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Honwerkzeug
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Stand der Technik Honen ist ein spanendes Feinbearbeitungsverfahren
für zylindrische Bohrungen (Innenhonen) oder für zylindrische Werkstücke (Außenhonen>5
im geringen Umfang auch von ebenen Werkstücken, an die hohe Anforderungen in Bezug
auf Maß- und Formgenauigkeit sowie Oberflächengüte gestellt werden. Beim Honen wird
im allgemeinen mit feinkörnigen, keramischen oder Bakelit-gebundenen Honsteinen
aus Edelkorund bzw. Siliciumcarbid> in besonderen Fällen auch Diamanthonleisten,
Werkstoff aus Bohrungen oder an Wellen abgetragen. Das Honwerkzeugy das als Träger
für die Honleisten verwendet wird, führt dabei gleichzeitig eine Dreh- und Hubbewegung
aus. Während dieser
Bewegung werden die Honleisten durch einen Spreizmechanismus
des Honwerkzeuges mechanisch oder hydrautisch an die zu bearbeitende Oberfläche
gedrückt.
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Die Aufspreizung geschieht über einen Einfach- oder Mehrfachkonus
im Werkzeugkörper über eine Druckstange und einen Kolben in der Art, daß die Honsteinhalter
nach außen geführt werden und sich das ganze Honwerkzeug spreizt. Durch eine Mehrfachkonusanordnung
soll gewährleistet werden, daß die Segmentplatten weitgehend parallel auseinander
gedrückt werden. Diese Systeme haben den Nachteil, daß eine radiale Aufweitung des
Honwerkzeugs innerhalb geringster Geometrieabweichung nicht möglich ist. Bei einem
mechanischen Aufweitsystem über ein Konus system ist eine freie Wahl der Schneidleistenanordnung
nicht immer gewährleistet.
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Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Anordnung mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüb&r-den Vorteil, daß eine optimale
Formtreue in allen Phasen der Aufweitung gewährleistet ist. Ein rein hydraulisches
Aufweitsysten ist absolut wartungsfrei, und unterliegt keiner Abnutzung. Durch einen
vollkommenen Schutz gegen Abrieb und Schmutz jeglicher Art- und einer ständigen
Wiederverwendbarkeit des Werkzeugs wird eine höhe - Gebrauchssicherheit gewährleistet.
Besonders vorteilhaft: erscheint durch die hydraulische Anordnung die Möglichkeit
der freien Wahl der Schneidleistenanordnung und--anzahl. Da das Hydrauliksystem
selbstjustlerend wirkt, wird ein Verecken oder Kippen in axialer und radialer Richtung
weitgehend ausgeschlossen. Durch gleiche Druckfortpflanzung im Hydrauliksystem wird
eine glelchniaßige Schnittdruckbelastung der Einzelbeläge durch gleich mäßiges,
zentrisches Aufweiten gewährleistèt, ohne-dåß
die Schneidleisten
durch Bohrungsfehler (wie Unrundheit, Zylindrizität , Schnittdurchdringungen usw.)
unerwünschte Bewegungen durchführen und somit zum Klemmen oder Verecken--neigen.
Das hydraulische Aufweiten über eine Dehnhülse ermöglicht weiterhin die Herstellung
von-Sacklöchern mit minimalem Auslauf, sowie# das Honen von sehr langen Bohrungen,
durch Aufweitung extrem langer Schneidleisten, da die Hyraulikhülse im-Extre-mfall
axial und mit gleichem radialen Wandungsquerschnitt versehen werden kann. Die gesamte
Hülse kann; als Büehse bzw. Hut ausgeführt -werden, ohne- die bei den heutigen Systemen.
auftretenden Schwachpunkte wie Schmutzeintrag und Labilität.
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Lange Schneidleisten erfordern lange Trägerleisten. Diese führen bei
konventionellen Systemen jedoch zwangsläufig zum Verecken. Wird mit Mehrfach-Honen
dagegen angegangen, werden die Aufweitkonen (Stifte) zwangaläufig stark geschwächt.
