DE2460997A1

DE2460997A1 - Bearbeitungswerkzeug und -verfahren fuer bohrungen

Info

Publication number: DE2460997A1
Application number: DE19742460997
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl Ing Dr Haasis
Original assignee: Nagel Maschinen und Werkzeugfabrik GmbH
Current assignee: Nagel Maschinen und Werkzeugfabrik GmbH
Priority date: 1974-12-21
Filing date: 1974-12-21
Publication date: 1976-07-01
Also published as: DE2460997C3; FR2294803A1; FR2294803B1; ES454852A1; ES443740A1; GB1489968A; BR7508482A; JPS5189288A; DE2460997B2

Description

PA"-" F Nl AN WALTE

Dipl.-Chem. Dr. RUFF Dipl.-lng. J. BEIER

7 STUTTGART 1 Neckarstraße 5O Telefon CO711) 22 7O 51

20. Dezember 1974 - JB/Rie

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Anmelderin: Firma Nagel Mascninen- und Werkzeugfabrik GmbH, 7440 - Nürtingen -

Bearbeitungswerkzeug und -verfahren für Bohrungen

Die Erfindung betrifft ein Bearbeitungswerkzeug für Bohrungen mit einem Werkzeugkörper und einem Arbeitsabschnitt mit einer schleifenden Oberfläche sowie ein Verfahren zur Bearbeitung von Bohrungen, wobei insbesondere das obengenannte Werkzeug verwendet werden kann.

Zur Bearbeitung von Bohrungen gibt es verschiedene Verfahren. Sofern es auf eine hohe Oberflächengüte ankommt, wird meist das Honen angewendet, d.h. eine Bearbeitung mit einem Werkzeug, dessen mit einem Schleifmittel belegte Aussenflache *

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entsprechend dem Fortschritt des Werkstoffabträges nachstellbar ist und das in der Bonrung axial oszillierend und gleichzeitig drehend bewegt wird. Durch das Honen werden Bohrungen mit hoher Oberflächengüte und guter Masshaltigkeit sowie mit einer vorteilhaften Oberflächenstruktur erzeugt. Der für das Honen typische Kreuzschliff (die Bearbeitungsspuren verlaufen unter einem Winkel zur Mantellinie der Bohrung) ist für Schmiermittelhaltung etc. sehr erwünscht.

Für kleine Bohrungen verwendet man häufig sogenannte Honschäfte, die einen geschlitzten rohrförmigen Werkzeugkörper besitzen, der aussen einen Schleifbelag besitzt. Im Inneren des Werkzeugkörpers ist ein Aufweitkonus axial verschiebbar, der während des Bearbeitungsvorganges von einem unterhalb des unbearbeiteten Masses liegenden Durchmesser bis zum Fertigdurchmesser stufenweise nachstellbar ist. Bei diesen Honschäften wird durch entsprechende Ausbildung darauf geachtet, dass der gesamte Arbeitsabschnitt auch im aufgeweiteten Zustand möglichst genau zylindrisch "ist, da sich sonst keine Form- und Masshaltigkeit herstellen lässt.

Beim Honen wird übrigens an den Enden der Bohrungen mit einem Überlauf des Werkzeuges von einem Drittel der Honsteinlänge über das Bohrungsende gearbeitet. Die Aufweitung des Werkzeuges erfolgt meist kontinuierlich mittels einer Aufweitstange, die von einem entsprechenden Aufweitmechanismus der Honmaschine gesteuert wird und koaxial zu der Honspindel geführt ist. Das Honen wird in zahlreichen aufeinanderfolgenden Arbeitshüben durchgeführt, so dass die Bearbeitungszeit in Abhängigkeit vom Werkstück ' selbst bei der Verwendung von hochwertigen Diamantwerkzeugen in der Grössenordnung von einer Minute liegt. Beispielsweise muss bei der Bearbeitung eines Hydraulik-Steuer-

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gehäuses bei einer Zugabe von drei bis fünf Hundertstelmillimetern mit einer Bearbeitungszeit von sechzig Sekunden gerechnet werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Bearbeitungswerkzeug und ein Bearbeitungsverfahren zu schaffen, mit dem eine gute Beschaffenheit der· Oberfläche bei bester Masshaltigkeit und Formgenauigkeit der Bohrung in wesentlich kürzerer Zeit erzeugt werden kann.

Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass der Arbeitsabschnitt eine zylindrische Zone mit einem dem Fertigmass entsprechenden Durchmesser und eine in Richtung auf das freie Ende des Werkzeuges sich anschliessende konische bzw. sich verjüngende Zone besitzt und dass sich daran ein zur Führung des Werkzeuges in der unbearbeiteten Bohrung ausgebildeter Führungsabschnitt anschliesst.

Das Werkzeug ist vorteilhaft für einen Bearbeitungsvorgang auf einen bestimmten Durchmesser einstellbar.

Obwohl mit dem neuartigen Werkzeug und Verfahren eine Oberfläche herstellbar ist, die in ihrer Güte einer gehonten Oberfläche entspricht, ist nach der Erfindung die Bearbeitungszeit bei gleicher Zerspanungszugabe auf einen Bruchteil der bisher nötigen Bearbeitungszeit herabgesetzt. Das Werkzeug führt sich mit seinem Führungs'abschnitt in der unbearbeiteten Bohrung, zerspant in der konischen Zone mit höchster Wirksamheit und erzeugt in der zylindrischen, entsprechend dem Fertigmass bemessenen oder eingestellten Zone die vorteilhafte Oberfläche und bringt die konstante Massund Formgenauigkeit.

