holder 16. From the Channel 78 then flows the treatment liquid back into the container 66 through a conduit 80 To prevent flow in the opposite direction, a check valve 82 is provided in line 70, on the side facing the workpiece holder 16, a pressure gauge 84 can be provided can.

Um ein Austreten der Behandlungsflüssigkeit aus dem beschriebenen Kreislauf zu verhindern, ist zwischen dem oberen Ende der Werkstückaufnahme 16 und der Außenseite des drehbaren Mantels 30 eine Dichtung 86 vorgesehen. Eine weitere Dichtung 88 ist zwischen der Innenseite des Mantels und der Außenseite der Werkzeughalterung 24 angeordnet. Beim Austührungsbeispiel ist der Innendurchmesser der Dichtung 86 geringfügig kleiner als der Außendurchmesser des Mantels 30 und der Innendurchmesser der Dichtung 88 geringfügig größer als der Außendurchmesser der Werkzeughalterung 24, so daß sich zwischen der Innenseite der Dichtung 86 und der Außenseite des Mantels 30 ein kleiner Zwischenraum ergibt. Auch zwischen der Innenseite der Dichtung 88 und der Außenseite der Werkzeughalterung ist ein kleiner Spalt freigelassen, so daß eine kleine Menge der Behandlungsflüssigkeit an den Dichtungen vorbeifließen kann und einen Flüssigkeitsfilm bildet, der die Lebensdauer der Dichtungen 86 und 88 slark erhöht. Der Spalt zwischen der Innenseite der Dichtung 86 und der Außenseite des Mantels 30 sowie der Spalt zwischen der Innenseite der Dichtung 88 und der Außenseite der Werkzeughalterung 24 kann beispielsweise etwa 25 μΐυ bis 50 um breit sein. Eine solche Konstruktion führt zu einer kontrollierten Flüssigkeitsströmung an den Dichtungen 86 und 88 vorbei, wobei die an der Dichtung 86 vorbeigelangtc Behandlungsflüssigkeit über einen Kanal 87 in den Haltekragen 40, welcher mit einer Leitung 89, die mit dem Behälter 66 in Verbindung steht, zurückgeleitet wird, während die an der Dichtung 88 vorbeigelangte Behandlungsflüssigkcit über einen in dem Mantel 30 vorgesehenen Kanal 91, der mit einer beiderseits durch O-Ringe 95 und 97 abgedichteten Ringnut 93 in dem lialtekragen 40 in Verbindung steht, sowie über einci von der Ringnut 93 ausgehenden, durch den Haltekragen 40 führenden Kanal 99, der mit der Leitung 89 verbunden ist. zu dem Behälter 66 zurückgeführt wird. Die Dichtungen 86 und 88 können. Matt von dem Haltekragen 40 bzw. dem Mantel 30. auch von dem Mantel 30 bzw. de>" Werkzeughalterung 24 getragen werden. Zwi-In order to prevent the treatment liquid from escaping from the circuit described, between the upper end of the workpiece holder 16 and the outside of the rotatable jacket 30 a Seal 86 is provided. Another seal 88 is between the inside of the shell and the outside the tool holder 24 arranged. In the example of execution the inner diameter of the seal 86 is slightly smaller than the outer diameter of the jacket 30 and the inner diameter of the seal 88 is slightly larger than the outer diameter the tool holder 24, so that between the inside of the seal 86 and the outside of the Shell 30 results in a small space. Also between the inside of the seal 88 and the outside A small gap is left free in the tool holder, so that a small amount of the treatment liquid can be used can flow past the seals and form a film of liquid that extends the service life of the Seals 86 and 88 slark increased. The gap between the inside of the seal 86 and the outside of the Jacket 30 and the gap between the inside of the seal 88 and the outside of the tool holder 24 can, for example, be about 25 μm to 50 μm wide being. Such a construction results in a controlled flow of fluid at the seals 86 and 88, with the seal 86 passed c Treatment liquid through a channel 87 in the retaining collar 40, which is connected to a line 89 with the Container 66 is in communication, is returned, while the treatment liquid that has passed the seal 88 via a channel 91 provided in the jacket 30, with one on both sides through O-rings 95 and 97 sealed annular groove 93 in the lialte collar 40 is in connection, as well as via a ci Channel 99 emanating from the annular groove 93, leading through the retaining collar 40 and connected to the line 89 is. is returned to the container 66. The seals 86 and 88 can. Matt from the retaining collar 40 or the jacket 30 can also be carried by the jacket 30 or the tool holder 24. Between

sehen dem Haltekragen 40 und der Oberseite des Werkstücks 18 ist ferner eine Dichtung 90 vorgesehen, während der untere Teil des Werkstücks bezüglich der Werkstückaufnahme mit Hilfe einer Dichtung 92 abgedichtet ist.see the retaining collar 40 and the top of the workpiece 18, a seal 90 is also provided, while the lower part of the workpiece is sealed with respect to the workpiece holder with the aid of a seal 92 is.