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Ist eine Trägerleiste (jedoch-extrem bei Mehrfachieisten) länger als
5 mal die Leistenbreite, entstehen Führungsprobleme, speziell jedoch bei Durchmesserbreiten
j 16 nun.
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Als weiterer Vorteil gegenüber herkömmlichen Systemen; kann di-e-
einfache -Könstruktion hervorgehoben werden, bei welcher sich ein aufwendiges Leistenhaltssystem
erübrigt.
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Beim Betrieb- des neuartigen Honwerkzeugs hat sich außerdem gezeigt,
daß keine ne---gati-ven Reaktionen bei Schnittunterbrechungen wie z.B. -Radi-a-l--#--und-
Axialnuten sowie Durchdringungen jeder Art auftreten. Bei: di&sem## System steht
alles -unter gleichem Druck und erheblich mehr "Schneidbelag ist im Einsatz wobei
in keiner -Ric'ttung irgenwelches Spiel: auftritt. Die Konstruktion weist keine
labilen Teile wie Kegel und Trägerleisten auf, die beim Arbeitshub störend wirken
können.
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Beim arbeitsgang tritt mit dem neuartigerl Werkzeugsystem kein Zylindrizitätsabfall
wie 3. B. durch Rohraufwe-itung über Zugkonus auf. Im Gegensatz hierzu kann beim
sogenannten Precidor-Aufweitsysten das einmal erzeugte Durchmessermaß nur um 1 u
vergrößert und verkleinert werden. Bereits bei Durchmesserveränderungen um 2 u sind
Rundheits- und Zylindrizitätsfehler bis t 10 u unvermeidbar. Dieses System kann
daher nicht für automatische Aufweitsysteme (normale Honmaschinen) Anwendung finden.
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Schließlich sei noch erwähnt, daß das erfindungsgemäße Honwerkzeug
auch als feinverstellbarer Läppdorn einsetzbar ist. Hierbei wird vorteilhaft mit
feinkörnigen Leisten aus Diamant Borazon oder anderen üblichen Schneidstoffen gearbeitet.
Im übrigen vereinigt das neuartige Honwerkzeug in hohem Maße die einzelnen Vorteile
der heute bekannten Konstruktionen.
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Durch die in den Unteransprü;chen aufgeführten Maßnahmen sind- vorteilhafte
Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Werkzeugs möglich.
Besonders vorteilhaft erscheint die Verwendung eines blasenfreien Fettes oder ein
nicht komprimiebares Öl (Hydrauliköl) als Hydraulikmedium. Weiterhin vorteilhaft
erscheint ein spezielles Einstellsystem zur Einstellung exakter End-Durchmessermaße,
wodurch durch eine Voreinstellung die Einhaltung /u-genauer Maßgruppen möglich ist
Die Justierung geschieht dabei über eine Feinverstellschraube oder über einen Druckstift
maschinenanschlußseitlg. Diese Einstellmöglichkeiten sind speziell beim Stufenhonen
oder bei Plateauhonvorgängen von Vorteil, da z r B.
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mit der werkstückseitigen Schraube das /u genaue Endmaß (Erreichung
Einheitsbohrung) ohne Honahlenausbau (aus der maschine) ein oder nach Belagverlust
nachjustiert werden kann. D.h. mit dem (maschinenseitigen) StuSenkolben der Honahle
wird immer auf Festanschlag gefahren.
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Die noch nötige Korrektur wird dann von unten durchgeführt.
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Die Erfindung sieht weiterhin vor, daß statt der Verwendung mehrerer
Honleisten l, nur mindestens eine Honleiste und mindestens eine Stützleiste Verwendung
findet. Die Stützleisten können aus Hartmetall oder als Diamantleisten gefertigt
sein und besitzen keine wesentliche Schneidwirkung.
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Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung
dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig.
1 eine schematische Darstellung des Grundgedankens des neuen Honwerkzeugs, Fig.