Die Erfindung schlägt ein Verfahren vor, bei dem das Werkzeug gedreht sowie axial bewegt wird, bei dem die Bearbeitung bis zu hoher Oberflächengüte in einer einzigen axialen

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Bewegung des auf das Fertigmass fest eingestellten Werkzeuges in die Bohrung hinein und aus dieser hinaus erfolgt. Dadurch können die ausserordentlicn kurzen Bearbeitungszeiten erzielt werden, die z.B. für ein Hydraulik-Steuergehäuse der vorstehend erwähnten Art nur noch zehn statt sechzig Sekunden betragen. Es wird erstaunlicherweise nicht nur eine gleiche oder bessere Oberflächengüte erzielt, sondern auch eine verbesserte Formgenauigkeit und Masshaitigkeit, was sich vor allem bei schwierig zu bearbeitenden, mehrfach unterbrochenen Bohrungen, die bei der Honbearbeitung oft zu Durchmessererweiterungen an schmalen Stegen neigten, vorteilhaft auswirkt.

Ferner hält sich dabei erstaunlicherweise die Abnutzung des Werkzeuges bei der Verwendung geeigneter hochwertiger Schneidbeläge mit Diamantanteil in Grenzen und ist so gering, dass selbst bei den erwähnten Genauigkeitsanforderungen eine Nachstellung des auf einen bestimmten Fertigdurchmesser eingestellten Werkzeuges erst nach ca. hundert Bohrungen um 1 pm nötig ist. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die zur Durchführung des Verfahrens benötigte Maschine vorteilhaft ohne Aufweitstange und den entsprechenden Mechanismus hergestellt werden kann. Auch Messautomatiken etc. können entfallen, da die Masshaltigkeit sich innerhalb von sehr vielen Bohrungen nicht ändert.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung und den Ansprüchen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung-Verwirklicht sein können.

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In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein in einer Bohrung arbeitendes Werkzeug nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Seitenansicht einer Variante,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch ein Werkzeug und

einen Adapter
• und

Fig. 4 eine teils im Längsschnitt dargestellte, teils lediglich schematisch angedeutete Darstellung einer Werkzeugmaschine, die zur Bearbeitung mit dem Werkzeug eingerichtet ist.

In Fig. 1 ist ein Bearbeitungswerkzeug 11 dargestellt, das sich zur Bearbeitung einer Bohrung 12 in einem Werkstück befindet. Das Werkzeug 11 besitzt einen langgestreckten rohrförmigen Werkzeugkörper 14, der an seinem freien, in Fig. 1 unteren Ende mit einer Verschluss-Schraube 15 geschlossen ist. Ein zylindrischer Bereich reduzierten Durchmessers nimmt den grössten Teil des Aussenumfanges des Werkzeugkörpers 14 ein. In diesem Bereich ist ein Schneidbelag 16 angebracht. Es handelt sich um einen hochwertigen Schleifmittelbelag mit einem Diamantanteil. Es können beispielsweise galvanisch gebundene Diamantbeläge Verwendung finden, jedoch sind für andere Verwendungszwecke auch andere Beläge möglicn.

Dieser Schneidbelag ist im dargestellten Beispiel in unterschiedlichen Stärken auf den zylindrischen abgesetzten Ab-

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schnitt 17 des Werkzeugkörpers aufgebracht, so dass, beginnend von dem freien Ende, zuerst ein zylindrischer Führungsabschnitt 18 mit geringerem Durchmesser vorhanden ist, an den sich eine konische Zone 19 anschliesst, an die sich wiederum ohne Absatz eine zylindrische Zone 20 mit grösserem Durchmesser anschliesst. Es sei darauf hingewiesen, dass in den Zeiciinungen die Durchmesserunterschiede zwischen dem Führungsabschnitt 18 und der zylindrischen Zone und dementsprechend auch die Konizität der konischen Zone 19 zur Verdeutlichung der zeichnerischen Darstellung stark übertrieben dargestellt ist. Die Durchmesserunterscniede liegen nur in der Grössenordnung von Zehntelmillimetern, d.h. in der Grössenordnung der Durchmesserunterschiede zwischen unbearbeiteter und bearbeiteter Bohrung. Der Führungsabschnitt 18, der auch den unteren, schneidmittelfreien Abschnitt des Werkzeugkörpers mit einschliessen kann, hat nämlich einen Aussendurchmesser, der dem Innendurchmesser der unbearbeiteten Bohrung 12 entspricht, so dass das Werkzeug sich in der unbearbeiteten Bohrung einwandfrei führt. Dagegen hat die zylindrische Zone 20 des Schneidbelages einen Aussendurchmesser, der dem Fertigdurchmesser der Bohrung entspricht. Die in einem Arbeitsgang erzielten Durchmesserunterschiede liegen normalerweise zwischen einem Hundertstel- und einem Zehntelmillimeter. Diese Durchmesserunterschiede werden durch die konische Zone 19 überbrückt, innerhalb deren der Hauptanteil der Zerspanung stattfindet.