Die Behandlungsflüssigkeit bildet einen elektrisch leitenden Pfad zwischen dem elektrisch leitfähigen Mantel 30 und dem elektrisch leitfähigen Werkstück 18. Es ist eine Gleichstromquelle 94 vorgesehen, welche einen positiven und einen negativen Anschluß 96 bzw. 98 aufweist und dazu dient, einen Gleichstrom vorgegebener Größe zu der Umgebung des Werkstücks zu liefern. Der positive Anschluß 96 ist dabei über einen Leiter 100 mit einer Bürste 102 verbunden, von der der elektrische Strom auf den rotierenden Mantel 30 übertragen werden kann. Von dem Mantel 30 fließt der Strom über die Behandlungsflüssigkeit zu dem Werkstück 18. Ein Leiter 104 zwischen dem Werkstück 18 und dem negativen Anschluß 98 der Gleichstromquelle schließt den elektrischen Kreis.The treatment liquid forms an electrically conductive path between the electrically conductive one Jacket 30 and the electrically conductive workpiece 18. A direct current source 94 is provided, which has a positive and a negative terminal 96 and 98 and is used to provide a direct current predetermined Supply size to the environment of the workpiece. The positive connection 96 is via a conductor 100 connected to a brush 102, from which the electric current is transferred to the rotating jacket 30 can be. The current flows from the jacket 30 via the treatment liquid to the workpiece 18. A conductor 104 between workpiece 18 and negative terminal 98 of the DC power supply closes the electrical circuit.

Die Maschine 10 arbeitet so, daß zunächst die Hohlwelle 12 sowie das Werkzeug 14 in ihre höchste Stellung gebracht werden. Danach wird das Werkstück 18 derart in die Werkstückaüfnahme 16 eingebracht, daß die Bohrung 20 des Werkstücks in axialer Richtung mit der Rotationsachse des Werkzeugs 14 fluchtet. Während die Honsteine 26 in den Längsschlitzen 32 des Mantels 30 zurückgezogen sind, werden die Werkzeughalterung 24 und der Mantel 30 als eine Einheit senkrecht nach unten bewegt, bis das untere Ende des Mantels 30 sich in der Nähe des unteren Endes der Bohrung befindet, wie dies die F i g. 1 und 3 /eigen. Anschließend wird der Mantel 30 durch Freigabe der Zylindereinheiten 36 und 38 von der Hohlwelle 12 gelöst.The machine 10 works so that the hollow shaft 12 and the tool 14 are initially in their highest position to be brought. The workpiece 18 is then introduced into the workpiece receptacle 16 in such a way that the bore 20 of the workpiece is aligned in the axial direction with the axis of rotation of the tool 14. While the honing stones 26 are retracted in the longitudinal slots 32 of the jacket 30, the tool holder 24 and the jacket 30 is moved vertically downward as a unit until the lower end of the jacket 30 is located near the lower end of the bore, as shown in FIG. 1 and 3 / own. Subsequently the jacket 30 is detached from the hollow shaft 12 by releasing the cylinder units 36 and 38.

Wenn sich das Werkzeug 14 in dieser Stellung befindet. wird das Umwälzen der Behandlungsflüssigkeit eingeleitet, so daß diese zwischen der Außenseite des Mantels 30 und der Oberfläche 28 der Bohrung des Werkstücks hindurchfließt. Danach werden die Honsteine in Kontakt mit der Oberfläche 28 gebracht, undWhen the tool 14 is in this position. the circulation of the treatment liquid is initiated so that it is between the outside of the Sheath 30 and the surface 28 of the bore of the workpiece flows therethrough. Then the honing stones brought into contact with the surface 28, and

ίο der Werkzeughalter 24 wird mit Hilfe des Hubzylinders 34 hin- und herbewegt, während gleichzeitig die Werkzeughalterung 24 und der Mantel 30 über den Antriebsmechanismus 41 zu einer Drehbewegung angetrieben werden. Wenn der gewünschte Materialabtrag erreich!ίο the tool holder 24 is with the help of the lifting cylinder 34 reciprocated while at the same time the tool holder 24 and the jacket 30 via the drive mechanism 41 are driven to rotate. When the desired material removal is achieved!

ist, ist die Oberfläche 28 der Bohrung ausreichend-sauber und für das nachfolgende Galvanisieren vorbcrei tet.is, the surface 28 of the bore is sufficiently clean and ready for subsequent electroplating tet.