2 einen Schnitt durch die Dehnhülse und Fig. 3 bis 9 Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen
Honwerkzeugs. Alle Ausfddrungsbeispiele beruhen auf dem gleichen Konstruktionsprinzip;
für gleiche Teile sind gleiche Bezugszeichen verwendet.
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Beschreibung der Erfindung In Fig. 1 ist das Grundprinzip des Honwerkzeugs
mit hydraulischem Aufweitsystem dargestellt. Die Honleisten bzw.
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die Schneidhonbeläge l sind auf einer dünnwandigen Dehnhülse 2 z.B.
mit speziellen Klebern aufgebracht.
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Die Wandstärke der Dehnhülse ist unter anderem abhängig von - dem
vorhandenen (z.B. Honmaschinen Hydraulik) Druck - der eingesetzten Kolbenfläche
- der 3uchsen- bzw. Hutform
- der Abdichtungsmöglichkeit der Hülse
(hartverlötet oder Si.~-^.erringe usw.) - der beim Honen auftretenden Belastung
(radial und axial) - der Befestigungs-Nutentiefe-Form (siehe Fig. 2).
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Als Werkstoff der Hülsen können Schnellarbeitsstähle eingesetzt werden,
grundsätzlich jedoch Stähle höherer Zugfestigkeit.
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Die dünnwandige Dehnhülse 2 ist gegenüber dem Hondorn 3 sowohl in
axialer als auch radialer Richtung vollkommen abgedichtet. Innerhalb des Hondorns
3 sind Zuführkanäle 4 für das Hydraulikmedium 5 vorgesehen. Das Hydraulikmedium
5 besteht vorzugsweise aus einem blasenfreien Medium (Spezialöl, Fett oder ähnliches).
Im Bereich der dünnwandigen Dehnhülse 2 ist konzentrisch zu dieser ein zylindrischer
Ringkanal 6 vorgesehen, in dessen Bereich das Hydraulikmedium 5 auf die dünnwandige
Dehnhülse einwirkt. Je nach Anwendungsart des Honwerkzeugs ist zur genauen Bearbeitung
von Bohrungen eine Vor- bzw. Nachführung 7 zur besseren Justierung vorgesehen. In
Fig. la ist eine Ausführungsform dieser Justierungseinrichtung abgebildet.
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Die Aufweitung der Dehnhülse erfolgt mit unter Druck stehendem blasenfreiem
Fett. Dabei kann die Komprimierung des Fetts sowohl manuell über eine Verstellschraube
8 als auch maschinell-hydraulisch, -pneumatisch oder -mechanisch erfolgen. Die Aufweitung
(automatisch oder von Hand) geschieht über einen Druckstift 9 maschinenanschlußseitig
(s. Fig. 4) oder wie erwähnt über eine Verstellschraube 8 mit Skalenscheibe (ju-Einteilung)
von der freien Unterseite. Im ersteren Fall fährt die Honmaschine einen Druckstift
aus, der von der Maschinen-Hydraulik oder Mechanik bewegt wird. Dieser wiederum
betätigt den Kolben
der Hcn&hle. Die Aufweitqualität hinsichtlich
Rundheit und Zyffilndrizität liegt im 1-2 /u-Bereich je nach Verstellgröße. Dies
ist ein Größenordnungsbereich, der bei allen bekannten Kegelaufweitsystemen nicht
erreichbar ist. Der Durchmesserbereich liegt im allgemeinen zwischen 5 und 300 mm.
Die angegebenen Genauigkeiten gelten für den Dehnkörper (Dehnhülse). In erster Linie
sind die Abweicnugen zwischen Minimal- und Maximaldurchmesser relevant, da die aufgesetzten
Honbeläge sehr genau überschliffen oder gelappt werden können. Die Abweichung der
Rundheit liegt derzeit bei i 0,4 /u, bei der Zylindrizität bei 151 /u über den gesamten
Durchmesser-Dehnbereich. Der Fehler, z.B. Rundhheit und Zylindrizität der Dehnhülse,
ist nur wichtig für die gleichartige Aufweitbarkeit (Wiederholbarkeit, Konstanz,
Formtreue usw.). Die genaue Form der Honahle plus Honbeläge (also Gesamtsystem)
wird geschiffen oder geläppt. Der Dehnkörper muß nur gewährleisten, daß bei Durchmesserverstellungen
nach plus oder minus keine Formabweichungen auftreten können.
