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HONWERKZEUG
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein IIonwerkzeuÖ mit einer
Mehrzahl von an die Werkstückoberfläche mittels eines axial verschieblichen, Schrägflächen
aufweisenden Andrückelements andrückbaren Bearbeitungselementträgern.
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Ein übliches Honwerkzeug dieser Art ist z.B. eine llonahle zur Innenbearbeitung
von Bohrungen, bei der in einem Gehäuse gleichmäßig auf dem Umfang verteilt und
in Radialrichtung nach außen an die Bohrungswand andrückbar Honsteine angeordnet
sind, deren jeder in einem Honsteinträger sitzt, wobei diese durch Zusammenwirkung
mit einem in Axialrichtung verschieblichen Nehrfachkonus nach außen andrückbar sind.
Je nach der körnung und Bindung der Honsteine kans ein solches Werkzeug zum Schruppen,
also zur Grobbearbeitung mit hoher Zerspanungsleistung, oder zum Schlichten, also
zur Feinbearbeitung dienen.
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Nachteilig ist bei den bekannten Ilonwerkzeugen die auch bei Verwendung
grober Ilonsteine immer noch begrenzte Zerspanungsleistung und die während der Bearbeitung,
insbesondere mit den maximal erreichbaren Zerspanungsleistungen, als lautes Heulen
auftretende Geräuschentwicklung.
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Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Honwerkzeuges, das bei
geringer Geräuschentwicklung hohe Zerspanungsleistungen zu erzielen gestattet. Außerdem
sollen mit dem terzeug leicht verschiedenartige Bearbeitungen durchgeführt werden
können.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird das flonwerkzeug er£indungsge mäß ausgerüstet
mit verschiedenartigen Bearbeitungselementon, wobei vor allem die ICombination von
Honsteinen mit Diamanthonleisten im Sinne der Aufgabenlösung wirkt.
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An sich ist es bekannt, an einem Honwerkzeug Honsteine verschiedener
Ivörnung anzuordnen. Der Charakter der Bearbeitungs, namlich der des Schleifens,
bleibt hierbei jedoch gleich und es werden nicht die Vorteile erreicht, die sich
erfindungsgemäß dadurch ergeben, daß in einem Bearbeitungsdurchgang eine schleifende
Bearbeitung zusammenkommt mit einer andersartigen Bearbeitung, insbesondere einer
die Werkstückoberfläche wieder aufrauhenden Bearbeitung, wie sie durch Diamanthonleisten
oder auch durch Zahnrollen erzielt werden kann.
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Bei der erfindungsgemäßen Bearbeitung bereitet die eine Gruppe von
Bearbeitungselementen die Werkstückoberfläche immer wieder für einen wirksameren
Angriff der Bearbeitungselemente der anderen Gruppe vor, und es wird eine hohe Zerspanungsleistung
erzielt,und darüberhinaus zeigt sich, daß das für die llonbearbeitung typische Keulen
völlig beseitigt ist.
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An sich ist aus der früheren Anmeldung P 29 22 776.7 des Anmelders
bekannt, in einem X;onstein rechtwinklig zu dessen Bearbeitungsoberfläche einen
Ietallsteg so einzulassen, daß sein wand mit der Bearbeitungsoberfläche fluchtet,
und zu dessen beiden Seiten eine Schicht Hartlot mit Diamantpulver anzuordnen. Mit
einem solchen Honstein ist zwar bereits eine Leistungssteigerung und Verbesserung
der Spanabhebebedingunben ersiclbar,nicht jedoch die mit dem vorliegenden Vorschlag
erzielbare erheblich größere Wirkung.
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Von besonderer Bedeutung ist bei der vorliegenden Erfindung der weitere
Vorschlag, daß die Bearbeitungselemente einer Gruppe über ein mit dem Andrückelement
zusammenwirkendes Federelement
an die Werkstückoberfläche andrückbar
sind. Die bei der Erfindung in einem Werkzeug in Betrieb stehenden verschiedenartigen
Bearbeitungselemente haben nämlich im a]l¢emeinen stark verschiedene Verschleißgeschwindigkeiten,
so daß bei einer starren und auf alle Bearbetungselementträger gleichermaßen wirkenden
Andrückkinematik die auf die schneller verschleißenden flearbeitungselemente wirkende
Andrückkraft schnell verloren gehen lxrde bzw. unbedeutende Werte annehmen würde.