Wie in Fig. 1 angedeutet ist, kann bei der bevorzugten Ausführungsform der Schneidbelag im Bereich der konischen Zone von einer gröberen, eine höhere Abtragsleistung erzielenden Qualität sein als in der zylindrischen Zone 20. Der gröbere

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Schneidmittelbelag kann sich auch bis in den Bereich der Führungszone 18 hinein erstrecken. Es ist sowohl möglich, eine klare Trennung zwischen beiden Bereichen vorzunehmen, als auch fliessende Übergänge vorzusehen, wie dies beim galvanischen Aufbringen von Diamantbelägen durchaus möglich ist. In diesem Zusammenhang sei erwähnt, dass im dargestellten Beispiel sich die Durchmesserunterschiede durch unterschiedlich dicke Schneidbeläge ergeben, die auf einen zylindrischen abgesetzten Abschnitt des Werkzeugkörpers aufgebracht sind, dass jedoch auch der Werkzeugkörper entsprechend den Durchmesserunterschieden vorbearbeitet sein kann und danach ein Schneidbelag mit einer einheitlichen Dicke aufgebracht wird. Es ist vorteilhaft, den Schneidbelag gegenüber dem übrigen Werkzeugdurchmesser versenkt anzubringen, damit ein möglichst stufenloser Übergang zwischen dem Belag und dem Werkzeugkörper erreicht wird, was zu einer ausgezeichneten Führung beiträgt. Das ist vor allem auch in dem eine Führungszone 35 bildenden Bereich oberhalb der zylindrischen Zone wichtig. Wenn von einer konischen Zone gesprichen wird, so ist damit gemeint, . dass hier in relativ gleichförmiger Weise der kleinere Durchmesser im Bereich 18 und der grössere Durchmesser im Bereich 20 durch diese Zone verbunden werden soll. Es ist jedoch keine strenge Kegelform erforderlich. So kann beispielsweise eine Form vorteilhaft sein, die einen relativ stetigen Übergang in die zylindrische Zone 20 schafft.

Im Bereich der zylindrischen Zone 20 und der konischen Zone 19 sind im Werkzeugkörper längsverlaufende Schlitze vorgesehen, und zwar im dargestellten Beispiel drei Schlitze, die gleichmässig über den Umfang verteilt sind. Die Zahl dieser Schlitze richtet sich nach der Grosse und der geforderten Aufweitung für das Werkzeug. Die Schlitze 21

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reichen im dargestellten Beispiel über die gesamte Länge der konischen und zylindrischen Zonen 19, 20 und auch in die Führungszone 35 hinein, so dass diese Führungszone 35 eventuell in gleicher Weise im Durchmesser nachgestellt werden kann wie die zylindrische Zone. Im Bereich der zylindrischen Zone 20 ist die innere Bohrung 22 des rohrförmigen Werkzeugkörpers schwach konisch ausgebildet. In diese konische Bohrung 23 ist ein Aufweitkegel 24 eingefügt, der nahezu über die ganze Länge der zylindrischen Zone 20 im Inneren des Werkzeuges anliegt und das durch die Schlitze in radialer Richtung nachgiebig gemachte Werkzeug dort von innen starr abstützt. Der Aufweitkegel 24 ist an einer Stange 25 befestigt, die in der Bohrung 22 verläuft und sich an einer nachstellbaren Mutter 26 abstützt, die auf ein Gewinde 27 am zur Maschine hin gelegenen Ende des Werkzeugkörpers aufgeschraubt ist. Über das Gewinde 27 ist demnach die axiale Lage des Aufweitkegels 24 einstellbar. Im Gegensatz zu Honwerkzeugen ist jedoch die Stange 25 nicht bis zu einem entsprechenden Mechanismus der Honmaschine geführt, so dass während des Arbeitens des Werkzeuges keine Aufweitung erfolgt. Die Nachstellung des Durchmessers der zylindrischen Zone, zu dem der Aufweitkegel 24 dient, kann daher auch auf andere Weise erfolgen. Es ist beispielsweise auch möglich, die Aufweitung über eine Zugstange vom unteren, freien Ende des Werkzeuges her vorzunehmen.

Die Schlitze 21 schaffen im Bereich der konischen Zone eine gewisse Radialelastizität, da dieser Bereich nicht der inneren Abstützung durch den Aufweitkegel 24 unterliegt. Dies kann zu einer automatischen Anpassung des Werkzeuges an den Fortschritt des Werkstoffabtrages sehr erwünscht sein. Obwohl die Anordnung der Schlitze 2A die ein-

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fachste Massnahme ist, die erwünschte Elastizität zu erreichen, können jedoch aucn andere Massnahmen, beispielsweise die Anordnung von spiralförmigen Schlitzen, zu diesem Zwecke getroffen werden.

Die Länge des Schleifbelages ist im Vergleich zum Werkstückdurchmesser und dementsprechend zum Bohrungsdurchmesser gross. Selbst die einzelnen Abschnitte bzw. Zonen 18, 19, 20 haben noch eine axiale Länge, die zum Teil ein Mehrfaches des Werkzeugdurchmessers beträgt. Dies trägt zu einer guten Führung des Werkzeuges bei. Das Werkzeug ist insbesondere für Werkstücke mit unterbrochenen Bohrungen geeignet, wie es durch die Unterbrechungen 28 beim Werkstück 13 in Fig. 1 angedeutet ist.