Anschließend wird der elektrische Strom eingeschal tet, so daß der Mantel 30 als Anode und das Werkstück 18 als Kathode dient. Das Galvanisieren wird danr durchgeführt, während sich der Mantel 30 ständig dreht, wobei jedoch die Honsteine 26 geringfügig zu rückgezogen sind, um den Druck auf die Oberfläche 2i des Werkstücks zu verringern. Die Strömung der Be handlungsflüssigkeit wird dabei aufrechterhalten. Nact einer ausreichenden Zeit und nach einem ausreichen den Abscheiden und Honen des abgeschiedenen Me tails auf der Fläche 28 des Werkstücks kann der elektri sehe Strom unterbrochen werden. Falls dies erwünsch ist, kann nach Unterbrechung des elektrischen Strom das Honen fortgesetzt werden.Then the electric current is switched on, so that the jacket 30 as the anode and the workpiece 18 serves as a cathode. The electroplating is then carried out while the jacket 30 is continuously rotates, but the honing stones 26 are slightly withdrawn to the pressure on the surface 2i of the workpiece. The flow of the treatment liquid is maintained. Nact a sufficient time and after sufficient deposition and honing of the deposited metal The electrical current can be interrupted tails on the surface 28 of the workpiece. If so desired honing can be continued after the electrical current is interrupted.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Claim:

Device for processing, in particular for honing and / or electroplating the surface a hole in a particularly metallic workpiece with a machine-fixed workpiece holder, a tool which can be inserted into the bore, mounting and drive devices for reciprocating and rotating the tool and a source of liquid, from which the treatment liquid in a closed circuit under pressure in the area can be conveyed between the surface of the bore and the tool, characterized in that that in a manner known per se between the support and drive devicesep (30) for the tool (14) and the tool (14) seals (64, 86, 88, 90) are provided which at least in some cases (seals 86, 88) are dimensioned so that treatment liquid cannot seep through allow, and that means (87, 89, 91, 99) are provided by this Seals (86, 88) returned liquid which has passed through to the liquid source (66).

th, in particular for honing and / or electroplating the surface of a bore in a particular metallic workpiece with a machine-fixed workpiece holder, a tool which is inserted into the Bore can be used, mounting and drive devices for moving back and forth as well as for rotating of the tool and a liquid source, from which the treatment liquid in a ^ m closed Circulation under pressure in the area between the surface of the bore and the tool can be demanded is.

From DT-AS 12 17 171 such a device for dimensionally accurate processing of the surface is already available a well known, wherein an electrolyte liquid in a closed circuit under pressure in the area between the surface of the bore and the tool can be conveyed. The »closed Circuit "in the known device a circuit in which, in principle, the same amount of electrolyte is constantly present circulates without the electrolyte or the treatment liquid in the rest of the rest at any time in closed Lines would be led.

On the other hand, various, in particular electrolytic, treatment liquids are very aggressive and should therefore only come into contact with the machine parts that are essential for processing are required, while the other machine parts and the operating personnel protect against leaking treatment liquid should be protected as much as possible.

Attempts have therefore already been made to prevent damage from the electrolyte solution used in honing and / or electroplating to avoid. For example, in US-PS 33 90 068 a panel for the workpiece holder a honing and electroplating machine described by soft splashes and drops of the treatment liquid be kept away from neighboring machine parts and from operators.

The decisive advantage of the device according to the invention is that due to the use partially permeable seals despite the intricate movements of the tool long service life of the seals is achieved, while on the other hand a safe guidance of the Treatment liquid is guaranteed in a closed circuit, so that by the treatment liquid caused damage can be avoided. The invention is hereinafter based on a Drawing explained in more detail. In the drawing shows

F i g. 1 shows a schematic, vertical section through a honing and electroplating machine according to the invention,

F i g. 2 shows a cross section through the machine according to FIG. 1 along the line 2-2 and
F i g. 3 is an enlarged partial view of FIG. 1. F i g. 1 shows a honing and electroplating machine 10 with a reciprocating hollow shaft 12 to which a tool 14 for honing and electroplating is drivably connected so that it moves back and forth together with the hollow shaft 12 and rotates relative to the hollow shaft 12 can. Furthermore, a workpiece holder 16 is provided on the machine 10, which is mounted below the tool 14 and carries a workpiece 18 which is aligned with the tool 14 in the axial direction. The workpiece 18 shown has a stepped bore 20, the lower end of which is partially closed at 22. The tool 14 has a tool holder 24 with four honing stones 26 which are radially adjustable with respect to the tool holder 24.

The tool holder 24 has an integrally formed flange 25 which connects to the hollow shaft 12 a retaining ring 27 is connected in such a way that the tool holder moves together with the hollow shaft 12 reciprocated, the tool holder 24

5555