Mit dem genannten Vorschlag wird es dagegen möglich, die Andrückkraft der Bearbeitungselemente
der verschiedenen Gruppen individuell zu wählen, nämlich die der vom Andrückelement
unmittelbar angedrückten Beärbeitungselemente durch die geeignete Wahl der auf das
Andrückelement wirkenden Axialkraft und die der über die Federelemente angedrückten
Bearbeitungselemente durch geeignete Wahl der Federcharakteristik dieser Federelemente,
die leicht austauschbar ausgebildet sein können.
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Zweckmäßigerweise sind die Bearbeitungselemente einer Gruppe IIonsteine,
die gleichmäßig auf dem Umfang verteilt sind, und zwischen diesen sind die Bearbeitungselemente
der anderen Gruppe oder Gruppen angeordnet, wobei hier insbesondere Diamanthonleisten
in Frage kommen. Dabei geschieht zweckmäßigerweise die Andrückung der Diamanthonleisten
unter Zwischenschaltung der Federelemente.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn gemäß der Erfindung die Abmessungen
und die Lage aller derjenigen Flächen der Bearbeitungselementträger, die mit dem
Werkzeuggehäuse und dem Andrückelement zusammenwirken, gleich sind, so daß alle
Bearbeitungselementträger beliebig miteinander austauschbalsind und Werkzeuge mit
verschiedenen Kombinationen von Bearbeitungselementen zusammengestellt werden können.
Als Bearbeitungselemente kommen dabei nicht nur Honsteine und Diamanthonleisten,
sondern auch Zahnrollen und Prägerollen in Frage. Wird z.B. nach der spanabhebenden
Honbearbeitung
das Werkzeug ausschließlich mit Prägerollen bestückt,
so kann eine abschließende spanlose Prägepolierbearbeitung durch führt werden, mit
der nicht nur eine optimale Oberflächengüte, sondern auch noch eine Oberflächenverfestigung
erzielbar ist.
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Prägerollen werden zwecknaäßigerweise unter Zwischenschaltuil' von
Federelementen angedrückt, so daß bei der I3earbeitun der Innenfläche von Zylinderwerkstücken
auch bei Abweichungen des Innendurchmessers nach unten die Gefahr eines Verklemmens
beseitigt ist.
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Typischerweise ist die vorliegende Erfindung verwirklicht an einem
Honwerkzeug zur Innenbearbeitung von Zylinderbohrungen (ionahle), bei dem das Andrückelement
in bekannter Weise eine in Axialrichtung hydraulisch oder mechanisch verschiebbarer
Nehrfachlconus ist. Diejenigen Bearbeitungselementträger, die unter Zwischenschaltung
eines Federelements angedrückt werden sollen, weisen dann gelenkig mit ihnen verbundene
und federelastisch von der Arbeitsfläche des Bearbeitungselements wegen gedrückte
Knaggen auf, die mit je einer Kegelfläche des IW7ehrfachkonus zusammenwirken.
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Ebenso kann es zweckmäßig sein, wenn zwischen den Schrägflächen des
Andrückelements und den Bearbeitungselementträgern im Gehäuse geführte in Radialrichtung
verschiebliche Druckbolzen angeordnet sind und die Druckbolzen der federnd anzudrückenden
Bearbeitungselementträger zweigeteilt sind und zwischen den Teilen ein Tellerfederpaket
eingelegt ist. Diese Ausbildung empfiehlt sich bei größeren Durchmessern der zu
bearbeitenden Werkstücke.
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Die Erfindung wird nachfolgend durch die Beschreibung von Ausführungsbeispielen
an Hand der beigegebenen Zeichnungen weiter erläutert.
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Es zeigt: Fig. 1 den Längsschnitt durch ein Honwerkzeug zur Innenbearbeitung
von Zylinderbohrungen; Fig. 2 den Querschnitt gemäß Schnittlinie II - II- in Fig.