Das Werkzeug nach der Erfindung wird zur Durchführung des neuen Bearbeitungsverfahrens an eine Maschine angeschlossen, die einen entsprechenden Drehantrieb und einen hin- und hergehenden axialen Vorschub für das Werkzeug hat. Ferner sollte eine Zuführung für eine Kühl- oder Schneidflüssigkeit zu der Bearbeitungsstelle vorgesehen sein. Dabei kann es sich sowohl um eine äussere, d.h. vom Werkzeug getrennte Zuführung handeln als auch um einen Anschluss des Werkzeuges selbst an die entsprechende Zuleitung, so dass das Innere des Werkzeuges als Kanal für die Kühl- oder Schneidflüssigkeit dient. Bei einem Werkzeug nach Fig. 1 kann dann die Flüssigkeit durch die Schlitze austreten und somit nahezu den gesamten Bearbeitungsbereich gleichmassig bestreichen, um für eine Abführung des zerspanten Materials und eine bei der hohen Zerspanungsleistung wünschenswerte Kühlung zu sorgen. Auch das Werkzeug selbst wird dabei durch den von seiner Bohrung 22 gebildeten Kühlkanal gut gekühlt. Insbesondere bei grösseren Werkzeugen sind auch gesonderte Kühlkanäle möglich.

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Das sich drehende Werkzeug wird in Fig. 1 von oben her in die Bohrung 12 eingefahren, oder das Werkstück wird, z.B. bei horizontalem Werkzeug auf Handkonmaschinen, manuell von vorn ner über das Werkzeug geschoben, wobei der Führungsabschnitt 18 dem Durcümesser der unbearbeiteten Bohrung entspricht und daher für eine gute Führung sorgt. Beim weiteren Einfahren des sich drehenden Werkzeuges in die Bohrung kommt dann der konische Abschnitt 19 in Schneideingriff. In diesem Bereich erfolgt die eigentliche Zerspanung. In die Bohrung, die durch den konischen Abschnitt 19 bis nahe an ihren Fertigdurchmesser heran bearbeitet wurde, läuft dann der zylindrische Abschnitt 20 ein, der für die erfor derliche Oberflächengüte und die Massgenauigkeit und Formgenauigkeit sorgt. Das Werkzeug 11 wird mit seinem Schneidbelag ganz durch die Bohrung hindurchgefahren, d. h. bis der Abschnitt 20 vollständig aus dem in Fig. 1 unteren Ende der Bohrung heraussieht. Danach wird das Werkzeug,· immer noch drehend angetrieben, durch die Bohrung wieder zurückgefahren. Wenn das Werkzeug nach diesem einmaligen Hin- und Hergang die Bohrung verlässt, hinterlässt es eine Fläche mit hoher Oberflächengüte, die einer gehonten Oberfläche entspricht. Dabei entsteht auch der vorteilhafte, für die gehonte Oberfläche charakteristische Kreuzschliff der Oberfläche, wenn der Kreuzungswinkel auch sehr gering sein kann.

Die gesamte Bearbeitung kann beispielsweise bei einem Werkzeug von zwölf Millimetern Durchmeser und fünfzig Millimetern Länge in ca. fünf Sekunden durchgeführt sein. Die Schnittgeschwindigkeiten liegen in jedem Falle unter 100 m/min, und damit um Zehnerpotenzen unter den beim Schleifen üblichen Schnittgeschwindigkeiten von ca. 2000 m/min. Vorzugsweise liegen die Schnittgeschwindigkeiten bei der Bearbeitung nach der Erfindung im Bereich der

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für das Honen üblichen Schnittgeschwindigkeiten, d. h. bei einer Umfangsgeschwindigkeit von. 20 bis 30 m/min. Während jedoch die Axialkomponente beim Honen 10 bis 20 m/min, beträgt, wird bei der Bearbeitung nach der Erfindung die Axialkomponente in der Grössenordnung von 1 bis 3 m/min, gehalten.

Obwohl sich das Werkzeug nach der Erfindung besonders vorteilhaft für lange und/oder Bohrungen mit Unterbrechungen eignet, lässt es sich wegen der hohen Bearbeitungsgenauigkeit und wirtschaftlichen Arbeitsweise auch für andere Bohrungen einsetzen. Zu dem Verfahren ist noch zu bemerken, dass erstaunlicherweise die Standzeit der Beläge bei der Bearbeitung nach der Erfindung ausgezeichnet ist. Sie ist so gross, dass selbst bei Anforderungen an die Genauigkeit in der Grössenordnung von einem ^m eine Nachstellung des Werkzeuges erst nach der Bearbeitung, von ca. hundert Bohrungen um ein^*m notwendig ist. Die Einstellung braucht also nicht von der Maschine her gesteuert zu sein, sondern kann auch von Hand am Werkzeug selbst vorgenommen werden (durch Drehung der Mutter 26 relativ zum Werkzeugkörper). Die relative Lage wird dann selbstverständlich auf eine bekannte Art und Weise festgelegt. Bei Verwendung von Maschinen mit Aufweitantrieb kann jedoch dieser zur Nachstellung benutzt werden, nur dass er nicht während des Arbeitens des Werkzeuges in der Bohrung betätigt wird.