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Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch die dünnwandige Dehnhülse 2 mit verschiedenen
Möglichkeiten der Honleisjtenaufbringung. Die Honleisten 1 können sowohl auf der
Mantelfläche der dünnwandigen Dehnhülse 2 oder auch in eingebrachte Nuten 10 oder
Anschlagschultern (Verzahnung) 11 mittels Kleber eingebracht werden.
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Fig. 3 zeigt ein Honwerkzeug zum Stufenhonen von Sack-Lochrungen.
Beim Stufenhonen wird mit mehreren Spindeln gearbeitet Jede Spindel enthält eine
Honahle, die auf ein festes Maß eingestellt ist und dieses Maß in einem -iedergang
fertigt. Je nach Abtragsleistung wird auf die Honahlen unterschiedliches Korn aufgebracht
(Bohrung wird einmal durchfahren).
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Fig. 4 zeigt eine weitere Möglichkeit der Werkzeugausbildung zum Honen
von Sacklochbohrungen, mit einer maschinenanschlußseitigen Verstellbetätigung, Fig.
5 eine Ausführungsform zum Honen von Durchgangsbohrungen mit Schrupp- und Schlichtvorgang.
Als Meßsystem kann bei allen vorliegenden Ausführungbeispielen eine an sich bekannte
Luft-Meßeinrichtung 12 verwendet werden.
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Dieses Meßsystem eignet sich auch steuerungstechnisch, insbesondere
für das Läppen, da sich auch Fehler = 0,5 /u (Zylindrizität) kompensieren lassen.
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In Fig. 5 ist im Schnitt A-B ein Schnitt durch ein Honwerkzeug dargestellt,
welches die Luft-Meßeinrichtung 12 zeigt.
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Fig. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Honwerkzeugs zum Honen von
Durchgangsbohrungen ohne Vor- bzw. Nachführung entsprechend Fig. 1.
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Fig. 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel zum Honen von Durchgangsbohrungen,
wobei das Maß der Bohrung einstellbar ist und die Honahlenaufweitung über einen
Anschlag begrenzt (s. Fig. 4) wird (Bohrungsmaß erreicht).
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Fig. 8 zeigt am Beispiel einer abgesetzten Welle eine Werkzeugausbildung
zum Außenhonen. Die Aufweitsteuerung kann in diesem Fall sowohl manuell als auch
maschinell (s. Fig. 1, 3, 4) erfolgen. Prinzipiell sind alle Meßeinrichtungen des
Innenhonens auch beim Außenhonen anwendbar.
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Fig. 9 zeigt das Beispiel der Werkzeugausbildung für das Innenhonen
mit abgesetzten Bohrungen. Die Aufweitsteuerung und Meßeinrichtung kann bei diesem
System wie zuvor beschrieben geschehen.
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Bei vorlIegender Erfindung sind als Zustell- oder Aufweltsysteme grundsätzlich
ein manuelles Aufweiten über Verstellschrauben 8 möglich. Es sind jedoch auch alle
bekannten Zustellsysteme maschineller, hydraulischer, pneumatischer oder mechanischer
Art mit oder ohne Hubkorrektur anwendbar.
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Es können auch alle bekannten Meßsteuer-Systeme, wie z.B.
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Luftmeßdsen, Meßtaster und Meßkaliber (mit Hülsen oder Dornen) für
das vorliegende Honsystem Verwendung finden. Dies gilt sowohl für die Innen- als
auch die Außenbearbeitung.