1; Fig. 3 den Längssclunitt durch ein Honwerkzeug anderer Ausbildung; Fig. 4. die
Stirnansicht des Honwerkzeugs nach Fig. 3; Fig. 5 den Längsschnitt durch ein mit
Prägerollen bestücktes Werkzeug.
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Das Honwerkzeug gemäß Fig. 1/2 besteht aus einem Gehäuse i in dem
zentral ein Nehrfachkowus 2 mit drei Kegelflächen 3 in Axialrichtung verschieblich
ist. Gleichmäßig auf dem Umfang verteilt sind sechs Längsnuten 4, in die Bearbeitungselementträger
5 und 6 mit Bearbeitungselementen 7 und 8 eingesetzt sind. Die Bearbeitungselemente
7 stellen eine Gruppe dar, und zwar vorliegend drei Honsteine, die gleichmäßig auf
dem Umfang verteilt sind, und die Bearbeitungselemente 8 stellen eine andere Gruppe
dar, nämlich drei Diamanthonleisten, deren jede zwischen jeweils zwei Honsteinen
angeordnet ist.
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Die Honsteinträger 5 haben drei radial nach innen weisende Fortsätze
9 mit je zwei symmetrisch zueinander verlaufenden Schrägflächen 10. Je eine der
Schrägflächen wirkt mit einer Kegelfläche 3 des Mehrfachkonus 2 zusammen. Ersichtlicherweise
werden beim Einstoßen des Nehriachkonus 2 tiefer in das Werkzeuggehäuse i hinein
die Honsteinträger 5 radial nach außen bewegt.
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Wenn ein Honsteinträger um 1800 gedreht wird, wirken seine jeweils
anderen Schrägflächen 10 mit dem Mehrfachkonus 2 zusammen.
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Jeder der Diamanthonleistenträger 6 weist drei Ausnehmungen 11 auf,
in denen je eine mittels eines Gelenkzapfens 12 angelcnkte Icnagge 13 untergebracht
ist. Jede Knagge ist mittels einer Druckfeder 14 radial nach innen federelastisch
beaufschlagt und wirkt mit der zugehörigen Kegelfläche 3 des Mchrfachkonns 2 zusammen.
Auf diese Weise wird jeder Damanthonleistenträger 6 unter Zwischenschaltung der
Druckfedern 14 radial nach außen gegen die zu bearbeitende Werkstückoberfläche gedrückt.
Das Werkstück ist ein innen zu honendor Zylinder, der in Fig. 2 gestrichelt angedeutet
ist.
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Die Bearbeitung des Werkstücks mit dem beschriesenen Honwerkzeug erfolgt
in an sich üblicher Weise durch oszillierende hin- und Herbewegungen in Axialrichtung
und Drehbewegungen des Werkzeugs im Werkstück. Die gewünschte Andrückkraft der Bonsteine
7 wird durch die Kraft erzeugt, mit der der Mehrfachkonus 2 in das Werkzeug hineingedrückt
wird, z.b. mittels eines geeigneten hydraulischen Antriebs. Nach Naßgabe des Vcrschleißes
der Bonsteine 7 bewegen sich der Mehrfachkonus weiter in das Werkzeuggehäuse 1 hinein
und damit die MOnsteinträger 5 radial nach außen.
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Die Andrückkraft der Diamanthonleisten 8 wird durch geeignoto Wahl
der Druckfedern 14 fostgelegt. Da die Verschleißgeschwin digkeit der Diamanthonleisten
wesentlich geringer ist als die der Honsteine, erhöht sich diese Andrückkraft während
der bearbeitung wegen der zunehnienden Zusammendrückung der bruckfedern 141 jedoch
nur geringfügig. Es können Druckfedern mit nichtlinearen Charakteristiken gewählt
werden, bei denen die Andrückkraft der Damanthonleisten weitgehend konstant bleibt.
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brenn das beschriebene Werkeug aus dem Rohrwerkstücl; herausgezogen
wird, so bleiben die Bearbeitungselementträger 5 und 6 in Position, weil sie durch
Ringfedern 15 gehalten sind.
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Nach Entfernen der Ringfedern 15 können die Bearbeitungselementträger
leicht ausgewechselt werden.