In Fig. 2 ist eine Variante des Werkzeuges nach Fig. 1 dargestellt, bei der gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Es ist zu erkennen, dass in dem konischen Bereich 19 zahlreiche in Umfangsrichtung verlaufende Unterbrechungen 30 des Schneidbelages vorgesehen sind. Damit ist das Werkzeug besonders für glatte, d. h. nicht unterbrochene Bohrungen geeignet, da die ein-

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zelnen Unterbrechungen 30 das Zerspanungsergebnis in gleicher Weise positiv beeinflussen wie es die Durchbrechungen 2tS bei einer Bohrung 12 nach Fig. 1 tun. Das Werkzeug kann aber auch bei durchbrochenen Bohrungen eingesetzt werden. Die Unterbrechungen können auch schraubenförmig angeordnet sein.

Als weiterer Unterschied ist zu erkennen, dass der Schlitz 21' im Werkzeugkörper 14 eine geringere Breite hat als der entsprechende Schlitz 31 in beiden Richtungen axial über die Länge des Schlitzes 21 hinaus. In diesem Bereich ist dann lediglich eine Nut im Schneidbelag bzw. in dem den Schneidbelag tragenden Werkzeugkörper erforderlich. Diese Massnahme sorgt dafür, dass die Kühl- und Schneidflüssigkeit gut an alle bearbeiteten Oberflächenteile herankommt und eine ausreichende Späneabfuhr gewährleistet ist.

Das Werkzeug wurde in den Fig. 1 und 2 zur besseren Darstellung in seinen Dimensionen verändert. Es ist insbesondere zur Bearbeitung von dünnen Bohrungen sehr viel schlanker als in der Zeichnung dargestellt. Ein Werkzeug für einen Bearbeitungsdurchmesser von 14 mm kann beispielsweise eine Gesamtlänge von ca. 300 mm haben, wobei auch die einzelnen Zonen unterschiedliche Längen haben können. So ist es vorteilhaft, die. zylindrische Zone 20 besonders lang auszuführen, während die konische Zone je nach dem geforderten Materialabtrag und der Rauhheit des Belages kürzer sein kann. Der Führungsabschnitt kann unter Umständen sehr kurz gewählt werden. Dies hängt natürlich auch von der Form der zu bearbeitenden Bohrung ab. Der Führungsabschnitt sollte beispielsweise mindestens so lang sein wie die grösste Unterbrechung in der Bohrung. Ebenso ist die Länge und Lage der Schlitze nicht auf die dargestellte Ausführungsform be-

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schränkt. Es reicnt beispielsweise zur guten Wirkung auch aus, wenn die Scniitze 21 nicht den gesamten konischen Abschnitt überstreichen oder sogar länger sind. Die Nuten 31 nach Fig. 2 können wesentlich breiter sein als die Schlitze 21' und über die gesamte Länge des Werkzeuges hinwegreicnen (vgl. Fig. 3). Sie können bereits im Werkzeugkörper vor der Anbringung des Schneidbelages vorgesehen sein. Der Nachstell- und Stützmechanismus kann auch durch einen Drehstern o. dgl. gebildet sein.

In Fig. 3 ist ein Adapter 40 dargestellt, der an seinem einen Ende ein Werkzeug 11 aufnimmt und an seinem anderen Ende eine Kupplungsvorrichtung 41 zum Anschluss an die Spindel einer Werkzeugmaschine besitzt. Das dargestellte Werkzeug 11 entspricht im wesentlichen dem nach Fig. 1, es ist jedoch zu erkennen, dass anschliessend an den nachstellbaren Bereich, der durch den Aufweitkörper 24 abgestützt ist, sich noch eine mit dem Schneidbelag 16 belegte Führungszone 35 anschliesst. Das sehr gestreckte dornartige Werkzeug ist als ein nach unten offenes Rohr ausgebildet und an seinem oberen Ende in eine Spannvorrichtung 42 des Adapters 40 eingespannt. Die Spannvorrichtung 42 besitzt eine Spannzange 43, die in üblicher Weise von einer Überwurfmutter 44, die auf den Körper 45 des Adapters geschraubt ist, gespannt werden kann. Dazu gleiten Schrägflächen an der Spannzange auf einer konischen Fläche des Körpers 45.

Ausser der Spannvorrichtung 42 besitzt der Adapter 40 eine Einstellvorrichtung 46 für den Aufweitkörper 24. Das obere Ende der Stange 25 des Aufweitkörpers 24 ist in ein Druckstück 47 eingeschraubt, das in der Bohrung des Körpers 45 verschiebbar ist. Durch das Druckstück 47 reicht ein Mitnehmerstift 48 hindurch, der in Schlitzen 49 im

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Körper 45 axial verschiebbar, jedoch gegen Drehung gesichert, geführt ist. Der Mitnehmerstift läuft mit seinen Enden in einer inneren Nut einer Zustellmutter 50, die auf ein Feingewinde 51 am Körper 45 aufgeschraubt ist. Die Zustellmutter besitzt eine Einstellskala 52 und kann durch eine Sicherungsschraube 52 gegenüber dem Körper 45 des Adapters 4ü blockiert werden. Dazu drückt die Sicherungsschraube 52 einen Gewindering 53 von der Einstellmutter hinweg, so dass eine Verspannung und damit Sicherung eintritt. Durch die Einstellvorrichtung 46 kann also an dem Adapter 40 eine Einstellung bzw. Nachstellung des Durchmessers des Werkzeuges 11 von Hand erfolgen, indem nach Lösen der Sicherungsschraube 52 die Einstellmutter 50 gedreht wird, die dann bei ihrer Schraubbewegung über den Mitnehmerstift 4c3 das Druckstück 47 in axialer Richtung mitnimmt, wodurch die Stange 25 und der Aufweitkörper ebenfalls axial verschoben werden.