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Es erscheint sehr wichtig, daß zum Honen mit der erfindungsgemäßen
Einrichtung die aufwendigen und teuren Honmaschinen zwar Verwendung finden können
aber nicht nötig sind. Durch das erfindungsgemäße Honwerkzeug wird es möglich, billige
Standard-Schlitteneinheiten leistungsgleich zu verwenden und somit erhebliche Beschaffungskosten
zu sparen. Durch die absolute Dichtheit des Systems kann aus jeder Richtung auf
engstem Raum gebaut oder nachgerüstet werden Selbstverständlich kann wie schon erwähnt
die vorliegende Erfindung durch Verwendung einer Dehnhülse mit Graugußleisten und
durch Arbeitsweise mit losem Korn als feinverstellbarer Läppdorn eingesetzt werden.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Honwerkzeugs werden auf wirtschaftlichem
Weg höchsten Genauigkeitsanforderungen hinsichtlich Rauhtiefe, Zylindrizität, Geradheit
erreicht. Das vorgeschlagene System vereinigt in hohem Maße die Vorteile der heutigen
bekannten Konstruktionen, wie die der Einleistenwerkzeuge (mit 2 oder mehreren Diamantführungsleisten),
Zwei- und Mehrleistenwerkzeuge, Schalenhonwerkzeuge, Stufenhondorne, Doppelkonus-Honahlen,
Precidor-Werkzeuge ohne jedoch die dort auftretenden spezifischen Schwachpunkte.
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Es hat sinh gezeigt, daß bei Ausgestaltung der dünnwandigen Dehnhülse
2 als auswechselbare Dehnhülse, der Hondorn 3 (Giundkörper) im Millimeter-Bereich
universell einsetzbar ist. Sollte eine Dehnhülse je zu Bruch gehen, kan diese sowohl
bei der hartgelöteten als auch iber Dichtring abgedichtete Art ersetzt werden.
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D.h. der teure fast unzerstörbare Grundkörper kann immer weiter verwendet
werden.
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Durch eine abgesetzte Dehnhülse lassen sich aus einem Grundkörper
verschiedene Durchmesserbereiche überbrücken.
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Generell gilt, daß das System bestens geeignet ist für Stufenbohrungen
(verschiedene Durchmesser), da eine Übertragung negativer Art nicht möglich ist.
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Bei gleichzeitigem Honen von 2 oder mehreren im Durchmesser verschiedenen
Bohrungen in einem Werkstück, übertragen die bekannten mechanischen Systeme, da
der Konus ja aus einem Stück gefertigt ist, die Fehler oder Belastungen einer Bohrung
oder auch Trägereinheit (oder Einzelträgerleiste) auf die Hauptachse (Konusnadel).
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D.h. Schwierigkeiten ganz gleich welcher Art übertragen sich und führen
zum Ausschuß oder auch Werkzeugbruch.
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Die Einsatzmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Honwerkzeugs liegen
- auf allen auf dem Markt befindlichen Hon- und Hon-Sondermaschinen; - alle bekannten
Aufweitbetätigungssysteme sind anwend bar; - alle bisher üblichen Bohrungsgeometrien
sind bearbeitbar; - alle üblichen Schneidleisten-Formen sind verwendbar; - alle
Schneidwerkstoffe sind anwendbar sowohl lose als auch in Leistenform (gebundenes
Korn in Bronze, Stahl, Kunststoff usw.).
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Honwerkzeug Zusammenfassung Es wird ein Honwerkzeug für das Innen-
und Außenhonen von T#erkstücken vorgeschlagen, bei welchem die Einstellung der Honleisten
(1) oder Schneidhonbeläge durch Aufweitung einer Dehnhülse (2) mittels unter Druck
stehendem Hydraulikmedium (5) erfolgt. Die Komprimierung des Hydraulikmediums kann
sowohl manuell als auch mechanisch, hydraulisch oder pneumatisch erfolgen. Die Einsatzmöglichkeit
des erfindungsgemäßen Honwerkzeugs ist ebenso universell wie bei bekannten Systemen,
wobei eine erhöhte Bearbeitungsgenauigkeit erreicht werden konnte.
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