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Im Betrieb des beschriebenen Honwerkzeugs wirken die lLonsteine 7
in üblicher Weise schleifend. Dabei rauhen die Diamanthonleisten die Werkstückoberfläche
immer wieder auf, so daß dem nachfolgenden Honstein besonders günstige Zerspanungshedingungen
für einen wirksamen weiteren Materialabtrag geboten werden.
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Auf diese Weise werden bisher unerreichte Abtragsleistungen erzielt.
Außerdem ist das typische Heulgeräusch des Honens beseitigt.
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Bei dem in Fig. 3/4 gezeigten Werkzeug sind drei Ilonsteine 27 kombiniert
mit zwei -Diamanthonleisten 28 und einem Zahnrollenträger 30 mit einer Mehrzahl
von auf einer gemeinsamen Achse 32 sitzenden Zahnrollen 31. Diese sind in der Art
von Wälzlagern ausgebildet. Der Zahnrollonträger 30 tritt an die Stelle einer Diamanthonleiste.
Die mit gehärteten Zähnen besetzte Oberfläche der Außenringe der Zahnrollen hat
eine nur aCìrauhende Wirkung, ohne selbst zum Materialabtrag beizutraOcn.
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Das Gehäuse 21 hat bei dieser Ausführungsform für jeden Bearbeitungselementträger
zwei sich radial erstreckende roll;-förmige Führungshülsen 20, in denen Druckbolzen
33 bzw. 34 untergebracht sind, welche mit ihrem inneren Ende mit den Nogelflächen
23 eines Mehrfachkonns 22 zusammenwirken.
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Die Druckbolzen 33 der Bonsteinträger 25 sind einstückig und starr
ausgebildet und die Druckbolzen 34 der beiden nian:antho;,nleistenträger 26 und
des Zahnrollenträgers 30 sind in der Weise federnd ausgebildet, daß ihr Durchmesser
unter Ausbildung eines Stiftfortsatzes 35 abgesetzt ist, auf den ein Paket Tellerfedern
36 aufgeschoben ist, das auf eine auf das Ende des Stiftfortsatzes 35 aufgesetzte
Kappe 37 drückt, die
ihrerseits den jeweiligen Bearb eitungselernentträger
26 bzv.
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30 beaufschlagt.
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Die vorliegend betrachtete Ausbildung, insbesondere deren Gehäuseform,
empfiehlt sich bei tTerkstücken mit großen Innondurchmessern. Das Werkstück ist
gestrichelt angedeutet. Die Wirkung dieser Ausbildung ist im wesentlichen die gleiche
wie die der Ausbildung gemäß Fig. 1/2.
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In Fig. 5 ist schließlich gezeigt, wie in das vorliegende Werkzeug
gemäß Fi, 1/2 Drä?:erollenträger o eingesetzt werden können, in deren jedem mehrere
Prägerollen 41 auf' einer gemeinsamen Achse 42 sitzen. Die Prägerollen sind ähnlich
wic die Zahnrollen 31 in der Art von Wälzlagern ausgeführt; ihre Außenringe weisen
jedoch eine glatte und etwas bornbierte Oberfläche auf, mit der die Werkstückoberfläche
unter Erzielung einer gewissen Oberflächenverfestigung drückbearbeitet wird.
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Jeder Prägerollenträger 40 weist zwei federbelastete Kueggen 53 auf,
die mit den äußeren Kegelflächen 43 des Mehrfachkonus 52 zusammenwirken. Die mittlere
Kegel fläche wird hier nicht gebraucht.
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Es ist zu sehen, daß durch die leichte Auswechselbarkeit der Bearbeitungselementträger
das vorliegende Werkzeug schnell für sehr verschiedenartige Bearbeitungsgänge ungerüstet
werden kann, wobei die zuletzt betrachtete Ausbildung gar nicht mehr zur spanabllebenden
Bearbeitung dient, sondern zum Abschluß einer Serie von Bearbeitungegängen zur Oberflächenfeinbearbeitung
und -härtung dient. Ein wesentlicher Vorteil dieser Ausbildung ist, daß wegen der
federelastischen Andrückung der Prägerollenträger auch bei schwanlcenden, insbesondere
abnehmenden Innendurchmessern des erks tücks keine Verkeilungen und Verklemmungen
auftreten können.
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L e e r s e i t e