Der Adapter sorgt also nicht nur für eine Einspannung des Werkzeuges in einem Futter, das sicher und schnell an der Maschinenspindel angebracnt werden kann, sondern sieht.daran auch noch die Einstellvorrichtung vor. Es ist also gerade bei kleinen Werkzeugen nicht mehr nötig, den Spindelanschluss und vor allem die Einstellvorrichtung an dem Werkzeug selbst vorzusehen. Der Anschluss 41 des Adapters 40 kann beliebig ausgestaltet und auf den jeweiligen Anschluss der Werkzeugmaschine angepasst sein. Dies ermöglicht es auch, das gleiche Werkzeug 11 in verscniedenen Maschinen zu verwenden. Obwohl die dargestellte Ausführungsform des Adapters sehr vorteilhaft ist, sind aucn andere Spann- und/oder Einstellvorrichtungen möglich. So könnte beispielsweise statt der Spannvorrichtung 42 eine Bajonettverriegelung, ein Morseoder Steilkegelanschluss o. dgl. vorgesehen sein. Die Ein-

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Stellvorrichtung könnte wegen der feineren Einstellbarkeit auch mit einem Differentialgewinde arbeiten oder auch unmittelbar mit einem Gewinde auf der Stange 25 zusammenarbeiten. Für anders gestaltete Aufweitkörper, beispielsweise mit Nocken oder Drehsternen arbeitende Aufweitkörper, könnte dann beispielsweise eine mit einem Schneckenantrieb arbeitende Einstellvorrichtung vorgesehen sein.

In Fig. 4 ist eine Spannvorrichtung 42 dargestellt, die genau der in Fig. 3 dargestellten Spannvorrichtung entspricht. Sie ist jedocn am Ende einer Maschinenspindel 55 angeordnet, die drehbar und axial verschiebbar an einer Maschine 56 angeordnet ist, die in der Zeichnung mit strichpunktierten Linien schematisch angedeutet ist. Diese Maschine besitzt einen Dreh- und Vorscnubantrieb für die Spindel 55, der dazu eingerichtet ist, die Spindel zu einem einzigen Zerspanungshub abwärts und danach wieder aufwärts zu bewegen. Diesem Zerspanungshub können sich noch einige Egalisierungshübe anschliessen, während derer die Zerspanung nur noch ausserordentlich gering ist. Das kann insbesondere dann vorteilhaft sein, wenn die Vorbearbeitung der zu bearbeitenden Bohrung nicht sehr genau war. Der vorzugsweise regelbare Axialvorschub sollte im Verhältnis zu der ebenfalls regelbaren Drehgeschwindigkeit zumindest so einstellbar sein, dass der Axialvorschub ca. ein Zehntel bis ein Dreissigstel der wirksamen Umfangsgeschwindigkeit des Werkzeuges betragen kann.

Die Spindel 55 hat eine innere Bohrung 57, in der der Übertragungsmechanismus einer Einstellvorrichtung 46· angeordnet ist. Die Einstellvorricntung 46' bes-itzt ein Schrittschaltwerk 58, das in der Maschine 56 angeordnet und in der Zeichnung strichliert angedeutet ist. Dieses Schrittschaltwerk, das beispielsweise ein übliches Klinkenschaltwerk sein kann,

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dreht bei seiner Betätigung eine Einstellstange 59 schrittweise um kleine Beträge. Diese in der Bohrung 57 angeordnete Einstellstange drent über ein Mitnehmerteil 60 den eigentlichen Einstellkörper 61, der an seinem einen Ende ein Gewinde 6 2 trägt, das mit einem Innengewinde in den Körper 14 des Werkzeuges 11, das in der Spannvorrichtung 42 eingespannt ist, zusammenarbeitet. Die Drehung der Einstellstange 59 bewirkt also eine aensolche Drehung des Einstellkörpers 61, der sich dabei mehr oder weniger weit in das Gewinde 62 hineinschraubt und mit seinem freien Ende auf die Stange 25 des Aufweitkörpers 24 drückt und diese axial verschiebt. Eine derartige Einstellvorrichtung ist auch bei einem Adapter entsprechend Fig. 3 möglich.

Das Schrittschaltwerk 58 ist in der Maschine derart angeordnet, dass es zwischen der Spindel 55 und der Einstellstange 59 wirksam wird, d.h. dass seine Drehung als eine Relativdrehung zwischen der Spindel 55 und der Einstellstange 59 wirksam wird. Das Schrittschaltwerk 58 kann auch unmittelbar ein Übertragungselement zwischen drehender und axialer Bewegung betätigen, so dass dann die in der Spindel geführte Übertragungsslange eine Axialverschiebung überträgt^oder das Schrittschaltwerk könnte auch unmittelbar eine Axialbewegung erzeugen. Bei einem durch Drehung wirksamen Aufweitkörper 24 braucht überhaupt kein Umsetzungsglied zwischengeschaltet zu werden. Das Schrittschaltwerk kann, da es ja nur während der Arbeitspausen betätigt wird, auch kontinuierlicn und unter Umständen auch in verschieden grossen Schritten betätigt werden.

Ein wesentlicher Vorteil des Werkzeuges nach der Erfindung ist die Tatsache, dass während der Bearbeitung keinerlei Nachstellung oder Aufweitung des Werkzeugkörpers mehr notwendig ist. Wegen der erstaunlich hohen Standfestigkeit des

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Werkzeuges nach der Erfindung ist es auch nicht notwendig, das Werkzeug nach jeder Bearbeitung nachzustellen. Es sind vielmehr zahlreiche (bis zu 100) Bearbeitungsvorgänge mit dem Werkzeug durchzuführen, ohne dass sich das Fertigmass um mehr als ein/^m ändert. Daher kann auch bei den meisten normalen Bearbeitungsvorgangen mit einer von Zeit zu Zeit vorgenommenen Handnachstellung, beispielsweise über eine Einstellvorrichtung 46, gearbeitet werden. Trotzdem kann es erwünscht sein, auch diese Nachstellung automatisch vorzunehmen, wozu auch die hohe Arbeitsgeschwindigkeit des Werkzeuges nach der Erfindung Veranlassung gibt, da auch die zahlreichen Bearbeitungsvorgänge, die zwischen zwei Nachstellungen möglich sind, von dem Werkzeug nach der Erfindung in wenigen Minuten durchführbar sind.

Dementsprechend enthält die Maschine nach Fig. 4 eine nur schematisch angedeutete Nachmesseinrichtung 64, in der auf bekannte Weise die durch das Werkzeug 11 bearbeiteten Werkstücke nachgemessen werden. So kann beispielsweise in einer Bearbeitungsstrasse das Werkstück anschliessend an seine Bearbeitung durch das Werkzeug 11 unter die Nachmesseinrichtung 64 verschoben werden, die feststellt, ob das Fertigmass innerhalb eines bestimmten Sollbereiches ist. Zeigt die Nachmesseinrichtung 64 an, dass das Fertigmass sich seiner Toleranzgrenze nähert, so gibt ein in der Nachmesseinrichtung enthaltenes oder daran angeschlossenes Steuergerät über die Leitung 65 einen Impuls an das Schrittschaltwerk 58, das über die beschriebenen Mechanismen eine Nachstellung des Werkzeuges 11 bewirkt. Durch eine solche Nachmesseinrichtung ist auch bei automatischen Bearbeitungsstrassen eine Anzeige von Werkzeugbeschädigungen durch Fremdkörper o. dgl. möglich. Die Naciimesseinrichtung und das-.Schrittschaltwerk können in etwa so aufgebaut sein, wie es in der

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deutschen Auslegeschrift 1 95ü 111 beschrieben ist.

In den dargestellten Ausführungsformen ist stets ein Werkzeug gezeigt worden, auf dessen rohrförmigem Werkzeugkörper der Schneidbelag unmittelbar aufgebracht ist. Dies ist, gerade bei relativ dünnen dornartigen Werkzeugen j auch die bevorzugte Ausführungsform, da sie in Bezug auf Einfachheit und Stabilität kaum zu übertreffen ist. Bs ist jedoch, insbesondere auch bei grö'sseren Werkzeugdurchmessern, möglich, den Schneidbelag " auf gesonderten Körpern anzubringen, von denen mehrere in Längsrichtung und/oder am Umfang des Werkzeuges angebracht sind. Es ist dann jedocn darauf zu achten, dass die Aussteifung durch den Aufveitkörper im zylindrischen Bereich so gut ist, dass hier keine Elastizität auftritt, die zu Massfehlern führen kann.

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Claims

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1. Bearbeitungswerkzeug für Bohrungen nit einem Werkzeugkörper und einem Arbeitsabschnitt mit einer schleifenden Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsabschnitt eine zylindrische Zone (20) mit einem dem Fertigmass der Bohrung (12) entsprechenden Durchmesser und eine in Richtung auf das freie Ende des Werkzeuges sich anschliessende konische bzw. sich verjüngende Zone (19) besitzt und sich daran ein zur Führung des Werkzeuges (11) in der unbearbeiteten Bohrung ausgebildeter Führungsabschnitt (1Ö) anschliesst.

2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es für einen Bearbeitungsvorgang auf einen bestimmten Durchmesser seiner zylindrischen Zone (20) einstellbar ist.

3. Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugkörper (14) rohrförmig ist.

4. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die konische Zone (19) federnd nachgiebig ausgebildet ist.

5. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der konischen Zone (19) Schlitze (21) vorgesehen sind.

6. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zylindrische Zone (20) in ihrem Durchmesser nachstellbar ist.

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A 15 34^/3 -ZO-

7. Werkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der zylindrischen Zone (^u) Schlitze (21 ) vorgesehen sind und dass ein Aufweitkörper (24) das Innere des Werkzeugkörpers aussteift.

d. Werkzeug nach Anspruch 7, dadurcn gekennzeichnet, dass es eine blockierbare bzw. selbstblockierende Einstellvorricntung (26, 27, 46) für den Aufweitkörper (24) besitzt.

9. Werkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellvorrichtung (46) an einem Adapter (40) mit einer Aufnahme- bzw. Spannvorrichtung (42) für das Werkzeug (11) angeordnet ist.

1ü. Werkzeug nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der im wesentlichen konische Aufweitkörper (24) in axialer Richtung mittels einer am Werkzeug (11) vorgesehenen Einstellvorrichtung (26, 27) verschiebbar ist.

11. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die schleifende Oberfläche als fest auf dem Werkzeugkörper (14) angebrachter Schneidbelag (16) ausgebildet ist.

12. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Innere des Werkzeuges (11) als Kanal (22) für eine Kühl- und Schneidflüssigkeit ausgebildet ist.

13. Werkzeug nach den Ansprüchen 12 und 5 bzw. 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühl- und Schneidflüssigkeit durch die Schlitze (21) austreten kann.

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ORIGINAL INSPECTED

A 15 342/3

14. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneidbelag (16) Diamantkörner enthält.

15. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass -der Schneidbelag (16) Unterbrechungen (21, 3U₁ 31) besitzt.

16. Werkzeug nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneidbelag (16) in der konischen Zone (19) im wesentlichen in Umfangsrichtung verlaufende bzw. schraubenförmige Unterbrechungen (30) aufweist.

17· Werkzeug nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneidbelag (16) im wesentlichen in axialer Richtung verlaufende Unterbrechungen (21, 31) besitzt.

1ü. Werkzeug nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterbrechungen (21, 30, 31) an den Kanal (22) im Inneren des Werkzeuges (11) angeschlossen sind.

19. Werkzeug nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterbrechungen sich an die Schlitze (21, 21') anschliessen.

2u. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneidbelag (16) in axialer Richtung des Werkzeuges (11) unterscnxedliche Körnungen aufweist.

21. Werkzeug nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneidbelag (16) der konischen Zone (19) gröber ist als in der zylindrischen Zone (20).

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ORlGiNAL JN

A 15 342/3 - 22 -

22. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsabschnitt (ld) zumindest ■teilweise mit einem Schneidbelag (16) versehen ist.

23. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die konische und zylindrische Zone (19, 20) und der Führungsabschnitt (18) im Vergleich zum Werkzeugdurchmesser eine grosse axiale Länge haben.

24. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass sich, an die zylindrische Zone (20) des Schneidbelages stufenlos eine Führungszone des Werkzeugkörpers anschliesst.

25. Werkzeug nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungszone zumindest teilweise mit einem Schneidbelag versehen ist.

26. Verfahren zur schleifenden Bearbeitung von Bohrungen, insbesondere unter Verwendung eines Werkzeuges nach· einem der Ansprüche 1 bis 25, bei dem das Werkzeug gedreht sowie axial bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitung bis zu hoher Oberflächengüte in einem einzigen axialen Zerspanungshub des auf das Fertigmass fest eingestellten Werkzeuges (11) in die Bohrung hinein und aus dieser hinaus erfolgt.

27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (11) beim Hineinfahren in die Bohrung (22) des Werkstückes (13) im wesentlichen mit der vollen Länge seines Schneidbelages (16) durch die Bohrung hindurchgefahren wird.

28. Verfahren nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, dass anschliessend an den einzigen Zerspanungshub

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ein oder einige Egalisierungshübe ohne wesentliche Zerspanung mit dem in seiner Einstellung unveränderten Werkzeug (11) durchgeführt werden.

'2.3. Verfahren nacn Anspruch 2d, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem oder den Egalisierungshüben nur die zylindrische Zone (20) sOwi'e ggf. die Führungszone die gesamte Bohrung durchläuft.

3ü. Bearbeitungsmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 2ö bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass sie zur Aufnahme eines Bearbeitungswerkzeuges (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 21 an einer drehbaren und axial zur Durchführung eines einzigen Zerspanungshubes sowie ggf. einiger Egalisierungshübe hin- und herverschiebbaren Spindel ausgebildet ist.

31. Maschine nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Axialvorschub zwischen einem Zehntel und einem Dreissigstel der Umfangsgeschwindigkeit des Werkzeuges (11) liegt.

32. Maschine nach Anspruch 30 oder 31, dadurch gekennzeichnet, dass an ihr eine Einstellvorrichtung (46, 46·) für einen Aufweitkörper (24) angebracht bzw. anbringbar ist.

33. Maschine nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellvorrichtung (46') eine in der Maschine enthaltene schrittweise betätigbare Schrittschalteinrichtung (58) besitzt.

34. Maschine nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellvorrichtung (46·) von einer Nachmesseinrichtung (64) für die bearbeiteten Werkstücke (13) betätigbar ist.

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A 15 342/3 - 24 -

35. Mascnine nach einem der Ansprüche 33 oder 34, dadurch gekennzeichnet, dass die Scnrittschalteinrichtung (58) eine drehbare Stange betätigt.

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